鋼結構埋弧焊焊接技術講解

1、鋼結構埋弧焊焊接技術 摘要 隨著我國經濟的發(fā)展，越來越多的國家重點工程采用重型鋼結構。其特 點是: 所用結構件板厚大都在 50mm以上，焊接工作量大。 如何采用高效焊接方法 滿足生產需要是擺在各重型鋼構企業(yè)面前的一道難題。 渣相保護的埋弧焊以其焊 接效率高、焊縫質量好、操作環(huán)境佳等優(yōu)點在鋼結構行業(yè)中有廣泛的應用。 關鍵詞：埋弧焊；鋼結構；力學性能；焊接1 前言焊接是一種將材料永久連接， 并成為具有給定功能結構的制造技術。 焊接的 實質就是利用加熱、 加壓或加壓的同時加熱等方法將兩個分離的物體達到原子間 相互結合， 從而連接成一個整體的過程。 幾乎所有的產品， 從幾十萬噸巨輪到不 足 1 克的微

2、電子元件， 在生產制造中都不同程度地應用焊接技術。 焊接已經滲透 到制造業(yè)的各個領域， 直接影響到產品的質量、 可靠性和壽命以及生產成本、 效 率和市場反應速度。 到目前為止， 還沒有另外一種制造工藝比焊接更為廣泛地應 用于材料間的連接，并對所焊產品產生更大的附加值。埋弧焊產生于 20世紀 30年代，其特點是采用大的焊接電流、 電弧受熔渣保 護、焊接時無弧光等， 所以操作工人的勞動環(huán)境比較好， 受弧光的污染和刺激很 小。埋弧自動焊是世界上最早擺脫手工操作走上機械自動化的焊接方法， 埋弧焊 的熔深大、生產效率高、機械化程度高，非常適合于中厚板結構長焊縫的焊接， 埋弧焊在造船、壓力容器、橋梁、鐵路

3、車輛、工程機械、管道、核電站結構、海 洋結構等領域有著廣泛的應用， 是當今焊接生產過程中應用最普遍的熔焊方法之 一。其中雙絲埋弧焊是一種先進高效的焊接方法，雙絲的引入減少了焊接道次， 焊接生產效率得到顯著提高， 通過調節(jié)前、 后絲焊接電流， 能夠在較寬的范圍內 控制輸入的焊接線能量，從而滿足不同使用條件下的性能要求。所以80 年代中期，雙絲埋弧焊已在國際上成為主要焊接方法， 而且在先進工業(yè)國家的應用比例 越來越大。 因雙絲埋弧焊工藝比較復雜， 我國關于其理論的研究尚不成熟， 且現(xiàn) 場操作人員對這項技術的掌握還處于起步階段， 各種因素對焊接接頭最終能的影 響還有待進一步研究。2 埋弧焊技術2.1

4、 埋弧焊的發(fā)展歷史美國國家管道公司根據賓夕法尼亞州麥基斯波特的一家管道工廠的需要發(fā) 明了埋弧焊技術。當時該技術用于焊接管道中的縱縫。 1930年 Robinoff 獲得了 該技術專利權，隨后又將其賣給 Linde 氣體產品公司， Linde 氣體產品公司將其 更名為 Unionmelf 焊接技術。 1938 年，美國的船廠和軍械廠都采用了埋弧焊技 術。它是比較高效的焊接方法之一， 到目前埋弧焊技術得到了進一步的發(fā)展和應 用。2.2 埋弧焊的原理及特點2.2.1 弧焊成型原理預先把顆粒狀焊劑散布在焊接線上， 通過自動送絲裝置把焊絲連續(xù)地送進焊 劑中，在焊絲前端與母材間引燃電弧進行自動電弧焊 （

