【文章內(nèi)容簡介】 大的焊接拉應(yīng)力。3．預(yù)防措施（1）選用堿性焊條，減少焊縫金屬中氫含量、提高焊縫金屬塑性。 （2）減少氫來源棗焊材要烘干，接頭要清潔（無油、無銹、無水）。 （3）避免產(chǎn)生淬硬組織棗焊前預(yù)熱、焊后緩冷（可以降低焊后冷卻速度）。 （4）降低焊接應(yīng)力棗采用合理的工藝規(guī)范，焊后熱處理等。 （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）?！? 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。熱裂紋通常多產(chǎn)生于焊縫金屬內(nèi)，但也可能形成在焊接熔合線附近的被焊金屬（母材）內(nèi)。按其形成過程的特點，又可分為下述三種情況。 （1）結(jié)晶裂紋 產(chǎn)生于焊縫金屬結(jié)晶過程末期的“脆性溫度”區(qū)間，此時晶粒間存在著薄的液相層，因而金屬塑性極低，由冷卻的不均勻收縮而產(chǎn)生的拉伸變形超過了允許值時，即沿晶界液層開裂。消除結(jié)晶裂紋的主要冶金措施為通過調(diào)整成分，細化晶粒，嚴格控制形成低熔點共晶的雜質(zhì)元素等，以達到提高材料在脆性溫度區(qū)間的塑性；此外，從設(shè)計和工藝上盡量減少在該溫度區(qū)間的內(nèi)部拉伸變形。 （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)。形成原因是由于在焊接熱的作用下，焊縫熔合線外側(cè)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。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(zhì)；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。防止這類裂紋的原則為嚴格控制雜質(zhì)含量，合理選用焊接材料，盡量減少焊接熱的作用。（3）多邊化裂紋 是在低于固相線溫度下形成的。其特點是沿“多邊形化邊界”分布，與一次結(jié)晶晶界無明顯關(guān)系；易產(chǎn)生于單相奧氏體金屬中。這種現(xiàn)象可解釋為由于焊接的高溫過熱和不平衡的結(jié)晶條件，使晶體內(nèi)形成大量的空位和位錯，在一定的溫度、應(yīng)力作用下排列成亞晶界（多邊形化晶界），當(dāng)此晶界與有害雜質(zhì)富集區(qū)重合時，往往形成微裂紋。消除此種缺陷的方法是加入可以提高多邊形化激活能的合金元素，如在NiCr合金中加入W、Mo、Ta等；另一方面是減少焊接時過熱和焊接應(yīng)力。2．再熱裂紋 產(chǎn)生于某些低合金高強度鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼以及鎳基合金焊后的再次高溫加熱過程中。其主要原因一般認為當(dāng)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(yīng)力松弛時的附加變形集中于晶界，而導(dǎo)致沿晶開裂。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(yīng)力集中的熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。為了防止這種裂紋的產(chǎn)生，首先在設(shè)計時要選擇再熱裂紋敏感性低的材料，其次從工藝上要盡量減少近縫區(qū)的內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中問題。3．層狀撕裂 主要產(chǎn)生于厚板角焊時，其特征為平行于鋼板表面，沿軋制方向呈階梯形發(fā)展。這種裂紋往往不限于熱影響區(qū)內(nèi)，也可出現(xiàn)在遠離表面的母材中。