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20鋼板焊接工藝設(shè)計(jì)

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20鋼板焊接工藝設(shè)計(jì)

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20鋼板焊接工藝設(shè)計(jì)說明書目錄摘要11 母材的基本數(shù)據(jù)與焊接性1 1.1 母材的基本數(shù)據(jù)111.1 20鋼的介紹11.1.3碳鋼的化學(xué)成分11.1.4 20鋼的化學(xué)成分與基本力學(xué)性能 21.220 鋼的焊接性 21.2.1 碳當(dāng)量分析 21.2.2 焊接性分析 31.2.3焊接時(shí)存在的問題32 焊接方法的選擇43 焊接工藝53.1 焊前準(zhǔn)備 53.1.1 坡口設(shè)計(jì) 53.1.2 坡口加工方法與清理 53.1.3 焊件裝配 53.14焊前預(yù)熱、層間溫度以及焊后熱處理 63.2 焊接參數(shù)的選擇63.2.1焊絲直徑的選擇 63.2.2焊接電流的選擇 73.2.3電弧電壓的選擇 73.2.4焊接速度的選擇 83.2.5焊絲伸出長(zhǎng)度的選擇 83.2.6電流極性的選擇 83.2.7焊接回路電感值的選擇 83.2.8氣體流量的選擇 94.焊接設(shè)備95.焊接材料 105.1 氣體105.2 焊絲 11 5.2.1焊絲的選擇115.2.2焊絲的質(zhì)量116 焊接實(shí)施方法及步驟 11 6.1引弧116.2焊接 126.3收弧 127 施焊時(shí)注意事項(xiàng) 128.焊常見缺陷、產(chǎn)生原因及特征與預(yù)防措施 129焊后檢測(cè) 1410結(jié)語1411 參考文獻(xiàn)1520鋼板焊接工藝設(shè)計(jì)說明書學(xué)生:若憶江南指導(dǎo)教師:燕子(CMME.CTGU)摘要:分析普通低碳鋼的焊接性,以常見的低碳鋼板(20鋼,28100300)的焊接為例,研究了焊接方法的確定,焊接參數(shù)、焊接材料、焊接設(shè)備的合理選擇;指出了焊接施焊方法、步驟以及注意事項(xiàng);討論了焊接缺陷及其預(yù)防措施以及焊后檢驗(yàn)。關(guān)鍵詞:低碳鋼;薄板;氣體保護(hù)焊;焊接工藝1 母材基本數(shù)據(jù)與焊接性1.1 母材的基本數(shù)據(jù)11.1 20鋼的介紹碳鋼是鐵和碳的合金,碳鋼中除了以碳作為合金元素外,還有少量的Mn和Si有益元素,還有S、P等雜質(zhì)。優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)表示,20鋼是優(yōu)質(zhì)碳素鋼,其w(C)=0.2%。碳鋼是鋼材中產(chǎn)量最多,應(yīng)用最廣的材料,被用來制造大部分焊接結(jié)構(gòu)。1.1.2 碳鋼按含碳量的分類,如表1。表1 碳鋼按含碳量的分類1.1.3 碳鋼的化學(xué)成分,如表2所示。表2 碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分表1.1.4 20鋼的化學(xué)成分與基本力學(xué)性能牌號(hào)化學(xué)成分20鋼CSiMnPSNiCrCu不大于0.170240.170.370.350.650.0350.0350.250.250.25其化學(xué)成分和基本力學(xué)性能分別如表3、表4。表3 20鋼的化學(xué)成分表表4 20鋼的基本力學(xué)性能牌號(hào)力學(xué)性能b/Mpas/MpaHBS(熱軋鋼)%不小于不大于202454102555156強(qiáng)度比15號(hào)鋼稍高,很少淬火,無回火脆性。冷變形塑性高、一般供彎曲、壓延、彎邊和錘拱等加工,電弧焊和接觸焊的焊接性能好,氣焊時(shí)厚度小,外形要求嚴(yán)格或形狀復(fù)雜的制件上易發(fā)生裂紋。切削加工性冷拔或正火狀態(tài)較退火狀態(tài)好、一般用于制造受力不大而韌性要求高的。