Q235平板堆焊焊接工艺设计.doc

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1概述 1

1.1材料简介 1

1.2焊接特点 1

1.3手工电弧焊 2

1.4堆焊方法 2

1.5焊接工艺规范 2

1.6焊接中常见缺陷产生原因及防治 3

1.7焊前准备 7

1.8焊接工艺参数 7

2试验方法及过程 11

2.1试验材料 11

2.2试验设备 12

2.3试验方法与步骤 12

2.4组织分析 14

2.5硬度测试 18

3.实验结果分析 20

3.1焊接接头组织 20

3.2焊接缺陷分析 22

由于焊接接头各区域经历的热循环不同，出现了以上有代表性的各种组织，焊缝金属在熔化焊时，同样经历重新熔化、结晶凝固、转变过程，其组织特征呈现出铁素体转变珠光体、马氏体以及魏氏组织。

从以上金属显微组织照片中可以观察到，在焊缝区堆焊金属中组织成块状分布，晶粒比较均匀化；在热影响区，组织的晶粒有所长大，显微组织变得粗大而且分布呈现树枝状。

25

3.4焊接试样硬度分析 25

结束语 28

参考文献 29

1概述

1.1材料简介

Q235是一种普通碳素结构钢，其屈服强度约为235MPa，随着材质厚度的增加屈服值减小。

由于Q235钢含碳量适中，因此其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能有较好的配合，用途最为广泛，大量应用于建筑及工程结构，以及一些对性能要求不太高的机械零件。

1.2焊接特点

Q235的碳和其他合金元素含量较低，其塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等倾向，焊接性能优良。

Q235焊接时，一般不需要预热和焊后热处理等特殊的工艺措施，也不需选用复杂和特殊的设备。

对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。

在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。

1.3手工电弧焊

手工电弧焊是一种基本的焊接方法，其设备简单，操作方便、灵活，应用较为广泛。

1.4堆焊方法

堆焊是用焊接的方法将具有一定性能的材料堆敷在工件表面的一种工艺过程。

其目的不是为了连接工件,而是为了在工件表面获得耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔敷金属层,或是为了恢复或增加工件的尺寸。

应用堆焊工艺方法不仅可显著提高工件的使用寿命、节省制造及维修费用,还可缩短修理和更换零件的时间、减少停机的损失,从而提高生产率,降低生产成本。

另外应用堆焊还能更合理地利用材料,以获得优异的综合性能,对改进产品设计也有重大意义。

1.5焊接工艺规范

焊接工艺是承压设备焊接的规定性工艺文件,带有一定的强制性,其一般要求是:

1）正确性:

焊接工艺的正确性是指焊接工艺本身的各项要求,如坡口形式及尺寸、焊接方选用、焊材选择、焊接顺序、焊接工艺参数、预热温度、焊后消氢、焊后热处理、工艺装备、操作要点等,均应符合焊接的基本规则,符合工厂的生产实际。

2）完整性:

焊接工艺的完整性有两层含义,一是对某一产品而言,应包含受压元件之间的焊缝,与受压元件相焊的焊缝均应制定焊接工艺,否则就认为不完整。

另一含义是对某一工艺卡而言,对某个节点所需的焊接工艺参数、施焊要点、工艺装备等均应列出。

3）有效性:

