【正文】 5 .CO2氣體保護(hù)焊 四、焊接工藝措施 第五章 埋弧焊 一、埋弧焊的組成 埋弧焊的組成，如圖 51所示。焊接工藝條件對(duì)低碳鋼熔合比的影響見表 42?；瘜W(xué)成分相近原則。 不易淬火鋼 ， 如低碳鋼和合金元素較少的低合金高強(qiáng)鋼（ 16Mn、 15MnTi、 15MnV鋼 ） ， 在固態(tài)下合金中除了有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變外 ， 還有成分變化和第二相析出 ， 即共析轉(zhuǎn)變和 Fe3C的析出 ， 其焊接熱影響區(qū)可分為過熱區(qū) 、 重結(jié)晶區(qū) 、 不完全重結(jié)晶區(qū)和再結(jié)晶區(qū)等 4個(gè)區(qū)段 ， 如圖 413所示 。 （ 2）加熱速度對(duì)奧氏體（ A）均質(zhì)化影響 。如圖 412所示為單道焊接的熱循環(huán)特性 。所以，研究、掌握熱影響區(qū)在焊接過程中組織和性能的變化，有著十分重要的意義。焊接熱影響區(qū)分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和不完全重結(jié)晶區(qū)，如圖 410和圖 411所示。 圖 49 熔合區(qū)母材晶粒上正在生長的柱狀晶 焊接（或切割）過程中，緊靠焊縫的母材因受熱影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織力性能變化的區(qū)域稱為焊接熱影響區(qū)（ HAZ）。 四、焊縫金屬的凝固 由于柱狀晶的生長速度很快，熔池中即使存在著難熔質(zhì)點(diǎn)，也很難作為晶核長大成等軸晶粒。 低碳鋼焊縫金屬二次結(jié)晶結(jié)束時(shí)，其組織為鐵素體加珠光體。 圖 48 外延結(jié)晶示意 三、二次結(jié)晶 一次結(jié)晶結(jié)束后，熔池就轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的焊縫。 圖 47 熔池結(jié)晶示意 第三節(jié) 焊縫結(jié)晶過程 二 、 熔池結(jié)晶的一般規(guī)律 形成晶核的熱力學(xué)條件是由過冷度而造成的自由能降低 ；形成晶核的動(dòng)力學(xué)條件是自由能降低的程度 。 圖 44 氮在鐵中的溶解度與溫度的關(guān)系 二 、 氣相對(duì)金屬的作用 各種元素對(duì) 1600℃ 時(shí)氮在鐵中的溶解度的影響 圖 45 各種元素對(duì) 1600℃ 時(shí)氮在鐵中的溶解度的影響 焊條電弧焊時(shí)電弧電壓讀焊縫含氧和氮量的影響，如圖 46所示。除自保護(hù)外 ， 其余都是把空氣與焊接區(qū)機(jī)械地隔離開來 。 第二節(jié) 焊接化學(xué)冶金過程 幾乎每一種熔焊方法都是為了加強(qiáng)對(duì)焊接區(qū)保護(hù)而發(fā)展和完善起來的 。 焊接化學(xué)冶金是研究在熔化焊接過程中所發(fā)生的 “ 氣體－熔渣－金屬 ” 之間的物理 、 化學(xué)變化 ， 熔化金屬的結(jié)晶凝固 ， 以及由于焊接熱循環(huán)造成的焊接熱影響區(qū)內(nèi)金屬的組織和性能的變化 。 圖 42 焊條電弧焊的熱量分配 （ 1） 熔池的形成 。 一、焊條、焊絲的熔化 幾種國產(chǎn)焊條熔化系數(shù)與熔敷系數(shù)的實(shí)測數(shù)據(jù)見表 41。適合小批量的中小型零件的堆焊。 （ 2）預(yù)熱溫度和緩冷條件都決定堆焊層的質(zhì)量，因此一定要嚴(yán)格把握這兩個(gè)條件。 第五節(jié) 焊條電弧堆焊 堆焊效果指焊層硬度、耐熱及耐磨等性能，其性能好壞與下列因素有關(guān)： （ 1）焊接電流大小、電弧長短。 最常見的焊接缺陷是開裂。