不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)和工藝性評(píng)價(jià)

《不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)和工藝性評(píng)價(jià)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)和工藝性評(píng)價(jià)中北大學(xué)焊接材料技術(shù)中心(太原市030051)王寶摘要不銹鋼焊條的工藝穩(wěn)定性一直是影響不銹鋼焊條工藝性的主要因素,是衡量不銹鋼焊條工藝質(zhì)量的主要標(biāo)志,為了對(duì)不銹鋼焊條工藝穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià),利用漢諾威弧焊分析儀對(duì)不銹鋼焊條的焊接電參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,分析焊條渣壁過渡形態(tài)的傾向大小,研究發(fā)現(xiàn),不銹鋼焊條渣壁過渡傾向與短路概率、熔滴的短路頻率有關(guān),據(jù)此提出以短路概率和Σn(Us),短路頻率N(T1)作為不銹鋼焊條工藝性評(píng)價(jià)判據(jù),評(píng)價(jià)不銹鋼焊條的工藝穩(wěn)定性。實(shí)際應(yīng)用表明,這一方法,可以定量判斷不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)和科學(xué)評(píng)價(jià)不

2、銹鋼焊條工藝穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:不銹鋼焊條漢諾威分析儀焊接電弧物理中圖分類號(hào):TG422.3過渡時(shí)出現(xiàn)熔滴橋接短路和發(fā)生爆炸飛濺的照片。而渣壁過渡時(shí)熔滴則十分細(xì)小,因此可以出現(xiàn)如圖2a和圖2b中的情況,在焊條的端部可以同時(shí)存在多個(gè)熔滴。由于熔滴細(xì)小,因此在熔滴過渡時(shí),熔滴總是沿著套筒內(nèi)的壁的一側(cè)滑向熔池,圖2c照片中看到的就是熔滴正向熔池過渡的情形。0前言不銹鋼焊條由于焊芯特殊的熱物理性能,焊接過程中引起焊條末段過熱,導(dǎo)致工藝性能不穩(wěn)定,不銹鋼焊條工藝穩(wěn)定性一直是不銹鋼焊條的弊病,因此工藝穩(wěn)定性的優(yōu)劣是評(píng)價(jià)不銹鋼焊條工藝質(zhì)量的一個(gè)主要方面。對(duì)于不銹

3、鋼焊條工藝水平進(jìn)行定量評(píng)定,對(duì)于設(shè)計(jì)工藝性能優(yōu)良的不銹鋼焊條具有實(shí)際意義。近來作者嘗試采用漢諾威焊接質(zhì)量分析儀對(duì)于不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)進(jìn)行分析,探討定量判斷不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)和科學(xué)評(píng)價(jià)不銹鋼焊條工藝穩(wěn)定性的方法。1不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)特征與工藝性1.1不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)高速攝影測(cè)試結(jié)果不銹鋼焊條熔滴過渡形態(tài)基本類型有3種,一種是鈦鈣型渣系的粗熔滴短路過渡,再有是鈦型渣系的渣壁過渡,另外有介于這兩者之間的混合過渡形態(tài)[1]。圖1和圖2分別是鈦鈣型不銹鋼焊條粗熔滴過渡和鈦型渣系的渣壁過渡的高速攝影照片(攝影速度1000幀/s)。由這兩組

4、照片對(duì)比可以清楚地看出它們的不同,粗熔滴過渡時(shí)熔滴十分粗大,它的尺寸可以大于焊芯的直徑。圖1a和圖1b中照片藥皮的外徑為6.4mm,可以看出,熔滴的大小與藥皮的外徑接近,而焊芯直徑為4mm,顯然熔滴的尺寸超過了焊芯直徑。由于熔滴粗大,過渡時(shí)與熔池橋接短路,常常引起爆炸飛濺,嚴(yán)重地惡化了工藝性。圖1c和圖1d分別為粗熔滴1.2不銹鋼焊條的電弧電壓、焊接電流波形特征圖3、圖4和圖5是由漢諾威弧焊質(zhì)量分析儀生成的不銹鋼焊條熔滴短路過渡、渣壁過渡和混合過渡的電弧電壓、焊接電流波形圖。由波形圖的對(duì)比可以直觀地看出不銹鋼焊條過渡形態(tài)的另外一些特征。粗熔滴過

5、渡時(shí),熔滴是短路的,短路過渡的周期大約為每秒2～4次。而渣壁過渡時(shí)熔滴與熔池不發(fā)生短路,電壓波形沒有出現(xiàn)如圖3陡降的情況,較細(xì)熔滴的過渡,形收稿日期:2008-04-30432008年第8期生產(chǎn)應(yīng)用ProductionTheme成鋸齒狀波形,過渡頻率大約為每秒7～9次,比粗熔滴時(shí)要高。應(yīng)說明的是,渣壁過渡時(shí)熔滴不與熔池發(fā)生短路,這是渣壁過渡的最主要特征。在圖2c中熔滴渣壁過渡的照片中看到的熔滴與熔池橋接的情形,實(shí)際上并不是發(fā)生短路,因?yàn)槿鄣卧诎l(fā)生橋接之前,在焊條套筒內(nèi)的熔滴就已經(jīng)和焊芯脫離了,只不過在套筒外面無法觀察到。2不銹鋼焊條電弧物理特性

6、參數(shù)分析2.1不銹鋼焊條電壓概率密度分布圖的分析圖6是由漢諾威焊接質(zhì)量分析儀測(cè)試的3種典型熔滴過渡形態(tài)的電弧電壓概率密度分布圖。漢諾威弧焊質(zhì)量分析系統(tǒng)原理及應(yīng)用在文獻(xiàn)[2,3]中曾經(jīng)做了論述。圖6中試驗(yàn)焊條樣品TY102-B、JS-4和E308-12分別對(duì)應(yīng)不同的熔滴過渡形態(tài),依次為短路過渡、混合過渡和渣壁過渡。從圖中可以看出,TY102-B焊條電壓概率密度分布曲線呈雙駝峰狀,處在較小電壓范圍內(nèi)的小駝峰狀曲線描述的是熔滴短路階段的概率密度分布,圖中間的較大的電壓范圍的駝峰狀曲線,描述的是電弧在燃弧階段的電弧電壓概率密度分布。圖中E308-12渣

7、壁過渡的電壓概率密度分布曲線具有以下特點(diǎn):較小電壓范圍的駝峰幾乎不出現(xiàn),大駝峰狀曲線對(duì)應(yīng)的電壓較高,曲線偏向圖的右方;另外由于渣壁過渡存在熔滴過渡后電弧電壓的躍升現(xiàn)象,在圖的最右邊往往存在著鋸齒形高電壓曲線。是否具有這些特征以及這些特征的顯露程度是識(shí)別某種不銹鋼焊條是否為渣壁過渡形態(tài)或該種不銹鋼焊條渣壁過渡形態(tài)實(shí)現(xiàn)程度的重要標(biāo)志。JS-4是具有混合過渡的電壓概率密度分布圖,其特征介于上述兩者之間。圖4為混合過渡電弧電壓波形圖,明顯地看出它具有的短路過渡和渣壁過渡兩種形態(tài)特征。由于焊接時(shí)渣壁過渡形態(tài)提高了焊條的名義電壓,于是焊接電流減小,使得焊接

8、時(shí)焊芯電阻熱大大降低,焊芯過熱趨勢(shì)減小,這是渣壁過渡使不銹鋼焊條工藝穩(wěn)定性提高的主要原因。另外名義電壓的提高使得焊條熔化速度加快,減少了焊接電流對(duì)焊芯