淺談板件對接仰位水平固定單面焊雙面成形技術(shù).doc

西安技師學院 10 屆焊接預(yù)備技師班 畢業(yè)論文 題目：淺談板件對接仰位水平固定單面焊 雙面成形技術(shù) 焊條電弧焊與 CO2氣體保護焊方法對比 姓 名： 楊 向 東 專 業(yè)： 焊接技術(shù)及自動化 學 號： 10JHG113 指導教師： 馬 江 濤 時 間： 2010 年 4 月 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 2 目 錄 摘 要1 1 課題背景.1 2 操作方法概述.2 2.1 焊前準備 .2 2.2 焊接工藝參數(shù) 3 2.3 焊接操作：4 2.3-1 打底層的焊接：4 2.3-2填充層的焊接.6 2.3-3 蓋面層的焊接：.7 3 易產(chǎn)生的缺陷及克服方法：.7 3.1 氣孔 7 3.2 夾渣 7 3.3 咬邊.8 4 結(jié)論：.8 參考文獻9 致 謝10 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 1 摘摘 要要 板狀試件仰位手工電弧單面焊接與 CO2氣體保護焊接，操作難度較大，焊 接時由于液態(tài)金屬和溶渣受重力的作用，容易下墜，從而使正面焊縫形成焊瘤、 夾渣，背面焊縫形成凹陷、未焊透等缺陷。本文闡述了其打底、填充以及蓋面 的焊接方法，焊接工藝參數(shù)、操作要領(lǐng)和注意事項。近幾年二氧化碳氣體保護 焊由單一的 CO2 氣體實芯焊絲，發(fā)展到混合氣體藥芯焊絲。被廣泛應(yīng)用于航天、 航空、造船、機械制造等行業(yè)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：焊條電弧焊、CO2氣體保護焊、仰位、焊接 1 1 課題背景課題背景 隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，為了保證焊接質(zhì)量、提高工作效率、減小勞動 強度、節(jié)約施工成本，出現(xiàn)了一系列高質(zhì)量、高效能的焊接設(shè)備和焊接方法， 但是，手工焊條電弧焊單面焊雙面成形技術(shù)是每一個焊接操作者都應(yīng)掌握的基 本技能。在各類焊工技術(shù)考核、等級考試、技能競賽中，板件對接手工電弧焊 一直作為必考的重要項目之一。它是對焊工操作技術(shù)水平的考核，同時也是保 證鍋爐、壓力容器及管道焊接質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)，在手弧焊操作技能中難度 較大，特別是板材對接仰位的焊接，對每名焊工來說，是走向成熟、深層次發(fā) 展的基礎(chǔ)。 CO2氣體保護焊俗稱：二保焊、氣保焊，是利用 CO2氣體作為電弧介質(zhì)并保 護焊接區(qū)電弧焊，屬于熔化極氣體保護焊，英文縮寫（MAG 或 GMAW）1953 年前 蘇聯(lián)研發(fā)。因工作效率高，生產(chǎn)成本低本，熔透性好、焊接變形小等優(yōu)點故被 廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造在這里，把對板件對接仰位固定單面焊雙面成形技術(shù)的膚 淺認識整理出來，供大家參考、探討。 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 2 2 2 操作方法概述操作方法概述 板狀試件水平固定仰位手工電弧單面焊接，操作難度較大，焊接時由于液態(tài) 金屬和溶渣受重力的作用，容易下墜，從而使正面焊縫形成焊瘤、夾渣，背面 焊縫形成凹陷。