1.220 鋼的焊接性1.2.1 碳當(dāng)量分析由前述20鋼的化學(xué)成分表計(jì)算其碳當(dāng)量:根據(jù)一般生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),碳當(dāng)量<0.40時(shí),淬硬性較小,焊接性良好,焊接時(shí)一般不需要預(yù)熱、控制層間溫度或后熱(板厚太大時(shí)預(yù)熱);=0.40-0.60時(shí),淬硬傾向較大,焊性較差,一般需要預(yù)熱(如鋼號(hào):30、35、45等);>0.6時(shí),淬硬傾向更嚴(yán)重,焊接性很差,焊前必須采用較高的預(yù)熱溫度,控制層間溫度和后熱,并采用低氫焊接工藝(如碳素鋼鑄件、碳素工具鋼)。1.2.2焊接性分析這里討論的8100300規(guī)格20鋼板,由于含碳量低,錳、硅含量也少,所以,通常情況下不會(huì)因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。其焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好,無回火脆性,但淬硬性淬透性較差。焊接時(shí),一般不需要預(yù)熱、控制層間溫度和后熱,焊后也不必采用熱處理改善組織,整個(gè)焊接過程不必采取特殊的工藝措施,但如果結(jié)構(gòu)件的剛度增大,則焊縫裂紋傾向也增大,焊接剛度大的構(gòu)件時(shí)宜選用低氫焊接工藝,焊前預(yù)熱,焊后消除應(yīng)力熱處理。常用低碳鋼焊前預(yù)熱及焊后回火溫度見表5。表5 常用低碳鋼焊前預(yù)熱及焊后回火溫度鋼號(hào)材料厚度mm預(yù)熱溫度熱處理溫度Q235、10、15、20505010010060065025、20g、20r255060065025100600650這里討論的8100300規(guī)格20鋼板,由于含碳量低,錳、硅含量也少,所以,通常情況下不會(huì)因焊接熱周期的快速冷卻而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。其焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好,無回火脆性,但淬硬性淬透性較差。因此,在焊接板厚小于70mm的焊件時(shí),焊前不需預(yù)熱,不必嚴(yán)格保持層間溫度除了鍋爐壓力容器等重要的焊接結(jié)構(gòu)外,一般不需要預(yù)熱、控制層間溫度和后熱,焊后也不必采用熱處理改善組織,整個(gè)焊接過程不必采取特殊的工藝措施,焊接性能優(yōu)良。1.2.3焊接時(shí)存在的問題盡管如此,低碳鋼當(dāng)采用高熱輸入焊接法焊接,或結(jié)構(gòu)件的剛度增大使焊縫裂紋傾向也增大時(shí),以及在其他一些情況下,也會(huì)出現(xiàn)各種問題,如:1) 焊縫金屬的熱裂紋問題。在直邊對(duì)接接頭的單面或雙面埋弧焊中,當(dāng)母材的w(C)超過0.20,w(S)大于0.03,且板厚大于16mm時(shí),往往會(huì)在焊縫的中心線形成熱裂紋。2) 液化裂紋問題。若鋼材冶煉質(zhì)量低劣,存在明顯的偏析帶,使硫磷等有害雜質(zhì)含量局部偏高;當(dāng)以高熱輸入焊接時(shí),焊縫熔合區(qū)在高溫停留的時(shí)間較長(zhǎng),如焊接應(yīng)變速率高于晶體變形能力的增長(zhǎng)速度,就會(huì)產(chǎn)生液化裂紋。3) 層狀撕裂問題在焊接厚度大于60mm的碳鋼厚板接頭時(shí),如鋼材的冶煉質(zhì)量較差,存在較多的非金屬夾雜物,則在焊接應(yīng)力較高的接頭中,在焊接熱影響區(qū)或靠近熱影響區(qū)部位,有時(shí)會(huì)形成層狀撕裂。此外,某些焊接方法會(huì)減低低碳鋼焊接接頭的質(zhì)量。如電渣焊,由于線能量大,回事焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)的晶粒長(zhǎng)得十分粗大,引起沖擊韌度的嚴(yán)重下降,焊后必須經(jīng)行細(xì)化晶粒的火處理,以提高沖擊韌度。總之,低碳鋼是屬于焊接性最好、最容易焊接的鋼種,所有焊接方法都能適用于低碳鋼的焊接。2 焊接方法的選擇焊接方法必須根據(jù)被焊材料的焊接性、接頭形式、焊接厚度、焊縫空間位置、焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作等多方面因素考慮后予以選擇確定。焊接方法的選擇原則是在保證產(chǎn)品質(zhì)量條件下,優(yōu)先選擇常用的焊接方法。20鋼是焊接性良好的鋼種,所以各種方法都能應(yīng)用,如手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊、氣焊、電阻焊、氬弧焊、釬焊等。