低碳鋼與低合金鋼的焊接工藝

XXXX大學(xué)本科生畢業(yè)論文中文題目：低碳鋼與低合金鋼的焊接工藝英文題目：LowCarbonSteelandLowAlloySteelWeldingTechnologyResearch學(xué)院：XXXXXXXXXXXX工程學(xué)院姓名：XXXXXX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXXXX專業(yè)：材料成型及控制工程班級(jí)：XXXXXXXX指導(dǎo)教師：XXXXXX職稱：助教完成日期：2013年06月07日摘要通過了解低碳鋼與低合金鋼的性能及用途，研究低碳鋼與低合金鋼的焊接性，以及異種鋼焊接的注意事項(xiàng)；針對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件在不同工作條件不同用途的不同要求以及避免低碳鋼與低合金鋼在焊接過程中可能出現(xiàn)的焊接應(yīng)力及焊縫接頭區(qū)組織不均勻的問題，合理地選擇焊接材料，焊接方法，采取相應(yīng)的質(zhì)量檢測以及控制措施，從而制定合理的焊接工藝。以便于實(shí)現(xiàn)焊接構(gòu)件質(zhì)量，焊件生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本的最佳優(yōu)化度。關(guān)鍵字：低碳鋼；低合金鋼；異種材料焊接；焊接工藝

ABSTRACTByunderstandingthepropertiesandusageoflowcarbonsteelandlowalloysteel,theweldabilityoflowcarbonsteelandlowalloysteel,andthemattersneedingattentionofdissimilarsteelwelding.AccordingtodifferentrequirementsofdifferentUSESindifferentworkingconditionsofweldingstructure,thereasonablechoiceofweldingmaterial,weldingmethod,thecorrespondingqualityinspectionandcontrolmeasures,soastomakereasonableweldingprocess.Inordertoachievequalityofweldingstructure,thebestoptimizationdegreeofworkpieceproductionefficiencyandproductioncost.Keywords:Lowcarbonsteel；Lowalloysteel；weldingofdissimilarmaterials；Weldingprocess

目錄TOC\o"1-3"\h\u30931緒論 159341.1異種金屬材料焊接的概述 1115451.1.1異種金屬材料焊接的提出 16248異種金屬材料焊接的特點(diǎn) 15942異種金屬材料焊接的應(yīng)用 1165841.2焊接工藝與焊接方法及金屬材料的焊接性 2229291.2.1焊接工藝概述 230827焊接方法及分類 290071.2.3金屬材料的焊接性 310481.3論文選題及研究內(nèi)容 361931.3.1論文研究意義 3266471.3.2論文研究的主要工作 44452低碳鋼與低合金鋼的焊接性 5202122.1金屬材料的焊接性及其試驗(yàn)方法 513893金屬材料的焊接性 5315202.1.2焊接性試驗(yàn)方法 5176882.2低碳鋼的焊接性 6170972.2.1概述 61881低碳鋼的焊接特點(diǎn) 6203342.2.3低碳鋼焊接的注意事項(xiàng) 725152.3低合金鋼的焊接性 7263462.3.1概述 777452.3.2低合金鋼的焊接性 7292052.3.3低合金鋼的焊接性分析 861472.4低碳鋼與低合金鋼的焊接性總結(jié) 8218003低碳鋼與低合金鋼焊接材料的選擇 959803.1概述 942313.2低碳鋼與低合金鋼焊接材料選用 980993.2.1選擇焊接材料遵循的原則。 952833.2.2影響焊接材料選擇的因素 1022553焊接材料的注意事項(xiàng) 12189533.3焊接材料選擇的總結(jié) 1351754低碳鋼與低合金鋼焊接的實(shí)施要求 1458564.1概述 14265534.2焊接工藝 14136674.2.1焊前準(zhǔn)備 1427568焊接參數(shù)的選擇 1528434.2.3焊后熱處理 16177514.2.4焊后檢驗(yàn) 17283804.3實(shí)施要求總結(jié) 17175525低碳鋼與低合金鋼常用焊接方法的焊接工藝 19317105.1焊條電弧焊 19243585.1.1焊條電弧焊概述 19169975.1.2焊條電弧焊的特點(diǎn) 20141585.1.3焊條的型號(hào)和牌號(hào) 21273465.1.4弧焊電源的分類及型號(hào) 2238355.1.5焊接安全與防護(hù)技術(shù) 24179415.1.6焊條電弧焊基本工藝參數(shù)及基本焊接技術(shù) 24222685.1.7焊條電弧焊焊接缺陷以及防止 27242785.2埋弧焊 27163955.2.1埋弧焊的原理 27309335.2.2埋弧焊的焊接過程 2795115.2.3埋弧焊的特點(diǎn) 2862225.2.4埋弧焊焊接材料及匹配 2986935.2.5埋弧焊焊接工藝 30146855.2.6埋弧焊的焊接缺陷及防止 31319995.3CO2氣體保護(hù)焊 3224509CO2氣體保護(hù)焊的基本原理 323331CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn) 3210591CO2氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù) 3314775CO2氣體保護(hù)焊焊接缺陷及防止 3388555.4電渣焊 34316605.4.1概述 34207375.4.2電渣焊的焊接過程 3472155.4.3電渣焊的特點(diǎn) 35210725.5低碳鋼與低合金鋼焊接方法總結(jié) 35157106低碳鋼與低合金鋼焊接實(shí)例 3757776.1低碳鋼與低合金鋼的焊條電弧焊 37132656.1.1焊前準(zhǔn)備 37147776.1.2焊接工藝參數(shù) 37180436.1.3操作要領(lǐng) 38241806.2低碳鋼與低合金鋼的埋弧自動(dòng)焊 38201536.2.1焊前準(zhǔn)備 38155006.2.2埋弧自動(dòng)焊機(jī)的使用 39168026.2.3操作要領(lǐng) 40264647焊接工藝總結(jié) 42135927.1低碳鋼與低合金鋼焊接工藝總結(jié) 4213637參考文獻(xiàn) 4317967致謝 441緒論1.1異種金屬材料焊接的概述1.1.1異種金屬材料焊接的提出焊接是一門古老而又年輕的加工方法，我國古代就出現(xiàn)了釬焊和鍛焊的實(shí)例，如在著稱世界的秦始皇陵中出土的銅車馬就發(fā)現(xiàn)了釬焊的焊縫！明代的科學(xué)著作《天工開物》也有關(guān)于鍛焊的相關(guān)記載：“凡鐵性逐節(jié)粘合，涂以黃泥于接口之上，入火揮槌，泥滓成枵(xiao)而去，取其神氣為媒合，膠合之后，非灼紅斧永不可斷也?！彪S著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)焊接件的要求也越來越高；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)焊接技術(shù)的掌握越來越嫻熟。鑒此，實(shí)現(xiàn)異種材料焊接以迫在眉睫，熟練地掌握異種材料焊接這一技術(shù)也越來越重要。異種金屬材料焊接的特點(diǎn)異種金屬材料焊接不僅能滿足焊接的高強(qiáng)度，設(shè)計(jì)靈活性大，接頭密封性好，易于結(jié)構(gòu)的變更和改型，其結(jié)構(gòu)產(chǎn)品率高（可修復(fù)）。此外，還具有以下特有的優(yōu)點(diǎn)：（1）可以滿足特殊工作條件下對(duì)焊接工件特殊性能的要求；（2）可以節(jié)省部分貴重材料，降低生產(chǎn)制造成本，經(jīng)濟(jì)合理；（3）簡化生產(chǎn)制造工藝，最大限度地發(fā)揮出不同種合金材料間的性能優(yōu)勢。異種金屬材料焊接的應(yīng)用由于異種金屬材料焊接可以減少其生產(chǎn)成本，同時(shí)也可以盡最大限度的發(fā)揮出性能良好但價(jià)格較昂貴鋼材的性能優(yōu)勢。近幾年，工業(yè)工程一直追求產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本的最大優(yōu)化度。這一理念更加促進(jìn)了異種金屬材料焊接的發(fā)展，也促進(jìn)了異種金屬材料焊接在生產(chǎn)生活的應(yīng)用?，F(xiàn)在，異種金屬材料制成的焊接結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在汽車、機(jī)械工程、船舶、航天航空、石油化工、礦山等領(lǐng)域。1.2焊接工藝與焊接方法及金屬材料的焊接性1.2.1焊接工藝概述焊接工藝是指與制造焊件有關(guān)的加工方法和實(shí)施要求包括焊前準(zhǔn)備，材料選用，焊接方法選定，焊接參數(shù)，操作要求以及焊后質(zhì)量檢測與控制等。顯然，了解各種焊接方法和常見金屬材料的焊接性能是制定焊接工藝的關(guān)鍵。焊接方法及分類焊接方法是指某種特定的焊接方法，如手工電弧焊，氣體保護(hù)焊，埋弧焊等。其內(nèi)涵包括冶金，物理，化學(xué)，電及力學(xué)性能等內(nèi)容。圖1.1焊接的基本分類焊接方法分類法種類較多，通常情況下，按其焊接過程特點(diǎn)將其分為熔焊，壓焊和釬焊三大類。每小類又分若干小類，如圖1.1焊接的基本分類所示。焊接方法直接決定了焊接質(zhì)量與焊接效率。如大厚件的焊接方法一般采用埋弧自動(dòng)焊，需要開坡口，浪費(fèi)材料，且焊接效率低；但如果采用滑蓋電渣焊，則可以解決以上問題，大幅度提高了生產(chǎn)效率，由于上部有熔池覆蓋，焊縫質(zhì)量優(yōu)良。從一定程度講：科學(xué)技術(shù)及創(chuàng)新便是最好的生產(chǎn)力。1.2.3金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性是指材料在限定施工條件下焊接成預(yù)想中的構(gòu)件，并滿足假定服役要求的能力。