20mm中厚板不开坡口埋弧焊接技术优化与参数探究：以电流对焊缝质量的影响为例

发布时间：2024-04-03 浏览数：719

摘要：

通过埋弧焊焊接中厚板开坡口与不开坡口焊接的工艺比较,中厚板埋弧焊不开坡口焊接不仅节省了加工工序,降低成本。不开坡口埋弧焊工艺提高焊接质量和焊接效率,本文主要介绍20mm的钢板在不开坡口的情况下进行埋弧焊焊接,电流对焊缝质量的影响；

在埋弧焊过程中,开破口焊接主要存在使用焊剂过多，成本高、效率低的不足之处。相比之下，不开坡口焊接减少了加工工序和缩短加工时间从而提高生产效率，减少焊剂使用量，节约生产成本。

线能量是影响焊缝成型的主要因素：焊接电流对焊缝熔深、余高、熔宽的影响；在保证各硬件设施、焊接电压、焊接速度和装配间隙相同的情况下，通过调整焊接电流的大小来观察其对焊缝的影响。

焊接母材选用Q345R,焊剂选用HJ431,焊丝选用H10Mn2,焊丝直径为4mm。超声波分析检测(表1、表2所示)

表1 Q345R 化学成分

C	Si	Mn	P	S
≤0.2	0.2-0.55	1.2-1.6	≤0.035	≤0.03

表2 Q345R 的力学性能

板厚mm	抗拉强度MPa	屈服强度MPa	伸长率%	冲击韧性值J/cm²
6-16	510-640	≥345	≥21	≥31
＞16-36	490-620	≥324	≥21	≥31
＞36-60	470-600	≥305	≥21	≥31
＞60-100	460-590	≥285	≥20	≥31
＞100-120	450-580	≥275	≥20	≥31

实验条件如下图所示：

在焊接电压、焊接速度、装配间隙相同的情况下,通过调整焊接电流的大小来观察测试对焊缝的影响。电压设置34V,焊接速度38cm/min,间隙保证在1-2mm之内,电流分别选择了650A、720A、800A、850A、900A。

当焊好第一面之后切开一段焊缝,并进行简单的处理,查看焊缝的融合程度,并根据焊缝的熔合情况选择焊接另一面的焊接电流；两面焊好之后,将试件进行超声波检测,看焊缝内部有无缺陷,再将焊缝切下磨金相式样,看内部组织和硬度测试,从而找到一个合理的焊接电流。

试验数据分析根据试验方案表3进行焊接试验

电流	熔深	熔宽	余高
650	9	25	5
660	9	24	4.5
680	10	24	4.5
700	11	26	4.5
720	13	27	4
800	13	30	3
850	13	39	3

实验结论分析:

1、电流对焊缝熔深的影响

图2 电流、熔深、熔宽关系图

焊接电流和焊缝熔深、熔宽的关系如图2所示，熔深随焊接电流的增加而增大,当焊接电流小于720A时,熔深的增加速率较为明显,但是当电流大于 720A时,熔深趋于稳定,其深度并不随焊接电流的增加而增加;焊缝的熔宽随焊接电流的增加呈递增趋势,当焊接电流小于740A 时,熔宽的递增速率较慢,当焊接电流大于740A时,熔宽的递增速率明显增加。这一现象可能是由以下原因造成的：

埋弧焊的线能量大致可分为三个部分:增加熔深的热量、增加熔宽的热量和散失的热量。当焊接电流小于740A时,用于增加熔深的热量大于用于增加熔宽的热量,焊接电弧的穿透能力较强,随着电流的增加,故表现为随着焊接电流的增加,熔深的增加量较熔宽的增加量更为明显;当焊接电流大于 740A时,由于受焊接电流密度的限制,埋弧焊电弧的穿透能力达到最大值,电流的增加并不能增大熔深,而是将增加的热量用于增大熔宽，故表现为随着焊接电流的增加,其熔深几乎没有变化,而熔宽在不断地增加。

由此可见,埋弧焊的焊接电流并非越大越好,当电流达到一定程度时,焊缝的熔深达到最大值,超过该值后,焊接电流的增加并不能增大熔深,只会增加熔宽。

2、电流对余高的影响(图3)