焊接工藝課程設(shè)計(jì)

1、目 錄1 結(jié)構(gòu)與母材性能分析11.1 工字形柱結(jié)構(gòu)分析11.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用11.1.2 受力情況11.2 母材性能分析11.2.1 q235-c鋼簡(jiǎn)介11.2.2 化學(xué)成分及其影響11.2.3 q235-c鋼的力學(xué)性能11.2.4 q235-c鋼的焊接性分析12 生產(chǎn)工藝流程圖13 裝配焊接工藝流程13.1 下 料13.2 裝配與焊接13.2.1 翼板與腹板的裝配焊接13.2.2 肋板焊縫的焊接工藝13.2.3 肋板縱向角焊縫的焊接工藝14 焊接變形14.1 焊接變形的種類14.2 焊接變形的防治措施15 埋弧自動(dòng)焊15.1 埋弧自動(dòng)焊的原理15.2 埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用15.2.1

2、 埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)15.2.2 埋弧自動(dòng)焊的應(yīng)用15.3 埋弧自動(dòng)焊的焊接工藝15.3.1 埋弧焊的焊接材料及選用15.3.2 埋弧焊的冶金過(guò)程的特點(diǎn)15.3.3 埋弧焊焊接工藝15.3.4 埋弧焊的常見(jiàn)缺陷及防止方法16 參考文獻(xiàn)1ii1 結(jié)構(gòu)與母材性能分析1.1 工字形柱結(jié)構(gòu)分析1.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用工字形柱是指工字形斷面的軋制鐵柱、鋼柱或鑄鋼柱；尤其是用于鋼鐵結(jié)構(gòu)(如鋼架建筑物)中的柱。使用工字形結(jié)構(gòu)不僅可節(jié)省材料，還能保證強(qiáng)度和剛性，即利于用最少的材料，承受更大的力。其結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，塑性和柔韌性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，適用于承受振動(dòng)和沖擊載荷大的建筑結(jié)構(gòu)，抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)，特別適用于一些

3、多地震發(fā)生帶的建筑結(jié)構(gòu)。廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、車輛、支架、機(jī)械等。1.1.2 受力情況工字形柱具有較好的承載能力，由于強(qiáng)軸方向的承載力較大，而工字形柱具有強(qiáng)弱明顯的強(qiáng)弱軸關(guān)系和非常薄弱的抗扭性能，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，很容易出現(xiàn)變形或者失穩(wěn)的問(wèn)題。在柱兩端受力較復(fù)雜，受風(fēng)載荷、地震載荷、水平以及其他動(dòng)載荷作用下，兩端會(huì)產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，彎矩大的在柱子中間同時(shí)受較大的壓力。1.2 母材性能分析1.2.1 q235-c鋼簡(jiǎn)介q235-c鋼是一種普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，這種鋼容易冶煉，工藝性好，價(jià)格低廉。而且在力學(xué)性能上也能滿足一般工程結(jié)構(gòu)及普通機(jī)器零件的要求應(yīng)用十分廣泛。q235-c表示這種鋼的屈服強(qiáng)度為

4、235mpa，質(zhì)量等級(jí)為c級(jí)，q235-c鋼含碳量約為0.2%屬于低碳鋼，s、p和非金屬夾雜物較多在相同含碳量及熱處理?xiàng)l件下，其塑性、韌性較低，加工成形后一般不進(jìn)行熱處理，大都在熱軋狀態(tài)下直接使用，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。通常軋制成盤(pán)條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼，中厚鋼板，大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)，用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋爐、容器、船舶等，也大量用作對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件（如鉚釘、螺釘、螺母、軸套、及某些農(nóng)機(jī)零件等）。c級(jí)鋼還可作某些專業(yè)用鋼使用。1.2.2 化學(xué)成分及其影響q235-c鋼的化學(xué)

5、成分如表1-1所示。表1-1 q235-c的化學(xué)成分化學(xué)元素碳（c）硅（si）錳（mn）磷（p）硫（s）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%0.170.351.40.0400.040化學(xué)元素對(duì)q235-c鋼性能的主要影響如表1-2所示。表1-2 化學(xué)元素對(duì)q235-c鋼性能的主要影響元素名稱對(duì)性能主要影響碳（c）鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。硅（si）常用的脫氧劑，有固熔強(qiáng)化作用，提高電阻率，降低磁滯損耗，改善磁導(dǎo)率，提高淬透性，抗回火性，對(duì)改善綜合力學(xué)性能有利，提高彈性極限，增加自然條件下的耐蝕性。含量較高時(shí)，降低焊接性，且易導(dǎo)致冷脆。中碳鋼和高碳鋼

