提高富氩气体保护焊表面成型的方法研究

摘要：文章对金属粉芯焊丝富氩混合气体保护焊的特点进行了介绍，并对焊接工艺的过程做了试验和设计，最后将最佳工艺规范方法可用地钻头组装焊接上面，并分析了其所需成本。

关键词：富氩混合气体保护焊；金属粉芯焊丝；钻头组装焊接

中图分类号：TG444 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）28-0027-02

在钻头生产的过程中，牙轮钻头的组装焊接是一个非常重要的工序，在质量上也是最为重要的控制点。材料上的选择和焊接的方法都很重要，这直接影响到钻头组装的成本、效率和质量，因此国内外的很多厂家都在对钻头进行工艺改进和更新。焊接方法有：CO2气体保护焊、电子束焊、自保护药芯焊丝电弧焊、手工电弧焊等。利用金属粉芯来进行焊丝，然后提高富氩混合气体来进行保护焊是一种新的工艺技术，它是由国外的公司所提出来的，这样的工艺每再现一次就提高了钻头的焊接效率和质量。

国外对金属粉芯焊丝混合气体保护焊所使用的材料和方法还有工艺的特点做了分析和介绍。通过检测和试验寻找最佳的工艺方式，再有现用的方式进行对比。试验结果证明：这样的方式是最为有效的高优质工艺，可以得到最好的高收益。

1 金属粉芯焊丝富氩混合气体保护焊的主要特点

1.1 金属粉芯焊丝

焊接过程中要使用到电弧焊的作用的时候要使用到的材料有药芯焊丝、实芯焊丝、电焊条等。药芯焊丝有：金属粉芯焊、双保护药芯焊丝和自保护药芯焊丝3种。药芯焊丝综合成本低、焊缝质量较好、熔敷速度快、生产效率高，因此很受欢迎，它的出现让焊接材料有了新的开拓。在西方国家这种焊材的使用最为广泛。它的缺点是：熔敷效率低，有熔渣要进行清渣，焊接时出现多道焊，会出现气孔和夹渣。因此药芯的焊丝就会有双保护和自保护两类，自保护型药芯焊丝与手工电焊条相似，当有熔渣时它可以保护焊缝；双保护型药芯的成分相对简单，有熔渣和气体的两重保护，因此效果较好；金属粉芯焊丝工艺简单，配方单一，要加入不同的合金元素来满足焊接的需要。它的优点是：熔敷效率高，焊接速度快，质量有保障。所以，金属粉芯焊丝有推广其真正的应用性和先进性的价值所在。

1.2 保护气体的选用

在进行焊接时所使用的填充金属作为焊丝，如混合气体保护焊、CO2电弧焊、Ar弧焊等。Ar弧焊的优点是对焊槽表面有要求，因此会产生状熔深，从而使范围受到限制。CO2电弧焊气孔倾向大，飞溅大，抗锈、抗污能力强，生产率高，成本低。混合气体保护焊是将二者的缺点和优点进行的融合。它的优点是：焊接时焊件的返修率减小，工人的劳动强度减轻了，焊接接头的塑性、强度、冲击韧性提高了，烟雾少，飞溅小。

经过分析，结论可得：焊接生产的焊丝用金属粉芯焊丝作填充，使用富Ar混合气体保护焊，这种工艺是一种高水平高技术的体现。

2 焊接工艺试验与性能检测

在世界各国都有了如此成功的案例和实验出现，从而使这样的技术也有了新的发展和应用，做了钻头和试块的焊接，自保护药芯焊丝的电弧焊进行对比。

2.1 参数优选试验

在进行试验时，参数的选择如下：Ar/CO2混合气体体积比例、气体流量、焊接电流、焊接电压等。将这些参数的数值设置为3。

进行试验时所使用的材料与设备：

（1）水冷焊枪、水冷系统、配套送丝机、MILLER DELTA451焊机；（2）Ar/CO2气体和相应的流量表、压力表；（3）HQP-A型气体混合配比器；（4）焊接试板：钻头与材料牙掌相同，钻头焊缝坡与形状、坡口尺寸、口试板厚度相同，在焊槽下面放上垫板；（5）由LINCOLN公司所出产的E71T-1金属粉芯焊丝其直径是1/16″（约1.6mm）；（6）焊丝干伸长度：通常采用直径焊丝的10倍左右，并通过焊缝情况，使用16～20mm；（7）极性：直流要进行反接，最终实现焊丝所要得到的要求。经过试验之后所出现的结果见表1所示：

表1 试验参数及试验结果对比

2.2 试验结果分析与第2轮试验

表1中工艺条件与焊接的关系是分不开的，它们的效果好坏有着一定的联系。再执行第二轮的优化，在第二轮的优化里物料是不变的。探伤检验的X射线离不开试验的出现。对检查外观之后所出现的结果就是：外表美观而不会有其他的缺陷如气孔、咬边和夹杂等出现。试验过程中要取样，国家有标准的规定方法《焊接接头弯曲及压扁试验方法》（GB2653-89）和《焊接接头拉伸试验方法》（GB2651-89），对焊接接头的弯曲和拉伸进行了试验；也进行了冲击试验，标准是《焊接接头冲击试验方法》（GB2650-89）。试验的结果与技术标准相同，冲击韧性值最高的是7号工艺，因此其机械性能最好。

2.3 第3轮试验

这一次的试验是为了对钻头的焊接过程进行摸拟，用的是废牙掌。焊接钻头使用4只，再进行试验，有刀进入的时候就必须要有焊缝外观的检查，看看有没有缺陷出现。

2.4 产品焊接试验

工艺所选的是7号（焊接过程中它的极性：直流反接；焊丝干伸长度：19～31mm；氩气为21L/min，气流量是21L/mi；电流：199～299A；电压选：15～17V）出现的焊接为7 2/3″、20 2/3″要使用到50只钻头，试验还要经过水压和经机的加工，就会有100%的合格率，因此最佳的规范参数是7号。

2.5 熔敷率及生产效率

（1）熔敷率。药芯焊丝的熔敷率是82%，金属粉芯焊丝熔敷率为98%。也就是说药芯焊丝是1.18t时相当于金属粉芯焊丝是1t。（2）熔敷速度。表2所进行的就是这样的速度解和分析。

表2 两种工艺的焊接时间对比

3 试验结果

经过以上的实验分析和对比不难发现：（1）焊接时焊缝美观，不用清渣；（2）焊接时操作简单，烟雾和飞溅小；（3）生产效率高，速度快；（4）的熔敷效率相比金属粉芯焊丝要高。

4 结语

（1）钻头的使用会将它的工艺范围有固定的值，并适用于金属粉芯焊丝。极性为直流反接；焊丝干伸长度为19～21mm；其中氩气为20L/min；气流量为19L/min；焊接电流为290～410A；焊接电压为13～15V。（2）为了使生产成本降低，效率提高，熔敷率提高，就要有新的工艺形式出现来进行混合气体的保护。（3）结果的产生证明了，钻头在有富氩混合气体的金属粉芯保护上，它的发展前景十分的广阔，也会有社会效益和经济效益产生。

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作者简介：王绍敏（1968—），女，辽宁盘锦人，中国能源建设集团鞍山铁塔制造总厂焊接工程师，研究方向：焊接。