也就是說，焊接性是指焊接材料在焊接加工中形成完整接頭的能力，以及已焊接接頭在使用條件下安全運(yùn)行的能力。金屬材料的焊接性屬于金屬材料的工藝性能，不同焊接材料因其成分與狀態(tài)不同，焊后將對(duì)其組織和性能產(chǎn)生不同影響。因此，了解和掌握金屬材料的焊接性，是能否合理制定焊接工藝的先決條件。1.3論文選題及研究內(nèi)容1.3.1論文研究意義低碳鋼（又稱“軟鋼”），含碳量從0.10%至0.30%的碳鋼，其易于進(jìn)行各種加工。低碳鋼屬于珠光體鋼，退火組織為鐵素體和少量珠光體；其強(qiáng)度和硬度較低，塑性和韌性較好；具有良好的焊接性。包括大部分普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和一部分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在生產(chǎn)生活中有廣泛用途。低碳鋼一般軋成槽鋼、角鋼、鋼管、鋼帶以及工字鋼。廣泛應(yīng)用于箱體、容器、農(nóng)機(jī)具及各種建筑構(gòu)件；優(yōu)質(zhì)碳素鋼還可被軋成薄板，用于制造電機(jī)罩、汽車駕駛室等深沖制品。低合金鋼是指在碳素鋼的基礎(chǔ)上添加一定量的合金化元素而成，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%~3%，以便于提高鋼的強(qiáng)度并保證其具有一定的塑性和韌性，或具有某些特有性能。低合金鋼也屬于珠光體鋼，低合金鋼在很大程度上是以使用性能作為交貨驗(yàn)收指標(biāo)的，在保證所需的使用性能且不損害其他可能需要的性能的基礎(chǔ)上，允許鋼廠在生產(chǎn)低合金鋼時(shí)某種元素或某幾種元素超過界限值。目前世界鋼產(chǎn)量70%為工程用鋼，而工程用鋼60%以上屬于低合金鋼，可見低合金鋼在生產(chǎn)生活中不可替代的地位。普通質(zhì)量一般用于結(jié)構(gòu)用鋼，優(yōu)質(zhì)級(jí)鍋爐，壓力容器，造船，橋梁、工程機(jī)械等。低碳鋼與低合金鋼在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，但是在焊接過程中，存在較大的焊接應(yīng)力和變形（焊接熱過程），對(duì)應(yīng)力集中敏感（整體性，剛度大），焊接接頭性能不均勻（焊接熱過程）。這些缺陷及問題嚴(yán)重影響了焊接構(gòu)件的使用。同時(shí)，隨著科技發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)并掌握的焊接技術(shù)以及日常生產(chǎn)生活中對(duì)焊接件要求也越來越高。所以了解和掌握低碳鋼和低合金鋼的焊接工藝十分有必要。該工藝有廣泛的應(yīng)用前景。1.3.2論文研究的主要工作本論文借鑒前人已有的焊接經(jīng)驗(yàn)，對(duì)低碳鋼與低合金鋼的焊接工藝進(jìn)行簡評(píng)，針對(duì)生產(chǎn)生活中各種焊件的質(zhì)量要求及成本規(guī)格進(jìn)行總結(jié)，主要研究內(nèi)容分為以下幾點(diǎn)：第一章從異種材料的焊接入題，了解異種材料焊接的必要性，以及探討低碳鋼和低合金鋼在生產(chǎn)生活的應(yīng)用。說明本次設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容。第二章材料的焊接性直接影響到焊件的性能及用途，研究材料中各種成分對(duì)焊接性的影響；研究材料的焊接性，總結(jié)出低碳鋼與低合金鋼的焊接性及影響銀色，方便以后制定合理的焊接工藝。第三章焊接材料的選擇直接影響到焊縫接頭的性能，針對(duì)焊件工作條件及質(zhì)量要求，同時(shí)，遵循焊接材料的選材原則，參照生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本，從而正確的選擇焊接材料。第四章針對(duì)焊接工藝實(shí)施要求的各因素進(jìn)行研究，總結(jié)焊接過程的各種因素對(duì)焊接工藝的影響。第五章對(duì)生產(chǎn)生活中最常見的三種焊接方法（手工電弧焊、埋弧焊以及CO2氣體保護(hù)焊）以及個(gè)人認(rèn)為最具特點(diǎn)的電渣焊進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，以便條理對(duì)比，分析各類焊接的優(yōu)缺點(diǎn)，分析最適宜的焊接方法第六章以生產(chǎn)最常見的Q235與16Mn的焊接為例，從下料到焊接成形，選擇合適的焊接參數(shù)，由于沒有合適的實(shí)物及實(shí)驗(yàn)，故難以焊接質(zhì)量的檢測與質(zhì)量控制。第七章對(duì)以上各章節(jié)的總結(jié)，以便于針對(duì)事例選擇焊接方法。2低碳鋼與低合金鋼的焊接性2.1金屬材料的焊接性及其試驗(yàn)方法金屬材料的焊接性不同的材料由于物理化學(xué)性質(zhì)不同，在焊接過程中產(chǎn)生缺陷的種類和概率不同，即焊接難易程度不同，需要采取工藝措施也有所不同，因而提出焊接性這一概念。金屬材料的焊接性是指金屬能否適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具有一定使用功能的焊接接頭特性。也就是說，金屬材料焊接性有兩方面內(nèi)容：一是金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊好的接頭在一定的運(yùn)行條件下是否具有可靠的工作能力?？傊?，焊接性不僅包括焊材的結(jié)合能力，也包括結(jié)合后的使用性能。理論上說，只要在熔化狀態(tài)下能相互形成溶液或共晶的任何兩種金屬或合金即可以經(jīng)過熔焊形成接頭。只是其工藝過程難易不一，形成的焊縫質(zhì)量不等，即焊接性不一。2.1.2焊接性試驗(yàn)方法1）焊接性的試驗(yàn)內(nèi)容針對(duì)材料的不同性能特點(diǎn)和不同使用要求，焊接性試驗(yàn)的內(nèi)容可以有以下幾種：焊接及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力；焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力；焊接接頭抗脆性斷裂的能力；焊接接頭的使用性能。2）焊接試驗(yàn)方法的分類評(píng)定焊接性的方法有很多種，按照其操作過程可大致分為兩類：（1）直接模擬試驗(yàn)法這類焊接性評(píng)定方法一般是仿照實(shí)際焊接的條件，通過對(duì)焊接過程的觀察，判定是否反生焊接缺陷或缺陷的程度，直觀的評(píng)定焊接性的優(yōu)劣，也可以分析出焊接的必要條件。（2）間接推算類這類焊接評(píng)定方法一般不需要焊出焊縫，而是根據(jù)材料的化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能之間的關(guān)系，聯(lián)系焊接熱循環(huán)過程進(jìn)行推測或評(píng)估，從而確定焊接性的優(yōu)劣以及所需要的焊接條件。屬于這一類的判定方法有：碳當(dāng)量法、焊接裂紋敏感指數(shù)法、連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變曲線法、焊接熱應(yīng)力模擬法、焊接熱影響區(qū)最高硬度法以及焊接區(qū)斷口金相分析等。3)選擇或制定焊接性試驗(yàn)方法的原則焊接性試驗(yàn)條件要盡量與實(shí)際焊接時(shí)條件一致；焊接性試驗(yàn)結(jié)果要穩(wěn)定可靠，具有較好的再現(xiàn)性；注意試驗(yàn)方法的經(jīng)濟(jì)性。2.2低碳鋼的焊接性2.2.1概述低碳鋼的含碳量較低，可焊性良好，焊接時(shí)一般不需要采取特殊工藝措施，可采用各種焊接方法；有很寬的焊接規(guī)范，一般情況下都能得到性能良好的接頭，熱影響區(qū)的性能也不會(huì)發(fā)生明顯的變化，低碳鋼的焊接特點(diǎn)低碳鋼的碳含量較低，除Mn、Si、S、P等常規(guī)元素外，很少有其他合金元素，因而焊接性良好。焊接時(shí)有以下特點(diǎn)：可裝配成各種不同的接頭，適應(yīng)各種不同位置施焊，且焊接工藝和技術(shù)比較簡單，容易掌握和操作。焊前一般不需要預(yù)熱，只有在環(huán)境溫度較低或結(jié)構(gòu)剛性過大時(shí)，才考慮預(yù)熱措施。塑性較好，焊接接頭產(chǎn)生裂紋傾向小，適合制造各類大型結(jié)構(gòu)件或受壓容器。不需要使用特殊和復(fù)雜設(shè)備，對(duì)焊接電源沒有特殊要求，交直流弧焊電機(jī)都可以使用。2.2.3低碳鋼焊接的注意事項(xiàng)低碳鋼焊接時(shí)，如果焊條直徑或工藝參數(shù)不當(dāng)，可能出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長大或時(shí)效硬化傾向。焊接溫度過高，熱影響區(qū)在高溫停留時(shí)間越長，晶粒長大越嚴(yán)重。當(dāng)工件厚度大、低溫條件下施焊及鋼中含碳及硫偏高可能出現(xiàn)裂紋時(shí)，選用堿性焊條。適當(dāng)預(yù)熱，并且焊后熱處理和避免用窄而深的坡口形式。工件厚度大，低溫條件下焊接時(shí)，由于冷卻速度太快可能出現(xiàn)裂紋。為了避免裂紋，應(yīng)選用堿性焊條，適當(dāng)增大定位焊縫的長度及橫街面積，減慢焊速，連續(xù)焊完整根焊條，并且盡量避免中斷，防止咬邊、未焊透、夾雜等缺陷。2.3低合金鋼的焊接性2.3.1概述低合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上添加一定量的合金化元素而成，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%~3%，用以提高鋼的強(qiáng)度并保證其具有一定的韌性和塑性，或使鋼具有某些特殊性能，如耐低溫、耐高溫或耐腐蝕等。低合金鋼中常用的合金元素是錳、硅、鎳、鉬，或一些微合金化元素，如釩、鈮、鈦等。實(shí)際上，由于低合金鋼在很大程度上是以使用性能作為主要交貨驗(yàn)收指標(biāo)，在保證所需要使用性能且不損害其他可能需要的性能的基礎(chǔ)上，允許鋼廠在生產(chǎn)低合金鋼時(shí)其化學(xué)成分中某種或幾種元素的含量適當(dāng)超標(biāo)。2.3.2低合金鋼的焊接性鋼材焊接性受許多因素的影響，如碳含量、淬火傾向、抗回火等，這些性能取決于鋼材的化學(xué)成分。這就需要了解合金鋼中常用元素對(duì)焊接性的影響。碳碳是保證鋼材強(qiáng)度的必不可少的元素，但也是降低鋼材焊接性的元素。硅硅的固溶強(qiáng)化作用很強(qiáng)，可以有效地提高鋼的強(qiáng)度，但含量超過一定值也會(huì)使韌性惡化。錳錳可以提高鋼強(qiáng)度和淬透性。鉻鉻能提高淬透性、耐熱性和耐蝕性。鉬鉬是提高熱強(qiáng)性的元素，能提高熱影響區(qū)的淬硬傾向，使裂紋敏感性增大。鎳對(duì)一般非熱處理的強(qiáng)化的低合金鋼，加入鎳可以提高強(qiáng)度又不降低塑性韌性。釩釩能細(xì)化焊縫金屬的鑄態(tài)組織，防止熱影響區(qū)晶粒過分長大。2.3.3低合金鋼的焊接性分析以熱軋和正火狀態(tài)下使用的低合金鋼，由于含碳量及合金元素均比較低，因此其焊接性總體比較好，其中熱軋鋼的焊接性更好，但由于這類鋼中含有一定量的合金元素及微合金化元素，焊接過程中如果工藝不當(dāng)，也存在著焊接熱影響區(qū)脆化、熱應(yīng)變脆化及產(chǎn)生焊接裂紋的危險(xiǎn)。只有在掌握其焊接性特點(diǎn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能制定出合理的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。2.4低碳鋼與低合金鋼的焊接性總結(jié)低碳鋼與低合金鋼的殘當(dāng)量較低，兩種鋼均屬于珠光體鋼，其焊接性能良好。一般不需要預(yù)熱，只有出現(xiàn)以下情況需要預(yù)熱：焊件結(jié)構(gòu)剛性很大，為防止裂紋需要預(yù)熱；焊接溫度較低，為降低焊后焊縫冷卻速度，需要預(yù)熱；（3）焊件厚度過大，為防止應(yīng)力過大，需預(yù)熱。

