焊接工艺.docx
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焊接工艺
焊接工艺
1、主题内容和适用范围
本工艺文件规定了焊接的工序准备、工艺规范、操作规程、质量检验和安全环保等方面要求
2、引用标准
3焊接工序准备
3.1钢材的确定
焊接用钢材一般选用低碳钢,主要钢种有Q235,Q345,20,等钢材也可以有其他材质的钢
3.2钢板的预处理
钢板受外力、加热等因素的影响,表面易产生弯曲、扭曲、波纹等变形缺陷。
钢板的矫正主要是在钢板矫正机上进行的。
当钢板通过多对呈交错布置的轴锟时,钢板发生多次反复弯曲,使各层纤维尺度趋于一致,从而达到矫正的目的,另外钢板因存放不妥和其他因素的影响,表面会产生铁锈、氧化皮等,这些将影响零件产品的质量。
预处理的目的是把钢材表面的铁锈、油污、氧化皮等清理干净,为后续加工做准备,采用喷砂法不仅可以清除工件表面的铁锈、油污、氧化皮等污物,而且能使钢材表面产生一层均匀的粗糙表面。
3.3钢材的下料
利用ZC4000编程进行下料,手工下料时要先进行划线划线工具为划线平台、划针、划规、角尺、样冲、曲尺、石壁、粉等。
3.4焊接方法及设备的选择与焊接材料及参数的确定
3.4.1CO2气体保护焊
根据生产效率、焊接变形、经济效益及适用范围等特点,优选CO2气体保护焊;次选MAG焊;再次选焊条电弧焊。
3.4.1.1CO2气体保护焊的特点
1.焊接成本低CO2气体来源广、价格低廉,而且消耗的焊接电能少,所以CO2气体保护焊的成本低,仅为埋弧焊及焊条电弧焊的百分之三十到五十。
2.生产效率高由于CO2气体保护焊的焊接电流密度大,使焊缝厚度增加,焊丝的熔化率提高,熔敷速度加快;另外,焊丝又是连续送进,且焊后没有焊渣,特别是多层焊接时,节省了清洁时间。
生产效率比焊条电弧焊高1-4倍。
3.焊接变形和焊接应力小由于电弧热量集中,焊件加热面积小,同时CO2气流具有较强的冷却作用,因此,焊接应力和变形小。
3.4.1.2CO2气体保护焊的焊接材料
CO2焊所用的焊接材料是CO2气体和焊丝。
3.4.1.21.CO2气体
CO2气体为无色、无味、无毒的气体。
其密度为空气的1.5倍。
焊接用的CO2为钢瓶装的液态CO2气体,气瓶外表涂铝白色,并标有“液化二氧化碳”的字样。
焊接用CO2的纯度应大于99.5%,含水量不超过0.05%,否侧会降低焊缝的力学性能,焊缝也易产生气孔。
3.4.1.2.2.焊丝
焊接时根据焊件强度等级及工作条件选择焊丝类型。
焊接Q235AF钢时常选用H08Mn2SiA(ER49-1).焊丝直径为1.2mm。
表3-1H08Mn2SiA的化学成分
牌号
型号
主要元素含量(%)
C
Mn
Si
Cr
Ni
Mo
V
Ti
S
P
H08Mn2SiA
ER49-1
≤
0.11
1.80-
2.10
0.65-
0.95
≤0.20
≤0.30
不大于
0.030
0.030
表3-2ER49-1焊丝熔敷金属的力学性能
焊丝型号
保护气体
熔敷金属的抗拉试验
熔敷金属V形缺口冲击试验
ER49-1
CO2
σb/MPa
σa2/MPa
δ5/%
试验温度/℃
Akv/J
≥490
≥372
≥20
室温
≥47
3.4.1.3CO2气体保护焊的设备
CO2气体保护焊有半自动焊设备和自动焊设备,其中CO2气体半自动焊在生产中应用较广。
考虑到焊接的机动灵活性,选择CO2半自动焊。
其型号为KR—500。
CO2半自动焊主要由焊接电源、焊枪及送丝系统、CO2供气系统、控制系统、CO2供气系统、控制系统等部分组成。
3.4.1.4CO2气体保护焊的工艺参数选择
CO2气体保护焊的主要工艺参数有焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极性、回路电感、装配间隙与坡口尺寸、喷嘴到焊件的距离等。
3.4.1.4.1.焊丝直径根据焊件厚度、焊接位置及生产率的要求选择1.2mm的H08Mn2SiA焊丝。