6、易于在回火時(shí)產(chǎn)生石墨化。錳（mn）降低鋼的下臨界點(diǎn)，增加奧氏體冷卻時(shí)的過(guò)冷度，細(xì)化珠光體組織以改善其力學(xué)性能，為低合金鋼的重要合金元素，能明顯提高鋼的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向。磷（p）固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用很好，與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能，與硫、錳聯(lián)合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性。硫（s）改善切削性。產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象，惡化鋼的質(zhì)量，硫含量高，對(duì)焊接性產(chǎn)生不好影響。1.2.3 q235-c鋼的力學(xué)性能q235-c鋼的力學(xué)性能如表1-3所示。表1-3 q235-c鋼的力學(xué)性能牌號(hào)等級(jí)屈服強(qiáng)度reh(n/mm2),不小于抗拉強(qiáng)度

7、rm/(n/mm2)斷后伸長(zhǎng)率a/%，不小于沖擊試驗(yàn)（v形缺口）厚度（或直徑）/mm厚度（或直徑）/mm溫度/沖擊吸收功/j不低于16164040606010010015015020040406060100100150150200q235c23522521521519518537050026252422210271.2.4 q235-c鋼的焊接性分析q235-c鋼的焊接性分析：按碳當(dāng)量計(jì)算公式計(jì)算焊接接頭的碳當(dāng)量 因?yàn)閝235-c鋼的含碳量較低ce=0.4%，合金元素錳和硅含量不高，所以q235-c鋼在焊接過(guò)程中基本無(wú)淬硬傾向，冷裂敏感性小，焊接性良好，不會(huì)因焊接熱周期的快速冷卻而引起淬硬而使

8、組織脆化。因此，在板厚小于70mm的焊件焊接時(shí)，焊前不需預(yù)熱，不必嚴(yán)格保持層間溫度，除了鍋爐、壓力容器等重要焊接結(jié)構(gòu)外，焊后不必做消除應(yīng)力處理。焊接接頭具有足夠的力學(xué)性能和工藝性能。42 生產(chǎn)工藝流程圖工字形柱的生產(chǎn)工藝流程圖如圖2-1所示。翼板加工腹板加工肋板加工鋼板復(fù)檢鋼板復(fù)檢預(yù)處理鋼板復(fù)檢預(yù)處理拼接下料預(yù)處理下料拼接下料翼板與腹板裝配縱縫焊接矯正無(wú)損探傷肋板裝配油漆出廠成品檢驗(yàn)總裝配（附件等）端部定尺加工肋板焊接焊 接圖2-1 工字形柱的生產(chǎn)工藝流程圖203 裝配焊接工藝流程3.1 下 料根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，翼板選擇規(guī)格為12000125022（長(zhǎng)寬板厚）和3200125022（長(zhǎng)寬板厚）以及

9、腹板選擇規(guī)格為12000125014（長(zhǎng)寬板厚）和3200125014（長(zhǎng)寬板厚）。考慮到鋼板邊緣30mm不能用于生產(chǎn)加工，腹板與翼板的預(yù)留加工余量（切割和邊緣加工分別留3mm），長(zhǎng)度方向上預(yù)留焊接收縮量以及肋板收縮量（22.590mm），所以第一塊翼板的規(guī)格為11900101222，第二塊翼板規(guī)格為3100101222；第一塊腹板規(guī)格為1190125014，第二塊腹板的規(guī)格為3100101222。肋板選擇規(guī)格為5000125010（長(zhǎng)寬板厚）的兩塊板，每塊板使用氧可燃?xì)怏w火焰切割出11塊肋板，每塊肋板規(guī)格為115744310。為防止肋板焊縫與縱向角焊縫交叉，肋板的四個(gè)內(nèi)角要切掉一部分，半徑為

