超窄間隙焊接坡口寬度與工藝參數(shù)適應(yīng)性研究.pdf

1、隨著裝備制造向大型化、重載化的發(fā)展，大型結(jié)構(gòu)件的焊接成為裝備制造業(yè)中重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本課題組針對厚板的焊接開發(fā)了焊劑帶約束電弧超窄間隙焊接。在將該方法應(yīng)用于60kg鋼軌對接時(shí)發(fā)現(xiàn)，在焊接過程中，實(shí)際坡口寬度在3.5～5mm之間發(fā)生變化。本文針對坡口寬度的變化的問題，設(shè)計(jì)新的可適用于最窄為3.5mm坡口寬度的焊槍，并通焊劑帶約束電弧超窄間隙工藝試驗(yàn)，研究了坡口寬度為3.5～5mm的超窄間隙焊接過程中焊接工藝參數(shù)和坡口寬度變化對焊縫成形、熱

2、裂紋產(chǎn)生傾向、電弧特性的影響。
　　焊槍主要是針對坡口寬度變化產(chǎn)生較小的3.5mm間隙進(jìn)行設(shè)計(jì)。新焊槍的主要結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)如下:①焊槍設(shè)計(jì)為板狀，截面寬度為3mm;②焊槍采用杠桿原理對焊絲加力;③焊槍表面采用絕緣設(shè)計(jì);④楔形導(dǎo)電嘴導(dǎo)電性較好，形狀簡單，易更換。該結(jié)構(gòu)的焊槍，實(shí)現(xiàn)了最小坡口寬度為3.5mm的超窄間隙焊接。
　　使用設(shè)計(jì)好的焊槍對3.5mm、4.0mm、4.5mm三種坡口寬度的試件進(jìn)行試焊，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:坡

3、口寬度在1mm范圍內(nèi)變化時(shí)，影響焊縫表面形貌的主要因素是焊接電壓;坡口寬度增大時(shí)焊縫成形系數(shù)增大，坡口根部熔合深度減小，獲得焊縫成形系數(shù)大于0.8的焊接工藝參數(shù)范圍更大，但獲得坡口根部熔合深度大于0.5mm的工藝參數(shù)范圍變小。
　　對焊縫熱裂紋的形成進(jìn)行分析，可以看出，在超窄間隙焊接中，熱裂紋主要為結(jié)晶裂紋，其形成受到坡口寬度、熱輸入、成形系數(shù)的影響，熱輸入量越高、焊縫成形系數(shù)越小，形成熱裂紋的概率越高。當(dāng)坡口寬度減小時(shí)，形成熱裂

4、紋的所需的熱輸入量降低。
　　對坡口寬度分別為3.5mm、4.0mm、4.5mm、5.0mm的超窄間隙焊接試樣和平板堆焊試樣進(jìn)行試焊分析，可以看出，焊接電流與送絲速度受到坡口寬度和焊接電壓的影響，坡口寬度越小、焊接電壓越高，焊接電流越大。在相同的焊接工藝參數(shù)下，超窄間隙焊接的熔滴短路過渡頻率小于平板堆焊的熔滴短路過渡頻率。坡口寬度變小時(shí)或焊接電壓變大時(shí)，短路過渡的頻率逐漸變小，過渡形式向顆粒過渡轉(zhuǎn)變;當(dāng)送絲速度增大時(shí)，短路過渡頻率