工程鋼模板的二氧化碳氣體保護焊工藝研究

程登武

甘肅省水利水電學校 甘肅 蘭州 730020

1 序言

隨著現代高科技產品的發展和對焊接產品質量、數量的需求不斷提高,以焊接機器人為核心的焊接自動化技術已有了長足的發展。焊接機器人是焊接自動化的革命性進步,它突破了焊接剛性自動化的傳統方式,開拓了一種柔性自動化生產方式[1,2]。本文對建筑模板的機器人焊接過程及工藝參數進行研究,為提高建筑模板生產的整體制造水平和自動化程度,穩定產品焊接質量,改善工人勞動條件,提高產能,使建筑模板生產過程中的備料、拼裝、焊接中關鍵工序的生產技術實現自動化奠定一定的基礎。

2 建筑鋼模板焊接實驗設計

母材由低碳鋼板組成,焊絲選用LHQ50-6型CO2氣體保護焊絲,其直徑為1.2mm。具體試驗方案如下:

(1)4mm 鋼板與4mm 鋼板的90°角焊縫,分平焊和立焊；

(2)4mm 鋼板與2mm 鋼板的90°角焊縫,分平焊和立焊。

3 建筑模板機器人焊接試驗

CO2氣體保護焊接工藝參數的正確選擇是獲得高生產率和高質量焊縫的先決條件,各種焊接工藝參數的選擇是以焊接生產率要求、被焊工件材料、焊縫的位置和形狀,以及焊接設備情況為基礎的。CO2氣體保護焊接通常采用短路過渡及細顆粒過渡工藝,工藝參數主要包括:焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、送絲速度、焊絲伸出長度、氣體流量、電源極性、焊槍角度及焊接方向。

焊接過程中:焊槍角度均為70°～80°,氣體流量均為15～20L/min,焊絲伸出長度均為2cm 左右,焊絲直徑為1.2mm,焊接方向平焊均是從右向左,立焊均是從上向下,平焊均加2mm 擺動,立焊均不加擺動。

3.1 4mm 鋼板與4mm 鋼板角焊縫焊接

(1)平焊工藝參數:送絲速度13.5m/min,焊接速度65cm/min,給定電壓40V。

圖1 等厚平焊角焊縫

(2)立焊工藝參數:送絲速度10m/min,焊接速度65cm/min,給定電壓28V。

圖2 等厚立焊角焊縫

(3)立焊工藝參數:送絲速度11.5m/min,焊接速度65cm/min,給定電壓28V。

圖3 等厚立焊角焊縫

觀察圖2和圖3可以發現,立焊時,采用自上向下焊接,可得到較好的焊縫成形與質量,這是由于在此焊接過程中保護氣和電弧吹力方向均向上,對熔化金屬產生向上的拖持力,阻礙其向下流動；而采用自下向上焊接時,保護氣和電弧吹力促進了熔化金屬的向下流動,導致焊縫成形及質量較差。所以,在模板生產過程中立焊均采用從上向下焊接。

對比圖2和圖3也可以發現,采用相同焊接方式(立焊)、送絲速度和電弧電壓時,焊接速度的變化對焊縫成形有很大的影響,這主要是因為大焊速下,焊絲熔滴與母材熔融金屬不能很好地融合,造成駝峰焊道缺陷,因此,采用二氧化碳氣體保護焊焊接時,要獲得成形美觀的焊縫,不僅要有合適的匹配電弧電壓,而且要采用與送絲速度相匹配的焊接速度是關鍵。

3.2 4mm 鋼板與2mm 鋼板角焊縫焊接

(1)不等厚鋼板平焊參數為:送絲速度5m/min,焊接速度55cm/min,給定電壓23V。

圖4 不等厚平焊角焊縫

(2)不等厚鋼板立焊參數為:送絲速度5m/min,焊接速度55cm/min,給定電壓23V。

圖5 不等厚立焊角焊縫

圖3 是因為送絲速度太快使得焊接電流過大導致母材燒穿而焊穿了鋼板。為此,我們減小送絲速度,讓焊接電流降低,解決了這個問題,得到了焊接質量上佳的焊縫。

圖4是因為送絲速度較小使得焊接電流比較小而導致熔寬較窄,焊縫成形不是太好。當增大送絲速度后,熔寬明顯增加,如圖5 所示。由此可以看出,只有焊接電流即送絲速度合適,與母材厚度匹配時,焊縫成形才會較好,從而得到符合要求的焊縫,送絲速度太大或太小都是不行的。

4 結論

通過不同板厚平、立焊工藝實驗研究發現,當立焊時,采用自上向下焊接,可得到較好的焊縫成形與質量,這是由于在此焊接過程中保護氣和電弧吹力方向均向上,對熔化金屬產生向上的拖持力,阻礙其向下流動；而采用自下向上焊接時,保護氣和電弧吹力促進了熔化金屬的向下流動,導致焊縫成形及質量較差。所以,在模板生產過程中立焊均采用從上向下焊接。平焊時,送絲速度太快焊接電流過大會導致母材燒穿而焊穿鋼板。通過減小送絲速度,讓降低焊接電流,獲得焊接質量上佳的焊縫。送絲速度較小焊接電流比較小而會導致熔寬較窄,焊縫成形不是太好。