10、20mm。翼板及腹板對(duì)接采用開(kāi)坡口雙面埋弧焊，焊絲為h08a，焊劑為hj431。焊接參數(shù)如表3-1所示。表3-1 開(kāi)坡口雙面埋弧焊的焊接參數(shù)鋼板厚度/mm破口形式焊絲直徑/mm焊接順序坡口尺寸焊接電流/a電弧電壓/v焊接速度/mh-1/（）b/mmp/mm翼板2265正反703310501150600620384036381845腹板145正反70338308506006203638363825453.2 裝配與焊接3.2.1 翼板與腹板的裝配焊接一、裝配對(duì)稱的工字?jǐn)嗝娴闹Y(jié)構(gòu)制造的程序應(yīng)是先裝配后焊接，即先裝配成工字形狀并定位焊后再進(jìn)行焊接。不應(yīng)邊裝配邊焊接，即不能先焊成t形斷面再裝另一翼板

11、，最后焊成完整的工字形，這樣做變形大、工序多、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。裝配時(shí)先在翼板上劃出腹板的位置線，如圖3-1a所示。并焊上定位角鐵2。為便于吊裝在腹板背上角鐵，如圖3-1b所示。用90角尺檢查腹板與翼板的垂直度，如圖3-1c所示。圖3-1 工字形結(jié)構(gòu)的裝配a)劃線與安裝定位角鐵 b)裝配t形梁 c)裝配工字梁1、3翼板 2定位角鐵 4腹板 5吊具 6直角尺二、定位焊此次裝配選擇二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行定位焊。定位焊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)致隨后二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時(shí)產(chǎn)生氣孔和夾渣的主要原因，所以必須認(rèn)真地焊接定位焊縫。定位焊縫間距為100150m

12、m，為增加定位焊縫的強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)增大定位焊縫長(zhǎng)度，一般為1550mm長(zhǎng)。焊絲為h08mn2sia，具體焊接工藝參數(shù)如表3-2所示。表3-2 定位焊焊接參數(shù)焊腳尺寸/mm焊絲直徑/mm焊接電流/a焊接電壓/v焊接速度/mh-1焊絲伸出長(zhǎng)度/mm氣體流量/lmin-161.62602802729202618201618三、焊接工藝為保證四條縱向角焊縫的焊接質(zhì)量，生產(chǎn)中常采用“船形”位置施焊，其傾角為45。圖3-2即為傾斜焊件的簡(jiǎn)易裝置。圖3-2 傾斜焊件的簡(jiǎn)易裝置工字形柱四條縱向角焊縫采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行焊接，需安裝引弧板和熄弧板，焊前要認(rèn)真清理焊接區(qū)。焊絲為h08a，焊劑為hj431。具體焊接工藝

13、參數(shù)如表3-3所示。表3-3 翼板與腹板的焊接參數(shù)焊腳尺寸/mm焊絲直徑/mm焊接電流/a電弧電壓/v焊接速度/mh-162450475343640焊接順序如圖3-3所示。圖3-3 工字形結(jié)構(gòu)的焊接順序焊后采用氣體火焰加熱對(duì)焊接變形進(jìn)行矯正，至此工字形結(jié)構(gòu)制造完成。3.2.2 肋板焊縫的焊接工藝先在腹板上劃肋板裝配線，使用合適的夾緊器（如永磁式夾緊器）予以定位夾緊。肋板的焊接選用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。為減少焊接變形，采用圖3-4所示的肋板焊接順序。圖3-5 肋板 圖3-4 肋板焊接順序肋板如圖3-5所示。焊絲選用h08mn2sia，具體焊接工藝參數(shù)如表3-4所示。表3-4 肋板焊縫的焊接參數(shù)焊腳

14、尺寸/mm焊絲直徑/mm焊接電流/a焊接電壓/v焊接速度/mh-1焊絲伸出長(zhǎng)度/mm氣體流量/lmin-161.626028027292026182016183.2.3 肋板縱向角焊縫的焊接工藝由于肋板與腹板的焊接已完成，經(jīng)焊接變形矯正后即可對(duì)其進(jìn)行肋板縱向角焊縫（肋板與翼板之間的焊縫）的焊接。選用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接，焊絲選用h08mn2sia，具體焊接參數(shù)如表3-5所示。表3-5 肋板縱向角焊縫的焊接參數(shù)焊腳尺寸/mm焊絲直徑/mm焊接電流/a電弧電壓/v焊接速度/mh-1氣體流量/lmin-15.01.228028302025肋板焊接完成后，如果沒(méi)有變形，在長(zhǎng)度方向上測(cè)量一定尺寸切

