【正文】 的內(nèi)應力和應力集中問題 。 其它 裂紋 1． 熱裂紋 多產(chǎn)生于接近固相線的高溫下，有沿晶界（見界面）分布的特征；但有時也能在低于固相線的溫度下，沿 “多邊形化邊界 ”形成。焊接裂紋根據(jù)其部位、尺寸、形成原因和機理的不同，可以有不同的分類方法。細絲時（焊絲直 徑 ），焊絲伸出長度以 8~15mm 為宜，粗絲時，在 15~25mm 之間。 5． 各種直徑的焊絲常用的焊接電流范圍見表 24。焊接時此處就不要再焊了。又因為這時的熔池較小，熔化金屬溫度低、粘度大，搭 橋性良好，所以間隙大些會燒穿。 CO2 氣體保護 焊冶金原理 在進行焊接時，電弧空間同時存在 CO CO、 O2 和 O 原子等幾種氣體，其中 CO 不與液態(tài)金屬發(fā)生任何反應，而 CO O O 原子卻能與液態(tài)金屬發(fā)生如下反應： Fe+CO2 → FeO+CO（進入大氣中） （ 13） Fe+O → FeO (進入熔渣中 ) （ 14） C+O → CO （進入大氣中） （ 15） （ 1） CO 氣孔問題 ：由 上述反應式可知， CO2 和 O2 對 Fe 和 C 都具有氧化作用，生成的 FeO 一部分進入渣中，另一部分進入液態(tài)金屬中，這時洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 7 FeO 能夠被液態(tài)金屬中的 C 所還原，反應式為： FeO+C → Fe+CO （ 16） 這時所生成的 CO 一部分通過沸騰散發(fā)到大氣中去，另一部分則來不及逸出，滯留在焊縫中形成氣孔。 起步階段是從 80 年代中期到 90 年代初的時間里，借助于我國在 “六五 ”、 “七五 ”重大技術裝備， 引進技術合作生產(chǎn)及大型基礎設施工程建設的契機，引進國外先進焊接技術和裝備，對大型骨干機械企業(yè)進行技術改造。在低合金的材質里，此種材質為最普通的。而 CO2 氣體保護電弧焊可以焊接 可焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金。 Q345 鋼的主要組成元素比例與 16Mn 鋼基本相同，區(qū)別是增加了 V、Ti、 Nb 微量合金元素。 熱軋或正火狀態(tài)使用，可用于 40℃ 以下寒冷地區(qū)的各種結構 。 二氧化碳氣體保護焊 是以二氧化碳氣為保護氣體，進行焊接的方法。 以及 CO2 氣體保護焊 成本低，效率高，操作靈活的優(yōu)點。 由計算結果可知 ,試驗用鋼的淬硬傾向不大 ， 焊接性優(yōu)良 ， 焊接時可不預熱 。展現(xiàn)了我國 CO2 氣保焊技術推廣應用取得豐碩成果 。 3． 射流過渡：粗絲（焊絲直徑為 ~5mm） ， 以大電流、低電弧電壓進行焊接。 坡口加工方法與清理 坡口加工方法主要有機械加工、氣割和碳弧氣刨等。因此，夾具的材質、形狀、位置和焊接方向 應注意?？蓞⒁姳?26。 氣體流量的選擇 1． 氣體流量直接影響氣體保護效果。 1． 定義 冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度時 (對于鋼來說在 MS 溫度，即奧氏體開始轉變?yōu)轳R氏體的溫度以下 )產(chǎn)生的焊接裂紋 。 （ 2） 液化裂紋 主要產(chǎn)生于焊縫熔合線附近的母材中，有時也產(chǎn)生于多層焊的先施焊的焊道內(nèi)。防止這種缺陷，主要應在冶金過程中嚴格控制夾雜物的數(shù)量和分布狀態(tài)。如果在焊縫金屬中 Si 的含量不少洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 于 %時，就可以防止由于產(chǎn)生 CO 氣體而引起的氣孔，這是因為 Si 在金屬凝固溫度時能強烈 脫氧所致。 （ 6）掌握合適的焊槍角度由于焊槍角度后傾或前傾都會使飛濺增多， 所以焊槍角度應選擇適宜。 Q345 這種鋼的焊縫金屬的熱裂 紋 及冷裂傾向在 正常情況下是不大的。焊接材料用 H08Mn2SiA， 焊絲；保護氣體為CO2+30%Ar 氣體。父母不僅在經(jīng)濟上承受了巨大的負擔，在心里上更有思子之情的煎熬與望子成龍的期待。 3 CO2 氣體保護焊焊接工藝要求嚴格，這也是保證其焊接性能好壞的關鍵。 圖 41 焊縫位置的確定 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 找出 ΔB與 Aω 的關系后，即可根據(jù)兩者關系列表分析，處理數(shù)據(jù)，進行優(yōu)化設計， 而 后確定矩形管對接焊縫坡口形式 （見圖 42）。 新灌的 CO2 氣瓶內(nèi)含有水分，直接用于焊接時不但易形成氣孔，而且易形 成飛濺，所以氣瓶內(nèi)的水分應除去。 （ 2）選擇合適的焊接電流在合適的焊接電流下施焊，飛濺最小。