另外對(duì)提高工件的使用壽命，合理使用材料，提高產(chǎn)品性能，降低成本有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 一、焊條電弧堆焊的基本知識(shí) 焊條電弧堆焊是用焊接的方法在工件的任意部位焊敷一層具有一定性能的特殊合金面的焊接工藝。 焊后立即對(duì)工件的局部或全部進(jìn)行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施稱為后熱。焊逢層數(shù)越多，越有利于提高焊逢金屬的塑性和韌性。 焊接速度是指焊接過程中焊條沿焊接方向移動(dòng)的速度，即單位時(shí)間內(nèi)完成的焊逢長度。 常用的各種直徑的焊條所合適的焊接電流值見表 38。焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)主要包括焊條直徑、焊接電流、電弧長度、焊接速度和預(yù)熱溫度等。 圖 322 焊縫尺寸符號(hào)標(biāo)注位置 三 、 焊接方法在圖樣的表示 幾種主要焊接方法的數(shù)字表示見表 36。 二、焊接方法代號(hào) 基本符號(hào)相對(duì)基準(zhǔn)線的位置，如圖 324所示。 補(bǔ)充符號(hào)是為了補(bǔ)充說明焊縫的某種特征而采用的符號(hào)，見表 34。 圖 322 指引線的組成 表示焊縫表面形狀特征的符號(hào)稱為輔助符號(hào)，見表 33。 表示焊縫橫截面形狀的符號(hào)稱為基本符號(hào)，常用的基本符號(hào)見表 32（摘錄 GB/T 324－ 1988）。根據(jù) GB32488《 焊縫符號(hào)表示法 》 的規(guī)定，焊縫符號(hào)一般由基本符號(hào)與指引線組成。 第三節(jié) 焊縫符號(hào)和焊接方法代號(hào) 一、焊縫符號(hào) 為了使焊接結(jié)構(gòu)圖樣清晰，并減輕繪圖工作量，一般不按圖示法畫出焊縫，而是采用一些符號(hào)對(duì)焊縫進(jìn)行標(biāo)注。焊縫成形系數(shù)的大小直接影響到焊縫的質(zhì)量。 焊逢按照結(jié)合形式，可分為對(duì)接焊逢、角焊逢、塞焊逢和端接焊逢。 焊接過程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤，稱為焊瘤。 熔焊時(shí)，焊道與焊道之間或焊道與母材之間，未完全熔化結(jié)合的部分，稱為未熔合。 圖 315 引出板 焊接時(shí)，熔池中的氣體在凝固時(shí)未能逸出而殘留在焊縫中所形成的空穴，稱為氣孔。結(jié)構(gòu)重要的焊縫一般都需要使用引出板。 常用的襯墊有襯條、銅襯墊，打底焊縫和非金屬襯墊等。 圖 39 不開坡口對(duì)接橫焊的焊條角度 五、焊接襯墊與引出板 背面要求焊透、但施焊又有困難的接頭，可采用焊接襯墊。 圖 37 平焊典型的操作方法 （ 2） 立焊時(shí)的焊接角度 ，如圖 38所示。按照焊逢在空間的位置不同，焊接方法可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊，如圖 39所示。 焊條電弧焊常用的坡口形式有不開破口、 Y型坡口、雙 Y型坡口和U型坡口等。 根據(jù)加熱溫度可以分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、不完全結(jié)晶區(qū)和再結(jié)晶區(qū)等。 二、焊接接頭的組織和性能 焊接接頭由焊縫金屬、熔合區(qū)和焊接熱影響區(qū)組成 。 這種接頭承受動(dòng)載荷的能力較強(qiáng)，在船體結(jié)構(gòu)中約有 70%的焊縫都采用 T型接頭。 