【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 使擴(kuò)散氫得以聚集，為產(chǎn)生遲延裂紋創(chuàng)造了條件，使焊接接頭受到破壞[7]。本實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為Q235與201奧氏體不銹鋼，選取合適的焊條，在合適的焊接方法和工藝參數(shù)下實(shí)施焊接。通過金相組織分析、硬度測(cè)試、熱處理等對(duì)焊接接頭的組織和性能進(jìn)行研究，為異種鋼焊接作業(yè)提供參考依據(jù)。2 實(shí)驗(yàn)材料和方法 焊接材料 本實(shí)驗(yàn)采用Q235與201奧氏體不銹鋼作為母材進(jìn)行焊接。Q235和奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分如表1所示。表1 Q235鋼與201奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）CMn SiCrNiQ235201～116～18～ 獲取6塊焊接試樣，3塊Q235鋼板，3塊201奧氏體不銹鋼鋼板。實(shí)驗(yàn)時(shí)分成三組試樣，如圖1，以便后期的實(shí)驗(yàn)對(duì)比。，Q235鋼板厚度為5mm。 201 201 201 Q235 Q235 Q235 圖1 焊接用鋼板 板材采用砂輪機(jī)切割，表面不光滑、邊上有毛刺且焊接區(qū)域內(nèi)存在鐵銹和污漬，需要進(jìn)行焊前的清理，采用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨。 焊接方法的選擇選擇焊接方法時(shí)必須符合以下要求：能保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)良可靠，生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)費(fèi)用低，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益 ；且實(shí)驗(yàn)條件可得。選擇的一般方法是：針對(duì)產(chǎn)品的材料性能和結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)各種焊接方法的特點(diǎn)，結(jié)合產(chǎn)品的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件等因素，做綜合分析。手工焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的一種電弧焊方法。圖2為手弧焊過程示意圖，焊條和工件之間產(chǎn)生的電弧將焊條和工件局部加熱到熔化狀態(tài)，焊條端部熔化后熔滴和熔化的母材融合在一起形成熔池，隨著電弧向前移動(dòng)，熔池液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶，形成焊縫。手工電弧焊是一種非常普遍的、易于使用的焊接方法。折中焊接方法很簡(jiǎn)單，可以用來焊接所有的材料，對(duì)于室外使用有很好的適應(yīng)性，在電弧焊中，電弧長(zhǎng)度取決于人的手；當(dāng)你改變電極與工件的縫隙時(shí)，你也改變了電弧的長(zhǎng)度。在大多數(shù)情況下，焊接采用直流電，電極即作為電弧載體，同時(shí)也作為焊縫填充材料。手工焊條電弧焊勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)率低。因此，手弧焊適用于焊接單件或小批量的產(chǎn)品，短的、不規(guī)則的、各種空間位置的以及其它不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化焊接的焊縫。，1mm以下的薄板不適合手弧焊。手弧焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金等金屬材料的焊接，鑄鐵焊補(bǔ)和各種金屬材料的堆焊等[8]。本實(shí)驗(yàn)中，考慮到焊接實(shí)驗(yàn)條件的限制，并且手工電弧焊焊接方便，能夠進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，且操作簡(jiǎn)單，適合我們進(jìn)行焊接，同時(shí)手工電弧焊成本低，所以我們首先選擇手工電弧焊進(jìn)行焊接。實(shí)驗(yàn)室使用焊機(jī)型號(hào)為ZX73X400。 圖2 手工電弧焊 焊接工藝設(shè)計(jì) 焊條的選擇 （1）在技術(shù)文件沒有明確要求情況下，電焊條的選用應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成份、機(jī)械性能、焊接接頭的抗裂性、焊前預(yù)熱、焊后熱處理及使用條件等因素綜合考慮，可參照表2進(jìn)行。表2 電焊條的選擇牌號(hào)型號(hào)工況Q235J422E4303一般結(jié)構(gòu)201奧氏體不銹鋼A102E30816一般結(jié)構(gòu) （2）異種鋼之間的焊接，焊條的選用，應(yīng)符合下列要求 由前述分析，奧氏體不銹鋼與珠光體鋼焊接時(shí)易出現(xiàn)稀釋的問題，所以焊接時(shí)，焊條易采用含合金較多的型號(hào)，以彌補(bǔ)稀釋，在這里為了彌補(bǔ)奧氏體母材的元素遷移，最好采用奧氏體焊條進(jìn)行焊接，這樣既能夠彌補(bǔ)元素稀釋，又能夠優(yōu)化焊縫區(qū)的應(yīng)力分布，提高力學(xué)性能。