热丝钨极氩弧焊焊接工艺试验(全文)

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摘要：本文论证了HOT-TIG焊接方法引深使用的可行性，经过工艺性试验、焊接性性能试验及分析，使自动HOT-TIG焊接方法经过变化、改进，成为适应叶轮开槽焊的一种新焊接方法。

关键词：叶轮 HOT-TIG 性能焊缝质量变形效率

【分类号】：TG444.74

引言

叶轮是压缩机的心脏，焊接是焊接叶轮制造的关键。开槽焊叶轮的焊接制造最具典型性。

1、进一步提高焊缝的综合性能。开槽焊时，槽体焊缝是轴盘或盖盘的一部分。更为有效的提高槽体焊缝质量、性能、使母材性能得到更好的利用。

2、控制焊接变形。减小焊接时的热输入量，使焊接应力得到减小。

3、改善劳动条件、提高的焊接生产效率。

本项目对上述存在的问题，进行了大量试验。

从反向推论的角度出发，论证了HOT-TIG焊接方法引深使用的可行性，并经过试验，使自动焊接方法的HOT-TIG焊接方法经过变化、改进，成为适应叶轮开槽焊的焊接方法。

焊接性能试验表明：结合焊丝，采用HOT-TIG方法焊接的KMN材料的焊接接头，在屈服强度达到1000Mp时，冲击功大于50J；在屈服强度为700Mp时，冲击功大于110J。比手工电弧焊的相应数据提高一倍，已与母材相近。试验取得重大成果。

一、焊接方法的可行性分析

1、HOT-TIG焊接方法：HOT-TIG是较高端的全自动的焊接方法，在重要的制造业有应用，尤其在国外。但使用量不大。

主要原因是：自动填丝同时焊丝在到达电弧前自行加热是HOT-TIG的特点，这一特点要求电弧的弧长要很稳定。为了保证电弧稳定，要附有笨重而精密的电弧反馈调节器。同时为了运行灵敏，焊丝要采用细丝。细丝要保证充填效率，就要提高送丝速度，这样很小的弧长波动就会造成电弧不稳。

如果焊接过程中产生变形，则自动焊接过程要停止。因此， HOT-TIG要求被焊工件是很规则来保证电弧平稳。开槽焊叶轮的精度控制已达到很高的程度，要进行流道内检测。因此，叶轮轴盘要一定的厚度来保持工件的刚度。试验证明，细丝HOT-TIG焊接过程也因为工件的微小变形而难以进行。因此，有可能提高焊接质量的HOT-TIG方法在叶轮开槽焊中使用受到了制约。

2、可行性分析

如何保持优点，避免制约是关键。从反向推论的角度出发，如果电弧过程不稳，高速送丝就会振荡。把高速送丝改变为较速送丝，利用电弧的自我调节能力代替笨重而精密的电弧稳定系统，就会保持电弧弧长，使焊接过程得以进行。这样粗丝半自动HOT-TIG方法浮出水面。

二、调试及工艺性试验

在设备工艺调试的基础上，进行了焊接工艺试验。焊接设备：MW5000全数字化热丝钨极氩弧焊接系统

1、不同直径焊丝对电弧形态及焊缝成型的影响

不同直径焊丝进行焊接试验。焊丝牌号：H08Mn2Si，保护气体：100%Ar，试试板材料：16MnR，规格：20X200X500.焊接电弧成型试验结果：焊接的电流、电压恒定为150-160A、13V时：实验焊丝为0.8、1.0、1.2（mm）焊丝时焊缝成型均会出现不能形成稳定电弧、熔池不稳定、成型不易控制等现象；但当焊丝直径为1.6（mm）焊丝时焊缝成型均会出现电弧稳定成型好。

