[doc] 窄間隙埋弧焊焊接接頭工藝參數(shù)的優(yōu)化

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。doc 窄間隙埋弧焊焊接接頭工藝參數(shù)的優(yōu)化標(biāo)簽:標(biāo)題窄間隙埋弧焊焊接接頭工藝參數(shù)的優(yōu)化l童蠶藿蔓星冒;塑塞量座墨.j窄間隙埋弧焊焊接接頭工藝參數(shù)的優(yōu)化上海耐萊斯?詹姆斯伯雷閥門(mén)有限公司(201206)楊衛(wèi)東l.I摘婁】通過(guò)對(duì)普通埋弧焊工藝參數(shù)的優(yōu)化組合試驗(yàn),使優(yōu)化后的焊接工藝能在改進(jìn)的埋弧焊設(shè)備上成功地進(jìn)行厚璧容器窄間隙環(huán)縫焊接,使厚壁容器環(huán)縫焊接的生產(chǎn)效率明顯提高,焊接材料和能源消耗大大簪曩誓譽(yù)毫一蠢一謄謄一;j囊一0|降最.,ll綠合生產(chǎn)成本顯著下降-一-.埋弧焊焊接工藝是一種焊接生產(chǎn)效率較高的焊接

2、方法.經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展,工藝相對(duì)比較成熟,能適合于各種鋼鐵材料的焊接.另外,其焊接工藝特點(diǎn)決定了焊接電弧穩(wěn)定,焊接區(qū)域能夠得到良好保護(hù)等優(yōu)勢(shì),即焊縫金屬致密,力學(xué)性能良好,焊縫外觀成形平整光滑,焊接質(zhì)量穩(wěn)定,而且焊接過(guò)程中無(wú)明弧光的刺激,勞動(dòng)條件較好,對(duì)焊工技能水平的依賴性小,焊接過(guò)程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.現(xiàn)正在造船,鍋爐,壓力輸送管道以及壓力控制裝置等裝備制造業(yè)中廣泛應(yīng)用.近年來(lái),隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展,焊接工件的厚度越來(lái)越大,對(duì)焊縫的質(zhì)量要求越來(lái)越高.采用傳統(tǒng)的埋弧焊工藝,顯然不能適合當(dāng)前形勢(shì)發(fā)展的需要.窄間隙埋弧焊焊接技術(shù)的出現(xiàn),解決了大厚度工件焊接的技術(shù)問(wèn)題.但由于窄間隙埋弧焊設(shè)備的一次性投資成本

3、較大,從而影響到該工藝的推廣應(yīng)用.本文通過(guò)對(duì)導(dǎo)電桿,導(dǎo)電嘴及焊劑料斗的改進(jìn),以及對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化,使厚壁容器環(huán)縫焊接在原有的埋弧焊設(shè)備上實(shí)現(xiàn)窄問(wèn)隙埋弧焊,從而提高焊接的生產(chǎn)效率.1.窄間隙埋弧焊工藝特點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)(1)窄問(wèn)隙埋弧焊工藝特點(diǎn)窄間隙埋弧焊是一種以普通埋弧焊工藝為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的焊接工藝方法.窄間隙埋弧焊的焊接坡口窄,焊縫截面積小,填充金屬量少,可節(jié)省焊接材料和能源的消耗,提高焊接生產(chǎn)率.窄間隙埋弧焊的后層焊道對(duì)前層焊道的重復(fù)加熱,_呈曼蘭!塑生堡塑型www./1”/8cht/lst.cO/T/.ct/參磊工熱加工起到了對(duì)前層焊道的回火作用;焊接坡口變窄,焊接接頭總的焊接熱輸入量低,

4、焊接接頭熱影響區(qū)域減小,因此焊接接頭的力學(xué)性能得到了改善,特別是對(duì)提高焊接接頭的抗裂性能和沖擊韌度效果比較顯著;由于熔敷金屬量減少,焊接接頭中氫含量有所下降,焊接接頭的應(yīng)力水平和變形量也有所降低.(2)窄間隙埋弧焊技術(shù)難點(diǎn)為了使窄問(wèn)隙埋弧焊技術(shù)在原有的埋弧焊設(shè)備上進(jìn)行厚壁容器環(huán)縫的焊接,除了通過(guò)對(duì)導(dǎo)電桿,導(dǎo)電嘴及焊劑料斗進(jìn)行改進(jìn)外,尚需解決以下技術(shù)難點(diǎn):首先,要選擇適合普通焊接設(shè)備的焊接坡口形式;其次,選擇合適的焊道排列形式;再次,就是選擇優(yōu)良脫渣性能的焊劑,保證環(huán)縫焊接過(guò)程的連續(xù)性和優(yōu)質(zhì)焊縫;最后,選擇合適的焊絲材料和直徑及合理的焊接工藝規(guī)范參數(shù),確保焊縫的焊接質(zhì)量.2.窄間隙埋弧焊工藝試驗(yàn)

