工艺参数对CO2气体保护焊接头冲击性能的影响

李成思

（1.河南工业职业技术学院 机械工程学院，河南 南阳 473000；2.北京理工大学 机械与车辆学院，北京 100081）

0 前言

为获得较高的接头质量，在施工中不同等级的钢材选用与之相匹配的焊接材料，可以获得与母材相似的各种性能。冲击功是焊接接头性能的一个重要的评价参数，无论在焊材入库检测还是焊接工艺评定实验中都至关重要。因此在正确选用焊接材料的前提下，通过选用合理的焊接参数可以提高焊接接头的冲击性能[1-2]。

1 熔敷金属

在CO2气体保护焊试验中，选取某一焊丝（直径φ1.2mm，简称X焊丝），等级为3Y，先根据其质保书相关数据检验其产品是否达到船级社规范要求[3-4]。

1.1 焊接材料熔敷金属试验

根据船级社规范要求进行X焊丝的熔敷金属试验。焊接坡口设计及焊道布置和焊接顺序如图1、图2所示，焊后力学性能测试结果如表1所示。

图1 坡口设计Fig.1 Groove design

图2 焊道布置与焊接顺序Fig.2 W elding sequence and welding sequence

1.2 熔敷金属化学成分分析[5－6]

取焊缝金属截面，去除衬垫，通过直读光谱分析焊缝中心，注意分析部位尽可能取在中心位置，减少母材对焊缝化学成分的影响。其化学分析结果如表2所示。

由表1、表2可知，X焊丝的力学性能和化学成分均满足船级社规范要求。

表1 熔敷金属力学性能测试结果Table 1 Test results of deposited metal mechanical properties

表2 熔敷金属化学成分分析Table 2 Chemical composition analysis of deposited metal %

2 试验对比

试验采用控制变量法，改变单一焊接参数，对比其对焊接接头冲击性能的影响。采用立向上对接焊位置，因为立对接焊接热输入相对较大，对焊接接头冲击性能影响较为明显[7-8]。

2.1 试验基本条件

基本试验条件如表3所示。

2.2 层间温度对冲击性能的影响[3-6]

在基本试验条件下进行3组测试，分别为SY1、SY2、SY3。保持电流、电压相同，气体流量25 L/min，说明：①设定不同的层间温度，各项参数见表4。焊道布置和焊接顺序见图2，冲击试验结果如表5、图3所示。

表3 试验条件Table 3 Test conditions

表4 SY1、SY2、SY3 焊接条件Table 4 W elding conditions of SY1,SY2 and SY3

表5 SY1、SY2、SY3 冲击试验结果Table 5 Impact test results of SY1,SY2 and SY3

图3 层间温度与冲击值关系Fig.3 Relationship between interlayer temperature and impact value

由表5和图3可知，在电流、电压一定的情况下，气流量25 L/min、层间温度200～210℃可以保证较高的冲击值。

2.3 气体流量对冲击性能的影响

在基本试验条件下进行2组测试，分别为SY2、SY4。保持电流、电压相同，层间温度为151～157℃，设定2组不同的气流量，分别为25L/min和15 L/min，其各项参数如表6所示，焊道布置和焊接顺序如图2所示。焊后进行冲击试验，冲击试验结果如表7所示。

由表7可知，当电流、电压一定，层间温度控制在151～157℃、气体流量25 L/min时的冲击值明显高于气体流量为15L/min的冲击值。

2.4 焊接电流、焊层对冲击性能的影响[9-10]

在基本试验条件下进行3组测试，编号分别为SY2、SY5、SY6。试验编号 SY2和 SY5为层间温度151～157℃、气体流量25 L/min，调节电流电压的大小，测试电流电压对焊缝冲击性能的影响。试验编号SY6是在编号SY5的焊接参数下，增加焊接层数与道数，检测焊层焊道对焊缝冲击性能的影响。3组试验具体参数如表8所示，焊后进行冲击试验，冲击试验结果如表9所示。

表6 SY2、SY4焊接条件Table 6 W elding conditions of SY2 and SY4

表7 SY2、SY4冲击试验结果Table 7 Impact test results of SY2 and SY4

由表9可知，在保证其他焊接参数不变的情况下，SY2和SY5在适当范围内调节焊接电流电压对焊缝冲击值没有大影响。由SY5和SY6的冲击值可以看出，在保证其他焊接参数不变的情况下，增加焊接的层数与道数，对焊缝的冲击值无明显影响。

表8 SY2、SY5、SY6 焊接条件Table 8 W elding conditions of SY2，SY5 and SY6

表9 SY2、SY5、SY6 冲击试验结果Table 9 Impact test results of SY2，SY5 and SY6

3 结论

在电流、电压一定，气流量为25L/min等其他焊接参数相同的情况下，层间温度控制在200～210℃可以有效提高焊缝的冲击性能。在电流、电压一定，层间温度为151～157℃，在适当范围内提高焊接电流、电压，对焊缝冲击性能无明显影响。当电流电压一定，气体流量为25L/min，层间温度151～157℃，保证其他焊接参数不变的情况下，增加焊层和焊道的数量，焊缝冲击性能无明显变化。在实际生产中，应根据施工的实际情况选择焊接参数，在保证焊接质量的前提下，选择可以提高生产效率的焊接参数。