其中常用的是手工電弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、氬弧焊、埋弧焊等。氣體保護(hù)焊具有焊接生產(chǎn)率高、成本低、變形量小、質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn),適用范圍廣等特點(diǎn),初不適于焊接焊接容易氧化的有色金屬及其合金外,可以焊接碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件,甚至用于焊接不銹鋼也去的了較好的效果,在許多金屬結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中已經(jīng)逐漸取代了焊條電弧焊和埋弧焊,在汽車制造、機(jī)車和車輛制造、化工機(jī)械、礦山機(jī)械部門得到廣泛的應(yīng)用。這里優(yōu)先選用常規(guī)的實(shí)心焊絲半自動(dòng)氣體保護(hù)焊。氣體密度較大,隔離空氣、保護(hù)焊接區(qū)的效果十分良好,氣體保護(hù)焊的工藝特點(diǎn):1)電弧穿透能力強(qiáng),焊絲熔化率高,生產(chǎn)率可比手工焊高1-3倍;2)氣體保護(hù)焊的成本只有埋弧焊和手工電弧焊的40%-50%;3)抗銹蝕能力較強(qiáng),焊縫含氫量低。4)合金元素?zé)龘p嚴(yán)重;5)金屬飛濺增加;6)引起CO氣孔。解決上述問題的途徑是用含有Si、Mn、Al等脫氧元素的焊絲。3 焊接工藝3.1 焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備包括坡口設(shè)計(jì)、坡口加工、清理焊件、裝配等。3.1.1坡口設(shè)計(jì)焊采用細(xì)滴過渡時(shí),電弧穿透力較大,熔深較大,容易燒穿焊件,所以坡口開得要小些,鈍邊適當(dāng)大些,對(duì)接間隙不能超過2mm.如果用直徑1.6mm的焊絲,鈍邊可留46mm,坡口角度可減小到45左右。板厚小于12mm的板材開I形坡口。圖1 坡口形式 圖2 接頭形式3.1.2 破口加工方法與清理破口加工的方法主要有機(jī)械加工、氣割和碳弧氣刨等。焊時(shí)對(duì)坡口精度的要求比焊條電弧焊高。焊定位焊縫之前應(yīng)將坡口周圍1020mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化皮及其他贓物去除,否則影響焊件質(zhì)量。6mm一下板上的氧化膜對(duì)質(zhì)量幾乎無影響;焊厚板時(shí),氧化皮能影響電弧穩(wěn)定性,惡化焊縫成形及生成氣孔。為了去除氧化皮中的水分和油類,焊前最好用氣體火焰烤一下,但要充分加熱,否則,在焊件冷卻時(shí)會(huì)生成水珠。它進(jìn)入坡口間隙反而會(huì)造成相反效果。為了防銹,許多鋼板表面都涂有油漆,焊接時(shí)不一定都要除去,要看對(duì)焊縫有無影響,有影響的涂料一定要出去,沒有影響的(如底料)可以不除去。3.1.3焊件裝配主要有定位焊和使用夾具兩種方法。定位焊縫是為了裝配和固定焊件上的接縫位置而進(jìn)行的焊接。定位焊縫本身易產(chǎn)生氣孔和夾渣,也是導(dǎo)致隨后焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔和夾渣的主要原因,所以必須認(rèn)真的進(jìn)行定位焊縫的焊接。定位焊縫盡可能使焊縫分布在焊縫的背面,當(dāng)背面難以施焊時(shí),可以在正面焊一條短焊縫,再焊時(shí)該處就不必再焊接。裝配是為了防止焊接變形和維持預(yù)定的坡口,裝配質(zhì)量對(duì)焊接質(zhì)量有很大的影響,一般小尺寸的規(guī)則零件采用夾具裝配。使用夾具定位時(shí),應(yīng)考慮磁偏吹的問題。根據(jù)采用的坡口形式與接頭形式,對(duì)8100300的裝配,采取簡(jiǎn)單的方法,直接在焊接平臺(tái)上裝配好后用重塊壓住即可,焊完一側(cè)之后徹底清根,再翻身焊接另一側(cè)。圖3 焊件裝配示意圖(擱置于焊接平臺(tái)上)3.14 焊前預(yù)熱、層間溫度以及焊后熱處理由對(duì)焊接性的分析及表5可知,不需要焊前預(yù)熱、焊后熱處理,由于采用I形坡口雙面焊,不需要控制層間溫度。