3.4.1.4.2.焊接电流在焊接过程中采用熔滴过渡形式,根据过渡形式和焊件厚度等因素,选择的焊接电流为250-280A。
3.4.1.4.3.电弧电压电弧电压与焊接电流配合必须恰当,根据电弧电压(V)=0.04*焊接电流(A)+16±1.5的经验公式确定由电话电压为27-29V。
3.4.1.4.4.焊接速度根据保护气体保护效果及生产效率等因素,选定焊接速度在25m/h。
3.4.1.4.5.焊丝伸出长度焊丝伸出长度取决于焊丝直径,一般约等于焊丝直径的10倍,且不超过15mm。
因此选择焊丝伸出长度为12-15mm。
3.4.1.4.6.CO2气体流量CO2气体流量根据焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径等选择。
又因1.2mm的焊丝为细丝,则选择的气体流量大约为8-15L/min。
3.4.1.4.7.电源极性与回路电感为了减少飞溅,保证焊接电弧的稳定性,CO2气体保护焊选用直流反接,又焊丝直径为1.2mm,则选的电感值为0.10-0.16mH。
3.4.1.4.8.装配间隙及坡口尺寸由于CO2气体保护焊焊丝直径比较细,电流密度大,电弧穿透力强,电弧热量集中,对于10mm的焊件不开坡口也可焊透,对于必须开坡口的焊件,一般坡口角度可由焊条电弧焊的60°左右减至30-40°,钝变可相应增大2-3mm,根据间隙可相应减少1-2mm。
3.4.1.5CO2气体保护焊易出现的缺陷及补救措施
CO2气体保护焊中易出现的缺陷是气孔。
CO2电弧焊时,由于熔池表面没有熔渣覆盖,CO2气流又有冷却作用,因而熔池凝固比较快。
如果焊接材料或焊接工艺处理不当,可能会出现CO气孔、氮气孔和氢气孔。
补救措施:
1.防止产生一氧化碳气孔,必须选用含足够脱氧剂的焊丝,且焊丝中的含碳量要低,抑制C与FeO的氧化反应。
如果母材的含碳量较高,则在工艺上应选用较大线能量的焊接参数,增加熔池停留的时间,以利于CO气体的逸出。
2.避免氢气孔,就要杜绝氢的来源。
焊前应去除工件及焊丝上的铁锈、油污及其它杂质,更重要的要注意CO2气体中的含水量。
因为CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。
3.要避免氮气孔,必须改善气保护效果。
要选用纯度合格的CO2气体,焊接时采用适当的气体流量参数;要检验从气瓶至焊枪的气路是否有漏气或阻塞现象;要增加室外焊接的防风措施。
此外,在野外施工中最好选用含有固氮元素(如Ti、Al)的焊丝。
3.4.2焊条电弧焊
3.4.2.1焊条电弧焊的优点
1.工艺灵活、适应性强对于不同的焊接位置、接头形式,只要焊条所能达到的任何位置,均能进行方便的焊接。
2.应用范围广焊条电弧焊的焊条能够与大多数金属性能相匹配,因而接头的性能可以达到被焊金属的性能。
3.易于分散焊接应力和控制焊接变形由于焊接是局部的不均匀加热,所以在焊接过程都存在着焊接应力和变形。
采用焊条电弧焊,可以通过改变焊接工艺,如采用跳焊、分段退焊、对称焊等方法来减少变形和改善焊接应力的分布。
4.设备简单、成本低焊条电弧焊所用的设备结构都比较简单,维护保养也方便,设备轻便而且易于移动,且焊接过程中不需要辅助气体保护,并具有较强的抗风能力。
投资少,成本相对较低。
3.4.2.2焊条电弧焊所用的焊接材料
焊条电弧焊所用的焊接材料是焊条
焊条按焊条药皮熔化后的熔渣特性可分为酸性焊条和碱性焊条
1.酸性焊条药皮中含有大型的TiO2、SiO2等酸性氧化物及一定数量的碳酸盐,熔渣氧化性强、施焊后熔渣呈酸性。
酸性焊条工艺性好,电弧稳定,可交、直流两用,焊接时飞溅少,流动性好,焊缝成型美观且脱渣性好,对水、锈敏感性不大。
但焊缝金属塑性和韧性较差。
2.碱性焊条药皮中含有大量碱性造渣物(大理石、氟石)焊后熔渣呈碱性。
碱性焊条脱硫效果好,具有较高的塑性和冲击韧性。
但碱性焊条焊接时电弧稳定性差,一般多采用直流反接,焊接时对铁锈、水分较敏感且焊接过程中烟尘较大。
