雙絲焊技術(shù)在中部槽專機(jī)焊接中的應(yīng)用研究

董曼淑DONG Man-shu；彭春濤PENG Chun-tao；陳兵CHEN Bing；趙一鳴ZHAO Yi-ming

（寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，石嘴山 753001）

1 研究意義

根據(jù)[1]《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的的若干意見》以及發(fā)改委等八部委關(guān)于推動(dòng)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，未來煤礦工程機(jī)械大型高端綜采裝備生產(chǎn)制造將是國家煤炭行業(yè)重點(diǎn)扶持項(xiàng)目。刮板輸送機(jī)中部槽[2，3]是綜合采煤機(jī)械的核心裝備，是煤礦工作面運(yùn)輸設(shè)備，擔(dān)負(fù)著運(yùn)煤的作用，主要由中板、底板、槽幫等焊接而成，是刮板輸送機(jī)中部槽重要組成部件。

高效化是當(dāng)前焊接技術(shù)的發(fā)展方向。要實(shí)現(xiàn)高效化焊接，措施之一就是提高焊接速度，由于提高焊接速度易產(chǎn)生未焊透、焊道不連續(xù)、咬邊等缺陷，因而通常熔化極氣體保護(hù)焊的焊速只為0.3-0.5m/min；措施之二是提高焊絲熔敷率，在一般MIG/MAG 焊時(shí)，往往在提高焊絲熔敷率的同時(shí)也意味著熱輸入的增加，從而引起焊接變形等問題。實(shí)際應(yīng)用證明，采用雙絲熔化極氣體保護(hù)焊可提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，減少焊接變形，節(jié)約焊接材料，改善勞動(dòng)條件，因而雙絲熔化極氣體保護(hù)焊到了發(fā)展及應(yīng)用。但普遍都是雙絲機(jī)器人焊接應(yīng)用于批量結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效化焊接。

由于大型刮板輸送機(jī)中部槽產(chǎn)品在煤礦井下工作過程中承受著復(fù)雜的受力狀況、連續(xù)運(yùn)行的惡劣工況條件影響，刮板輸送機(jī)性能的可靠性是進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證，采用高強(qiáng)材料及合適的焊接制造工藝是實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)高可靠性的關(guān)鍵。但是，目前，我國大部分煤礦刮板輸送機(jī)的制造企業(yè)在中部槽專機(jī)焊接方面仍然使用單絲MAG焊，存在著效率低等問題。

為了提高中部槽專機(jī)焊接效率，當(dāng)務(wù)之急是與國內(nèi)專業(yè)設(shè)備廠家進(jìn)行合作，研制適用于中部槽專機(jī)的雙絲焊接裝備，解決公司中部槽專機(jī)焊接效率低的瓶頸問題。對(duì)公司快速發(fā)展具有十分重要的意義。

2 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀

多絲焊的研究國內(nèi)外都是從雙絲埋弧焊開始，雙絲埋弧焊最早應(yīng)用在1948 年。雙絲埋弧焊包括雙絲和串列雙弧兩種。目前，雙絲埋弧焊在生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但由于埋弧焊熔池不可見，加之只適合平焊位置，因此這種方法有較多限制。

隨著熔化極氣體保護(hù)焊的普及，國內(nèi)研制了雙絲焊CO2氣體保護(hù)焊新工藝，用于電機(jī)座焊接實(shí)際應(yīng)用證明它可以減小變形，提高焊接質(zhì)量和焊接效率，改善勞動(dòng)強(qiáng)度。加拿大也研制出了脈沖雙絲焊用于窄間隙高強(qiáng)鋼的焊。日本的NKK船廠采用雙高速旋轉(zhuǎn)電弧的工藝，用于角焊縫的焊接。奧地利福尼斯公司成功開發(fā)的單槍雙絲MIG 焊技術(shù)，該技術(shù)焊接效率高，焊接變形小，焊槍小巧可達(dá)焊接任何位置。

