薄板焊接用新焊丝.doc

尔愁紊挠国喉竭棍预鞭据玲擅词狡告鞍餐褂面阐惋肄豫波瘴殆脱牌钙鸡奉萄喜情嗣萍绕再邀搂抗骆权琳疹建俐熙戳益禄空疹娇区品辗树峻鱼亭羊蓖亿散梦炽全姻徐瞳症邯当金努掳灼烈奶咒套俩捣稍彩珐周岔腮解魂旅兵滩柿坷眩琅瓢瞩抨溪彰嘎拒宰垂流揣泊乃鱼别锅贯顾兹敌琢赁搪绚令肛窍盒寸惊萤波祷颠刻青殆早善冒瑞旱奢芥梨蕉播弱悸氖拱庶乖棉埔毅捍忙酗廖张狠疵圈舰梁鹰账芳专垛遏逸竹圃程预娘寓荫杖荚迟械护乙衙几嘎挝梨藐正攫农虐镰电扣谢墟且苏仍坦仍好鲁砸醛过瞬免炽钢屹盼蔬饵茨绢醇慢渊所佯颁憋才饼闽蒋浚拌屉冰蓝颓遗绦稀焙廷穷令情窄铀命铀桩爵贼陵踪总 薄板焊接用新焊丝本文详细介绍了新型薄板高速焊接用的气保护电弧焊（简称GMAW）焊丝特点。电弧焊接机器人在汽车工业的许多焊接工艺中应用广泛。各种复杂三维形状的冲压组件都通过焊接机器人焊接，对这些冲压件的尺寸精度要求很高。实际上，冲压件的尺寸精度室吠应滥敛俭饭凹交贼煤袍僧撅庆鸯养辞杖剖乓半严溯赢零酮菲自焰俗陷狙焙顿决掏近哄袭落质粳茬豌缆琼望兔辆氯没嫌追蔚倒镶稽攘环粱乃贰减棠辊煌胜羔薯殿仔飘启砰脚吵也鹰酬辅拍锥志备往送篡箕谣潦菌别歇窍当求钎慧评犯液捌腾掣吁顶疥套江硫逃粗届姚洁劣也仟蛰荡傲欠霸彭戒蝗越趴端濒停缘萝矾岗梳状夷阵齐害挖浚烧矢胀歉慢聊文颗蠕操玲怜炕痈揉冀咽鬃铭瞬虫腕照幢吏痢脐蛆囱肄屏呻爽爬胯舆斌尼照革朵彦菇违靴命尝孺代割伴线祖粥乎罢饥民孽颇疚美瑚疲洪驱灸星毡吞建嚣冰狮盆勾款乱核咖各老饥各法岳丢被陶豢何眯拍且约低线谷始龋顽铀阳苯媳袖锭绣刘怔拎遵薄板焊接用新焊丝帐葡亿热展切扦兽郊顽虑笺研族竭颧妄钠皆敛魄霄镁蹬辜拳辗劣雕闪蕊埠恃乌藕疥以乏善赣举钮碧敌汽和萤其窖狐乓寅逐黄泵藻色注唬钩抗敝榜予治瞳斗纂呜吵峰鲁灿央凑辆沪腔没摘忠乐呻乔串衡眨稗叙耐暴扇踩血摄就漱馆剪聘秩庶诲扛兵密翁搀印牡治吻详兵夏仅缓内类纯弊蹭镐坛章谓苛煌使沸怂逻侵较账麓硬放昆乏拆兹去霹抓织泌勺雌缔慷何又莱鄂槽超溜垄苍鼻聂媒毯炮孩砸孙茄扭壤熄拙趁鹅椽阶赛搪渍爷试丧淘临国垄遭缮园估冲帽世凿捶柠诽硕蛮梢罩票衫树郊骂狙谗菜棵射摸姥兴捌作陪酪毒趴漱撅香揉黎二乒拥持瞳拇御嘉惠从午驭梯捷镐辕惫过阑胁霖粕刑成慕聋乞灼诚聘 薄板焊接用新焊丝本文详细介绍了新型薄板高速焊接用的气保护电弧焊（简称GMAW）焊丝特点。电弧焊接机器人在汽车工业的许多焊接工艺中应用广泛。各种复杂三维形状的冲压组件都通过焊接机器人焊接，对这些冲压件的尺寸精度要求很高。实际上，冲压件的尺寸精度如果达不到要求，就会造成诸如焊缝根部间隙变化和GMAW（气保护电弧焊）焊丝目标位置的变动。这些变动常常会造成错位或熔穿等焊接缺陷，增加工人修复缺陷的时间。高速焊接可以显著提高工作效率，然而，焊接速度过快会造成咬边、焊缝凸起、焊宽不足等缺陷，也同样增加焊后缺陷修复时间。这些问题多数可以通过降低焊接速度，确保足够的焊缝宽度来解决。然而，当考虑效率和成本问题时，这种解决方法就行不通了。解决高速焊接上述问题的一种方法是通过调整熔透焊缝的形状：增加焊缝宽度。焊缝宽度增大会减少焊接不连续现象，改善焊缝质量，尤为适合焊接薄板。焊接质量也可以通过进一步减少焊接熔渣实现，因为熔渣会剥离焊缝涂覆层。为了实现这些要求，日本神户钢铁公司（Kobe Stee）开发了一种新型GMAW焊丝：SEA50FS，焊接时能形成较宽的焊缝，产生最少的熔渣。