目录
一、中厚板连接成型的前景 ....................................................................................... 2 二、中厚板对接常用的工艺及各自的优缺点 ........................................................... 3
㈠、埋弧焊的特点 . ............................................................................................................................. 3 ㈡、CO 2气体保护焊的特点 .............................................................................................................. 4
三、CO 2气体保护焊中厚板对接的工艺流程,这种方法在厚板对接上有什么优势 ................................................................................................................................... 5
㈠、 焊接材料的选择 ..................................................................................................................... 5 ㈡、 Q345 钢的焊接工艺制定: . ................................................................................................... 5 ㈢、 对接接头坡口的形式 ............................................................................................................. 7 ㈣、 定为焊。 ................................................................................................................................. 8 ㈤、正式施焊。 . ................................................................................................................................. 8 ㈥、中厚板多采用多层多道焊 .......................................................................................................... 9
打底层焊接。 ..................................................................................................................... 9 2、 中间层焊接。 ..................................................................................................................... 9 3、 盖面层焊接。 ..................................................................................................................... 9 ㈦、这种焊接方法在中厚板对接上的优势 ...................................................................................... 9
1、
四、常见的厚板对接CO 2气体保护焊会出现怎样的缺陷、怎样检测、怎样避免。 ....................................................................................................................................... 9
