導(dǎo)語(yǔ)：高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼焊接工藝優(yōu)化分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：主要針對(duì)酸連軋機(jī)組高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼焊接工藝進(jìn)行研究分析，明確了影響高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵主控因素：焊接速度、拼縫間隙、退火電流、離焦量等，同時(shí)研究了不同硅含量的硅鋼品種在不同退火電流下的實(shí)際焊縫微觀形貌，發(fā)現(xiàn)不同硅鋼品種的自身性能對(duì)焊縫通過(guò)性有較大影響。針對(duì)研究分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出了改進(jìn)意見(jiàn)，并提高了實(shí)際生產(chǎn)的焊縫通過(guò)率。

關(guān)鍵詞：酸連軋機(jī)；高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼；激光焊接酸連軋機(jī)采用

LBW型CO2激光焊機(jī)，原設(shè)計(jì)附件主要用于生產(chǎn)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1．8％的中低牌號(hào)硅鋼，焊機(jī)焊接要求硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤2．0％。對(duì)于焊接硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2．0％的無(wú)取向硅鋼，技術(shù)附件沒(méi)有保證。而對(duì)焊接硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2．4％～3．0％的無(wú)取向高牌號(hào)硅鋼進(jìn)行連續(xù)軋制更是無(wú)借鑒的經(jīng)驗(yàn)。由于高牌號(hào)硅鋼經(jīng)過(guò)?；療崽幚砗螅瑑?nèi)部晶粒變得粗大，殘余應(yīng)力分布也不均勻，試軋高牌號(hào)硅鋼時(shí)焊縫多次在拉矯機(jī)和軋機(jī)內(nèi)斷帶，焊縫合格率僅在40％左右。因此，保證良好的焊縫質(zhì)量、提高焊縫通過(guò)率是酸軋機(jī)組穩(wěn)定生產(chǎn)高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼需要首先攻克的難題。為了減少高牌號(hào)硅鋼焊縫斷帶，重點(diǎn)從焊接工藝方面著手改進(jìn)。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，不斷調(diào)整焊接工藝參數(shù)，對(duì)比分析各種工藝方法的效果。通過(guò)大量的焊接杯凸試驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)以及金相組織觀察，總結(jié)出了適合酸軋激光焊機(jī)的高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼生產(chǎn)工藝。

1存在的問(wèn)題

酸連軋機(jī)使用的三菱LBW型自動(dòng)激光焊機(jī)具有焊接工作效率高、熱影響區(qū)小、焊縫平整等優(yōu)點(diǎn)。大功率CO2激光深熔焊是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程，焊接受眾多因素影響，并且各因素之間又是互相作用的［1］。歸納起來(lái)，影響焊接過(guò)程的因素主要包括：激光功率參數(shù)、焊接工藝參數(shù)、保護(hù)氣體參數(shù)、離焦量以及機(jī)械設(shè)備精度。硅鋼機(jī)組試生產(chǎn)高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼之初，焊縫多次在拉矯機(jī)、機(jī)架內(nèi)斷帶，如圖1所示，斷帶形式主要有兩種：1）沿焊縫中心線整齊斷裂；2）沿?zé)嵊绊憛^(qū)撕裂。

