Φ1.6mm药芯焊丝MAG仰焊单面焊双面成形操作技术

Φ1.6mm药芯焊丝MAG仰焊单面焊双面成形操作技术

李继欣王亚平李世旺李胜

(中车大同电力机车有限公司山西省大同市037038)

摘要：我公司试制生产的CR240E型矿用工程自卸车，车架外形和质量大，不易翻转，车架组焊时部分焊缝只能进行全位置焊接。

工程自卸车车架结构采用ASTMA710A组3级高强结构钢，屈服强度550MPa，板厚20mm以上，结构刚性大。焊材选用抗裂性好的超低氢型药芯焊丝E81T1-Ni1H4，由于焊接填充量大，生产选用直径1.6mm的粗直径焊丝。

本文通过探究1.6mm直径药芯焊丝MAG焊时的焊接特点和各项焊接工艺参数对焊缝成形、焊缝质量的影响，以仰焊对接单面焊双面成形试验形式，采用打底、填充、盖面的多层焊接方式，探索出了能够得到成型好，性能优良的仰焊焊缝的焊接工艺，并将其应用到实际工程车的结构焊接中，填补了粗丝药芯MAG焊仰对接单面焊双面成形操作的空白。

关键词：Ø1.6mm粗直径药芯焊丝仰焊接头间隙单面焊双面成形钝边

0引言：

由于药芯焊丝MAG焊接适应性好、渗合金易、力学性能好，因此药芯焊丝气体保护焊是继焊条电弧焊和实芯焊丝气体保护焊的又一个被广泛应用的焊接方法。药芯焊丝一般是通过药芯过渡合金元素，因此可以像手工焊条那样方便地从配方中调整合金成分，以适应被焊钢材的合金元素及力学性能要求。

由于药芯焊丝MAG焊接时电弧比较发散、电弧穿透力差，因此药芯焊丝气体保护焊仰焊的单面焊双面成形是电弧焊难度较大的一种操作技术，尤其以粗直径焊丝更甚。

1药芯焊丝焊的特点

药芯焊丝区别于通常采用的实芯焊丝，是在金属外皮的内部包入焊接药剂制成的焊丝。焊丝外皮中包入的药剂成分向熔池及焊缝中过渡合金成分，在焊接中起到脱氧、稳弧、形成熔渣、添加合金、产生气体的作用。药剂熔化后以熔渣和渣壳的形式覆盖在熔池表面和焊缝表面，形成对焊接区的气体、熔渣联合保护，抗气孔能力强。

2φ1.6mm药芯焊丝MAG仰焊焊单面焊双面成形的工艺特点

单面焊双面成形技术，是在坡口的正面进行焊接焊后保证坡口正反两面都能得到均匀整齐，成形良好，符合质量要求的焊缝。随着焊丝直径的增加，形成稳定的焊接电弧和熔滴过渡的焊接电流、电压值就会大幅度增加，同时焊接熔池和焊接区的温度明显增高。

单面焊双面成形的工艺过程就是熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，由焊丝端头熔化的溶滴向焊接熔池过渡后，熔池的温度向母材四处扩散凝固形成焊缝，这个过程是过渡金属不断从“熔化”到“凝固”形成焊缝的热量平衡过程，熔池热量分布图如图二。电弧温度高熔池冷却慢容易形成焊瘤和背面塌陷，电弧温度低熔池冷却快则容易造成未熔合。

仰焊是很难焊的位置，由于金属液体的受重力作用更容易下淌，焊丝越细熔池越小，熔池温度越易于控制，因此一般仰焊位置时选取的焊丝直径不大于1.2mm，而药芯焊丝的仰焊由于电弧挺度低，更难焊接。在进行1.6mm直径药芯焊丝的仰焊时，难度最大之处在打底层，参数和接头制备不当会产生焊缝烧穿、凹面、焊丝药芯不熔等现象。

