單面焊雙面成形質(zhì)量差的原因及防止措施 焊接專業(yè)畢業(yè)論文

1、單面焊雙面成形質(zhì)量差的原因及防止措施 目 錄 摘 要 1 前 言 2 1 單面焊雙面成形技術(shù)的概念 3 2 單面焊雙面成形常見的焊接缺陷 3 2.1 尺寸上的缺陷 3 2.2 結(jié)構(gòu)上的缺陷 3 2.3 性質(zhì)上的缺陷 3 3 單面焊雙面成形質(zhì)量差引起的問題 3 3.1 增加消耗，降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命 3 3.2 焊接缺陷會(huì)給結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)帶來威脅，引起安全事故 3 4 單面焊雙面成形焊接質(zhì)量差的原因分析 3 4.1 焊接電源自身因素引起的焊接質(zhì)量差 3 4.2 工藝因素對(duì)單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的影響 4 4.2.1 焊接電流 4 4.2.2 焊接速度 4 4.2.3 電弧電壓 4 4.2.4

2、 焊接層數(shù)選擇不當(dāng) 5 4.2.5 焊條類形及焊條直徑的影響 5 4.3 操作因素 5 5 防止單面焊雙面成形焊接產(chǎn)生焊接缺陷的措施 5 5.1 作好焊前準(zhǔn)備 5 5.2 焊接操作 6 5.2.1 選擇合適的工藝參數(shù) 6 5.2.2 焊工技術(shù)水平 6 結(jié) 論7 參考文獻(xiàn) 8 謝 辭 9 單面焊雙面成形質(zhì)量差的原因及防止措施 摘摘 要：要：?jiǎn)蚊婧鸽p面成形的焊接質(zhì)量受到了焊接設(shè)備、焊材工藝流程、操作技術(shù)水平的限 制。本文詳細(xì)的介紹了焊接電源、焊接電流、焊接速度、電弧電壓、焊接層數(shù)、焊條類形、焊 條直徑等工藝因素對(duì)單面焊雙面成形技術(shù)焊接質(zhì)量的影響和造成的相關(guān)缺陷。詳細(xì)的分析了單 面焊雙面成形技術(shù)焊接

3、質(zhì)量差所引起的一系列問題及造成質(zhì)量差的原因，提出了相應(yīng)的防止措 施，解決單面焊雙面成形技術(shù)的缺陷，使單面焊雙面成形技術(shù)進(jìn)一步完善，加以推廣，并對(duì)單 面焊雙面成形作業(yè)具有一定的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：?jiǎn)蚊婧鸽p面成形，焊接，質(zhì)量，原因，措施 引引 言言 焊接技術(shù)是一門重要的金屬加工技術(shù)，盡管焊接技術(shù)發(fā)展很快，自動(dòng)化程度也越來越高， 但手工電弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直徑容器和管道的焊接方面，單面焊雙面成形 焊接技術(shù)的作用更顯突出。優(yōu)質(zhì)的單面焊雙面成形焊接的焊縫表面應(yīng)圓滑過渡至母材，表面不 得有裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、焊瘤、咬邊等缺陷，焊縫內(nèi)部同樣不允許有缺陷。但焊接過 程中由于設(shè)備、材

4、料、工藝及操作等原因，使得形成的焊縫達(dá)不到質(zhì)量要求，從而對(duì)結(jié)構(gòu)的工 作質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。 1.單面焊雙面成形技術(shù)的概念 單面焊雙面成形技術(shù)是采用普通焊條，在不需要任何輔助措施條件下，只是坡口根部在進(jìn) 行組裝定位焊時(shí)，應(yīng)按焊接的不同操作手法留出不同的間隙，在坡口的正面進(jìn)行焊接，就會(huì)在 破口的正、背兩面都能得到均勻整齊、成形良好，符合質(zhì)量要求的焊縫。這種方法主要適用于 板材對(duì)接接頭、管狀對(duì)接接頭和騎座式管板接頭。是鍋爐、壓力容器焊工應(yīng)熟練掌握的操作技 能1。 2.單面焊雙面成形常見的焊接缺陷 2.1 尺寸上的缺陷 包括焊接結(jié)構(gòu)的尺寸誤差和焊縫形狀不佳等。焊縫外表高低不平和波紋粗劣，焊縫