其產(chǎn)生的主要原因是由于金屬中非金屬夾雜物的層狀分布，使鋼板沿板厚方向塑性低于沿軋制方向，另外由于厚板角焊時在板厚方向造成了很大的焊接應(yīng)力，所以引起層狀撕裂。通常認為片狀硫化物夾雜危害最大，而層狀硅酸鹽和過量密集的氧化鋁夾雜物也有影響。防止這種缺陷，主要應(yīng)在冶金過程中嚴格控制夾雜物的數(shù)量和分布狀態(tài)。另外，改進接頭設(shè)計和焊接工藝，也有一定的作用。 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NCO和H2，在焊縫金屬結(jié)晶的瞬間，由于溶解度突然減小，這些氣體將析出，但當(dāng)這些氣體來不及從熔池逸出時，就會在焊縫中形成氣孔。因此，氣孔分為氮氣孔、氫氣孔和一氧化碳氣孔。 N2氣孔氮氣孔經(jīng)常出現(xiàn)在焊縫表面，呈蜂窩狀，或者以彌散形式的微氣孔分布于焊縫金屬中，這些氣孔往往在拋光后檢驗或試水壓試驗時才能被發(fā)現(xiàn)。氮氣來源：一是由于保護效果不良，空氣侵入焊接區(qū)；二是CO2氣體不純。實踐表明，要避免產(chǎn)生氮氣孔，最主要的是應(yīng)增強氣體的保護效果。另外，選用含有固氮元素（如Ti和Al）的焊絲，也有助于防止產(chǎn)生氮氣孔。 H2氣孔焊接熔池中氫的含量正比于電弧空間中氫氣的含量。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。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）。／cm179。，開始出現(xiàn)單個氣孔，如果進一步增加CO2氣體中的水分，則焊縫中的氣孔說量也將增加。多數(shù)國家規(guī)定，%。表31 CO2氣體中水分與焊縫金屬含氫量的關(guān)系CO2氣體中水分／（g／cm179。）焊縫金屬中的含氫量／（mL／100g）15 CO氣孔在金屬結(jié)晶的過程中，由于激烈地析出CO而產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，而CO氣體不易逸出，因此在焊縫中形成氣孔。%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。在大多數(shù)情況下，CO氣孔產(chǎn)生在焊縫內(nèi)部，并沿結(jié)晶方向分布，呈條蟲狀，表面光滑。如果焊絲的脫氧能力很低時，CO氣孔還可能成為表面氣孔。 焊接飛濺 飛濺產(chǎn)生原因1．由冶金反應(yīng)引起的飛濺這種飛濺主要是CO氣體造成的，由于CO2氣體具有強烈的氧化性,焊接時熔滴和熔池中的碳元素被氧化生成CO氣體，在電弧高溫作用下，其體積急劇膨脹，逐漸增大的CO氣體壓力最終突破液態(tài)熔滴和熔池表面的約束，形成爆破，從而產(chǎn)生大量的細顆粒飛濺。2．極點壓力引起的飛濺這種飛濺主要取決于電弧的極性，采用正接焊接時，正離子飛向焊絲末端，機械沖擊力大，造成大顆粒飛濺。3．熔滴短路時引起的飛濺發(fā)生短路時，焊絲與熔池間形成液體小橋，由于短路電流的強烈加熱及電磁收縮力作用，使小橋爆斷而產(chǎn)生細顆粒飛濺。4．非軸向熔滴過渡造成的飛濺這種飛濺是在大滴過渡焊接時由于電弧的排斥力所引起的，熔滴形成大顆粒飛濺。5．焊接工藝參數(shù)選配不當(dāng)引起的飛濺這種飛濺是由于焊接電流、電弧電壓、電感值等參數(shù)選配不當(dāng)而引起的。 減少飛濺的方法1．選配合理的焊接工藝參數(shù)（1）選取適當(dāng)?shù)碾娀‰妷涸诤线m的電弧電壓下施焊，飛濺量可減到最小。例如，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。（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。當(dāng)使，焊接速度為30cm/min，焊接電流小于280A時，隨著焊接電流的增大，飛濺量也增加；但當(dāng)焊接電流超過280A時，在一定范圍內(nèi)，隨著焊接電流的增加飛濺量反而減少，在焊接電流250~280A區(qū)間內(nèi)，熔滴以滴狀過渡而產(chǎn)生大顆粒飛濺。