【文章內容簡介】 m以下薄板上的氧化膜對質量幾乎無影響；焊厚板時，氧化皮能影響電弧穩(wěn)定性、惡化焊縫成形和生成氣孔。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 表 21 不同板厚的焊角尺寸 板厚 ∕mm 焊接方法 焊角尺寸∕mm 板厚 ∕mm 焊接方法 焊角尺寸∕mm 6 CO2 氣體保護焊 5 12 CO2 氣體保護焊 焊條電弧焊 6 焊條電弧焊 9 CO2 氣體保護焊 6 16 CO2 氣體保護焊 10 焊條電弧焊 7 焊條電弧焊 11 定位焊縫 定位焊是為了防止變形和維持預先的破口而先進 行的點固焊。定位焊易生成氣孔和夾渣。也是隨后進行 CO2 氣體保護焊時產生氣孔和夾渣的主要原因 ，所以必須認真地焊接定位焊縫。定位焊可采用 CO2 氣體保護焊和焊條電弧焊。用焊條電弧焊焊接的定位焊縫，如果渣清除不凈，會引起電弧不穩(wěn)和產生缺陷。 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。當背面難以焊接時，可在正面焊一條短焊縫。焊接時此處就不要再焊了。 定位焊縫的長度和間距，應根據焊件厚度決定。薄板的定位焊縫應細而短，長度為 15~50mm，間距為 30~150mm；中厚板的定位焊縫間距可達100~150mm。為增加定位焊縫的焊接深度，應適當增大定位焊縫及其長度，一般為 15~50mm 長。 使用夾具定位焊時，應考慮磁偏吹問題。因此，夾具的材質、形狀、位置和焊接方向 應注意。 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。 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。 在電流相同時，熔深將隨焊絲直徑的 減少而增加；焊絲越細，則焊絲熔化速度越高。焊絲直徑可根據表 22 選擇 。 表 22 焊絲直徑的選擇 母材厚度 （ mm） ≤ 4 ≥ 4 焊絲直徑 （ mm） ~ ~ 注 ： 焊絲直徑 常用 規(guī)格有 ， ， ， ， 等。 焊接電流的選擇 1． 在保證母材焊透又不致燒穿的原則 下，應根據母材厚度，接頭形式焊接位置及焊絲直徑正確選用焊接電流 。 2． 焊 接電流是確定熔深的主要因素。隨著電流的增加，熔深和熔敷 度 都要增加，熔寬也略有增 加。 3． 送絲速度越快，焊接電流越大，基本上是正比關系。 4． 焊接電流過大時，會造成熔池過大，焊縫成形惡化。 5． 各種直徑的焊絲常用的焊接電流范圍見表 24。 表 24 焊接電流選擇 焊絲直徑 (mm) 1 焊接電流 （ A） 49~90 50~120 70~180 90~350 150~500 6． 立焊，仰焊及對接接頭橫焊表面焊道時，當所用焊絲直徑 時，應選用較 小 的焊接電流。見表 25。 表 25 立、仰 焊接 時 電流選擇 焊 絲直徑 (mm) 1 焊接電流 (A) 70~120 90~150 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 電弧電壓 的選擇 為獲得良好的工藝性能，應選擇最佳的電弧電壓，該值是一個很窄的電壓區(qū)間，一般僅為 1~2V 左右。最佳的電弧電壓與電流的大小，位 置 等因素有關?？蓞⒁姳?26。 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。 2． 電弧電壓過高，會產生焊縫氣孔和增加飛濺。電弧電壓過低，焊絲將插入熔池，電弧不穩(wěn)，影響焊縫形成。 焊接速度 的選擇 1． 焊接速度過高，會破壞氣體保護效果，焊縫成形不良，焊縫冷卻過快，導致降低焊縫塑性，韌性。焊接速度過低易使焊縫燒穿，形成粗大焊縫組織。 2． 半自動焊接時，焊接速度一般不超過 30 米 /時 。 焊絲 伸出 長度 的選擇 1． 焊絲伸出長度與焊絲直徑，焊接電流及焊接電壓有關 。 2． 焊絲伸出長度增加 ，將降低焊接電流，減少熔深，增加焊縫寬度 。 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。 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。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。 為減少飛濺，盡量使焊絲伸出長度少些，但隨焊接電流的增大，其伸出長度應適當增加。 電流極性的選擇 CO2 氣體保護焊主要采用直流反接法。不同極 性接法的應用范圍及特點見表 27。 表 27 電流極性的應用范圍及特點 電流極性 應用范圍 特點 直流反接 短路過渡及 顆粒過渡的普通焊接，一般材料的焊接 飛濺小，電弧穩(wěn)定，焊縫成形好，熔深大，焊縫金屬含氫量低 直流正接 高速焊接、堆焊、鑄鐵補焊 焊絲熔化速率高，熔深淺，熔寬及余高較大。 氣體流量的選擇 1． 氣體流量直接影響氣體保護效果。氣體流量過小時，焊縫易產生氣孔等缺陷 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。 2． 氣體流量應根據焊接電流 ，焊接速度，焊絲伸出長度，噴嘴直徑，焊接位置等因素考慮。當焊接電流越大，焊接速度越快，焊絲伸出長度較長，噴嘴直徑增大，室外焊接及仰焊位置時，應采用較大的氣體流量。 3． 當焊絲直徑小于或等于 時，氣體流量一般為 6~15 升 /分；焊絲直徑大于 時，氣體流量應取 15~25 升 /分。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 第 3 章 Q345 鋼在 CO2 氣保 焊時常見 缺陷 及對策 在實際操作中， 由于焊件本身、焊接方式和焊接環(huán)境等因素的影響，在焊接時經常會出現(xiàn)一些問題或缺陷。