5、寬度不 均勻、太寬或太窄，焊縫余高過低或過高，角焊縫焊腳尺寸不等都屬于焊縫尺寸及形狀不符合 要求。這些缺陷不僅使焊縫成形不美，而且容易造成應(yīng)力集中,影響焊縫與母材的結(jié)合強(qiáng)度。 2.2 結(jié)構(gòu)上的缺陷 包括氣孔、夾渣、非金屬夾雜物、熔合不良、未焊透、咬邊、裂紋、表面缺陷等。這些缺 陷是焊接過程中最容易出現(xiàn)的缺陷。這些缺陷減弱了焊縫的有效面積，降低了焊接接頭的力學(xué) 性能，而且易造成應(yīng)力集中，引起裂紋，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，使焊接結(jié)構(gòu)無法承受正常工作載荷。 2.3 性質(zhì)上的缺陷 包括力學(xué)性能和化學(xué)性質(zhì)等不滿足焊件的使用要求的缺陷。力學(xué)性能指的是抗拉強(qiáng)度、屈 服點(diǎn)、伸長率、硬度、沖擊吸收功、塑性、疲勞強(qiáng)度、彎曲

6、角度等。化學(xué)性質(zhì)指的是化學(xué)成分 和耐腐蝕性等。這些缺陷使焊縫結(jié)構(gòu)無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的力學(xué)性能和化學(xué)性能2。 3.單面焊雙面成形質(zhì)量差引起的問題 3.1 增加消耗，降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命 焊接生產(chǎn)中，優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量可以滿足設(shè)計(jì)要求，保證結(jié)構(gòu)的正常使用壽命1。 而一旦出 現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷，就會(huì)增加板材、焊材、電力及人力的消耗等。 否則，這些缺陷在使用過程 中會(huì)引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。 3.2 焊接缺陷會(huì)給結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)帶來威脅，引起安全事故 單面焊雙面成形焊接主要用于鍋爐及壓力容器等重要構(gòu)件的焊接生產(chǎn)中，一旦有嚴(yán)重缺陷， 質(zhì)量不合格，焊件的焊補(bǔ)非常困難，而且在生產(chǎn)過程中受各種交變載

7、荷及壓力的作用，使焊縫 的缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中，加之焊縫的有效使用面積減小，減弱了焊接接頭的強(qiáng)度。輕則使產(chǎn)品的 使用壽命受到影響，重則導(dǎo)致焊縫斷裂，產(chǎn)品破壞，釀成嚴(yán)重的事故。 4.單面焊雙面成形焊接質(zhì)量差的原因分析 4.1 焊接電源自身因素引起的焊接質(zhì)量差 焊接電源是焊接工藝執(zhí)行過程中最重要的因素。若焊接電源自身性能不好，必然不會(huì)產(chǎn)生 良好的焊件。當(dāng)焊機(jī)的引弧性能差，電弧燃燒不穩(wěn)定，就不能保證工藝參數(shù)穩(wěn)定，焊接過程就 無法正常進(jìn)行，焊接質(zhì)量就得不到保證。 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定、柔順、飛濺少，但 電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流弧焊電

8、源。用小電流焊接薄 板時(shí)，也常用直流弧焊電源，因?yàn)橐”容^容易，電弧比較穩(wěn)定。低氫型焊條用直流電源焊接 時(shí)，一般用反接，因?yàn)榉唇拥碾娀”日臃€(wěn)定。焊接薄板時(shí)，焊接電流小，電弧不穩(wěn)定，因此 焊接薄板時(shí)，不論是用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流反接3。 4.2 工藝因素對(duì)單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的影響 4.2.1 焊接電流 焊接電流大小選擇恰當(dāng)與否直接影響到焊接的最終質(zhì)量。焊接電流過大，可以提高生產(chǎn)率， 并使熔透深度增加，但易出現(xiàn)咬邊、焊穿、增加焊件變形和金屬飛濺量，也會(huì)使焊接接頭的組 織由于過熱而發(fā)生變化，并增大氣孔傾向。 尤其在立焊操作時(shí)熔池難以控制，易出現(xiàn)焊瘤，弧 長增加，就會(huì)產(chǎn)生咬邊。焊接