3低碳鋼與低合金鋼焊接材料的選擇3.1概述選擇焊接材料最重要的原則是確保焊縫金屬的力學(xué)性能，使之滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，從而保證產(chǎn)品在使用中正常運(yùn)行。當(dāng)強(qiáng)度不同的低碳鋼與低合金鋼焊接時(shí)，要求異種合金焊接接頭其強(qiáng)度、塑性、韌性不能低于被焊材料的最低值。3.2低碳鋼與低合金鋼焊接材料選用為得到高質(zhì)量的焊接接頭，首先要合理選擇焊接材料。由于焊接部件在運(yùn)行中的工況有很大差異，母材的材質(zhì)性能、成分千差萬別，部件的制造工藝錯(cuò)綜復(fù)雜，因此需要從各方面綜合考慮確定對(duì)應(yīng)的焊接材料。3.2.1選擇焊接材料遵循的原則。（1）滿足焊接接頭使用性能的要求。包括常溫、高溫短時(shí)強(qiáng)度、彎曲性能、沖擊韌性、硬度、化學(xué)成分等，以及一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)接頭性能的特殊要求，如持久強(qiáng)度、入編極限、高溫抗氧化強(qiáng)度、抗腐蝕性能等。（2）滿足焊接接頭制造工藝性能和焊接工藝性能的要求。焊接接頭組成的構(gòu)件，在制造過程中不可避免要進(jìn)行各種成形和切削加工，例如沖壓、車、刨等，要求焊接接頭具有一定的塑性變形能力、切削性能和高溫綜合性能等。（3）合理的經(jīng)濟(jì)性。在滿足上述性能外，應(yīng)選擇價(jià)格便宜的焊接材料，降低制造成本。必須要在保證焊接質(zhì)量是前提下，盡可能的選擇經(jīng)濟(jì)的焊接材料。例如重要部件的低碳鋼手工電弧焊時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇堿性藥皮焊條，因?yàn)閴A性焊條脫硫、脫氧充分，且氫含量低，焊縫金屬抗裂性及沖擊韌性好。而對(duì)于一些非重要部件，可選用酸性焊條，因?yàn)樗嵝院笚l能滿足非重要部件的性能要求，而且工藝性能良好，價(jià)格便宜，可降低制造成本。3.2.2影響焊接材料選擇的因素（1）等強(qiáng)性，承壓承載的部件，通常根據(jù)材料的拉伸應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，必須保證構(gòu)件的安全，即其材料所焊成的焊縫強(qiáng)度、韌性不得低于被焊工件的最小值，被拉伸需用應(yīng)力與材料的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值及安全系數(shù)有關(guān)。即式（3.1）。即許用應(yīng)力：σ=σb/nb（3.1）式中σ——材料的拉伸許用應(yīng)力；σb——材料的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值；nb——安全系數(shù)（各種標(biāo)準(zhǔn)nb的取值不同）。所以焊接接頭作為部件的一部分，其焊縫抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于母材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度規(guī)定的下限。同時(shí)應(yīng)注意焊接材料熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度不能大大高于母材的抗拉強(qiáng)度，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致焊縫塑性性能降低，硬度增大，不利于隨后的制造成形。盡管強(qiáng)度計(jì)算僅考慮材料的抗拉強(qiáng)度，各種工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊縫的屈服強(qiáng)度均無要求，但選擇材料時(shí)也應(yīng)考慮焊接材料熔敷金屬的屈服強(qiáng)度不應(yīng)低于母材的屈服強(qiáng)度，并注意保證一定的屈強(qiáng)比。當(dāng)接頭在高溫運(yùn)行時(shí)通常用工作溫度（或設(shè)計(jì)溫度）下材料的高溫短時(shí)間抗拉強(qiáng)度規(guī)定下限進(jìn)行時(shí)需用應(yīng)力計(jì)算，即式（3.2）：σt=σbt/nb（3.2）式中σt——材料t溫度下，短時(shí)抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下計(jì)算的高溫許用應(yīng)力；σbt——材料t溫度下，短時(shí)抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限或工作溫度下材料的持久強(qiáng)度蠕變極限進(jìn)行許用應(yīng)力計(jì)算。因此，選擇高溫運(yùn)行焊接接頭的焊接材料時(shí)，應(yīng)考慮其高溫短時(shí)抗拉強(qiáng)度或持久強(qiáng)度不得低于母材的對(duì)應(yīng)值。一般低碳鋼和普通低合金鋼選擇焊接材料只要考慮焊接材料的抗拉強(qiáng)度，可不考慮熔敷熔敷金屬的化學(xué)成分與母材匹配。（2）等韌性，在特殊情況下，部件按材料的屈服強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就必須以屈服強(qiáng)度的等強(qiáng)性為重要考慮因素。由于運(yùn)行工況不同，部件在運(yùn)行中常常會(huì)由于韌性不足而產(chǎn)生脆性破壞，尤其是低溫工作的部件或高強(qiáng)度部件更容易發(fā)生脆性破壞。所以有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接接頭的沖擊韌性指標(biāo)提出明確要求。選擇焊接材料時(shí)應(yīng)保證焊縫的沖擊韌性滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但標(biāo)準(zhǔn)不同對(duì)接頭沖擊韌性的要求也不相同?！墩羝仩t安全監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定焊接接頭的沖擊韌性不得低于母材沖擊韌性規(guī)定的下限，當(dāng)母材沒有沖擊韌性指數(shù)時(shí)則不得低于27J。《鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)GB150》中規(guī)定接頭沖擊韌性值要按鋼最低抗拉強(qiáng)度確定。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，其最低沖擊韌性為：鋼材最低強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度≤450MPa時(shí)，沖擊韌性指數(shù)為18J；當(dāng)鋼材最低強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度450~515MPa時(shí)，沖擊韌性指數(shù)為20J；當(dāng)鋼材最低強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度515~655MPa時(shí)，沖擊韌性指數(shù)為27J。低溫容器的沖擊韌性值不低于母材的規(guī)定值下限。ASME法規(guī)Ⅷ-1則根據(jù)材料的強(qiáng)度級(jí)別、厚度、工作溫度、設(shè)計(jì)應(yīng)力與許用應(yīng)力之比值來確定接頭是否要保證沖擊韌性性能。如果接頭有沖擊韌性要求，則根據(jù)材料的強(qiáng)度級(jí)別和厚度規(guī)定沖擊韌性的最低保證值。綜上所述，我們選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，確定對(duì)接頭沖擊韌性的要求后，選擇合適的焊接材料滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，也就是使用性能的要求。在考慮沖擊韌性要求時(shí)，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)溫度和使用溫度。當(dāng)使用溫度等于或者大于常溫時(shí)，只要保證接頭的常溫沖擊韌性；如低于常溫時(shí)，則應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)或圖紙所規(guī)定溫度下的沖擊韌性值。焊接接頭的性能不僅與焊接材料有關(guān)，而且與具體的焊接工藝也有關(guān)，所以選擇接頭的焊接材料是比較復(fù)雜的問題?？紤]制造工藝的要求和影響。在部件焊接以后，往往還要經(jīng)過各種成形加工工序，比如卷、壓、彎等，因此要求焊接接頭和母材要有一定的加工變形能力，最主要的是冷變形能力，衡量辦法為接頭的彎曲試驗(yàn)。