雙電極單弧焊工藝焊接時,工件不接電極,兩焊芯分別接電極的兩極,該工藝在低碳鋼焊接研究中已取得進展團。本文重點研究雙電極單弧焊在奧氏體不銹鋼中的焊接工藝,并與單電極焊條電弧焊焊接奧氏體不銹鋼的焊接工藝進行比較。
1 、lCrl8N西Ti不銹鋼雙電極焊條單弧焊工藝參數(shù)確定
試驗采用自制半自動雙電極焊條單弧焊設備,焊接電源為恒流。試驗材料1Crl8Ni9Ti,板厚為8咖,采用A102焊條,直徑為4.0 mm,兩焊芯間隙為1.2 mm。試驗中保持焊條
端部距工件5~10 mm。
當焊接電流小于140 A時,因為引弧電壓較低,所以焊接電弧不穩(wěn)定,且易斷弧。加上焊接熱輸入小,焊縫窄且余高大,難于形成良好的焊接接頭。而當焊接電流超過170 A時,雖然易引弧,電弧燃燒穩(wěn)定,焊縫成形較好,但由于雙電極焊條出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象,使焊接過程中斷。因此,板厚為8 mm的1Crl8Ni9Ti奧氏體不銹鋼,采用西4 mm A102焊條,兩焊芯間隙1.2 mm的雙電極單弧焊,焊接工藝參數(shù)為:焊接電流140~160 A,電弧電壓45 V,焊條端部距工件的距離為5—10 mm時,焊接過程穩(wěn)定,焊縫成形較好。
通常在單電極焊條電弧焊中,電弧電壓由弧長決定,即由焊工實際操作決定。因為qo_,沈,在相同電弧電壓下,焊接電流越大,熱輸入越大,焊接接頭熱影響區(qū)就越寬,相應地其組織晶粒也越粗大,引起力學性能惡化。雙電極焊條單弧焊中,中頻爐熔池的熱量主要由熔滴攜帶的熱量和弧柱對工件的加熱組成嘲。熱輸入除受焊接電流、電弧電壓的影響外,還與焊條端部與工件的距離有關,焊接時焊條端部距工件越近,則電弧對熔池加熱越強。而雙電極焊條引弧后,燃燒狀態(tài)不受工件的限制,由于其獨特的導電方式,焊條可以脫離工件表面正常燃燒。雙電極焊條距工件越近,熱輸入越大;反之,熱輸入越小。但是,雙電極焊條與工件之間的距離不能過大,否則引起大的飛濺,從而導致焊縫保護效果差,焊縫質量差;距離過小,焊接時不易觀察熔池形狀。
當焊接電流過小時,由于對母材熱輸入不夠,母材無法熔化,熔滴過渡到母材時,溫度迅速下降,因此不能形成熔池,使焊縫成形很差,余高很大,還會出現(xiàn)焊縫不連續(xù);當焊接電流過大時,熔滴過渡非??欤鄣窝杆僭谀覆谋砻婢奂⑺奶幜鲃?,引起熔寬過大、咬邊等缺陷。同時,雙電極奧氏體不銹鋼焊條兩焊芯的電阻率大,電阻熱使焊條藥皮發(fā)紅導致藥皮擊穿,焊接過程中斷。
2、焊縫外觀成形及橫截面態(tài)
奧氏體不銹鋼單、雙電極焊條單弧焊焊縫成形外觀形態(tài)見。比較圖中焊縫波紋,可看出單電極焊條單弧焊的焊縫波紋粗于雙電極焊條單弧焊的焊縫。這是由于單電極單弧焊工件接電源的一極,電弧吹力直接作用在熔池中,熔池在電弧吹力作用下,波動明顯,因而焊縫波紋較粗。而雙電極單弧焊焊接時電弧吹力方向為U側上,對熔池的攪拌作用較小,在同樣的焊接速度下,焊接熔池波動較小,故焊縫波紋細密。截取上述焊件試樣,焊縫的橫截面形態(tài)見圖2。從焊縫橫截面中的熔合線看,單電極焊的熔合線向母材彎曲較大,而雙電極焊的熔合線幾乎與母材平行,即單電極焊條電弧焊的熔合線長度大于雙電極焊條,表明奧氏體不銹鋼焊條雙電極單弧焊的熔池淺,焊縫熔合比小,焊接熱影響區(qū)窄。
雙電極焊條單弧焊的熔化速度及熔敷速度是單電極焊條單弧焊的2.15倍;熔化系數(shù)及熔敷系數(shù)為單電極焊條單弧焊的2.17倍;雙電極焊條單弧焊的熔敷效率略高于單電極焊條單弧焊的3.3%;而雙電極焊條單弧焊單位熔敷金屬能耗僅是單電極焊條單弧焊的65.9%。也就是說,在相同焊接電流、焊接速度條件下雙電極焊條單弧焊比單電極焊條單弧焊可節(jié)電大約30%,可見雙電極焊條單弧焊是一種高效節(jié)能的焊接方法法。
4結論.
