针对产品结构,由于焊接构件较大,板材较厚,目前使用纯CO2气体加实芯焊丝,为了使焊缝焊透,只能采取加大电流的方法。而加大电流带来了结构件焊后变形及材料和能源消耗的增加。为了改善产品质量,降低生产成本,势必要从焊接工艺着手进行研究。通过上述三种熔滴过渡模式原理上的比较,我们认为选择第三种模式将带来如下好处: (1)焊缝外观质量明显改善。目前我公司使用二氧化碳气体保护焊,焊接电流在280~300A范围内,熔滴过渡模式为颗粒过渡模式。由于焊后飞溅较大,焊接结构件外观质量受到影响,而要保证外观质量,焊后清理工作很繁重,也增加了清理成本。根据我公司实际生产情况,每个结构件(50~60t)相应的清理工作量为焊接工作量的1/3左右。 (2)焊缝机械性能提高。下表是用混配气和二氧化碳气体具体试验数据的比较,由表中数据可发现在低温状态下,焊缝抗冲击值明显提高。
| 气 体 种 类 |
机械性能 |
σb (N/mn2) |
σs (N/mn2) |
断面收缩率 (%) |
冲击功J |
| -40°C |
常温 |
混配气 (Ar80%+20%CO2) |
410 |
253 |
26 |
62 |
106 |
| CO2 |
418 |
253 |
28 |
30 |
95 |
(3)焊缝金属熔敷率增加,焊丝用量降低。如图4所示,随着电流的增大,气体保护焊熔敷率将低于90%,而使用混配气体熔敷率将提高10%,使焊丝的直接使用成本降低。按直径1.2mm的焊丝目前市场价格6500元/t计算,每吨焊材节约650元。

图4 含碳量为0.45的低合金钢焊丝CO2保护焊与混配气体保护焊熔敷率比较
(4)焊接速度提高,降低单位生产成本。焊接速度提高有赖于焊接保护气体的选择、保护气体的热传导特性、氧化性和金属过渡的形式。具有高热传导性的气体,能使熔池保持最高的热量和最佳的流动性。具有一定氧化性的气体又能有效地降低熔池表面张力,改善焊缝金属在母材表面的浸润性,使焊缝易于在母材表面形成,不断弧。在能实现射流过渡的前提下,焊接速度必然能提高。由于焊接速度的提高,必能降低单位时间内的人工成本和管理费用。 (5)由于金属熔敷率和焊接速度的提高,在原有生产能力不变的情况下,生产时间必然缩短。因此焊接生产过程中保护气体用量将明显下降(图5)。这样也就相应减少了用气量,降低了成本。

图5 5mg/g为每克熔敷金属所消耗的气体(mg)
由上述可见,选用混配气体加实芯焊丝已成为目前各厂家可以选择和实现的一种焊接工艺方法。
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