很多標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種材料焊接接頭的彎曲試驗(yàn)要求做了明確規(guī)定。《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：彎曲試驗(yàn)時(shí)直徑D=3a（a為試件厚度），低碳鋼彎曲角度1800合格，低合金鋼1000合格。特別應(yīng)注意的是，當(dāng)焊接接頭焊后要經(jīng)過熱沖壓、熱卷制等加工時(shí)，其加熱溫度達(dá)到材料的AC3溫度以上，保留一段時(shí)間后在靜止空氣中冷卻，正火過程的冷卻速度比焊接過程的冷卻速度慢得多正火過程焊縫金屬在800~500℃停留時(shí)間比焊接過程長得多。鋼材正火加熱在AC3以上全部奧氏體化，冷卻過程重結(jié)晶，破壞了原來焊縫金屬的過冷組織，使焊縫的強(qiáng)度大大降地，最嚴(yán)重時(shí)，可降低100MPa以上。因此，凡經(jīng)過熱加工成形的焊接接頭，選擇的焊接材料應(yīng)比焊態(tài)或消除應(yīng)力處理下焊接材料的強(qiáng)度級(jí)別高50~100MPa以上。例如16Mn6正常情況下埋弧焊絲為H08MnMo，而接頭如正火處理應(yīng)選H08Mn2Mo。30萬千瓦汽包吊桿材料SA675，其抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限為485MPa，正常情況下，手工電弧焊應(yīng)選J607焊條為宜。正火處理的焊接接頭選擇材料時(shí)，不僅要考慮強(qiáng)度比通常情況提高50~100MPa以上，還應(yīng)考慮焊縫金屬的化學(xué)成分與母材的化學(xué)成分相當(dāng)。因?yàn)椴牧系暮辖鸾M成和含量決定了該材料的AC3溫度高低，如果焊縫金屬和母材化學(xué)成分相差比較大，AC3溫度也相差比較大，母材和焊縫一同正火處理，無法確定合適的正火溫度。另外，焊接接頭如果經(jīng)過淬火+回火的調(diào)質(zhì)處理，也應(yīng)考慮調(diào)質(zhì)處理對(duì)接接頭性能的影響。調(diào)質(zhì)處理接頭的焊接材料其強(qiáng)度可比正火處理接頭的焊接材料低一些，例如BHW35電渣焊后正火處理選用H10Mn2NiMo，而調(diào)質(zhì)處理時(shí)，選用H10Mn2Mo即可。焊接材料的注意事項(xiàng)低碳鋼與低合金鋼接頭必須保證良好的物理化學(xué)性能，必須參考母材的冶金因素、可焊性、接頭形式、焊件厚度、焊縫長度、施工條件、操作介質(zhì)以及焊件的工作環(huán)境等合理選擇填充材料。同時(shí)要注意以下幾個(gè)問題：（1）在操作過程中，過渡區(qū)稀釋成分可能出現(xiàn)馬氏體量，是否能滿足其理化性能；即：強(qiáng)度，塑性，韌性以及耐腐蝕性等；（2）焊縫填充金屬與母材金屬應(yīng)存在較小的熱差應(yīng)力；（3）為獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)良的焊縫與接頭，應(yīng)根據(jù)坡口形式和接頭形式而改變的熔合比和冷卻速度的變化來選擇相應(yīng)的焊接材料；（4）便于施工，經(jīng)濟(jì)合理；在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，追求經(jīng)濟(jì)與質(zhì)量的優(yōu)化點(diǎn)。3.3焊接材料選擇的總結(jié)焊接材料與焊接質(zhì)量密切相關(guān)，所以焊接材料在選擇方面需考慮其強(qiáng)度與韌性，同時(shí)應(yīng)考慮到在任何情況下的性能。主要分為一下兩方面：等強(qiáng)度焊縫強(qiáng)度不能低于母材強(qiáng)度，選擇材料時(shí)應(yīng)考慮：（1）一般低碳鋼和普通低合金鋼選擇焊接材料只要考慮焊接材料的抗拉強(qiáng)度，可不考慮熔敷熔敷金屬的化學(xué)成分與母材匹配；（2）當(dāng)焊件需要進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)考慮熱處理對(duì)焊縫強(qiáng)度的影響，所以在選擇焊條時(shí)，焊條的抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于母材的抗拉強(qiáng)度。等韌性焊縫的韌性不能低于母材的韌性，選擇材料是應(yīng)考慮：應(yīng)保證焊縫良好的韌性，尤其是在低溫工作的部件或高強(qiáng)度部件中，避免韌性不足產(chǎn)生脆性破壞；部分焊接件，在焊接之后還要經(jīng)過各種加工工序，比如卷、壓、彎等，則要求焊縫具有足夠的韌性以便于加工變形。

4低碳鋼與低合金鋼焊接的實(shí)施要求4.1概述低碳鋼與低合金鋼焊接時(shí)，其焊前準(zhǔn)備、焊材選用、焊接方法選定、焊接參數(shù)、操作要求、焊前預(yù)熱及焊接熱處理等工藝措施，應(yīng)根據(jù)其中焊接性較差的焊材來制定，即根據(jù)低合金鋼來制定焊接工藝。4.2焊接工藝4.2.1焊前準(zhǔn)備（1）接頭形式接頭形式和坡口的幾何形狀、尺寸、制備方法，會(huì)直接影響到合金結(jié)構(gòu)鋼接頭的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。在設(shè)計(jì)坡口時(shí)，首先應(yīng)避免采用易產(chǎn)生未焊透的坡口形式，因?yàn)楹缚p根部缺口往往是各種裂紋的起源區(qū)。其次是盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應(yīng)力，同時(shí)也可以減少焊接材料的消耗量，提高生產(chǎn)效率。由于角焊縫的冷卻速度比對(duì)接時(shí)要大，所以采用同樣焊接材料進(jìn)行焊接時(shí)，角焊縫的強(qiáng)度比對(duì)接焊縫高，而塑性低于對(duì)接焊縫。應(yīng)根據(jù)坡口形式和接頭形式而改變的熔合比和冷卻速度的變化來選擇相應(yīng)的焊接材料，才能獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)良的焊縫與接頭。（2）坡口制備低碳鋼及低合金鋼開坡口時(shí)，可以利用氣割、等離子弧切割和機(jī)械加工等方法。下面著重討論下低碳剛與低合金鋼的氣割（低合金鋼焊接性較差，以低合金鋼來制定）。隨著鋼種強(qiáng)度等級(jí)的增高，C含量也隨之增加，淬硬性也變大，氣割性能相對(duì)下降。300~400MPa的普通低合金鋼，例如09Mn2Si，16Mn等鋼，其強(qiáng)度不高，C含量也較低，氣割性能良好。氣割時(shí)，淬硬區(qū)很?。▋H有1mm左右），焊接過程中，可將淬硬區(qū)熔入焊縫，氣割后不需要進(jìn)行機(jī)械加工就可施焊。450MPa的普通低合金鋼，例如15MnVN鋼，在周圍環(huán)境溫度不太低時(shí)可以不預(yù)熱，直接采用氧乙炔進(jìn)行氣割，切割后可不對(duì)割口進(jìn)行加工（焊縫金屬不會(huì)因?yàn)槠驴谑菤飧疃a(chǎn)生裂紋），可以直接進(jìn)行施焊。500MPa以上的高強(qiáng)度鋼種，例如18MnMoNb，14MnMoVB等鋼種，由于含C量比較高，氣割邊緣的淬硬性較大，氣割前如不經(jīng)過退火，氣割有時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋，必須用砂輪打磨后方可施焊。但是，這類鋼在低溫退火狀態(tài)下，不預(yù)熱也是可以切割的，也不會(huì)產(chǎn)生微裂紋。對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)較高、厚度較大的剛材，焊接坡口若是氣割而成，需要采用與焊接時(shí)相同的的預(yù)熱規(guī)范，以防止產(chǎn)生裂紋；若采用碳弧氣刨時(shí)，必須仔細(xì)清理殘余的碳屑粒，以免進(jìn)入焊接熔池。（3）焊接區(qū)的清理低合金結(jié)構(gòu)鋼接頭焊接區(qū)的清理是建立低氫環(huán)境的主要環(huán)節(jié)之一，鋼材的淬硬性越大，對(duì)焊接區(qū)的要求亦越高。焊縫邊緣和坡口表面不應(yīng)有氧化皮、銹斑、油脂及其他污染物。焊接前還必須清除焊接區(qū)鋼板表面的吸附水分，特別是在相對(duì)濕度較高的環(huán)境下焊接時(shí)，更應(yīng)注意這一點(diǎn)。如果焊件表面未經(jīng)噴丸、噴砂等預(yù)處理，則在焊縫兩側(cè)的內(nèi)外表面必須用砂輪打磨至露出金屬光澤。焊條電弧焊接頭的打磨區(qū)要求每側(cè)為20mm，埋弧焊為30mm，電渣焊為40mm。（4）焊接材料的焊前處理在低合金鋼的焊接過程中，為防止產(chǎn)生焊接冷裂紋，保證接頭性能，通常選用低氫型堿性焊條。但堿性焊條、熔煉型焊條和燒結(jié)型焊條，均容易吸潮，所以焊條和焊劑在實(shí)用之前，應(yīng)按技術(shù)條件的規(guī)定或生產(chǎn)廠推薦的規(guī)范進(jìn)行烘干。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別高的焊條應(yīng)使用焊條保溫筒，隨用隨取。4.2.2焊接參數(shù)的選擇焊接參數(shù)包括能量參數(shù)、溫度參數(shù)和操作參數(shù)三部分。在操作，三部分參數(shù)對(duì)焊件的焊接工藝影響錯(cuò)綜復(fù)雜，互有影響。需考慮周全，不可片面。能量參數(shù)是指焊接電流、電弧電壓和焊接速度。溫度參數(shù)則包括預(yù)熱溫度、層間溫度和后熱溫度。操作參數(shù)主要由焊接位置、焊接順序、焊接方向和焊道層次等參數(shù)組成。正確地選擇焊接參數(shù)可使焊縫金屬和熱影響區(qū)的性能最佳化。當(dāng)接頭的板厚特別大或施工溫度較低時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高預(yù)熱溫度；結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，接頭拘束度比較大時(shí)，亦應(yīng)提高預(yù)熱溫度。而采用大熱輸入的焊接方法時(shí)，預(yù)熱溫度應(yīng)降低，如電渣焊時(shí)，由于熱輸入特別大，焊接不需要預(yù)熱。4.2.3焊后熱處理低合金鋼接頭在焊完一部分，或在整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的所有接頭焊接完后為保證其力學(xué)性能，要按技術(shù)要求作焊后熱處理。一般情況下焊后熱處理的形式有下列幾種：（1）消除應(yīng)力退火處理焊后是否需要熱處理，要根據(jù)鋼板的化學(xué)成分、板厚、結(jié)構(gòu)剛性、焊接方法及使用條件等因素進(jìn)行考慮。