如夾渣、裂紋、氣孔等。 焊接裂紋 焊接缺陷是 焊接件中最常 見的一種嚴重缺陷。金屬的焊接性中包括了兩大類的問題：一類是焊接引起的材料性能變壞，使焊件失掉了材料原來特有的性能，如不銹鋼焊后失掉其耐蝕性等；另一類是在焊接接頭或其附近的母材內產生裂紋和氣孔等缺陷。裂紋影響焊接件的安全使用，是一種非常危險的工藝缺陷。焊接裂紋不僅發(fā)生于焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產生于焊后的再次加熱過程中。焊接裂紋根據其部位、尺寸、形成原因和機理的不同，可以有不同的分類方法。按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類。 Q345 鋼 的焊接裂紋主要是冷裂紋。 冷裂紋 Q345 鋼 的焊接裂紋主要是冷裂紋。 根據引起的主要原因可分為淬火裂紋、氫致延遲裂紋和變形裂紋 。 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 )產生的焊接裂紋 。 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）。 2． 產生原因 （ 1） 焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化。 （ 2） 擴散氫含量較高，使接頭性能脆化，并聚集在焊接缺陷處形成洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 大量氫分子，造成非常大的局部壓力。（氫是誘發(fā)延遲裂紋的最活躍因素，故有人將延遲裂紋又稱氫致裂紋） 。 （ 3） 存在較大的焊接拉應 力。 3． 預防措施 （ 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）避免產生淬硬組織棗焊前預熱、焊后緩冷（可以降低焊后冷卻速度） 。 （ 4） 降低焊接應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。熱裂紋通常多產生于焊縫金屬內，但也可能形成在焊接熔合線附近的被焊金屬（母材）內。按其形成過程的特點，又可分為下述三種情況。 （ 1） 結晶裂紋 產生于焊縫金屬結晶過程末期的 “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生的拉伸變形超過了允許值時，即沿晶界液層開裂。消除結晶裂紋的主要冶金措施為通過調整成分，細化晶粒，嚴格控制 形成低熔點共晶的雜質元素等，以達到提高材料在脆性溫度區(qū)間的塑性；此外，從設計和工藝上盡量減少在該溫度區(qū)間的內部拉伸變形。 （ 2） 液化裂紋 主要產生于焊縫熔合線附近的母材中，有時也產生于多層焊的先施焊的焊道內。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產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；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 則為嚴格控制雜質含量，合理選用焊接材料，盡量減少焊接熱的作洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 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，與一次結晶晶界無明顯關系；易產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晶條件，使晶體內形成大量的空位和位錯，在一定的溫度、應力作用下排列成亞晶界（多邊形化晶界），當此晶界與有害雜質富集區(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 力。 2． 再熱裂紋 產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焊后再次加熱到 500~700℃ 時，在熱影響區(qū)的過熱區(qū)內 ,由于特殊碳化物析出引起的晶內二次強化，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。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。為了防止這種裂紋的產生，首先在設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)的內應力和應力集中問題 。 3． 層狀撕裂 主要產生于厚板角焊時，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，也可出現(xiàn)在遠離表面的母材中。其產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 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。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，要避免產生氮氣孔， 最主要的是應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)域內氫的分壓，同時也提高H2 在焊縫 金屬 中的含量（見表 31）。當 CO2 氣體中的水分為 ／ cm179。和 100g 焊縫金屬中的氫含量為 時，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，焊接用 CO2 氣體