搭接接頭便于組裝，常用于對(duì)焊前準(zhǔn)備和裝配要求簡單的結(jié)構(gòu)，但焊縫受剪切力作用，應(yīng)力分布不均，承載能力較低，且結(jié)構(gòu)重量大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免采用塔接接頭。 兩工件重疊放置或兩工件表面之間的夾角不大于 30176。 夾角的接頭稱為角接接頭。 兩工件端面間構(gòu)成大于 30176。 圖 33 焊接接頭的基本類型 第二節(jié) 焊接接頭類型及焊縫型式 兩工件端面相對(duì)平行的接頭稱為對(duì)接接頭。在焊條電弧焊中，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀、材料厚度和工件質(zhì)量要求的不同，需要采用不同型式的接頭進(jìn)行焊接。 （ 7）對(duì)焊工的操作技術(shù)水平要求較高。 （ 5）與氣體保護(hù)焊、埋弧焊等焊接方法比較，生產(chǎn)成本較低。 （ 3）焊接 1mm以下的薄板不宜用焊條電弧焊。 圖 32 焊條有三個(gè)基本運(yùn)動(dòng) 四、焊條電弧焊的特點(diǎn) （ 1）對(duì)待焊接頭的裝配要求較低。 運(yùn)條是焊接過程中最重要的環(huán)節(jié)，它直接影響焊縫的外表成形和內(nèi)在質(zhì)量。 （ 2）焊條提起的高度應(yīng)控制在 3mm4mm。 引弧是焊接過程中反復(fù)進(jìn)行的動(dòng)作，引弧技術(shù)的好壞直接影響到焊接的質(zhì)量。因此要保證焊接質(zhì)量，不僅要求有較為熟練的操作技術(shù)，還應(yīng)注意力高度集中。 圖 31 焊條電弧焊的焊接過程 三、焊條電弧焊的基本操作 焊條電弧焊是在面罩下觀察和進(jìn)行操作的。焊接電纜是用于連接焊接電源、焊鉗和工件。其中焊接電源是焊條電弧焊的主要設(shè)備，其作用是為焊接電弧穩(wěn)定燃燒提供合適的電弧電壓和焊接電流。 （ 15）工作結(jié)束后，應(yīng)將乙炔發(fā)生器內(nèi)的電石籃取出 ，并將容器清洗干凈；將焊、割矩掛在安全的地方，并把所有的閥門關(guān)閉，嚴(yán)防漏氣。 （ 13）氣焊與電焊在同一點(diǎn)作業(yè)時(shí)，氧氣瓶應(yīng)墊有絕緣物，以防止氣瓶帶電。 （ 11）對(duì)可燃?xì)怏w的容器、管道進(jìn)行焊、割時(shí)，可將惰性氣體（如氮?dú)?、二氧化碳）、蒸汽或水注入焊、割的容器、管道?nèi)，把殘存在里面的可燃?xì)怏w置換出來。 （ 10）點(diǎn)火時(shí)應(yīng)開乙炔少許，點(diǎn)燃后迅速調(diào)節(jié)氧氣和乙炔氣，按工作需要選取火焰。 （ 8）使用焊割炬前，必須檢查噴射情況是否正確。 （ 6）乙炔發(fā)生器和氧氣瓶均應(yīng)放置在空氣流通的地方，不得在烈日下曝曬，不得靠近火源與其它熱源。 （ 4）乙炔發(fā)生器（溶解乙炔氣瓶）和氧氣瓶均應(yīng)距明火 10米以上。 （ 2）在氧氣瓶嘴上安裝減壓器之前，應(yīng)進(jìn)行短時(shí)間吹除，以防瓶嘴堵塞。 高處作業(yè)時(shí) ， 還存在高處墜落以及落下的火星引燃地面的可燃物品 。 在焊接燃料容器和管道時(shí) ， 還會(huì)遇到其他許多易燃易爆氣體和壓力容器接觸 ， 同時(shí)又使用明火 ， 如果焊接設(shè)備的安全裝置有缺陷 ， 或者違反安全操作規(guī)程 ， 都可能造成爆炸和火災(zāi) 。 圖 215 GCD2100A半自動(dòng)氣割機(jī) 圖 216 數(shù)控龍門式火餡切割機(jī) （ 1）氣割割嘴到工件表面的距離（ L） （ 2）預(yù)熱時(shí)間 （ 3）氣割時(shí)氧氣的壓力 （ 4）氣割速度 （ 5）割嘴與被割件的傾角。 GCD2100A半自動(dòng)氣割機(jī)如圖 215所示 。 二、氣割條件