第一篇:镁合金焊接技术总结
镁合金焊接技术的研究及发展
余福庆
(机械学院 材料成型及控制工程 201007110)摘要 : 镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景, 焊接技术已经成为制约其应用的技术关键。介绍了镁合金的物理特性及应用特点。通过对国内焊接的研究现状及成果进行分析,简述了镁合金的应用情况及其焊接特点,介绍了镁合金的钨极氩弧焊,电子束焊及电阻点焊,搅拌摩擦焊,激光焊等常用的几种焊接方法及其研究。总结了各类焊接方法的特点,并指出镁合金焊接研究中存在的问题,并对镁合金焊接研究及应用进行了展望。
关键词:
镁合金 焊接 研究现状
Research and development of magnesium alloy welding technology
Yu Fuqing Mechanical College Material Forming and Control Engineering 201007110 Abstrac:Magnesium alloy has a broad application prospects in the field of aerospace, automotive, electronics, welding technology has become a key technology for restricting its application.The physical properties of magnesium alloy and application characteristics.Through the analysis of the research status and achievements of domestic welding, briefly the application of its welding characteristics of magnesium alloy, magnesium alloy gas tungsten arc welding, electron beam welding and resistance spot welding, friction stir welding, laser welding etc.several commonly used welding method and its research status.Summarizes the characteristics of the various types of welding methods, and pointed out that the problem exists in the magnesium alloy welding research, and magnesium alloy welding research and application prospects.Key words: magnesium alloy;welding;research status 一,镁合金物理化学特性与焊接特性
镁合金的密度小,约为1178 g/ cm3 ,是铝的2/ 3 ,钢的1/ 4。同时,镁合金还具有高的比强度、比刚度、减震性和导热性,较好的可切削性和可回收性,因而被称为21 世纪的“绿色”工程材料。随着镁合金的冶炼技术不断提高和人们对能源、环保的高度重视,镁合金成为迅速崛起的一种工程材料,采用镁合金结构件可以大大减轻结构重量,降低生产成本。因此它在汽车、摩托车、航空航天等领域具有巨大的应用前景。镁合金作为一种新型高性能结构材料,在实际应用中不可避免地采用连接结构,而焊接无疑是优先选择的连接方法之一。由于镁合金的熔点低,线膨胀系数和导热率高,与氧、氮的亲和力强,焊后易形成夹杂和脆性相,易产生焊接变形和热裂纹,使焊接接头的力学性能下降,因此,焊接已成为制约镁合金结构件广泛应用的障碍之一。针对镁合金焊接的特点和难点,应采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度快的高效焊接方法。近些年来出现的新工艺,如 钨极氩弧焊,电子束焊及电阻点焊,搅拌摩擦焊,激光焊等常用的几种焊接方法。