例如，隨著 CO2 氣體中水分的增加，會提高在焊接區(qū)域內(nèi)氫的分壓，同時也提高H2 在焊縫 金屬 中的含量（見表 31）。因此，這種裂紋具有晶間開裂的特征，并且都發(fā)生在有嚴重應力集中的熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。 （ 5） 焊后立即進行消氫處理（即加熱到 250℃ ，保溫 2~6h 左右，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面）。焊接裂紋不僅發(fā)生于焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產(chǎn)生于焊后的再次加熱過程中。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 4． 一般認為焊絲伸出長度為焊絲的 10~15 倍。 4． 焊接電流過大時，會造成熔池過大，焊縫成形惡化。當背面難以焊接時，可在正面焊一條短焊縫。通常允許較小的鈍邊，甚至可以不留鈍邊。 （ 4） 設備比較復雜，易出現(xiàn)故障，且需要專業(yè)人員負責維修。 探索階段是從 60 年代到 80 年代中期，國內(nèi)高校、研究單位及一些廠礦企業(yè)對 CO2 焊接技術外于研究、開發(fā)、收集、整理國外焊接技術，在這一時期 CO2 氣保焊技術沒有形成大批量金屬結構的生產(chǎn)能力及相關產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。 在板材里，屬低合金系列。 Q345 鋼的廣泛應用，以及其較好的焊接性。因此，簡單地將 16Mn 鋼的許用應力套用在 Q345 鋼上是不合適的 ,而應根據(jù)新的鋼材厚度分組尺寸重新確定許用應力。 二氧化碳氣體保護焊 目前 已發(fā)展成為一種重要的熔焊方法 ，具有成本低、效率高、操作靈活等特點。在應用方面操作簡單，適合自動焊和全方位焊接。所以 ， Q345 鋼的CO2 氣體保護焊 的焊接工藝也顯得尤為重要。 2． Q345 鋼在焊接時易出現(xiàn)的問 題 （ 1） 熱影響區(qū)的淬硬傾向 Q345 鋼在焊接冷卻過程中，熱影響區(qū)容易形成淬火組織 — 馬氏體，使近縫區(qū)的硬度提高，塑性下降。 CO2 氣體保護焊特點 1． 優(yōu)點： （ 1） 生產(chǎn)效率高和節(jié)省能量。洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 第 2 章 CO2 氣體保護焊工藝 焊前準備 焊前準備工作包括坡口設計 、 坡口加工 、 清理 、 焊件裝配等。 CO2 氣體保護焊時對坡口精度的要求比焊條電弧焊高。 焊接參數(shù)的選擇 CO2 氣體保護焊的焊接參數(shù)較多，主要包括焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲干伸長度、電流極性和氣體流量等。 表 26 不同焊接時 電弧電壓的選擇 焊接電流 電弧電壓（ V） （ A） 平焊 立焊 仰焊 75~120 18~22 18~22 130~170 20~26 18~24 180~210 22~28 18~26 220~260 25~36 / 1． 隨電弧電壓的增加，熔寬明顯增加，而余高和熔深略有減少，焊縫機械性能有所降低。氣體流量過小時，焊縫易產(chǎn)生氣孔等缺陷 氣體流量過大時，不僅浪費氣體，而且焊縫由于氧化性增強而形成氧化皮，降低焊縫質量。 最主要、最常見的冷裂紋為 延遲裂紋 （即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋 因為氫是最活躍的誘發(fā)因素，而氫在金屬中擴散、聚集和誘發(fā)裂紋需要一定的時間）。形成原因是由于在焊接熱的作用下，焊縫熔合線外側金屬內(nèi)產(chǎn)生沿晶界的局部熔化，以及在隨后冷卻收縮時引起的沿晶界液化層開裂。另外，改進接頭設計和焊接工藝，也有一定的作用。 在大多數(shù)情況下， CO 氣孔產(chǎn)生在焊縫內(nèi)部，并沿結晶方向分布，呈條蟲狀，表面光滑。 2． 適當控制操作條件及調(diào)整焊接設備 （ 1）清理焊接部位。 因此在焊接Q345 這種鋼材時選擇焊接材料的主要依據(jù)是保證焊縫金屬的強度、韌性、塑性等力學性能與母材相匹配 。 第一 層焊縫 的焊 接 電流為 200~250A，第二層 為240~320A；電弧電壓為 24~26V。憶往昔，每次回到家時父母的欣喜之情，每次離家時父母的依依不舍之眼神，電話和信件中的殷殷期待和思念之語，皆使本人刻苦銘心，目前除了學習成績尚可外無以為報，希望以后的學習、工作和生活能使父母寬慰。 2 CO2 氣體保護焊有很多優(yōu)點，廣泛用于鋼結構的焊接，對于提高焊接生產(chǎn)率發(fā)揮著重要的作用 。 