近幾年來，鋁合金等有色金屬材料在焊接生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，因此鋁合金雙絲焊研究也比較廣泛。為了提高我國工業(yè)企業(yè)的焊接生產(chǎn)效率和焊接生產(chǎn)水平，珠海雅各臣從德國克魯斯公司引進(jìn)了高速高效雙絲焊技術(shù)，并在國內(nèi)大力推廣應(yīng)用。雙絲焊的應(yīng)用越來越廣泛，越來越被工業(yè)企業(yè)重視。

3 試驗(yàn)過程

3.1 試驗(yàn)材料

NM450 耐磨試板、鑄件試板ZG30SiMnA、ER69-G（Φ1.2）焊絲。

3.2 NM450 與ZG30SiMnA 的焊接

3.2.1 焊接接頭性能試驗(yàn)

①試驗(yàn)條件（見表1）。

表1 試驗(yàn)條件

②接頭形式。

板厚t=50，對(duì)接雙面對(duì)稱，坡口50°鈍邊5mm，點(diǎn)對(duì)間隙2.5、4mm。（見圖1）

③雙電源雙絲焊接：

1）雙電源雙絲焊接試驗(yàn)采用雙電源雙絲機(jī)器人工作站焊接，打底采用單絲、雙絲打底兩種形式，其他填充蓋面都采用雙絲，工件分別標(biāo)識(shí)為1# 、2#要求，焊接規(guī)范、各層焊接參數(shù)見表2、表3。

表2 雙電源雙絲焊接規(guī)范

表3 雙電源雙絲各層焊接參數(shù)

2）雙電源不同試件焊接過程（見圖2-圖5）。

④單電源雙絲焊機(jī)焊接規(guī)范。

1）單電源雙絲焊接試驗(yàn)采用單電源雙絲焊機(jī)焊接，打底采用單絲、雙絲打底兩種形式，其他填充蓋面都采用雙絲，工件分別標(biāo)識(shí)為3# 、4#要求，焊接規(guī)范、各層焊接參數(shù)見表4、表5。

表4 單電源雙絲焊接規(guī)范

表5 單電源雙絲各層焊接參數(shù)

2）單電源不同試件焊接過程（見圖6-圖9）。

⑤試樣制備情況。

試件焊后保溫冷卻，24 小時(shí)后外觀檢查無缺陷，然后制作拉伸和沖擊試樣。

3.2.2 焊接接頭截面、機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果

①焊接接頭截面熔合情況（見圖10-圖13）。

通過觀察：1＃試件根部出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象，填充、蓋面無缺陷。2＃、3＃、4＃試件根部、填充、蓋面均無缺陷。3＃、4＃試件焊縫外觀飛濺大于1＃、2＃試件。

②焊接接頭拉伸試驗(yàn)（見表6）。

表6 焊接接頭拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)

③焊接接頭沖擊試驗(yàn)（見表7）。

表7 焊接接頭拉沖擊驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 試驗(yàn)結(jié)論

①雙電源雙絲機(jī)器人焊接，單絲打底焊，根部、填充、蓋面無缺陷；雙絲打底焊，根部出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象，填充、蓋面無缺陷。②單電源雙絲焊機(jī)焊接，單、雙絲打底焊，根部、填充、蓋面無缺陷。

5 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

通過以上單電源、雙電源雙絲焊接試板研究，綜合分析結(jié)論，最終選擇了單電源在中部槽焊接專機(jī)上進(jìn)行雙絲焊接技術(shù)的改造。并進(jìn)行了中部槽雙絲焊接專機(jī)的試生產(chǎn)，有效提高了中部槽的焊接效率（見圖14）。

6 結(jié)語

①通過單電源、雙電源的不同形式的雙絲焊接試驗(yàn)及數(shù)據(jù)對(duì)比分析，確定單電源雙絲焊接質(zhì)量可靠，性能能滿足公司要求。②采用單電源雙絲焊接技術(shù)，解決了中部槽單絲焊接專機(jī)焊接效率低的問題，提高了中部槽焊接效率。