65Mn钢丝的焊接

( 2)用以上试验结果所编制的焊接 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 共焊接芜湖 桥 3个标段 3万 7千多吨钢梁,均通过了各类焊接接头 的检验要求,实现了用国产桥梁钢板焊接出具有世界先 进水平的高韧性焊接接头,取得了良好的经济效益和社 会效益。 (收稿日期 2001 11 30) 作者简介: 陶祖纪, 1946 年生, 高级工程师。 65Mn 钢 丝 的 焊 接 山东大学(济南市 260061) 高 伟 刘镇昌 葛培其 王 霖 摘要 采用钨极氩弧焊的方法对 <0. 7 mm 的 65Mn 钢丝进行了焊接试验研究。研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:当焊接电流为 10 A 时可以得到外形完美的柱状焊接接头,但接头非常脆硬。采用加热温度 280 e , 保温 10 min 的后热工艺可以大 大降低接头脆性及硬度。处理后的焊接接头抗拉强度最高达 1 370 MPa,并且有优良的疲劳强度。因此, 若在焊好 的环形钢丝上镀敷以金刚石磨料,有可能使之成为一种高效的切割工具。 关键词: 氩弧焊 65Mn钢丝 WELDING OF 65Mn STEEL WIRE Shandong University Gao Wei, Liu Zhencang, Ge Peiqi, Wang Lin Abstract The w elding test of 65Mn steel w ire whose diameter is 0. 7 mm is carr ied out using argon tungsten arc w elding method in this paper. T he results show that the round shape weld can be formed when the w elding current is 10 A, but the weld is very hard and br ittle. T he hardness and brittleness can be reduced gr eatly by the post heat of 280e and heat pr eserv ation of 10 minutes. The tensile strength of the weld is about 1 370 M Pa after the post heat, and it also has high fatigue strengt h. The welded ring shape steel wir e is likely to be a kind of high efficiency cutting tool if being plated by diamond abrasives. Key words: argon tungsten arc welding, 65Mn steel wire 0 概 述 如将强度较高的细钢丝焊成环形, 再镀附以金刚石 磨料, 有可能使之成为一种高效的切割工具, 其关键工 艺是保证焊接接头有一定的抗拉强度和疲劳强度。一 般可用于线材对焊的方法有钎焊、电阻对焊、氧乙炔焰 对焊、气体保护焊、激光焊和真空电子束焊等。 钎焊主要应用在无线电工业和机电工业中,如导线 与电缆的焊接。在这种情况下,仅要求焊接处具有良好 的导电性能,不要求太高的强度。 对于强度要求较高的情况下, 金属丝的焊接一般采 用电阻闪光对焊。为了焊接在拉制过程中焊接面积为 0. 1~ 10 mm2 的导线端头,将导线放在陶瓷或玻璃管中 进行焊接,焊后将其打碎, 获得的接头直径几乎与母材 一样,而且光滑没有焊瘤[ 1]。文献[ 2, 3]也报道了环形 线材的电阻对焊方法, 焊接时的顶锻力垂直于线材轴 向, 得到的焊接接头不如在陶瓷或玻璃管中进行焊接的 规则。 氧乙炔焰对焊用于线材焊接时, 焊接过程难以操 作, 焊缝容易出现塌陷、咬边及未焊透等缺陷,难以满足 环形线锯对接头圆柱度的要求[ 4]。