CN108620710A

CN108620710A - 高熔深低飞溅角焊方法

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Publication number: CN108620710A
Application number: CN201710168168.7A
Authority: CN
Inventors: 张宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-09

Abstract

本发明涉及一种高熔深高抗气孔角焊方法，采用前丝实芯焊丝、后丝药芯焊丝的CO₂保护焊，电流为300‑450和280‑400A，电压25‑30和28‑40V，焊接速度0.8‑1.4m/min，干伸长为10‑15和20‑30mm，实芯焊丝Mn含量≤1.0%，1.0%≤Si+Mn≤2.5%，Ti含量0.02‑0.2%，药芯焊丝中S含量0.005‑0.02%，硼含量0.005‑0.05%；适用于带底漆钢板角焊缝焊接，可实现板厚12‑16mm的全熔透。

Description

高熔深低飞溅角焊方法

技术领域

本发明涉及一种角焊方法，属于焊接技术领域，特别是涉及一种适用于角焊缝的高熔深高抗气孔的气体保护焊接方法。

背景技术

造船和桥梁用结构件由于建造周期长、工序长，为防止钢板腐蚀生锈，常常需要在钢板上涂一层底漆来保护钢板。采用常规气保焊接时，钢板表面底漆高温蒸发形成气团容易残留在焊接熔池中，从而形成缺陷。

对于12mm厚的钢板的角焊，通常采用双丝气保焊；为增加效率，通常会采用两个药芯焊丝的组合，焊丝直径在1.2-1.6mm之间。正反各一个道次，仍不能把12mm厚钢板焊透。这样，钢板底漆蒸发形成气团一部分会残留在焊接熔池中，另一部分会转移到未熔透部分，导致咬边、麻点等缺陷生成，影响性能。

目前针对现有问题有通过优化焊丝成分、底漆成分、以及工艺参数来提高带底漆钢板角焊质量的相关报道，但效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供高熔深高抗气孔角焊方法，解决了现有带底漆钢板角焊缝易形成气孔，且10mm钢板不能熔透的问题，在提升焊接质量的同时，还提升了效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

高熔深高抗气孔角焊方法，其特征在于，采用前丝实芯焊丝、后丝药芯焊丝的双丝焊，电流为300-450和280-400A，电压25-30和28-40V，送丝速度5.5-12和11-18m/min，焊接速度0.8-1.4m/min，干伸长为10-15和20-30mm，前丝前倾3-10°，与水平面成25-35°，后丝后倾3-10°，与水平面成40-50°；焊丝直径1.4-2.0和1.2-1.8mm，100％CO₂焊。

以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量≤1.0％，1.0％≤Si+Mn≤2.5％，Ti含量0.02-0.2％，药芯焊丝中S含量0.003-0.02％，硼含量0.002-0.05％。

技术说明如下：

本发明技术思路是利用前丝为实芯焊丝的特点来加大熔深，从而使得厚度规格12mm以上钢板，两个道次可焊透；后丝采用药芯焊丝，主要是兼顾焊缝成形性能和效率。此外，通过焊丝成分设计，可进一步提升前丝实芯焊丝的熔深，以及后丝药芯焊丝的成型性能和抗气孔性能。

电流为300-450和280-400A。

焊接电流一方面决定了熔深、另一方面决定了焊丝熔化速度。在本发明中，前丝担负着加大熔深的任务，所以电流对于前丝是重要参数。当前丝电流低于300A时，熔深不够；当电流超过450A以后，电弧会变得异常不稳定，从而影响焊接质量。对于后丝来说，主要考虑是成型性能和扛气孔性能。当电流低于280A时，熔池过小不足以把钢板表面底漆形成的气流排出熔池外，从而形成气孔；当电流超过400A时，会破坏成型性能，影响焊接质量，尤其是容易形成咬边等缺陷。

