在MONEL-400合金厚板上对接接头进行了手工电弧焊试验,确定了不同工艺条件下焊道的形状参数。
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1.实验材料与方法。
本实验以MONAL-400合金厚板为实验材料,对接接头采用手工电弧焊进行测试。 对接接头为V形坡口形式,坡口角度为60°,钝边厚度为2mm,焊缝间隙为3mm。 采用直流正极连接的焊接方式,焊条直径为32mm,焊接电流范围为100-250A,焊接电压范围为20-30V。
在实验过程中,我们测试了焊道在不同焊接电流和电压下的熔深、熔深和堆叠高度。 在每种工艺条件下进行3次焊接测试,以减少误差。 同时,对焊缝进行金相显微镜观察和X射线无损检测,检测出气孔、未熔透、未熔合等焊接缺陷。
2.实验结果与分析。
1.焊接工艺对焊道形状参数的影响。
在通常的焊接工艺条件下,我们发现焊缝容易出现气孔、熔深不足、熔合不足等缺陷。 同时,焊道的熔深和宽度较小,堆垛高度较大。 具体数据如表1所示
表1:不同工艺条件下的焊条形状参数。
工艺条件 |穿透深度(mm) |熔体宽度(mm) |桩高 (mm) |
电流 100A,电压 20V | 2.5 | 6.8 | 3.2 |
电流 150A,电压 25V | 3.2 | 7.6 | 2.8 |
电流 200A,电压 30V | 3.8 | 8.1 | 2.5 |
通过比较不同工艺条件下的焊道形状参数,我们发现随着焊接电流的增加,熔深逐渐增大,而熔深和堆垛高度也随之增加。 同时,随着电压的增加,穿透深度和堆垛高度逐渐减小,而熔化宽度略有增加。 这表明焊接电流和电压对焊道的形状参数有显著影响。
分析其原因,我们认为这与蒙乃尔-400合金的热物理性能和焊道的成形特性有关。 蒙乃尔-400合金具有高导热性,导致焊接过程中热损失迅速,影响焊道的形成。 同时,该合金液态金属流动性差,也增加了形成良好焊道的难度。 因此,有必要在焊接过程中合理选择焊接工艺参数,以获得良好的焊道形状。
2.预防措施。
针对实验中存在的问题,我们从焊接工艺中提出了以下预防措施:
1)选择合适的焊接电流和电压:根据实验结果,合理选择焊接电流和电压是获得良好焊道的关键。在保证熔深和防止烧穿的情况下,适当提高焊接电流和电压有助于增加焊道的熔深和宽度,降低桩高。
2)控制焊接速度:适当的焊接速度可以保证热输入的稳定性,降低熔池的流动性和金属的过热程度,从而减少气孔、熔深不足、熔合不足等缺陷的发生。
3)预热和层间温度控制:对母材进行预热,可有效减小热影响区的宽度,降低焊接过程中的应力水平。同时,控制层间温度可防止因过热而导致金属结构变化和焊接缺陷。
4)焊后处理:焊后及时去应力退火处理,可有效降低焊接的残余应力和变形,提高接头的抗裂性。