15、割后進(jìn)行端面銑平或磨平；如果存在變形，則焊后對(duì)其進(jìn)行矯正后再進(jìn)行定尺加工。以上所有工序完成之后，使用超聲波對(duì)工字形柱整體進(jìn)行探傷，檢驗(yàn)合格后方可出廠。4 焊接變形4.1 焊接變形的種類焊接過(guò)程中焊件產(chǎn)生的變形稱為焊接變形。焊后，焊件殘留的變形稱為焊接殘余變形。焊接殘余變形有縱向收縮變形、橫向收縮變形、撓曲變形、角變形、錯(cuò)邊變形、扭曲變形和波浪變形等共七種，其中焊縫的縱向收縮變形和橫向收縮變形是基本的變形形式，在不同的焊件上，由于焊縫的數(shù)量和位置分布不同，這兩種變形又可表現(xiàn)為其它幾種不同形式的變形。變形種類有翼板角變形、整體撓曲、彎曲（旁彎）、扭曲和腹板的波浪變形。翼板上的角變形，根本原因是由于

16、焊縫的橫向收縮沿板厚分布不均勻所致的，焊縫接頭形式不同，其角變形的特點(diǎn)也是不同。但是焊接工字形柱的時(shí)候常是以形接頭的形式出現(xiàn)，形接頭角變形可以看成是由立板相對(duì)于水平板的回轉(zhuǎn)與水平板本身的角變形兩部分組成。在焊接翼板的時(shí)候一面溫度較高，另一面較低，在焊接的那面受熱膨脹較大，另一面較小，這樣翼板冷卻的時(shí)候厚度方向上的收縮不均勻，焊接收縮面較大，另一面較小，產(chǎn)生了角變形。角變形的大小與焊接規(guī)范以及焊件的剛性有關(guān)，焊接規(guī)范中數(shù)值越大，它的輸出能量就越大，造成厚度方面的收縮就不均勻，角變形也就會(huì)很大，焊件的剛性越小，焊后引起的變形就越大，所以在焊接工字形結(jié)構(gòu)的時(shí)候就要合理加強(qiáng)板的剛性,但是在批量生產(chǎn)的時(shí)

17、候，基本采用剛性固定的方法,以加強(qiáng)焊接板的剛度。但是對(duì)于一些特殊要求的工字形柱焊接時(shí)，也采用反變形的方法。工字鋼焊后的彎曲變形表現(xiàn)在構(gòu)件實(shí)際中心線偏離設(shè)計(jì)中心線，產(chǎn)生一定的撓度，彎曲變形分為兩種：焊縫橫向收縮引起的彎曲變形和焊縫縱向收縮引起的彎曲變形。如圖4-1所示。腹板在焊接時(shí)，高溫部分(焊縫)受熱膨脹受阻，產(chǎn)生壓縮塑性變形，腹板在膨脹力的作用下發(fā)生圖4-1中b所示的變形：冷卻時(shí)由于壓縮塑性變形的存在，高溫部分在冷卻后受拉力作用，其反作用力使腹板發(fā)生圖4-1中c所示的變形。在焊接圖4-2中3，4角焊縫時(shí)，由于先焊的1，2角焊縫使腹板與翼板已構(gòu)成一個(gè)t形梁，構(gòu)件的剛性有所增大，焊后產(chǎn)生較小的彎

18、曲變形，和前面產(chǎn)生的彎曲變形只能部分抵消。圖4-1 工字形柱腹板焊接的彎曲變形a）焊前 b）焊時(shí)變形 c）冷卻時(shí)變形圖4-2 工字形柱安裝和焊接順序圖a）工字形結(jié)構(gòu) b）邊裝邊焊順序c）整裝順序 d）整裝焊接順序彎曲變形也與焊接規(guī)范和焊接構(gòu)件的剛性有關(guān)，因此在焊接的時(shí)候盡量增加構(gòu)件的剛度，同時(shí)運(yùn)用較小的焊接規(guī)范進(jìn)行焊接。但是合理的裝配順序也是很重要的，他能增加焊接時(shí)的剛性，同時(shí)能減少?gòu)澢冃?。如圖4-2所示為兩種裝配順序，若采用圖4-2b所示邊裝邊焊順序，焊后會(huì)產(chǎn)生上拱的變形；若按圖4-2c所示整體裝配再焊的順序，焊后彎曲變形較小。此外，工字梁上下角焊縫對(duì)稱分布在相同數(shù)值的焊接規(guī)范下進(jìn)行焊接，

