82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素分析

李 偉,李國田

(九江職業技術學院,江西 九江 332007)

82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素分析

李 偉,李國田

(九江職業技術學院,江西 九江 332007)

根據82B盤條拉拔斷裂的現象分析原因,接頭焊接質量主要取決于焊接工藝、回火工藝、鉗口與接頭端面的清潔度，從焊接操作過程和回火工藝分析接頭質量下降原因,闡述造成拉拔斷絲的原因。

高碳盤條； 電阻對焊 ；斷裂

高碳鋼盤條主要用于預應力鋼絲鋼絞線的生產,目前廣泛應用的高規格預應力混凝土(PC)鋼絞線一般是通過連續6次以上的拉拔,將鋼絲直徑由Φ13mm減徑至Φ6mm后捻制成形，為了保證生產過程的連續性，需將單捆盤條端頭電阻對接后拉拔。在鋼絲拉拔的過程中，主要斷裂點基本集中于盤條焊接接頭部位，而拉拔斷絲后需脫模重接，耗時很長(約1～2h),嚴重降低了拉絲機的生產效率，增加了生產成本[1-2]。

1 試驗過程

本文以國內某廠生產的直徑為Φ13.0mm的SWRH82BCr高碳鋼盤條為研究對象，其化學成分如表1所示。

表1 SWRH82BCr盤條成分

試驗中采用UNJ-A31-45型電阻焊機,先檢查盤條試樣、焊機夾具的表面質量，打磨盤條端面并使之對齊,頂鍛焊接擠出高溫時產生的金屬雜物，檢查接頭焊花質量后磨平，再采用相應回火工藝改善局部組織。盤條對接工藝流程：盤條與焊機鉗口清理→盤條端部處理→頂鍛對焊→焊后直接回火→焊花磨削→高溫回火[3]。

通過現場采集并研究焊接區的拉拔失效斷口,結合盤條對接的過程，分析82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素后可以看出,焊接工藝、焊后回火工藝、夾持端的接觸、盤條表面處理效果是盤條焊接接頭拉拔效果的主要影響因素。通過反復試驗改進盤條對接工藝與焊后回火工藝，提高組織性能,改良夾持端與盤條表面的接觸效果，提高線材的通條性能,充分發揮出鋼絞線性能潛力，降低拉拔斷絲率。

2 試驗結果與分析

82BCr盤條組織為索氏體,原始抗拉強度≥1150MPa,斷面縮率≥35%,盤條焊接后其接頭的性能如表1所示。盤條焊接后，接頭的抗拉強度約為母材的80%，斷面收縮率為47.8%，抗拉強度下降，但接頭的韌性參數優于母材，在后續拉拔、捻制生產工序中不易斷裂。

表1 焊接接頭性能

3 焊接接頭性能影響因素分析

3.1 焊接工藝

高碳盤條通電焊接時,如圖1所示，材料的端面上生成大量的高溫氧化物,隨著接頭頂鍛成形,一旦未能完全擠出氧化物，其將被動地殘留于焊接區近表面處,后續拉拔成形時極易斷絲，接頭變形行為決定了氧化物的擠出效果。因此,應依據焊接盤條的直徑，優化設置焊接時的頂鍛壓力、鉗口距離、夾緊力等參數,得出最佳的變形量,在發揮盤條端頭性能潛力的基礎上完全擠出高溫氧化物。

圖1 對焊操作

3.2 焊后回火工藝

焊接接頭受高溫熱循環的影響，組織晶界處易積聚長大碳化物，增加組織局部晶粒度，且隨著快速冷卻形成脆性組織，必須對焊接區域進行延伸部位的回火處理，改善焊接接頭及熱影響區的組織，如圖2所示。但是回火溫度區間范圍很小，當回火時溫度過高,將導致局部組織過熱或過燒；當焊接區域回火溫度過高,晶粒度增加,材料的韌性下降明顯,受載時在晶界處優先形成裂紋源,導致拉絲斷裂。文獻指出[4]，為了提高熱處理的效果，可以采用多次回溫方式，或者高溫回火加1～3段回溫的過程，延長冷卻時間，可以顯著地降低接頭的脆性。

圖2 焊后回火

3.3 焊機鉗口與盤條表面清理

盤條對焊是利用接頭部位瞬間通電發熱并附加擠壓變形，因此為保證通電效果的穩定性，使得盤條對接過程中電流密度保持一致，需要經常檢查接觸導電部位；通常需對盤條端部20cm左右的表層磷化膜進行清理，用砂紙打磨并露出金屬光澤。如圖3所示，盤條接頭試樣對比，下面的接頭清潔度不夠，焊接受熱不均，一旦盤條表面清潔度不夠，該處潤滑不良，拉拔成形時極易使鋼絲表面出現橫裂紋。應重視盤條端部的接頭準備工作，焊接時避免潤滑層的多余損失,對焊接部位的表面進行后續改性處理,改善其摩擦性能,才能避免這樣的拉拔斷絲現象，如涂刷涂皂化劑等潤滑材料[5]。

