关键词：TANDEM 双丝焊 MAG 煤机 刮板机 中部槽 双枪 焊接
摘要：本文采用德国CLOOS TANDEM双丝焊设备并配以珠海市金宝热融焊接技术有限公司开发的双立柱龙门式焊接操作系统，对刮板机中部槽中底板进行两套TANDEM焊接系统－双丝双枪同时焊接，焊接质量优良，焊缝成型美观，焊接效率大幅提高，一个小时生产一个中部槽，纯焊接时间30分钟左右。与普通手工二氧化碳焊相比，不但能得到美观高质量的焊缝，而且焊接综合效率提高6倍左右，是中部槽焊接的首选工艺。
前 言
随着我国对煤矿生产安全要求的不断提高，对煤炭需要的不断增长，煤矿企业对煤矿机械设备的需要日益增加。刮板输运机系统是煤矿机械的重要组成部分。中部槽是刮板输送机的主要部件，位于刮板机的中部，按重量或总长度计，占整个刮板输送机的70～80％左右。一般每台刮板机包含100多节中部槽，每节槽子长度为1.5米或1.75米。根据槽宽和整机驱动功率，我国目前应用较多的中部槽型号有：
SGZ-1000/700、SGZ-880/800、SGZ-830/200；
SGZ-764/(630、500、400、264、200、160、132)；
SGZ-630/（400、320、264、220、180、110）等。
中部槽的焊接工序，关键工序主要为：槽帮(铲挡板)与中板及槽帮与封底板的焊接，占其焊接工作量的80％以上。因此，提高槽帮与中板和封底板焊接的效率及焊缝质量，可直接提高刮板输送机整体的制造效率和焊缝质量。中部槽的质量决定整套采煤系统寿命和开采量。在煤机生产企业中现在大部分采用手工半自动CO2气体保护焊，焊缝成型不美观，熔深无法保证，焊接效率低，每个焊工一天只能焊接一个半中部槽左右。为解决半自动CO2气体保护焊存在的问题，本文采用德国CLOOS公司的TANDEM龙门式双丝焊设备进行中部槽中底板的焊接。
1 Tandem双丝焊原理：
Tandem双丝焊是将两根焊丝按一定角度放在一个特别设计的焊枪里，两根焊丝分别由相互通讯的两台电源供电。除送丝速度可以不同外，其它参数，如：焊丝的材质、直径、是否加脉冲等都可彼此独立设定，从而保证了电弧工作在最佳状态。与其它双丝焊技术相比，由于两根焊丝的电弧是在同一熔池中燃烧，提高了总的焊接电流，因此提高了熔敷效率和焊接速度。同时由于两根焊丝交替送进同一熔池，对熔池具有搅拌作用，而降低了气孔敏感性，细化了晶粒，改善了焊缝质量。图1是Tandem双丝焊的原理图。试验设备见图2。
图1是Tandem双丝焊的原理图
图2 双立柱龙门式TANDEM焊接操作系统
2 实验材料及实验方法
实验采用的母材为ZG30SiMn和K400板件，试板尺寸为350×150×40mm，中板与槽帮为对接焊缝，坡口形式为K形，角度为40°。封底板与槽帮为角接焊缝，无坡口。焊丝为RM-56（AWS A5.16 ER70S-6）焊丝，直径φ=1.6mm，保护气采用混合气体（20％CO2＋80％Ar）。母材和焊丝的化学成分如表1所示。焊接前先对中板与槽帮进行定位点焊装配，增加引弧和收弧板，然后吊装到变位机上。焊完中板后再点装和焊接封底板。采用德国CLOOS TANDEM双丝焊设备（四台GLC603QUINTO焊机）双丝双枪进行焊接工艺实验，同时加电弧摆动。焊接工艺参数如表2所示。中板与槽帮正、反面各焊2道，交替焊接；底板与槽帮焊2道。
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>表1 母材和焊丝的化学成分（%）
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>实验材料
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>C
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>Mn
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>Si
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>Cr
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>Ti
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>B
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>P
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>S
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>槽帮
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.31
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1.20
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.75
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>/
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>/
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>/
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.025
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.020
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>中板
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.12
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1.25
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.30
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.24
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.005
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.0015
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.014
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.015
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>底板
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.16
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1.35
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.45
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>/
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.06
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>/
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.031
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.035
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>焊丝
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 10.5pt">0.07
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1.53
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.85
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.01
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>/
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>/
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.010
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.019
3 实验结果与讨论:
图3 试验结果图片
表2中部槽TANDEM焊接工艺参数
试验结果表明，采用德国CLOOS公司的TANDEM双丝焊设备进行中部槽中底板的焊接时焊缝平整美观，熔透性好，焊接变形小，焊缝强度高，无开裂现象，焊接效率高。这些优良的焊接质量是由双丝焊工艺特点决定的。(1) 双丝焊时两根焊丝前后并列排列，使熔池体积增加，高温停留时间变长，冷却速度变慢；（2）双丝焊总的热输入高于单丝焊（单丝焊和双丝焊的热输入分别为8KJ/cm和12KJ/cm），既保证了熔深又可使熔池中的液态金属不过热，合金元素的烧损不多,保证了焊缝强度,见表4；（3）由于后丝电弧的搅拌作用，使气孔倾向明显降低，成型美观；（4）由于双丝焊时两根焊丝在同一熔池中燃烧，提高了总的焊接电流，使焊接的熔敷效率远高于单丝焊。
表3 焊接接头和母材金属的拉伸性能
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>焊接工艺
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>抗拉强度
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>σb/ MPa
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>屈服强度
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>σ0.2/ MPa
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>延伸率
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>δ(%)
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>冲击功
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>J
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>TANDEM双丝
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>628.4
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>526.3
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>24
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>70.2
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">4 结论
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: -21pt"> (1)TANDEM双丝焊时，双丝峰值电流周期性变化引起的熔池液体强烈的搅拌作用，细化了焊缝组织，提高了焊缝的强度和塑性。焊缝成型美观，熔透性好，焊接变形小。
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">(2)龙门式TANDEM双枪双丝焊效率远高于手工半自动CO2单丝焊，是其效率的6倍以上。
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">(3)生产应用表明，TANDEM双丝焊是适合于中部槽中底板焊接的优质高效焊接工艺。