㈠、CO 2气体保护焊最常见的问题是飞溅、气孔和裂纹。 . .......................................................... 9 1、飞溅问题 . ................................................................................................................................... 9 2、气孔问题 . ................................................................................................................................. 10 3、裂纹问题 . ................................................................................................................................. 11 ㈡、生产中常用焊接缺陷的检验方法 ............................................................................................ 12
浅析中厚板对接的CO 2气保焊
摘要:“十二五”期间,稳健向上的中国经济将为工程机械行业的发展提供重要
而持续的动力,受益于此,加之企业创新能力及综合竞争力的不断提升,我国工程机械行业将继续保持高位运行。因此,中厚板连接的前景不可估量,而CO 2气体保护焊因为其高生产效率、焊缝质量高、焊接变形小,焊接应力低、操作简便且成本较低、抗锈能力强、易于实现机械化和自动化、气体价格便宜、电能消耗少等优点成为最合适的焊接方法。
关键词:高位运行 中厚板 CO 2气体保护焊 焊缝质量好 高生产效率 一、中厚板连接成型的前景
中厚板是指厚度4.5-25.0mm 的钢板,厚度25.0-100.0mm 的称为厚板,厚度超过100.0mm 的为特厚板。中厚板主要应用于工程机械行业。
8mm 厚板
中国工程机械行业经过长时间的发展,已形成能生产18大类、4500多种规格型号的产品,基本能满足国内市场需求的、具有相当规模和蓬勃发展活力的重要行业。
2010年,行业销售总产值达到4367亿元,比2009年增长38%。挖掘机、装载机、推土机、汽车起重机、叉车和压路机等6种代表产品销售统计数据显示,各产品销售增幅普遍在2010年4月前后达到高峰,之后逐月回落,但仍处于高位,符合“前高后稳”的态势。
2011年,我国工程机械行业累计完成工业总产值5,968.87亿元,比2010年增长35.73%;实现销售产值5,792.26亿元,比2010年增长34.56%;产销率为97.04%。
“十一五”期间,我国工程机械行业加大了科研开发力度和技术改造步伐,产品质量总体水平显著提高,产品的可靠性不断完善,与国际先进水平的差距逐渐缩小。在此期间,我国工程机械产品自给率从“十五”期末的82.7%,提高到2009年的88.5%,逐步实现从制造到创造的跨越。此外,“十一五”期间,我国工程机械行业经过投资和兼并重组促进了竞争性发展,使生产集中度、产业集群度等大幅提高。同时,大力推进产业结构优化升级、产品更新换代、努力创建资源节约型、环境友好型行业,各项工作取得了成效。
目前,我国已超越美国、日本、欧洲成为全球最大的工程机械市场,这对投资者来说意味着良好的投资机会。大规模的基础设施建设,国家战略性新兴产业的发展等,都将直接带动工程机械市场继续发展。
“十二五”期间,稳健向上的中国经济将为工程机械行业的发展提供重要而持续的动力,受益于此,加之企业创新能力及综合竞争力的不断提升,我国工程机械行业将继续保持高位运行。中厚板在这些领域的应用不可或缺,CO 2气体保护焊得益于其许多不可替代的优点,成为小件中厚板连接最好的焊接方法,也必定成为这类工程机械最适用、最经济的焊接方法。
二、中厚板对接常用的工艺及各自的优缺点
目前,中厚连接成型最常用的焊接方法主要有CO 2气体保护焊和自动埋弧焊两种方法。
㈠、埋弧焊的特点
埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一,它的全称是埋弧自动焊, 又称焊剂层下自动电弧焊。
1、埋弧自动焊的主要优点是:
⑴、生产效率高 埋弧焊所用的焊接电流较大,相应的电流密度也大,加以
焊剂和熔渣保护,电弧的熔透能力和焊丝的熔敷速度都大大提高,以8~10mm厚的钢板为例,单丝埋弧焊焊接速度可达30~50m/h,若采用双丝或多丝焊、速度还可以提高一倍以上,而焊条电弧焊焊接速度则不超过6~8m/h。同时由于埋弧焊热效率搞,熔深大,单丝埋弧焊不开坡口一次熔深可达20mm 。
⑵、焊缝质量高
因为熔渣的保护,熔化金属不与空气接触,焊缝金属中含氮量降低,而熔池金属凝固较慢,液体金属和熔化焊剂间的冶金反应更充分,减少了焊缝中产生气孔、裂纹的可能性。焊接工艺参数通过自动调节保持稳定,焊工操作技术要求不高,焊缝成形良好。
CO 2气体保护焊成型良好的焊缝
⑶、劳动条件好 埋弧焊弧光不外露,没有弧光辐射,机械化的焊接方法减轻了操作强度。自动埋弧焊广泛应用于化工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。
2、这种方法也有不足之处:
⑴、埋弧焊采用颗粒状焊剂进行保护,一般只适用于平焊和平角焊位置的焊接,其他位置焊接则需要采用特殊装置来保证焊剂对焊缝区域的覆盖和防止熔池金属的流淌。因此现代大多数的工程机械行业中位置要求较高的都不能使用埋弧焊。导致埋弧焊的焊接方法不能够普及工程机械行业。
