硬质合金(YG6C)/钢(16Mn)复合螺柱的螺柱焊横焊工艺研究

作者:付文强;王海龙; 刊名:热加工工艺 上传者:蔡俊锋

【摘要】对准19 mm实心硬质合金(YG6C)/钢(16Mn)复合螺柱在16Mn低合金高强钢上的螺柱焊横焊工艺进行了研究。通过焊接接头外观成形检测、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外观成形和组织性能的影响。结果表明,焊接电流和焊接时间对接头外观成形及组织性能有显著影响。当焊接电流为1850 A、焊接时间为0.9 s时,接头外观成形美观,复合螺柱焊脚沿螺柱周向分布较为均匀,焊脚包络连续饱满,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的生成。

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16Mn低合金高强钢在我国应用面极其广泛。在热轧状态下,它具有良好的综合力学性能、低温冲击韧性,冷冲压性及切削性均优良,同时具备优良的焊接性能[1-2]。而硬质合金具有高硬度、高耐磨性、耐腐蚀、耐高温和膨胀系数小等一系列优良特性,大量应用于国民经济建设的各个领域[3-5]。目前,随着国内矿产勘探和开采的兴盛,使得市场对矿山采掘工具有很大的需求,传统矿山采掘工具为应对矿山采掘高磨损、高冲击的恶劣工况,一般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[6]来提高采掘铲斗的耐磨性以期提高其使用寿命。但此种工艺生产成本高、维修周期长、使用寿命短,特别是不能在施工现场修复,设备的怠工时间很长,设备的使用效率受到严重影响。考虑到硬质合金的优良性能,我们研制了硬质合金(YG6C)/钢(16Mn)复合螺柱,希望通过螺柱焊工艺[7-8]方便、快捷、高效地将复合螺柱焊接于矿山采掘设备受到强烈磨损的部位,能大大提高矿山采掘设备的耐磨性,从而大大延长其使用寿命。显然,施工现场复杂的环境要求不同位置的电弧螺柱焊,因此,本文对硬质合金(YG6C)/钢(16Mn)复合螺柱的螺柱焊横焊工艺进行了研究,以用于指导施工现场复合螺柱的焊接。横焊出现的问题不仅仅是焊脚的分布不均匀,更重要的是四周的焊脚不连续,由于金属熔液向下流动是自然规律,在焊缝的上部甚至会出现很大的咬肉或凹洞,在下部有很大的焊瘤,本文的研究重点是调节焊接参数,寻求最佳工艺规范窗口,使之在金属熔液将要向下流动出现“池崩”前完成焊接,以获得连续的焊脚,并避免出现大的咬肉[9]。1试验1.1试验材料及方法试验材料为16Mn低合金高强钢、硬质合金(YG6C)/钢(16Mn)复合螺柱(已由真空钎焊焊接)、陶瓷环。硬质合金(YG6C)/钢(16Mn)复合螺柱尺寸为准19mm16mm,见图1。16Mn低合金高强钢板尺寸为245mm245mm10mm。陶瓷环简图见图2。试验中采用国产螺柱焊机。焊接完成后,分别使用高像素相机和VHX-900型超景深光学显微镜、VH-50AC型维氏硬度计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复合螺柱横焊工艺试验1.2.1复合螺柱横焊技术要求(1)用打磨机将16Mn低合金高强钢板表面的铁锈、油漆、污渍及其他杂物打磨掉,使钢板表面露出金属光泽,并将钢板垂直于地面固定。(2)用100#氧化铝砂布将硬质合金(YG6C)/钢(16Mn)复合螺柱的焊接面及侧面打磨干净并露出金属光泽。(3)焊接前将陶瓷环于250下烘干2h。1.2.2复合螺柱横焊顺序(1)将复合螺柱推入焊枪夹头内,使复合螺柱顶部与焊枪夹头内的顶杆螺钉接触。(2)在装好复合螺柱一侧的焊枪夹头上装配上陶瓷环,使其与复合螺柱保持同心,再将复合螺柱带有引弧结的一面垂直压紧到工件上,然后向焊枪端部施加压力,使焊枪内部弹簧压缩,直至复合螺柱与陶瓷环压平在垂直工件上。(3)按下开关按钮,焊枪提升机构将复合螺柱提起到预设高度并引燃电弧,同时电弧迅速扩展到复合螺柱整个端面,使其局部熔化,由于电弧热的作用,工件表面也局部熔化形成焊接熔池。(4)达到预定焊接时间后,焊接电路自动断开,电弧熄灭,复合螺柱在焊枪弹簧压力的作用下快速浸入到工件表面的焊接熔池内,形成焊接接头,此时,还要保持焊枪稳定3s后再将焊枪从复合螺柱上垂直拔出。复合螺柱横焊示意图见图3。1.2.3复合螺柱横焊工艺试验参数复合螺柱横焊工艺试验参数的确定是根据经验和试验相结合的方法获得。具体参数见表1。2试验结果与分析2.1焊接电流对复合螺柱横焊接头成形的影响在保持焊接时间0

参考文献

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