车间环境下Q235碳钢MIG焊工艺研究.pdf
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1、第51 卷 第01 期 机械 Vol.51 No.01 2024 年 1 月 MACHINERY January 2024 收稿日期:2023-09-18 基金项目:福厦泉自创区协同专项(3502ZCQXT2021008);福建省自然科学基金(2020J05198);国家级大学生创新创业训练计划(202211312001)作者简介:叶景锋(2002),男,福建漳州人,主要研究方向为焊接质量智能评估,E-mail:。*通讯作者:陈木凤(1990),女,广东罗定人,博士,副教授,主要研究方向为热流耦合焊接工艺优化、流体与传热分析、流固耦合传热、多相流、磁流体传热、密封和减振等,E-mail:。车间
2、环境下 Q235 碳钢 MIG 焊 工艺研究 叶景锋,陈木凤*,韩彬,符灵铭,范秋月(龙岩学院 福建省焊接质量智能评估重点实验室,福建 龙岩 364012)摘要:Q235 碳钢因其良好的焊接性能广泛应用于工业生产领域,其常用的 MIG 焊的焊接工艺参数在车间环境下受到焊接粉尘、油污等因素影响,焊接质量稳定性无法把控,本文在车间环境下对 Q235 碳钢MIG 焊的焊接工艺进行研究,研究焊接电流的变化导致焊接线能量的变化对焊缝质量的影响,结合超声波无损检测、微观金相实验进行焊缝质量分析,最终确定最佳焊接工艺参数。研究发现:当焊接电流为86 A 时,电弧相对不稳定,飞溅较多,成型质量差;随着电流增大
3、到 126 A 时,电弧稳定,飞溅极少,成型质量良好;继续增大电流时,发现飞溅少,但焊缝成型质量差;结果表明,最佳焊接工艺参数为电流 126 A、电压 19 V、速度 50 cm/min、气体流量 1.7 L/min。关键词:车间环境;Q235 碳钢;焊接工艺;焊接粉尘油污 中图分类号:TG44 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1006-0316.2024.01.009 文章编号:1006-0316(2024)01-0061-06 MIG Welding Process of Q235 Carbon Steel in a Workshop Environment YE J
4、ingfeng,CHEN Mufeng,HAN Bin,FU Lingming,FAN Qiuyue(Fujian Provincial Key Laboratory for Intelligent Assessment of Welding Quality,Longyan University,Longyan 364012,China)Abstract:Q235 carbon steel has been widely used in many industrial fields because of its excellent weldability.The welding quality
5、 is easily affected by welding dust,oil pollution and other factors in welding workshops and thus cannot satisfy the demand of high quality of stability and reliability of product.The welding parameters affecting Q235 carbon steel welding quality are studied through ultrasonic inspection and micro-s
6、tructure analysis.The study finds that when the welding current is 86 A,welding arc is unstable with more spatter and poor forming quality.As the current increases to 126 A,the welding arc becomes stable with minimal splashing and good forming quality.Increasing current from 126 A to 166 A,there is
7、an obvious decrease in the spatter,but the quality of the weld formation is poor.The results show that the optimal welding parameters are current 126 A,voltage 19 V,speed 50 cm/min,and gas flow rate 1.7 L/min.Key words:workshop environment;Q235 carbon steel;welding process;welding dust and oil pollu
8、tion 62 机械 第 51 卷 第 01 期 2024 年 Q235 碳钢凭借其焊接性能优良、压力和拉伸性能良好,广泛应用于新能源汽车电池箱薄板等关键零部件的制造1。多年来许多学者对Q235 碳钢的焊接工艺2-3进行了研究,其焊接工艺较为成熟,但焊接工艺范围较宽泛,在特殊车间情况下其焊接工艺与焊接质量不匹配。任俊和等4指出,在实际工业生产中车间生产环境较差,粉尘、油污等因素导致常规焊接工艺下焊接质量不理想,因此减少现场焊接量和现场污染,可以提高工作质量与效率;罗凤5指出影响定位格架电子束焊接质量的主要因素为焊接粉尘,通过清洁各部位焊接粉尘,观察发现定位格架焊接质量明显提升;刘敬堂6在高湿环
9、境下进行 MIG 焊接,发现焊接接头气孔含量比常规焊接条件下多。目前针对车间环境下的 Q235 碳钢 MIG 焊焊接工艺未见研究,因此本文针对 Q235 碳钢在车间环境下对其 MIG焊(Melt Inert-Gas Welding,熔化极氩弧焊)焊接工艺进行研究,结合超声无损检测、金相组织分析进行焊缝质量分析,得出适用于车间生产环境下的最佳焊接工艺,提高实际工业生产中新能源汽车电池箱薄板等零部件的质量。1 实验材料 焊接材料为 Q235 碳钢,主要化学成分如表 1 所示;采用直径 1 mm 的 ER50-6 焊丝,主要化学成分如表 2 所示,机械性能为焊态下抗拉强度500 MPa、屈服点420
10、 MPa、断后伸长率或延伸率22。焊接结构为 I 型坡口对接焊,材料厚度为 T2.8 mm、间隙为 C1.5 mm,如图 1 所示。表 1 Q235 碳钢焊材主要化学成分 化学成分 质量百分比 wt%化学成分 质量百分比 wt%C 0.22 Cr 0.3 Si 0.35 Ni 0.3 Mn 1.4 Cu 0.3 P 0.045 As 0.08 S 0.5 N 0.008 表 2 ER50-6 焊丝主要化学成分 化学成分 质量百分比 wt%化学成分 质量百分比 wt%C 0.060.15 Cr 0.15 Si 0.81.15 Ni 0.15 Mn 1.41.85 Cu 0.5 P 0.025 M
11、o 0.15 S 0.025 V 0.03 图 1 焊接接头坡口 2 实验方法 本实验焊接车间生产环境较差,存在较多粉尘、油污与烟雾,环境温度为 2530,湿度为 40%45%,实验采用焊接机器人 MIG 焊,使用 CPM-500P 作为焊接电源,参照车间生产经验及相关研究7-10,本文选取焊接电压 19 V、速度 50 cm/min、电流为直流正极性、保护气体为 85%Co215%Ar。实验根据焊接电流的不同分为 5 组,其余参数均不改变,焊接参数如表3 所示。表 3 焊接参数 编号焊接电流/A 焊接电压/V 焊接速度/(cmmin-1)气体流量/(Lmin-1)1 86 19 50 1.7
12、 2 106 19 50 1.7 3 126 19 50 1.7 4 146 19 50 1.7 5 166 19 50 1.7 本实验通过改变焊接电流大小来改变焊接线能量(式 1),对 Q235 碳钢的焊接质量进行检测,通过宏观目检、扫描电镜、超声波无损检测及微观金相组织分析对其焊缝质量进行评估,确认最佳焊接参数。UIqv=(1)式中:q为线能量;I为焊接电流;U为焊接电压;v为焊接速度。焊接前清除焊口边缘的铁锈、水分、气割第 51 卷 第 01 期 2024 年 的熔渣与毛刺等,并使用纱布、钢丝件以去除焊件表面氧化膜11。对焊缝通过宏观目视对焊缝外观形质量进行初步分析。通过电镜扫描证对焊缝
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