3.2 焊接參數(shù)的選擇焊的焊接參數(shù)較多,主要包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑、焊絲伸出長(zhǎng)度、電流極性、焊接回路電感值和氣體流量等。由于碳鋼和低合金鋼的二氧化碳保護(hù)焊接在實(shí)際工程中的應(yīng)用較多,已有比較成熟的焊接參數(shù)經(jīng)驗(yàn)組合,現(xiàn)截取文獻(xiàn)中推薦的焊接參數(shù)如表6:表6 水平對(duì)接半自動(dòng)焊接參數(shù)(片段)焊件厚度mm焊絲直徑mm接頭形式裝配間隙mm焊接參數(shù)備注焊接電流A電弧電壓V電感mH焊接速度mh-1焊絲伸出長(zhǎng)度mm氣體流量Lmin-1雙面焊(兩面參數(shù)不同)91.6I形雙面焊01.534033.50.40.82715272036034下面將依據(jù)此表并具體結(jié)合本文討論的規(guī)格鋼板選取焊接工藝參數(shù)。3.2.1焊絲直徑的選擇厚度為14mm時(shí),應(yīng)采用直徑0.51.2mm的焊絲。厚度大于4mm時(shí),應(yīng)采用直徑大于或等于1.6mm的焊絲。直徑為1.6mm和2.0mm的焊絲可用于短路過渡和細(xì)顆粒過渡焊接,而直徑大于2.0mm的焊絲只能用于細(xì)滴過渡焊接,焊絲直徑的選擇見表7。表7 焊絲直徑的選擇焊絲直徑mm熔滴過渡形式板厚mm焊接位置0.8短路1.52.3全位置細(xì)滴2.54水平1.01.2短路28全位置細(xì)滴212水平1.6短路312立、仰、橫1.6細(xì)滴6水平這里,板厚為8mm,則應(yīng)選直徑大于或等于1.6mm的焊絲,又因?yàn)楹附z直徑的為1.6mm時(shí),短路過渡不適用于平焊,故,根據(jù)表7的最后一行,應(yīng)采用直徑1.6mm焊絲,細(xì)滴過度。3.2.2焊接電流的選擇焊接電流的作用是熔化焊絲和工件,同時(shí)也是決定熔深的最主要因素。焊接電流的使用范圍隨焊絲直徑和熔滴過渡形式的不同而不同。焊絲直徑為1.6mm且短路過渡時(shí),應(yīng)選用焊接電流小于200A,能得到飛濺小成形美觀的焊道。細(xì)顆粒過渡的焊接電流選用在350A以上,能得到熔深較大的焊道,常用于厚板焊接。焊接電流的選擇可參照表8。表8 焊接電流的選擇焊絲直徑mm焊接電流A細(xì)滴過渡(電弧電壓3050V)短路過渡(電弧電壓1622V)0.8150250601601.22003001001751.63505001201802.4600750150200可見,按表8選取焊接電流并參照表6,討論的鋼板厚度不大,為防止燒透,將表6中的電流值在保證熔滴過渡形式的條件下適當(dāng)減小選取焊接電流依次為340A和350A。3.2.3電弧電壓的選擇電弧電壓是焊接參數(shù)中很重要的一個(gè)參數(shù)。電弧電壓的大小決定了電弧的長(zhǎng)短和熔滴的過渡形式,它對(duì)焊縫成形、飛濺、焊接缺陷以及焊縫的力學(xué)性能有很大的影響、電弧電壓對(duì)焊接過程和對(duì)金屬與氣體間的冶金反應(yīng)的影響均比焊接電流大,且隨著焊絲直徑的減小,這種影響程度增大。實(shí)現(xiàn)短路過渡的條件之一是保持較短的電弧長(zhǎng)度,即低電壓。但電弧電壓過低,電弧引燃困難,焊絲會(huì)插入熔池,使得電弧不能穩(wěn)定燃燒;若過高,則短路過渡轉(zhuǎn)變?yōu)榇值蔚拈L(zhǎng)弧過渡,焊接過程不穩(wěn)定。為獲得良好的工藝性能,應(yīng)選擇最佳的電弧電壓值,該值是一個(gè)很窄的區(qū)間,一般只有12V的范圍。其選擇見表9。表9常用焊接電流及電弧電壓的適用范圍焊絲直徑mm短路過渡滴狀過渡焊接電流A電弧電壓V焊接電流A電弧電壓V0.6407017190.86010018191.08012018211.2100150192316040025351.6140200202420050026402.020060027402.530070028423.05008003244按表選取焊接電弧電壓,由于其對(duì)熔深的影響較小,可按照表6選取,即分別為33.5V和34V。3.2.4焊接速度的選擇主要依據(jù)生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量來選擇。速度過快,保護(hù)效果差,同時(shí)使冷卻速度加快,使焊縫塑性降低,且不利于焊縫成形,易咬邊;速度過慢,熔敷金屬在電弧下堆積,電弧熱和電弧力受阻,焊道不均勻,焊縫組織粗大。