19、每道焊縫引起的變形量并非互相抵消，而且先焊的引起的變形最大，但最后焊接的焊縫變形一般總是和最先焊的焊縫引起的變形方向一致，所以在裝配完畢以后，焊接順序也是很重要的，正確的焊接順序能減少變形，如果按照?qǐng)D4-2c所示的焊接順序，會(huì)出現(xiàn)上拱現(xiàn)象。但是在根據(jù)圖4-2d所示出現(xiàn)的彎曲變形會(huì)很小。扭曲變形產(chǎn)生的根本原因主要是焊縫的角變形沿焊縫長(zhǎng)度分布不均勻,在焊接工字形結(jié)構(gòu)的時(shí)候焊接順序和焊接方向選擇不好，則會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，這主要是角變形沿焊縫長(zhǎng)度逐漸增大的結(jié)果。如果改變焊接順序（如圖4-2d所示）就會(huì)克服這種扭曲變形，這是因?yàn)閮蓷l相鄰的焊縫同時(shí)同向同一個(gè)方向焊接，這樣就會(huì)相互抵消各自的焊接變形；扭曲變形

20、還由于構(gòu)件本身的形狀不規(guī)則、裝配不當(dāng)、擱置位置不正確等。4.2 焊接變形的防治措施扭曲和波浪變形矯正困難，要防止其產(chǎn)生；角變形可以通過(guò)預(yù)制反變形和焊后矯正（常用氣體火焰矯正方法）來(lái)防治；扭曲和彎曲變形可通過(guò)焊接順序來(lái)避免，也可用氣體火焰來(lái)修整。（1）組裝和焊接順序。鋼結(jié)構(gòu)的制作、組裝應(yīng)該在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的水平面上進(jìn)行。該平臺(tái)應(yīng)確保所受的自重壓力的程度足夠大，不會(huì)出現(xiàn)鋼構(gòu)件失穩(wěn)和下沉的現(xiàn)象，以滿足構(gòu)件組裝的基本要求。在焊接小型構(gòu)件時(shí)可一次完成，即在焊接固定好位置后，用合適的焊接順序組裝完畢。而大型鋼結(jié)構(gòu)組裝與焊接需要先將小件組焊接完畢，然后再進(jìn)行最后的組裝和焊接。在進(jìn)行部件組裝時(shí)，為了防止組裝過(guò)程中產(chǎn)

21、生過(guò)度的應(yīng)力和變形，應(yīng)該使不同型號(hào)的零配件符合構(gòu)件規(guī)定的規(guī)格、形狀大小和樣板的要求，并且組裝時(shí)不能有較大外力強(qiáng)制拼裝，以防止零部件過(guò)度焊接應(yīng)力和較大約束力帶來(lái)的變形。此外，組裝與焊接過(guò)程中應(yīng)使焊接接頭熱量均勻，消除應(yīng)力并減少變形；焊縫應(yīng)做到對(duì)接間隙、坡口角度、搭接長(zhǎng)度和t形貼角的尺寸無(wú)誤，且形式、大小應(yīng)與構(gòu)件的設(shè)計(jì)和焊接規(guī)范一致。（2）反變形。由于在冷卻過(guò)程焊縫會(huì)產(chǎn)生收縮反應(yīng)，結(jié)果使得減少了工件焊接后的尺寸。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，為了彌補(bǔ)熱脹冷縮帶來(lái)的變形，在大型構(gòu)件焊接時(shí)常用反變形的方法。反變形方法是在進(jìn)行焊接前使構(gòu)件預(yù)先發(fā)生變形，使變形方向和焊接變形方向相反、變形量大小基本相等。例如，為了防止工字

22、鋼梁柱上下蓋板的焊接角變形，可以在焊前用油壓機(jī)或折邊機(jī)在相反方向預(yù)先壓彎蓋板。（3）焊件夾具。大型結(jié)構(gòu)件在焊接接頭時(shí)各個(gè)工件和零件在自重和焊接應(yīng)力的作用下，要想使其位置固定是比較困難的。所以，每件焊接工件和零件除了要用焊接平臺(tái)固定位置外，還需要用到焊件夾具有效地夾緊，以便防止工件發(fā)生變形。5 埋弧自動(dòng)焊5.1 埋弧自動(dòng)焊的原理埋弧焊的的工作原理如圖5-1所示，焊接電源的兩極分別接至導(dǎo)電嘴和焊件。焊接時(shí)，顆粒狀焊劑由焊劑漏斗經(jīng)軟管均勻地堆敷到焊件的待焊處，焊絲由焊絲盤(pán)經(jīng)送絲機(jī)構(gòu)和導(dǎo)電嘴送入焊接區(qū)，電弧在焊劑下面的焊絲與母材之間燃燒。電弧熱使焊絲、焊劑及母材局部熔化和部分蒸發(fā)。金屬蒸氣、焊劑蒸氣和