焊接工艺有效性,就是能够指导焊接施工,在施焊过程中得到贯彻。

以上的焊接工艺的一般要求均建立在材料焊接工艺性的基础之上。

焊接工艺性指一种金属可以在很简单的工艺条件下焊接而获得完好的焊接接头,能够满足使用要求。

这里的使用要求主要指焊接接头的强度、韧性等要求,也就是焊接质量的要求。

1.6焊接中常见缺陷产生原因及防治

1.6.1气孔

1）气孔产生原因

（1）熔池温度低，导致熔池存在时间短，气体未能在有效时间内逸出。

（2）在打底击穿焊时，熔敷金属送给的过多，使熔池液态金属较厚，灭弧停歇时间长，造成气体难以全部逸出。

（3）运条角度不适当，影响了电弧气氛的保护作用，或者操作不熟练，不稳定都会导致产生气孔。

2）气孔的控制措施

（1）按国家标准要求，加强施工环境控制，现场建立合理的施工清洁区。

（2）按焊接施工方案要求进行坡口清理，严格控制坡口两侧的清洁度。

（3）加强焊工基本技能的培训，控制焊接电弧的合适长度。

（4）严禁管内有穿堂风，采取端部封堵等措施。

（5）加强现场通风条件，控制空气潮湿度小于等于90％。

（6）按工艺评定要求，控制氩气流量，避免出现紊流。

1.6.2夹渣

1）夹渣产生的原因

（1）手工电弧焊时，由于运条角度不对或操作不当，使熔渣和不能良好的分离。

（2）由于焊条药皮受潮，药皮开裂或变质，药皮脱落进入熔池充分熔化或反应不完全，使熔渣不能浮出熔池表面，造成夹渣。

（3）在中间焊层作填充焊时，由于前层焊道过渡不平，高低、均匀或焊道清渣不彻底，焊接时熔渣未能熔化浮出而形成层问夹渣

2）夹渣的控制措施

（1）加强焊工基本技能的培训，控制铁水与熔渣分离。

（2）按焊接工艺数据单要求，控制焊接电流

（3）加强焊接过程的层道清理。

（4）使用合适规格的焊条。

（5）焊接接地线应该在工件中合理接地，控制电弧偏吹。

1.6.3未熔合

1）未熔合产生的原因

（1）手工电弧焊时，由于运条角度不当或产生偏弧，电弧不能良好地加热坡口两侧的金属，导致坡口面金属未能充分熔化。

（2）在焊接时由于上侧坡口金属熔化后产生下坠，影响下侧坡口面金属的加热，形成“冷接”。

（3）焊接操作时，在上、下坡口面击穿顺序不对，未能先击穿下坡口后击穿上坡口，或者在上、下坡口面上击穿熔孔位置未能错开一定的距离，使上坡口熔化金属下坠产生粘接，造成未熔合。

2）未熔合的控制措施

（1）加强焊工基本技能的培训，消除根部未熔合缺陷产生。

（2）注意层间修整，避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。

（3）严格按WPs要求，采用合理的焊接电流。

（4）正确处理钨丝的打磨角度和焊接停留时间。

1.6.4未焊透

1）未焊透产生的原因

（1）由于坡口角度小，钝边过大，装配间隙小或错口，所选择的焊条直径过大，使熔敷金属送不到根部。

（2）焊接电源小，运条角度不当或焊接电弧偏向坡口一侧，气焊时，火焰能率过小或焊速过快。

（3）由于操作不当，使熔敷金属未能送到指定位置，或者未能击穿形成尺寸一侧的熔孔。

2）未焊透的控制措施

（1）加强坡口质量检查，控制合理的钝边量。

（2）加强装配质量检查，严把装配质量关，控制合理的错边量。

（3）加强标准培训及伪缺陷在结构的模拟检验，避免内部缺陷的错判。

（4）加强焊工基本技能的培训。

（5）按焊接工艺数据单要求采用合理的焊接电流。

（6）使用合适规格的焊材。

1.6.5焊瘤

1）焊瘤产生的原因

（1）由于钝边薄，间隙大，击穿熔孔尺寸大。

（2）由于焊接电流过大击穿焊接时电弧燃烧，加热时间过长，造成熔池温度增高，熔池体积增加，液态金属因自身重力作用下坠而形成烛瘤，焊瘤大多存在于平焊、立焊速度过慢等。

