脉冲埋弧焊工艺研究及工程应用

【摘要】：针对普通埋弧焊工艺在焊接厚板时,采用大的热输入量,造成焊接热影响区粗晶区过热,晶粒粗大,提高焊速后成形变差导致咬边等缺点,参考国内外埋弧焊的发展趋势,本文提出了一种新型的采用直流脉冲电流(或电压)的埋弧焊工艺-脉冲埋弧焊。 本文简要介绍了以单片机为核心的脉冲控制器的原理,利用正交试验设计法设计并进行了脉冲埋弧焊试验。 研究了陡降外特性焊接电源匹配变速送丝机系统脉冲埋弧焊的脉冲参数(基值电流,峰值电流,频率,脉宽比)对焊缝成形的影响。试验结果表明,该脉冲埋弧焊工艺能够通过改变脉冲参数,有效控制焊缝的成形;在同等热输入量条件下,脉冲埋弧焊焊缝及热影响区(HAZ)的晶粒尺寸较小;在合适的频率范围内(对于本焊接系统,该频率为25Hz附近),相对同等有效值的直流埋弧焊接能得到更大的熔深。 针对生产中提高焊速中埋弧焊成形变差(主要是咬边)的焊接问题,提出了在生产中采用平特性焊接电源匹配等速送丝系统的脉冲埋弧焊工艺,简要分析了产生咬边的原因,深入阐述了系统输出脉冲电压的焊接条件下,脉冲埋弧焊改善焊缝成形的原理。该工艺在上海锅炉厂有限公司的膜式水冷壁焊接中得到应用,在薄扁钢与钢管的焊接中,在提高焊速20~45%的情况下成功解决了高速埋弧焊焊接的咬边问题;在厚扁钢与钢管的焊接中,在提高焊速20~45%的情况下,省去了开坡口的工序并能够保证良好的焊缝成形。该工艺取得了很大的成功。