實(shí)際生產(chǎn)中,焊速不超過0.5m/min,即30m/h,再考慮到鋼板較薄,不易選擇過大的焊速,取27m/h。另外,根據(jù)接頭和坡口尺寸、焊接速度、焊絲直徑、及焊接層數(shù),可以在此估計(jì)送絲速度認(rèn)為裝配前坡口的體積約等于焊接熔敷金屬即焊絲的體積,則可得所需焊絲的長(zhǎng)度約等于焊接所需時(shí)間因此,焊機(jī)的送絲速度約為3.2.5焊絲伸出長(zhǎng)度的選擇由于短路過渡時(shí)采用細(xì)絲,因而在在焊絲伸出長(zhǎng)度上產(chǎn)生的電阻熱很大,成為焊接參數(shù)中不可忽視的因素。在其他焊接參數(shù)一定的情況下,焊絲伸出長(zhǎng)度增大,焊接電流下降,熔深也減?。缓附z上的電阻熱也增大,有利于熔化焊絲,從提高生產(chǎn)效率來看是有利的。但過大,焊絲容易發(fā)生過熱而成段熔斷,飛濺嚴(yán)重,影響焊接質(zhì)量。另外氣體保護(hù)效果也變差。過小,會(huì)妨礙觀察電弧,影響焊工操作。且易使飛濺堵塞噴嘴,還會(huì)使導(dǎo)電嘴過熱而夾住焊絲,甚至燒毀導(dǎo)電嘴。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),焊絲伸出長(zhǎng)度應(yīng)為焊絲直徑的1012倍。這里選取16mm。3.2.6電流極性的選擇焊主要采用直流反接法。表10 極性的應(yīng)用范圍及特點(diǎn)電流極性應(yīng)用范圍特點(diǎn)直流反接短路過渡及滴狀過渡的普通焊接,一般材料的焊接飛濺小,電弧穩(wěn)定,焊縫成形好,熔深大,焊縫金屬含氫量低直流正接高速焊接,堆焊,鑄鐵補(bǔ)焊焊絲熔化速率高,熔深淺,熔寬及余高較大選用直流反接。3.2.7焊接回路電感值的選擇焊接回路電感主要用于調(diào)節(jié)電源的動(dòng)特性,來獲得合適的短路電流增長(zhǎng)速度di/dt,從而減小飛濺,并調(diào)節(jié)短路頻率和燃燒時(shí)間,以控制電弧熱量和熔透深度。焊接回路的電感值應(yīng)根據(jù)焊絲直徑和焊接位置來選擇。在短路過渡中,熔滴過度周期短,需要較大的di/dt,應(yīng)選擇較小的電感值;粗焊絲焊時(shí)熔化慢,熔滴過渡周期長(zhǎng),則需要較小的di/dt,需要較大的電感值。另外,在平焊位置焊接時(shí)要求短路電流增長(zhǎng)速度di/dt比立焊和仰焊時(shí)低些。焊接回路的電感值的選擇見表11。表11 焊接回路電感值的選擇焊絲直徑mm焊接電流A電流電壓V電感mH短路電流增長(zhǎng)速度kAs-10.8100180.010.08501501.2130190.020.50401301.6160200.300.720751.6500400.40.8因此這里選擇細(xì)滴過渡的第四行,0.40.8mH。3.2.8氣體流量的選擇氣體流量的大小主要是根據(jù)對(duì)焊接區(qū)域的保護(hù)效果來決定。在焊接電流較大、焊接速度較快、焊絲伸出長(zhǎng)度較長(zhǎng)以及在室外作業(yè)等情況下,氣體流量要適當(dāng)加大,以使氣體有足夠的挺度,提高其看干擾能力。保護(hù)氣流量越大。焊接速度,焊絲干伸長(zhǎng)越大,保護(hù)氣流量越大。內(nèi)角焊比外角焊保護(hù)效果好,保護(hù)氣流量應(yīng)取下限。氣體流量過大或者過小,都將影響保護(hù)效果,容易造成焊接缺陷。氣體流量的選擇見表12。表12 氣體流量選擇焊接方法細(xì)絲焊粗絲焊粗絲大電流焊流量Lmin-151515253550選用粗絲焊的流量,取20 Lmin-1 。至此,焊接參數(shù)已全部選畢,整理于后頁表14。4.焊接設(shè)備半自動(dòng)焊設(shè)備由以下幾部分組成:焊接電源、控制系統(tǒng)、送絲系統(tǒng)、焊槍和氣路系統(tǒng)等。半自動(dòng)焊機(jī)的主要特點(diǎn)是自動(dòng)送進(jìn)焊絲,而焊槍的移動(dòng)則是靠手工操作。在實(shí)際生產(chǎn)中,焊設(shè)備以半自動(dòng)焊為主。查有關(guān)資料可知,NBC400A半自動(dòng)焊機(jī)用來焊接厚度2mm以上的低碳鋼、低合金鋼。其基本參數(shù)如下表13。