2）焊瘤的控制措施

（1）选择合适的钝边尺寸和装配间隙，控制熔孔大小并均匀一致，一般熔孔直径为O．81．25倍的焊条直径，平焊打底焊时不应出现可见的熔孔，否则背面会形成焊瘤。

（2）气焊时焊丝角度、送丝速度及其摆动应适当，可利用气体火焰的压力来控制铁水的溢出。

（3）选择合理的焊接规范，击穿焊接电弧加热时间不可过长，操作应该熟练自如，运条角度适当。

1.6.6咬边

1）咬边产生的原因

（1）主要是焊接电流过大，电弧过长，运条角度不适当等。

（2）运条时，电弧在焊缝两侧停顿时间短，液态金属未能填满熔横焊时电弧在上坡口面停顿的时间过长，以及运条、操作不正确也成咬边。

（3）气焊时火焰能率过大，焊嘴倾斜角度不当，焊炬和焊丝摆动不当等。

2）咬边的控制措施

（1）加强焊接标准和评定缺陷标准的学习，正确判断咬边的深长度。

（2）加强焊工基本技能培训。

（3）严格按焊接工艺数据单要求，正确选择焊接电流。

（4）加强焊工的自检工作，正确处理咬边缺陷。

1.7焊前准备

本次试验由于是堆焊，木材不用开坡口，清除焊件表面及的锈蚀、油污等有害物质，避免产生焊接缺陷，焊材无需预热。

同时也要保证焊条的表面清洁、无污物。

1.8焊接工艺参数

焊接工艺参数是为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊接电流、电弧电压、焊接速度、熔池温度等）的总称。

焊接参数选择的正确与否,直接影响焊缝的形状、尺寸、焊接质量。

1.8.1.选择焊条的原则

1.根据等强度观点,选择满足母材力学性能的焊条,或结合母材力学性能的焊条,或强合母材的可焊性,改用非强度而焊接性好的焊条,但考虑焊缝结构型式,以满足等强度等刚度要求。

2.便其合金成分符合或接近母材。

3.母材含碳、硫、磷有害杂质较高时，应选择抗裂性和抗气孔性能较好的焊条.建议选用氧化钛钙型,、钛铁矿型焊条.如果尚不能解决,可选用低氢型焊条。

4.在承受动载荷和冲击载荷情况下,除保证强度外,对冲击韧性、延伸率匀有较高的要求,应依次选用低氢型、钛钙型和氧化铁型焊条。

5.接触腐蚀介质的,必须根据介质种类、浓度、工作温度以及区分是一般腐蚀还是晶间腐蚀等,选择合适的不锈钢焊条。

6.在磨损条件下工作时,应区分是一般还是受冲击磨损,是常温还是百高温下磨损。

1.8.2焊接电流的选择

（1）焊条电流

焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。

焊接电流的选择直接影响着焊接质量和劳动生产率。

焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化快，焊接效率也高，但是焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，焊条尾部易发红，部分涂层会失效或崩落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，增大焊件变形，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的韧性降低；焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳定，易产生未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷，且生产率低。

因此，选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数来综合考虑。

首先应保证焊接质量，其次应尽量采用较大的电流，以提高生产效率。

板厚较的，T形接头和搭接头，在施焊环境温度低时，由于导热较快，所以焊接电流要大一些。

但主要考虑焊条直径、焊接位置和焊道层次等因素。

焊条直

径/mm

1.6

2

2.5

3.2

4.0

5.0

6.0

焊接电流/A

25-40

40-65

50-80

100-130

160-210

260-270

260-300

K值

20-25

25-30

30-40

40-50

表1-8-1焊接电流参考值

焊接电流一般可根据焊条直径进行初步选择，可根据表1-8-1粗略计算，焊接电流初步选定后，要经过试焊，检查焊缝成形和缺陷才可确定。

对于有力学性能要求的如锅炉、压力容器等重要结构，要经过焊接工艺评定合格以后，才能最后确定焊接电流等工艺参数。

（2）焊条直径

焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层数等进行选择的。

总结：

本次试验规定我的焊接直径是3.2mm，我们组四个人确定的焊接电流为80A、100A、120A、140A，我的焊接电流为140A.

1.8.3焊接速度

焊接速度提高时热输入量减少，使熔深、熔宽有所降低，余高也减少。

焊速太快，会造成咬边、未熔合；焊速太慢，会造成漫溢。

焊接速度的高低是焊接生产率高低的重要指标之一。

从提高焊接生产率考虑，措施之一是提高焊速。

要保证给定的焊缝尺寸，则在提高焊接速度时要相应地提高焊接电流和焊接电压，这三个量是相互联系的。

大功率电弧高速焊时，强大的电弧力把熔池金属猛烈地排到尾部，并在那里迅速凝固，熔池金属没有均匀分布在整个焊缝宽度上，形成咬边。

这种现象限制了焊速的提高，采用双丝