二,镁合金新工艺焊接方法分析及对比 钨极氩弧焊
钨极氩弧焊(TIG)是最早用于镁合金材料焊接的方法之一,目前,也是镁合金最常用的焊接方法。由于镁合金的特点,其氩弧焊一般采用交流电源,以去除氧化膜。由于镁合金热膨胀系数大,易产生焊接裂纹、焊后变形等缺陷,需要采用夹具系统固定、坡口预处理、焊前焊后热处理等措施,以保证获得性能良好的焊接接头。镁合金TIG 过程中主要存在气孔、夹杂和热裂纹等缺陷,利用活性焊接可以改善镁合金TIG 时存在的熔深浅的缺点。
电子束焊
镁合金因具有较低的熔点、较高的化学活性及高的热导率,镁合金焊件接头强度一般低于母材,因此高能量、焊剂保护及真空环境下进行镁合金的焊接尤为必要。电子束焊(EBW)是一种能量密度高、焊接效果好、适应范围广的焊接方法,焊接过程在真空状态下不受氧气等气体的影响,在真空状态下热损失很小,加热速度快。电子束精确可调,无论是对镁合金薄件还是厚件均可一次焊透。EBW冷却速度快,元素的扩散时间及扩散距离短,相易于形核,焊缝晶粒细小,有利于改善接头性能。与氩弧焊相比,EBW接头的力学性能更高,并且高于母材和其它方法焊接的焊缝,这主要与焊缝区晶粒非常细小,热影响区很窄有关。电阻点焊
电阻点焊(RSW)是汽车生产中最常用的焊接工艺之一,也是镁合金众多连接方法中具有较大潜力的一种。RSW作为一种焊接镁合金薄板的有效焊接方法,开始受到人们的普遍重视。镁合金的点焊工艺与铝合金点焊相似。镁合金RSW接头主要由焊核区和热影响区组成。焊核区含有两种不同的组织结构,焊核中心为等轴晶结构,焊核边沿为胞状-树枝晶结构,焊核区这种组织结构的过渡是由于焊核中心与边沿凝固条件不同所致。焊核区裂纹敏感性较高。热影响区内出现晶界熔化及粗化现象。搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊(FSW)是由英国焊接研究所开发的一种新型固相连接技术,与传统的焊接方法相比,具有优质、高效、低耗、焊接变形小、无污染等特点,在薄板焊接中具有其它焊接方法不可比拟的优势,特别适合于铝、镁等合金结构的连接。由于镁的塑性变形能力差,目前大多数镁合金产品都是铸造件,很少采用锻压、扎制、挤压等方法加工。这使得镁合金的应用受到很大限制,也相应制约了镁合金FSW的研究。
惯性摩擦焊
惯性摩擦焊(通常称摩擦焊)是利用两个工件相互接触并高速旋转, 在接触面上产生大量的摩擦热使其达到锻造温度, 然后施加一个轴向顶锻力而完成两工件的固相连接。金属工件表面的氧化膜和油污会在初始的摩擦中得以去除, 所以不会影响到接头的质量。摩擦焊接中的产热很少, 接头的形成在金属的熔点以下, 属于固相连接, 因此气孔、裂纹等缺陷不易形成。由于摩擦焊操作简单, 生产效率高, 并且可以获得高质量的接头, 由于摩擦焊接过程中接头的形成并非通过金属的熔化而形成, 原理上更接近于扩散, 所以可以焊接异种金属。激光焊接
激光焊接的焊速高, 质量好, 无变形, 无需真空条件, 且容易实现自动化焊接。在焊接过程中,激光束照射到金属表面时, 材料将瞬时汽化并在束流压力和蒸汽压力的共同作用下形成一个细长的小孔, 小孔中的汽化金属被电离并将摄入的能量完全吸收, 然后将热量传递给周围材料使之熔化, 在小孔附近形成熔池。激光焊可以得到极小的熔化区和热影响区并能净化焊缝, 减少焊缝中的内应力、裂纹和气孔等缺陷。激光焊接时, 焊缝的背面成形受热输入和气体保护流量的影响, 在恰当的焊接工艺条件下可以得到很好的表面成型和高质量的接头, 从外观上看, 焊缝连续, 狭窄, 变形很小, 且无表面缺陷。
三,镁合金焊接技术前程展望
在现有的镁合金焊接方法中,传统的TIG焊焊接质量良好,应用范围相当广,适合各种接头的焊接,但由于能量密度不高,熔深比较浅,热影响区较宽,而活性TIG焊则弥补了许多不足,值得深入研究;激光焊热影响区较小,焊缝美观,但易产生气孔,成本较高;搅拌摩擦焊焊缝晶粒细小,接头力学性能优良,但是接头形式受限制,成本较高。在镁合金焊接的研究中,有几方向研究得很少。但很有潜在意义:(1)镁合金的活性TIG焊的研究;(2)镁合金的复合焊研究;(3)镁合金熔焊过程中温度场模型的建立,对凝固过程了解很重要;(4)镁合金搅拌摩擦焊的焊核成型过程模型的建立和完善。(5)镁合金与钢、铝合金等异种金属的焊接问题。