5、圖 1） 。埋弧自動焊焊接 時，引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動及焊接收尾等過程完全由機械來完成。 由于電弧被掩埋在焊劑里面，從外部看不見，因此稱作埋弧焊。1-焊絲 2-電弧 3-熔池金屬 4-熔渣 5- 焊劑 6-焊縫 7-焊件 8-渣殼 圖 1 埋弧焊焊縫形成過程示意圖2.2.2 埋弧焊特點1. 保護效果好：埋弧焊時，焊絲、電弧、液態(tài)熔池以及凝固但仍處于高溫的 焊縫金屬均可以受到顆粒狀的焊劑和所生成熔渣殼的保護，熔渣可以隔絕空氣， 保護效果好，電弧區(qū)的主要氣體成分是 CO，焊縫金屬含氮量、含氧量大大降低， 所以焊縫成形好，成分穩(wěn)定，力學性能比較好。2. 防護好: 較厚的焊劑層遮住了電弧和

6、飛濺，基本消除了弧光和飛測物對焊 工的危害。3. 生產效率高 : 埋弧焊生產效率高，一方面是因為其易于實現(xiàn)機械化操作， 焊絲導電長度縮短， 焊絲電流密度都得以提高。 因此， 電弧的熔深能力和焊絲熔 敷效率都大大提高。 另一方面由于焊劑和熔渣的隔熱作用， 電弧基本上沒有熱的 輻射散失，飛濺也小，因此熱效率大大提高， 使埋弧焊的焊接速度得以大大提高。 以厚度 8-10mm的鋼板對接接頭的焊接為例，單絲埋弧焊速度可達 30-50m/h; 雙 絲或多絲埋弧焊還可提高一倍以上 1,2 ，而焊條電弧焊則不超過 6-8m/h，所以埋 弧焊特別適用于中厚板長焊縫的焊接。4. 可供選用的焊絲和焊劑的品種較多。5

7、. 焊絲和焊劑的配合使用，易于實現(xiàn)焊縫的成分調整。 2.2.3埋弧焊的工藝參數(shù)1. 焊接電流 當其他參數(shù)都不變時，焊接電流對焊縫形狀和尺寸的影響較大。一般焊接條 件下，焊縫熔深與焊接電流的大小成正比， 隨著焊接電流的增加， 熔深和焊縫余 高都有顯著增加，而焊縫的寬度變化不大。同時，焊絲的熔化量也相應增加，這 就使焊縫的余高增加。隨著焊接電流的減小，熔深和余高都減小。2. 電弧電壓 隨著電弧電壓的不斷增加，焊縫熔寬度明顯增加，而熔深和焊縫余高則有 所下降。但是電弧電壓太大時，不僅使熔深變小、產生未焊透，而且會導致焊縫 成形差、脫渣困難，甚至產生咬邊等缺陷。所以在增加電弧電壓的同時，還應適 當增加

8、焊接電流。3. 焊接速度 當其他焊接參數(shù)不變而焊接速度增加時，焊接熱輸入量相應減小，從而使 焊縫的熔深也減小。 焊接速度太大會造成未焊透等缺陷。 為保證焊接質量必須保 證一定的焊接熱輸入量， 即為了提高生產率而提高焊接速度的同時， 應相應提高 焊接電流和電弧電壓。4. 焊絲直徑與伸出長度當其他焊接參數(shù)不變而焊絲直徑增加時，弧柱直徑隨之增加，即電流密度 減小，會造成焊縫寬度增加，熔深減小。反之，則熔深增加及焊縫寬度減小。當其他焊接參數(shù)不變而焊絲長度增加時，電阻也隨之增大，伸出部分焊絲 所受到的預熱作用增加，焊絲熔化速度加快，結果使熔深變淺，焊縫余高增加， 因此須控制焊絲伸出長度，不宜過長。5.

9、焊絲傾角 焊絲的傾斜方向分為前傾和后傾。傾角的方向和大小不同時，電弧對熔池 的力和熱作用也不同， 從而影響到焊縫的成形。 當焊絲后傾一定角度時， 由于電 弧指向焊接方向， 使熔池前面的焊件受到了預熱作用， 電弧對熔池的液態(tài)金屬排 出作用減弱，而導致焊縫變寬而熔深變淺。反之，焊縫寬度較小而熔深較大，但 易使焊縫邊緣產生未熔合和咬邊，并且使焊縫成形變差。2.2.4 埋弧焊機的種類1. 多電源串列雙絲埋弧焊；2. 單電源并列雙絲埋弧焊；3. 熱絲填絲埋弧焊；4. 單電源串聯(lián)雙絲埋弧焊；2.2.5 埋弧焊的應用范圍由于埋弧焊焊接熔深大、 生產效率高、 機械化程度高， 因而特別適用于厚板 長縫的焊接，在