3.选用焊条的种类及型号
焊接Q235AF钢时,由于其抗拉强度在420MPa左右,又为低碳钢,故选择熔敷金属的抗拉强度与焊件抗拉强度相等或相近的焊接材料,因此选用熔敷金属抗拉强最小为430MPa的E4303(J422)作为焊接材料。
E4303表示金属δb≥420Mpa,可适用于全位置焊接,药皮类型为钛钙型,可交、直两用的焊条。
表3-5E4303型焊条焊芯和熔敷金属的化学成分/%
成分
C
Mn
Si
S
P
焊芯
0.077
0.41
0.02
0.017
0.019
熔敷金属
0.072
0.35
0.1
0.019
0.035
差值
-0.005
-0.06
0.08
0.002
0.016
表3-6E4303型焊条熔敷金属的力学性能/%
型号
牌号
σb/MPa
σ0.2/MPa
δ5/%
Akv/J
E4303
J422
≥420
≥330
≥22
140.1
3.4.2.3焊条电弧焊用的设备
焊条电弧焊使用到的设备有焊机、焊钳。
在实际操作中选择型号为BX3-300的焊机。
3.4.2.4焊条电弧焊的工艺参数
焊条电弧焊的焊接工艺参数主要内容:
焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数等。
3.4.2.4.1.焊条直径减速器壳体的原材料厚度为10mm,又根据焊缝的位置和层次,在生产中为了提高生产效率,选用Φ3.2、Φ4.0的J422焊条。
3.4.2.4.2.电源种类和极性使用E4303(酸性焊条)焊接时,可采用交流电源。
3.4.2.4.3.焊接电流碳钢酸性焊条焊接电流大小与焊条直径的关系,一般可根据下面的经验公式来选择:
Ih=(35-55)d(式3-1)
式3-1中:
Ih—焊接电流A,d—焊条直径。
基于选择Φ3.2、Φ4.0的焊条,当用Φ3.2的焊条时,焊接电流选为115A左右;当使用Φ4.0的焊条时,焊接电流选为170A左右。
3.4.2.4.4.电弧电压在焊接过程中,电弧不宜过长,电弧过长时燃烧不稳定、容易产生咬边等缺陷、对熔化金属的保护效果差。
选择电弧电压,主要由电弧长度决定。
电弧的长度一般等于焊条直径的1/2倍至1倍,相应的电弧电压则为16-25v。
酸性焊条弧长等于焊条直径,碱性焊条弧长则为焊条直径的1/2。
在焊接时力求使用短弧焊接,相应的电弧电压为16V。
3.4.2.4.5.焊接速度焊接速度应该均匀适当,既要保证焊透又要保证不烧穿,同时还要使焊缝宽度和高度符合图样设计要求。
3.4.2.5焊条电弧焊易出现的缺陷及补救措施
焊条电弧焊易出现的缺陷是咬边和夹渣。
补救措施:
1.产生咬边的补救措施是:
a)工艺参数选择不当,如电流过大、电弧过长。
b)操作技术不正确,如焊条角度不对,运条不适当。
2.产生咬边的补救措施是:
减慢焊接速度,增大焊接电流。
3.5焊接检验
目前常用的无损检测方法有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等。
1.射线探伤这种无损探伤方法具有独特的优越性,即检验缺陷的直观性、准确性和可靠性,而且得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。
但此方法设备较复杂、成本较高,并需要对射线进行防护。
它可以检查制品的内部缺陷,如焊缝中的气孔、未焊透等体积性缺陷。
2.超声波探伤这种无损探伤方法灵敏度高、设备轻巧、操作方便、探测速度快、成本低,但对缺陷进行定性和定量的准确判定方面存在一定的困难。
它可以检查金属材料的表面和内部缺陷,如焊缝中裂纹、未熔合、夹渣、气孔等缺陷。
3.磁粉探伤这种探伤方法设备简单、操作方便、检验灵敏度高,但只能检查金属材料中的缺陷,它只能发现其表面或者近表面的缺陷。
4.渗透探伤这种方法操作简单、成本低廉、不受材料性质的限制,但它能检测表面开口缺陷,一般应当和其他无损检测方法配合使用才能最终确定缺陷性质。
编制:
李志伟审核:
批准:
2014年1月1日