由上面可知，201奧氏體不銹鋼進(jìn)行對(duì)接焊時(shí)，采用A102焊條；Q235鋼進(jìn)行對(duì)焊時(shí)采用J422；201奧氏體不銹鋼與Q235進(jìn)行對(duì)焊時(shí)采用A102焊條。由于三組試樣需要在焊后進(jìn)行對(duì)比研究，所以三組試樣焊接采用同種型號(hào)A102焊條進(jìn)行焊接。綜上所述，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室資源，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行焊接時(shí)采用A102焊條，型號(hào)為E30816[9]。 焊件坡口形式的選擇 要考慮在施焊和坡口加工可能的條件下，盡量減小焊接變形，節(jié)省焊條，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，最主要的就是保證焊接過程中能夠焊透。一般主要根據(jù)板厚選擇。 對(duì)于201奧氏體不銹鋼對(duì)接焊，不用開坡口；對(duì)于Q235對(duì)接焊，板厚為5mm，最好做出V字型坡口；對(duì)于201與Q235對(duì)接焊，由于板厚差過大，應(yīng)對(duì)較厚板材的對(duì)接邊緣進(jìn)行削斜處理。開出坡口后，三組試樣如下圖： 圖3 三組試樣的坡口形式 工藝參數(shù)選擇 選擇合適的焊接工藝參數(shù)，對(duì)提高焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率是十分重要。焊接工藝參數(shù)（焊接規(guī)范）是指焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸多物理量。 焊條直徑 焊條直徑可根據(jù)焊件厚度、接頭型式、焊縫位置、焊道層次等因素進(jìn)行選擇。焊件厚度越大，可選用的焊條直徑越大。焊條直徑與厚度的關(guān)系見表3：表3 焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系焊條厚度/mm234～56～12≥13焊條直徑/mm2～44～54～6 焊接電流 （1）實(shí)際生產(chǎn)過程中焊工都是根據(jù)試焊的試驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選擇焊接電流的。 （2）電流過大，很難引弧，焊條容易粘在焊件上，魚鱗紋粗，兩側(cè)融合不好。 （3）電流太小，焊接時(shí)飛濺和煙霧大，焊條發(fā)紅，熔池表面寬，容易燒穿、咬邊。 （4）電流合適，容易引弧電弧穩(wěn)定，飛濺小，能聽到均勻的噼啪聲，焊縫兩側(cè)圓滑的過渡到母材，表面魚鱗紋很細(xì)，焊渣容易敲掉[10]。 根據(jù)表4，確定焊接電流。表4 焊條直徑與焊接電流關(guān)系焊條直徑/mm焊接電流/mm25～4040～6550～80100～130160～210260～270260～300 電弧電壓 電弧電壓主要影響焊縫寬度，電弧電壓越高，焊縫就越寬，焊縫厚度和余高減少，飛濺增加，焊縫成形不易控制。電弧電壓的大小主要取決于電弧長(zhǎng)度，電弧長(zhǎng)，電弧電壓就高；電弧短，電弧電壓就低。 有一經(jīng)驗(yàn)公式可供參考：當(dāng)電流I小于600A時(shí)，一般取電壓為20+，當(dāng)電流大于600A時(shí)，取電壓為44V。 焊接速度在保證焊縫所有要求尺寸和質(zhì)量的前提下，由操作者靈活控制。當(dāng)焊接速度太慢時(shí)，熱影響區(qū)加寬，晶粒粗大，變形也大；當(dāng)焊接速度太快時(shí)，焊縫窄而低，易產(chǎn)生未焊透等缺陷。在實(shí)際操作中，焊工應(yīng)要把具體情況靈活掌握，以確保焊縫質(zhì)量和外觀尺寸滿足要求。綜上所述，對(duì)于焊條直徑，由于三組試樣采用用一規(guī)格的焊條，根據(jù)三組試樣的厚度，所以折中選擇 ；對(duì)于焊接電流，所以根據(jù)表知，電流為100～130A，但是具體電流還要在焊接時(shí)進(jìn)行調(diào)試；所以本實(shí)驗(yàn)的焊接電壓為：U=20+*（100～130）=24～。而焊接速度是要根據(jù)實(shí)際操作情況由操作者進(jìn)行控制。 焊接前的準(zhǔn)備和焊接 焊接前的準(zhǔn)備在焊接實(shí)驗(yàn)前，我們還要做一些準(zhǔn)備工作，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行處理。 （1）首先把鋼板用酒精清洗一遍，然后再用清水多洗幾遍，擦除板材表面的銹跡和污漬，以免對(duì)焊接造成不良影響[11]。 （2）用砂輪機(jī)將板材街頭部分進(jìn)行打磨，使焊接接頭部分光滑、露出金屬光澤，并且能夠緊密結(jié)合，這樣才能進(jìn)行更好的焊接。 （3）實(shí)驗(yàn)室中的A102焊條由于放置時(shí)間過長(zhǎng)，可能受到潮濕，所以焊前需要對(duì)焊條進(jìn)行烘干處理，可以有效的減少焊條中氫的影響。經(jīng)查表可知：對(duì)于A102焊條，需要在250176。C保溫至少1h才能達(dá)到焊接要求。時(shí)間到之后，用鉗子將焊條取出，放在干燥的地方降至