其打底層的焊接可分為連弧焊和滅弧焊兩種操作方法。滅弧焊 方法較為容易掌握，包括一點擊穿法和兩點擊穿法，一般可采用一點擊穿為主、 兩點擊穿為輔的操作方法。優(yōu)點是操作較靈活，容易控制熔池溫度，便于獲得 良好的焊縫成形，有利于保證焊接質(zhì)量，適合初學者采用，缺點是組對間隙大， 填充金屬需求大，造成焊條用量加大，效率降低，焊接時飛濺較大，焊工容易 被燙傷，需加強防護；連弧焊法由于組對間隙相對較小，焊條用量小，焊接速 度相對較高，但對于試件的加工、組對要求更高，焊接時對電流、焊條角度、 焊條擺動速度要求更為嚴格，對焊工的技能要求更高，適于有一定實際經(jīng)驗、 技能水平較高的焊工采用。 CO2氣體保護焊在仰焊打底焊時:調(diào)試好打底焊焊接參數(shù)后，在試板左端定 位焊縫上引弧，焊槍開始作小幅度的鋸齒形擺動或是不擺動，當產(chǎn)生熔孔后轉(zhuǎn) 入正常焊接。焊接過程中不能讓電弧脫離熔池，利用電弧的吹力防止熔池金屬 下淌。打底焊時，必須注意控制熔池的大小，即保證焊透又防止焊道背面下凹， 正面下墜。CO2氣體保護焊的焊絲來源廣,價格低成本只有手工電弧焊的一半左 右通常，熱量較集中，熱影響區(qū)小、耗電量小,僅為手工電弧焊的 60左右，生 產(chǎn)率高熔深大焊絲熔化速度快,焊后不用處理節(jié)省了工作時間效率比手工電弧焊 高，無論各種位置和厚度都可以進行焊接,而且焊薄板時比電弧焊快變形量小， 抗銹能力強,抗裂性好表面成型美觀，是一種明弧焊接方法,便于監(jiān)視和控制鐵水 和熔合區(qū)。在技能比賽或各類考試中對焊條規(guī)格均作具體要求，使用哪種操作 方法，就只能去適應(yīng)所規(guī)定使用的焊條規(guī)格了。 2.12.1 焊前準備焊前準備 1、 試件加工選用兩塊材質(zhì)為 Q235 鋼板，刨床刨削坡口，試件規(guī)格為： 長度 300mm，寬度 125mm,板厚 12mm,制備 V 型坡口，單邊坡口角度 30 2.5，坡口面應(yīng)平直，試件平整無變形。 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 3 試件的清理用角向磨光機、銼刀、鋼絲刷、砂布等工具，清理坡口兩 面 20mm 范圍內(nèi)的鐵銹、氧化皮等污物，直至露出金屬光澤，CO2可以不清理鐵 銹。 3、焊接材料及焊接電源選用 E5015 焊條，焊條規(guī)格見表。焊前須經(jīng) 350-400 烘干 1-2 小時，然后放入焊條保溫筒中備用。焊接電源應(yīng)采用直流 焊機，如直流弧焊發(fā)電機 Nebula-500 整流焊機或逆變焊機等。 4、試板裝配及定位焊滅弧焊裝配，始焊端間隙控制在 3-3.2mm 范圍內(nèi), 終焊端為 4-4.3mm 之間。鈍邊一般為 0.5-1.5mm 。錯變量應(yīng)小于 1mm, 預(yù)留反 變形角度為 4-5。連弧焊始焊端間隙為 2.5mm，終焊端為 3-3.5mm。定位焊時 電流應(yīng)比正式焊接時稍大些，要求選用的焊條與正式焊接的焊條型號相同，定 位焊縫長度為 10-15mm，焊接要牢固，特別是終焊端，為防止焊接過程中開裂、 錯邊，或因熱收縮造成終焊端坡口間隙變小而影響焊接質(zhì)量，必須保證定位焊 縫的長度和厚度。 5、CO2在焊接前檢查焊槍的噴嘴與送氣的流量。