CN101992337B

CN101992337B - 自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法

Info

Publication number: CN101992337B
Application number: CN 200910091678
Authority: CN
Inventors: 何实; 陈佩寅; 孙强; 霍树斌
Original assignee: HARBIN INST OF WELDING ACADEMY OF MECHANICAL SCIENCES
Current assignee: Harbin Well Welding Co ltd; Harbin Research Institute of Welding
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: CN101992337A

Abstract

本发明提出的一种自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法属于自动焊自动送进的焊丝质量的技术领域。本发明为了解决背景技术中焊丝表面状态与送丝性能的关系还不够明确的技术问题。本判据主要包括：当0.50≤LD/LT≤0.88和KY＜30％时，焊丝送丝性能优良；当LD/LT＜0.5或LD/LT＞0.88时或KY＞40％时，焊丝送丝性能不佳；依据该确定方法能够对焊丝的送丝性能进行准确的评价，并且该确定方法还可以用于指导自动焊焊丝的制备工艺。

Description

自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法

技术领域

本发明提出的自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法属于自动焊自动送进的焊丝性能的技术领域，特别涉及到TIG焊镍基合金或不锈钢焊丝表面质量和送丝性能。

背景技术

焊接技术发展趋势之一是自动化焊接的比例越来越高，这不仅要求作为焊接材料的焊丝满足必要的成分和性能要求，而且要求焊丝具备优异的送丝性能，与此相关的，对焊丝表面状态、几何尺寸和物理性能的稳定性等都提出一定的要求。这些就对焊丝的制造工艺提出了更高的要求，特别是在焊丝表面粗糙度控制、焊丝表面涂层和拉丝工艺等方面提出了新的要求。

对于用于自动焊的实心焊丝，送丝性能是焊丝质量的主要指标。焊丝的表面状态是决定焊丝送丝好坏的最直接因素，也是衡量焊丝质量的重要指标。

对焊丝表面状态的分析，多是从以研究焊丝表面状态与焊丝送丝性能的关系为出发点，普遍认为，焊丝送丝性能与多种因素相关，如焊丝表面状态、表面硬度、焊丝翘曲度等都会对焊丝送丝性能带来影响。焊丝表面状态直接决定送丝过程焊丝与送丝导管及导电嘴的接触形式，从而对送丝过程所受摩擦力大小及稳定情况有很大影响。一般认为，焊丝表面状态好时，光滑程度高，所受摩擦力小，焊丝表面状态不好时，表面粗糙程度高，送丝过程摩擦阻力大。表面过于粗糙，则焊丝送丝过程受阻，不利平稳送丝。然而当焊丝表面光滑程度过高时，在送丝情况下易出现打滑现象，也不能够保证焊丝的平稳送给。因此，对于焊丝的表面状态的要求，并不仅仅是简单的控制表面光滑程度，而是以保证焊丝稳定送丝为目的，合理控制焊丝表面状态。

专利CN1781650A，CN1781651A和专利CN1488468A介绍了一种具有平滑加工表面和相对于所述加工表面基准在表面上(朝焊丝中心)形成凹陷的焊丝，所述凹陷沿圆周方向分布于焊丝表面上。所述加工表面的总长度与焊丝基准圆弧长度之比在50-95％范围内。配合表面处理剂使用可使焊丝在焊接过程中与接触焊咀稳定地接触，提供良好的电弧稳定性，并且使焊丝性能稳定和减小飞溅。

专利CN1381333A提出控制焊丝表面加工面及非加工面比例及最大加工面尺寸以达到稳定送丝的目的。认为焊丝表面加工表面占焊丝表面的比例LD/LT作为指标，此指标在0.51～0.84范围内(粗糙度范围0.10～0.40μm)，并且焊丝表面所述平均最大加工面宽度LY范围在10～40μm时，焊丝供料性能和电弧稳定性优良。

上述专利的共同点是仅仅提出了焊丝表面的平坦面占焊丝表面总面积比例和焊丝表面平坦面平均宽度对焊丝送进性能的影响，然而这些专利对焊丝表面状态与送丝性能的关系的提法都不全面。

本发明内容

针对背景技术中存在的不足，本发明提出一种自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法，该方法是：

1.一种自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法，该方法采用不锈钢焊丝或镍基合金焊丝，以及在TIG焊、MIG焊或MAG焊自动送丝机条件下使用的；已确定焊丝表面平坦面积与总面积之比以及焊丝表面最大平坦面的平均宽度能够影响焊丝送丝性能，