⑵、焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置,需要采用焊缝自动跟踪装置来保证焊缝不焊偏。
⑶、埋弧焊使用的电流比较大,电弧的电场强度较高,电流小于100a 时,电弧稳定性较差,因此,不适宜焊接厚度小于,1mm 的薄件。
㈡、CO 2气体保护焊的特点
以CO2作保护气体,依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的气体保护焊的方法称CO2焊。这种焊接法采用焊丝自动送丝,敷化金属量大、生产效率高、质量稳定。因此,在国内外获得广泛应用。当前,CO 2焊主要用于低碳钢和低合金钢的焊接。在汽车、机车车辆、机械等行业应用广泛。
1、这种焊接方法的优点有: ⑴、可提高生产效率。由于焊接时可使用较大的电流,电弧热量利用率较高,焊丝又是连续送进,焊后不需要清渣,所以提高了生产效率。
⑵、焊缝质量高。由于焊缝的含氢量低,抗裂性能好,接头的力学性能有保证。
⑶、焊接变形小,焊接应力低。焊接时电弧热量集中,工件受热面积小,同时CO 2有较强的冷却作用,因此,焊接应力与变形均小于焊条电弧焊。一般的结构焊后不需要再加工即可使用。
⑷、操作简便且成本较低。焊接时间可直接观察电弧和熔池,操作方法容易掌握,易于实现机械化和自动化。CO 2气体价格便宜,电能消耗少,可大大降低焊接工程成本。
⑸、抗锈能力强 CO2气体保护和埋弧焊相比,具有较高的抗锈能力,所以焊前对焊件表面的清洁工作要求不高,可以节省生产中大量的辅助时间。
2、这种方法也有一些缺点:
⑴、飞溅较大,成型较差,这是最主要的缺点。
还未清渣的工件
⑵、很难使用交流电源进行焊接,设备较复杂。
⑶、使用较大电流焊接时,弧光强烈,电弧的光、热辐射较强。 ⑷、野外或露天焊接时需采取有效的防风措施。不能焊接容易氧化的有色金属。
⑸、由于CO2气体本身具有较强的氧化性,因此在焊接过程中会引起合金元素烧损
三、CO 2气体保护焊中厚板对接的工艺流程,这种方法在厚板对接上有什么优势
目前,市场应用最广泛的中厚板材料是Q235和Q345钢种。特别是Q345,这种钢具有高强度、高韧性、良好的耐蚀性能、良好的焊接性能和冷成型能力。2008 年国家体育场(鸟巢) 工程结构用钢采用了六种钢材, 其中四种都是Q345系列 。所以,下面就以Q345为例说明。
㈠、焊接材料的选择
选择焊接材料时必须考虑到两方面的问题: 一要焊缝没有缺陷; 二要满足使用性能的要求。Q 3 4 5 这种钢的焊缝金属的热裂及冷裂倾向在正常情况下是不大的。因此在焊接Q345 这种钢材时选择焊接材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、韧性、塑性等力学性能与母材相匹配。
㈡、Q345 钢的焊接工艺制定: 主要根据材料的厚度、产品的结构和具体施工条件选择合适的工艺参数。焊接材料的选择注意两方面的问题: 保证焊缝没有缺陷、满足使用性能要求。Q345 钢的焊接时必须选择相应强度级别的焊接材料; 必须同时考虑到熔合比和冷却速度影响; 必须考虑到热处理对焊缝力学性能影响。
1、焊丝直径。短路过渡焊接主要采用细焊丝,常用焊丝直径为表0.6-1.6mm ,q345中厚板焊接常用1.0-1.2mm 焊丝
2、焊接电流。焊接电流是重要的工艺参数,是决定焊缝熔深的主要因素。短路过渡形式焊接是,由于使用的焊接电流较小,焊接飞溅较小,焊缝熔深较浅。 3、电弧电压。电弧电压的选择与焊丝直径及焊接电流有关,它们之间存在着协调匹配的关系。 4、焊接速度。焊接速度对焊缝成形、接头的力学性能及气孔等缺陷的产生都有影响。焊接速度过快时,会在焊趾部出现咬边,甚至出现驼峰焊道,而且保护气体向后拖,影响保护效果。相反,速度过慢时,焊道变宽,易产生烧穿和焊缝组织变粗的缺陷。 5、保护气体流量。影响气体保护效果的主要因素是保护气体流量不足,喷嘴高度过大,喷嘴上附着大量飞溅物和强风。保护效果不好将产生气孔,甚至使焊缝成形变坏。 6、焊丝伸出长度。短路过渡焊接时采用的焊丝都比较细,因此焊丝伸出长度对焊丝熔化速度的影响很大。
7、电源极性。CO 2焊一般都采用直流反极性。这时电弧稳定,飞溅小,焊缝成形好。
表1 1.2mm 焊丝中厚板焊接参数
CO 2气体保护焊时,为了获得最好的焊接效果,除选择好焊接设备和焊接工艺参数外,还应做好焊前准备工作。CO 2焊接时推荐使用的 坡口形式如表2所示。
表2 CO 2
焊接时推荐坡口形式
㈣、定为焊。
定位焊是为了防止由于焊接所引起的变形。定位焊缝本身易产生气孔和夹渣,所以必须细致地焊接定位焊缝。
㈤、正式施焊。
1、引弧工艺。引弧处由于工件的温度较低,熔深都比较浅,特别是再短路过渡是容易引起未焊透。故可采用倒退引弧法。即引弧后快速返回工件端头,再沿焊缝移动,在焊道重合部分进行摆动,是焊道充分熔合,完全消除弧坑。
2、基本操作。为了保证焊缝的宽度和坡口两侧的充分熔合,焊接时要根据不同的街头类型及焊接位置做适当的摆动。常见的摆动方式及应用范围见表3
对于厚度很大、焊道较宽的焊缝,通常采用多层多道的焊接方法,坡口较大时,还可采用月牙形的横向摆动方式。
月牙形横向摆动方式