10、造船、鍋爐與壓力容器、化工、橋梁、鐵路車輛、起重機械、工 程機械、管道、核電設備、海洋結構制造等領域得到廣泛應用。隨著焊接冶金技 術和焊接材料的發(fā)展， 埋弧焊所能焊接的材料己從碳素結構鋼發(fā)展到低合金結構 鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及一些有色金屬材料，如鎳基合金、銅合金等 （表 1）。表 1 埋弧焊的應用范圍2.3 埋弧焊技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景我國焊接設備制造業(yè)起步比較晚， 20 世紀 50，60 年代我國重點企業(yè)的大型 焊接裝備大部分靠進口， 到了 20 世紀 70 年代，國內才組建一批專門生產焊接裝4 備的制造廠。埋弧焊機電源的發(fā)展經歷了 4個階段 : 機械調節(jié)型電源、磁飽和放 大器電源、晶閘管

11、整流電源和 IGBI ，逆變電源。其控制系統(tǒng)的發(fā)展也經歷 3 個 階段: 機械控制、分離元件控制、集數(shù)字控制閘管整流電源、埋弧焊逆變電源， 以其高效節(jié)能、良好的動特性和弧焊工藝性能等優(yōu)點成為常規(guī)埋弧焊電源的更新 換代產品。 隨著電力電子技術的發(fā)展， 埋弧焊設備的電路、 器件及其控制技術向 集成化、高頻化、全控化、電路弱電化、控制數(shù)字化以及多功能化的方向發(fā)展。 在埋弧焊接過程控制方面， 微機被廣泛運用于埋弧焊規(guī)范參數(shù)的控制、 焊接工件 的自動定位和埋弧焊焊縫自動跟蹤、埋弧焊的過程控制以及焊接生產線的自動 化。隨著埋弧焊工藝的發(fā)展， 為適應一些特定的焊接要求， 派生出了許多新的埋 弧焊工藝，如雙絲

12、埋弧焊和多絲埋弧焊、窄間隙埋弧焊、帶極埋弧焊、添加粉末 埋弧焊、添加磁性焊劑埋弧焊等。傳統(tǒng)埋弧焊生產中有兩種自動調節(jié)方法 : 一是 電弧自身調節(jié)系統(tǒng)， 它采用緩降特性或平特性電源配等速送絲系統(tǒng)， 通過改變焊 絲熔化速度進行調節(jié)，該系統(tǒng)主要用于 4mm以下細絲埋弧焊接 ; 二是電弧電壓反 饋變速送絲調節(jié)系統(tǒng)， 它采用陡降特性或垂降特性電源配變速送絲系統(tǒng)， 利用電 弧電壓反饋改變送絲速度進行調節(jié)。 目前國內大多數(shù)埋弧自動焊機及焊接操作機 仍是采用分離元件模擬控制，由于埋弧自動焊動態(tài)過程是一個具有高度非線性、 時變性及多變量禍合作用的復雜系統(tǒng)， 固定的控制模式和控制參數(shù)難以保證各種 焊接條件下的焊接

13、性能，難以適應整個調節(jié)范圍內參數(shù)的優(yōu)化 ; 在較強、較弱的 焊接規(guī)范下，往往焊接性能不理想， 隨著焊接技術的發(fā)展焊機也不斷的發(fā)展進步。 微機控制多功能晶閘管焊機， 微機控制埋弧焊逆變焊機， 它們是采用微機控制技 術和逆變技術相結合的一種功能齊全、 性能穩(wěn)定、 具有多種輸出外特性的逆變埋 弧自動焊系統(tǒng)。進入 21 世紀，隨著國家冶金、礦山、起重、鍛壓、焦爐、塔架等開發(fā)投資 力度的增加，給我國重型機械金屬行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。尤其是我國加入 WTO以后，重型機械行業(yè)面臨著更激烈的競爭。我們必須清醒地認識到，焊接技 術仍然嚴重制約著重型機械行業(yè)的產量、 質量、成本和生產周期。 結合我國國情， 重型

