混合气体保护焊的应用

　　国产B23 机械冷藏车属20 世纪90 年代初期国际先进水平,对焊接质量的要求高。以往采用的CO2 气体保护焊由于飞溅大、咬边和气孔较多、焊缝成型差等缺点,难以保证产品焊接质量。而混合气体保护焊由于具有飞溅小、咬边和气孔少、焊缝成型美观、熔深大等优点,正逐渐得到推广应用。因此,从1997 年上半年起工厂开始研究在国产B23 机械冷藏车的生产中采用混合气体保护焊的焊接工艺。
    一、试验方法和结果  　试验用母材为耐候钢09CuPTiRe ,采用对接,板材规格为215mm ×2200mm ×200mm ,焊丝为<110 的H08Mn2SiA 焊丝。试验主要研究混合气体比例对飞溅、气孔、咬边、焊缝成型及机械性能的影响。试件取样时将起焊部位和终焊部位各去掉100mm(如图1) 。焊接实验中通过调整Ar2 和CO2 气的配比以得到不同的混合气体作为焊接的保护气,然后将不同混合气体下的焊缝作比较, 从而找到最佳的混合气配比比例。试验时混合气比例以每次调?0 %为一档。

  　1、混合气体对飞溅的影响  　在保护气体中加入CO2 ,使保护气体的氧化性增加,从而降低了金属熔滴分离的表面张力,熔滴易于从焊丝上脱落, 使飞溅减少。通过调整混合气体中氩气含量, 并对焊缝两侧大于<110mm 飞溅点的统计, 得出混合配比与飞溅关系,如图2所示。

  　2、混合气体对气孔的影响  　在保护气体中加入CO2 ,气体的导热率提高,熔池流动性变好,加之电弧的搅拌作用,降低了气孔形成倾向。统计试件表面< ≥110mm 的气孔,得出混合气体配比与气孔的关系,如图3 所示。

  　3、混合气体对咬边的影响  　由于混合气体保护焊电弧推送力均匀柔和,熔滴细化,使熔池金属能很好地与母材金属相连,从而降低了咬边倾向。统计试件中深度≥015mm 的咬边,得出混合气体配比与咬边的关系,如图4 所示。

   　4、混合气体对焊缝成型的影响  　调节混合气体的配比施焊,通过目测,发现混合气体中氩气含量位于60 %～80 %区段时,焊缝美观。
  　5、混合气体对机械性能的影响  　由于混合气体中加入了一定比例的惰性气体氩气,因此,较之二氧化碳气体保护焊,保护气体中的氧化性减弱,进入熔池中的氧和碳的减少导致熔池冶金反应过程中氧化物杂质大为减少,结晶均匀而有序,从而使焊缝金属晶粒比较细化,加之焊缝中气孔、咬边和微裂纹的减少,从而提高了焊缝的机械性能。由于实验手段有限,本次试验仅限于强度、塑性的研究。  　机械性能试件取样时,将所焊工件沿焊缝纵向剪成约10mm ×200mm 试件(如图5 所示) ,每组6 件,然后做拉伸和弯曲试验。实验结果表明,在所有配比比例下焊接的试件均能达到冷弯180°不裂,拉伸试件则全部在母材上断裂。

    二、应用实例  　在机械冷藏车生产中,有些工序如车体大组装、侧墙密封焊要求有较好的焊缝外观质量和密封性,有些重要部件如枕梁、牵引梁则要求有高的焊缝内在质量,以承受车辆运行中的各种复杂受力状况,因此,需要在这些工序的焊接中采用混合气体保护焊。
  　1、混合气体配比　80 %氩气+ 20 %二氧化碳气,在目前无市售混合气体情况下,采用氩气和二氧化碳气分别供气,然后通过配比器配气。当单气压力≤015MPa 时应停止供气。    　2、焊丝 采用<110 或<112 的H08Mn2SiA 焊丝。
  　3、焊丝杆伸出长度　相对于二氧化碳气体保护焊稍小一些,一般以12～15mm 为宜。
  　4、接法 直流反接法    　5、焊接电流　平焊120～150A ,横焊90～130A ,立焊90～120A ,立焊为向下焊。
  　6、电弧电压　相对CO2气体保护焊低1～2V,一般取25～27V。　     7、气体流量　<110 焊丝为8～12L/ min , <112 焊丝为9～14L/ min。
　　    三、混合气体保护焊与二氧化碳气体保护焊焊接质量的比较　　用上述混合气体保护焊与相应的二氧化碳气体保护焊相比较得出性能指标见表1 。

    四、结 论  　1、混合气体配比比例以80 %氩气+ 20 %二氧化碳气为最佳比例。
  　2、混合气体保护焊较之二氧化碳气体保护焊焊缝,气孔、咬边和飞溅少,焊缝成型美观,焊缝的机械性能也较好。
    3、混合气体保护焊与二氧化碳气体保护焊在操作上无多大的差别,焊工易于掌握。
    4、由于混合气体保护焊焊缝外观成型好,焊接缺陷少,焊缝打磨量较少,补焊工作也减少。
  　5、虽然混合气体中加入氩气增加了成本,但由于减少了打磨工序和补焊,故降低了能耗、焊材消耗和工时,成本反而降低,整个产品质量提高。