3、收弧方法。CO 2焊一般电流较大,所以弧坑也大,此处易产生活口裂纹及缩孔等缺陷。为此,焊工总是设法减小弧坑尺寸,目前主要应用的方法有:有电流衰减装置的焊机时,电流较小,易填满弧坑,最好一短路过渡的方式处理弧坑;没有衰减器时,在未完全凝固的情况下,应在其上进行几次断续焊接;使用工艺板,也就是把弧坑引到工艺板上,烧完后去掉它。
㈥、中厚板多采用多层多道焊
其基本操作要点:以三层三道焊为例,采用左焊法。 1、打底层焊接。
引弧成功后,开始向左焊接,焊枪可做小幅度摆动,坡口中间运行较快,坡口两侧稍作停留。重复这个动作连续向左焊接。
2、中间层焊接。
首先将打底层的飞溅物和熔渣清理干净;其次是把握横向摆动的幅度,中间层焊接时其摆幅要比打底层焊接时稍大些,保证两侧坡口有一定的熔深,保证和打底层充分熔合;最后还要控制中间层焊道的高度,应低于母材1.5-2.5mm 。
3、盖面层焊接。
同样清理上层的飞溅物和熔渣。加大摆动幅度,超过坡口1.5mm 左右,在施焊过程中,保持喷嘴高度一致。
㈦、这种焊接方法在中厚板对接上的优势
由于焊接时可使用较大电流,电弧热量利用率较高,焊丝又是连续送进,焊后不需要清渣,所以提高了生产效率。由于焊缝的含氢量低,抗裂性能好,接头的力学性能有保证。由于热量集中,受热面积小,同时CO 2有较强的冷却作用,因此,焊接应力与变形均小于焊条电弧焊。焊接时可以直接观察,操作方法容易掌握,易于实现机械化和自动化。气体价格便宜,电能消耗少,可大大降低焊接工程成本。
四、常见的厚板对接CO 2气体保护焊会出现怎样的缺陷、怎样检测、怎样避免。
㈠、CO 2气体保护焊最常见的问题是飞溅、气孔和裂纹。 1、飞溅问题
⑴由冶金反应引起的飞溅。这种问题主要是由CO 2气体造成的,由于CO 2气体的强烈氧化性是熔滴和熔池中得碳被氧化成CO 2气体。如使用含硅锰脱氧元素的焊丝,可以改善飞溅状况。在此基础上采取降低焊丝的含碳量并适当增加脱氧能力更强的铝钛等元素,飞溅还可进一步降低。
⑵由极点压力引起的飞溅。这种飞溅的大小决定于电弧的极性。正离子从工件正极端飞向焊丝末端的熔滴,机械冲击力较大,造成大颗粒飞溅。故采用直接反接的原因来减少飞溅。
⑶熔滴短路引起的飞溅。这种飞溅产生于短路过渡和有短路的粗滴过渡。当电源的动特性欠佳时,飞溅显得更为严重。短路电流强烈加热及电磁收缩力的作用使缩颈处液态金属发生爆炸,产生较多的颗粒飞溅。这时,通过适当改变焊接回路中得电感值或串入回路的电感值,可以减小飞溅和降低噪声,焊接过程也较稳定。
⑷焊接参数引起的飞溅,参数不当造成的,为减少这种飞溅的产生,必须正确选择焊接工艺参数。飞溅缺陷如下图:
飞溅物较多的工件
2、气孔问题
⑴CO 2气孔。焊接时,选择含有足够脱氧元素Si 和Mn 的焊丝,同时限制焊丝中得含碳量,即可有效地防止和控制CO 2气孔的产生。
⑵氢气孔。焊接时,清理焊丝及工件表面的油和锈,并对CO 2气体进行干燥处理,可有效地防止和控制氢气孔的产生。
⑶氮气孔。是因为大量的空气侵入焊接区造成的,焊接时,保证保护气层稳定可靠,避免遭到破坏,是防止焊缝中产生氮气孔的关键。
气体保护不良形成的气孔
3、裂纹问题
⑴热裂纹。这种裂纹产生的温度区间处在固相线附近的高温阶段,所以习惯上称为热裂纹防止措施:
①、限制易生成低熔点共晶物的有害杂质的含量,特别是尽量减少硫、磷、碳的含量。
②、改善焊缝金属组织,细化晶粒,减少或分散偏析程度,降低低熔点共晶物的有害影响。c 、选用碱性焊条
③、控制焊缝形状
④、焊前预热
⑤、填满熔池,减少弧坑裂纹
⑥、选择合理的焊接顺序和焊接方向,减少焊接应力。
⑵再热裂纹。防止措施:
①、减小过热倾向,细化奥氏体晶粒尺寸。
②、选择合适的焊接材料,以提高承受松弛应变的能力。
③、提高预热温度,焊后采取缓冷方法。
⑶冷裂纹。 防止措施:
①、选用低氢型焊条,去除油、锈和水汽,减少氢的来源和渠道
②、选择合理的参数和热输入
③、焊后及时热处理,以免延迟裂纹的产生
④、采用合理的焊接顺序和焊接方向,改善焊件的应力状态
另外,由于操作技术问题,还会出现焊缝成形不良、未熔合未焊透、咬边、焊瘤等缺陷。
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因操作不当而产生的缺陷
㈡、生产中常用焊接缺陷的检验方法
在实际生产中,对表面大面积的检测通常采用肉眼检查,如果怀疑有细小裂纹等缺陷,也可以用低倍放大镜(5-10倍)进行检查,光线较暗时,要采用适当的照明。由于电灯的散光会影响观察,一般采用手电筒贴着母材表面平行照射进行检查。目视检验包括以下内容:
1、检查有无漏焊现象
2、检查熔渣、飞溅是否清理干净
3、检验焊缝的几何形状。
4、检查焊接接头上是否有咬边、气孔、裂纹、夹渣和烧穿等焊接缺陷。
5、检查母材表面是否有电弧划痕、机械划伤、拆除筋板留下的划痕以及撕
裂等容易产生裂纹和应力集中地缺陷。
中投顾问发布的《2012-2016年中国工程机械行业投资分析及前景预测报告》共十五章。首先介绍了国际国内工程机械行业的发展概况和市场运行情况,并对工程机械行业的产品产量数据进行了详实地分析。然后具体介绍了挖掘机、起重机、压路机、装载机、推土机、平地机及其他工程机械的发展。中厚板在这些领域的应用不可或缺,CO 2气体保护焊得益于其许多不可替代的优点,成为小件中厚板连接最好的焊接方法,也必定成为这类工程机械最适用、最经济的焊接方法。