對(duì)于冷裂紋及傾向較大的低合金高強(qiáng)鋼、后壁高壓容器等，要求焊后應(yīng)作消除應(yīng)力的熱處理。消除應(yīng)力熱處理是指將焊件均勻地以一定的速度加熱到AC3點(diǎn)以下足夠高的溫度，保溫一段時(shí)間后隨爐均勻地冷卻到300~400℃，最后將焊件移到爐外空冷。（2）正火+回火處理低合金結(jié)構(gòu)鋼厚板，在電渣焊之后，或者熱校、熱成形之后，需作正火熱處理，以細(xì)化電渣焊接頭的晶粒，調(diào)整高溫?zé)岢尚蔚哪覆暮秃缚p金屬的性能。鋼材的正火溫度應(yīng)選在該鋼種的AC3點(diǎn)以上30~50℃，正火處理的保溫時(shí)間通常按1~2min/mm計(jì)算，保溫結(jié)束后將焊件放在平靜的空氣中冷卻。對(duì)于大型厚壁構(gòu)件，為保證焊件的強(qiáng)度，亦可將焊件放在強(qiáng)迫流動(dòng)的氣流中冷卻，但必須注意冷卻的均勻性。厚壁構(gòu)件在高溫空冷正火處理時(shí)，由于焊件表面和內(nèi)部的冷卻速度不同，會(huì)產(chǎn)生較高的應(yīng)力，對(duì)于形狀復(fù)雜的構(gòu)件，正火引起的內(nèi)應(yīng)力更為嚴(yán)重，正火后應(yīng)應(yīng)緊接著要作回火處理。合金成分較高的合金鋼正火處理后，只有再經(jīng)過回火處理后才能達(dá)到符合要求的綜合性能?；鼗鹛幚淼哪康氖歉纳其摬暮徒宇^的組織和性能。（3）淬火+回火熱處理當(dāng)鋼材的屈服強(qiáng)度達(dá)到或超過500MPa時(shí)，在正火狀態(tài)下鋼材的韌性會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，采用淬火+回火熱處理方法，可以提高鋼材的強(qiáng)度，同時(shí)改善韌性。4.2.4焊后檢驗(yàn)低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭的焊后檢驗(yàn)比普通碳鋼接頭要嚴(yán)格。常用的無損檢驗(yàn)法有射線檢測、滲透檢測、超聲檢測和磁粉檢測等。在低合金結(jié)構(gòu)鋼接頭焊接檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮這種鋼的焊接特點(diǎn)，制定合理的檢查規(guī)程。由于表面裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)的安全造成極大的威脅，故在低合金結(jié)構(gòu)鋼焊縫及熱影響區(qū)表面都應(yīng)作表面磁粉檢測。低合金結(jié)構(gòu)鋼接頭的強(qiáng)度越高，裂紋敏感性越大，無損檢測包括磁粉檢測的檢查幾率也相應(yīng)提高。射線照相法（RT）——定性更準(zhǔn)確，有可供長期保存的直觀圖像，總體成本相對(duì)較高，而且射線對(duì)人體有害，檢驗(yàn)速度會(huì)較慢。超聲波檢測（UT）——可用于鍛件、鑄件、焊接件、膠結(jié)件等；可用于板材、棒材、管材；厚度可小至1mm，也可大至幾米；既可以是表面缺陷，也可以是內(nèi)部缺陷。但只能定性，不能定量；缺陷位置、形狀對(duì)檢測有一定影響。磁粉檢測（MT）——.磁粉探傷適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄；磁粉檢測可對(duì)原材料、半成品、成品工件和在役的零部件檢測，還可對(duì)板材、型材、管材、棒材、焊接件、鑄鋼件及鍛鋼件進(jìn)行檢測；可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、冷隔和疏松等缺陷；磁粉檢測不能檢測奧氏體不銹鋼材料和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不能檢測銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料。滲透檢測（PT）——可檢測各種材料，較高的靈敏度，顯示直觀、操作方便、檢測費(fèi)用低。但它只能檢出表面開口的缺陷；不適于檢查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；滲透檢測只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷的實(shí)際深度，因而很難對(duì)缺陷做出定量評(píng)價(jià)。檢出結(jié)果受操作者的影響也較大。4.3實(shí)施要求總結(jié)焊接工藝即制造焊件的有關(guān)加工方法以及實(shí)施要求，由此可以看出，實(shí)施要求對(duì)于焊接工藝的重要性：接頭選擇不合適，可能加大應(yīng)力，降低焊縫的力學(xué)性能，也容易產(chǎn)生未焊頭或焊瘤；坡口制備不合理，可能會(huì)導(dǎo)致未焊頭，未焊牢，或者產(chǎn)生焊瘤；焊接區(qū)清理不干凈或焊接材料焊前處理不得當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致氣孔，夾雜等缺陷；焊接參數(shù)選擇不合理，焊接參數(shù)選擇過小，電弧不穩(wěn)定，焊接效率較低；焊接參數(shù)選擇偏大，則可能燒穿母材或燒損母材中的合金成分。總之，低碳鋼與低合金鋼的實(shí)施要求，必須要認(rèn)真對(duì)待，簡單但卻關(guān)系重大。

5低碳鋼與低合金鋼常用焊接方法的焊接工藝低碳鋼與低合金鋼焊接幾乎可以采用所有焊接方法，并且只要焊接工藝合理都能獲得良好的接頭質(zhì)量。對(duì)于焊接方法，壓焊適于焊接強(qiáng)度硬度低塑形較好，鎢極氬弧焊焊接效率太低，釬焊難以滿足性能要求等。綜合考慮選用用焊條電弧焊（手工電弧焊），埋弧焊，CO2氣體保護(hù)焊以及電渣焊等進(jìn)行闡述。5.1焊條電弧焊圖5.1焊條電弧焊示意圖5.1.1焊條電弧焊概述焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的—種方法，如圖5.1所示，焊接電弧是一種氣體放電現(xiàn)象。焊條電弧焊引弧時(shí)、焊條與焊件接觸后很快拉開。接觸時(shí)焊接回路短路，很快拉起焊條以后，焊條與焊件之間的空氣在引弧電壓的作用下電離，發(fā)光發(fā)熱，產(chǎn)午強(qiáng)烈而持久的氣體放電現(xiàn)象，形成焊條電弧焊的電弧。焊件為一個(gè)電極．焊條為另一個(gè)電極。電弧在焊條和焊件之間形成，通過外加電壓燃燒。在電弧熱的作用下。焊件和焊條的焊芯熔化共同形成熔池。在電弧熱的作用下，涂敷于焊芯外面的焊條藥皮會(huì)分解產(chǎn)生CO、H2，CO2等保護(hù)氣體，阻止空氣與熔池的接觸。藥皮在電弧熱的作用下、生成熔渣，浮于熔池表面，對(duì)其起保護(hù)作用，凝固后在焊縫表面結(jié)成渣殼。也就是說，焊條電弧焊時(shí)，焊接熔池的保護(hù)是氣體和熔渣的聯(lián)合保護(hù)。液態(tài)金屬與液態(tài)熔渣之間還進(jìn)行脫氧冶金反應(yīng)，從而使焊縫金屬具有合話的化學(xué)成分。5.1.2焊條電弧焊的特點(diǎn)1）焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)（1）焊條電弧焊時(shí)．焊條的藥皮在電弧熱的作用下產(chǎn)牛保護(hù)氣體和保護(hù)熔渣，對(duì)熔池進(jìn)行氣渣聯(lián)合保護(hù)，保護(hù)效果好；（2）焊條電弧焊配用相應(yīng)的焊條，能夠焊接碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金等絕大多數(shù)材質(zhì)的焊件、應(yīng)用范鬧廣；（3)焊條電弧焊采用手工操作、靈活方便．能夠焊接各種厚度、各種結(jié)構(gòu)形狀的工件，可以進(jìn)行平，橫、仰、立各種位置的焊接．特別是在維修、返修、裝配、及點(diǎn)固焊時(shí)．有其他焊接方法所不可替代的優(yōu)勢；（4)焊條電弧焊時(shí)，遇到焊接接頭裝配不規(guī)則的地方，焊工可有意識(shí)地控制電弧的長度、焊條的角度、焊接的速度等工藝參數(shù)，以彌補(bǔ)裝配的缺陷，所以焊條電弧焊對(duì)焊接接頭裝配的要求較低；（5)焊條電弧焊設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，使用維護(hù)都很方便。2）焊條電弧焊的缺點(diǎn)（1）與埋弧自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)焊、氬弧焊等焊接方法相比，焊條電弧焊出于用手工操縱焊條．要不斷更換焊條、清渣，所以焊接生產(chǎn)效率低，焊工勞動(dòng)強(qiáng)度大。（2）焊條電弧悍的焊接質(zhì)量主要依賴于焊工手工操作的熟練程度，對(duì)于焊工的操作技術(shù)水平要求較高，因此焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。（3）焊條電弧焊時(shí)，勞動(dòng)條件較差，焊工要承受弧光輻射、有害氣體、煙塵和焊接高溫等的危害．所以必須采取必要的防護(hù)措施。5.1.3焊條的型號(hào)和牌號(hào)1）碳鋼焊條的型號(hào)GB/T5117—1995《碳鋼焊條》規(guī)定，碳鋼焊條的型號(hào)是根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)性能、藥皮的類型、焊接位置和電流種類來劃分。字母“E”表示焊條；前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉度的最小值，大小為的兩位數(shù)×10MPa，第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置?！?”和“1”表示焊條適合于全位置焊接，“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4”為焊條適用于向下立焊；第三位和第四位數(shù)組合時(shí)，表示焊接電流種類及藥皮類型。2）低合金鋼焊條的型號(hào)GB/T5118—1995《低合金鋼鋼條》規(guī)定，低合金鋼焊條型號(hào)的編制方法為：后綴字母為熔敷金屬的化學(xué)成分分類代號(hào)，并以短畫“-”與前面數(shù)字連接。低碳鋼焊條型號(hào)舉例如下：3）焊條的型號(hào)和牌號(hào)焊條的型號(hào)是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的焊條的代號(hào)。