参考文献
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第二篇:焊接技术总结
焊接技术总结(火电)
**机组为国产超超临界燃煤机组,锅炉本体部分设备由北京巴布科克.威尔科克斯有限公司生产,汽机本体部分为哈尔滨汽轮机厂生产,汽机四大管道为业主委托管道公司配管。该工程在施工过程中的焊接技术质量管理中,在施工单位、监理单位、EPC联合体和业主的共同努力下,作到了制度化有序管理,焊接工程质量控制取得了比较满意的成效,锅炉本体部分在质量监督检查中获得了较高的评价,汽机四大管道部分焊口无损检测一次合格率达到100%,为公司历史最好水平,在同行业中也颇为鲜见,这体现了我公司在工程焊接技术质量管理和焊工技能方面的较高水准,值得进一步总结提高,将好的制度经验推广应用到工程施工中去。以下探讨一下公司在神华国华发电厂二期3#机组焊接施工中的经验和体会。
660MW超超临界燃煤机组的焊接施工管理汽机本体部分的重点有以下几点:
1.四大管道中主蒸汽管道,材质为A335P92,金相组织为回火马氏体,合金成分>10%,在工艺上有几个重点注意事项:1)焊接材料的选用要合理。各种厂家的焊条焊丝,工艺性能差别较大,国内的R717尚未大量采用,进口焊材本工程选用的工艺性能相比最好的德国蒂森。考虑到成本和推广国产焊材,建议在做出合格的焊接工艺评定后推荐采用。2)由于P92金相组织为细小的回火马氏体,在严格执行预热和层间温度监控的前提下,焊接工艺参数应尽可能采用小规范。保证焊接线能量在20KJ/mm以内,焊道宽度和厚度也必须严格按照规范规定执行。3)焊接完成后应冷却到80℃以下完成马氏体转变,然后及时进行热处理。由于条件限制,不能及时进行热处理的焊口,应注意防潮防雨,避免氢致裂纹产生。
2.汽机其他厚壁管道和锅炉集箱、连接管的焊接施工,其他火电公司曾经出现过这样的质量事故:由于焊接技术人员经验欠缺,焊工在实际施工中完全背离焊接工艺卡及施工规范的规定,采用“大规范焊接工艺参数、慢焊速、厚焊道、宽焊道”进行焊接,导致产生粗晶形成裂纹。各同行应当引以为戒,制定焊接工艺卡,应当以焊接工艺评定为依据,并且要指导监督焊工对焊接工艺卡的执行。
3.凝汽器的焊接施工中有两个重点项目:1)凝汽器冷却水管板密封焊施工,要重视特别重视上道工序—切管和胀管的施工质量,必须满足厂家技术要求,焊接前严格按照要求清洗焊接部位。焊接时注意控制区域温度,采取跳焊的焊接顺序。专用焊机的选择也非常重要,上海石化安装公司研制的焊机价格低、可靠性强,远优于其他厂家,但存在层间温度偏高的现象,需要进一步改进。2)凝汽器接颈与低压缸连接的焊接施工,对焊接变形的要求很高,小于10丝。在实际施工中,往往由于工期的要求,过份要求进度,造成变形超标。这点值得引起各相关单位人员的重视。
4.汽机管道的焊接质量控制,注意施工过程中对生产单位进行委托检验工作的监督,切实保证及时按照规范进行检验。
5.管道支吊架的焊接质量检查和验收,由于支吊架往往位于高空,拆架后无法进行检查,应注意控制在施工过程中进行,便于有效控制质量和提高工作效率。
660MW超超临界燃煤机组的焊接施工管理锅炉本体部分的重点在锅炉本体高温再热器和末级过热器两部分:
1.高温再热器进口联箱管排采用了SA-213T91,出口集箱管排采用SA-213T92该材质可焊性良好,但由于其合金含量接近9%,且金相组织为细晶组织,在工艺上要求采用小规范,并且焊道要薄,每层约2mm。管子内加塞可溶性纸,增强根部氩气保护效果。管排U型弯位置采用SA213-SUPER304H、SA213-TP310HCbN超级不锈钢,在工艺上要求采用小规范多层多道焊,焊接过程必修严格控制层间温度不超过150℃。