23、冶金過(guò)程中析出的氣體在電弧的周圍形成一個(gè)空腔，熔化的焊劑在空腔上部形成一層熔渣膜。這層熔渣膜如同一個(gè)屏障，使電弧、液體金屬與空氣隔離，而且能將弧光遮蔽在空腔中。在空腔的下部，母材局部熔化形成熔池；空腔的上部，焊絲熔化形成熔滴，并以渣壁過(guò)渡的形式向熔池中過(guò)渡，只有少數(shù)熔滴采取自由過(guò)渡。隨著電弧的向前移動(dòng)，電弧力將液態(tài)金屬推向后方并逐漸冷卻凝固成焊縫，熔渣則凝固成渣殼覆蓋在焊縫表面。在焊接的過(guò)程中，焊機(jī)不僅起著保護(hù)焊接金屬的作用，而且起著冶金處理的作用，即通過(guò)冶金反應(yīng)清除有害雜質(zhì)和過(guò)渡有益的合金元素。5.2 埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用5.2.1 埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)埋弧自動(dòng)焊的優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率高 埋弧

24、焊所用的焊接電流可大到1000a以上，比焊條電弧焊高57倍，因而電弧的熔深能力和焊絲熔敷效率都比較大。這也使得焊接速度可以大大提高。（2）焊接質(zhì)量好 這一方面是由于埋弧焊的焊接參數(shù)可通過(guò)電弧自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能夠保持穩(wěn)定，對(duì)焊工操作技術(shù)要求不高，因而焊縫成形好，成分穩(wěn)定；另一方面也與采用熔渣進(jìn)行保護(hù)，隔離空氣的效果好有關(guān)。（3）勞動(dòng)條件好 埋弧焊時(shí)，沒(méi)有刺眼的弧光，也不需要焊工手工操作。這既能改善作業(yè)環(huán)境，也能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）節(jié)約金屬及電能 對(duì)于2025mm厚一下的焊件可以不開(kāi)破口焊接，這既可節(jié)省由于加工坡口而損失的金屬，也可使焊縫中焊絲的填充大大減少。同時(shí)，由于焊劑的保護(hù)，金屬的燒損和飛

25、濺也大大減少。由于埋弧焊的電弧熱量能得到充分的利用，單位長(zhǎng)度焊縫上所消耗的電能也大大降低。埋弧自動(dòng)焊的缺點(diǎn)：（1）焊接適用的位置受到限制 由于采用顆粒狀的焊劑進(jìn)行焊接，因此一般只適用于平焊位置（俯位）的焊接，如平焊位置的對(duì)接接頭、角接接頭以及堆焊等。對(duì)于其他位置，則需要采用特殊的裝置以保證焊劑對(duì)焊縫區(qū)的覆蓋。（2）焊接厚度受到限制 這主要是由于當(dāng)焊接電流小于100a時(shí)電弧的穩(wěn)定性通常變差，因此不適于焊接厚度小于1mm的薄板。（3）對(duì)焊件坡口加工與裝配要求較嚴(yán) 這是因?yàn)槁窕『笗r(shí)不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)位置，必須保證坡口的加工和裝配精度，或者采用焊縫自動(dòng)跟蹤裝置才能保證不焊偏。5.2.2 埋弧

26、自動(dòng)焊的應(yīng)用埋弧焊已有70多年歷史，至今仍是現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中生產(chǎn)效率高、應(yīng)用廣泛的熔焊方法之一。由于埋弧焊具有生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量好、熔深大、機(jī)械化程度高等特點(diǎn)，其應(yīng)用廣泛，至今仍是鍋爐、壓力容器、船舶、橋梁、起重機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械以及海洋結(jié)構(gòu)、核電設(shè)備等制造的主要焊接手段，特別是對(duì)于中厚板、長(zhǎng)焊縫的焊接具有明顯的優(yōu)越性。可焊接的鋼種有：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及復(fù)合鋼等。此外，用埋弧焊堆焊耐熱、耐蝕合金，或焊接鎳基合金、同基合金等也能獲得很好的效果。5.3 埋弧自動(dòng)焊的焊接工藝5.3.1 埋弧焊的焊接材料及選用一、焊絲焊絲在埋弧焊中是作為填充金屬的，也是焊縫金屬的組成部