（3）選擇合適的焊接速度，隨著焊接速度加快，飛濺量也增加。（4）選擇合適的焊絲干伸長度當(dāng)焊絲干伸長度過長時，焊絲容易產(chǎn)生過熱而成段熔斷。合適的焊絲干伸長度應(yīng)為焊絲直徑的10~12倍。（5）選擇合適的焊接回路電感值采用合適的焊接回路電感數(shù)值，可以調(diào)節(jié)短路電流增長速度，從而減少短路飛濺。（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(yīng)選擇適宜。2．適當(dāng)控制操作條件及調(diào)整焊接設(shè)備（1）清理焊接部位。施焊前，應(yīng)將焊接部位及其周圍的鐵銹、污物等清理干凈，以減少飛濺。（2）焊絲進給必須保持穩(wěn)定。焊絲最好使用成盤的焊絲，送絲軟管可能呈直線狀態(tài)；用干燥的壓縮空氣將軟管內(nèi)的灰塵、臟物等吹除；將粘附在送絲輪溝槽內(nèi)的臟物清除干凈；經(jīng)常檢查導(dǎo)電嘴前端是否粘附飛濺物；檢查導(dǎo)電嘴磨損情況，若磨損嚴重則應(yīng)及時更換。（3）保證焊機輸入接線及焊接地線連接良好。（4）焊接電纜的長度必須合適，焊接電纜過長，會使飛濺量增加。（5）電源極性采用直流反接，反極性時飛濺量小，電弧穩(wěn)定。（6）盡可能避免在焊接過程中產(chǎn)生磁偏吹。（7）CO2氣體應(yīng)有足夠的純度，%。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(yīng)除去。先將新灌氣瓶倒立靜置1~2h，然后打開閥門把沉積在下部的自由狀態(tài)的水排出，放水結(jié)束后，再將氣瓶放正，在使用前仍須先放氣2~3min，放掉氣瓶上面部分可能含水的氣體。3．采用CO2+Ar混合氣體保護焊利用CO2+30%Ar作保護氣體，熔滴呈細粒過渡，電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺量較少，焊縫外形美觀，焊波細勻。4．在焊縫附近涂上適當(dāng)滑石粉或石灰水涂層為防止少量的飛濺不沾上工件，還可在焊縫附近涂上適當(dāng)滑石粉或石灰水涂層，能有效地防止飛濺沾上工件。21第4章 Q345鋼的CO2氣體保護焊工藝的確定以Q345矩形管的拼焊工藝為例進行分析。選擇焊接材料時必須考慮到兩方面的問題:一要焊縫沒有缺陷；二要滿足使用性能的要求。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。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(xué)性能與母材相匹配。 矩形管組焊方案的確定圖41 焊縫位置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(shè)計要求扭曲及平行度等偏差≤，制作技術(shù)難度較大。為此，通過調(diào)查研究，最終確定利用板材對稱兩半折彎成槽形半殼，然后再采用CO2氣體保護焊焊接成形的制造工藝，如圖41所示。 焊接工藝 坡口形式對稱的兩根槽形半管用大型折彎機壓制成形，按工藝要求加工對接焊坡口，預(yù)留間隙拼接。焊接接頭的設(shè)計在焊接工程中是較薄弱的環(huán)節(jié)。 坡口形式對控制焊縫內(nèi)部質(zhì)量和焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量有著很重要的作用。坡口設(shè)計必須考慮母材的熔合比、施焊空間、焊接位置和綜合經(jīng)濟效益等問題。應(yīng)先按下式計算橫向收縮值 Δ B。 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。找出 ΔB與 Aω的關(guān)系后，即可根據(jù)兩者關(guān)系列表分析，處理數(shù)據(jù)，進行優(yōu)化設(shè)計，而后確定矩形管對接焊縫坡口形式 （見圖42）。