焊條的牌號(hào)則是焊條制造廠家以及焊接人員多年習(xí)慣使用的、由原行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的焊條代號(hào)，共有十大類的牌號(hào)代號(hào)。焊條牌號(hào)的編制方法為：用每類焊條的漢語拼音首位字母表樂該焊條的類別，用大寫字母表示，稱為特征字母。例如，J代表結(jié)構(gòu)鋼(包折碳鋼和低合金鋼)焊條；A代表奧氏體鉻鎳不銹鋼焊條。特征字母后面有三位數(shù)字位數(shù)字。其中．前兩位數(shù)字在不同類別焊條中的含義是不同的。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼焊條，此兩位數(shù)字表示焊條熔敷金屬的最低抗拉強(qiáng)度，單價(jià)是MPa(Kgf／mm2)。第三位數(shù)字表示焊條藥皮類型和對(duì)焊接電源的要求。例如，“J422”(相當(dāng)于焊條型號(hào)E4303)所表示的焊條如下：4）焊條的選原則等強(qiáng)度原則即選用與母材同強(qiáng)度等級(jí)的焊條，一般用于焊接低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。（2）同成分原則即選用與母材化學(xué)成分相同或相近的焊條?！阌糜诤附幽蜔徜?、不銹鋼等（3）抗裂紋原則選用杭裂性好的堿性焊條，以免在焊接和使用過程中接頭產(chǎn)生裂紋?！阌糜诤附觿偠却?、形狀復(fù)雜、使用中承受動(dòng)載荷的焊接結(jié)構(gòu)。（4）抗氣孔原則如果受焊接工藝條件的限制，對(duì)焊件接頭部位的油污、鐵銹等不便情理應(yīng)選用抗氣孔能力強(qiáng)的酸性焊條，以免焊接過程中氣體滯留于焊縫中，形成氣扎。（5）低成本原則在滿足實(shí)用要求的前提下，盡量選擇性能好，成本低，效率高的焊條。5.1.4弧焊電源的分類及型號(hào)弧焊電源的分類焊條電弧焊的主要設(shè)備是電弧焊機(jī)。實(shí)際上就是一種弧焊電源?？煞譃榻涣骰『鸽娫?弧焊變壓器)和直流弧焊電源(弧焊整流器)兩種。1）交流弧焊電源弧焊變壓器實(shí)際上是一種特殊的降壓變壓器，它將220V或380V的電源電壓降到60~80V(即焊機(jī)的空載電壓)，以滿足引弧的需要。焊接時(shí)，電壓能自動(dòng)下降到電弧止常工作所需的電壓(20—40V)。輸出電流從幾十安到幾安，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)電流的大小?；『缸儔浩鹘Y(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，工作噪聲小，使用可靠，維修方便，因此應(yīng)用很廣。但缺點(diǎn)是焊接時(shí)電弧的穩(wěn)定性不如直流弧焊電源。2）直流弧焊電源弧焊整流器把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。它彌補(bǔ)了采用堿性焊條時(shí)交流弧焊機(jī)電弧穩(wěn)定性不好的缺點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)要比交流焊機(jī)的復(fù)雜，焊接時(shí)有磁偏吹現(xiàn)象出現(xiàn)。表5.1交流、直流弧焊電源的優(yōu)缺點(diǎn)比較名稱交流弧焊電源（弧焊變壓器）直流弧焊電源（弧焊整流器）電弧特性使用堿性焊條時(shí)電弧穩(wěn)定性差不易發(fā)生磁偏吹電弧穩(wěn)定性好，容易發(fā)生磁偏吹適用性酸性焊條，一般焊接結(jié)構(gòu)堿性焊條，重要焊接結(jié)構(gòu)供電特點(diǎn)絕對(duì)大部分焊機(jī)是單相，功率因素較低，空載損耗較小絕大部分焊機(jī)是三相，功率因素較高，空載損耗較小弧焊電源型號(hào)圖5.2電弧機(jī)編制方法焊機(jī)型號(hào)按GB10249—1988《電弧機(jī)型號(hào)編制方法》的規(guī)定編制，用漢語拼音字母和阿拉伯字母表示。如圖5.2所示：BX1—200型焊機(jī)是具有陡降外特性的交流弧焊電機(jī)，額定焊接電流為200A。ZX6—250型焊機(jī)是具有陡降外特性的硅整流直流弧焊機(jī)，額定焊接電流250A。圖5-3交流焊機(jī)圖5-3交流焊機(jī)另外，焊條電弧焊的輔助工具也必須使用部分輔助工具。圖5-3交流焊機(jī)圖5-3交流焊機(jī)焊條電弧焊必須使用的輔助工具有：焊鉗，點(diǎn)焊面罩，濾光眼鏡等。焊鉗焊鉗又稱焊把，起夾持焊條和傳導(dǎo)電流的作用。焊鉗上夾持焊條的導(dǎo)電部分用紫銅制作，絕緣外殼用膠木粉壓制而成。2）電焊面罩和濾光眼鏡濾光眼鏡俗稱黑玻璃，裝在電焊面罩上．以保護(hù)焊工的面部及眼睛免受強(qiáng)烈弧光的輻射和金屬飛濺物的灼傷，分為頭戴式和手持式。5.1.5焊接安全與防護(hù)技術(shù)預(yù)防觸電；預(yù)防弧光輻射；預(yù)防火災(zāi)和爆炸；預(yù)防有毒氣體和煙塵中毒。5.1.6焊條電弧焊基本工藝參數(shù)及基本焊接技術(shù)（一）焊條電弧焊的工藝焊條電弧焊焊接工藝內(nèi)容包括焊條型號(hào)（牌號(hào)）、焊條的直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊接層數(shù)、電流種類和焊接極性等。1）焊條直徑焊條直徑的選擇與下列因素有關(guān)。(1)焊件的厚度厚度較大的焊件應(yīng)選用直徑較大的焊條，而厚度較小焊件應(yīng)選用直徑較小的焊條。直徑與焊件厚度的關(guān)系下表5.2所示。表5.2焊件厚度與焊條直徑的匹配關(guān)系焊件厚度/mm≤1.5234~56~12≥12焊條直徑/mm1.62.53.23.2~44~54~6(2)焊接位量與橫、立、仰焊三種焊接位置相比，由于平焊不存在熔池金屬下流的傾角，所以焊條直徑可選擇大—些。橫焊和仰焊時(shí)，焊條的直徑不超過4mm，立焊時(shí)，焊條的直徑不超過5Mm，盡量形成較小的熔池以減少熔化金屬下流。(3)焊道層數(shù)多層多道焊時(shí)，第一層焊道要采用直徑較小的焊條，以保證根部焊透，雙面焊時(shí)，背面碳弧氣刨清焊根以后，焊道窄而深，也應(yīng)采用直徑較小的焊條。其他焊道可采用直徑較大的焊條。焊接電流合適的焊接電流是取得良好的焊縫成形和保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，焊接電流過小，不僅引弧困難，電弧不穩(wěn)，還會(huì)造成未焊透和夾渣，焊縫成形也不好。焊接電流過大，容易產(chǎn)生燒穿和咬邊等缺陷，使熔池合金元素?zé)龘p嚴(yán)重，影響焊縫的力學(xué)性能。焊接電流的大小與焊條的類型、直徑、焊件的厚度、焊接接頭的形式、焊接位置以及焊道層次等因素有關(guān)。其中，焊條的直徑和焊接位置是決定性因素。3）電弧電壓焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度來決定。電弧長，焊接電壓高；電弧短，電弧電壓低，所以電弧電壓可由焊工在焊接時(shí)靈活掌握。焊條電弧焊的弧長通?？刂圃诤笚l直徑的0.5~1.0倍，電壓一般為16~25V。例如，直徑為4mm的J507焊條，焊接電流一般為160~170A，電弧電壓為22—24V。在焊接過程中，如果出現(xiàn)電弧不穩(wěn)、易擺動(dòng)的現(xiàn)象或產(chǎn)生咬邊、末焊透等缺陷時(shí)，主要是由于焊接電弧過長，電弧電壓過大的原因，應(yīng)及時(shí)調(diào)整弧長，保持適中的焊接電壓。4）焊接速度單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長度稱為焊接速度。焊條電弧焊的焊接速度即指焊工操縱焊條前移的速度。所以．焊接速度主要由焊工根據(jù)實(shí)際情況靈活掌握，隨時(shí)調(diào)整，以保證焊縫的高低寬窄一致，成形良好。焊接工藝卡中的焊接速度，是根據(jù)焊接工藝評(píng)定時(shí)采用的焊接速度所確定的一個(gè)速度范圍。焊接生產(chǎn)時(shí)，要依工藝卡的規(guī)定速度進(jìn)行焊接。例如，直徑為4mm的J507焊條，電弧電流一般為160~170A，焊接電流為22—24V，焊接速度應(yīng)為10~15cm／min。即每分鐘完成10~15cm長的焊縫。5）焊接極性采用直流電源施焊時(shí)。焊件與電源輸出端正、負(fù)極的接法稱為極性。極性有正接和反接兩種。正接即焊件接電源正極。焊條接電源負(fù)極的接線法．也稱正極性。反接即焊件接電源負(fù)極，焊條接電源正極的接線法，也稱反極性。一般情況下，堿性焊條焊接時(shí)，采用直流反接：因?yàn)榉唇訒r(shí)，電弧燃燒穩(wěn)定．飛濺較小，而且聲音比較平靜均勾。而直流正接，情況相反，并且容易產(chǎn)生氣孔。在焊接厚板時(shí)，—般采用直流正接法，這時(shí)電弧上的熱量較多地集中在焊件上，有利于加快焊件熔化，以保證足夠的熔深；焊接薄板板時(shí)，為防止燒穿，常采用反接。（二）焊條電弧焊基本操作技術(shù)1）引弧焊條電弧焊的引弧方法對(duì)分為劃擦法和敲擊法兩種，劃擦法的引孤動(dòng)作類似劃火柴，初學(xué)者易于掌握，但容易損壞焊件表面，—般適用于堿性焊條。敲擊法是將焊條對(duì)準(zhǔn)引弧處，手腕下彎，用焊條垂直地輕輕敲擊工件，然后提起2~4mm的高度引燃電弧2）運(yùn)條在焊接過程中，為了穩(wěn)定弧長、保持熔池形狀、控制焊縫成形，焊條必須要做一定的運(yùn)動(dòng)。在焊接過程中．焊條相對(duì)于焊件所做的各種運(yùn)功的總稱稱為運(yùn)條。運(yùn)條包括三個(gè)基本動(dòng)作：(a)焊條沿自身中心線向熔池的送進(jìn)運(yùn)動(dòng)，用以維持一定的弧長。焊條的送進(jìn)速度應(yīng)與焊條熔化的速度相同，否則會(huì)產(chǎn)生斷弧或焊條與焊件黏連的現(xiàn)象；(b）焊條沿焊接方向逐漸前移．以形成一定的焊接速度；(c)焊條的橫向擺功．以獲得一定的焊縫寬度。較薄的工件或厚板底層焊道焊接時(shí)，焊條一般不做橫向擺動(dòng)。3）熄弧焊接結(jié)束熄弧時(shí)，如果簡單地提起焊條熄滅電弧，在收弧處往往會(huì)形成弧坑。凹陷的弧坑，不僅降低收尾處焊接接頭的承載能力、產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且容易產(chǎn)生弧坑裂紋和氣孔等缺陷。5.1.7焊條電弧焊焊接缺陷以及防止焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的一種力法，手工操縱焊條的進(jìn)給、焊條的擺動(dòng)、焊條的傾斜角以及焊接的速度等．