影響NB2000型1600mm對接組合焊機焊接質量的因素分析

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪 271100）

摘 要：對NB2000型1600mm對接組合焊機在某廠不銹鋼連續退火酸洗線中的應用情況進行了介紹，并針對生產過程中遇到的影響焊接質量的主要因素進行分析，并提出改進措施，逐步掌握了該焊機在連續焊接不銹鋼時的正確操作方法，保證了焊縫質量穩定。

關鍵詞：焊絲;焊縫間隙;導電咀;電流

0 前言

某廠不銹鋼連續熱退火酸洗線中的關鍵設備800mm-1600mm對接組合焊機為國產設備，但由于導電嘴的選用、焊接電流、焊槍高度、焊槍平行度等因素影響，經常造成焊接過程半途而廢，影響整條生產線的生產節奏，且因焊縫熔合不透、焊縫質量差而發生斷帶事故，一度成為制約生產正常連續的瓶頸。

1 NB2000型1600mm對接組焊機介紹

1.1 焊機組成及主要參數

該焊機主要由主機、入、出口對中平臺及挑套、液壓系統、焊接電源、氣動系統、冷卻系統、潤滑系統和電氣系統組成。主要參數如表1：

1.2 焊接方法

（1）采用融化極惰性氣體保護焊方法，用多支焊槍對接縫實施焊接;將四把焊槍分為兩組，每組皆可在制定區域段進行單槍、雙槍焊接;焊接時帶鋼不倒坡口。

板厚2-5mm;采用協同式脈沖模式，單槍或雙槍焊接;板厚5-12.7mm;采用協同式脈沖模式，雙槍或四槍焊接。

（2）板寬800-900mm，且板厚小于5mm，采用單槍焊接，板寬大于900mm，且板厚大于5mm，采用四槍分成兩段焊接。因此，該焊機有四套焊槍、四套送絲機構、四套焊接電源，并且有相應的輔助設備，如電纜、冷卻裝置等。

焊接電流、焊接速度、送絲速度、焊絲直徑、保護氣體流量等焊接參數根據帶鋼厚度和材質等實驗后確定。

上述焊接方法和參數在焊前人工預選，焊接過程中自動實現。

（3）剪切帶頭帶尾與對縫。鋼帶在焊機內剪切與自動對縫，采用雙刀剪一次剪切帶頭和帶尾，剪切前帶頭和帶尾分別要對中，并被進、出口夾鉗牢牢地夾緊。剪切后板料切口直徑在0.5mm范圍內。

1.3 焊接流程

C型架剪切機停在原始位鎖緊—C型架拉桿滑塊下降—鎖緊插銷插入—帶頭帶尾進入剪切區—入出口挑套對中—入出口夾鉗下降夾緊帶鋼—上剪刃下降剪切帶頭帶尾—鎖緊銷推出—C型架拉桿上升-上剪刃上升-帶頭前進對接帶尾-帶頭帶尾對齊-C型架剪切小車及合金銅墊板右移-焊槍下降-焊接小車右移，接觸鋼板焊接，離開鋼板焊接終止-合金銅板下降-入出口夾鉗上升-鋼帶運行，C型架剪切小車回原位。

2 影響焊接質量的主要因素分析

2.1 保護氣體的影響

氧是表面活性元素，能降低液體金屬的表面張力。當它加入到氬氣中，可細化熔滴尺寸，改善過渡性能。由于Ar+O2混合氣體具有一定的氧化性，故能穩定和控制電弧陰極斑點的位置，這就可以避免因陰極斑點的游動而產生電弧漂移、熔滴過渡不穩、氣體保護作用被破壞以及焊縫成形不規則、產生咬邊和未融合等缺陷。少量氧的存在，還可以降低弧柱空間中的游離氫，使焊縫產生氣孔和裂紋的傾向減少。但由于氧的加入，使混合氣具有一定的氧化性。為防止合金元素的氧化燒損、凈化焊縫及抑制金屬飛濺等，氬中加入的氧量通應控制在1%-5%的范圍內，目前使用的混合氣含氧量為2%，效果比較理想，當氣瓶壓力低于3MPa時應及時更換。