試板裝配及定位焊滅 弧焊裝配，始焊端間隙控制在 1-2mm 范圍內(nèi), 鈍邊一般為 0.5-1.5mm 。錯變量 應(yīng)小于 1mm, 預(yù)留反變形角度為 1-2或是不留。CO2焊接的變形量小幾乎沒有 變形。 2.22.2 焊接工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù) 所用焊接工藝參數(shù)應(yīng)在推薦標準范圍內(nèi)根據(jù)個人習慣自定，如試件裝配間 隙、鈍邊焊接電流等，尤其是焊接電流，不能過大或過小，過大時；易產(chǎn)生焊 瘤、氣孔和咬邊等缺陷，過小時，容易產(chǎn)生夾渣、未焊透及未熔合等缺陷。關(guān) 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 4 于電源極性的選擇，按常規(guī)標準應(yīng)一律采用直流反接法，但在近年對于滅弧打 底焊的操作出現(xiàn)了相反的接法，即打底焊操作采用正接法，其特點是起弧容易， 焊條端部無粘渣，不易粘焊條，便于控制熔池溫度，有利于焊縫背面成型，特 別是仰焊位的打底焊操作，有效克服了背面焊縫凹陷的問題。缺點是操作不當 時飛濺較大。 2.32.3 焊接操作焊接操作 2.3-1 打底層的焊接 滅弧焊打底操作：首先把焊機電流接為直流反接，電弧推力調(diào)到 1012 之 間，電流 90100 之間，在試件始焊端定位焊縫處引燃電弧，保持焊條角度沿 焊接方向 90100。稍作停頓待形成熔池后迅速壓低電弧做小鋸齒擺動向 前運條，擺動到坡口根部時焊條向上頂一下，至少使電弧的 3/4 在坡口背面燃 燒，當聽到“噗”的聲音說明電弧已擊穿試件背面，觀察已形成熔孔，熔孔大 小約為焊條直徑的 1.5 倍，由于此時試件溫度較低，容易產(chǎn)生偏吹，造成一側(cè) 熔孔打開，而另一側(cè)出現(xiàn)未熔，應(yīng)迅速將焊條拉向未熔的一側(cè)或改變焊條的角 度繼續(xù)熔化。待熔孔正常后，迅速將焊條向前方斜下快速運動，達到滅弧的目 的。熔池溫度逐漸降低，當熔池顏色稍微變?yōu)榘导t色時，再將焊條打在原熔池 的 1/2 部位上，上頂電弧，打開熔孔，重復以上動作，有節(jié)奏的向前進行滅弧 焊接。操作過程中要注意控制熔孔大小和熔池形狀盡量相同，如果發(fā)現(xiàn)溶孔過 大或熔池鐵水有下淌傾向，說明熔池溫度過高，如果處理不及時將會使正面焊 縫出現(xiàn)焊瘤、背面焊縫嚴重凹陷，使焊接無法進行，這時應(yīng)迅速滅弧，滅弧后 待溫度稍微降低（在熔池顏色變暗紅之前），馬上引弧焊接，起弧部位應(yīng)在熔 池兩側(cè)，即作兩點擊穿法操作，與原熔孔邊緣經(jīng)熔合，立即滅弧，待熔池溫度 和熔孔大小正常后，再采用一點擊穿法進行施焊；如焊接過程中間隙變小、熔 孔變小、熔池冷卻速度加快，應(yīng)延長電弧燃燒時間，將焊條頂?shù)礁?，基本?保持全部電弧在坡口背面燃燒，并適當改變焊條角度，避免產(chǎn)生單邊未熔現(xiàn)象， 待熔孔大小合適后再調(diào)整焊條角度和電弧燃燒時間；更換焊條前，將焊條上頂 使熔孔略大于正常焊接時的熔孔，并緩慢將電弧帶至坡口后方一側(cè)約 10mm 左 右熄弧，使之形成一個緩坡，有利于接頭和防止產(chǎn)生冷縮孔。接頭有冷接法和 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 5 熱接法，采用熱接法時更換焊條速度要快，保證在熔池完全冷卻之前立即引弧 焊接，掌握好焊條上頂時間，以獲得良好的接頭。