ΔB =+ d （ 41） 式中 Aω——焊縫橫截面積， mm ； δ——板厚 ,mm ； d——焊縫根部間隙 , mm。 （ 7） CO2 氣體應有足夠的純度，焊接用 CO2 的純度不應低于 %。例如，當使用 焊絲焊接時，若焊接電流為 220A，焊接速度為 30cm/min，電弧電壓調(diào)到 27~28V 時，可使飛濺量減少。 電弧區(qū)的 H2 主要是來自焊絲，焊件表面的油污及鐵銹，以及 CO2 氣體中的水分。其主要原因一般認為當焊后再次加熱到 500~700℃ 時，在熱影響區(qū)的過熱區(qū)內(nèi) ,由于特殊碳化物析出引起的晶內(nèi)二次強化，一些弱化晶界的微量元素的析出，以及使焊接應力松弛時的附加變形集中于晶界，而導致沿晶開裂。 （ 4） 降低焊接應力棗采用合理的工藝規(guī)范，焊后熱處理等 。裂紋影響焊接件的安全使用，是一種非常危險的工藝缺陷。 3． 焊絲伸出長度過長時，容易形成未焊透，未熔合，增加飛濺，削弱 保護，形成氣孔；焊絲伸出長度過短時，會妨礙對熔池的觀察，噴嘴易被飛濺堵塞，影響保護形成氣孔。 3． 送絲速度越快，焊接電流越大，基本上是正比關系。 定位焊縫的定位也很重要 ，應盡可能的使定位焊縫分布在焊縫的背面。 CO2 氣體保護焊采用短路過渡時熔深淺，不能按細顆粒過渡方法設計坡口。 （ 3） 焊接過程弧光較強，尤其是采用大電流焊接時，電弧的輻射較強，故要特別重視對操作者的勞動保護。 經(jīng)過多年努力，我國 CO2 氣保焊技術在金屬結構制造業(yè)中的推廣應用，取得了長足進步，并可以總結為三個階段：探索階段、起步階段、發(fā)展階段。在不同的沖擊溫度，沖擊的數(shù)值也有所不同。因此這種焊接方法目前已成為黑色金屬材料最重要焊接方法之一。更重要的是兩種鋼材按屈服 強度的不同而進行的厚度分組尺寸存在較大差異，而這必將引起某些厚度的材料的許用應力的變化。 廣泛應用于汽車 、 工程機械 、 造船業(yè) 、 機車 、 電梯 、 鍋爐壓力容器 等 制造業(yè)， 以及 各種金屬結構和金屬加工機械的生產(chǎn) 。在焊接時不能有風，適合室內(nèi)作業(yè)。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 第 1 章 Q345 鋼及 CO2 氣體保護焊簡介 Q345 鋼簡介 Q345 鋼的應用與分類 Q345 鋼 是一種 優(yōu)質的低合金高強鋼 （ C%），廣泛應用于橋梁、車輛、船舶、壓力容器等。結果導致焊后發(fā)生裂紋。 （ 2） 焊接成本低。 坡口設計 CO2 氣體保護焊采用細顆粒過渡時，電弧穿透力較大，熔深較大，容易燒穿焊件，所以對裝配質量要求較嚴格。 定位焊之前應將待焊部位及兩側 10~20mm 范圍內(nèi)的油污、銹跡等污物 ,并在焊件表面涂上一層飛濺防粘劑 ,在噴嘴上涂一層 噴嘴防堵劑。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 焊絲直徑的選擇 對于鋼板厚度為 1~4mm 時，應采用直徑為 ~ 的焊絲；當鋼板厚度大于 4mm 時， 應采用直徑大于或等于 的焊絲。 2． 電弧電壓過高，會產(chǎn)生焊縫氣孔和增加飛濺。 2． 氣體流量應根據(jù)焊接電流 ，焊接速度，焊絲伸出長度，噴嘴直徑，焊接位置等因素考慮。 2． 產(chǎn)生原因 （ 1） 焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化。造成這種裂紋的情況有二：一是材料晶粒邊界有較多的低熔點物質；另一種是由于迅速加熱，使某些金屬化合物分解而又來不及擴散，致局部晶界出現(xiàn)一些合金元素的富集甚至達到共晶成分。 氣孔 CO2 氣體保護焊時，在焊縫中形成氣孔的主要原因，一般認為是在焊接熔池中存在著被溶解的 N CO 和 H2，在焊縫金屬結晶的瞬間，由于溶解度突然減小，這些氣體將析出，但當這些氣體來不及從熔池逸出時，就洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 會在焊縫中形成氣孔。如果焊絲的脫氧能力很低時， CO 氣孔還可能成為 表面氣孔。施焊前，應將焊接部位及其周圍的鐵銹、污物等 清理干凈，以減少飛濺。 矩形管組焊方案的確定 為滿足強度需要，此矩形管截面尺寸為 300mm 200mm，板厚 3mm，設 計要 求 扭 曲 及平 行 度 等 偏差 ≤，制作技術難度較大。工 藝要求是 ： 第一層焊縫必須焊透，保洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 22 證背面成形良好；焊接電流、電弧電壓、送絲速度和焊接速度等可根據(jù)設備型號調(diào)節(jié)。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 參考文獻