表13 NBC400A型半自動(dòng)焊機(jī)基本技術(shù)數(shù)據(jù)電源電壓V額定容量kVA工作電壓V電流范圍A送絲速度mh-1焊絲直徑mm送絲速度m/h保護(hù)氣流量Lmin焊接速度mh-1焊絲盤容量kg3803219451005008012000.82.080120015251018012表14 焊接參數(shù)焊件厚度mm焊絲直徑mm接頭形式裝配間隙mm焊接參數(shù)備注焊接電流A電弧電壓V電感mH焊接速度mh-1焊絲伸出長(zhǎng)度mm送絲速度m/h氣體流量Lmin-1雙面焊(兩面參數(shù)不同)91.6I形雙面焊01.534033.50.40.827168020350345.焊接材料焊用的焊接材料主要指氣體、焊絲。5.1 氣體純氣體是無色,略帶有酸味的氣體。密度為1.97kg/m,比空氣重。在常溫下把氣體加壓至57Mpa時(shí)變?yōu)橐后w。常溫下液態(tài)比較輕。在0,0.1Mpa時(shí),1kg的液態(tài)可產(chǎn)生509L的氣體。焊接用 氣體應(yīng)該有較高純度,一般技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(體積分?jǐn)?shù))是:O20.1,H2O(12)gm3, 99.5。焊接時(shí)焊接前應(yīng)放出一部分氣體,檢查其是否潮濕。瓶裝氣體,采用40L標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶,可灌入25kg液態(tài)的,約占鋼瓶的80%,基余20%的空間充滿了氣體。在0時(shí)保飽各氣壓為3.63Mpa;20時(shí)保飽各氣壓為5.72Mpa;30時(shí)保飽各氣壓為7.48 Mpa,因此,氣瓶要防止烈日暴曬或靠近熱源,以免發(fā)生爆炸。氣瓶中的壓力降到1Mpa時(shí),應(yīng)停止用氣。氣體純度對(duì)焊縫金屬的致密性和塑性有很大影響。氣體中的主要雜質(zhì)是和,其中的危害較大,易產(chǎn)生H氣孔,甚至產(chǎn)生冷裂縫。5.2 焊絲 5.2.1焊絲的選擇氣保護(hù)焊必須含有足夠含量的Mn、Si等脫氧元素,以減少焊縫金屬中的含氧量和防止產(chǎn)生氣孔。而且焊絲的含碳量要低,通常要求w(C)<0.11%,這樣可以減少氣孔和飛濺,而且焊絲應(yīng)保證焊縫金屬有滿意的力學(xué)性能和抗裂性能,此外,當(dāng)要求焊縫金屬具有更高的抗氣孔能力時(shí),則希望焊絲中還含有固氮元素。常用焊絲的牌號(hào)、化學(xué)成分及用途見1表8-6.其中H08Mn2SiA焊絲在焊中應(yīng)用最廣。它有較好的工藝性、能力學(xué)性能及抗熱裂紋性能,適于焊接低碳鋼、屈服點(diǎn)s 500MPa的低合金鋼。這里選用此焊絲。表2 焊絲牌號(hào)H08Mn2SiA的化學(xué)成分及用途合金元素(質(zhì)量分?jǐn)?shù):)用途CSiMnCrMoTiAlNiVSP0.110.65-0.951.80-2.100.200.300.300.30焊接低碳鋼和低合金鋼5.2.2焊絲的質(zhì)量焊絲表面必須光滑平整,不應(yīng)有毛刺、劃痕、銹蝕和氧化皮等,也不應(yīng)有對(duì)焊接性能或焊接設(shè)備操作性能具有不良影響的雜質(zhì)。焊接合金鋼和大厚度低合金鋼時(shí),應(yīng)采用機(jī)械、化學(xué)或加熱辦法除掉焊絲上的水分和污染物。焊絲的鍍銅層要均勻牢固,用纏繞法檢查鍍銅層的結(jié)合力時(shí),應(yīng)不出現(xiàn)鱗與剝落現(xiàn)象。焊絲的挺度應(yīng)使焊絲均勻連續(xù)送進(jìn)。6 焊接實(shí)施方法及步驟按照焊接工藝進(jìn)行焊前準(zhǔn)備,檢查全部連接是否正確,水、電、氣連接完畢合上電源,調(diào)整焊接規(guī)范參數(shù)。 6.1引弧CO2氣體保護(hù)焊采用碰撞引弧,引弧時(shí)不必抬起焊槍,只要保證焊槍與工作距離。 1) 引弧前先按遙控盒上的點(diǎn)動(dòng)開關(guān)或焊槍上的控制開關(guān)將焊絲送出槍嘴,保持伸出長(zhǎng)度10 15 mm。 2) 將焊槍按要求放在引弧處,此時(shí)焊絲端部與工件未接觸,槍嘴高度由焊接電流決定。3) 按下焊槍上控制開關(guān),焊機(jī)自動(dòng)提前送氣,延時(shí)接通電源,保持高電壓、慢送絲,當(dāng)焊絲碰撞工件短路后自然引燃電弧。短路時(shí),焊槍有自動(dòng)頂起的傾向,故引弧時(shí)要稍用力下壓焊槍,防止因焊槍抬起太高,電弧太長(zhǎng)而熄滅。 6.2焊接 引燃電弧后,通常采用左焊法,焊接過程中要保持焊槍適當(dāng)?shù)膬A斜和槍嘴高度,使焊接盡可能地勻速移動(dòng)。