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一、中厚板连接成型的前景 ....................................................................................... 2 二、中厚板对接常用的工艺及各自的优缺点 ........................................................... 3
㈠、埋弧焊的特点 . ............................................................................................................................. 3 ㈡、CO 2气体保护焊的特点 .............................................................................................................. 4
三、CO 2气体保护焊中厚板对接的工艺流程,这种方法在厚板对接上有什么优势 ................................................................................................................................... 5
㈠、 焊接材料的选择 ..................................................................................................................... 5 ㈡、 Q345 钢的焊接工艺制定: . ................................................................................................... 5 ㈢、 对接接头坡口的形式 ............................................................................................................. 7 ㈣、 定为焊。 ................................................................................................................................. 8 ㈤、正式施焊。 . ................................................................................................................................. 8 ㈥、中厚板多采用多层多道焊 .......................................................................................................... 9
打底层焊接。 ..................................................................................................................... 9 2、 中间层焊接。 ..................................................................................................................... 9 3、 盖面层焊接。 ..................................................................................................................... 9 ㈦、这种焊接方法在中厚板对接上的优势 ...................................................................................... 9
1、
四、常见的厚板对接CO 2气体保护焊会出现怎样的缺陷、怎样检测、怎样避免。 ....................................................................................................................................... 9
㈠、CO 2气体保护焊最常见的问题是飞溅、气孔和裂纹。 . .......................................................... 9 1、飞溅问题 . ................................................................................................................................... 9 2、气孔问题 . ................................................................................................................................. 10 3、裂纹问题 . ................................................................................................................................. 11 ㈡、生产中常用焊接缺陷的检验方法 ............................................................................................ 12
浅析中厚板对接的CO 2气保焊
摘要:“十二五”期间,稳健向上的中国经济将为工程机械行业的发展提供重要
而持续的动力,受益于此,加之企业创新能力及综合竞争力的不断提升,我国工程机械行业将继续保持高位运行。因此,中厚板连接的前景不可估量,而CO 2气体保护焊因为其高生产效率、焊缝质量高、焊接变形小,焊接应力低、操作简便且成本较低、抗锈能力强、易于实现机械化和自动化、气体价格便宜、电能消耗少等优点成为最合适的焊接方法。
关键词:高位运行 中厚板 CO 2气体保护焊 焊缝质量好 高生产效率 一、中厚板连接成型的前景
中厚板是指厚度4.5-25.0mm 的钢板,厚度25.0-100.0mm 的称为厚板,厚度超过100.0mm 的为特厚板。中厚板主要应用于工程机械行业。
8mm 厚板
中国工程机械行业经过长时间的发展,已形成能生产18大类、4500多种规格型号的产品,基本能满足国内市场需求的、具有相当规模和蓬勃发展活力的重要行业。
2010年,行业销售总产值达到4367亿元,比2009年增长38%。挖掘机、装载机、推土机、汽车起重机、叉车和压路机等6种代表产品销售统计数据显示,各产品销售增幅普遍在2010年4月前后达到高峰,之后逐月回落,但仍处于高位,符合“前高后稳”的态势。
2011年,我国工程机械行业累计完成工业总产值5,968.87亿元,比2010年增长35.73%;实现销售产值5,792.26亿元,比2010年增长34.56%;产销率为97.04%。
“十一五”期间,我国工程机械行业加大了科研开发力度和技术改造步伐,产品质量总体水平显著提高,产品的可靠性不断完善,与国际先进水平的差距逐渐缩小。在此期间,我国工程机械产品自给率从“十五”期末的82.7%,提高到2009年的88.5%,逐步实现从制造到创造的跨越。此外,“十一五”期间,我国工程机械行业经过投资和兼并重组促进了竞争性发展,使生产集中度、产业集群度等大幅提高。同时,大力推进产业结构优化升级、产品更新换代、努力创建资源节约型、环境友好型行业,各项工作取得了成效。
目前,我国已超越美国、日本、欧洲成为全球最大的工程机械市场,这对投资者来说意味着良好的投资机会。大规模的基础设施建设,国家战略性新兴产业的发展等,都将直接带动工程机械市场继续发展。
“十二五”期间,稳健向上的中国经济将为工程机械行业的发展提供重要而持续的动力,受益于此,加之企业创新能力及综合竞争力的不断提升,我国工程机械行业将继续保持高位运行。中厚板在这些领域的应用不可或缺,CO 2气体保护焊得益于其许多不可替代的优点,成为小件中厚板连接最好的焊接方法,也必定成为这类工程机械最适用、最经济的焊接方法。
二、中厚板对接常用的工艺及各自的优缺点
目前,中厚连接成型最常用的焊接方法主要有CO 2气体保护焊和自动埋弧焊两种方法。
㈠、埋弧焊的特点
埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一,它的全称是埋弧自动焊, 又称焊剂层下自动电弧焊。
1、埋弧自动焊的主要优点是:
⑴、生产效率高 埋弧焊所用的焊接电流较大,相应的电流密度也大,加以
焊剂和熔渣保护,电弧的熔透能力和焊丝的熔敷速度都大大提高,以8~10mm厚的钢板为例,单丝埋弧焊焊接速度可达30~50m/h,若采用双丝或多丝焊、速度还可以提高一倍以上,而焊条电弧焊焊接速度则不超过6~8m/h。同时由于埋弧焊热效率搞,熔深大,单丝埋弧焊不开坡口一次熔深可达20mm 。
⑵、焊缝质量高
因为熔渣的保护,熔化金属不与空气接触,焊缝金属中含氮量降低,而熔池金属凝固较慢,液体金属和熔化焊剂间的冶金反应更充分,减少了焊缝中产生气孔、裂纹的可能性。焊接工艺参数通过自动调节保持稳定,焊工操作技术要求不高,焊缝成形良好。
CO 2气体保护焊成型良好的焊缝
⑶、劳动条件好 埋弧焊弧光不外露,没有弧光辐射,机械化的焊接方法减轻了操作强度。自动埋弧焊广泛应用于化工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。
2、这种方法也有不足之处:
⑴、埋弧焊采用颗粒状焊剂进行保护,一般只适用于平焊和平角焊位置的焊接,其他位置焊接则需要采用特殊装置来保证焊剂对焊缝区域的覆盖和防止熔池金属的流淌。因此现代大多数的工程机械行业中位置要求较高的都不能使用埋弧焊。导致埋弧焊的焊接方法不能够普及工程机械行业。
