分享：氣保焊絲用熱軋盤條ER50-6“毛刺”原因分析
工程機(jī)械中的焊接結(jié)構(gòu)件焊縫密集且多為拼焊而成，角焊縫占多數(shù)，焊接工作量大，對(duì)焊件質(zhì)量要求高。氣體保護(hù)焊具有焊接操作靈活簡(jiǎn)單，適用全位置焊接等優(yōu)點(diǎn)而受到工程機(jī)械領(lǐng)域的普遍采用。氣體保護(hù)焊所用的氣保焊絲多為ER50-6系列。盤條加工成氣保焊絲過(guò)程工藝一般為：盤條機(jī)械剝殼—電解酸洗—硼化—烘干—粗拉—中拉—細(xì)拉—化學(xué)鍍銅—拋光拉拔—工字輪收線—層繞—檢驗(yàn)。盤條表面質(zhì)量直接影響后續(xù)機(jī)械除鱗效果、拉拔過(guò)程對(duì)磨具的損害以及焊絲鍍銅效果。本鋼生產(chǎn)的氣保焊絲用熱軋盤條ER50-6存在“毛刺”缺陷，導(dǎo)致后續(xù)加工送絲不暢。為解決此問(wèn)題進(jìn)行取樣分析，按照試樣表面缺陷形貌將“毛刺”分為卷渣毛刺、輕微毛刺和小段毛刺三種類型。幾種缺陷具體分析如下。
1. “卷渣毛刺”分析
1.1 缺陷特征
此形貌缺陷在盤條母材無(wú)明顯顯現(xiàn)，但在拉拔半成品時(shí)會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)，且無(wú)明顯的分布規(guī)律，形貌深淺不一，嚴(yán)重的會(huì)直接拉拔斷裂，輕微的會(huì)在盤條表面形成“毛刺”。此“毛刺”表面一層翹起，另一層與基體相連，單個(gè)缺陷呈三角狀、整體連續(xù)分布，見圖1。
1.2 微觀形貌
通過(guò)對(duì)半成品和鍍銅后成品顯微觀察，缺陷處有不規(guī)則裂紋，裂紋延伸至皮下，缺陷部位裂紋過(guò)渡圓滑，尾端有細(xì)小的擴(kuò)展裂紋，且缺陷連著鋼基體。由此判定，鑄坯表面結(jié)疤是形成該缺陷的主要原因。具體如圖2。
對(duì)缺陷部位進(jìn)行腐蝕可見缺陷部位的裂紋根部連著鋼基體，且氧化脫碳現(xiàn)象明顯，進(jìn)一步說(shuō)明缺陷是鋼坯帶來(lái)。非缺陷部位顯微組織為正常的鐵素體+珠光體，且晶粒均勻。具體如圖3。
對(duì)缺陷試樣截取一橫向和一縱向，分別命名為試樣1和試樣2。缺陷微觀形貌見圖4和圖5。缺陷部位成分分析主要是O、Na、Mg、Si、K、Ca等元素，詳見表1。并將單質(zhì)的元素還原成非金屬夾雜物原始組分，其成分組成見表2。同時(shí)，在裂紋周邊發(fā)現(xiàn)大量的氧化圓點(diǎn)，說(shuō)明有大量夾雜物存在。
將單質(zhì)的元素折合成夾雜物的原始組分，并與保護(hù)渣成分進(jìn)行對(duì)比。由表2可以看出，其夾雜物成分與結(jié)晶器保護(hù)渣組分接近，其成分包括MgO、SiO2、CaO等。由此可判定鑄坯結(jié)疤的主要原因是結(jié)晶器保護(hù)渣卷渣所致。
對(duì)存在“毛刺”缺陷爐次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)爐次均有拉速調(diào)整，對(duì)應(yīng)鋼坯表面存在夾雜現(xiàn)象。如圖6，澆次20280對(duì)應(yīng)的4爐次，拉速由2.4 m/min調(diào)整為2.0 m/min后又調(diào)整到2.4 m/min。澆次20296對(duì)應(yīng)的6爐次，拉速變化過(guò)程為：2.4 m/min→2.0 m/min→2.5 m/min→2.3 m/min→2.5 m/min。拉速的調(diào)整影響鋼水的液面波動(dòng)，鋼液易卷渣，最終導(dǎo)致鑄坯表面夾渣。
在軋制環(huán)節(jié)，由于連鑄卷渣、鑄坯夾雜物聚積，尤其塑性較差?yuàn)A雜物存在時(shí)，在軋制過(guò)程中夾雜物與基體的變形不一致，塑性差的復(fù)合型夾雜在軋制過(guò)程中幾乎不變形，呈顆粒狀擠壓基體，該區(qū)域便成為了裂紋源，并會(huì)在軋制中相互合并擴(kuò)展。盤條在拉拔過(guò)程中，隨著盤圓逐漸拉拔變細(xì)，當(dāng)達(dá)到一定極限后卷渣導(dǎo)致的裂紋會(huì)從表面顯露出來(lái)便形成了“毛刺”。
“輕微毛刺”呈單點(diǎn)狀、不連續(xù)分布，部分只有一個(gè)凹坑，肉眼很難發(fā)現(xiàn)。盤條和鍍銅成品缺陷如圖7。
通過(guò)標(biāo)記缺陷并跟蹤拉拔，驗(yàn)證了“輕微毛刺”與擦劃傷有關(guān)。缺陷在加工過(guò)程的演變見圖8。