14、機械金屬結構行業(yè)的發(fā)展方向應是努力提高焊接設備和工藝技術水平， 平衡 發(fā)展相關焊接技術， 結合新產品開發(fā)及新項目立項， 研究應用焊接新工藝、 新設 備、新材料和新技術，進一步提高焊接生產效率和質量，降低成本，縮小與工業(yè)發(fā)達國家的差距，推動我國焊接技術的不斷發(fā)展。埋弧焊作為現(xiàn)代工業(yè)的一個重要加工環(huán)節(jié)， 焊接過程的自動化和智能化是保 證焊接質量、提高生產效率、 改善勞動條件的重要手段， 也是未來焊接技術的發(fā) 展方向。埋弧焊機控制技術隨著科學技術的不斷進步， 尤其是計算機技術的迅速 發(fā)展，現(xiàn)代智能控制中的專家系統(tǒng)控制方法、 模糊控制方法、 人工神經網絡控制 方法和復合控制方法等， 在埋弧焊生產過程中

15、得到了廣泛的應用。 焊接工藝高效 化、焊接電源控制數(shù)字化、 焊接質量控制智能化、 焊接生產過程自動化己經是國 內外焊接加工技術研究和應用的重要發(fā)展趨勢。進入 21 世紀，科學技術突飛猛進的發(fā)展，高效化焊接已經提到日程，埋弧 焊焊接高效化己是國內外焊接技術研究和應用的重要方面。 以前在高效化焊接中 主要以材料焊接方面的問題居多， 隨著冶金業(yè)的進步， 焊材的可焊性提高， 對線 能量不再敏感，允許使用大電流焊接 ; 另外，焊接過程機械化與自動化水平的提 高，也要求提高焊接效率。 高速焊接和高熔敷率焊接是今后焊接技術的發(fā)展方向， 而雙絲高速高效焊接又是熱點之一，它將在工業(yè)生產中得到越來越廣泛的應用。

16、3 埋弧焊實驗3.1 注意事項焊接時， 先將焊絲由送絲機構送進， 經導電嘴與焊件輕微接觸， 焊劑由漏斗 口經軟管流出后， 均勻地堆敷在待焊處， 把導電嘴及焊口埋在焊劑下面。 引弧后 電弧將焊絲和焊件熔化形成熔池，同時將電弧區(qū)周圍的焊劑熔化并有部分蒸發(fā)， 形成一個封閉的電弧燃燒空間， 密度較小的熔渣浮在熔池表面上， 將液態(tài)金屬與 空氣隔絕， 有利于焊接冶金反應的進行。 隨著電弧向前移動， 熔池液態(tài)金屬隨之 冷卻凝固而形成焊縫，浮在表面上的液態(tài)熔渣也隨之冷卻而形成渣殼。焊接時， 焊機的啟動、引弧、送絲、機頭 （或焊件 ）移動等過程全由焊機自動化控制。3.2 埋弧焊實驗步驟3.2.1 焊前準備埋弧焊

17、在焊接前必須做好準備工作， 包括焊件的坡口加工、 待焊部位的表面 清理、焊件的裝配以及焊絲表面的清理、焊劑的烘干等。1. 坡口加工坡口加工要求按有關標準執(zhí)行， 以保證焊縫根部不出現(xiàn)未焊透或 夾渣，并減少填充金屬量。 坡口的加工可使用刨邊機、 機械化或半機械化氣割機、6碳弧氣刨等，加工后的坡口尺寸及表面粗糙度等必須符合設計圖樣或工藝文件的 規(guī)定。2. 待焊部位的清理焊接清理主要是去除銹蝕、 油污及水分，防止氣孔的產生。 一般用噴砂、 噴丸方法或手工清除， 必要時用火焰烘烤待焊部位。 在焊前應將坡 口兩側各 20mm區(qū)域內及待焊部位的表面鐵銹、油污、氧化皮等清理干凈。3. 焊件的裝配裝配焊件時要保