其特征在于，

当0.50≤LD/LT≤0.88和

KY＜30％时，焊丝送丝性能优良；

当LD/LT＜ 0.5或LD/LT＞0.88或

KY＞40％时，焊丝送丝性能不佳；

其中LD焊丝表面平坦面面积

LT焊丝表面总面积

LD/LT焊丝表面平坦面面积占焊丝表面总面积的比例

KY＝(Y-LY)/LY

KY焊丝表面平坦面面积的偏离率，即焊丝表面最大平坦面平均宽度和平坦面平均宽度之差与平坦面平均宽度的比值；

Y每条直线通过焊丝表面最大平坦面宽度的平均值；

LY焊丝表面除去微小平坦面(放大1000倍宽度小于2mm)后所剩所有平坦面宽度的平均值。

2.根据权利要求1所述的自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法，其特征在于，当30％＜KY＜40％时以及

0.50≤LD/LT≤0.88条件下，焊丝送丝性能不稳定。

本发明提出送丝性能优良的焊丝的确定方法与背景技术中的相应方法相比，不仅考虑了焊丝表面的微观粗糙度，也就是焊丝表面平坦面面积所占焊丝表面总面积的LD/LT，同时也注意到焊丝表面微观粗糙度分布的均匀性，即焊丝表面平坦面面积的偏离率KY，因此本发明的确定方法更全面更准确的评价了焊丝的送丝性能。

上述判据中的各参数获得方法及判据的物理意义分析：

(1)LD/LT

每个焊丝试件长40mm，采用荷兰飞利浦公司的FEI Sirron扫描电子显微镜对试件进行SEM分析，在试件表面放大1000倍的条件下在试件表面任取100μm×80μm＝8000μm²测量面积，在所取区域，至少包含加工面和非加工面各两个以上，垂直于焊丝的轴向方向，每隔4μm做一条直线，共做25条直线，每条直线长80μm，该直线通过焊丝表面平坦面长度之和与所给直线的总长度之比，这种比例可以表示焊丝表面的平坦面与焊丝表面总面积之比例，即LD/LT，这是因为，测量是在放大1000倍的条件下进行的，直线间隔4μm，即0.004mm，这是一个非常小的间隔，直线通过平坦面长度之和能代表平坦面积之和。

(2)KY＝(Y-LY)/LY

Y为每条直线通过焊丝表面最大平坦面宽度的平均值，LY为去除微小平坦面(放大1000倍宽度小于2mm)所取全部平坦面宽度的平均值，在上述测量面积内，焊丝表面平坦面面积偏离率用KY表示。

上述的LD/LT和KY都应该控制在合适的最佳范围内，才能保证焊丝最优良的送丝性能。即当0.50≤LD/LT≤0.88和KY＜30％时，焊丝的送丝性能优良；当LD/LT＜0.5或LD/LT＞0.88或KY＞40％时，焊丝的送丝性能不佳；当30％＜KY＜40％时以及0.50≤LD/LT≤0.88条件下，焊丝的送丝性能不稳定。

当LD/LT≥0.88时，焊丝表面平坦面所占焊丝表面比例过大，送丝过程中阻力小，易打滑，送丝不稳定；当LD/LT≤0.50时，焊丝表面平坦面所占焊丝表面比例过小，造成送丝不畅，同样送丝不稳定，只有采用适当的LD/LT值，即0.50≤LD/LT≤0.88，这时焊丝表面粗糙程度合适，有利于焊丝送丝。

在满足上述0.50≤LD/LT≤0.88的条件下，KY＜30％，焊丝的送丝性能优良；当KY＜30％，焊丝平坦面宽度尺寸偏差较小，平坦面沿焊丝拉拨方向均匀分布，微观粗糙度分布均匀，焊丝送丝性能优良；当KY＞40％，平坦面宽度尺寸偏差大，平坦面分布不规则，焊丝表面微观粗糙度分布不均匀，送丝性能不佳。当30％＜KY＜40％时，虽然0.50≤LD/LT≤0.88，焊丝的送丝性能依然不稳定。

