结构钢用自保护药芯焊丝工艺性能研究

【摘要】： 自保护药芯焊丝是近几年来发展较快、工业运用广泛的新型焊接材料。为改善和提高自保护药芯焊丝的焊接工艺性能,本文以CaF_2-Al_2O_3-MgO-CaO渣系自保护药芯焊丝为研究对象,围绕药芯组分对焊缝气孔敏感性、焊丝熔滴过渡行为、焊接电弧稳定性、熔渣覆盖性及脱渣性等方面的影响进行了系统的研究和探讨。 通过气孔敏感性试验研究了药芯组分、焊接工艺参数对焊缝气孔敏感性的影响。结果表明:药芯中氟化物(CaF_2, Na_2SiF_6)的含量在42%~54%、铝镁合金(Al-Mg)含量大于16%;焊接电流在220~280 A,电弧电压在20~26V时,焊缝气孔敏感性较低。 通过高速摄影观察熔滴过渡过程、水中收集熔滴和焊接飞溅测试等方法,研究了药芯组分对焊丝熔滴过渡行为以及焊接飞溅的影响。结果表明:当Al-Mg含量低于18%时,熔滴颗粒相对细小,沿着焊丝轴向平稳过渡,焊接飞溅较小。药芯中用一部分Na_2SiF_6代替CaF_2时,可以细化熔滴,降低飞溅。但是Na_2SiF_6含量超过5%以上时,又会使得焊接飞溅增大。 通过DEWE-TRANS测试焊接过程的电压、电流数据,生成电弧电压波形图;同时结合高速摄影观察电弧的形态,研究了药芯组分对焊接电弧稳定性的影响。结果表明:当CaF_2含量为45~47%、Na_2SiF_6为3~5%, Al-Mg低于18%时焊接电弧稳定性较好。 通过熔渣覆盖性评定及落球脱渣性试验研究了药芯组分对熔渣覆盖的影响,结果表明:熔渣覆盖性与熔渣的熔点以及表面张力的变化有关,当药芯中CaF_2含量为42%~60%,Al-Mg含量为14%~18%时,熔渣能够均匀的覆盖焊缝。此外,当熔渣结构密实,致密度高,线膨胀系数小,焊缝脱氧彻底的情况下,脱渣性较好。反之,则脱渣性较差。 最后,本文得出了具有较好焊接工艺性能的自保护药芯焊丝主要成分质量分数配比为: CaF_2 (45%~47%)- Na_2SiF_6(3%~5%)- Al-Mg(16%~18%)。