高温再热器管排非常密集,焊口一旦形成错口等缺陷,不及时处理,以后被其他管排挡住就无法处理,如果割口,要割许多管排,因此必须加强施工过程中的质量控制,及时检查、及时发现、及时处理。由于管排壁厚只有4mm,死区位置难免漏焊,容易造成重大安全质量隐患,因此焊缝盖面情况也是重点检查项目之一。
2.末级过热器管排焊口为SA-213T92,壁厚为进口8mm出口12mm,在打底焊时容易产生裂纹,因此在工艺上有几点重点注意事项: 1)焊前预热采用电加热方式保证钢材加热的均匀性,严格控制层间温度按照规范执行,焊后及时后热;2)采用未带电流衰减特性的逆变焊机进行氩弧焊施工时,注意一些操作手法:钨极不得磨太尖,尖头最好保持在φ0.3~0.3并带圆弧,便于划擦引弧时不断钨极,减少焊缝夹钨缺陷;打底焊时的收弧衰减,收弧必须将电弧引到坡口面衰减,熄弧后立即将焊枪返回到熔池处氩气后延保护10秒左右,随后仔细检查有无裂纹,并用角磨机打磨收弧部位,确认无裂纹后在接头焊接。盖面焊时中间接头的收弧衰减可收弧在焊缝上,衰减方向顺焊缝前进方向,同样应进行氩气后延保护并检查打磨;整个焊口终点接头必须添饱满熔池铁水,使收弧部位略厚,同样应进行氩气后延保护,时间适当加长,并检查打磨。
以上是施工中的焊接质量控制重点。
在焊接质量控制中,应注重过程控制,在焊接施工文件准备、焊工管理、焊材管理、焊接工艺卡执行监督、焊接质量检验等各个环节,形成规范的制度并严格有序地执行实施,再对焊接质量控制重点项目进行严格监控,一般就能达到比较满意的质量管理成效。
第三篇:焊接技术总结
焊接技术小结
一、焊接材料的选用
1、选择焊条的基本要点 1.1同种钢材焊接时焊条选用
1.1.1考虑焊缝金属力学性能和化学成分 1.1.2考虑焊接构件使用性能和工作条件 1.1.3考虑焊接结构特点及受力条件 1.1.4考虑焊接施工条件和经济效益 1.2异种钢焊接时焊条选用
1.2.1强度级别不同的碳钢+低合金钢(或低合金钢+低合金高强钢)
可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是,为了防止焊接裂纹,应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺,包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。1.2.2低合金钢+奥氏体不锈钢
应按照熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条,一般选用铬和镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的0Cr25Ni13型奥氏体钢焊条,以避免因产生淬硬组织而导致裂纹,但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺。
1.2.3不锈钢复合板
应考虑对基层、覆层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层(碳钢或低合金钢)的焊接,选用相应强度等级的结构钢焊条;覆层直接与腐蚀介质接触,应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条;关键是过渡层(即覆层与基层交界面)的焊接,必须考虑基体材料的稀释作用,应选用铬和镍含量较高、塑性和抗裂性好的0Cr25Ni13型奥氏体钢焊条。1.3焊条选用也可以按以下简单的经验原则(1)等强度原则(2)同成分原则(3)抗裂纹原则(4)抗气孔原则(5)低成本原则
(6)等韧性原则(7)焊件厚度原则
1.4各类焊条的使用注意要点
J421、J422、J423、J424、J422Fe焊条。按照一般使用焊条的操作方法,不会发生什么特殊问题,但必须注意以下几点:要保持适当弧长,通常为2~3mm,过长易产生气孔、咬边等恶化焊缝质量;焊条摆动宽度一般只能相当于焊条直径的3倍,最多不得超过4倍;避免使用大的焊接电流,否则容易产生气孔和咬边。这类焊条焊前一般不必烘干。
二、预热
1.焊前预热的主要作用
1.1预热能减缓焊后的冷却速度,有效防止裂纹的产生
