脉冲MIG焊接工艺在不锈钢机车制造中的应用.doc

脉冲 MIG 焊接工艺在不锈钢机车制造中的应用1. 概 述为提升铁路货运能力，铁道部研制开发了 TCS345 铁素体不锈钢材质的 C80B/C70 型等不锈钢运煤专用敞车铁素体不锈钢具有对焊接热输入和焊接缺陷较为敏感的特性，焊接时热循环会使近缝区晶粒急剧长大，造成热影响区的塑韧性大幅度降低，致使热影响区脆化在保证良好焊缝成形的前提下，应尽可能提高焊接速度，减小焊接热输入，缩短高温停留时间1）铁素体不锈钢敞车的焊接一般采用 308LSi 和 309LSi 实芯不锈钢焊丝，保护气体为97.5％Ar＋2.5％CO2，焊接熔滴和熔池的表面张力较大，焊缝成形不良，呈凸形状，余高较大，焊趾处应力集中2）采用脉冲焊机可以降低焊接电流，减小焊接热输入，改善焊缝成形，而且焊接飞溅小电弧对熔池的搅拌作用能够减少焊接缺陷，同样规范下增加焊缝熔深，控制热输入量能够改善焊接接头的低温冲击韧度3）脉冲电流熔化极气体保护焊是在一定的平均电流下，焊接电源的输出电流以一定的频率和幅值变化来控制熔滴有节奏地过渡到熔池，可在平均电流小于临界电流值的条件下获得射流过渡，稳定地实现一个脉冲过渡一个（或多个）熔滴的理想状态──熔滴过渡无飞溅。

并具有较宽的电流调节范围，适合板厚δ≥1.5mm 工件的全位置焊接，尤其对不锈钢等热敏感性较强的材料，可有效地控制热输入量，改善接头性能由于脉冲电弧具有较强的熔池搅拌作用，可以改变熔池的冶金性能，有利于消除气孔和未熔合等焊接缺陷2. 熔滴过渡形式CO2 焊、MAG 焊及 MIG 焊，其焊丝熔化时熔滴的过渡形式包括以下方面：（1）短路过渡熔滴过渡只发生在焊丝与熔池接触时，在电弧空间不发生熔滴过渡焊丝与熔池的短路频率为 20～200 次/s，因知路时熔滴液柱形成缩颈“小桥”（通过短路峰值电流），小桥过热爆断，产生一些飞溅物CO2 焊和中、小电流规范的 MAG 焊工艺均为短路过渡形式用无脉冲的 MIG 焊工艺焊接实芯不锈钢焊丝一般为此种短路过渡形式2）喷射过渡也称为射流过渡和射滴过渡在富氩（混合气）或纯氩气体保护时产生稳定的、无飞溅的轴向喷射过渡形式具有较大的熔深，焊缝成形平整美观，熔敷效率高，无飞溅物，电弧稳定性强为脉冲 MIG 焊和无脉冲 MIG 焊焊接 TCS345 铁素体不锈钢的对接接头单面焊双面成形的对比试验结果工艺条件：ф1.2mm 实芯不锈钢焊丝 308LSi；保护气体 97.5％Ar＋2.5％CO2，流量 20L/min；焊丝干伸长12～15mm。

第一，脉冲焊不留间隙；热输入量 Q＝0.48kJ/mm，完全焊透，背面成形良好第二，无脉冲焊需留有 0.5～1.0mm 间隙，热输入量 Q＝0.67kJ/mm 才能完全焊透试验结果说明了脉冲 MIG 焊焊接电弧的集中性和较高的穿透性，而且平均热输入量得到有效的控制，保证了 TCS 铁素体不锈钢焊接接头具有较好的综合力学性能3. YD－350/500AG2 型焊机特点唐山松下焊机引进开发的 YD－350/500AG2 型逆变式脉冲电流熔化极气体保护焊机（见图 3），是根据以上工艺要求精心设计的该机内置微电脑波形控制装置，实现了脉冲模式（脉冲焊接时的电流控制）和DIP 模式（短路过渡时的电流波形控制）相组合的最佳匹配控制模式为：当脉冲电流输出时如果发生短路，优先使短路开放，然后再输出脉冲电流的控制方式可适用 CO2/MAG/MIG 气体保护焊，可焊接低合金钢、不锈钢、铝及铝合金、铜和铜合金等金属材料，在 TIG 铁素体不锈钢的机车焊接中得到很好的应用 （1）“有”脉冲模式──输出脉冲频率较宽（低频 0.5～10Hz、中频 10～500Hz），微电脑控制电弧电压和平均焊接电流（送丝速度）的变化，自动调整脉冲频率以适应熔滴过渡的变。

脉冲电流、基值电流、脉冲上升和脉冲下降时间由专家系统自动寻找最佳工艺参数值，匹配组合成最优化效果，保持焊缝质量的一致性2）三种焊接波形的最佳组合模式：由微电脑控制可建立软性、中性和硬性模式的电弧形态（如图 5 所示）硬性模式比较适合 TCS 铁素体不锈钢机车的焊接，电弧集中性好，熔深大，穿透性强3）在焊接前可将焊丝材质（不锈钢、钢和铝）焊丝直径（0.8～1.6mm）、气体种类（CO2、MAG）、送丝速度（平均电流值）和输出控制方法（个别调整/一元化调整）等参数预选定，微电脑自动调整脉冲电流、基值电流、脉冲电流的上升和下降速度、脉冲频率以及脉冲宽度等技术参数；全电流范围内均可实现稳定的脉冲射流（射滴）过渡4）焊接规范的一元化调节，即调节焊接电流时电弧电压自动跟随变化在一元化调整状态下微调电弧电压，熔滴过渡平稳、无飞溅时为较佳工艺匹配参数4. 结 语唐山松下引进开发的 YM－350/500AG2 逆变脉冲熔化极气体保护焊机，具有三种电弧形态模式，微电脑自动优化选择最佳工艺参数配合，脉冲电流焊接时熔滴过渡始终处于可控射流（射滴）状态，可实现无飞溅焊接焊接效率高，焊缝成形好，焊缝及热影响区的组织和性能得到改善，为焊接 TCS 铁素体不锈钢优质机车提供了可靠保证。