1 實(shí)驗目的
研究不同表面處理方法及涂層成分對焊絲的熔滴過(guò)渡形式、焊縫成形、力學(xué)性能等性能的影響。
2 實(shí)驗內容
（1）對預先拉拔至要求規格的焊絲進(jìn)行高壓水清洗，緊接著(zhù)進(jìn)行壓縮空氣風(fēng)干處理，然后進(jìn)行表面涂敷處理。
（2）在相同的焊接規范下及焊接條件下，分別對自制無(wú)鍍銅焊絲、對比焊絲進(jìn)行施焊，用高速攝影儀拍攝熔滴的過(guò)渡形式；用焊接質(zhì)量分析儀記錄焊接過(guò)程中的焊接參數。
（3）在相同的焊接規范下及焊接條件下，在相同的試板上施焊，然后將試板加工成規格相同的試樣，并對其進(jìn)行拉伸、沖擊試驗和端口形貌、焊縫組織分析。
3 實(shí)驗設備
3.1 焊接設備
本實(shí)驗中所使用的焊接電源為福尼斯的TransPuls Synergic 5000數字化焊接電源，該型號焊接電源可以在焊接過(guò)程中根據預定電壓自調節得到所期待的焊接規范。保護氣體采用Ar（80%）+CO2（20%）混合氣體。
3.2 高速攝影儀
高速攝像系統具有由以下部分組成：（1）焊接電源以及配套的送絲系統；（2）光路系統：氙燈、凸透鏡、光圈，濾光片等；（3）攝像及信號采集系統：數字信號采集卡、CCD傳感攝像機、PC處理器；（4）自動(dòng)行走系統：速度可調的運動(dòng)小車(chē)及其控制系統。
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3.3 質(zhì)量分析儀
實(shí)驗采用德國漢諾威大學(xué)“材料連接焊接工藝研究中心”發(fā)明的漢諾威焊接質(zhì)量分析儀(AH弧焊分析儀)對焊接過(guò)程中的電參數進(jìn)行采集，此設備是一個(gè)快速獲取數據與數據處理系統。
3.4 自制焊絲清洗與表面處理生產(chǎn)線(xiàn)
預先拉拔到所要求規格的焊絲經(jīng)過(guò)放線(xiàn)機放線(xiàn)，然后經(jīng)過(guò)高壓水清洗設備，清洗掉焊絲表面殘留的拉絲粉、拉絲油等污物。清洗后的焊絲經(jīng)過(guò)壓縮氣體風(fēng)干裝置將焊絲表面的水分吹干，然后經(jīng)過(guò)表面處理裝置對焊絲表面進(jìn)行表面處理，再經(jīng)過(guò)壓縮氣體風(fēng)干設備，調節氣體壓力保證焊絲表面涂層材料的厚度，不至于在壓力大時(shí)將涂層材料全部吹掉，也不會(huì )在壓力小的情況下而沒(méi)有明顯作用。經(jīng)過(guò)管式加熱爐對焊絲進(jìn)行在線(xiàn)烘干，最后通過(guò)收線(xiàn)機對焊絲進(jìn)行在線(xiàn)纏繞。
4 試驗材料
（1）自制焊絲
工廠(chǎng)采用優(yōu)質(zhì)焊接盤(pán)條原材料，實(shí)驗隨機抽選直徑為ø1.2mmGHS-70無(wú)鍍銅焊絲。
（2）對比焊絲
伊薩（ESAB）OK Aristorod 69無(wú)鍍銅高強鋼實(shí)心焊絲，直徑ø1.2mm。
（3）試板及焊接工藝
焊接試板采用低碳鋼Q235，規格300mm×150mm×20mm。記錄焊接過(guò)程電參數和拍攝熔滴過(guò)渡形式時(shí)均采用平面堆焊方式。測力學(xué)性能采用兩塊試板對焊方式，試板單邊坡口角度為22.5º。采用相應的焊絲在坡口墊板上堆焊兩層，堆焊厚度大于3mm，以盡量減少母材金屬對焊縫組織及性能的影響。裝配間隙為16~18mm。裝配時(shí)需預留反變形角，以保證焊接后試板的平整性。根據GB/T8110-2008知坡口加工要求與工藝要求，如圖1所示。
圖1 試板加工要求
表1 焊接規范參數
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焊接電流/A
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焊接電壓/V
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送絲速度
v2（cm*min-1）
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送絲速度
v1（cm*min-1）
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氣體流量
Q/（L*min-1）
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干伸長(cháng)度L/mm
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電源極性
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220~260
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24~30
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30
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35
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20x
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20
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直流反接
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力學(xué)性能試板焊接工藝參數均采用實(shí)際生產(chǎn)中使用的規范參數，如表1所示。焊接電流區間為220~260A，設定值為240A；焊接電壓區間為24~30V，設定值為26V；保護氣體采用Ar(80%)+CO2(20%)混合氣體，氣體流量設定為20L/min；焊接速度為25~35cm/min。第一層打底焊接時(shí)采用35cm/min，其余各層采用30cm/min。焊接過(guò)程中需嚴格控制的層間溫度和焊接線(xiàn)能量，進(jìn)而減小焊接過(guò)程中的內應力及焊后殘余應力，避免淬硬組織的產(chǎn)生。除打底層外其余各層的層間溫度控制在150~200℃之間，打底層不需要預熱。