适当延长800~500℃区间的冷却速度,有利于焊缝金属中扩散氢的逸出,避免产生氢致裂纹,同时也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度,提高焊接接头的抗裂性
1.2预热可降低焊接应力
均匀的局部预热或整体预热,可以减少工件各部分的温度差(也称为温度梯度),这样,一方面降低了焊接应力,另一方面降低了焊接应变速率,从而有利于避免产生焊接裂纹 1.3预热可以降低焊接结构的约束度
预热对降低角接接头的约束度尤为明显,随着预热温度的提高,裂纹发生率下降
1.4预热还可以提高焊接生产率
由于工件具有了比较高的初始温度,再吸收较少的热量即可达到熔化温度,可以提高焊接速度。
1.5注意事项:
1)不同钢号相焊时,预热温度按要求较高的钢号选取
2)采取局部预热时,应防止局部应力过大。预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍范围,且不小于100mm 3)需要预热的焊件在整个焊接过程中的温度应不低于预热温度
4)当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时,亦须考虑预热要求
三、后热
1.1加速扩散氢的逸出,防止产生延迟裂纹
后热特别对防止强度等级较高的低合金钢和约束较大的焊接结构产生延迟裂纹十分有效,所以后热也称消氢处理 1.2有利于降低预热温度
后热的温度及保温时间与工件厚度有关,一般后热的温度取200~350℃,保温不低于0.5h。由于在热处理的过程中可以达到除氢的目的,所以焊后要立即进行热处理的焊件就不需要再进行后热处理。但是如果焊后不能立即进行热处理而焊件又必须除氢时,则需焊后立即做后热处理,否则,有可能在热处理之前的放置期内产生延迟裂纹
四、焊后热处理
1.焊接热处理的目的
1)降低或消除焊接残余应力
2)消除焊接热影响区的淬硬组织,改善焊接接头组织与性能
3)促使残余氢逸出,有利于防止延迟裂纹,如500MPa级且有延迟裂纹倾向的低合金结构钢 4)提高结构的几何稳定性
5)增强构件抵抗应力腐蚀的能力
五、减小焊接残余应力的措施
减少焊接残余应力和改善残余应力的分布可以从设计和工艺两个方面来解决问题,如果设计时考虑的周到,往往比单纯从工艺上解决问题要方便的多。如果设计不合理,单纯从工艺措施方面是难以解决问题。因此,在设计焊接结构时要尽量合理制定减小焊接应力和改善焊接应力的设计方案,在制造过程中再采取一些必要的工艺措施,使焊接应力降到最低程度。
1、设计措施
在设计阶段就应考虑采取合适的办法来减少焊接残余应力。用以限制焊接残余应力的主要设计原则有以下几点。1)使焊缝长度尽可能最短 2)使板厚尽可能最小 3)使焊脚尽可能最小
4)断续焊缝与连续焊缝相比,优先选用断续焊缝 5)角焊缝与对接焊缝相比,优先选用角焊缝
6)采用对接焊缝连接的构件应(在垂直焊缝方向上)具有较大的可变形长度 7)复杂构件最好采用分部件组合焊接
2、工艺措施
1)合理选择装配和焊接顺序,调整残余应力分布。结构的装配顺序对残余应力的影响较大 2)缩小焊接区与结构整体之间的温差
3)降低接头局部的约束度 4)锤击焊缝
第四篇:锅炉焊接技术总结
郑州泰祥热电#1机组发电工程
锅炉焊接工程技术总结
郑州泰祥热电#1机组安装工程受监焊接工程从2006年4月15日焊接1#炉膜式水冷壁第一道口开始,至2007年4月15日,基本具备水压试验的条件,历时12个月的时间,于2007年5月15日,1#锅炉水压试验一次成功。
本焊接工程受监焊口共计11276 道.其中合金钢焊口 5326 道,异种钢焊口876 道,中大径焊口 97道,小径管焊口 10647 道,热处理焊口 74 道。本焊接工程所涉及的材料主要有20G、15CrMoG、12Cr1MoVG,都是我们常见的焊接性比较好的材料。
在焊接施工过程中,我们共投入高压焊工15人,普通焊工40人,共完成11276道I、Ⅱ类焊接接头(Ф76以下杂项不计),无损检测一次合格率为 97.91 %,不合格焊口有218道。对锅炉合金钢部件我们按要求进行了100%复检。