2.2 導電咀的影響

導電咀的材質及導電咀直徑的大小是焊接是否能夠順利完成的保證。該焊機設計使用的焊絲及導電咀直徑均為Φ1.6mm，但實際在生產過程中，由于整盤焊絲在送絲過程中存在一定的弧度，使得焊絲與導電咀孔徑之間接觸非常緊密，摩擦增大，常出現卡絲等現象。為了改進這種現象，將原有導電咀擴孔至Φ1.8mm，同時將純銅材質的導電咀改為耐高溫性能更好的CuCrZr后，導電咀的使用壽命大大提高。

2.3 焊槍高度及焊接電流的影響

生產初期，焊接的起弧電流一直按100%-120%設定，焊槍高度為焊絲直徑的10-12倍加板厚設定，在焊接過程中，尤其是焊接剛起弧時堵槍十分嚴重，焊接不到一半，導電咀、導電罩就會燒毀，最多時每班消耗導電咀達30多個，導電咀的壽命及重復使用率低。通過對焊接電源及焊接過程的觀察分析，將焊接電流在原來基礎上提

高20A-30A 、起弧電流由原來120%改為80%，同時將焊槍的槍高在原來的（焊絲直徑的10-12倍加板厚）基礎上提高2-3mm。堵槍現狀基本消除，導電咀重復使用率大幅提高，現在生產薄規格及厚規格時，導電咀平均班消耗在5個以下。

2.4 焊縫間隙及焊接跑偏的影響

生產過程中，焊縫間隙的大小及均勻，直接影響金屬熔融后的滲透情況。焊縫的熔合情況和焊接過程中焊槍跑偏是造成斷帶的主要原因。通過對雙刃剪間隙、入口壓板推進裝置的調整及下電極中心線的校正，焊縫間隙由原來傳動側與操作側相差0.4mm-0.5mm變為現在最大相差0.2mm以下，有效保證了焊縫的穩定性。為了保持四把槍的平行度，設計加工了焊槍固定板。通過四塊絕緣耐熱板將前槍和后槍固定，通過固定板上的螺栓來固定、調整前后前的平行度，有效防止了焊接跑偏，保證了焊縫質量。

2.5 送絲不暢影響因素

送絲不暢指在設定好一定的送絲速度后，焊接過程中焊絲有卡阻，導致送絲不均勻或不送絲。實際生產過程中影響因素主要有，焊絲質量差、有毛刺，送絲機構中設定的送絲輪與焊絲接觸壓力有誤或送絲機構經長時間使用，沒有及時清理里面的磨損屑、焊槍中的送絲簧燒毀等，這些均會對送絲有影響，應經常檢查并對癥解決。

2.6 焊絲的影響

焊絲的種類選用及質量對焊接質量的好壞起到至關重要的作用。生產中主要以奧氏體不銹鋼鋼卷的焊接為主。奧氏體不銹鋼用焊絲的選擇原則是在無裂紋的前提下，保證焊縫金屬的腐蝕性能及力學性能與母材基本相當或略高，盡可能保證其成分大致與母材成分一致或相近。該焊機對于奧氏體不銹鋼焊接一直使用ER304焊絲，焊縫質量穩定。同時，對于鐵素體不銹鋼選用焊絲時[1]，應采用含有害元素（如C、N、S、P等）低的焊絲，以便改善焊接性能和焊縫韌性。焊縫成分可采用與Cr17系同質成分，也可采用奧氏體型高Cr、Ni焊絲，以降低焊縫敏感性，提高抗裂能力，實際生產中使用ER309（H1Cr24Ni13）型奧氏體焊絲焊縫質量較為穩定，且ER309同樣能用于奧氏體不銹鋼的焊接。

3 結論

通過對影響焊機焊接質量的主要因素分析，并不斷改進完善，逐步掌握了不銹鋼連續焊接的正確操作方法，目前焊接厚度≤8.0mm不銹鋼鋼帶一次成型，不用打補丁，保證了生產線的連續運行。