27、分，所以對(duì)焊縫質(zhì)量有直接影響。根據(jù)焊絲的成分和用途可將其分為碳素結(jié)構(gòu)鋼焊絲、合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲和不銹鋼焊絲三大類。在選擇埋弧焊用焊絲時(shí)，最主要的是考慮焊絲中錳和硅的含量。無(wú)論是采用單道焊還是多道焊，應(yīng)考慮焊絲向熔敷金屬中過(guò)渡的mn、si 對(duì)熔敷金屬力學(xué)性能的影響。為適應(yīng)焊接不同厚度材料的要求，同一牌號(hào)的焊絲可加工成不同的直徑。焊絲一般成卷供應(yīng)，使用前要盤(pán)卷到焊絲盤(pán)上，在盤(pán)卷及清理過(guò)程中，要防止焊絲產(chǎn)生局部小彎曲或在焊絲盤(pán)中相互套迭。否則，會(huì)影響焊接時(shí)正常送進(jìn)焊絲，破壞焊接過(guò)程的穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)迫使焊接過(guò)程中斷。二、焊劑焊劑在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔絕空氣對(duì)熔池金屬的污染，控制焊縫金屬的化學(xué)成分

28、，保證焊縫金屬的力學(xué)性能，防止氣孔、裂紋和夾渣等缺陷的產(chǎn)生。同時(shí)，考慮實(shí)施焊接工藝的需要，還要求焊劑具有良好的穩(wěn)弧性能，。埋弧焊的焊劑可按制造方法、用途、化學(xué)成分、化學(xué)性質(zhì)以及顆粒結(jié)構(gòu)等分類。我國(guó)目前主要是按制造方法和化學(xué)成分分類。按制造方法可將焊劑分為熔煉焊劑、燒結(jié)焊劑和粘結(jié)焊劑三大類。三、焊劑和焊絲的選用與配合焊劑和焊絲的正確選用及二者之間的合理配合，是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的關(guān)鍵，也是埋弧焊工藝過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。所以必須按焊件的成分、性能和要求，正確、合理地選配焊劑和焊絲。在焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的合金鋼時(shí)，選配焊劑和焊絲通常以滿足力學(xué)性能要求為主，使焊縫強(qiáng)度達(dá)到與母材等強(qiáng)度，同時(shí)要滿足其它力學(xué)性

29、能指針要求。在此前提下，即可選用下面兩種配合方式中的任何一種：用高錳高硅焊劑配合低碳鋼焊絲或含錳焊絲；用無(wú)錳高硅或低錳中硅焊劑配合高錳焊絲。在進(jìn)行埋弧焊焊劑與焊絲的選配時(shí)，還應(yīng)考慮埋弧焊的工藝特點(diǎn)和冶金特性。5.3.2 埋弧焊的冶金過(guò)程的特點(diǎn)埋弧焊的冶金過(guò)程是指液態(tài)熔渣與液態(tài)金屬以及電弧氣氛之間的相互作用，其中主要包括氧化、還原反應(yīng)，脫硫脫磷反應(yīng)以及去除氣體等過(guò)程。埋弧焊冶金過(guò)程具有下列特點(diǎn)：1空氣不易侵入焊接區(qū)2冶金反應(yīng)充分3焊縫金屬的合金成分易于控制4焊縫金屬純度較高且成分均勻各種常用鋼材埋弧焊焊絲與焊劑組合如表5-1所示：表5-1 各種常用鋼材埋弧焊焊絲與焊劑組合序號(hào)使用鋼種推薦用焊絲/

30、焊劑焊絲牌號(hào)焊劑牌號(hào)1q215、q235、10鋼h08ahj431sj501220鋼、20g、20rh08mnahj431sj5013q345、19mn6、q295h10mn2hj431、sj501h08mnmohj350、sj1014q390、q420、q345、25mn、20mnmoh08mn2mohj350、sj101518mnmonb、20mnmonb、13mnnimoh08mn2mohj250（或hj350+hj250）sj101614mnmov、15mnmovn、hq70、12ni3crmov、wcf60、14mnmonbb、30crmnsiah08mn2moh08mn2nimoh