开工伊始,我们依据施工组织总设计,根据公司程序文件编制了《质量目标计划》,并制定了一系列质量管理办法,如《焊接质量管理制度》、《焊接工艺及热处理施工质量保证措施》、《焊接材料管理规定》、《焊接奖惩条例》等。
在施工过程中,我们严格按照《火力发电厂焊接技术规程》来严格规范焊接工作,并按《电力建设施工、验收及质量验评》进行验收。在具体施工过程中,我们主要做了如下工作:每一分项工程开工前,我们及时做好焊前准备工作,包括施工机具、施工人员、焊材等的准备。由焊接技术人员依据焊接施工组织设计编制焊接作业指导书、焊接工艺卡,并对每一位操作人员进行详细的技术交底,并要求每一位操作人员在交底单上签字,高压焊工正式施焊前必须进行岗前练习,合格后方可施焊。我们要求每位焊接人员做好自检工作,及时
填写的自检记录,并做好焊后检查,清理工作。焊接工作完毕后,做好三级检查,四级验收工作,需监理认可签字的,及时填报验收评定表报监理。在焊接工作中我们根据项目部制定的《焊接奖惩条例》对每一位焊工进行考核,调动了焊工的积极性,提高了工程的焊接质量。在焊接资料整理工作中,我们做到了与工程进度同步。
当然在施工中我们也有不少教训,如在水冷壁的焊接施工中,由于部分焊工近期中断焊接工作,操作不太顺手,影响了一次合格率,后来我们加强了现场的培训工作,专门请立新监理公司的焊接监理工程师进行现场示范指导,一次合格率很快就达到95%以上。另外在下降管的施工过程中,我们在监理的指导下,采用焊接反变形措施,避免了以前焊接大径厚壁管变形不容易控制的问题。在施工过程中,我们扬长避短,通过向各方学习,弥补我们的不足,丰富我们的施工管理经验。
总之,在电站建设工作中,焊接专业的重要性不言而喻。安装质量的优劣,很大程度上取决于焊接质量的好坏,任一环节出现纰漏,都有可能造成大的质量事故,甚至危及到机组的正常运行。所以在具体的焊接工作中必须要扎扎实实做好每一步,严把质量关,不留任何隐患,向业主交一个优良工程。
山东迪尔安装集团有限公司
泰祥项目部
2007年5月20日
第五篇:焊接技术
焊接:指通过加热或加压,或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件达到结合的一种方法。通过焊接材料不仅建立了永久联系,并且在微观上建立了组织之间的内在联系。
熔焊:焊接过程中将焊件街头加热至熔化状态不加压完成焊接的方法。压焊:是在焊接过程中,必须对焊件施加压力(加热或不加热),完成焊接的方法。有两种形式:一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态,然后施加一定压力,使金属原子间互相结合形成牢固的焊接接头。二是不加热,仅在被焊金属的接触面上施加足够的压力,借助压力所引起的塑性变形,使原子间相互接近而获得牢固的挤压接头,分为冷压焊,爆炸焊。
钎焊:是采用比母材熔点低的钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔点的温度,利用表面张力的吸附作用,填充接头间隙并与母材相互扩散形成一个接头。有烙铁钎焊,火焰焊。
焊条:是涂有药皮的供焊条电弧焊用的焊接材料,由焊芯和药皮组成。焊芯作用:传到焊接电流产生电弧,把电能转换成热能;焊芯本身熔化做填充金属与熔化母材金属熔合形成焊缝。
药皮作用:机械保护作用;冶金处理渗合作用;改善焊接工艺性能。按熔渣特性分类:
酸性焊条:熔渣以酸性氧化物为主。优点是工艺性能好,容易引弧,电弧稳定,飞溅小,脱渣性好,焊缝形成美观,对过年关键的锈油灯污物不敏感,焊接时产生的有害气体少,可交直流两用,适合全位置焊接。缺点:焊缝的金属力学性能和抗裂纹性能差。
碱性焊条:熔渣以碱性氧化物和氟化物为主。优点是脱氧,脱硫,脱磷,脱氢能力强,故力学性能和抗裂性能比酸性焊条好。焊缝中含氢量低,故也称低氢韩型焊条。适用于合金钢和重要碳钢结构焊接。缺点是工艺性能差,对油锈及水灯敏感,容易产生气孔。碱性焊条350-400℃烘干一小时。焊条电弧焊:是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法,是熔化焊最基本的一种焊接方法。
