【正文】 ： 審定 ： 會簽 ： 批準 ： 蘇州大方特種車輛 有限公司 2020． 3． 13 2 鋼結構件焊接 通用 工藝 引用標準 GB511785 碳鋼焊條。 GB98588 手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸。 GB98688 埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸。 焊接工藝方法概述 ： 焊接在機械制造中是一種十分重要的加工工藝。 目前，我公司 常用的焊接方法偏重于溶焊類中的電弧焊，如焊條電弧焊、埋弧焊、 CO2 氣體保護電弧焊和藥芯焊絲電弧焊，均屬溶化極焊接。 焊縫中的氣孔、夾渣和裂紋 氣孔與夾渣是焊絳中經(jīng)常遇到的兩種缺陷，它們都是在熔池金屬結晶過程中產(chǎn)生的。它們的存在不僅削 弱焊縫的有效載面，而且也帶來應力集中，顯著降低焊縫的強度和韌性，對動載強度和疲勞強度更為不利，有些情況下還會引起裂紋或影響焊縫的氣密性，必須引起重視的。 產(chǎn)生氣孔的因素，主要是焊接材料的成分及其冶金反應，溶渣的化學性質，保護氣體的氣氛，鐵銹和水分等因素。 防止措施，焊前 清理、 烘干、 隨用隨取 （見下文） ；焊接操作時，焊接參數(shù)要保持穩(wěn)定，用低氫型焊條和焊條電弧焊時，應盡量采取短弧焊，并注意焊條作適當?shù)臄[動，以利氣體逸出和溶渣與夾渣物上??；直流焊接時，應防止磁偏吹，磁偏吹會破壞電弧的穩(wěn)定性，也使保護效果變壞；焊接時 ，應控制好電流、電壓和焊接速度。焊接時，增大焊接熱輸入會延長熔池存在的時間，有利于氣體逸出而減少氣孔。但通常是靠降低焊接速度而不是 過分地增大焊接電流和電弧電壓來增大熱輸入； 多層焊時，注意清除前層焊道的熔渣再焊接；加強對熔池的保護、防止空氣侵入。 應從正確控制焊接工藝參數(shù)、采取預熱措施、合理的接頭設計和焊接順序等方面來防治焊接時產(chǎn)生的裂紋。 一般是，提高焊縫的成形系數(shù)可以提高焊縫的抗裂性能。為了合理控制成形系數(shù)，在操作時要注意合理調整焊接工藝參數(shù)。平焊時，焊縫成形系數(shù)是隨焊接 3 電流增大而減少，隨電弧電壓的增大而 增大。 焊接速度提高時，不僅焊縫成形系數(shù)減少，而且由于熔池形狀的改變，會增大結晶裂紋傾向；通過預熱降低冷卻速度也可緩解結晶的裂紋傾向；降低接頭的剛度和拘束度，可在接頭設計和裝焊順序方面應盡量降低接頭的剛度和拘束度。在拼板時，常常會形成十字縫和 T 型縫，為了減少焊接應力，防止產(chǎn)生結晶裂紋，最好的裝配順序應當是，兩塊板、兩塊板拼接并焊接后，再將已焊接過一條縫的兩塊板與相似的另一塊板拼裝焊接。決不可三塊、四塊或更多的板，拼裝搭焊后再焊接，這樣會產(chǎn)生很大的拘束力而極易出現(xiàn)縱向結晶裂紋；用單面埋弧自動焊焊接長焊縫時，常 會產(chǎn)生兩終端裂紋，其原因與上述相似。通常長縫對接焊時，為了防止焊接過程中因變形使裝配間隙改變和保證焊縫終端的內在質量，焊前應在終端處焊有與焊體相同材質、相等板厚的引出板；提高裝配質量，避免出現(xiàn)過大錯邊或過大的裝配間隙，以免造成未焊透、夾渣或焊縫成形不良等缺陷。盡量不使用夾具進行強制裝配，以免造成過大的裝配應力和拘束應力，這些都會增加冷裂紋傾向；保證焊接質量，對于重要焊接結構，嚴格焊工持證上崗制度，一定按工藝規(guī)程操作，防止發(fā)生氣孔、夾渣、未焊透，咬邊等工藝缺陷，這些缺陷若構成局部應力集中，從而會增加冷裂紋傾向 ；注意施工環(huán)境，避免在陰雨潮濕天氣中施工，冬天在室外焊接時，要有防風雪措施，以免焊縫過快的冷卻而產(chǎn)生冷裂紋傾向；應盡量采用避免或減輕沿板厚方向承受拉伸應力的結構設計，因此，對十字接頭、 T 型接頭和角接頭的設計尤其要注意（注：與十字縫和 T 型縫是有區(qū)別的兩個概念）。對十字接頭若是單向承載的接頭，只要改變和避免承載受力方向即行，若是雙向承受拉伸應力，應在四塊板接頭中心、加焊裝沒有層狀撕裂的附加件，這樣能避免沿板厚方向承載，而且這樣的接頭應力集中小。對于角接頭焊，只需改變坡口形式，就可避免沿板厚方向受拉的情況。對于 T 型接頭焊，不應坡口太大造成焊腳過小，而易產(chǎn)生層狀撕裂，所以應減小坡口角度，增大焊腳尺寸，使焊縫受力面積增大，也就等于降低了板厚方向的應力值。如上述改變也難以湊效，只要強度允許就可以利用塑性好的軟焊縫施焊，以緩解母材在厚度方向上的應力。