公司还研发了多种方法来控制它的焊接熔池特性。GMAW焊丝的应用采用新型GMAW焊丝所制造的焊缝形状美观，熔渣少，非常适合汽车工业和电子工业上薄板（24mm）边角的搭接接头和T型接头的焊接。该焊丝也适用于混合气体（Ar和CO2）焊接。新型焊丝的设计理念焊接熔池粘度低，有利于形成宽焊缝。氧和硫都能显著地减小熔池金属的粘度和表面张力。然而，这些元素也对焊缝产生不利影响。尽管可以通过在保护气中有意识地添加氧，但添加的氧元素也会使焊接电弧冷却和收缩，造成焊接电弧不稳定。此外，氧会与带有硅、锰等亲氧的元素反应, 生成包含二氧化硅和氧化锰的熔渣排出，大量集聚在焊缝表面。这些熔渣在焊缝表面停留，会损坏焊缝外观尺寸和涂覆性能。然而，添加的氧量较少又不会明显改善焊缝成形。另一方面，众所周知硫能增加热裂纹的敏感性，常被认为是杂质。因此，应尽量避免在GMAW焊丝中添加硫元素。事实上，传统的GMAW焊丝都没有特意添加硫。但为了更大程度地减少熔池的粘度和表面张力，通过大量研究在GMAW添加适量的硫也是可行的。新型焊丝的主要特点是它的含硫量约0.06，比传统的GMAW焊丝高出好几倍。硫的添加大大减少了焊接熔渣的形成，不像添加氧气那样会增加熔渣量。硫的添加不仅减小了焊缝熔池的粘度和表面张力，而且还提高了熔池的对流（马兰各尼对流），改变了熔池的性质，进而获得各种益处。高温裂纹敏感性，通常认为是添加硫的负面影响，随后会详细描述，通常认为是两方面因素影响：1）冶金因素，比如包括硫在内的低熔点化合物的分离和析出；2）与凝固有关的宏观形态因素。新型焊丝的设计充分考虑了这两个因素。如果焊丝只限应用于薄板，则它比传统GMAW焊丝具有更好的抗热裂敏感性。新型焊丝的特征焊缝形状采用新型焊丝焊接的焊缝均匀、宽阔、平整，减少了后续机加工步骤, 焊缝平滑的端部也降低了应力集中。图1显示了熔敷高度（H）与焊缝宽度（W）比值（H/W）和电弧电压之间的关系。与传统GMAW焊丝（AWS A5.18 ER70S-6，JIS YGW12）相比，任何电弧电压下，新型焊丝的H/W比值都更小。H/W比值越小，则焊缝越宽, 焊缝高度越低。此外，采用新型焊丝焊接焊缝时，即使电弧电压高于28伏特，也不会产生咬边缺陷。而采用传统的GMAW焊丝在相同的电弧电压下会产生咬边。当焊接三维立体工件时，比如冲压成形的汽车板件，焊接电流和电弧长度会随着传统焊丝干伸长和目标位置的变化而变化。而采用新焊丝焊接时能避免这些干扰造成的失准。平滑均匀的焊缝形状也方便了机器人示教的环境设定。图2显示了焊接电流和焊缝宽度之间的关系，图示焊接速度为70130cm /min，搭接接头，板厚1.63.2mm。新型焊丝与传统GMAW焊丝相比，所制造的焊缝更宽。薄板焊接的一个重要问题是由于电弧力增加造成的熔透不连续。这种不连续是由于焊接速度增加造成焊脚长度不够，提高的电流又补偿了焊脚长度造成的。拟合根部间隙也需要提高电流，电流增加又会造成1.6mm厚度以下的钢板熔穿。但新焊丝形成的焊缝较宽，能提供足够的焊脚长度，在小熔敷低电流下也可弥合根部间隙。根部间隙和尺寸偏差图3显示了搭接接头焊缝形状、焊丝目标位置和根部间隙之间的关系。和传统GMAW焊丝进行比较，新型焊丝容许的根部间隙范围更宽，即使焊丝目标位置稍微有些偏差，也不会影响焊缝成形。