侯軍 鄧娟 史仁貴

摘 要：通過國內(nèi)外高強(qiáng)鋼激光/MIG復(fù)合焊摘要研究，參考德國，美國在機(jī)械裝備制造業(yè)對高強(qiáng)鋼激光/MIG復(fù)合焊的應(yīng)用實(shí)例，論證此項(xiàng)技術(shù)在煤炭采掘裝備上具有的應(yīng)用前景，采煤機(jī)等煤炭采掘機(jī)械工作環(huán)境惡劣復(fù)雜，焊縫的焊接質(zhì)量對整機(jī)制造尤為關(guān)鍵，此項(xiàng)高強(qiáng)鋼激光/MIG復(fù)合焊的應(yīng)用將解決采煤機(jī)框架結(jié)構(gòu)使用壽命問題，并創(chuàng)造國內(nèi)復(fù)合焊在實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品上的案例。

關(guān)鍵詞：Q690高強(qiáng)鋼;激光/MIG復(fù)合焊;采煤機(jī);殘余應(yīng)力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.017

目前，我國采煤機(jī)聯(lián)接框架焊接方法主要以焊條電弧焊、熔化級活性氣體保護(hù)焊和MIG焊為主，通過填充不銹鋼或低碳鋼焊材形成低匹配焊縫，由于這類方法焊接熱輸入大、焊縫及熱影響區(qū)寬，工件焊接變形難以控制，焊后殘余應(yīng)力大。據(jù)礦方反應(yīng)焊縫周邊存在飛濺，焊縫成形表面焊紋等影響采煤機(jī)外觀的質(zhì)量現(xiàn)象，焊縫質(zhì)量提升對我公司采煤機(jī)品牌形象建立影響巨大。

1 國內(nèi)外概況、水平和發(fā)展趨勢

1.1 國內(nèi)外發(fā)展趨勢及情況

在激光/電弧復(fù)合焊接的實(shí)際應(yīng)用方面，國內(nèi)明顯落后于國外。這一點(diǎn)可以從激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀得到反映。目前，美國焊接學(xué)會已經(jīng)制定了激光/電弧復(fù)合焊的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。而我們國家目前還沒有激光/電弧復(fù)合焊方面的標(biāo)準(zhǔn)。國外激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)已經(jīng)在民用領(lǐng)域得到比較廣泛的應(yīng)用。我們國家這方面的應(yīng)用發(fā)展較緩慢，在采煤機(jī)裝備制造的應(yīng)用還處于空白期。

1.2 采煤機(jī)生產(chǎn)過程中需解決的問題

隨著煤炭行業(yè)去產(chǎn)能的深化發(fā)展，從2016年至今關(guān)閉小煤窯，合并成立大型煤炭企業(yè)，使得煤炭產(chǎn)量得到控制恢復(fù)，煤炭價(jià)格穩(wěn)定在利潤適中的價(jià)格區(qū)間內(nèi)，合并后的大型煤炭企業(yè)的向好發(fā)展，對煤炭主要開采設(shè)備采煤機(jī)的需求越來越大。這也給我公司帶來了發(fā)展機(jī)遇，我公司近兩年內(nèi)訂單需求旺盛，當(dāng)前生產(chǎn)效率無法滿足急速增長的產(chǎn)量需求，配套交貨時間時常出現(xiàn)延誤現(xiàn)象，因此，提高焊接生產(chǎn)效率已成為迫在眉睫需要解決的問題。

1.3 激光-MIG復(fù)合焊研究的必要性

激光-MIG復(fù)合焊焊接過程中熔滴向熔池的過渡是在無電流狀態(tài)下依靠表面張力驅(qū)動作用完成的，因此焊接過程熱輸入小、無飛濺。與傳統(tǒng)手工電弧焊焊接相比，激光/MIG復(fù)合焊過程熱輸入小，焊縫和焊接熱影響區(qū)組織細(xì)小，因此軟化及韌性下降等問題可以得到有效抑制。

2 主要研究、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 選用的焊接材料

以采煤機(jī)2550型號177J聯(lián)接結(jié)構(gòu)為例，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用了大量的Q460和Q690高強(qiáng)鋼材料，所以本項(xiàng)目研究選用Q460和Q690材質(zhì)厚度為30mm板材作為主要研究對象，焊接熱源為大功率光纖激光器和MIG焊機(jī)，手工電弧焊機(jī)。

2.2 焊接參數(shù)研究

針對光纖激光/MIG復(fù)合焊接技術(shù)所涉及的主要工藝參數(shù)（激光功率、離焦量、焊接速度、激光功率調(diào)制參數(shù)、MIG焊接電壓、焊接電流、送絲速度、送絲角度、焊絲抽送頻率;光絲間距、坡口形式、裝配間隙、保護(hù)氣流量等）進(jìn)行試驗(yàn)，確定適合Q460和Q690高強(qiáng)鋼的焊接參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)值。

3 研究、試驗(yàn)方法

根據(jù)項(xiàng)目要求，參考金屬結(jié)構(gòu)分公司焊接Q690和Q460材質(zhì)框架結(jié)構(gòu)件實(shí)際情況，開展針對不同板厚的兩種超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼件的激光/MIG復(fù)合焊接工藝方法，具體如表1所示。

通過對激光-MIG復(fù)合焊參數(shù)工藝分析，優(yōu)化工藝數(shù)據(jù)、焊接后進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)對比，質(zhì)量檢測包括金相分析，拉力試驗(yàn)，彎曲試驗(yàn)，殘余應(yīng)力測試。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過激光-MIG復(fù)合焊焊接Q690和Q460高強(qiáng)鋼與MIG焊機(jī)焊接Q690和Q460高強(qiáng)鋼工藝方法及力學(xué)機(jī)械性能的對比，得出激光-MIG復(fù)合焊技術(shù)可用于我公司生產(chǎn)高端采煤機(jī)框架結(jié)構(gòu)焊接，用以改進(jìn)我公司原有焊接工藝，在提高我公司框架焊接質(zhì)量同時，達(dá)到提高工作效率目的。

參考文獻(xiàn)：

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