圖3 接頭試樣對比

焊接與回火過程的電流密度受到銅鉗口表面清潔度的影響,在焊機長期使用與加熱高溫作用下，焊接鉗口和熱處理鉗口表面吸附大量的盤條表層磷化膜，如圖4所示，導致鉗口通電效果不佳，使盤條后續拉拔出現接頭斷絲。這是由于焊接接頭電弧損傷部位的應力集中，且該部位焊接后溫度梯度大,快速冷卻后極易生成脆性的馬氏體組織。因此鉗口清潔度非常重要，為了避免這種損傷斷裂行為，需定期清理鉗口，保持其導電性能。

圖4 鉗口磷化膜示意

4 結論

綜合分析實驗結果可以得出，盤條焊接接頭部位拉拔斷絲的主要原因是：接頭部位的高溫氧化物夾雜殘留與表面、焊后回火溫度偏高和鉗口等端面接觸不良。因此,需改善焊接操作工序,選擇合適的焊接頂鍛間距和回火操作工藝,減少接頭組織中的第二相析出，可提高焊接接頭的綜合力學性能；同時,改善焊機鉗口的清潔度，提高盤條焊接接頭的潤滑性,避免拉拔表面產生橫向裂紋。

[1] 魏效玲.基于正交試驗設計的多指標優化方法研究[J].河北工程大學學報(自然科學版)，2010 27(3)：95-98.

[2] 楊 輝.高碳鋼盤條電阻對焊質量的影響因素分析[J].熱加工工藝,2012 41(17)：134-138.

[3] 李 斌.82B盤條拉拔斷裂及原因分析[J].金屬制品,2006 32(3):11-15.

[4] 王鴻利.盤條焊接操作方法的改進[J].金屬制品,2013 39(3):25-29.

[5] 羅 衛.大規格高碳盤條焊接斷裂原因分析[J].金屬制品,2004 30(2):31-33.

(本文文獻格式：李 偉,李國田.82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素分析[J].山東化工，2016，45(24)：102-103.)

實現精制棉制備纖維素的規模化粉碎生產并有效集塵

浙江力普精棉粉碎成套生產線的研究及產業化列入科技計劃

日前，2015年嵊州市科技計劃立項項目名單發布，國家高新技術企業，中國粉碎技術領航者--浙江力普粉碎設備有限公司研發的"精棉粉碎成套生產線的研究及產業化"項目榜上有名。這是該產品獲得國家專利(專利號：ZL. 201320555760.X)之后的又一榮譽。

被譽為"特種工業味精"的精制棉是制造醚類纖維素(如CMC、HEC、HPMC、MC等)、硝化纖維素(硝化棉)和醋酸纖維素的主要材料，廣泛用于食品、醫藥、日化、塑料、電子、造紙、冶金、航空航天等眾多領域。精制棉原料為天然植物纖維素纖維，符合人們日益崇尚的綠色、健康、環保的消費觀念。隨著全球經濟的迅速發展，由精制棉深加工得到的纖維素衍生物產品在我國國民經濟建設中的作用日益擴大。為了進一步提高精制棉質量，特別是針對應用于食品、醫藥行業纖維素所需要的食品級精制棉，其對加工設備及其工藝技術提出了新要求。但目前國內用于粉碎精制棉的流程一般都存在效率低、人工要求高、粉塵污染等問題，通常先由人工將緊實的精制棉原料包打散后，再將打散后的棉絮投入精制棉粉碎機中進行粉碎，精制棉粉碎機出料口連接風機，風機后連接集料器和簡易的布袋式除塵器。

作為中國纖維素行業協會會員單位，浙江力普專注、持續在這一領域進行了系列創新開發并獲成功。項目創新亮點頗多，一是自主研發了一種精棉粉碎生產線，集打散、檢測、粉碎、集料、除塵于一體，實現了精制棉制備纖維素的規模化生產并有效的集塵；二是在粉碎和開棉過程過程配套的輸送設備中均采用負壓輸送，并由脈沖袋式除塵器除塵，有效防止粉塵外泄，凈化工作環境；三是設置金屬檢測器，去除金屬雜質，防止原料中因混有金屬雜質而對粉碎機刀片造成損壞。

浙江力普咨詢熱線：13806745288、13606577969 傳真：0575-83152666； 力普網站：www.zjleap.com； E-mail:zjleap@163.Com

2016-11-27

李 偉(1981—)，江西九江人，碩士，講師，主要研究方向：焊接技術、機械工程。

TG356

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1008-021X(2016)24-0102-02