18、證間隙均勻， 高低平整， 錯邊量小， 定位焊縫 長度一般大于 30mm，并且定位焊縫質量與主焊縫質量要求一致。必要時采用專 用工裝、卡具。對直焊縫焊件的裝配，在焊縫兩端要加裝引弧板和引出板，待焊 后再割掉， 其目的是使焊接接頭的始端和末端獲得正常尺寸的焊縫截面， 而且還 可避免引弧和收尾容易出現(xiàn)的缺陷。4. 焊接材料的清理埋弧焊用的焊絲和焊劑對焊縫金屬的成分、 組織和性能影 響極大。因此焊接前必須清除焊絲表面的氧化皮、 鐵銹及油污等。 焊劑保存時要 注意防潮，使用前必須按規(guī)定的溫度烘干待用 5 。3.2.2 焊后試樣制備利用線切割機進行試樣切割。 線切割技術是線電極電火花加工技術， 是電火 花

19、加工技術中的一種類型， 簡稱線切割加工。 線切割機床采用鋁絲或硬性黃銅絲 作為電極絲。 線切割的工件為工件電極， 電極絲為工具電極。 脈沖電源發(fā)出連續(xù) 的高頻脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上， 在電極絲與工件之間加有足夠的、 具有一定絕緣性能的工作液。 當電極與工件間的距離小到一定程度時， 工作液介 質被擊穿，電極絲與工件之間形成瞬時火花放電， 產生瞬間高溫， 生成大量的熱， 使工件表面的金屬局部熔化，甚至汽化 ; 再加上工作液體介質的沖洗作用，使得金屬被蝕除下來。這就是線切割機床的加工原理。工件放在機床坐標工作臺上，按數(shù)控裝置或微機控制程序控制下的預定軌跡進行加工，最后得到所需要形狀的工件

20、3在切割工程中應注意鋁絲不能直接接觸金屬件， 利用電壓擊穿空氣來進行切 割，注意合理的安排參數(shù)尺寸，避免切不出來。脈沖頻寬，電壓值等等都要設置 合理，不能太大也不能太小， 切割速度也要控制適當， 如果太小就切割緩慢浪費 時間，如果太快則可能引起斷絲。 本次切割的目的是為了獲得金相試樣、 拉伸試 樣以及沖擊試樣，三類試樣都是以焊縫為中心進行切割，兩邊對稱 ; 拉伸試樣和 沖擊試樣則還需進行后續(xù)的機加工試樣制備：對試樣進行打磨， 分別取型號為 80, 120, 180, 240, 320, 400,500 型號的砂紙對試樣進行打磨，打磨要放在玻璃上進行，首先選擇 80 號的砂紙進 行粗磨，依次進行

21、，在打磨時，只能單向的向前磨，不能來回磨，磨了一段時間 后換 90。后再繼續(xù)打磨，一般一張砂紙磨 20 分鐘左右，最后直到打磨界面光滑 無斑點為止，打磨后進行拋光， 兩跟手指夾住工件輕輕的放在拋光機上， 不要用 力壓而引發(fā)安全事故， 拋光一個不能太長時間， 這樣會使得拋光面溫度升高改變 晶相組織，拋光直到工件無劃痕為止。3.3 焊接材料及焊接工藝參數(shù)的選擇3.3.1 焊接材料選擇本實驗選用如下材料 :焊絲H08A、焊劑HJ431、焊劑SJ4314 、母材鋼種 16Mn。 本實驗采用成都華遠電器設備有限公司生產的 MZS-1250型雙絲埋弧自動焊焊機 在板厚為 20mm的 16Mn母材上分別進行

22、了單絲直流、 交流和雙絲埋弧焊。 母材加 工成 70帶 V型鈍邊的坡口，鈍邊 12mm，裝配間隙 0-lmm。采用雙面焊接工藝， 第一面施焊時背面采用焊劑墊。焊前對接頭坡口周圍兩側 20mm范圍內的鐵銹、 油污、水分等仔細地進行清理。MZS-1250 型雙絲埋弧自動焊焊機為多電源埋弧自動焊焊機，按其焊絲排列 可分為并列和串列兩種， 本次實驗選用焊絲串列排布。 多電源串列雙絲埋弧焊中 每一根焊絲由一個電源獨立供電， 根據兩根焊絲間距的不同， 其方法有共熔池和 雙熔池（分離電弧 ）兩種。共熔池特別適合焊絲摻合金堆焊或焊接合金鋼 ; 分離電 弧能起到前弧預熱、 后弧填絲及后熱作用， 以達到堆焊或焊接

