運(yùn)用正交試驗(yàn)優(yōu)化Gr2鈦管（T0.5mm）焊接工藝參數(shù)

摘 要：應(yīng)用正交試驗(yàn)分析焊接電流、焊接電壓和電極尺寸對(duì)Gr2鈦管（T0.5mm）焊接質(zhì)量的影響，優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，提高了焊接成品率。優(yōu)化結(jié)果：焊接電流190-210A ，焊接電壓11V，電極直徑0.8mm。

關(guān)鍵詞：正交試驗(yàn)；方差分析；Gr2（T0.5mm）鈦焊接管；參數(shù)優(yōu)化

引言

Gr2鈦焊接管（T0.5mm）以其優(yōu)異的耐海水腐蝕性能、較好的換熱性能以及適宜的塑性和強(qiáng)度，逐步取代不銹鋼焊接管使用于以海水為交換介質(zhì)的管式熱交換器、冷凝器中，再加上焊接管制造工藝的高生產(chǎn)效率、無(wú)長(zhǎng)度限制等優(yōu)點(diǎn)，使其在濱海核電站及海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1]。

由于T0.5mm Gr2鈦焊接管的壁厚較薄，焊接難度高，易造成焊接缺陷，而影響焊接質(zhì)量的三個(gè)主要因素焊接電流、焊接電壓，電極尺寸之間相互作用，相互影響，現(xiàn)有焊接工藝參數(shù)規(guī)定范圍過(guò)寬，可依據(jù)性差。因此，為保證穩(wěn)定、可靠地制造出滿(mǎn)足ASTM B 338要求的產(chǎn)品，迫切需要優(yōu)化焊接工藝參數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1材料：

ASTM B Grade2 T0.5mm鈦帶 （EB熔煉、熱軋、冷軋加工），制造商TIMET。

1.2設(shè)備：

AIR LIQUIDE TIG400i電焊機(jī)（氬氣保護(hù)）、科新WDW3100 10T電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)、Krautkramer Branson USD15超聲波探傷儀、CMS Zet@Premiun渦流探傷儀。

1.3方法[2]：

選用L18（61×36）正交表，以焊接電流、焊接電壓和電極尺寸為試驗(yàn)因素，制定因素位級(jí)（表1）。

表1 因素位級(jí)表

為使試驗(yàn)結(jié)果以數(shù)字化的形式表現(xiàn)出來(lái)，制定試驗(yàn)結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)[3]（表2）。

表2 試驗(yàn)結(jié)果判定表

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算

按計(jì)劃方案進(jìn)行18次試驗(yàn)，按表2給出的判定標(biāo)準(zhǔn)打分，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2數(shù)據(jù)分析

1）直接比較：直接比較18次試驗(yàn)的綜合評(píng)分可以看出，第8號(hào)試驗(yàn)和第11號(hào)試驗(yàn)的效果最好，綜合評(píng)分最高，找出好條件為A3B2C2。

2）通過(guò)計(jì)算：通過(guò)計(jì)算找到的好條件為A4B2C2。

3）從極值R可以看出對(duì)焊接質(zhì)量影響程度依次為：A（焊接電流）、C（電極尺寸）、B（焊接電壓）。

2.3 方差分析[4]

由于整個(gè)試驗(yàn)只考慮了因素位級(jí)（或交互作用）對(duì)指標(biāo)的影響，而忽視了試驗(yàn)誤差，同時(shí)，對(duì)影響試驗(yàn)的各因素的顯著性不能給出精確的定量估計(jì)，為解決此問(wèn)題，運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方差分析，計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 方差分析表

2.4 驗(yàn)證

為慎重起見(jiàn)，驗(yàn)證所確定工藝參數(shù)的正確性，焊接電流分別取190A、200A、210A，焊接電壓取11V，電極尺寸取0.8m，各進(jìn)行1000米焊接工藝試驗(yàn)，通過(guò)各種試驗(yàn)、檢驗(yàn)，三組產(chǎn)品焊接質(zhì)量無(wú)明顯差別。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，優(yōu)化工藝試驗(yàn)產(chǎn)品合格率較優(yōu)化前提高了6.63%，對(duì)比情況見(jiàn)圖1。

圖1 焊接工藝優(yōu)化前后產(chǎn)品合格率對(duì)比圖

3 研究結(jié)論

本文的主要結(jié)論為：

（1）焊接電流對(duì)焊接質(zhì)量有顯著影響，是關(guān)鍵因素。

（2）Gr2鈦管（T0.5mm）焊接工藝參數(shù)為：焊接電流190-210A ，焊接電壓11V，電極直徑0.8mm；

參考文獻(xiàn)

[1]《稀有金屬材料加工手冊(cè)》編寫(xiě)組. 稀有金屬材料加工手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1984，P49-54.

[2]中國(guó)質(zhì)量管理協(xié)會(huì)培訓(xùn)教育部. 質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)方法[M].北京：企業(yè)管理出版社，1986，P224-254.

[3]ASTM Technical Committee. ASTM B 338. Standard Specification for Seamless and Welded Titanium and Titanium Alloy Tubes for Condensers and Heat Exchangers[S]. United States：ASTM International，2010.

[4]賈俊平，何曉群，金勇進(jìn). 統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2004，P257-266.

作者簡(jiǎn)介：劉軼群（1970-），男，碩士研究生，工程師。