浅析Q23s等离子弧的焊接工艺

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2013-03-31 18:57:08

1 试验材料及设备

1.1 试验材料

试验材料为Q235碳钢,试样尺寸为500 mm×150 mm×6 mm。为保证等离子焊接过程的稳定性,焊件的装配间隙以及错变量要控制在一定范围内,材料化学成分,见表1。

1.2 试验设备

该试验采用的是美国飞马特公司的等离子弧焊接设备,主要由焊接电源、PWM 300等离子焊枪、离子发生器与制冷系统构成。

2 试验方法与焊接工艺

2.1 试验方法

该试验对6 mm厚Q235碳钢板材进行等离子焊接,试板为I形坡口、无间隙,采用小孔型等离子弧焊方法进行水平焊接,填充焊丝,单面焊双面一次成型。

该试验对焊接电流、焊接速度与离子气流量这3个主要因素进行正交试验,每个因素取3个水平。根据上述因素水平要求,选用L9(34)正交表作为试验的实施方案。

2.2 最优工艺参数

经过多次试验,通过正交试验对不同厚度的Q235碳钢进行工艺参数优化,取焊接电流为I=230 A,离子气流量厚Q=1.8 L/min,弧长为6 mm,焊接速度为v=210 mm/min,焊丝型号为ER70-S,直径厚1.2 mm。

3 试验结果与讨论

3.1 焊缝的宏观形貌

焊缝表面成形均匀光滑无裂纹、焊瘤和咬边。6 mm厚Q235碳钢焊缝正反面宏观形貌,见第98页图1。可以看出,对于6 mm厚Q235碳钢材料,采用小孔型等离子弧焊技术,在不开坡口、不需要背面强制成形保护条件下,可以一次焊双面良好成形,从而极大地提高了焊接生产率;而且双面焊缝成形美观,均匀致密,接头内部缺陷率低,焊接变形小。因此,等离子焊接具有极大的应用前景。

3.2 X射线检测

按照JB/T 4730.2—2005 承压设备无损检测(第2部分:射线检测方法),对Q235对接焊缝进行射线检测,试件尺寸为500 mm×300 mm×6 mm,全部符合标准要求。焊缝均无缺陷,均无未焊透、未熔合、裂纹等其他缺陷,焊缝评定等级为I级。

3.3 等离子弧焊焊接接头拉伸试验结果分析

Q235碳钢焊接接头拉伸试验结果,见表2。

Q235碳钢母材抗拉强度为450 MPa与440 MPa,焊接接头抗拉强度为480 MPa与475 MPa,均大于Q235碳钢的最低抗拉强度400 MPa。因此焊接接头抗拉强度符合规定的技术要求。

3.4 金相显微组织

采用GB/T 13298—1991 金属显微组织检验方法规定的试验方法,进行取样,如图2-a所示,焊缝组织为珠光体+铁素体;如图2-b所示,热影响区(母材侧)组织为珠光体+铁素体;如图2-c所示,母材组织为铁素体+珠光体。

4 结论

1)采用等离子弧焊小孔效应的单面焊双面成形,不开坡口可以一次穿孔焊接6 mm厚Q235碳钢材料,焊缝截面呈酒杯状,尤其适用于密闭容器、小直径管焊缝等背面难以施焊的结构。

2)按照JB/T 4730.2—2005 承压设备无损检测(第2部分:射线检测方法),对Q235不锈钢,进行X射线探伤,无圆形、条形缺陷,均无未焊透、未熔合与裂缝等缺陷,焊缝等级为I级。

3)采用GB/T 228—2002 金属材料室温拉伸试验方法,对Q235碳钢进行拉伸试验方法,抗拉强度合格,符合产品标准所规定的技术要求。Q235断裂部位为母材,断裂特征为韧断。

4)按照GB/T 13298—1991 金属显微组织检验方法,SUS304焊缝为珠光体+铁素体,热影响区为珠光体+铁素体,母材为铁素体+珠光体。

参考文献:

[1] 何明戟,朱志康,陈淑慧.等离子弧焊机的发展与前景[J].电焊机,2007,37(9):5-7.

[2] 陈国余,刘毅,王林林,等.等离子焊接系统在不锈钢焊管生产中的应用[J].焊管,200528,(5):51-53.

[3] 史耀武.材料焊接工程(上)[M].中国材料工程大典,第22卷.北京:化学工业出版社,2005.

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