23、合金不出裂紋和改 善接頭性能的目的。在雙絲埋弧焊中多用后一種方法 （ 如圖 2） 。本次實驗采用共 熔池進行試件焊接。圖 2 雙電源串列雙絲埋弧焊示意圖每根焊絲都有幾種選擇的可能 :或一根是直流， 一根是交流 ;或兩根都是直流 或兩根都是交流。 若兩根焊絲都通直流， 且焊絲都接電源正極， 則就可能獲得比 其他焊絲選擇方式大的熔深， 也就能獲得較大的焊接速度。 由于電弧間的電磁干 擾和電弧偏吹的緣故，最常采用的布置是一根前導的焊絲反極性和跟蹤交流焊 絲，或是兩根交流焊絲。 直交流系統(tǒng)利用前導的直流電弧較大的熔深， 來提供 較高的焊接速度， 通常在略低電流下正常工作的交流電弧， 將改善該焊縫的外形

24、 和表面光潔度 6 。3.3.2 焊接工藝參數(shù)選擇焊接工藝參數(shù)的確定 : 焊接線能量的確定主要取決于過熱區(qū)的脆化和冷裂兩 個因素。對焊接含碳偏下限的 16Mn時，對線能量基本沒有嚴格的限制，因為這 類鋼的過熱敏感性不大，另外它們的淬硬傾向和冷裂敏感性也不大。本課題焊接試樣采用對接焊， 坡口為 V形坡口。試驗條件， 焊前將接頭周圍 坡口兩側各 20mm范圍內的鐵銹，油污等雜質清理干凈；將焊劑在 300-350 烘 烤 1-2 小時，使用時盡量保持干燥無雜物。 所有試樣均需開坡口， 坡口形式及尺 寸如圖 3 所示，焊接過程中應注意不斷的給所焊位置加焊劑， 以阻隔空氣進入所 焊區(qū)域。圖 3 坡口形式

25、及尺寸圖 本次埋弧焊實驗確定如下兩種工藝方案： 采用雙面焊技術， 選擇焊接正面及背面時電流的大小一致。 焊接工藝參數(shù)如 表 2 、表 3 所示 :1. 在相同的焊接速度 (48cm/min) 和相同的焊接電壓 (38 43V) 條件下，采用 不同的焊接線能量， 在母材 16Mn上進行單絲直流、 交流與雙絲埋弧焊 ( 焊接工藝 參數(shù)見表 2) ，并對焊后的熔敷率、焊縫尺寸等數(shù)據進行測定。表 2 相同焊接速度的焊接工藝參數(shù)表 3 相同焊接線能量的焊接工藝參數(shù)2.在焊接線能量 (44 46 kJ/cm) ，焊接電壓 (38 43 V)不變的條件下，通過改 變焊接電流和焊接速度對單絲直流、 交流與雙絲

26、埋弧焊所得的焊縫尺寸以及性能 數(shù)據進行了測定 (焊接工藝參數(shù)見表 3) 。4 實驗結果討論與分析4.1 焊接接頭性能分析 焊接接頭的性能是影響焊接結構使用性能的重要因素之一， 可以采用各種性 能試驗對接頭在不同載荷下的強度、 塑性、韌性、 疲勞強度及耐腐蝕性等進行測 定，以評價焊接接頭的質量。 其中力學性能是評價焊接接頭性能優(yōu)良與否的最重 要的依據， 各種材料、結構的焊接接頭力學性能試驗及評定結果， 對于提高焊接 的工藝性及獲得優(yōu)良的焊接接頭具有重要的意義。4.1.1 焊縫沖擊性能分析采用 V 型缺口沖擊試樣，按 GB2650-89 規(guī)定進行焊接接頭沖擊試樣取樣，10本次實驗 V 型缺口開在焊