冷接法時，可用角向磨光機 或扁鏟將收弧處打磨成斜坡狀，在斜坡前方引弧，運條到坡口根部時，迅速壓 低電弧，聽到擊穿聲后稍作停頓，恢復正常焊接；當焊接過程中出現(xiàn)焊瘤或粘 焊條時，盡量用扁鏟剔除干凈，防止影響背面成型和探傷質(zhì)量。同時焊接過程 中要特別注意防止熔渣、飛濺和下淌的鐵水造成的燙傷。此焊接方法關(guān)鍵在于 注意控制熔池溫度和溶孔大小，起弧打點位置要準確，密切注意接頭部位的電 弧上頂操作，起弧滅弧動作要利索，做到判斷準確、操作穩(wěn)定； 連弧焊打底操作：首先把焊機電流接為直流反接，電弧推力調(diào)到 1012 之 間，電流 85A95A 之間，電流在試件的定位焊縫前端引弧，焊條沿焊接方向夾 角成 90-100，電弧稍作停頓，預(yù)熱約 1-2s，待定位焊縫形成熔池，迅速壓低 電弧做小鋸齒擺動，此時注意運條速度和兩邊的停留時間，焊層要薄，焊到接 頭處，焊接速度稍微放緩，焊條上頂，同時稍作擺動，此時焊條端部到達坡口 底邊，幾乎整個電弧在板內(nèi)燃燒，當電弧穿過試件背面，形成熔孔后作橫向鋸 齒形連弧運條，前進步伐要合適，步伐太大會造成未熔，步伐太小則會造成焊 肉堆積直至出現(xiàn)焊瘤。此時使近 3/4 電弧在焊縫背面燃燒，運條幅度要小，速 度要快，電弧要短，兩邊要有足夠的停留時間，以保證熔合良好并承托焊道中 心高溫的熔池金屬。同時要注意焊條送進深度，控制住熔孔的大小、熔池的體 積和溫度，焊層要薄，并借助電弧吹力作用盡量向坡口根部、背面輸送熔滴。 一根焊條結(jié)束后，在坡口一側(cè)向后帶弧 10mm 后停弧，用角向磨光機或用弧形鏨 子打磨接頭成緩坡狀，以便于接頭。接頭與起焊的操作要領(lǐng)基本相同，為了保 證充分的預(yù)熱和防止粘條，可在離接頭 20mm 處引弧沿焊道中心直線運條 10mm 左右，使之形成一條與母材兩邊均不相熔的獨立小焊道，焊到接頭弧坑處再作 橫向擺動，但在整條打底焊道完成后，必須清根，為填充層的焊接做好準備。 CO2氣體保護焊打底焊：打底層與立焊的握焊槍方法相同并垂直或稍前傾。 電流是 80A95A 之間，電壓為 21V23V 之間。要嚴格控制噴嘴的高度，電 弧必須在離坡口底部 23處燃燒，保證打底層厚度不超過 3。先在施焊端 的坡口內(nèi)引弧，開始作小幅度的鋸齒形擺動，當產(chǎn)生熔孔后轉(zhuǎn)入正常焊接。焊 接過程中不能讓電弧脫離熔池，利用電弧的吹力防止熔池金屬下淌。當鈍邊熔 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 6 化的鐵水與熔滴熔合在一起，并聽到擊穿的“噗噗”聲，使熔池前月牙形成。打 底焊道結(jié)束后，清根，為填充層的焊接做好準備。 2.3-2 填充層的焊接 填充前應(yīng)仔細清渣，熔渣、飛濺處理要徹底、干凈。如接頭處過高，必須 用角向磨光機或扁鏟清除。 焊條角度參照打底焊接時的焊條角度（蓋面層的焊接亦采用相同的角度）。 第一層填充電流可以適當增大，有利于消除焊趾處難以清除的熔渣。運條采用 矩齒形或反月牙形運條方式，控制好焊條角度，有的焊工改用雙手握焊鉗施焊， 效果不錯。短弧焊接，在焊縫兩邊要有足夠的停留時間，以保證兩側(cè)融合良好， 焊道平整。第二層填充為宜較薄的焊層焊縫更要控制好熔池形狀，保證焊縫平 整，使其高度距試件母材表面 1mm 左右 ，盡量延長電弧在兩邊的停留時間使填 充焊道中心稍凹，對于蓋面層的焊接起著至關(guān)重要的作用。填充過程中應(yīng)注意 避免熔化坡口邊緣，以保證蓋面焊縫寬度一致，平直美觀。