基于可变波形SAW焊缝成形质量研究

高险峰

(福建福船一帆新能源装备制造有限公司，福建 漳州 363211)

埋弧焊(SAW)[1]是Q345钢焊接方法之一，具有熔深大、熔敷率高、机械化程度高等优点，广泛地应用于船舶、压力容器、大型导管、桥梁梁柱等结构中[2]。近年来，国内外学者对焊接工艺方面做了大量的研究[3-5]。胡效东等[6]用埋弧自动焊对 Q345R 钢板进行对接焊试验；张新明等[7]开展了填丝埋弧焊相关工艺试验；杨伟锋等[8]进行焊接试验及参数优化；Ravinder等[9]开发了数学模型评估极性对埋弧焊焊缝几何形状的影响。

本文采用对比试验方法研究直流、交流波形等参数对埋弧焊焊缝成形的影响。分别针对极性、频率、平衡和电压偏移设计了对比试验，观察了方波波形参数对熔深的影响，计算了熔敷效率，总结了极性、频率、平衡和电压偏移在埋弧焊领域的作用和特点，为埋弧焊方波波形参数优化提供了理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料与设备

试验材料为20 mm厚的Q345D钢板，试样尺寸为20 mm×700 mm×150 mm。焊材为H10Mn2 4.0 mm + SJ101。Q345D钢板与焊剂的化学成分如表1和表2所示。试验使用Powerwave AC/DC 1000SD在试样板上进行平板单道堆焊，焊接参数：焊接电流650～800 A，焊接电压32～36 V，焊接速度38～40 cm/min，埋弧焊示意图如图1。

表1 Q345D钢板的化学成分

表2 S101J焊剂化学成分

图1 埋弧焊示意图Fig.1 Schematic diagram of submerged arc welding

1.2 方案及结果

试验用电流700 A，电压34 V，焊接速度40 cm/min，具体方案及结果如表3所示。表3中序号1～3为方案一：不同极性情况下的对比方案；序号4～8为方案二：不同频率情况下的对比方案；序号9～13为方案三：不同平衡情况下的对比方案；序号14～18为方案四：不同电压偏移情况下的对比方案。……