27、縫區(qū)，進行 20 沖擊試驗，沖擊試樣見圖 4，沿垂直焊 接方向取樣，試樣的縱向與焊接方向垂直。圖 4 沖擊試樣圖表 4 一是相同焊接速度下的焊縫區(qū)沖擊結果。從表中可以看出，當焊接速 度相同時， 三種焊接工藝的沖擊韌度值都隨著焊接電流的增大而增大， 單絲直流 和單絲交流埋弧焊的焊縫沖擊韌度差距很小， 且都高于雙絲埋弧焊的， 表明電流 類型對沖擊韌度的影響不明顯， 而電流的大小卻起著極其重要的作用。 雙絲埋弧 焊時焊縫的沖擊韌度小于單絲直流和單絲交流埋弧焊的， 其原因是雙絲焊埋弧焊 時線能量較大，組織較后二者粗大。雙絲埋弧焊冷卻速度慢，高溫停留時間長， 形成的晶粒較粗大。 此外，在雙絲自動埋弧焊的

28、焊縫區(qū)出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象， 部分區(qū) 域產生了魏氏組織，而魏氏組織的出現(xiàn)造成焊縫區(qū)金屬的沖擊韌性值降低。表 5 是相同線能量時的焊縫區(qū)沖擊結果。 從表中可以看出， 雙絲自動埋弧焊 焊縫沖擊值與單絲埋弧焊相比變化不大， 由于熱輸入一致， 焊后焊縫金屬組織也 相差不大， 因此其沖擊韌度就變化不大。 由于雙絲埋弧焊比單絲埋弧焊焊接電流 大，焊接速度快，熔池與母材的接觸面積大，在冷卻時，晶粒優(yōu)先從母材相連的 半熔化區(qū)形核， 向液態(tài)金屬中生長。 焊接速度越快， 晶粒生長的方向與熔池移動 方向的夾角越接近 90，其結果造成晶粒以柱狀晶的方向向焊縫中心長大，這樣的生長方式， 易于在焊縫中心集聚大量的低熔點共晶體和

29、雜質， 而這州氏熔點 共晶體和雜質將使焊縫區(qū)的沖擊韌度降低。表 4 相同焊接速度時焊縫沖擊值11表 5 焊接線能量相同時焊縫沖擊值4.1.2 焊接接頭拉伸性能分析為了檢測焊接接頭的力學性能，按照 GB2649-1989焊接接頭機械性能試驗 取樣方法 7 截取常溫拉伸試樣，分別對各組工藝條件下的焊接接頭試樣進行 了劍申試驗，拉伸試樣圖見圖 5。從圖中可以看出斷裂的位置基本都在母材，可 見實驗中焊接接頭中母材的抗拉強度較低。圖 5 常溫拉伸試樣圖表 6 是相同焊接速度時焊接接頭的常溫拉伸性能。 從表中可以看出， 三種工 藝方法下焊接接頭的常溫拉伸性能差距不大， 且都優(yōu)于所用母材的拉伸性能， 母 材

30、金屬的屈服強度 =325MP，a 抗拉強度為 470-630MPa，延伸率 =21%。相同速度時 接頭的屈服強度都在 342-359MPa的范圍，抗拉強度在 497-530MPa的范圍，滿足 實際生產的需要。 由于焊接過程中速度一致， 當焊接電流增大時， 線能量也相應 的增大，而大電流結晶時的晶粒也較小電流的大， 按照一般的規(guī)律是結晶時晶粒 較大的焊接接頭的抗拉強度較弱。 實驗中隨著焊接電流的增大， 單絲直流、 交流 和雙絲埋弧焊的屈服強度和抗拉強度都增加，雖然從數(shù)字上比較其增加的很少 ; 說明雖然結晶的晶粒變大， 但是晶粒要長大到一定的尺寸時， 其力學性能才會降 低，因此實驗所用工藝參數(shù)合理，焊接接頭的力學性能較好。表 7 是相同線能量時焊接接頭的常溫拉伸性能。從表中可以看出，三種工 藝方法下焊接接頭的常溫拉伸性能同樣差距不大，相同線能量時各接頭的屈服12 強度和抗拉強度更為接近。由于焊接過程中線能量相同，在焊縫結晶過程中， 單絲直流、交流埋弧焊的晶粒組織大小和雙絲埋弧焊的相差不大，因此在拉伸 過程中，大小差距不大的晶粒承受的拉應力也