現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際拉拔過(guò)程中，擦劃傷缺口的形狀是變化的，如圖9，三維投影后的AB面向上推至鋼絲，BC面呈傾斜狀逼近AB面。劃傷的深度h越小，隨著拉拔的進(jìn)行，缺口被修復(fù)的可能性越大，h越大，后續(xù)形成重疊裂紋（毛刺）的可能性越大，具體演變情況見圖10和11。
對(duì)“輕微毛刺”缺陷試樣進(jìn)行了顯微組織和掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)“輕微毛刺”只存在一個(gè)凹坑，無(wú)裂紋和其它缺陷。盤條的尺寸精度滿足要求，不存在因焊絲直徑過(guò)大，在通過(guò)焊嘴時(shí)阻力增加而導(dǎo)致送絲不連續(xù)[1]。掃描電鏡對(duì)缺陷處進(jìn)行掃描，也未發(fā)現(xiàn)異常夾雜物（圖12），分析擦傷產(chǎn)生的主要原因在于盤卷吊運(yùn)裝車環(huán)節(jié)和叉車卸貨環(huán)節(jié)。
半成品存在一層翹起，另一層與基體相連三角狀倒刺。“小段毛刺”雖然是連續(xù)分布但只有一小段、且形貌小，與“卷渣毛刺”多圈連續(xù)型出現(xiàn)倒刺有很大的不同，具體形貌如圖13。
如圖14，對(duì)粗拔“小段毛刺”表面進(jìn)行確認(rèn)，放大100倍發(fā)現(xiàn)拉拔絲試樣表面存在通條異常凸起和規(guī)律性壓痕，且存在拉拔劃傷問(wèn)題。
經(jīng)檢測(cè)，“小段毛刺”試樣顯微組織為鐵素體+珠光體，如圖15，拉拔后顯微組織比較均勻。缺陷試樣雖然存在裂紋，但無(wú)其他形貌特征。
通過(guò)能譜分析，發(fā)現(xiàn)主要含有C、O、F、Si、Fe、Mn、N元素，F(xiàn)為保護(hù)渣特征元素，說(shuō)明有輕微卷渣問(wèn)題。如圖16和表3。
鋼絲拉拔過(guò)程中，模具中的鋼絲受到拉應(yīng)力、模具壁給的壓力和摩擦力，鋼絲表面受模具壁的壓力和摩擦力影響，較芯部變形阻力大。若拉拔過(guò)程中模具磨損造成偏心、潤(rùn)滑不良等情況，使拉拔過(guò)程中模具壁壓力或摩擦力增大，鋼絲橫截面受力不均、變形不均，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)鋼絲塑性極限時(shí)，在鋼絲表面相對(duì)脆弱的部位（夾雜物聚集、卷渣等）產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重會(huì)發(fā)生斷裂[2]。
“毛刺”缺陷劃分為3種類型：“卷渣毛刺”、“輕微毛刺”和“小段毛刺”。其中“卷渣毛刺”為保護(hù)渣卷渣所致；“輕微毛刺”主要為擦劃傷造成；“小段毛刺”為拉拔異常導(dǎo)致鋼絲表面變形不均，最終在盤條相對(duì)脆弱部位（卷渣、夾渣物聚集、裂紋等）產(chǎn)生“毛刺”。
（1）“卷渣毛刺”控制
保證冶煉質(zhì)量穩(wěn)定，結(jié)晶器液面波動(dòng)控制調(diào)整為±5 mm，標(biāo)記并剔除卷渣風(fēng)險(xiǎn)坯，如換水口、拉速波動(dòng)、頭尾坯和液面異常波動(dòng)等非穩(wěn)態(tài)鋼坯；針對(duì)保護(hù)渣黏度、堿度、熔點(diǎn)等進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步降低卷渣發(fā)生概率。
（2）“輕微毛刺”控制
避免廠內(nèi)焊絲產(chǎn)品吊運(yùn)過(guò)程中的擦劃傷，加強(qiáng)外發(fā)時(shí)盤條表面質(zhì)量檢查，杜絕擦劃傷產(chǎn)品出廠；加強(qiáng)盤條卸車時(shí)的內(nèi)圈擦劃傷問(wèn)題。
（3）“小段毛刺”控制
首先優(yōu)化方案生產(chǎn)，加強(qiáng)過(guò)程管控；此外控制夾雜物含量，提高鋼坯純凈度；最后合理配置拉拔工藝，減少拉拔環(huán)節(jié)的異常情況發(fā)生。
文章來(lái)源——金屬世界
1.3 電鏡分析
1.4 工藝追溯
1.5 機(jī)理分析
2. “輕微毛刺”分析
2.1 缺陷特征
2.2 檢驗(yàn)及分析
3. “小段毛刺”分析
3.1 形貌特征
3.2 相關(guān)檢驗(yàn)
3.3 機(jī)理分析
4. 小結(jié)
5. 整改措施
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