單電源雙絲埋弧焊工藝參數對焊縫成型的影響

王小龍　劉博　張敏

摘 要：單電源雙絲埋弧焊具有焊接速度快、低熱輸入、熔深相對較大等優點，在薄板拼板中得到廣泛應用。本文通過采用不同電流、不同電壓、不同速度進行堆焊試驗，并測量相應焊接參數下的熔深、余高、焊縫寬度數據，應用OriginLab軟件對數據進行線性擬合，得到焊接參數與熔深、余高、焊寬的擬合線以及擬合公式。經過分析得知：電流對熔深、余高影響最大，電流增加則熔深、余高顯著增大，而速度、電壓對熔深、余高基本無影響；電流、電壓增加會增大焊寬，其中電流影響較大、電壓影響較小，而速度增加則會減少焊寬。

關鍵詞：單電源雙絲埋弧焊；焊接參數；熔深；余高；焊縫寬度

中圖分類號：U671.8 文獻標識碼：A

Abstract： Due to the advantage of fast welding speed， low heat input and relatively large depth of penetration， the single-power double-wire submerged arc welding is widely used in sheet welding. This paper adopts the different current， voltage and welding speed for the building-up， measures the penetration， reinforcement and weld width and makes liner fitting of data with the software OriginLab to get fitting line of welding parameters and penetration， reinforcement and weld width and fitting formula. By analyzing the fitting line and fitting formula， it concludes that the current has the greatest influence on penetration and reinforcement， welding speed and voltage have no influence on them； the current and the voltage will increase the weld width， the welding speed will reduce the weld width.

Key words： Single-power double-wire submerged arc welding； Welding parameters； Penetration； Reinforcement； Weld width

1 前言

隨著船舶行業的發展，埋弧自動焊接設備的種類也日漸增多，如：多電源串列雙絲埋弧焊、單電源并列雙絲埋弧焊、多絲單面埋弧焊等。在船舶薄板拼板建造中，單電源雙絲埋弧焊作為一種新型埋弧焊焊接方式，因其具有焊接速度快、低熱輸入、熔深相對較大等優點，得到了較為廣泛的應用。本文制定一系列焊接試驗方案，并對試驗結果進行分析，得出焊接工藝參數與焊縫成型（熔深、余高、焊縫寬度）之間的關系，為單電源雙絲埋弧焊的應用提供技術支持。

2 試驗方案

本試驗采用額定電流為1 250 A的直流埋弧焊電源，焊絲采用2*ф1.6 mm。試驗方案采用不同的電流、電壓、速度在1000*100*10 mm板條中心進行堆焊，然后做宏觀金相，根據圖1所示測量熔深E、焊縫寬度W、余高h，將不同方案的焊接參數以及相應的熔深E、焊縫寬度W、余高h，通過OriginLab軟件線性擬合并得出相應的擬合公式。

3 試驗參數及試驗結果

（1）方案一

采用8組不同的焊接電流，匹配相同的焊接電壓（33V）、焊接速度（95 cm/min）進行焊接，通過對焊縫金相測量，得出不同焊接電流時的熔深、余高、焊寬數據。

（2）方案二

采用8組不同的焊接電流，匹配相同的焊接電壓（35V）、焊接速度（95 cm/min）進行焊接，通過對焊縫金相測量，得出不同焊接電流時的熔深、余高、焊寬數據。

（3）方案三

采用8組不同的焊接電流，匹配相同的焊接電壓（37V）、焊接速度（95 cm/min）進行焊接，通過對焊縫金相測量，得出不同焊接電流時的熔深、余高、焊寬數據。

（4）方案四

采用8組不同的焊接速度，匹配相同的焊接電流（850 A）、焊接電壓（35 V）進行焊接，通過對焊縫金相測量，得出不同焊接速度時的熔深、余高、焊寬數據。

4 焊接參數與熔深、余高、焊寬的數據擬合

4.1 熔深數據擬合

（1）對方案一中焊接電流、熔深數據進行擬合，得出焊接電流與熔深的擬合線（見圖2），并得出擬合公式：

E=0.7/100*I （1）

（2）對方案一、二、三中焊接電壓、熔深數據進行擬合，得出焊接電壓與熔深的擬合線（見圖3），并得出擬合公式：

E=0.14*U （2）

（3）對方案四中焊接速度、熔深數據擬合，得出焊接速度與熔深的擬合線（見圖4），可見熔深為定值。

4.2 余高數據擬合

（1）對方案一中焊接電流、余高數據進行擬合，得出焊接電流與余高的擬合線（見圖5），并得出擬合公式：

h=0.4/100*I （3）

（2）對方案一、二、三中焊接電壓、余高數據進行擬合，得出焊接電壓與余高的擬合線（見圖6），并得出擬合公式：

h=4.9-0.06*U （4）

（3）應用Origin數據擬合軟件對方案四中焊接速度、余高數據進行擬合，得出焊接速度與余高的擬合線（見圖7），并得出擬合公式：

h=3.0+5.8/10 000*S （5）

4.3 焊縫寬度數據擬合結果

5 試驗結果分析

（1）通過對擬合公式（1）、（2）及圖4分析得知：電流對于熔深的影響最大，每增加100 A熔深增加0.70 mm；電壓對熔深影響很小，每增加1 V，熔深增加0.14 mm，由于電壓調節范圍小，所以可忽略不計；速度對于熔深基本上沒有影響；

（2）通過對擬合公式（3）、（4）、（5）分析得知：電流對于余高的影響最大，每增大100 A，余高增加0.4 mm；電壓、速度對于余高影響很小；

（3）通過對擬合公式（6）、（7）、（8）分析得知：電流、電壓對焊縫寬度起到增大作用，其中電流影響較為明顯，每增大100 A，焊縫寬度增大1.2 mm；速度起到減小作用，每增大10 cm/min速度焊縫寬度減小1.4 mm。

6 結語

通過上述分析單電源雙絲埋弧焊在不同電流、不同電壓、不同速度時的熔深、余高、焊寬數據，得到以下結論：

（1）電流對焊縫熔深的影響最大，電流每提升100 A熔深增加0.70 mm；電壓、速度對熔深影響很小，基本可忽略不計；

（2）電流對余高的影響最大，每增大100 A余高增加0.4 mm；電壓、速度對于余高影響很小，基本可忽略不計；

（3）電流對焊縫寬度影響較明顯，電流每增大100 A焊縫寬度增大1.2 mm；電壓增大也能提高焊縫寬度，但相對于電流的影響較小；而速度對于焊縫寬度起到減小作用，每增大10 cm/min速度焊縫寬度減小1.4 mm。endprint