【摘 要】
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随着我国煤矿行业的不断发展,相关煤矿机械的需求也在不断增加,在矿用机械装备中,液压支架是主要的支护装备。目前,液压支架的制备仍以传统的手工CO2保护焊为主,存在焊接效率低下,焊缝可靠性差,焊接质量无法保证,工作环境差,成本高等问题。由于机器人双丝脉冲焊接技术具有焊接质量好,焊接效率高,焊接变形小等优点,近年来引起了国内外众多学者的研究,同时被煤矿机械制造企业逐步应用,因此,研究双丝脉冲焊接工艺及其
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随着我国煤矿行业的不断发展,相关煤矿机械的需求也在不断增加,在矿用机械装备中,液压支架是主要的支护装备。目前,液压支架的制备仍以传统的手工CO2保护焊为主,存在焊接效率低下,焊缝可靠性差,焊接质量无法保证,工作环境差,成本高等问题。由于机器人双丝脉冲焊接技术具有焊接质量好,焊接效率高,焊接变形小等优点,近年来引起了国内外众多学者的研究,同时被煤矿机械制造企业逐步应用,因此,研究双丝脉冲焊接工艺及其影响对液压支架的高效制备具有重要意义。本文以25mm厚的低合金高强钢Q460为研究对象,采用COMSOL有限元分析软件对手工焊和双丝脉冲焊接的温度场分别进行模拟,并研究了焊接参数（焊接速度,热输入）对温度场的影响,为后续焊接实验参数的确定提供参考;使用Panasonic LA-1800GⅢ六轴铰接式机器人进行焊接,以焊接参数（对接间隙、热输入、焊接速度和填充方式）为变量,进行了9组双丝脉冲焊接对比试验;使用设备Z250SNS电子万能试验机、维氏显微硬度计,光学显微镜等设备,进行焊缝成形、力学性能试验和金相显微组织分析,研究工艺参数对力学性能和微观组织的影响,最终获得焊后接头的性能参数,对焊接接头质量与手工焊对比进行评价,主要得出以下结论:（1）有限元模拟分析。采用COMSOL有限元分析软件,对手工焊和双丝脉冲温度场进行数值模拟得出,双丝焊缝的热循环曲线出现两个明显的波峰,手工焊的温度比双丝脉冲焊高,熔池也较大;随着热输入的增大熔长熔宽均增大,焊缝和热影响区域温度也增大且在高温停留时间逐渐增长,不利于较好显微组织的形成;随着焊接速度增加,熔长增加,熔宽减小,得出在焊接输入为1.39KJ/mm和焊接速度为0.6m/min时可能会获得较好的焊接接头质量,为确定试验参数提供参考。（2）焊缝成形分析。在其他焊接参数不变情况下,对接间隙对焊缝成形影响较大,试验得出在对接间隙为1.5mm时焊缝背面成型效果稳定良好,且焊缝表面无向下的凹陷;焊接速度为0.6m/min时,焊缝宏观效果良好;焊接热输入为1.23KJ/mm,1.39KJ/mm,1.67KJ/mm时均焊透且成形良好。（3）焊接接头力学性能分析。对于单道填充焊接接头,当焊接接头热输入为1.39KJ/mm,前后丝电流分别为270A和240A,前后丝电压分别为28.3V和26.1V,焊接速度为0.6m/min时,焊接接头的力学性能最好,其拉伸性能达到601MPa,冲击功达到最大为134J;对于双道填充焊接接头,在使用焊缝成形最好的参数时,其综合力学性能达到最好,拉伸性能达到最大为634MPa,冲击功达到最大为154J;双道填充下焊接接头的硬度值为306HV,焊接接头不会出现冷裂纹;与手工焊相比,焊接速度增加了 1倍,焊接效率增加4倍,热输入减小一半。（4）微观组织分析。对于单道填充焊接接头,随着焊接热输入增大,焊接接头热影响区大晶粒出现频率逐渐增大,在热输入为1.67KJ/mm时熔合区组织出现魏氏组织;焊接速度为0.6m/min时,焊缝接头的显微组织以粒状贝氏体和针状铁素体为主,这两种都是较好的显微组织;对于对于双道填充焊接接头,其焊缝中部组织更为均匀致密;手工焊的接头组织较为粗大,在热影响区有明显晶界和点状碳化物出现,降低了接头的力学性能。
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