当电流为330-430和300-380A时，效果更好。

电流为350-410和320-3600A时，效果最好。

电压25-30和28-40V。

焊接电压一方面决定了熔宽，另一方面和焊接电流共同决定了熔深和焊接质量。对于前丝，当电压低于25V时，电弧不稳定；当电压超过30V时，会降低熔深；对于后丝，当电压低于28V时，熔宽不够，容易导致咬边等缺陷生成；当电压超过40V时，会降低熔深，不利于钢板底漆气化形成气团从熔池中的溢出，从而形成气孔。

当电压26-30和30-40V时，效果更好。

电压27-30和32-38V时，效果最好。

送丝速度5.5-12和11-18m/min。

送丝速度和焊丝尺寸和电流共同决定了熔敷效率。考虑到前丝和后丝的种类和规格不同，因此送丝速度不同。当前丝的送丝速度低于5.5m/min时，在造成电弧稳定性的同时，也会显著降低熔深；当其超过12m/min时，则会造成焊丝熔化不足，影响接头质量。对于后丝来说，当送气速度低于11m/min时，同样是造成电弧不稳定，影响质量；当其超过18m/min时，则会造成焊丝熔化布祖，钢板表面底漆形成的气团不能顺利逃逸出熔池，从而造成气孔等缺陷。

当送丝速度7-12和13-18m/min时，效果更好。

当送丝速度8-10和15-17m/min，效果最好。

焊接速度0.8-1.4m/min。

考虑到焊道成型性以及热输入量控制，以及与焊接电压和焊接电流的匹配。焊接速度慢了，不利于焊道成型，同时也会增大热输入量，降低焊接接头性能；当焊接速度快了，不利于焊道成型，会引发未熔合等缺陷，影响焊接质量。

当焊接速度0.9-1.3m/min时，效果更好。

当焊接速度1.0-1.2m/min时，效果最好。

干伸长为10-15和20-30mm。

主要出于控制焊接电弧、以及用于适时调节电流和电压。前丝的干伸长明显低于后丝，主要是把前丝形成的电弧尽量压入到钢板内部，从而为大熔深创造条件。

当干伸长为10-13和22-28mm时，效果更好。

当干伸长为11-12和24-26mm，效果最好。

前丝前倾3-10°，与水平面成25-35°，后丝后倾3-10°，与水平面成40-50°。

前丝前倾是用于加大熔深，后丝后倾是出于控制焊接熔池形状，从而最大可能将钢板底漆形成的气团排出，从而避免气孔等缺陷产生。与水平面的夹角主要是考虑到焊接成型控制。

焊丝直径1.4-2.0和1.2-1.8mm。

通过增大焊丝直径可增大熔深，但同时需要考虑到成型性，接头性能和质量等因素，不是越大越好。焊丝直径，与焊接电流、送丝速度共同决定了熔敷率，以及焊接电弧。考虑到熔深、接头性能和成型的要求，前丝直径宜控制在1.4-2.0mm，后丝直径控制在1.2-1.8mm。

当前后丝直径在1.6-1.8mm和1.4-1.6mm之间时，效果更好。

100％CO₂焊。

主要是降低成本，以增大适用范围。

以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量≤1.0％，1.0％≤Si+Mn≤2.5％，Ti含量0.02-0.2％，药芯焊丝中S含量0.005-0.05％，硼含量0.005-0.05％。

Mn可以降低实芯焊丝的导电率，从而可以在保持同样的电流和电压状态下增加焊丝前端的能量集中度，从而增加熔深。当其含量超过1.0％时，其效果不明显。因此，含量控制在≤1.0％。

当其含量≤0.8％时，效果更好。

当其含量≤0.6％时，效果最好。

Ti可以增加焊接熔滴表面张力，在大电流焊接状态下，可以增加焊接熔滴稳定型，从而会增加熔深。当其含量低于0.02％时，效果不明显；当其含量超过0.2％时，会导致焊接熔滴尺寸过大，从而破坏焊接电弧稳定性，不利于焊接质量控制。因此优选其含量为0.02-0.2％。

