高强连退线窄搭接焊机高强钢焊接研究

王 刚，王海涵，杜天宇，白瑞召

（1.河北钢铁集团邯钢公司邯宝冷轧厂，河北 邯郸 056015；2.河北钢铁集团邯郸公司生产制造部，河北 邯郸 056015）

窄搭接焊接属于电阻焊的一种，原理是通过夹持板将板带的头尾搭接在一起，形成局部焊接区域，焊接设备通过变压器在焊接区域产生大电流，从而瞬间产生高温将板带融化，最后通过一定的压力使带钢充分融合，形成一条完整的焊缝。由于市场的需求，各种不同成分的高强度钢不断上线，对焊机焊接提出了新的要求。不同型号的高强钢的焊接参数不尽相同，我们通过一次次的焊接试验，不断掌握新的焊接参数，使高强钢焊接难题不断攻破。窄搭接焊机凭借着其焊接稳定、原理简单、无需添加剂、焊接效率高等优点深受行业看重，希望本文的研究能够给同行业从业者新的启发。

1 窄搭接焊机焊接质量的影响因素

1.1 设备因素

设备因素主要体现在设备自身状态方面，例如：焊轮、碾压轮状态、焊轮压力、夹紧台等，这些是影响焊接质量的决定性因素，要想保证焊缝质量好，首先设备本身必须稳定。夹紧台的加持力不足，会造成在焊接过程中已经搭接好的板带移动，从而影响搭接量，进而影响焊接质量；焊轮过热、焊轮表面有焊渣或缺陷等问题时会造成焊缝整体或部分较差，严重的还会出现焊缝焊透现象；碾压轮表面存在缺陷会导致焊缝表面不平整，甚至产生严重“凹陷”或部分“深坑”；焊轮压力不足体现在设定值和实际值不符，实际值低于设定值，在焊接过程中会出现“打火花”现象，致使焊缝“焊漏”变更时还会直接损伤焊轮表面。

1.2 参数因素

窄搭接焊机的焊接参数主要包括：焊接电流、焊接速度、焊轮压力、碾压轮压力、搭接量和补偿量，不同型号、不同厚度的板带对应不同的焊接参数，焊接参数是影响焊接质量的直接因素。对于普通板带而言，由于其成分相对简单，在参数选择上有较大的浮动空间，焊接较容易。但高强钢却不同，由于合金元素较多，合金元素对焊接有较大影响，在焊接参数设定时需要经过不断试验调整，浮动空间很小，要求非常严格。如果电流过大会形成“焊漏”现象；压力较低则造成碾压效果不好，焊缝表面不平整，甚至形成“打火花”，焊渣粘到焊轮上，影响后续焊接；搭接量和补偿量不匹配时造成“焊接电阻小”，也会损伤焊轮[1-3]。

1.3 板带因素

板带因素属于不可控因素，这种因素在高强钢板带中表现的尤为突出，由于高强钢中各种合金元素添加较多，碳当量较高，从炼钢、轧钢阶段极易造成部分区域板材成分不稳定，主要表现在正卷带钢的“头”“尾”部分。这种突发性因素需要临时对焊接参数进行调整，主要依靠操作人员的经验判断，通过焊接曲线、焊缝表面情况、焊接过程焊接区域情况以及杯凸试验结果对焊接参数进行优化，从而得到合格的焊缝。这对操作人员的要求很高，需要借助现象判断造成焊缝质量不好的原因，能否通过适当调整焊接参数重新焊接，如果遇到带钢成分波动较大的情况，及时对“头”“尾”部分带钢切除，从而进行二次焊接。

2 提高高强钢焊接稳定性的措施

2.1 焊缝质量的判断标准

一个好的焊缝的判定主要依据是杯凸试验结果，通过焊机的月牙剪设备，将焊缝两边剪切下来通过杯凸仪进行试验，对杯凸后的焊缝进行分析（见图1），汉钢认为有三种表现焊缝质量较好。一种是杯凸缺口从焊缝处成“十字”展开（如图1-1）；一种是杯凸缺口与焊缝垂直，呈“弯月形”（如图1-2），最后一种是杯凸缺口与焊缝平行，呈“弯月形”（如图1-3）。针对高强钢而言，通过经验分析，还有一种情况汉钢也认为焊缝合格：杯凸缺口从热影响区展开，并没有沿带钢搭接方向撕裂，而是沿搭接边缘裂开（如图1-4）。这种缺口在高强钢焊接中很常见，与传统判断焊缝不合格标准中有很强的相似性，因此具有一定的迷惑性。

图1 杯凸后的焊缝

2.2 保证良好的设备状态

通过对影响焊接质量的因素分析中，我们明确了设备自身状态直接影响焊接质量，对于高强钢焊接而言，主要体现在焊轮表面状态、焊轮压力以及搭接量和补偿量等方面。由于高强钢在焊接过程中需要更高的热量，对焊轮的损伤较大，要时刻保持焊轮表面状态，遇到有“黏渣”、表面不平整等现象要及时更换焊轮。同时在焊接过程中关注焊接区域状况，遇到焊接“打火花”现象时要及时检查焊轮标高和焊接压力，保证其实际值在正常范围内。最后高强钢需要大搭接量和补偿量，一般需要1.0 mm 以上的搭接量和补偿量，保证带钢头尾充分融合。对于设备维护人员来说，重点关注设备精度，保证设备机械精度以及电气元器件仪表精度。

2.3 焊接参数调试

一个新钢种的上线，必须要进行焊接试验，焊接试验前首先根据该钢种的成分确定其与已有钢种中哪些钢种成分类似，调取这些钢种同厚度的焊接参数，作为焊接试验的参考参数，使焊接试验不再盲目，能够大大提高焊接试验效率和准确率，同时也能避免盲目设定参数对设备造成损伤，例如：焊轮黏渣。

焊接试验过程中，首先观察焊接过程中焊接区域状态，通过肉眼对“熔池”状态进行第一次判断分析，做到心中有数，其次观察焊接曲线是否平顺，如果焊接曲线呈“一头高”，可能是一侧温度较低；如果曲线中间有较大波动，可能整体焊缝温度存在波动。取样后观察整个焊缝上下表面，是否存在“漏洞”、“不平整”等现象。最后对整个焊缝区域进行杯凸试验，根据杯凸试验结果了解整个焊缝质量。

在参数调整时遵循循序渐进、小幅度、同一方向的原则，即需要提高热量时较小改动不同参数，均朝提高热量方向调整。例如：降低速度、提高电流、降低压力。首先调整焊接电流，通过整个过程判断电流是否合适，其次在保证电流不变的情况下改变焊接压力和焊接速度。通过经验判断高强钢一般需要大电流和大压力，所以在焊接试验时可以沿着这一思路进行探索。

高强钢焊缝质量的好坏有很强的辨识性，有经验的人员从焊缝外观上就能辨别出来，常表现于焊缝下表面存在“留渣”现象、焊缝有漏洞、焊缝搭接处有明显的凹凸感。面对这种情况在实际操作时一般都是保证焊接电流不动再加大焊接压力、降低焊接速度，在保证焊接温度的同时使带钢更充分的融合在一起。

3 结语

面对高强钢焊接问题，需要具体问题具体分析，这是一个长期经验积累的过程，同时也是一个探索的过程。本文主要针对影响焊接质量因素、焊缝质量判定标准以及高强钢焊接的特性和参数调整进行了分析，能够对高强钢焊接参数调整优化指引一个方向，提高汉钢高强钢焊接稳定性，从而保证高强连退产线稳定运行。