⑵、焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置,需要采用焊缝自动跟踪装置来保证焊缝不焊偏。
⑶、埋弧焊使用的电流比较大,电弧的电场强度较高,电流小于100a 时,电弧稳定性较差,因此,不适宜焊接厚度小于,1mm 的薄件。
㈡、CO 2气体保护焊的特点
以CO2作保护气体,依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的气体保护焊的方法称CO2焊。这种焊接法采用焊丝自动送丝,敷化金属量大、生产效率高、质量稳定。因此,在国内外获得广泛应用。当前,CO 2焊主要用于低碳钢和低合金钢的焊接。在汽车、机车车辆、机械等行业应用广泛。
1、这种焊接方法的优点有: ⑴、可提高生产效率。由于焊接时可使用较大的电流,电弧热量利用率较高,焊丝又是连续送进,焊后不需要清渣,所以提高了生产效率。
⑵、焊缝质量高。由于焊缝的含氢量低,抗裂性能好,接头的力学性能有保证。
⑶、焊接变形小,焊接应力低。焊接时电弧热量集中,工件受热面积小,同时CO 2有较强的冷却作用,因此,焊接应力与变形均小于焊条电弧焊。一般的结构焊后不需要再加工即可使用。
⑷、操作简便且成本较低。焊接时间可直接观察电弧和熔池,操作方法容易掌握,易于实现机械化和自动化。CO 2气体价格便宜,电能消耗少,可大大降低焊接工程成本。
⑸、抗锈能力强 CO2气体保护和埋弧焊相比,具有较高的抗锈能力,所以焊前对焊件表面的清洁工作要求不高,可以节省生产中大量的辅助时间。
2、这种方法也有一些缺点:
⑴、飞溅较大,成型较差,这是最主要的缺点。
还未清渣的工件
⑵、很难使用交流电源进行焊接,设备较复杂。
⑶、使用较大电流焊接时,弧光强烈,电弧的光、热辐射较强。 ⑷、野外或露天焊接时需采取有效的防风措施。不能焊接容易氧化的有色金属。
⑸、由于CO2气体本身具有较强的氧化性,因此在焊接过程中会引起合金元素烧损
三、CO 2气体保护焊中厚板对接的工艺流程,这种方法在厚板对接上有什么优势
目前,市场应用最广泛的中厚板材料是Q235和Q345钢种。特别是Q345,这种钢具有高强度、高韧性、良好的耐蚀性能、良好的焊接性能和冷成型能力。2008 年国家体育场(鸟巢) 工程结构用钢采用了六种钢材, 其中四种都是Q345系列 。所以,下面就以Q345为例说明。
㈠、焊接材料的选择
选择焊接材料时必须考虑到两方面的问题: 一要焊缝没有缺陷; 二要满足使用性能的要求。Q 3 4 5 这种钢的焊缝金属的热裂及冷裂倾向在正常情况下是不大的。因此在焊接Q345 这种钢材时选择焊接材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、韧性、塑性等力学性能与母材相匹配。
㈡、Q345 钢的焊接工艺制定: 主要根据材料的厚度、产品的结构和具体施工条件选择合适的工艺参数。焊接材料的选择注意两方面的问题: 保证焊缝没有缺陷、满足使用性能要求。Q345 钢的焊接时必须选择相应强度级别的焊接材料; 必须同时考虑到熔合比和冷却速度影响; 必须考虑到热处理对焊缝力学性能影响。
1、焊丝直径。短路过渡焊接主要采用细焊丝,常用焊丝直径为表0.6-1.6mm ,q345中厚板焊接常用1.0-1.2mm 焊丝
2、焊接电流。焊接电流是重要的工艺参数,是决定焊缝熔深的主要因素。短路过渡形式焊接是,由于使用的焊接电流较小,焊接飞溅较小,焊缝熔深较浅。 3、电弧电压。电弧电压的选择与焊丝直径及焊接电流有关,它们之间存在着协调匹配的关系。 4、焊接速度。焊接速度对焊缝成形、接头的力学性能及气孔等缺陷的产生都有影响。焊接速度过快时,会在焊趾部出现咬边,甚至出现驼峰焊道,而且保护气体向后拖,影响保护效果。相反,速度过慢时,焊道变宽,易产生烧穿和焊缝组织变粗的缺陷。 5、保护气体流量。影响气体保护效果的主要因素是保护气体流量不足,喷嘴高度过大,喷嘴上附着大量飞溅物和强风。保护效果不好将产生气孔,甚至使焊缝成形变坏。 6、焊丝伸出长度。短路过渡焊接时采用的焊丝都比较细,因此焊丝伸出长度对焊丝熔化速度的影响很大。
7、电源极性。CO 2焊一般都采用直流反极性。这时电弧稳定,飞溅小,焊缝成形好。
表1 1.2mm 焊丝中厚板焊接参数
CO 2气体保护焊时,为了获得最好的焊接效果,除选择好焊接设备和焊接工艺参数外,还应做好焊前准备工作。CO 2焊接时推荐使用的 坡口形式如表2所示。
表2 CO 2
焊接时推荐坡口形式
㈣、定为焊。
定位焊是为了防止由于焊接所引起的变形。定位焊缝本身易产生气孔和夹渣,所以必须细致地焊接定位焊缝。
㈤、正式施焊。
1、引弧工艺。引弧处由于工件的温度较低,熔深都比较浅,特别是再短路过渡是容易引起未焊透。故可采用倒退引弧法。即引弧后快速返回工件端头,再沿焊缝移动,在焊道重合部分进行摆动,是焊道充分熔合,完全消除弧坑。
2、基本操作。为了保证焊缝的宽度和坡口两侧的充分熔合,焊接时要根据不同的街头类型及焊接位置做适当的摆动。常见的摆动方式及应用范围见表3
对于厚度很大、焊道较宽的焊缝,通常采用多层多道的焊接方法,坡口较大时,还可采用月牙形的横向摆动方式。
月牙形横向摆动方式