当其含量在0.04-0.15％时，效果更好。

当其含量在0.06-0.12％时，效果最好。

Si主要是用于脱氧和调整熔渣结构和成分，从而在确保熔深的前提下，还能兼顾优异的工艺性能和脱渣性能。当其含量低于0.5％时，脱氧效果不明显；当其含量超过2.0％时，会造成夹杂物过多从而性能夹渣等缺陷，不利于工艺性能。因此，其含量控制在0.5-2.0％。

当其含量0.7-1.6％时，效果更好。

当其含量0.9-1.4％时，效果最好。

同时，由于是100％CO₂气体保护焊接，为兼顾优异的脱氧和熔深，需要控制1.0％≤Si+Mn≤2.5％。当两者之和低于1.0％时，会造成脱氧不足、接头成型差；当两者之和超出2.5％时，会造成熔深不足，从而造成两道次焊接不能形成全熔透焊缝。

当1.2％≤Si+Mn≤2.2％时，效果更好。

当1.4％≤Si+Mn≤2.0％时，效果最好。

药芯焊丝中添加S和B。

硫会降低焊接熔滴表面张力，并能够增加焊接熔池流动性，尤其是可有效改善焊道表面质量和焊道成型性能。尤其是在焊接钢板带有底漆的时候，增加熔池流动性可显著改善气孔的形成。当其含量低于0.005％时，效果不明显；当其含量超过0.05％时，会恶化焊接接头力学性能。因此，含量范围是0.005-0.05％。

当其含量在0.008-0.035％时，效果更好。

当其含量在0.012-0.02％时，效果更好。

硼一方面会增加焊接电弧挺度，从而增加熔深，另一方面会细化焊缝金属组织结构，从而增大抵抗由于钢板底漆蒸发导致的气孔形成的能力。当其含量低于0.005％时，效果不明显；当其含量超过0.05％时，由于其活波特性和易于偏聚晶界的特性，容易造成性能不稳定。因此，其含量0.005-0.05％。

当其含量在0.08-0.035％时，效果更好。

当其含量在0.01-0.03％时，效果最好。

本发明的优点及有益效果：

1.本发明通过前实芯焊丝后药芯焊丝搭配，焊丝成分设计、焊接参数设计解决了带底漆钢板角焊缝熔深不够、飞溅大、气孔倾向大的问题；

2.本发明的高熔深低飞溅高扛抗气孔角焊方法，实现了12-16mm厚钢板的2道次全熔透，且具备低飞溅、无气孔等缺陷。

附图说明

附图1是传统焊接方法与本发明方法焊接效果对比图

具体实施方式

以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

选用带有底漆钢板DH36作为焊接试板，水平位置钢板厚度为20mm，垂直放置钢板的厚度在12-16mm之间。

实芯焊丝直径1.6-1.8mm，药芯焊丝直径1.4-1.6mm，100％CO₂焊。前丝前倾3-10°，与水平面成25-35°，后丝后倾3-10°，与水平面成40-50°。

前后丝电流为350-410和320-360A，电压27-30和32-38V，送丝速度8-10和15-17m/min，干伸长11-12和24-26mm，焊接速度1.0-1.2m/min。

以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量≤0.6％，1.4％≤Si+Mn≤2.0％，Si0.9-1.4，Ti含量0.06-0.12％，药芯焊丝中S含量0.012-0.02％，硼含量0.01-0.03％。

焊后对焊接试板进行金相和力学性能检验。

实施例1：

水平位置钢板厚度为12mm。

实芯焊丝直径1.6mm，药芯焊丝直径1.4mm。以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量0.4％，Si含量1.1％，Si+Mn＝1.5％，Ti含量0.08％；药芯焊丝中S含量0.015％，硼含量0.02％；前丝前倾6°，与水平面成30°，后丝后倾7°，与水平面成45°。