9、電流過小，使電弧不穩(wěn)，熔透深度減小，易出現(xiàn)未焊透、熔合不 良、夾渣、脫節(jié)等缺陷。 焊接電流應(yīng)根據(jù)板件厚度、接頭形式、焊接位置、焊接層數(shù)、焊條類形、焊條直徑和焊接 經(jīng)驗(yàn)等因素綜合考慮。對(duì)于一定直徑的焊條有一個(gè)合適的焊接電流范圍，可參考表 1 選擇3。 表表 1 焊接電流和焊條直徑的關(guān)系焊接電流和焊條直徑的關(guān)系 焊條直徑/mm1.62.02.53.2456 焊接電流/a254040655080100130160210200270260300 4.2.2 焊接速度 焊接速度是表征焊接生產(chǎn)效率的主要參數(shù)。合理選擇焊接速度對(duì)保證焊接質(zhì)量尤為重要。 焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí)還

10、要使焊縫寬度和余高等符合設(shè) 計(jì)要求。焊速過快，使熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成形不良等缺陷。焊速過 慢，使高溫時(shí)間長，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機(jī)械性能降低，焊件的變形量 增大，同時(shí)焊速過慢還會(huì)使每層的厚度增大，導(dǎo)致熔渣倒流，形成夾渣等缺陷。 a）鑄件 b）鍛件 圖圖 1 鋼的顯微組織鋼的顯微組織 4.2.3 電弧電壓 焊接過程中合理的控制電弧長度是保證焊縫質(zhì)量穩(wěn)定的重要因素。焊條電弧焊電弧電壓主 要由電弧長度決定的。電弧長度越大，電弧電壓越高，電弧長度越短，電弧電壓越小。電弧過 長對(duì)熔化金屬保護(hù)差，空氣中的氧、氮等有害氣體容易侵入，使焊縫易產(chǎn)生氣孔，焊接金屬的 機(jī)械性

11、能降低。但弧長也不易過短，若弧長過短，就會(huì)引起粘條現(xiàn)象，且由于電弧對(duì)溶池的表 面壓力過大，不利于溶池的攪拌，使溶池中氣體及溶渣上浮受阻，從而引起氣孔、夾渣等缺陷 的產(chǎn)生。 4.2.4 焊接層數(shù)選擇不當(dāng) 單面焊雙面成形焊接層數(shù)的選擇對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定的影響。焊接層數(shù)主要根據(jù)焊件厚度、 焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來確定?？勺魅缦陆乒浪悖?n=/d 公式（1） 式中：n 為焊接層數(shù)； 為焊件的厚度（mm）；d 為焊條的直徑（mm） 對(duì)于低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼的多層焊時(shí)，每層厚度過大，對(duì)焊縫金屬的塑性 （主要表現(xiàn)在冷彎上）有不利的影響，且焊接過程中熔渣易倒流，產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺陷。 但

12、每層厚度也不易過小，以免造成焊縫兩側(cè)熔合不良。 4.2.5 焊條類形及焊條直徑的影響 焊縫金屬的性能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來決定。因此，焊條類形選擇恰當(dāng)與否是 影響焊縫質(zhì)量的重要因素。焊條直徑的大小除了對(duì)生產(chǎn)率有一定的影響外，對(duì)焊接質(zhì)量也有一 定的影響。焊條直徑一般根據(jù)焊件的厚度選擇：同時(shí)還要考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)， 對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求。在一般情況下，焊條直徑與焊件厚度之間的關(guān)系 的參考數(shù)據(jù)，見表 2。 表表 2 焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系 焊件厚度/mm234561213 焊條直徑/mm23.23.2445416 在板厚相同的

13、條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑比其他位置大一些，立焊，橫焊 和仰焊應(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過 4.0mm。第一層焊道應(yīng)選用小直徑焊條焊接，以后各層 可以根據(jù)焊件的厚度選用較大的焊條。t 形接頭、搭接接頭都選用較大直徑的焊條。 4.3 操作因素 在焊接生產(chǎn)過程中，焊工的單面焊雙面成形操作技術(shù)水平低，就意味著打底層的運(yùn)條方法、 焊條角度、接頭方法、中間層及蓋面層的運(yùn)條方法、接頭、收尾等操作方法掌握不熟練，這是 造成焊縫質(zhì)量差的重要原因之一。 焊前對(duì)工件上的油、銹、水分清理不嚴(yán)格，焊條未經(jīng)烘干處理或烘烤溫度不夠而投入使用， 會(huì)促使焊縫產(chǎn)生大量的氣孔，從而使焊接縫質(zhì)量達(dá)不到要求。 5.防止單

