尹加干　馬征征

摘要：通過采用手工焊、單絲自動焊、雙絲自動焊接三種工藝，對12mm的SMA490BW板材進(jìn)行焊接，對比分析三種焊接接頭組織及力學(xué)性能。研究結(jié)果表明：雙絲焊接頭熱輸入小，接頭組織晶粒得到細(xì)化，拉伸性能略高于其他兩者，焊接效率相比提升40%。

關(guān)鍵詞：自動化焊接;雙絲;力學(xué)性能;效率

1前言

隨著工業(yè)化發(fā)展和市場競爭的日益激烈，提高勞動生產(chǎn)率已經(jīng)成為各行各業(yè)的焦點問題。雙絲焊作為高效的焊接方法，是目前國際焊接研究和推廣的熱點之一，因其具有焊接速度高、熔敷率高、焊接質(zhì)量好等優(yōu)點而受到國內(nèi)外焊接從業(yè)者的關(guān)注[1]。雙絲自動焊接技術(shù)是相對于傳統(tǒng)的半自動單絲焊接技術(shù)而言，它既保持了單絲焊接所擁有的優(yōu)點[2]，同時還有熔敷效率高等單絲焊接所不具備的特點，既可以實現(xiàn)高速焊接，又可以實現(xiàn)高熔敷率焊接，具有高效、節(jié)能、焊接速度高、焊接熔敷率高、焊接質(zhì)量好等優(yōu)點[3-4]。

隨著工業(yè)產(chǎn)能的不斷提高，對焊接生產(chǎn)率提出了更為苛刻的要求，如何優(yōu)質(zhì)、高效實現(xiàn)部件的焊接制造，則成為了提高生產(chǎn)線產(chǎn)能進(jìn)一步提升的關(guān)鍵。因此，本論文通過對比研究雙絲自動化焊接、單絲自動化焊接、手工焊接方法，對比分析各種對接接頭組織及力學(xué)性能，驗證雙絲自動化焊接優(yōu)點。

2試驗方法

2.1試驗材料

本次試驗材料選用JIS G 3114制造的SMA490BW，規(guī)格為12mm的板材;焊接材料選用JM-55II焊絲，直徑為Φ1.2mm;保護(hù)氣體選擇氣體成分：Ar（80%）+CO2（20%）。

2.2試驗設(shè)備

采用IGM焊接機(jī)器人RTI330i進(jìn)行自動焊接，焊接設(shè)備選用弗尼斯焊機(jī)TPS5000電焊機(jī)，焊接位置為平焊（PA）。

3焊接工藝及顯微組織

3.1焊接工藝

分別采用手工焊、雙絲焊設(shè)備雙絲自動焊、單絲焊設(shè)備單絲自動焊三種工藝進(jìn)行焊接，選用最優(yōu)工藝參數(shù)制備3組試件，每組各3件。

雙絲自動焊的打底層、填充層及蓋面層熱輸入量較單絲焊設(shè)備單絲自動焊少約5%～10%。從能量角度來看，采用雙絲焊設(shè)備進(jìn)行雙絲焊接是最好的。

此外，雙絲焊在焊接速度方面較手工焊提高了一倍以上，故雙絲焊較手工焊在效率方面提高率達(dá)到100%;較雙絲設(shè)備單絲焊、單絲設(shè)備單絲焊在填充、蓋面時提高了60%以上，雙絲設(shè)備單絲焊、單絲設(shè)備單絲焊提高了至少40%。

3.2顯微組織分析

三種焊接接頭的微觀金相如圖3-1、3-2、3-3所示。從圖中可以看出，對接接頭焊縫區(qū)金相大都為先析鐵素體，晶內(nèi)為上貝氏體（或粒狀貝氏體）、針狀鐵素體（側(cè)板條狀）和珠光體組織，粗晶區(qū)為上貝氏體和珠光體組織，母材為鐵素體和珠光體組織。

通過對比發(fā)現(xiàn)，手工焊接頭焊縫區(qū)組織不夠均勻，雙絲自動化接頭晶粒組織較手工焊、單絲自動化焊接晶粒組織更細(xì)小。

4力學(xué)性能

4.1拉伸試驗

三組試樣拉伸試驗結(jié)果顯示，所有接頭抗拉強(qiáng)度都達(dá)到了設(shè)計要求值。

通過對比分析，可知手工焊所制備接頭平均抗拉強(qiáng)度約為539MPa，雙絲焊設(shè)備雙絲自動焊所制備接頭平均抗拉強(qiáng)度約為548MPa，單絲焊設(shè)備單絲自動焊所制備接頭平均抗拉強(qiáng)度約為541MPa。可見雙絲焊接頭平均抗拉強(qiáng)度略高于單絲自動焊，高于手工焊接。分析與焊縫熱輸入有關(guān)，焊縫熱輸入小，組織晶粒細(xì)化，拉伸強(qiáng)度高。

4.2彎曲試驗

三組對接接頭彎曲試樣如圖4-1所示，均滿足力學(xué)性能試樣。

4.3維氏硬度

三組對接接頭維氏硬度檢測結(jié)果顯示，焊縫和熱影響區(qū)（HAZ）的硬度比母材高，但均在合理范圍內(nèi)，最高硬度值位于焊接熱影響區(qū)內(nèi)，最高硬度為200HV，低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的退火狀態(tài)下最高硬度值320HV。

5 結(jié)論及建議

通過對比SM490BW板材的手工焊、雙絲自動焊、單絲自動焊三種接頭進(jìn)行了性能對比試驗，得到了如下結(jié)論：

（1）SM490BW焊接頭焊縫區(qū)金相大都為先析鐵素體，晶內(nèi)為上貝氏體（或粒狀貝氏體）、針狀鐵素體（側(cè)板條狀）和珠光體組織，粗晶區(qū)為上貝氏體和珠光體組織，母材為鐵素體和珠光體組織;雙絲自動焊因熱輸入低，焊縫接頭組織細(xì)化。

（2）各種焊接方法、焊接材料所制備的接頭差異不大，其中手工焊所制備接頭平均抗拉強(qiáng)度約為539MPa，雙絲焊設(shè)備雙絲自動焊所制備接頭平均抗拉強(qiáng)度約為548MPa，單絲焊設(shè)備單絲自動焊所制備接頭平均抗拉強(qiáng)度約為541MPa，各焊接接頭彎曲性能全部合格。

（3）雙絲焊設(shè)備雙絲自動焊的打底層、填充層及蓋面層熱輸入量較單絲焊設(shè)備單絲自動焊少約5%～10%。雙絲焊較手工焊提高率達(dá)到100%，較雙絲設(shè)備單絲焊、單絲設(shè)備單絲焊提高了至少40%。

參考文獻(xiàn)

[1]李桓，粱秀娟，李幸呈.高效雙絲MIG/MAG脈沖焊系統(tǒng)及工藝[J].焊接，2005（10）：24—27.

[2]Lee W B，Hong S G.Carbide precipitation and high—temperature strength of hot-rolled high-strength，low—alloy steels containing Nb and Mo[J].Metall Mater Trans A，2002，33（6）：1689—1698.

[3]lover A G.The Influence of Cooling Rate and Composi～tion on Weld Metal Micro—structures in a C]MR and HSLA Steel[J].Welding Journal，1977，56（9）：225-2231.

[4] 中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接結(jié)構(gòu)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001.