原理:焊接时将焊条与焊件之间接触短路引燃电弧,电弧的高温将焊条与焊件局部熔化,熔化了的焊芯以容滴的形式督导局部熔化的焊件表面,熔合一起形成熔池。药皮熔化过程中产生的气体和液态熔渣不仅起着保护液体金属的作用,而且熔化了的焊芯、焊件发生一系列冶金反应,保证了形成焊缝的性能。
特点:工艺灵活,适应性强;应用广泛、质量易于控制;设备简单、成本低廉。
弧焊电源外特性有:下降;平;上升。焊条电弧焊采用陡降外特性电源原因:焊接回路中,弧焊电源与电弧构成供电用电系统。为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定,电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须相交。因为在焦点,电源供给的电压和电流与电弧燃烧所需要的电压和电流相等,电弧才能燃烧。由于焊条电弧焊电弧静特性曲线的工作段在平特区,所以只有下降外特性曲线才有与其焦点。当弧长变化相同时,陡降外特性曲线引起的电流偏差小于缓降外特性引起的电流偏差,有利于焊接参数稳定。
焊接工艺参数:是指焊接时为保证焊接质量而选定的物理量,主要有:焊条直径、焊接电源、电弧电压、焊接速度、焊接层数。
一、焊接直径:
1、焊件的厚度:厚度大的焊件选用直径大的焊条。反之。
2、焊缝位置:厚度相同条件下,平焊缝焊条直径比其他大一些,最大不超过5mm,仰焊、横焊最大直径不超过4mm,这可造成较小熔池,减少熔化金属下淌。
3、焊接层次:多层时,第一层焊道采用直径较小的焊条焊接,以后各层可根据焊件厚度选用较大直径焊条。
4、接头形式:搭接接头、T形头不存在焊透问题,选用较大焊条直径提高生产率。
二、焊接电流:是焊条电弧焊最重要工艺参数。决定电流强度因素:焊条直径、焊缝位置、焊条类型、焊接层次。
1、焊条直径:Ib=(35~55)dIb焊接电流A;d 焊条直径,mm。
2、焊缝位置:平焊缝用较大电流。立焊横焊焊接电流比平焊小10%-15%,仰焊比平焊小15-20%。
3、焊条类型:碱性焊条比酸性焊条小10-15%,否则容易产生气孔。不锈钢焊条比碳钢小15-20%
4、焊接层次:焊接打底层,特别单面焊双面行程是,为保证质量常用较小电流;填充层为提高效率,保证熔合良好,使用较大电流;盖面层时,为防止咬边和保证焊缝形成,使用电流比填充层稍小。
判断选择电流是否合适:
看飞溅:电流过大可见较大颗粒铁水向熔池飞溅,爆裂声大;电流过小,熔渣铁水不易分清。看焊缝形成:电流过大焊缝厚度大、焊缝余高低、两侧易产生咬边;电流过小,焊缝窄而高、焊缝厚度小、两侧与母材金属熔合不好;电流适中焊缝两侧与母材熔合好,呈圆滑过渡。看焊条熔化状态:电流过大,焊条熔化大半根时,其余部分均发红;电流过小,电弧燃烧不稳定,易粘在焊件上。
三、电弧电压
焊条电弧焊电弧电压主要由电弧长度决定,电弧长,电弧电压高;反之。
四、焊接层数:打底3.2 其他4
气焊与气割:是利用气体火焰作为热源,进行金属材料的焊接或切割的加工工艺方法。
气割采用氧气与乙炔燃烧产生的气体火焰——氧-乙炔焰。
混合比例不同分为:碳化、中性、氧化焰氧乙比例:~1.1~1.2~
最红碳化焰,最短氧化焰,中性焰用于低碳钢,合金钢,紫铜。
气焊:利用气体火焰作为热源的一种熔焊方法。常用氧乙炔焊。
原理:先将焊件的焊接处金属加热到熔化状态形成熔池,并不断熔化焊丝向熔池中填充,随着焊接过程进行,熔化尽速冷却形成焊缝。
特点:设备简单、操作方便、成本低、适应性强。
缺点:火焰温度低、加热分散、热影响区宽、罕见变形大和过热严重。用于:焊接薄板、小直径薄壁管、铸铁、有色金属、低熔点金属及硬质合金。
气焊设备工具:氧气瓶(40L,150at,15MPa,蓝色),乙炔瓶(白色),液态石油气瓶、减压器、焊炬。
气焊工艺参数:焊丝型号、牌号及直径、气焊熔剂、火焰性质及能率、焊炬的倾斜角度、接头形式。火焰性质及能率:
性质:中性焰用于一般低碳钢和要求焊接过程对熔化金属不渗碳的金属材料;碳化焰只使用含碳高的高碳钢、铸铁、音质合金及高速钢;氧化焰很少使用,黄铜。能率:根据每小时可燃气体(乙炔)的消耗量决定(L/h),尽量选取较大能率调高生产率。焊炬倾斜角度:主要取决于焊件厚度和木材的熔点及导热性。焊件越厚、导热性及熔点越高,采用倾斜角打,可使火焰热量集中;反之。
气割:利用气体火焰能量将金属分离的一种加工方法,是生产中刚才分离重要手段。
原理:利用气体火焰(中性焰)热能,将工件切割出预热到燃烧温度后,喷出高速切割氧流,使其燃烧并放出热量实现切割的方法。预热-燃烧-吹渣。本质是燃烧,不是熔化。条件:(低碳钢)金属在氧气中燃点低于熔点;气割时形成氧化物的熔点低于金属本身的熔点;金属燃烧应该是放热反应,且金属导热性小;金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性杂志要少。
气割工艺参数:
1、气割氧压力:割件越厚,要求氧压力越大。过大浪费,而且割口粗糙,割缝大。过小不能吹除熔渣,割缝背部很难清除的挂渣,甚至割不透。
2、气割速度,越厚越慢。速度太慢割缝边缘熔化;太快,产生很大后拖量或割不穿。
3、预热火焰能率:根据割件厚度选择,越厚越大。过大会使割缝产生连续朱状钢粒,甚至熔化成圆角,割件背面粘渣增多。能率过小,速度变慢,甚至气割过程困难。
4、割嘴与割件的倾斜角:割嘴与割件倾斜角直接影响气割速度和后拖量。
5、割嘴离工件表面距离:根据预热火焰长度和割件厚度决定,一般3-5mm。割件厚度小于20mm火焰可长些,距离可适当加大;厚度大于等于20mm,反之。
焊接缺陷:是指焊接接头中的不连续性、不均匀性以及其他不健全的缺陷,特质那些不符合设计或工艺要求,或具体焊接产品使用性能要求的焊接缺陷。
根据位置不同分为:外部缺陷、内部缺陷。
根据产生原因分为:构造缺陷、工艺缺陷、冶金缺陷。
热裂纹:结晶裂纹和液化裂纹。特征:产生的温度和时间,一般产生子啊焊缝的结晶过程中,在焊缝金属凝固后的冷却过程中还可能继续发展。产生部位,绝大多数产生在焊缝金属中,有纵向,横向,发生在弧坑中的往往呈星状。外观特征,锯齿状,氧化色。金相结构上的特征,都发生在晶界上。
产生原因:
1、晶间存在液态薄膜,杂志或FeS-Fe形成低熔点共晶物(998℃)在寒风金属降温时积聚在晶界形成液态薄膜。
2、节投中存在拉应力,焊缝金属结晶过程中产生拉应力。冷裂纹:是焊接接头冷却到较低温度下产生的裂纹。
特征:产生的温度和时间,约200-300℃一下,可能焊接后立即出现,也可能延迟几小时,几周甚至更长的时间后产生,故又称延迟裂纹。产生部位,大多产生在母材或母材与焊缝交界的熔合线上。外观特征,多数是纵向裂纹,也可能有横向裂纹,在接头金属表面的冷裂纹断面上没有明显氧化色,所以裂口发亮。金相结构上的特征,一般为穿晶裂纹,少数情况下可能沿晶界发展。
咬边:焊接过程中沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷即为咬边。
危害:使母材金属的有效截面减小,减弱了焊接接头的强度,同事咬边处容易引起应力集中,承载后有可能在咬边处产生裂纹甚至引起结构破坏。原因:操作工艺不当、操作规范选择不正确,茹焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当。
防治措施:正确选择焊接电源、电压和焊接速度,掌握正确的焊条角度和电弧长度。
未融合:是指焊接时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分;或指点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。
防止气孔产生:
1、清除焊丝、工件破口及其附近表面油污,铁锈,水分和杂物。
2、践行焊条对H2,CO敏感,在使用践行焊条要彻底烘干,直流犯戒是氢气孔最少。
3、焊前预热,减缓冷却速度。
4、电流不宜过大,焊接速度不宜过快。
碱性焊条对气孔敏感原因:碱性熔渣中FeO活度比较大,熔渣中FeO稍有增加,寒风中的FeO就明显增多。此外碱性焊条对水分也很敏感,因为这类焊条熔池脱氧比较完全,不具有CO气泡沸腾而排除氢气的能力,荣池中一旦溶解了氢就很难排除。