近年来已有利用激 光来实现细丝的焊接报道,文献[ 5]报道了用有波形控 制系统的能量反馈激光器进行焊接,克服了电阻焊的不 利方面, 能完成以前钎焊所不能完成的钢丝的焊接。文 #25#焊接 2002( 5) 献[ 6]报道了高碳环形钢丝的激光对焊焊接。这种环形 钢丝镀以金刚石磨料后形成的线锯可用于电子材料的 切割, 切割力极小,研制者用钢琴丝、高碳钢丝 S80C、不 锈钢丝 SU S304等作了焊接试验。结果表明,在空气中 焊接时氧化剧烈,结合部位存在气泡, 抗拉强度不超过 500 MPa,但在真空中焊接时强度大大增加, 同时焊点 经573 K 回火后,强度能增加 4~ 7倍。文献[ 4]采用工 业用 CO2 激光器进行了细钢丝焊接试验研究, 其最大 功率为 1. 5 kW。试验发现, 即使在激光束功率为 200 ~ 250 W、焊接操作易于进行的情况下, 同样具有焊缝 凹陷及氧化缺陷,凹陷及氧化缺陷不能满足对焊点性能 的要求。 氩弧焊是以惰性气体氩气( Ar)为保护介质的电弧 焊接方法,在焊接高温下,氩气不与金属发生化学反应, 也不溶于液态金属, 因此对焊接区的保护效果很好,非 常适合焊接高碳钢及合金钢。本文对钨极氩弧焊焊接 65Mn钢丝时的焊接可行性、焊接工艺及焊后热处理进 行了一定的研究,焊后的环形钢丝若镀以超硬磨料,有 可能形成一种高效切割工具。 1 65Mn钢丝的成分及性能 本研究所用的钢丝为直径 0. 7 mm 的 65M n冷拉 钢丝, 其原始组织为索氏体和少量的铁素体, 呈纤维状 分布。65M n的含碳量为 0. 62% ~ 0. 70% , Si与 Mn的 含量分别为 0. 17% ~ 0. 37%与 0. 9% ~ 1. 2%。Mn使 铁碳相图中 S 点和 E 点向左下方移动, 降低了 A 3 和 A 1线, 因此, 锰钢具有过热倾向。65Mn 钢属于高碳 钢,加上 Mn 与 Si的联合作用, 使其碳当量达 0. 8%以 上。这就使 65Mn 钢具有极大的淬硬倾向, 焊接性极 差。 2 65Mn钢丝的氩弧焊对焊工艺 为了减小电极的消耗,选择直流正接进行线材的对 焊试验,即选用直流电源,线材接电源的正极,钨极接电 源的负极。 含 1%或 2%氧化钍的钨极发射电子效率高, 电流 承载能力好,且抗污染性能好, 引弧容易并且电弧比较 稳定。为了便于操作,选择直径为 2 mm 的较细的钍钨 极,并且电极前端磨尖。 由于氩气较低的电弧电压特性对于薄板和线材的 手弧焊特别有益,因此选择氩气做保护气体。 试验选用直流手工氩弧焊机, 焊接前, 将钢丝两端 头仔细磨平,为防止焊点产生气孔,用丙酮将端头油污 清洗干净。将两端磨平的线材放在平整洁净的对正板 上(图 1) ,使两端头对正,接头处不留间隙, 用压铁压住 接头两侧。将线材接焊机正极,钨极接负极, 分别将电 流调至 20 A, 15 A, 10 A, 8 A 进行焊接。焊接时, 在接 头旁边引燃点弧并使之燃烧稳定,将电弧移至接头处使 接头金属熔化后迅速将电弧熄灭, 同时轻微施加顶锻 力,冷却后即完成焊接过程, 焊接过程中不使用填充焊 丝。 试验发现,当焊接电流为 20 A 时, 电弧燃烧剧烈, 接头处金属飞溅严重, 焊点塌陷严重。当电流调至 15 A 时, 电弧燃烧较平稳, 熔池飞溅少, 但焊缝仍有塌陷。 但电流降至 10 A 时, 引弧容易,电弧燃烧稳定, 焊缝处 没有塌陷现象。图 2为焊接电流 10 A 时, 用数码相机 在Leica M Z6型体视显微镜下拍下的焊接接头形状。 可以看出,接头的圆柱度较好, 将其打磨后能满足线锯 的要求。当电流调至 8 A以下时,引弧困难且电弧不稳 定, 难以完成焊接过程。 图 1 焊接用对正板 图 2 焊接接头外观 3 焊接接头的热处理与强度试验 由于 65Mn钢具有过热倾向,因此焊接热影响区对 接头的力学性能影响很大。直径 0. 7 mm 的 65M n 钢 丝经氩弧焊对焊后接头处非常硬脆, 轻轻折弯焊点处, 就会在熔合线或焊缝处脆断,断口呈明显的脆性断裂形 貌。所得接头由焊缝和热影响区组成,沿接头轴线测试 从焊缝中心至母材各个区域的显微硬度。