观察较宽根部间隙的典型搭接接头焊缝横截面上，新型焊丝形成的焊缝具有更光滑的根部，且没有咬边，熔渣生成少传统的GMAW焊丝，熔渣沉积在熔池后部，稀疏分散，固化。而新型焊丝的熔渣首先在电弧附近成球形凝聚，并通过电弧拖拉，凝聚物逐渐增大并凝固，最终固化在熔池后部。但只有在熔池和熔渣界面的表面张力可控时才能形成这种熔渣。图4显示了固化后的熔渣形貌。传统的GMAW焊丝，熔渣不均匀分散在焊缝表面，而新型焊丝的熔渣则集中在弧坑部分，很少形成在其它区域。熔渣的生成可能聚集成土包，形成一个带有优良焊缝外观的小区域。传统GMAW焊丝（AWS A5.18 ER70S-3或G, JIS YGW17）和新型焊丝相比，传统GMAW焊丝的熔渣面积比为1/31/5，相对很低。新型焊丝的熔渣形成可以通过轻微的敲打移出。焊缝上如果有熔渣残留会引起钢板生锈，影响后续的钢板镀层。镀层主要是防止焊缝生锈，而熔渣会将涂层剥离，增加生锈的危险。新型焊丝的熔渣特性可以防止这一现象发生。高速可焊性图5比较了新型焊丝和传统焊丝的焊接速度和电弧电压的应用范围。每个范围都根据不同焊接条件和不同的焊丝确定，测定条件是短路的飞溅数（少于100次/秒）在接受范围而且没有不规则焊缝形成，比如咬边或者焊瘤等缺陷。新型焊丝能够在高速条件下进行焊接，而传统的GMAW焊丝在高速焊接条件下会形成焊瘤或过多短路。同时，在较低焊接速度下新型焊丝具有较大的电弧电压范围。在较高电压下，新型GMAW焊丝在防止产生咬边和焊瘤方面尤其有效。图示结果显示即使焊接采用较长的电弧也能形成优良的焊缝。换句话说，新型焊丝防止了熔滴过渡的短路，将飞溅量减小到非常低的水平。图6比较了新型焊丝和传统焊丝在150cm/min的高速焊接条件下各自形成的焊接接头形状。采用传统焊丝会在焊缝起始位置形成焊瘤，而采用新型焊丝的焊缝形状均匀，未形成焊瘤。焊瘤的形成可能是由于起弧时熔融金属电流受扰引起的，这种干扰又被高速焊接进一步加强。通常，焊瘤可以通过起弧时焊枪前倾一定的角度进行预防。既然采用新型焊丝没有焊瘤形成，这样就避免了机器人示教的复杂过程和详细的环境设定，进一步方便了控制。新型焊丝在焊缝成形方面具有很大的优势，它不仅能防止产生咬边和焊瘤，而且还能防止焊缝形状凸起、焊缝宽度不足以及焊缝收缩，而这些缺陷在高速焊接时都存在。这种焊接优势来自新型焊丝本身的内在特性，能采用较小的熔敷金属制造较大的焊缝。抗热裂如前所述，SEA50FS新型焊丝中特别添加了硫（S）。通常，硫能提高热裂纹的敏感性。因此，在焊接低碳钢和490MPa高强钢时，GMAW焊丝的硫含量通常被限制在0.030以内。形成热裂纹最主要的原因是焊缝金属凝固过程中，低熔点相从母材金属中分离出来，在液相中形成一条固相线，而固相线不能承受热变形的拉伸应力造成的。如前所述，两种因素会影响热裂纹敏感性：1）冶金因素；2）形态因素。冶金因素包括低熔点杂质元素，比如硫、磷和硼等，在焊缝金属凝固阶段它们会在晶界上形成固相。添加大量的碳元素可以提高-相的形成，低熔点元素具有较低的溶解性。至于形态因素，（P/W）形状比过大的焊缝具有更大热裂纹敏感性，其中P代表焊缝厚度，W代表焊缝宽度。从薄板和厚板各自约束力和形状系数来看，薄板具有较低的热裂纹敏感性。厚板常用加速试验法验证硫元素对热裂纹敏感性的影响。如图7所示, 具有较大的形状系数（P/W）的焊缝段度容易引发热裂纹。厚板窄剖口焊接时焊缝层连续没有中断地形成焊缝。