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厚壁钢管生产线TANDEM双丝焊接带工艺

摘要：在大壁厚钢管的生产中，板材必须连续进入轧辊，在每块板材进行焊接时大约有两分钟的储带时间，必须在这段时间内完成接带，板材宽度为 800~ 1500mm ，管壁厚在 8~ 20mm ，传统工艺一般采用二氧化碳气体保护焊进行连接，但这种焊接方法只能焊接 10mm 厚度以下的钢板，对于厚度大于 10mm 的钢板，无法在限定时间内一次焊成，针对这种情况，采用德国克鲁斯 TANDEM 高速高效焊接设备 , 进行了双丝 MAG 快速对接大厚度金属板材的试验，取得了满意的试验结果,并已经应用于实际生产中。

关键词：CLOOS TANDEM 双丝焊 MAG 接带 制管 焊接 WELDING

1 实验材料及方法

1.1 试验设备

本试验采用德国 CLOOS 公司 TANDEM 双丝焊接系统。

TANDEM 双丝焊系统由两台焊机、两台送丝机及一把焊枪等组成，可与自动化专机或焊接机器人配套使用。两个送丝机通过两根送丝管分别将两根焊丝送进焊枪中两个独立的导电嘴，在双电弧中被熔化，形成一个熔池。

两台焊机通过特殊的装置进行通讯，保证根据去年发布的《节能与新能源汽车技术线路图》所提出的轻量化技术的发展思路两个电弧之间互不干扰，两根焊丝可使用不同的脉冲频率组合的脉冲电弧进行焊接。

A ）同频率同相位的

B ）同频率相位差 180 度

C ）不同频率任意相位

TANDEM 双丝焊的工艺特点：

1 、高性能数字化双脉冲焊机， 100% 暂载率时的焊接电流 1000A ，脉冲电流 1500A ；

2 、 6 英寸 LCD 显示，可编程，连接 PC 机、打印机；

3 、每根焊丝的规范参数可单独设定，质材、直径可不同；

4 、每根焊丝的送丝速度可达 30m /min ；

5 、大大提高熔敷效率和焊接速度；

6 、在熔敷效率增加时，保持较低的热输入 , 焊接变形小；

7 、电弧稳定，熔滴过渡受控 , 飞溅小。

1.2 试验材料

试板为 A3 钢板，厚度为 8mm 、 10mm 、 16mm 、 20mm ，焊缝形式如图。试件尺寸为 1000mmX 160mm ， I 型坡口，间隙在 1~ 3 mm 。

焊丝采用焊丝 G B ER （ AWS ER70S-6 ）焊丝，直径为 Φ 1.2 、 Φ 1刻章机.6mm 。

保护气采用混合气体（ 20 ％ CO2 ＋ 80 ％ Ar ）。

背面采用陶瓷衬垫强制成型。

2 试验要求

根据实际使用要求，对焊缝有如下要求：

2.1 焊缝应一次性焊透成型。

2.2 焊缝堆高应低于母材 1- -2mm 。

2.3 焊缝抗拉强度不应低于母材，以保证在牵引及卷板成型时焊缝处不开裂。

2.4 较高的焊速： 20mm 板的焊接，焊速不应低于 100cm /min

16mm 板的焊接，焊速不应低于 150cm /min装有拨杆

12mm 板的焊接，焊速不应低于 200cm /min

3 试验过程

为达到以上要求，我们设计了如下焊接工艺：

3.1 采用 I 型坡口的板材以达到提高焊接效率的目的。

3.2 在高速焊情况下为控制焊缝成型和铁水的流动，采用陶瓷衬垫。

3.3 焊接参数的选择

试验所采用焊接工艺参数见表 1 。表1 焊接工艺参数

板厚

焊接参数<加热条/p>

8mm

10mm

16mm

20mm

前丝

后丝

前丝

后丝

前丝

后丝

前丝

后丝

焊丝直径 mm

1.2

1.2

1.2

1.6

1.2

1.6

1.2

1.6

送丝速度 m/min

6

8

8

10

12

16

16

20

脉冲频率 Hz

130

180

150

210

220

260

230

270

峰值电压 V

24

26

25

26

27

28

26

27

脉冲时间 s

1.15

1.15

1.50

1.50

1.75

1.75

2.15

2.15

基值电流 A

80

80

80

100

80

100

80

100

波形

2

3

2

2

2

2

2

2

相位关系

0 °

0 °

180 °

180 °

典型焊接电流波形如图所示。

4 试验结果：

试板接头断面

试验结果表明，各厚度的试件焊接均可在限定的时间内完成，焊缝表面平滑，熔敷金属与母材熔合良好，可满足实际生产要求。

5 总结

5.1 焊丝在两板之间应处于正中位置。如不重合将导致焊缝偏离，否则影响焊缝质量。

5.2 采用不同直径焊丝进行焊接 , 焊缝优于相同直径焊丝所焊焊缝。

5.3 焊枪应前倾约 15 o 进行焊接。

5.4 在实际生产中使用陶瓷衬垫并不合适，应特制水冷紫铜衬垫，以提高焊缝质量

5.5 采用 TANDEM 双丝焊 20mm 厚钢板可以一次焊透，焊速达到要求。

5.6 TANDEM 双丝焊是一种焊速快、熔深大、生产效率高的焊接工艺，在制管行业中有广阔的应用前景。

参考文献：

1.杨春利等《现代弧焊原理》，哈尔滨工业大学出版社，2002 年以移动横梁升降时不碰到为准： 9 月

2.魏占静,先进的TANDEM焊接技术，机械工人，2002年，3月

3.殷树言， 《气体保护焊》，机械工业出版社， 1988 年 4 月(end)