14、面焊雙面成形焊接產(chǎn)生焊接缺陷的措施 5.1 作好焊前準(zhǔn)備 焊前應(yīng)對(duì)焊機(jī)進(jìn)行試焊，確認(rèn)焊機(jī)的引弧性能和穩(wěn)定性能好，工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)方便、靈活、 方可使用。工件應(yīng)開 y 形的坡口，鈍邊的尺寸一般選在 0.51.0mm 之間，坡口邊緣 20mm 以內(nèi) 處用磨光機(jī)打磨，并將表面的鐵銹、油污等清除干凈，露出金屬光澤。鍋爐壓力容器及重要結(jié) 構(gòu)的焊接一律采用堿性焊條，打底層焊接應(yīng)選擇直徑 3.2mm 的焊條，中間層和蓋面層可選用 4mm 的焊條，并對(duì)焊條進(jìn)行 400烘干，保溫 24h。使用時(shí)需要將焊條放在保溫筒內(nèi)，隨用隨 取。焊條在爐外停留時(shí)間不得超過 4h，且反復(fù)烘干次數(shù)不能多于三次，藥皮開裂和偏心度超標(biāo)

15、的焊條不得使用4。 5.2 焊接操作 5.2.1 選擇合適的工藝參數(shù) 焊條電弧焊的工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類 和極性、焊接層數(shù)等。焊接工藝參數(shù)選擇的正確與否直接影響焊縫形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生 產(chǎn)率。因此選擇合適的焊接工藝參數(shù)是焊接生產(chǎn)中不可忽視的一個(gè)重要問題。 焊接電流應(yīng)根據(jù)板件厚度、焊接位置、焊接層數(shù)、焊條類形、焊條直徑和焊接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選 擇，保證所選擇的電流不易造成焊縫咬邊、燒穿、夾渣、未焊透等缺陷。焊接過程中應(yīng)盡量選 擇使用短弧焊接，立焊、仰焊時(shí)比平焊更短些，以利于熔滴過渡，防止熔化金屬下滴，堿性焊 條焊接時(shí)應(yīng)比酸性焊條弧長短些，以利于電弧的穩(wěn)定，

16、以避免咬邊、未焊透、氣孔等缺陷的產(chǎn) 生。 焊速應(yīng)合適，不宜過慢，以每層厚度不大于 4-5mm 為宜，以避免高溫停留增長，影響焊 縫的機(jī)械性能，但焊速也不宜過快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷5。焊接速度直接影響生產(chǎn) 率，所以應(yīng)該在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時(shí)根據(jù)具體情況適 當(dāng)加快焊接速度，以提高焊接生產(chǎn)率。對(duì)重要構(gòu)件要采取焊前先預(yù)熱、焊后緩冷等措施，以避 免冷裂紋的產(chǎn)生。 焊接參數(shù)對(duì)熱影響區(qū)的大小和性能有很大的影響。采用小的焊接參數(shù)，如降低焊接電流， 增大焊接速度等，都可以減小熱影響區(qū)的尺寸。采用小的焊接參數(shù)也可防止過熱組織生成和晶 粒細(xì)化。 5.2.2 焊工技術(shù)水平

17、焊接生產(chǎn)中，焊工對(duì)單面焊雙面成形操作技術(shù)掌握的水平和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，往往決定了焊縫的 質(zhì)量。因此，加強(qiáng)焊工單面焊雙面成形操作技能的訓(xùn)練及各種單面焊雙面成形的焊接參數(shù)的掌 握是保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵。 結(jié)結(jié) 論論 單面焊雙面成形焊接技術(shù)在現(xiàn)代手工電弧焊焊接領(lǐng)域仍占有不可替代的作用。尤其在小直 徑容器和管道的焊接方面，單面焊雙面成形焊接技術(shù)的作用更顯突出。優(yōu)質(zhì)的單面焊雙面成形 焊接質(zhì)量可以滿足設(shè)計(jì)要求，保證正常的使用壽命。而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷，就會(huì)影響產(chǎn) 品的使用壽命，甚至給安全生產(chǎn)帶來威脅，引起安全事故。為了防止這些缺陷的產(chǎn)生，對(duì)單面 焊雙面成形技術(shù)進(jìn)行更深一步探索。通過對(duì)造成質(zhì)量差原因的分析，逐步改善和提高單面焊雙 面成形的焊接質(zhì)量。單面焊雙面成形的焊接質(zhì)量受到了焊接設(shè)備、焊材工藝流程、操作技術(shù)水 平的限制。通過對(duì)這些限制的深入研究，找出造成質(zhì)量差的原因，提出了相應(yīng)的防止措施，解 決單面焊雙面成