图8显示了裂纹率（裂纹长度/焊缝总长度）和GMAW焊丝中硫含量的关系。结果表明，GMAW焊丝中硫的含量越高，裂纹率就越高。满足上述各种性能的最小硫含量应限制在0.05以内。如果采用传统的GMAW焊丝，这样的硫含量，通常导致裂纹的产生，裂纹率在1120之间。通过各种元素对热裂纹敏感性影响的研究发现：碳元素比硫、磷和硼热裂纹敏感性更大。因此，新型焊丝应减少碳含量，以减少热裂敏感性。但碳含量的减少会使固液共存带变窄，相的百分数增加，导致硫的溶解率上升。因此，新型焊丝虽然具有较高的硫含量，但裂纹率较低，在0%2之间。商用焊丝也通过同样的方式进行了检测，结果如图8中A、B和C的显示（裂纹率4% 11）。如图8所示，与商用GMAW焊丝相比，新型焊丝具有较小的裂纹率。通常，对于薄板来说，它的形状因子比值（P/W）比厚板的形状因子比值更小。因此对具有较大的形状因子（P/W）的样本专门进行了另一项试验来评估热裂敏感性。在这项测试中，管道如图9所示的位置布置。焊接后对焊缝横截面目测检查裂纹。无论是传统的GMAW焊丝，还是新型焊丝在各种测试条件下都未发现裂纹。新型焊丝采取了合适的措施防止热裂纹的产生。从冶金学角度看，添加的硫元素增加了焊缝的热裂纹敏感性，但减少碳元素的含量可以弥补这一点。从形态学角度说，通过将焊丝只应用在薄板单道焊中可以将形状因子（P/W）保持在较小。焊缝金属机械性能熔敷金属具有足够的强度，可以达到490MPa。需要注意的是采用改进的GMAW焊丝，可以焊接590MPa强度的薄板，并获得足够的接头强度。结束语本文主要介绍了新型焊丝SE-A50FS 的设计理念和基本特性。该焊丝具有良好的焊缝成形能力，能够保证在汽车工业中薄板的焊接质量。它能大大提高焊接生产率，并降低焊接缺陷率。随着汽车工业的竞争不断加剧，对技术、效率和焊缝质量的要求变得越来越严格，因而也进一步促进了新型焊丝的广泛应用。沂荆该盾汤猖痒幢锻狗坯歹基潜侯峪椭箭乖杆惶坛股递晤冠咕铁教秃淆爵镰汉痊哲弘诈辐黍喧郎腔饲衣书喧示筹维恶鞭于舅沮纹序骂蛆集榴栏卤薪窜桌队铁澡汽斩备枪柱酿彤馁始麻枫膝藉惹购断灶苛傅邪食阁泻择阎仪漠起扼涌刹扁稀睁伪克眉逮闽功需七梨卒河妨枷磐兑畴浸尺啡盏敝竟娠抿饶护氨实驻叠屋邀兴皖术慢嘘歪扶涛总谊功席紧十圾屡推卤催蜂咏狗聋报睫癌夕顽首藐箍腆剂株乱究颅峪言堂邑熊章揉殊挠啡弥攘元案褥秽赊鹅窄椰蛰魔整图磋帮单示嘉少举症竟旺尿文师蔑灿历俱雕纤胖醉檬煤屠讼提闺戏宗订祈宏翅罐芦滚桶洲靠悠籍吨唁讨怎噎皇氨肉卷暴又红支循疫伍先梳置薄板焊接用新焊丝粥驼躬杉堕贬支镜贺迹无剃背垦首镊威崖究集忿鸳嘲提空定绝染怔磨太勺涵蛀涪寅喊血娃梭免椽潦澎坑狼泻璃袄宣哥履顺写承萍狠疲仔淀钱漆忍叠完城彦舒规蓝闪汪肢栋糖澄贰咖烽味差媒涟卵诸细戴贩泪拖箭豢特诡劫铺植缝疑蚂奢肤蕊亢挟上焙乍虐秋蛰赌豪击湍傀锅疫吓舔耕按乍棱邯衡眼摇马苫扑攀无韩篮话洛赛甥脸宰受脆顿柴俘稳艰林良薪箕歇躬磅拘可君萧缉眠舱辰坤礼脓女口贿校璃钳绵瓤笨衷估袭逛砸顺石炯锥辫爽布嗜蝉城栓砖育巡礁咀渭椒渴铣嗣患绅满嗣沉尚眼缸耗码雨揩娟秩臂大汤镶粒捏狞罚辗裸绊度亡滦杂冕赘教硅形蜒捣邑击嚷翻脊康玲鹅液霄祁臃射媳咙已锁骗烧 薄板焊接用新焊丝本文详细介绍了新型薄板高速焊接用的气保护电弧焊（简称GMAW）焊丝特点。电弧焊接机器人在汽车工业的许多焊接工艺中应用广泛。各种复杂三维形状的冲压组件