2、电弧稳定灵敏度试验

不同直径焊丝电弧弧长变化时，对电弧稳定性影响的试验。焊丝牌号：H08Mn2Si、保护气体：100%Ar、试板材料：16MnR、试验焊接电流：160―170A、焊接电压：13V。电弧稳定性试验结果：同样实验焊丝为0.8、1.0、1.2（mm）焊丝时电弧稳定性均会出现电弧中断、电弧不稳，断弧，焊缝不连续等现象；但焊丝直径为1.6（mm）焊丝时电弧稳定性出现电弧不受影响，焊缝过渡稳定。

三、焊接性能试验

KMN材料焊缝机械性能进行试验。试验母材：KMN，规格：13X150X300mm，试验焊丝：JW-2CM ，焊丝直径：1.6mm，保护气体：100%Ar，气体流量：20L/Min。焊前试板预热温度150度。焊接位置为水平，焊接试板经无损检测合格、消应力后，焊接试板0706按KMN-I级热处理规范淬火、回火。焊接试板0706的焊接接头拉伸性能见表五，冲击试验结果见表六。

四、试验现象及分析

1、焊丝直径的影响：粗丝HOT-TIG焊接，焊丝直径对焊接电弧的稳定有决定性的作用。焊丝直径为1.6mm时，电弧只靠自我调节能力就可代替电弧稳定系统，保持焊接时的电弧弧长，使焊接过程得以顺利进行。焊接时，热丝加热电流可达100A，焊接熔敷效率大大提高。同时母材的热输入量减小。试验证明，最初的设想是正确的，具有可能性。

2、粗丝半自动HOT-TIG方法的焊接变形

试验中发现，通常的反变形量规则不适用于本试验采用的焊接方法。按经验，KMN材料的母材、试板尺寸13X150X300mm、焊接坡口为单面30度V形坡口时，焊接预留反变形量应为6mm左右。但试验焊接时，试板及变形只有2-3mm。多次试验时，结果都是如此，此现象具有重复性。开槽焊叶轮填槽焊接时，盘体上焊缝比例大，母体刚性强，有很大的应力。热输入量大，使叶轮的焊接的热处理时应力释放所产生的变形难以很的控制。

减少这种变形的有效措施是：a、刚性固定b、反变形；c、减少焊缝的填充尺寸及减少焊接时的热输入量。

减少工件应力成为新的关键。

焊接工艺上已经采用了减少焊缝的填充尺寸，进一步减小开槽焊槽体内应力的工艺方法。但由于手工药皮焊条焊接的外形难于控制，所以现在生产过程中的焊缝填充量还有些偏大。

同时焊接时的热输入量大，焊接变形大，热影响区范围宽。

热丝钨极氩弧焊接开槽焊叶轮，可使产品焊接时减少焊缝的填充尺寸及减少焊接时的热输入量，进而达到减少开槽焊叶轮焊接变形量。

3、焊接质量大幅提高

焊接性能试验的结果表明：采用HOT-TIG方法焊接屈服强度达已与母材相近。

结束语

1、论证了HOT-TIG焊接方法引深使用的可行性，并经过试验，使作为自动HOT-TIG焊接方法经过变化、改进，成为适应叶轮开槽焊的焊接方法。

2、粗丝HOT-TIG焊接时，焊丝直径对焊接电弧的稳定具有决定性的作用。焊丝直径为1.6mm时，电弧靠自我调节就可代电弧稳定系统，保持焊接时的电弧弧长，使焊接过程得以顺利进行。

3、粗丝HOT-TIG焊接时，焊接变形量减小。现象具有重复性。

4、经过多次试验，取得了大量的焊接参数数据。项目的成功，使叶轮焊接增加一种具有突出优点的焊接方法。

5、KMN材料用在开槽焊叶轮时，使用强度提高到1000Mp成为可能。粗丝HOT-TIG焊接形成的焊缝比手工电弧焊的焊缝强度提高近一倍，强度已接近于母材。

参考文献

[1]高文华，12Cr1MoVG（φ42mm×3.5mm）热丝钨极氩弧焊焊接工艺评定试验，《现代焊接》， 2009（7）：39-40

热丝钨极氩弧焊焊接工艺试验

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