图二熔池热量分布图

2.1φ1.6mm药芯焊丝MAG焊参数探究

焊接母材：ASTMA710gradeAClass3板厚25mm

焊丝型号：ASWA5.29E81T1-Ni1H4φ1.6mm

保护气体：80%Ar+20%CO2

因为焊接熔池越小、温度越低，焊接过程和焊缝成形就越容易控制，所以仰焊时宜使用小参数进行焊接，但由于焊丝直径大，焊接参数较小时焊丝熔合困难，因此焊前需要对焊接参数进行摸索，找出既能控制焊缝成型，又能保证焊丝熔化正常、材料熔合正常的参数。通过现场焊接参数的不断调整，最终得出易于控制的焊接参数区间为：电流200~220A，电压22~23V，气体流量：18~20L/min。

2.2φ1.6mm药芯焊丝MAG仰焊工艺

焊缝由打底焊、填充焊、盖面焊三个过程完成。

2.2.1试件装配及定位焊

用角磨机将试板坡口两边20mm范围内打磨出金属光泽，用锉刀修磨钝边，钝边尺寸3~4mm。定位焊间隙如图四所示，始焊端间隙4mm，尾端间隙5~6mm，坡口钝边为3~4mm，定位焊所用药芯焊丝与正式焊接时牌号相同。定位焊位置应在正面的两端处，长度为10～15mm，为防止在焊接过程中收缩，始焊端可少焊一些，终焊端应多焊一些，防止造成未焊段坡口间隙收缩变窄而影响焊接。端头用角磨机打磨成斜坡状，便于焊缝连接。为了保证焊件焊后没有角变形，焊前焊件要预置反变形，反变形角量θ=2°~3°。

2.2.2打底焊操作

打底层的焊接是单面焊双面成形技术焊接操作的关键，操作不当易出现烧穿、咬边、焊瘤、背面成形凹陷等缺陷。

图四

焊枪角度示意

打底焊操作要点：

打底焊电源采用直流正接。

焊丝端头尽量送至熔池背面。

观察熔池形状和熔孔大小、形状，并保持一致。

注意听电弧击穿坡口根部发出的“噗噗”声，如没有这种声音则表示没焊透。

施焊时熔孔的端点位置要把握准确，使后一个熔池与前一个熔池搭接2/3左右，用电弧的1/3部分打开新的熔孔，以加热和击穿坡口根部。

焊接时间、断弧时间的把握电弧燃烧时间保证填充金属与焊缝充分熔合，过长则过渡的溶滴金属易下坠；停弧时间长，熔池温度低不利于再起弧后的正常焊接，短则熔池温度高容易塌陷和焊瘤。

表五1.6mm直径药芯焊丝仰焊焊接参数

2.2.3填充层焊接

填充层焊接前应将打底层焊缝及坡口表面及两边飞溅物清理干净。填充层焊接采用连弧焊，焊枪摆动方法采用锯齿形或反月牙形运条，中间快两边停留，以保证焊缝两边熔合，填充焊的厚度不易过高，距焊件表面相差2.0~2.5mm为宜，有利于盖面焊。

2.2.4盖面层焊接

焊前将填充层焊缝表面的熔渣及飞溅物清理干净。盖面层焊接可采用连弧焊，焊接电流可适当小一些，运条方法和填充层焊基本相同。焊接时将坡口边缘线熔合0.5mm，坡口两边稍作停留，防止咬边产生。

3小结

通过φ1.6mm药芯焊丝MAG打底焊探究，结合焊条电弧焊和实芯焊丝MAG的特点，总结出了φ1.6mm药芯焊丝MAG焊（近似粗丝药芯焊丝）仰焊焊接电源正接打底的焊接方法。打底焊时，利用电弧的位置，燃弧时间来控制合适的熔孔尺寸，确保背面焊缝成形均匀；填充焊时控制好熔池温度，仔细观察底层焊道两边融合良好，表面平整且预留量合适。给盖面层焊接创造良好的条件。盖面层焊接，可适当控制试板温度，确保层与层之间良好熔合，不产生咬边缺陷。焊接试件通过通过了探伤检验及机械性能检验，证明φ1.6mm药芯焊丝MAG焊仰焊单面焊双面成形操作技术是可行的，此方法在实际结构焊接中起到重要作用。

参考资料：

国家职业资格培训教程焊工（高级）