2影響焊縫質(zhì)量因素的研究

2．1拼縫間隙。酸軋機(jī)組針對(duì)高牌號(hào)?；系暮附由a(chǎn)，首先必須考慮原料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼含硅量較高，又通過(guò)?；療崽幚恚涔ぜ?nèi)部顯微組織發(fā)生了變化，晶粒膨脹，晶格疏松。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，在機(jī)械精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，拼縫間隙越小，焊接熔池效果越好，以硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．3％的品種（記為A）為例，把拼縫間隙縮小至0．04～0．05mm，有效的增加了前后板的熔接量，提高了焊縫的強(qiáng)度。2．2Y軸速度。在消除了設(shè)備對(duì)焊接質(zhì)量的影響后，通過(guò)對(duì)大量斷帶焊縫焊接曲線進(jìn)行分析，觀察斷帶焊縫表面狀況，發(fā)現(xiàn)部分焊縫處鋼帶熔池量不夠。為了增加鋼帶的熔池量，發(fā)現(xiàn)提高焊接速度能達(dá)到這樣的效果。通過(guò)提高焊接速度，可以減少激光噴嘴結(jié)瘤，使焊縫更為飽滿圓滑，杯凸實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加理想。以硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．3％的品種（A）為例，通過(guò)多次試驗(yàn)，將Y軸速度提高至4．5～5．1m／min，可降低板材焊接熱影響區(qū)的寬度，降低焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊縫質(zhì)量的影響。2．3離焦量。激光焊接通常需要一定的離焦量，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高，容易蒸發(fā)成孔。離開(kāi)激光焦點(diǎn)的各平面上，功率密度分布相對(duì)均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同，但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時(shí)，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過(guò)程有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，激光加熱50～200μs，材料開(kāi)始熔化，形成液相金屬并出現(xiàn)部分汽化，形成高壓蒸氣，并以極高的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。與此同時(shí)，高濃度氣體使液相金屬運(yùn)動(dòng)至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時(shí)，材料內(nèi)部功率密度比表面還高，易形成更強(qiáng)的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)要求熔深較大時(shí)，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時(shí)，宜用正離焦。［2］由于高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼板的焊接需要增加焊縫下表面熔接深度，滿足高速焊接，避免焊后殘余應(yīng)力過(guò)大對(duì)母材造成影響，因此將原先的正離焦更改測(cè)試為負(fù)離焦，如圖2所示。該技術(shù)實(shí)施后，高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼的焊縫通過(guò)率顯著提升，為該品種的批量生產(chǎn)提供了有力保證。2．4退火電流。高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼含硅量較高，焊接后杯凸實(shí)驗(yàn)顯示，其工件比低硅料未?；硪壮霈F(xiàn)炸裂現(xiàn)象，鋼板較之以往更脆、硬。這是由于鋼板在焊接過(guò)程中局部瞬間加熱冷卻，造成溫度場(chǎng)不均勻，同時(shí)瞬間引起局部塑性變形和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致在焊接過(guò)程中產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。焊后退火裝置是一個(gè)能夠影響焊縫質(zhì)量、緩解由焊接完成瞬間冷卻、特別是焊接區(qū)域溫度較低而造成其內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力加大的重要設(shè)備。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，當(dāng)不使用退火裝置時(shí)，焊縫形成后易發(fā)生脆裂，導(dǎo)致通板時(shí)造成斷帶現(xiàn)象，焊縫杯凸試驗(yàn)結(jié)果合格率為0％（圖3）。因此，生產(chǎn)含硅量較高的品種時(shí)，必須使用焊縫退火裝置來(lái)消除殘余應(yīng)力。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然焊縫退火能夠較好的消除焊縫應(yīng)力不均，但是不同的退火電流下焊縫的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎性能存在較大差異。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，退火電流越高，杯凸試驗(yàn)顯示的合格率越高，焊縫的通過(guò)率也越高。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終，將退火電流設(shè)置為160～180A，高牌號(hào)（包括硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．9％的品種）焊縫通過(guò)率可以達(dá)到98．58％（圖4）。在焊接實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)部分比較典型的焊縫取樣，并對(duì)其物理組織形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。如表1所示，在材質(zhì)相同、其他焊接工藝相同的情況下，退火電流170～180A時(shí)，試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度明顯高于退火電流較低的其他試樣。所有拉伸試樣焊縫區(qū)域均未發(fā)生斷裂、變形，即：焊縫區(qū)域的抗拉強(qiáng)度大于母材，見(jiàn)圖5所示。因拉斷處均為母材，相同牌號(hào)不同部位的抗拉強(qiáng)度基本相同。所有反復(fù)彎曲試樣均在焊縫處斷裂，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．3％的品種（A），退火電流170～180A，試樣平均反復(fù)彎曲次數(shù)4次；硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．6％的品種（B），退火電流140～150A，試樣平均反復(fù)彎曲次數(shù)3次；硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．9％的品種（C），在不同退火電流下反復(fù)彎曲次數(shù)均不足1次，即硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．9％的品種（C）試樣未完成±90°彎折就已在焊縫處斷裂。從金相組織上看，所有焊縫全部焊透。對(duì)比硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．9％的品種（C）在不同退火電流下的焊縫試樣金相圖（圖6、圖7），可以看出，當(dāng)退火電流為170～180A時(shí)，焊縫附近晶粒更為均勻，且熔融區(qū)域形貌更好，有利于提高焊縫強(qiáng)度。

3結(jié)論

1）拼縫間隙越小，焊接熔池效果越好，合適的拼縫間隙為0．04～0．05mm。提高焊速可降低焊接熱影響區(qū)的寬度。將原來(lái)的正離焦更改為負(fù)離焦，可以增加焊縫下表面熔接深度，滿足高速焊接。退火電流越大，對(duì)應(yīng)焊樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度越高，所有退火焊縫強(qiáng)度均高于母材。通過(guò)無(wú)取向高牌號(hào)硅鋼焊接工藝優(yōu)化，目前高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼（包括硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．9％的品種）的焊縫通過(guò)率由40％提升到了98．58％。2）在后續(xù)生產(chǎn)中，有必要改善母材特別是硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．9％的品種（C）的組織結(jié)構(gòu)和性能，進(jìn)一步提高焊縫通過(guò)率。建議對(duì)熱軋及?；に囘M(jìn)行改進(jìn)，以提高高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼接頭反復(fù)彎曲性能。

［參考文獻(xiàn)］

［1］王劍，劉玉麟．CO2激光深熔焊焊縫成形的影響因素分析［J］．冶金設(shè)備，2008（S2）：88－90．

［2］鄭喜軍．激光焊接技術(shù)綜述［J］．河南科技，2013（7）：38－40．

作者:童海斌 李剛 張泉 王龍 張培毅 羅文俊 朱登武 單位:武漢鋼鐵有限公司