测量结果表 明, 从母材到热影响区及焊缝中部,显微硬度急剧增加, 焊缝中部硬度达 HV 1 060, 这说明热影响区及焊缝中 #26# 焊接 2002( 5) 部生成了硬脆组织。对于这种具有硬脆组织的接头,为 了提高其韧性和塑性, 降低其硬度, 获得硬度、强度、塑 性和韧性的适当配合,必须对焊接接头进行适当的回火 处理。热处理后,应将热影响区的脆性消除, 同时应能 使母材保持一定的强度和弹性。回火在箱式电阻炉内 进行, 回火工艺见表 1。将回火后的钢丝焊接接头处仔 细打磨,使其直径与母材直径大致相等, 再在WE- 50 拉伸试验机上进行拉伸试验。每种回火处理的试样取 三根,取其拉力的平均值。 由试验可以看出, 330 e 以上热处理后,母材弹性基 本消失,且断裂均发生在母材处,而不发生在焊点及其 热影响区,这说明热处理后虽然热影响区的脆性完全消 失,但母材的强度被大大削落(经试验, 所用母材的抗拉 强度为 1 663 MPa)。260 e 保温10 min时, 虽然材料弹 性基本不变,但热影响区的脆性不能消除。当加热温度 为 280 e ,保温 10 m in 时效果最好,热影响区的抗拉强 度只比母材降低 20% 左右, 而母材的弹性消失较小。 将 280 e 回火处理的焊头沿轴线方向测试纵剖面上各 个区的显微硬度,发现焊缝处的最高硬度值降低到 HV 500左右,比未处理时的硬度降低大约 1倍。 表 1 焊接接头的回火工艺和回火后的抗拉强度 回火 工艺 加热 温度 / e 保温 时间 / min 拉力 / kN 强度 / MPa 断裂位置 备 注 Ñ 420 50 0. 20 519 母材 弹性消失 Ò 400 30 0. 27 701 母材 弹性几乎消失 Ó 380 15 0. 26 675 母材 弹性几乎消失 Ô 350 10 0. 28 727 母材 弹性几乎消失 Õ 330 10 0. 29 754 热影响区 弹性几乎消失 Ö 300 10 0. 5 1 299 热影响区 弹性部分消失 × 280 10 0. 53 1 377 热影响区 弹性小部分消失 Ø 280 5 0. 48 1 247 热影响区 弹性几乎不消失 Ù 260 10 脆断 ) 热影响区 弹性几乎不变 焊好的环形钢丝不但应能满足一定的强度和弹性 要求,而且应具有一定的疲劳强度, 因此对回火处理的 环形钢丝进行疲劳试验。为了正确反映对焊环形钢丝 的疲劳性能,决定模拟环形钢丝的工作状态对其进行疲 劳测试,为此设计了疲劳运转测试装置,对比各种热处 理对线锯疲劳寿命的影响,装置见图 3。该装置 MH 由 两个转轮、电机、变频器和支架组成。两转轮由铝合金 制成,中间加工一深为 0. 7 mm 的凹槽,上端为从动轮, 下端为主动轮, 两转轮的直径均为 210 mm ,转轮中心 距在 350~ 420 mm 之间可调,通过调整中心距,使钢丝 张力达到 50 N 左右,保证钢丝与转轮之间的摩擦力, 使 环形钢丝平稳运转。电机功率为 450 W,通过变频电源 OLIN1& E改变电流频率来改变转速。试验时,电机以 低速启动,运转过程中在逐渐增加转速,使锯丝导轮转 速达 727 r/ min(线速度为8 m/ s)。350 e 以上回火处理 的钢丝由于母材强度大大降低,且弹性基本消失, 再做 疲劳试验没有意义。因此,只对 350 e 以下回火处理的 钢丝进行疲劳试验,试验结果见表 2。由试验结果可以 看出,焊好后的环形钢丝经加热到温度 280 e , 保温 10 min的回火工艺, 在本实验条件下, 可以连续运转 8 h, 疲劳强度最高, 而其他回火工艺处理钢丝疲劳强度较 低。 图 3 环形钢丝的疲劳试验装置 表 2 回火处理的钢丝疲劳试验结果 回火工艺 运转时间/ h 断口位置 Õ 3. 5 热影响区 Ö 4 热影响区 × 8 热影响区 4 结 论 ( 1)采用非熔化极氩气保护焊焊接 <0. 7 mm 的 65M n钢丝可以得到外观良好的焊接接头, 焊接时可不 加填充金属。焊接电流强度以 10 A 比较合适, 电流过 #27#焊接 2002( 5) 大会产生飞溅和塌边现象。电流太小, 则引弧困难,电 弧不稳定。 ( 2) 焊好的接头非常硬脆,因此必须进行适当的热 处理。