接頭時，在弧坑前 方 10-15mm 處引弧，短弧拖向弧坑，沿弧坑的弧度運條，待形成熔池，兩邊充 分熔合后，正常焊接。效地保證焊縫的內(nèi)在質(zhì)量，而且可為蓋面層的焊接打好 基礎(chǔ)。 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 7 CO2填充層：焊絲與焊接方向夾角 80-90左右，采用月牙形或鋸齒形運條， 當擺動道兩側(cè)時稍作停頓，以保證焊縫平整，有利于蓋面。 2.3-3 蓋面層的焊接 蓋面層的焊接關(guān)系到試板焊縫的正面成形。焊接前應(yīng)徹底將填充層的熔渣、 飛濺清除干凈。焊接時要壓低電弧，控制好焊條角度，手把要穩(wěn)。并注意熔池 形狀和溫度，控制好電弧在坡口兩邊的停留時間，防止產(chǎn)生焊偏、咬邊、未熔 合等缺陷，接頭時，更換焊條速度要快，保證接頭到位，避免產(chǎn)生超高和脫節(jié)。 焊縫余高、余高差、寬度、寬度差等項目都有具體要求焊工一定要保持冷靜 的心態(tài)，充分發(fā)揮技術(shù)水平，使正面焊縫高低平整，寬窄一致。蓋面層焊接時 難度最大的是控制咬邊量， CO2蓋面層：焊絲與前方夾角以 90左右為宜，操作時要注意觀察熔池始終 保持成橢圓形、清晰明亮，大小和形狀始終保持一致。 3 易產(chǎn)生的缺陷及克服方法易產(chǎn)生的缺陷及克服方法 3.1 氣孔氣孔 氣孔產(chǎn)生的原因是焊接過程中產(chǎn)生的氣體及熔池周圍的氣體被液態(tài)金屬吸 收后。在凝固過程中溶解度急劇下降氣體將會析出形成氣泡，上浮過程中如 來不及逸出而殘留在焊縫金屬中就形成了氣孔。防止產(chǎn)生氣孔的途徑：一是采 用短弧施焊防止有害氣體侵入熔池。以有效地保護熔池，另外可以縮短熔滴 過渡的路程。減小其吸收氣體的可能性：二是選擇合理的工藝參數(shù)，在填充層 和蓋面層焊接時焊接電流不可過大，因為焊接電流增大時，會促進熔滴細化， 吸收氣體量也會增加，產(chǎn)生氣孔的可能性會隨之增大；三是試板坡口兩側(cè)及層 間的鐵銹及污物應(yīng)盡量清除徹底，以減少產(chǎn)生氣孔的根源。 3.2 夾渣夾渣 在施焊過程中，因為焊層間熔渣清理不徹底，又由于焊速快，熔池凝固較 快，熔渣來不及浮出熔池而形成夾渣。解決夾渣時應(yīng)注意兩點：一是徹底清除 層間熔渣，特別是封底層與坡口兩側(cè)的夾渣較難清除，要用尖頭小錘及鋼鋸條 認真清理；二是填充層施焊運條時應(yīng)在坡口兩側(cè)停留的時間稍長些，不僅能使 西安技師學院機械系畢業(yè)論文 8 熔渣有充足的時間浮出，還可使焊縫焊得平整，為蓋面層的焊接打好基礎(chǔ)。 3.3 咬邊咬邊 咬邊是蓋面層焊接時最難克服的缺陷，產(chǎn)生的原因是咬邊處液態(tài)金屬重力 較大，造成下垂所致。為了防止產(chǎn)生咬邊，要做到以下三點：一是蓋面層要 薄不宜超過 23 mm；二是運條時擺動要均勻，在坡口的兩側(cè)一定要壓低電 弧，使邊緣部位熔化控制在 1mm 左右；三是選用合適的焊接電流， 當選用 3.2mm 焊條時。焊接電流為 110A。以避免因熱輸入偏大而造成的咬邊缺陷。 結(jié)論結(jié)論 采用堿性焊條手弧焊進行仰位板件的單面焊雙面成形時，為了得到優(yōu)良的 焊接接頭，應(yīng)做到： （1）、正確選擇焊接工藝參數(shù)； （2）、注意觀察、控制好熔孔大小、熔池溫度和熔池形狀； （3）、適時調(diào)整焊條角度、電弧長度； （4）、掌握好運條步伐、擺動幅度和在坡口兩邊的停留時間；