附图说明

图1在焊丝表面上测定LD/LT和KY的方法示意图；

图2本发明一个实施例的焊丝表面状态的实测图；

图1表示在焊丝表面上测定LD/LT和KY方法示意图，在40mm长的焊丝试件表面，在电子显微镜放大1000倍的条件下，任取100μm×80μm＝8000μm²的测量面积，在该所取区域内，垂直于焊丝的轴向方向，至少包含加工面和非加工面各两个以上，每隔4μm做一条测定直线It，共做该测定直线It25条，每条测定直线It长度80μm，Id为测定直线It通过焊丝表面凹陷面宽度。

图1中多个任意形状图形表示焊丝加工面凹陷面的形状。在试件8000μm²的测量表面上分别测量出焊丝表面平坦面宽度之和LD、测量直线总宽度LT，焊丝表面最大平坦面平均宽度Y和焊丝表面平坦面平均宽度LY，进而得出判据要求的焊丝表面平坦面面积占焊丝表面总面积的比例LD/LT和焊丝表面平坦面面积偏离率。

图2表示与本发明实施例4相应的焊丝表面状态的实测图。该焊丝表面状态实测结果为LD/LT＝0.78，KY＝20.9％，该两数据均在本发明提出的判据范围之内，即LD/LT≤0.88和KY＜30％，焊丝速度波动幅度Vs为0.15％，焊丝送丝性能优良。

电子显微镜放大1000倍时观察该焊丝表面，焊丝表面平坦面占相当大比例，没有集中大块平坦面和凹陷面出现，图2清楚表示出凹陷面沿焊丝拉拔方向连续分布，焊丝表面均匀性良好。

具体实施方式

选取四种直径1.2mm、长度100m的实心焊丝，每种焊丝各隔20m选取40mm的试件共5件，每一试件共测量4个数据，即LD、LT、LY和Y，每一数据均取其平均值。根据测量结果，再计算出LD/LT和KY。

利用扫描电子显微镜对上述试件进行SEM分析，观察焊丝表面状态，采用放大1000倍的照片，对焊丝表面全貌特征和表面状态进行分析。

为说明焊丝表面状态对焊丝送丝性能的影响，引入焊丝速度波动幅度Vs，该Vs为焊丝送丝速度平均偏差与焊丝平均送丝速度之比。

实施例采用的焊接条件和焊接规范如下：

利用TIG焊或MIG焊自动送丝，送丝机型号为PANANSONIC TIGMATEYJ-1051TUF。焊接工艺、焊接环境等多种因素在测量各参数时都保持不变，以便突出焊丝表面状态对焊丝送进性能的影响。

利用本发明的确定方法确定四种焊丝试件的送丝性能如表1所示，

表1：利用本发明的确定方法确定四种焊丝试件的送丝性能

表1的数据表明本发明提出的确定方法在实践中能有效的评价焊丝的送进性能。试件1、2、3和4的LD/LT均<0.88，其中试件2、3和4的KY均<30%，Vs很低，焊丝送丝性能优良；但是试件1尽管LD/LT=0.67，也小于极限值0.88，但KY=32.7%，大于30%，因此不十分理想，焊丝送丝速度不稳定。

Claims

1.一种自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法，该焊丝是不锈钢焊丝或镍基合金焊丝，以及在TIG焊、MIG焊或MAG焊自动送丝机条件下使用；已确定焊丝表面平坦面面积与总面积之比以及焊丝表面最大平坦面的平均宽度能够影响焊丝送丝性能，其特征在于，

当0.50≤LD/LT≤0.88和

KY<30%时，焊丝送丝性能优良；

当LD/LT＜0.5或LD/LT＞0.88或

KY>40%时，焊丝送丝性能不佳；

其中LD焊丝表面平坦面面积

LT焊丝表面总面积

LD/LT表示焊丝表面平坦面面积与焊丝表面总面积之比，即LD/LT；

KY=(Y-LY)/LY

Y每条直线通过焊丝表面最大平坦面宽度的平均值；

该每条直线是做在焊丝表面预测量面积区域内的测定直线，该每条直线均垂直于焊丝的轴向方向，每隔4μm做一条，该直线通过焊丝表面平坦面长度之和与所给直线总长度之比，即LD/LT表示焊丝表面的平坦面与焊丝表面总面积之比；LY焊丝表面除去放大1000倍宽度小于2mm的微小平坦面后所剩所有平坦面宽度的平均值。

2.根据权利要求1所述的自动焊送丝性能优良的焊丝的确定方法，其特征在于，

当30%＜KY＜40%和

0.50≤LD/LT≤0.88条件下，焊丝送丝性能不稳定。