前后丝电流为370和340A，电压28和34V，送丝速度9和15m/min，干伸长11和25mm，焊接速度1.2m/min。

超声和金相检验结果：未发现气孔等缺陷、全熔透。

力学性能测试结果表明：性能合格。

实施例2：

水平位置钢板厚度为14mm。

实芯焊丝直径1.8mm，药芯焊丝直径1.6mm。以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量0.2％，Si含量1.5％，Si+Mn＝1.7％，Ti含量0.12％；药芯焊丝中S含量0.02％，硼含量0.01％；前丝前倾7°，与水平面成25°，后丝后倾8°，与水平面成40°。

前后丝电流为390和350A，电压29和35V，送丝速度9和16m/min，干伸长11和26mm，焊接速度1.1m/min。

超声和金相检验结果：未发现气孔等缺陷、全熔透。

力学性能测试结果表明：性能合格。

实施例3：

水平位置钢板厚度为16mm。

实芯焊丝直径1.8mm，药芯焊丝直径1.8mm。以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量0.1％，Si含量1.8％，Si+Mn＝1.9％，Ti含量0.2％；药芯焊丝中S含量0.02％，硼含量0.03％；前丝前倾7°，与水平面成30°，后丝后倾7°，与水平面成45°。

前后丝电流为410和360A，电压30和38V，送丝速度10和17m/min，干伸长11和24mm，焊接速度1.0m/min。

超声和金相检验结果：未发现气孔等缺陷、全熔透。

力学性能测试结果表明：性能合格。

对比例1：

水平位置钢板厚度为12mm。

前后丝电流为370和340A，电压28和34V，送丝速度9和15m/min，干伸长25和25mm，焊接速度1.2m/min。

超声和金相检验结果：未发现气孔等缺陷，没有有全熔透。

对比例2：

水平位置钢板厚度为14mm。

实芯焊丝直径1.8mm，药芯焊丝直径1.6mm。以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量1.8％，Si含量1.4％，Si+Mn＝3.2％，Ti含量0.01％；药芯焊丝中S含量0.02％，硼含量0.01％；前丝前倾7°，与水平面成25°，后丝后倾8°，与水平面成40°。

超声和金相检验结果：存在气孔。未实现全熔透。

对比例3：

水平位置钢板厚度为16mm。

实芯焊丝直径1.8mm，实芯焊丝直径1.8mm。以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量0.1％，Si含量1.8％，Si+Mn＝1.9％，Ti含量0.2％；药芯焊丝中S含量0.02％，硼含量0.03％；前丝前倾7°，与水平面成30°，后丝后倾7°，与水平面成45°。

超声和金相检验结果：虽然全熔透，但存在气孔等缺陷、成形性能不好。

通过上述实施例可知，本发明高熔深高抗气孔角焊方法可实现角焊缝焊接中垂直板厚12-16mm的全熔透，且消除了气孔的产生，成型性能优良。可广泛应用于船舶、桥梁等领域的带底漆钢板的角焊接。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.高熔深高抗气孔角焊方法，其特征在于，采用前丝实芯焊丝、后丝药芯焊丝的双丝焊，电流为300-450和280-400A，电压25-30和28-40V，送丝速度5.5-12和11-18m/min，焊接速度0.8-1.4m/min，干伸长为10-15和20-30mm，前丝前倾3-10º，与水平面成25-35º，后丝后倾3-10º，与水平面成40-50º；焊丝直径1.4-2.0和1.2-1.8mm，100%CO₂焊，以重量百分比为计，实芯焊丝Mn含量≤1.0%，1.0%≤Si+Mn≤2.5%，Ti含量0.02-0.2%，药芯焊丝中S含量0.005-0.02%，硼含量0.005-0.05%。

2.根据权利要求1所述的一种高熔深高抗气孔角焊方法，其特征在于，可适用于带有底漆的钢板的焊接。