也就是在待焊面，即單面坡口的另一側未坡口面，堆焊上一層軟質焊縫過度層； 零部件的成形加工到組裝都可以引起殘余應力，而殘余應力是引起應力腐蝕 4 裂紋原因之一，因此必須嚴格控制組裝質量，首先要保證各零部件下料尺寸精確，避免進行強力組裝。成形加工和組裝過程中應避免出現(xiàn)各種傷痕，對拉筋、 H 型鋼、支撐等所留下的痕跡，應用砂輪磨去，以減少裂紋源。在焊接工藝方面主要防止焊接熱影響區(qū)硬化和晶粒粗大，以及產(chǎn)生過大的殘余應力和應力集中?？梢酝ㄟ^對焊接熱輸入和焊接順序等來調節(jié)。 焊條電弧焊 焊條電弧焊是藥皮焊條手工電弧焊的簡稱。電弧中心的溫度在 5000176。 C 以上，電弧電壓在 16～ 40V 范圍，焊接電流在 20～ 500A 之間?？珊负穸确秶?3～40mm 之間。 I型坡口適用于厚度 6mm 以下的平板對接，采用單面和雙面焊接。無襯墊的對接板縫間隙，一般在 0～ 3mm 之間。間隙過小溶不透，過大第一道焊縫成形難、焊接的 速度慢。 V型坡口適用于中厚鋼板 7～ 20mm 對接， V型坡口角度一般在 50℃177。 4之間。坡口根部的直邊稱鈍邊，其作用是避免焊穿，一般在 1～ 4mm 之間，反面用碳弧氣刨清根打磨后焊接。 隨著對接板厚增加， V 型坡口焊縫內填充金屬量就急劇增加，如果可雙面焊接，宜設計成 X 型坡口，這樣可節(jié)省和減少填充金屬，同時也起到減少焊接變形。 以上是相同板厚對接，若不同板厚對接應作過度削斜坡口處理。 焊條的直徑大小對焊接質量和生產(chǎn)效率影響很大。通常是在確保焊接質量的前提下，盡可能選用大直徑焊條以提高生產(chǎn)效率。厚焊件可采用大直徑焊條及相當大的焊接電流，這樣有助于焊縫金屬在接頭中完全熔合和適當熔深，其熔敷速度也高于小直徑焊條。 帶斜坡口需多層焊的接頭，第一層焊縫應選用小直徑焊條，這樣在接頭根部容易操作，有利于控制溶透和焊波形狀，以后的各層可用大直徑焊條以加大熔深和提高熔敷率，可達到快速填滿坡口。 在橫焊、立焊和仰焊等位置焊接時，由于重力作用，熔化金屬易從接頭中流出，應選用小直徑焊條，因為小的焊接溶池，便于控制。 焊接電流，是焊條電弧焊的主要工藝參數(shù)，它直接影響焊接質量和生產(chǎn)效率?？偟脑瓌t是在確保焊接質量的前提下，盡量用較大的焊接電流以提高焊 接生產(chǎn) 5 率。但要避免如下情況： 焊接電流過大，焊條后部發(fā)紅，藥皮失效和崩落，保護效果就會變差，造成氣孔和飛濺，出現(xiàn)焊縫咬邊，焊穿等缺陷。 焊接電流過小，則電流不穩(wěn)，易造成未焊透、未溶合、氣孔和夾渣等缺陷。 如何確定焊接電流，可參考經(jīng)綸公式： I（焊接電流） =k（經(jīng)綸系數(shù)） d（焊條直徑） 焊條直徑 φ φ 2～φ φ φ 4～φ 6 K 20～ 25 25～ 30 30～ 40 40～ 50 電弧電壓，焊條的電弧焊中電弧電壓不是焊 接工藝的重要參數(shù)，一般不須確定。電弧電壓是根據(jù)電弧長度來決定的，電弧長則電弧電壓高，反之則低。電弧的長度是焊條芯的熔化端到焊接熔池表面的距離。它的長短控制主要決定于焊工的知識、經(jīng)驗、視力和手工技巧。在焊接過程中，電弧的長短直接影響著焊縫的質量和成形。如果電弧太長，電弧漂擺，燃燒不穩(wěn)定、飛濺增加、熔深減少、熔寬加大，熔敷速度下降，而且外部的空氣易侵入，造成氣孔和焊縫金屬被氧或氮的污染，焊縫質量下降。若弧長太短，熔滴過度時可能經(jīng)常發(fā)生短路，使操作困難。正常的弧長是小于或等到于焊條直徑，即所謂短弧焊。 焊接的層數(shù) ，以鋼板厚度定，一般每層焊接厚度應控制在 4～ 5mm 為好。 埋弧焊 埋弧自動焊 適用于 t ≥ 3mm 板厚的 碳鋼和低合金鋼的長直、環(huán)形或垂直位置的橫焊縫的焊接。焊接速度是手工焊的 5～ 10倍，焊接質量高且穩(wěn)定，但焊工應需進行焊前操作培訓。 埋弧弧是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。 焊縫的形狀與尺寸直接影響到焊縫的質量，所以在焊接時必須進行控制。 焊縫的形狀與尺寸用三個參數(shù)來衡量：熔深 H、焊縫寬度 B 和余高 a。 熔透的程度決定著焊接接頭的承載能力，是說明焊縫質量的重要指示之一。焊縫的寬度倒不直接反映焊接接頭的承載能力， 但它和熔深構成焊縫的基本形狀卻影響著焊縫的質量，通常用焊縫形成系數(shù)θ =B/H 來描述。當θ小時，說明焊縫窄而深，這樣的焊縫往往在熔池金屬冷凝過程中氣體難以逸出而產(chǎn)生氣孔，同時熔池的結晶方向有利于焊接裂紋的生成。當θ大時，說明焊縫淺而寬，這樣的