當(dāng)坡口較寬時(shí)為保證二側(cè)熔合好,焊槍作橫向擺動(dòng)。焊接時(shí),必須根據(jù)焊接實(shí)際效果判斷焊接工藝參數(shù)是否合適。看清熔池情況、電弧穩(wěn)定性、飛濺大小及焊縫成形的好壞來修正焊接工藝參數(shù),直至滿意為止。 6.3收弧 焊接結(jié)束前必須收弧。若收弧不當(dāng)容易產(chǎn)生弧坑并出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷。焊接結(jié)束前必須采取措施。 焊機(jī)有收弧坑控制電路。焊槍在收弧處停止前進(jìn),同時(shí)接通此電路,焊接電流電弧電壓自動(dòng)減小,待熔池填滿。若焊機(jī)沒有弧坑控制電路或因電流小沒有使用弧坑控制電路。在收弧處焊槍停止前進(jìn),并在熔池未凝固時(shí)反復(fù)斷弧、引弧幾次,直至填滿弧坑為止。操作要快,若熔池已凝固才引弧,則可能產(chǎn)生未熔合和氣孔等缺陷。7 施焊時(shí)注意事項(xiàng)電源、氣瓶、送絲機(jī)、焊槍等連接方式參閱書。 選擇正確的持槍姿勢(shì):1)身體與焊槍處于自然狀態(tài),手腕能靈活帶動(dòng)焊槍平移或轉(zhuǎn)動(dòng)。2)焊接過程中軟管電纜最小曲率半徑應(yīng)大于300m/m焊接時(shí)可任意拖動(dòng)焊槍。 3)焊接過程中能維持焊槍傾角不變還能清楚方便觀察熔池。 3)保持焊槍勻速向前移動(dòng),可根據(jù)電流大小、熔池的形狀、工件熔化情況調(diào)整焊槍前移速度,力爭(zhēng)勻速前進(jìn)。必要時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整運(yùn)條方式,不采用直線運(yùn)條方式而進(jìn)行小幅的橫向被動(dòng)以免燒透焊件。8. 焊常見缺陷、產(chǎn)生原因及特征與預(yù)防措施氣孔 :1焊接時(shí)候卷入空氣;2.預(yù)熱器不起作用;3.焊接區(qū)域風(fēng)大,氣體保護(hù)不好;4.噴嘴被飛濺物堵塞,不通暢,噴嘴與工件距離過大;5.焊件表面油污、銹蝕處理不徹底;6.電弧過長(zhǎng),電弧電壓過高;7.焊絲中Si-Mn含量不足。 咬邊 :1.電弧過長(zhǎng),電弧電壓過高;2.焊接速度過快、焊接電流過大;3.焊工擺動(dòng)不當(dāng)。 焊縫成型不良:1.工藝參數(shù)不合適;2.焊絲矯正機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)不當(dāng);3.送絲輪中心偏移;4.導(dǎo)電嘴松動(dòng)。 電弧不穩(wěn):1.外界網(wǎng)絡(luò)電壓影響;2.焊接參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng);3.導(dǎo)電嘴松動(dòng);4.送絲機(jī)構(gòu)、導(dǎo)電嘴堵塞等。飛濺:1.焊接電參數(shù)調(diào)節(jié)不匹配;2.氣流量過大3.工件表面過于粗糙4.焊絲伸出長(zhǎng)度過長(zhǎng)。 未焊透:1.焊接電流太小,送絲不當(dāng);2.焊接速度過快或過慢;3.坡口角度太小,間隙過小;4.焊絲位置不當(dāng),對(duì)中性差;5.焊工技能水平。8焊接缺陷及預(yù)防缺陷種類特征預(yù)防措施咬邊在焊縫區(qū)形成凹陷的溝槽矯正操作姿勢(shì),選用合理的規(guī)范,采用良好的運(yùn)條方式都會(huì)有利于消除咬邊弧坑焊縫末端收弧處熔池未填滿形成的凹坑選用有電流衰減系統(tǒng)的焊機(jī),盡量選用平焊位置,選用合適的焊接規(guī)范,收弧時(shí)讓焊條在熔池內(nèi)短時(shí)間停留或環(huán)形擺動(dòng),填滿弧坑。氣孔存在于金屬內(nèi)部或表面的空穴1)清除焊絲,工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物;2)采用堿性焊條、焊劑,并徹底烘干;3)采用直流反接并用短電弧施焊;4)焊前預(yù)熱,減緩冷卻速度;5)用偏強(qiáng)的規(guī)范施焊。