(1)雙電極奧氏體不銹鋼焊條單弧焊的熔合比明顯小于單電極奧氏體不銹鋼焊條單弧焊,雙電極焊條單弧焊焊條的熔化速度和焊縫熔敷系數(shù)明顯高,其熔敷系數(shù)是單電極焊條單弧焊的2.17倍。
(2)雙電極焊條單弧焊熔敷效率高于單電極單弧焊的3.3%,單位熔滴耗電量小,平均節(jié)約電能大約30%一40%。
(3)雙電極焊條單弧焊的電弧對熔池攪拌力較小,因而焊縫波紋細,成形較好。同時,雙電極焊條單弧焊對母材的熱輸入少,熔深淺,熔合線短,焊接接頭熱影響區(qū)窄。
1 、lCrl8N西Ti不銹鋼雙電極焊條單弧焊工藝參數(shù)確定
試驗采用自制半自動雙電極焊條單弧焊設備,焊接電源為恒流。試驗材料1Crl8Ni9Ti,板厚為8咖,采用A102焊條,直徑為4.0 mm,兩焊芯間隙為1.2 mm。試驗中保持焊條
端部距工件5~10 mm。
當焊接電流小于140 A時,因為引弧電壓較低,所以焊接電弧不穩(wěn)定,且易斷弧。加上焊接熱輸入小,焊縫窄且余高大,難于形成良好的焊接接頭。而當焊接電流超過170 A時,雖然易引弧,電弧燃燒穩(wěn)定,焊縫成形較好,但由于雙電極焊條出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象,使焊接過程中斷。因此,板厚為8 mm的1Crl8Ni9Ti奧氏體不銹鋼,采用西4 mm A102焊條,兩焊芯間隙1.2 mm的雙電極單弧焊,焊接工藝參數(shù)為:焊接電流140~160 A,電弧電壓45 V,焊條端部距工件的距離為5—10 mm時,焊接過程穩(wěn)定,焊縫成形較好。
通常在單電極焊條電弧焊中,電弧電壓由弧長決定,即由焊工實際操作決定。因為qo_,沈,在相同電弧電壓下,焊接電流越大,熱輸入越大,焊接接頭熱影響區(qū)就越寬,相應地其組織晶粒也越粗大,引起力學性能惡化。雙電極焊條單弧焊中,中頻爐熔池的熱量主要由熔滴攜帶的熱量和弧柱對工件的加熱組成嘲。熱輸入除受焊接電流、電弧電壓的影響外,還與焊條端部與工件的距離有關,焊接時焊條端部距工件越近,則電弧對熔池加熱越強。而雙電極焊條引弧后,燃燒狀態(tài)不受工件的限制,由于其獨特的導電方式,焊條可以脫離工件表面正常燃燒。雙電極焊條距工件越近,熱輸入越大;反之,熱輸入越小。但是,雙電極焊條與工件之間的距離不能過大,否則引起大的飛濺,從而導致焊縫保護效果差,焊縫質量差;距離過小,焊接時不易觀察熔池形狀。
當焊接電流過小時,由于對母材熱輸入不夠,母材無法熔化,熔滴過渡到母材時,溫度迅速下降,因此不能形成熔池,使焊縫成形很差,余高很大,還會出現(xiàn)焊縫不連續(xù);當焊接電流過大時,熔滴過渡非??欤鄣窝杆僭谀覆谋砻婢奂⑺奶幜鲃?,引起熔寬過大、咬邊等缺陷。同時,雙電極奧氏體不銹鋼焊條兩焊芯的電阻率大,電阻熱使焊條藥皮發(fā)紅導致藥皮擊穿,焊接過程中斷。
2、焊縫外觀成形及橫截面態(tài)
奧氏體不銹鋼單、雙電極焊條單弧焊焊縫成形外觀形態(tài)見。比較圖中焊縫波紋,可看出單電極焊條單弧焊的焊縫波紋粗于雙電極焊條單弧焊的焊縫。這是由于單電極單弧焊工件接電源的一極,電弧吹力直接作用在熔池中,熔池在電弧吹力作用下,波動明顯,因而焊縫波紋較粗。而雙電極單弧焊焊接時電弧吹力方向為U側上,對熔池的攪拌作用較小,在同樣的焊接速度下,焊接熔池波動較小,故焊縫波紋細密。截取上述焊件試樣,焊縫的橫截面形態(tài)見圖2。從焊縫橫截面中的熔合線看,單電極焊的熔合線向母材彎曲較大,而雙電極焊的熔合線幾乎與母材平行,即單電極焊條電弧焊的熔合線長度大于雙電極焊條,表明奧氏體不銹鋼焊條雙電極單弧焊的熔池淺,焊縫熔合比小,焊接熱影響區(qū)窄。
雙電極焊條單弧焊的熔化速度及熔敷速度是單電極焊條單弧焊的2.15倍;熔化系數(shù)及熔敷系數(shù)為單電極焊條單弧焊的2.17倍;雙電極焊條單弧焊的熔敷效率略高于單電極焊條單弧焊的3.3%;而雙電極焊條單弧焊單位熔敷金屬能耗僅是單電極焊條單弧焊的65.9%。也就是說,在相同焊接電流、焊接速度條件下雙電極焊條單弧焊比單電極焊條單弧焊可節(jié)電大約30%,可見雙電極焊條單弧焊是一種高效節(jié)能的焊接方法法。
4結論.
(1)雙電極奧氏體不銹鋼焊條單弧焊的熔合比明顯小于單電極奧氏體不銹鋼焊條單弧焊,雙電極焊條單弧焊焊條的熔化速度和焊縫熔敷系數(shù)明顯高,其熔敷系數(shù)是單電極焊條單弧焊的2.17倍。
(2)雙電極焊條單弧焊熔敷效率高于單電極單弧焊的3.3%,單位熔滴耗電量小,平均節(jié)約電能大約30%一40%。
(3)雙電極焊條單弧焊的電弧對熔池攪拌力較小,因而焊縫波紋細,成形較好。同時,雙電極焊條單弧焊對母材的熱輸入少,熔深淺,熔合線短,焊接接頭熱影響區(qū)窄。