所以焊接質(zhì)量對(duì)焊工操作技術(shù)水平有較大的依賴性、焊接時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)各種焊接缺陷。焊工焊接任務(wù)完成后，焊接檢驗(yàn)人員首先要對(duì)焊縫寬度、余高、角高、表面氣孔、咬邊等的外觀缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)；然后佃道X射線和超聲波等焊接探傷方法對(duì)焊縫的氣孔、夾渣、裂紋、末焊透等內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)。焊接缺陷的存在會(huì)縮短焊接產(chǎn)品的使用壽命，甚至導(dǎo)致災(zāi)難事故發(fā)生。5.2埋弧焊5.2.1埋弧焊的原理埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。在焊劑層下，電弧在焊絲末端與焊件之間燃燒，使焊劑部分熔化形成熔渣、部分蒸發(fā)成氣體。氣體排開熔渣在電弧周圍形成一個(gè)封閉的空腔，稱為弧腔；電弧在這個(gè)弧腔中穩(wěn)定燃燒，焊絲不斷送入，熔化了的悍絲與熔化的母材金屬混合形成熔池，并與熔化的焊劑發(fā)生一系列冶金反應(yīng)。隨著焊接過程的進(jìn)行，電弧繼續(xù)向前移動(dòng)，熔池冷卻凝固后形成焊縫，密度較輕的熔渣浮在熔池的表面，有效地保護(hù)熔池金屬，冷卻后形成渣殼。5.2.2埋弧焊的焊接過程理弧焊的焊接過程如圖5.3所示，焊接電源的兩輸出端分別接在埋弧焊焊機(jī)機(jī)頭的導(dǎo)電嘴和焊件上；焊接時(shí)，當(dāng)焊絲端部與焊件接觸后，顆粒狀焊劑從焊劑漏斗流出，并均勻地堆敷在裝配好的焊接接頭上．堆敷高度一般是40mm左右。焊處由送絲電功機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)送絲滾輪、導(dǎo)電嘴以一定速度送入焊接電弧區(qū)。送絲機(jī)構(gòu)、焊劑漏斗和操作控制盤等安裝在一臺(tái)焊接小車上。通過操作控制盤上的控制按鈕，使焊接過程按規(guī)定的程序運(yùn)行。合閘通電后，焊絲首先上提，使電弧引燃，然后向下送進(jìn)。同時(shí)，焊接小車起動(dòng)，使電弧沿焊件接縫前移。在焊前及焊接過程中，焊接參數(shù)均可通過操作控制盤上的開關(guān)按鈕或旋鈕進(jìn)行選擇和調(diào)整。焊接過程的穩(wěn)定性由焊機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)給予保證。焊絲的送進(jìn)速度應(yīng)與焊絲的熔化速度保持一致，以維持電弧電壓的穩(wěn)定。焊絲通常為單絲，特殊情況下也有采用雙絲的。也可采用藥芯焊絲代替實(shí)心焊絲，或是用鋼絲帶代替焊絲。5.3埋弧焊焊接過程5.2.3埋弧焊的特點(diǎn)埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)（1）熔深大，生產(chǎn)率高相同的焊條和焊絲直徑，埋弧焊的焊接電流比焊條電弧焊增大了3~5倍，大電流不僅增大了單位時(shí)間內(nèi)焊絲的熔化量。而且大大加大了焊件的熔深，因此顯著地提高了生產(chǎn)效率。(2)焊接質(zhì)量穩(wěn)定，表面美觀焊縫的質(zhì)量不受焊工的操作技藝及疲勞程度影響，只要選擇匹配的焊絲和焊劑的焊接參數(shù)，就可以獲得化學(xué)成分合適、表面光滑、平直的優(yōu)質(zhì)焊縫。(3)節(jié)省焊接材料和電能埋弧焊電弧熔透力強(qiáng)，單絲埋弧焊不開坡口，一次可焊透14mm的焊件，焊接時(shí)沒有飛濺，因而節(jié)省了焊接材料和電能。改善了工人勞動(dòng)條件機(jī)械化的焊接改善了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，電弧在焊劑層下燃燒，消除了弧光及煙塵對(duì)焊工的傷害。埋弧焊的缺點(diǎn)（1）由于采用顆粒狀焊劑，這種焊接方法—般只適用于平焊位置。其他位置焊接需采用特殊措施，以保證焊劑能覆蓋焊接區(qū)。（2）不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)位置，如果沒有采用焊縫自動(dòng)跟蹤裝置，則容易焊偏。（3）埋弧焊電流小于100A時(shí)，電弧不穩(wěn)，因而不適于焊接厚度小于1mm的薄板。（4）焊件裝配精度要求高。由于是機(jī)械化焊接，對(duì)坡口精度、組對(duì)間隙等的要求就比較嚴(yán)格。5.2.4埋弧焊焊接材料及匹配埋弧焊時(shí)，電弧的高溫使焊絲熔化并與熔化的母材熔合結(jié)晶后形成焊縫，所以焊絲的成分對(duì)焊縫的成分和性能有著直接的影響，焊絲與母材的匹配非常重要。1）焊絲實(shí)心焊絲是最常用的焊絲，為了防止焊絲銹蝕和增強(qiáng)導(dǎo)電性，一般在焊絲的表面鍍銅，即鍍銅焊絲。埋弧焊的藥芯焊絲主要用于堆焊中，因?yàn)橐恍┯操|(zhì)合金材料不能制成焊絲，而通過藥芯焊絲，可方便地將合金元素過渡到堆焊層中。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：實(shí)心鋼焊絲的牌號(hào)都以字母“H”開頭；緊接著的數(shù)字是表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。再后面以元案符號(hào)及其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示各合金元素的含量。以H10Mn2MoA為例，其中“H”表示焊接用鋼，“10”表示平均碳含量為0.10%，“Mn2”表示平均錳含量為2%，“Mo”表示平均含鉬量為0.60%~0.80%，“A”表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。2）焊劑在埋弧焊中，焊劑的主要作別是保護(hù)和選渣。電弧埋在焊劑下燃燒，既隔絕了空氣，保護(hù)了高熱的熔池，也減少了電弧熱能散失，避免了弧光對(duì)焊工的輻射、另外．焊劑還起著穩(wěn)弧和冶金的作用。焊劑牌號(hào)表示為：“HJXXX”,HJ后面三位數(shù)字，以HJ431X為例：“HJ”表示熔煉焊劑，“4”表示高錳型，“3”表示高硅低氟型，“X”表示顆粒度（細(xì)）。焊絲與焊劑的匹配焊接材料的選用要充分考慮焊材的成分，性能以及接頭的功用，合理的選擇焊接材料十分關(guān)鍵，直接影響到焊接質(zhì)量，焊接效率。5.2.5埋弧焊焊接工藝埋弧焊焊接工藝包括焊前準(zhǔn)備和選擇焊接工藝參數(shù)兩部分。1）焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備包括坡口的加工、焊件的清理和裝配、焊絲清理和焊劑的烘干、焊機(jī)檢查和調(diào)試。（1）坡口的加工在埋弧焊時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度、結(jié)構(gòu)、工藝條件等綜合考慮確定焊縫坡口形式和尺寸。坡口的加工可以采用氣割、刨邊機(jī)、各種被口機(jī)等進(jìn)行加工。（2）焊件的清理和裝配焊件原材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中很容易生銹；在坡口加工的過程中，焊接接頭區(qū)域會(huì)有氣割留下的渣瘤，剪切、刨邊加工時(shí)的油污，定位焊縫的熔渣等，這些都是產(chǎn)生氣孔、裂紋等焊接缺陷的重要原因。所以，施焊之前必須將坡口及坡口兩側(cè)20mm的區(qū)域進(jìn)行徹底的清理?？梢圆捎娩摻z刷、手提砂輪、角向磨光機(jī)等清理．也可以采用噴砂、氧—乙炔火焰烘烤等方法清理。（3）清理焊絲和烘干焊劑焊工在施焊之前，要按照焊接工藝要求到焊材二級(jí)庫領(lǐng)取焊絲和焊劑。在焊材二級(jí)庫，焊絲要進(jìn)行去污除銹，焊劑要按溫度和時(shí)間要求證行烘干和保溫?；厥帐褂玫暮竸┮^篩，清除渣殼后重復(fù)使用。（4）焊機(jī)的檢查和調(diào)試焊工在焊前應(yīng)檢查焊機(jī)和輔助裝置的開關(guān)、旋鈕、儀表、插頭、電纜線等是否正常，導(dǎo)電嘴是否需要更換等。通過焊前的空車調(diào)試，可以調(diào)整焊絲伸出長度，調(diào)整焊絲是否對(duì)正焊縫；還可以調(diào)整好焊接工藝要求的焊接速度等焊接工藝參數(shù)。所以，焊前空車調(diào)試很有必要。焊接工藝參數(shù)影響埋弧焊焊接質(zhì)量的焊接工藝參數(shù)主要有焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速度。除此之外，焊絲伸出長度、焊絲傾角、焊件的位置、焊接電源的極性等，都對(duì)焊縫成形有一定的影響。焊絲直徑、焊接電流、焊接電壓及焊接速度為比較重要的四個(gè)主要焊接工藝參數(shù)。焊接時(shí)．若其他因素不變，焊絲直徑增大．電流密度減小，電弧穿透力減弱，所以熔深減弱，熔寬增大。其他因素不變，焊接電流增加．電弧的穿透力強(qiáng)，焊絲的熔化速率增大．所以焊縫的熔深增大，余高增高，但焊接電流對(duì)焊縫的熔寬影響不大。其他因素不變的情況下，電弧屯電壓增加，電弧弧長增大，弧腔體積增大，使電弧向?qū)挾确较虬l(fā)展，所以焊縫熔寬增大．余高減小。焊接速度增大，焊縫中單位時(shí)間內(nèi)輸入的熱量減少，所以焊縫的熔深和熔寬都減小，焊縫變淺變窄，余高變化較小。5.2.6埋弧焊的焊接缺陷及防止埋弧焊在焊接生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛、成熟高效的焊接方法，但這并不表示對(duì)這種方法的焊接缺陷可以掉以輕心。在施焊的過程中，由于焊接接頭設(shè)計(jì)不合理，焊接材料及施工規(guī)范不正確，焊前接頭渭理、預(yù)熱和焊后熱處理不當(dāng)，工人技術(shù)水平低或責(zé)任心不強(qiáng)等原因，都會(huì)導(dǎo)致裂紋、氣孔、夾渣、末熔臺(tái)、未焊透等焊接缺陷的產(chǎn)生。這些缺陷對(duì)接頭的靜載強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、任何工序，無論是焊前的清理、裝配、預(yù)熱、焊劑烘干，施焊過程個(gè)的保證層間溫度、夾渣、碳弧氣刨清根，還是焊后焊道的修磨、檢告檢驗(yàn)、返修及焊后熱處理等．都應(yīng)該嚴(yán)格按照焊接工藝的規(guī)定操作。任何一點(diǎn)小的疏忽都可能會(huì)留下隱患，造成巨大的損失。應(yīng)力腐蝕、脆性斷裂等都會(huì)有不同程度的影響。