对焊接接头采用加热温度280 e ,保温 10 m in的 回火工艺, 可以使接头的抗拉强度达 1 370 MPa,并且 疲劳强度也较高。 参 考 文 献 1 Hanisch, Horst. Butt w elding of wir e and stranded cable. W ire industy, 1982, 49( 579) : 149~ 152 2 R W Cahn. Welding of fram. W ires industry, 1990, 57( 675) : 267~ 269 3 Higg ing G. Producpron beltline of wire. Wires industry, 1988, 55( 656) : 541~ 543. 4 张 清. 焊接细丝高碳钢环形线锯的研制. 山东工业大学硕 士论文, 1997( 6) 5 Hasson. YAG laser w elding system for fine wires. Welding in- ternational, 1988, 2( 8) : 730~ 732 6 白须秀男. 环形金刚石线锯的开发及焊接接头的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 . 精密 工学会言志, 1993, 59( 579) : 149~ 152 (收稿日期 2001 11 30) 作者简介: 高 伟, 1969 年生, 在读博士生。 Ti/ Al 的交流 TIG 焊接工艺 南京宝色钛业有限公司( 211100) 胡经洪 摘要 根据 T i金属与 Al金属具有一定的互溶性原理,采用交流 T IG焊接方法进行 T i/ Al材料的焊接,焊接接 头强度高、性能稳定,在工业生产中具有较高的应用价值。 关键词: 交流 TiG Ti/ Al 金属 焊接工艺 ALTERNATING CURRENT TIG WELDING PROCEDURE OF Ti/ Al Nanjing Baose T itanium Indust ry Co. , L td Hu Jinghong Abstract On the basis of t he intersolubility of titanium and aluminum metal, the welding betw een titanium and alu- minum metal has been achiev ed by alternating current T IG w elding process. The tensile strength of the w elded joint is higher and the properties of the jointweld are stable. The procedure can be used in practice. Key words: alternating current TIG welding, Ti/ Al metal, welding procedure 0 前 言 T i金属与 Al 金属复合构件作为一种新型材料结 构在航天航空领域及化工电解工业得到日益广泛的应 用,寻求 Ti金属与 Al金属既简单又高质量接头的焊接 方法及工艺,具有非常重要的意义。 T i金属与 Al金属的熔点、导热系数、线膨胀系数 等性能相差悬殊(表 1) ,若两种金属间的焊接方法及工 艺选择不当时, 是不能获得满意的焊接接头。焊接时当 达到 T i的熔点时, Al与其他合金元素则烧损蒸发, 使焊缝化学成分不均匀,强度降低; T i是活性金属, 在 表 1 Ti与 Al金属性能比较 金属 熔点/ e 导热系数 / W#( m#e ) - 1 线性膨胀系数 @ 10- 6/ e - 1 工业纯钛 1 668 16. 3( 20 e ) 8. 4( 20 e ) T C4 1 540~ 1 650 7. 2( 20 e ) 8. 8( 0~ 100 e ) 工业纯铝 660 222( 25 e ) 23. 6( 20~ 100e ) 3A21 665? 10 180( 25 e ) 23. 2( 20~ 100e ) #28# 焊接 2002( 5)