3、收弧方法。CO 2焊一般电流较大,所以弧坑也大,此处易产生活口裂纹及缩孔等缺陷。为此,焊工总是设法减小弧坑尺寸,目前主要应用的方法有:有电流衰减装置的焊机时,电流较小,易填满弧坑,最好一短路过渡的方式处理弧坑;没有衰减器时,在未完全凝固的情况下,应在其上进行几次断续焊接;使用工艺板,也就是把弧坑引到工艺板上,烧完后去掉它。
㈥、中厚板多采用多层多道焊
其基本操作要点:以三层三道焊为例,采用左焊法。 1、打底层焊接。
引弧成功后,开始向左焊接,焊枪可做小幅度摆动,坡口中间运行较快,坡口两侧稍作停留。重复这个动作连续向左焊接。
2、中间层焊接。
首先将打底层的飞溅物和熔渣清理干净;其次是把握横向摆动的幅度,中间层焊接时其摆幅要比打底层焊接时稍大些,保证两侧坡口有一定的熔深,保证和打底层充分熔合;最后还要控制中间层焊道的高度,应低于母材1.5-2.5mm 。
3、盖面层焊接。
同样清理上层的飞溅物和熔渣。加大摆动幅度,超过坡口1.5mm 左右,在施焊过程中,保持喷嘴高度一致。
㈦、这种焊接方法在中厚板对接上的优势
由于焊接时可使用较大电流,电弧热量利用率较高,焊丝又是连续送进,焊后不需要清渣,所以提高了生产效率。由于焊缝的含氢量低,抗裂性能好,接头的力学性能有保证。由于热量集中,受热面积小,同时CO 2有较强的冷却作用,因此,焊接应力与变形均小于焊条电弧焊。焊接时可以直接观察,操作方法容易掌握,易于实现机械化和自动化。气体价格便宜,电能消耗少,可大大降低焊接工程成本。
四、常见的厚板对接CO 2气体保护焊会出现怎样的缺陷、怎样检测、怎样避免。
㈠、CO 2气体保护焊最常见的问题是飞溅、气孔和裂纹。 1、飞溅问题
⑴由冶金反应引起的飞溅。这种问题主要是由CO 2气体造成的,由于CO 2气体的强烈氧化性是熔滴和熔池中得碳被氧化成CO 2气体。如使用含硅锰脱氧元素的焊丝,可以改善飞溅状况。在此基础上采取降低焊丝的含碳量并适当增加脱氧能力更强的铝钛等元素,飞溅还可进一步降低。
⑵由极点压力引起的飞溅。这种飞溅的大小决定于电弧的极性。正离子从工件正极端飞向焊丝末端的熔滴,机械冲击力较大,造成大颗粒飞溅。故采用直接反接的原因来减少飞溅。
⑶熔滴短路引起的飞溅。这种飞溅产生于短路过渡和有短路的粗滴过渡。当电源的动特性欠佳时,飞溅显得更为严重。短路电流强烈加热及电磁收缩力的作用使缩颈处液态金属发生爆炸,产生较多的颗粒飞溅。这时,通过适当改变焊接回路中得电感值或串入回路的电感值,可以减小飞溅和降低噪声,焊接过程也较稳定。
⑷焊接参数引起的飞溅,参数不当造成的,为减少这种飞溅的产生,必须正确选择焊接工艺参数。飞溅缺陷如下图:
飞溅物较多的工件
2、气孔问题
⑴CO 2气孔。焊接时,选择含有足够脱氧元素Si 和Mn 的焊丝,同时限制焊丝中得含碳量,即可有效地防止和控制CO 2气孔的产生。
⑵氢气孔。焊接时,清理焊丝及工件表面的油和锈,并对CO 2气体进行干燥处理,可有效地防止和控制氢气孔的产生。
⑶氮气孔。是因为大量的空气侵入焊接区造成的,焊接时,保证保护气层稳定可靠,避免遭到破坏,是防止焊缝中产生氮气孔的关键。
气体保护不良形成的气孔
3、裂纹问题
⑴热裂纹。这种裂纹产生的温度区间处在固相线附近的高温阶段,所以习惯上称为热裂纹防止措施:
①、限制易生成低熔点共晶物的有害杂质的含量,特别是尽量减少硫、磷、碳的含量。
②、改善焊缝金属组织,细化晶粒,减少或分散偏析程度,降低低熔点共晶物的有害影响。c 、选用碱性焊条
③、控制焊缝形状
④、焊前预热
⑤、填满熔池,减少弧坑裂纹
⑥、选择合理的焊接顺序和焊接方向,减少焊接应力。
⑵再热裂纹。防止措施:
①、减小过热倾向,细化奥氏体晶粒尺寸。
②、选择合适的焊接材料,以提高承受松弛应变的能力。
③、提高预热温度,焊后采取缓冷方法。
⑶冷裂纹。 防止措施:
①、选用低氢型焊条,去除油、锈和水汽,减少氢的来源和渠道
②、选择合理的参数和热输入
③、焊后及时热处理,以免延迟裂纹的产生
④、采用合理的焊接顺序和焊接方向,改善焊件的应力状态
另外,由于操作技术问题,还会出现焊缝成形不良、未熔合未焊透、咬边、焊瘤等缺陷。
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因操作不当而产生的缺陷
㈡、生产中常用焊接缺陷的检验方法
在实际生产中,对表面大面积的检测通常采用肉眼检查,如果怀疑有细小裂纹等缺陷,也可以用低倍放大镜(5-10倍)进行检查,光线较暗时,要采用适当的照明。由于电灯的散光会影响观察,一般采用手电筒贴着母材表面平行照射进行检查。目视检验包括以下内容:
1、检查有无漏焊现象
2、检查熔渣、飞溅是否清理干净
3、检验焊缝的几何形状。
4、检查焊接接头上是否有咬边、气孔、裂纹、夹渣和烧穿等焊接缺陷。
5、检查母材表面是否有电弧划痕、机械划伤、拆除筋板留下的划痕以及撕
裂等容易产生裂纹和应力集中地缺陷。
中投顾问发布的《2012-2016年中国工程机械行业投资分析及前景预测报告》共十五章。首先介绍了国际国内工程机械行业的发展概况和市场运行情况,并对工程机械行业的产品产量数据进行了详实地分析。然后具体介绍了挖掘机、起重机、压路机、装载机、推土机、平地机及其他工程机械的发展。中厚板在这些领域的应用不可或缺,CO 2气体保护焊得益于其许多不可替代的优点,成为小件中厚板连接最好的焊接方法,也必定成为这类工程机械最适用、最经济的焊接方法。
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