大直径硬质合金/钢复合螺柱的螺柱焊工艺研究

作者:衡道海;王海龙; 刊名:焊接技术 上传者:朱洪金

【摘要】对直径22 mm硬质合金YG6C与16Mn钢复合螺柱在16Mn低合金高强钢板上的螺柱焊工艺进行了研究。通过接头焊脚外观成形检测、光学显微观察、硬度测量等方法,研究了焊接电流和焊接时间对接头焊脚成形和组织的影响。试验结果表明,焊接电流和焊接时间对接头焊脚成形及组织有显著影响;当焊接电流为1 995 A,焊接时间为0.9 s时,接头焊脚成形美观,且沿螺柱根部周向分布较为均匀、连续饱满,对复合螺柱的外部加强作用充分,焊缝截面中无气孔等缺陷。

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0引言随着我国经济的发展,矿山采掘设备的使用量越来越大,为应对高磨损、高冲击的工况条件,矿山采掘设备多采用高锰钢整体制成采掘铲斗或者采用表面堆焊、表面喷涂工艺[1]来提高构件的耐磨性,提高其使用寿命。但是,这种方法成本高,维修周期长,不能在施工现场及时修复,设备的怠工时间长。本校开发的硬质合金/钢复合螺柱,采用螺柱焊[2-6]的方法将硬质合金/钢复合螺柱焊接到受到强烈磨损的部位,能够大大延长矿山采掘设备的使用寿命。刘平等人[7]对直径19mm复合螺柱的螺柱焊工艺进行了研究,但直径19mm的复合螺柱的使用寿命较短,不能适应某些极端恶劣工况条件,故需要使用更大直径的复合螺柱,大直径复合螺柱的螺柱焊工艺亟待解决。以下针对直径22mm复合螺柱的螺柱焊工艺进行了研究,以用于指导施工现场复合螺柱的焊接。1试验1.1试验材料及方法试验材料为16Mn低合金高强钢板、硬质合金YG6C/16Mn钢复合螺柱、陶瓷环。硬质合金YG6C/16Mn钢复合螺柱的尺寸为直径22mm16mm;16Mn低合金高强钢板的尺寸为500mm500mm10mm。复合螺柱和陶瓷环的结构简图如图1,2所示。采用经过改造的国产螺柱焊机进行试验,其主要参数指标如下:输入电压380V;频率50Hz;焊接螺柱直径10~25mm;焊接电流400~2500A;焊接时间100~2800ms;焊机自身质量342kg。工艺试验结束后,依次采用高像素相机、VHX-900型超景深光学显微镜、VH-50AC型维氏硬度计图1硬质合金/钢复合螺柱结构简图图2陶瓷环结构简图硬质合金16Mn钢引弧结准22准12.5916准30准23.5192.5准28.5准374对焊接接头的外观成形、宏观金相、微观组织及性能进行分析研究。1.2复合螺柱焊接工艺试验复合螺柱焊接技术要求:(1)用抛光机打磨掉16Mn低合金高强钢板表面的铁锈、油漆、污渍及其他杂物,使钢板表面露出金属光泽。(2)用抛丸机将硬质合金YG6C/16Mn钢复合螺柱的焊接面及侧面打磨干净,并露出金属光泽。(3)陶瓷环在使用之前必须于200下烘干2h。复合螺柱平焊焊接示意图如图3所示。具体的焊接顺序如下:(1)将复合螺柱装配在焊枪夹头内,调整好试验参数;(2)装配陶瓷环,保证与复合螺柱同心,再将焊枪垂直压紧到工件上,向焊枪端部施加压力,使焊枪内部弹簧压缩,直至复合螺柱和陶瓷环与工件表面垂直接触;(3)接通电源,引燃电弧,同时焊枪提升机构将复合螺柱提到设定高度并维持电弧的燃烧,使螺柱端面及母材表面局部熔化;(4)当达到设定的焊接时间后,电路断开,电弧熄灭,在焊枪弹簧压力的作用下,复合螺柱快速压入到工件表面的焊接熔池内,形成焊接接头,此时,仍需要保持焊枪稳定2s后,才可将焊枪垂直拔出。复合螺柱焊接工艺试验参数:焊丝伸出长2mm;提升高度2mm;半阻尼;焊接电流1970~2000A;焊接时间0.8~1.0s。2试验结果及分析2.1焊接电流对复合螺柱进行螺柱焊的影响2.1.1对焊脚成形的影响固定焊接时间为0.9s,焊丝伸出长和提升高度都为2mm,阻尼为半阻尼,采用不同焊接电流的工艺,焊脚外观成形如图4所示。由图4可见,随着焊接电流在1970~2000A逐渐增大,复合螺柱焊接接头的焊脚成形由差到好,再由好变差。当焊接电流为1970A时,热输入小,焊接过程无飞溅,复合螺柱端面与母材局部熔化的金属不足,复合螺柱的周向焊脚不连续;当焊接电流增大到1985A时,热输入依然不足,但存在较小的飞溅现象,存在约60的焊脚不饱满现象;焊接电流继续增大到1990A时,随热输入的增大,螺柱端面和母材局部

参考文献

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