5.3CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊的基本原理CO2氣體保護(hù)焊是利用CO2作為保護(hù)氣的一種熔化極氣體保護(hù)焊方法。CO2從供氣系統(tǒng)出來經(jīng)管路到達(dá)焊槍，從噴嘴噴出，形成一個(gè)連續(xù)而穩(wěn)定的CO2氣體保護(hù)罩，從而隔絕空氣，達(dá)到對(duì)焊縫的保護(hù)作用。CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)1）CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)效率高；焊接質(zhì)量好；焊接成本低；適用范圍廣；操作性能好；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化。CO2氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)金屬飛濺大；對(duì)壞境要求苛刻，不能在有風(fēng)處施焊；不能焊接易氧化的有色金屬；焊工勞動(dòng)條件差。CO2氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù)CO2氣體保護(hù)焊的焊絲細(xì)，電流密度大，電弧穿透力強(qiáng)，一般對(duì)于12mm以下的工件不需要開破口。焊接接頭的裝配、焊前的清理等，與焊條電弧焊、埋弧焊相似。針對(duì)焊絲直徑，焊接電流，電弧電壓，焊接速度闡述下CO2焊的工藝參數(shù)確定。1）焊絲直徑焊絲直徑的確定以焊件的厚度、焊接的位置及質(zhì)量要求為依據(jù)。一般焊接薄板時(shí)，采用細(xì)焊絲，隨板厚增大，焊絲直徑也增大。焊絲直徑大于1.2mm時(shí)，稱為粗絲，粗處焊接生產(chǎn)效率高，但焊接飛濺大，焊縫成形不好，適宜水平位置的焊接。2）焊接電流焊接電流的確定，應(yīng)根據(jù)焊件的厚度、焊絲的直徑、坡口的形式、焊接位量及熔滴過渡形式等。焊接電流增大，焊縫的熔深相應(yīng)加深，焊絲的熔化速度加快，生產(chǎn)率提高。但焊接電流不能過大，否則會(huì)加重飛濺，產(chǎn)生氣孔、燒穿等焊接缺陷。3）電弧電壓電弧電壓與焊接電流要優(yōu)化配合，以保證良好的焊縫成形和焊接過程的穩(wěn)定。通常，細(xì)絲焊接時(shí)，電弧電壓為16~24V，粗絲焊接時(shí)，電弧電壓為25~36V。4）焊接速度在—定的焊條直徑、焊接電流、電弧電壓條件下，焊接速度的選擇還要考慮焊件接頭的形式和焊接位置等。焊接速度一般為20~60cm/min，焊接時(shí)視具體情況確定，以確保焊縫成形良好。不出現(xiàn)氣孔、咬邊、末熔合等缺陷為原則。半自動(dòng)焊時(shí)，焊接速度由焊工自行掌握。CO2氣體保護(hù)焊焊接缺陷及防止與其他焊接方法一樣CO2氣體保護(hù)焊也會(huì)由于焊接材料、焊接工藝參數(shù)選擇不合理、焊工操作技術(shù)不佳等原因，造成焊接缺陷。目前，CO2氣體保護(hù)焊是在壓力容器、橋梁、船舶、建筑等鋼結(jié)構(gòu)制造中，應(yīng)用最多的焊接力法之一。但一旦出現(xiàn)問題則會(huì)造成重大傷亡事故。所以，發(fā)現(xiàn)焊接缺陷時(shí)要高度重視．應(yīng)查找原因，徹底返修、并避免類似缺陷的產(chǎn)生。5.4電渣焊圖5.4電渣焊1圖5.4電渣焊1—焊絲；2—渣池；3—熔池；4—焊縫；5—焊件；6—冷卻滑塊5.4.1概述20世紀(jì)50年代初，烏克蘭的巴頓電焊研究所發(fā)明了電渣焊，并用它代替大電流埋弧焊，以焊接厚壁壓力容器上的縱向焊縫。與其他的大電流電弧焊不同，電渣焊中，熔化焊絲所需的熱量是電流通過液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱。電渣焊是一種在垂直位置或接近垂直位置進(jìn)行的高效單道焊。電渣焊主要用于焊接厚度大于40mm，材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等的焊接。5.4.2電渣焊的焊接過程完成一道電渣焊焊縫（參照圖5.4）需要3個(gè)階段：（1）引弧造渣階段電渣焊開始時(shí)，在電極和起焊槽之間引出電弧，利用電弧的熱量，使之逐漸形成液體渣池，當(dāng)渣池達(dá)到一定深度后，增大焊絲的送進(jìn)速度，將不斷加入的固體焊劑熔化，使焊絲插入熔池，電弧熄滅，轉(zhuǎn)入電渣過程。在引弧造渣階段，電渣過程不夠穩(wěn)定，渣池溫度不高，填充金屬和母材熔合不好，因此焊后應(yīng)將起焊部分割除。（2）正常焊接階段當(dāng)電渣過程穩(wěn)定后，焊接電流通過渣池產(chǎn)生的電阻熱使渣池溫度達(dá)到1600~2000℃。渣池將焊絲和被焊工件熔化，熔化的金屬沉積到渣池下部形成金屬熔池。隨著焊絲不斷向渣池送進(jìn)，金屬熔池和其上渣池逐漸上升．金屬熔池的下部遠(yuǎn)離熱源的液體金屬，逐漸凝固形成焊縫。（3）引出階段在被焊工件上部裝有引出板，以便將渣池以及在停止焊接時(shí)產(chǎn)生縮孔和裂紋的那部分焊縫金屬引出工件。5.4.3電渣焊的特點(diǎn)電渣焊的優(yōu)點(diǎn)在垂直位置焊接，十分方便立焊；厚件能一次成型，不需要坡口，節(jié)省材料，提高效率；渣池對(duì)被焊工件有較好的預(yù)熱作用和緩和作用。電渣焊的缺點(diǎn)焊縫和熱影響區(qū)晶粒粗大；只能以立焊方式進(jìn)行，不能平焊。5.5低碳鋼與低合金鋼焊接方法總結(jié)當(dāng)采用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，其飛濺較大，電弧穿透力強(qiáng)且極易氧化低合金鋼中的合金成分，所以生產(chǎn)中一般不采用CO2氣體保護(hù)焊。當(dāng)采用電渣焊時(shí)，電渣焊適用于40mm以上的厚板，而且也只能進(jìn)行立焊，其用途大大受到限制，再加之其焊縫組織為晶粒粗大的鑄態(tài)組織，其力學(xué)性不良，所以在生產(chǎn)生活中不常用。手工電弧焊其靈活性強(qiáng)，可以進(jìn)行多方位焊接，特殊的氣渣保護(hù)，在生產(chǎn)中常用于單件生產(chǎn)焊接。埋弧焊其生產(chǎn)效率高，不需要依賴技工的技術(shù)水平，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)省了焊接材料電流，改善了工人的勞動(dòng)條件。其在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于大量生產(chǎn)中。

6低碳鋼與低合金鋼焊接實(shí)例低碳鋼與低合金鋼焊接在生產(chǎn)生活中廣泛應(yīng)用，本章以Q235與16Mn的焊條電弧焊和埋弧焊為例，綜合以上章節(jié)知識(shí)，簡述其焊接工藝。Q235大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以高壓輸電鐵塔、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。C、D級(jí)鋼還可作某些專業(yè)用鋼使用。其碳含量為0.17%~0.22%；可裝配成不同接頭，適合各種位置的焊接，焊前一般不需要預(yù)熱，塑性較好，具有良好的焊接性。16Mn鋼屬于碳錳鋼，碳的含量在0.16%左右，屈服點(diǎn)等于343MPa。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱。但由于16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下或在大剛性、大厚度結(jié)構(gòu)上焊接時(shí)，為防止出現(xiàn)冷裂紋，需采取預(yù)熱措施。6.1低碳鋼與低合金鋼的焊條電弧焊6.1.1焊前準(zhǔn)備材料取Q235鋼板與16Mn鋼版，其規(guī)格均為300mm×150mm×12mm；V形坡口60o±5o；鈍邊0~0.5mm。焊條采用E4315，焊前350~400℃烘干，保溫2h，隨用隨取。焊前將焊接坡口兩側(cè)20~30mm范圍內(nèi)清理干凈，露出金屬光澤。焊件在正面兩端20mm內(nèi)點(diǎn)固定位，采用與正式焊接用相同的材料。組隊(duì)間隙為始焊端3.2mm，末焊端3.5~4.0mm，預(yù)留3o~4o反變形。6.1.2焊接工藝參數(shù)焊接電流：打底焊80~90A（焊條直徑為3.2mm）；填充焊160~170A（焊條直徑4.0mm）；蓋面焊155~165A（焊條直徑4.0mm）。焊條角度：焊條與焊件表面垂直，與焊接方向成60o~80o夾角。焊接層次：三層三道。焊接位置：平焊。運(yùn)條：鋸齒形。6.1.3操作要領(lǐng)（1）打底焊：采用短弧連續(xù)焊接，鋸齒形運(yùn)條，坡口兩側(cè)停頓，保證熔池及熔孔大小均勻一致；應(yīng)根據(jù)熔孔的大小適當(dāng)改變焊接速度、擺動(dòng)頻率和焊接角度。當(dāng)焊條還有30~40mm時(shí)，采用會(huì)拉法進(jìn)行收弧。接頭時(shí)，先將收弧處表面熔渣清理干凈，并將胡坑處打磨成斜坡狀，在已焊完的焊道（距胡坑20mm）處引燃電弧，采用直線運(yùn)條方式到弧坑頂端，并適當(dāng)停留下壓，待完全熔透后采用正常焊接。（2）填充焊：焊前先將焊道表面熔渣和飛濺清理干凈，并將接頭處打磨平整。焊條擺動(dòng)幅度比打底焊稍微大一些，在坡口兩側(cè)停留時(shí)間稍微長一下，應(yīng)保證焊道平整略向下凹，第二道填充層焊縫厚度應(yīng)比木材表面略低0.5~1.5mm。在弧坑前10mm處引弧，回焊至弧坑處，沿弧坑形狀將弧坑填滿，不需要下壓電弧，再正常施焊。（3）蓋面焊：焊條角度、運(yùn)條和接頭方法與填充層相同。焊條擺動(dòng)幅度和運(yùn)條速度均勻一致，熔合好坡口兩側(cè)棱邊，每側(cè)增寬1.5~1.5mm。6.2低碳鋼與低合金鋼的埋弧自動(dòng)焊6.2.1焊前準(zhǔn)備（1）焊接接頭區(qū)域清理焊前，必須清除焊接接頭區(qū)域的氧化皮、油污等，避免由于氧化物和氫的影響，產(chǎn)生焊接氣孔和裂紋等缺陷。需要注意的有以下幾方面：1.火焰切割的氧化熔渣。2.機(jī)械加工后的油脂。3.熱軋鋼板的氧化皮。4.T形接頭的水平板。5.彎曲成形工件內(nèi)的雜質(zhì)。6.定位焊縫的熔渣。（2）焊接接頭的定位焊在焊接前，要根據(jù)圖樣要求，將各個(gè)構(gòu)件固定下來，為定位焊。定位焊一般采用焊條電弧焊或半自動(dòng)二氧化碳焊來完成。定位焊的焊縫短，焊縫的冷卻速度大，對(duì)于厚板和高強(qiáng)度鋼，極易產(chǎn)生冷