夾渣焊后溶渣殘存在焊縫中坡口尺寸合理;清理坡口污物;多層焊時(shí),層間徹底清渣;提高焊接線能量;減小焊縫散熱和液態(tài)金屬凝固時(shí)間未焊透母材金屬未熔化,焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)人,接頭根部使用較大電流未熔合焊縫金屬與母材金屬,或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起采用較大的焊接電流,正確地進(jìn)行施焊操作,注意坡口部位的清潔裂紋宏觀裂紋、微觀裂紋、超顯微裂紋加快焊接速度或?qū)⒅边厡?duì)接改成 V形坡口對(duì)接等9焊后檢測(cè)(1)焊縫外觀檢查。焊縫進(jìn)行外觀檢驗(yàn)前,應(yīng)將妨礙檢驗(yàn)的渣皮、飛濺等清理干凈。外觀檢驗(yàn)可用目測(cè)、510倍的放大鏡及專用檢具(如焊口檢測(cè)器)進(jìn)行檢查。(2)焊后無損探傷檢驗(yàn)。可采用滲透探傷等方法對(duì)焊縫外表面缺陷進(jìn)行檢查??刹捎蒙渚€探傷、超聲探傷和磁粉探傷等無損傷方法對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)。射線探傷的方法應(yīng)符合相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3323。(3)金相實(shí)驗(yàn)。10 結(jié)語通過對(duì)課題任務(wù)中的28100300的20鋼板氣體保護(hù)焊焊接工藝的制定,了解了氣體保護(hù)焊的基本焊接工藝的設(shè)計(jì)方法。氣體保護(hù)焊以具備產(chǎn)率高、焊接成本低、焊接變形量小、焊接質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)而在生產(chǎn)中廣泛使用。使用中應(yīng)根據(jù)母材要求不同,合理選擇焊接設(shè)備、焊接材料及焊接參數(shù),并在生產(chǎn)中采取適當(dāng)?shù)拇胧╊A(yù)防焊接缺陷的產(chǎn)生,從而很好地控制焊接質(zhì)量。參考文獻(xiàn)1 王宗杰.熔焊方法及設(shè)備M.北京機(jī)械工業(yè)出版社,2006.12.P198P230.2 俞尚知.焊接工藝人員手冊(cè)M.上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1991,2.P203.3 李亞江,劉強(qiáng),王娟.焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)(第二版)M.化學(xué)工業(yè)出版社,2010,14 劉會(huì)杰.焊接冶金學(xué)與焊接性M.機(jī)械工業(yè)出版社,2008,35 孟慶森,王文先,吳志生.金屬材料焊接基礎(chǔ)M.化學(xué)工業(yè)出版社,2006,36 尹士科.焊接材料手冊(cè)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品及中外標(biāo)準(zhǔn)卷M.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2060,67 李亞江,王娟.焊接原理及應(yīng)用M.化學(xué)工業(yè)出版社.2009,18 王宗杰.工程材料焊接技術(shù)問答M.機(jī)械工業(yè)出版社,2002. 螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀薄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿莁蟻螇肄莇蝕罿袇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃蚇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈羂蒄螄羀膇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆莈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆袁肅膄蒅肅袈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羄膈羋薈蚄羈芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆18

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