31、j250sj101712crmo、a213-t2、a335-p2（astm）h10crmohj350sj101815crmo、20crmo、13crmo44、a213-t12、a335-p11、a387-11（astm）h12crmohj350sj101912cr1mov、13crmov42h08crmovhj350sj101102.25cr1mo、10crmo910、a213-t22、a387-22、a335-p22（astm）h10cr3momnahj350或hj350+hj2505.3.3 埋弧焊焊接工藝一、焊前準(zhǔn)備埋弧焊的焊前準(zhǔn)備包括焊件的坡口加工、焊件的清理與裝配、焊絲表面清理及焊劑

32、烘干、焊機(jī)檢查與調(diào)整等工作。1坡口的選擇與加工由于埋弧焊可使用較大電流焊接，電弧具有較強(qiáng)穿透力，所以當(dāng)焊件厚度不太大時(shí)，一般不開(kāi)坡口也能將焊件焊透。但隨著焊件厚度的增加，不能無(wú)限地提高焊接電流，為了保證焊件焊透，并使焊縫有良好的成形，應(yīng)在焊件上開(kāi)坡口。坡口形式與焊條電弧焊時(shí)基本相同，其中尤以y形、x形、u形坡口最為常用。當(dāng)焊件厚度為1024mm時(shí)，多為y形坡口；厚度為2460mm時(shí)，可開(kāi)x形坡口；對(duì)一些要求高的厚大焊件的重要焊縫，如鍋爐鍋筒等壓力容器，一般多開(kāi)u形坡口。埋弧焊焊縫坡口的基本形式已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各種坡口適用的厚度、基本尺寸和標(biāo)注方法見(jiàn)gb/t986-1988的規(guī)定。2焊件的清理與裝配

33、焊件裝配前，需將坡口及附近區(qū)域表面上的銹蝕、油污、氧化物、水分等清理干凈。焊件裝配時(shí)必須保證接縫間隙均勻，高低平整不錯(cuò)邊，特別是在單面焊雙面成形的埋弧焊中更應(yīng)嚴(yán)格控制。3焊絲表面清理與焊劑烘干埋弧焊用的焊絲要嚴(yán)格清理，焊絲表面的油、銹及拔絲用的潤(rùn)滑劑都要清理干凈，以免污染焊縫造成氣孔。焊劑在運(yùn)輸及儲(chǔ)存過(guò)程中容易吸潮，所以使用前應(yīng)經(jīng)烘干去除水分。4焊機(jī)的檢查與調(diào)試二、對(duì)接接頭的埋弧焊工藝1、對(duì)接接頭單面焊：焊劑銅襯墊法、水冷滑塊式銅襯墊法、熱固化焊劑襯墊法。2、對(duì)接接頭雙面焊：懸空雙面焊法、焊劑墊雙面焊法、臨時(shí)工藝襯墊雙面焊法、焊條電弧焊封底雙面焊法、多層雙面焊法。5.3.4 埋弧焊的常見(jiàn)缺陷及防止方法埋弧焊常見(jiàn)缺陷有焊縫成形不良、咬邊、未焊透、氣孔、裂紋、夾渣、焊穿等?，F(xiàn)將它們產(chǎn)生的原因及防止的方法列于表5-2中。表5-2 埋弧焊常見(jiàn)缺陷的產(chǎn)生原因及防止方法缺陷名稱產(chǎn)生原因防止方法焊縫表面成形不良寬度不均勻1、焊接速度不均勻2、焊絲給送速度不均勻3、焊絲導(dǎo)電不良1、找出原因排除故障2、找出原因排除故障3、更換導(dǎo)電嘴襯套（導(dǎo)電塊）堆積高度過(guò)大1、電流太大而電壓過(guò)低2、上坡焊時(shí)傾角過(guò)大3、環(huán)縫焊接位置不當(dāng)（相對(duì)于焊件的直徑和焊接速度）1、調(diào)節(jié)焊接參數(shù)2、調(diào)整上坡焊傾角3、相對(duì)于一定的焊件直徑和焊接速度，確定適當(dāng)?shù)暮附游恢煤缚p表面成形不良焊縫