圖42 坡口形式 定位焊縫控制焊接變形此矩形管由于其外形屬于細長桿類，因此焊接變形極難控制。焊接的主要變形有撓曲（正彎）、側(cè)彎、角變形及扭曲變形等。對于此矩形管而言，主要的變形是橫向收縮，使矩形斷面尺寸受到影響，每邊需縮進預(yù)留間隙90%左右；焊縫橫向收縮后，豎板兩端向內(nèi)彎曲，使構(gòu)件形成腰鼓狀；由于焊縫斷面大，輸入熱量多，必然引起較大的縱向收縮，使構(gòu)件在長度方向形成撓曲變形；對因不合理焊接造成的扭曲變形，矯正十分困難，有時不得不割開重焊或整件報廢。從焊接變形理論可知，影響焊接變形大小的主要因素是：焊縫尺寸越大，熔敷金屬越多，變形越大；焊縫尺寸相等時，焊縫熱輸入越大，造成的變形也越大；焊接大長焊縫時，分段比直通焊變形要??；焊縫布置不對稱或雖布置對稱但不對稱焊接，焊縫部位偏離越嚴重，變形越大；構(gòu)件剛性越小，變形越大。 焊接工藝參數(shù)焊接規(guī)范通過工藝試驗和工藝分析，確定矩形管對接焊縫采用雙層 CO2氣體保護焊。焊接材料用 H08Mn2SiA，；保護氣體為CO2+30%Ar氣體。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。工藝要求是：第一層焊縫必須焊透，保證背面成形良好；焊接電流、電弧電壓、送絲速度和焊接速度等可根據(jù)設(shè)備型號調(diào)節(jié)。 焊接順序焊接順序為減少變形，矩形對接焊的焊接順序應(yīng)按以下原則：采取由中間向兩邊分層分段對稱跳焊，產(chǎn)生的焊接變形比直通焊小，有利于應(yīng)力的分散和釋放，避免在焊件中產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力。直通擺動焊時，焊接開始所形成的較窄的塑性變形區(qū)只出現(xiàn)一次，而且由于連續(xù)擺動焊接，熱輸入量大，受熱面積大，被壓縮造成的塑性變形區(qū)域大，因而焊后收縮變形很大。分層分段跳焊時，每一層截面都很小，所需熱量就小，且每一層又分若干段進行跳焊，每焊一段基本上都是在冷鋼板上重新建立一次溫度場，每次都出現(xiàn)一個較窄的塑性變形區(qū)，因而塑性變形區(qū)的平均寬度 （即橫向收縮的尺寸）要比相應(yīng)分層直通焊小，縱向收縮也小，比起直通連續(xù)一次填滿的擺動焊接變形就更小。根據(jù)上述分析，先由中間向兩端分段跳焊焊縫1第一層 （見圖41），翻面由中間向兩端分段跳焊焊縫2第一層，焊縫2應(yīng)采用比焊縫1較大的焊接規(guī)范，以產(chǎn)生較大的反向力，使原變形得到矯正。接著再以同樣的方法焊接焊縫1第二層和焊縫2第二層結(jié)　論本文通過對Q345鋼的CO2氣體保護焊的工藝分析得出以下結(jié)論：1 通過對Q345鋼的物理性能和化學(xué)性能的分析，我們可以看出這種鋼種含碳量較低，焊接性能良好，應(yīng)用較為廣泛。但焊接中還有很多問題存在，需要我們?nèi)ジ纳啤? CO2氣體保護焊有很多優(yōu)點，廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)的焊接，對于提高焊接生產(chǎn)率發(fā)揮著重要的作用。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(guān)鍵。4 Q345鋼能夠很好地利用CO2氣體保護焊進行焊接，但焊接過程中會產(chǎn)生一些焊接缺陷，我們需要采取一些措施，盡量避免缺陷的產(chǎn)生，使其更好地滿足生產(chǎn)需要。5 通過工藝分析，施焊可以采取對坡口形式、焊縫位置、焊接參數(shù)、焊接順序的控制從而能很好地進行焊接。32謝 辭本論文的完成，得益于洛陽理工學(xué)院老師傳授的知識，使本人有了完成論文所要求的知識積累，更得益于導(dǎo)師閆紅彥老師從選題的確定、論文資料的收集、論文框架的確定、開題報告準備及論文初稿與定稿中對字句的斟酌傾注的大量心血，在此對導(dǎo)師閆紅彥老師表示感謝！在論文的寫作過程中也學(xué)到了做任何事情所