5、(1)焊接坡口形式的選擇普通埋弧焊焊接坡口一般設(shè)計(jì)為單面V形,如圖1所示.該焊接坡口對(duì)于厚度在30ram以下的工件是比較合適的,但隨著工件厚度的增加,單面V形坡口的截面積增加的幅度就更大,焊接工作量相應(yīng)增加很大.因此對(duì)于大厚度工件的焊接,為了減少焊接工作量,其焊接坡口也有采用雙面V形的,如圖2所示.雖然以上兩種焊接坡口形式能夠滿足普通埋弧焊設(shè)備的焊接要求,但大厚度管道環(huán)縫采用雙面V形焊接坡口時(shí),焊接工作需要在管道的內(nèi),外壁進(jìn)行雙面焊接;小直徑管道環(huán)縫采用雙面焊接時(shí),焊接設(shè)備及焊工進(jìn)人簡(jiǎn)體進(jìn)行施焊就比較困難.這種工藝不僅增加了焊接的難度,還惡化了焊接環(huán)境.所以為了改善焊接條件,減小焊接工作量,需

6、要將V形或雙V形焊接坡口形式改進(jìn)為窄間隙焊接坡El形式.60圖1單面v形坡i5圖2雙面V形坡i5為了能在現(xiàn)有的設(shè)備上進(jìn)行厚壁容器環(huán)縫焊接,同時(shí)又要有高的生產(chǎn)效率,我們改進(jìn)了焊接坡口,以達(dá)到窄間隙焊接的目的.改進(jìn)后的焊接坡口如圖3所示.由于焊縫變窄,坡El角度變小,使填充的熔敷金屬量明顯減少.經(jīng)比較計(jì)算,大約可減少30%50%的焊接工作量,尤其是在厚板焊接時(shí)更為明顯.因?yàn)檎g隙埋弧焊是利用原有埋弧焊設(shè)備進(jìn)行焊接,在焊接坡El變窄的情況下,需要對(duì)焊接設(shè)備的導(dǎo)電桿,導(dǎo)電嘴及焊劑料斗進(jìn)行改進(jìn),使導(dǎo)電桿,導(dǎo)電嘴及焊劑料斗能進(jìn)人焊接坡口,滿足窄問(wèn)隙埋弧焊工藝的要求.(2)焊道排列形式的選擇窄間隙埋弧焊焊道

7、排列主要有三種形式,即每層單道焊,每層雙道焊(如圖4所示)及每層三道焊(很少采用).窄問(wèn)隙單道焊窄間隙雙道焊圖3窄間隙U形坡口圖4焊道與焊劑性能試驗(yàn)每層單道焊只能焊接很窄的焊接坡口,但對(duì)焊接設(shè)備的要求高,對(duì)焊劑的脫渣性能要求更為苛刻.由于其工藝性能差,極易引起坡口側(cè)壁的未熔合,夾渣和咬邊等焊接缺陷.每層雙道焊適合中等厚度鋼板的焊接坡口,對(duì)焊接i圜設(shè)備的要求有所降低,對(duì)焊劑的脫渣性能要求也有所降低,焊接工藝性能大為改善,側(cè)壁未熔合,夾渣,咬邊等焊接缺陷明顯下降.因此,每層雙道焊焊道排列形式被廣泛地應(yīng)用于中等厚度鋼板的焊接.每層三道焊適合超厚度板較寬的焊接坡口,對(duì)焊接設(shè)備的要求更低,對(duì)焊劑的脫渣性

8、能要求也更為降低,焊接工藝性能大為改善,但填充的熔敷金屬量明顯增加,因此該焊道排列形式在窄間隙埋弧焊中很少采用.在厚壁容器環(huán)縫的窄間隙埋弧焊焊接工藝試驗(yàn)中,我們對(duì)每層單道焊和每層雙道焊的焊道排列形式進(jìn)行了試驗(yàn)(見(jiàn)表1).試驗(yàn)結(jié)果表明,在窄間隙埋弧焊焊接工藝中宜采用每層雙道焊的焊道排列形式.(3)焊劑的選擇焊劑的優(yōu)良工藝性能,尤其是脫渣性能是影響埋弧焊焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素.這主要是由于埋弧焊焊縫焊后形成的焊渣兩側(cè)邊緣咬進(jìn)了焊接坡口的側(cè)壁面,致使焊渣難以從焊接坡口中脫落,從而影響環(huán)縫的連續(xù)焊接.一旦焊渣清除不干凈,極易形成焊縫夾渣等焊接缺陷,這是影響窄間隙埋弧焊焊接質(zhì)量的關(guān)鍵.壓力管道的焊縫不僅有強(qiáng)

9、度要求,而且還有沖擊韌度(特別是低溫沖擊韌度)要求.為了確保焊縫金屬綜合性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,焊劑一般選擇為堿性的燒結(jié)型焊劑.而焊劑堿度是影響焊后脫渣性能的主要因素,堿度越高,其熔敷金屬的粘度越高,熔敷金屬的表面張力越大,此時(shí)形成的熔敷金屬的表面形狀為中問(wèn)凸起,兩邊凹陷.此種表面形狀極易使焊渣嵌人兩邊的凹陷處,致使焊渣與兩邊凹陷處咬合得比較緊,造成焊后脫渣困難,所以要選擇堿度合適的焊劑,確保焊渣的脫渣性能良好.我們通過(guò)對(duì)以下幾種堿性燒結(jié)型焊劑(進(jìn)口OP121TF,CHF101和CHF105)進(jìn)行了焊后脫渣性能及電弧穩(wěn)定性的工藝試驗(yàn),見(jiàn)表1.試驗(yàn)結(jié)果表明:采用每層單道焊的焊道排列形式,其焊后脫渣

10、性能較差,很難應(yīng)用于窄間隙埋弧焊;而采用每層雙道焊的焊道排列形式,焊后脫渣性能有了明顯的改善,且國(guó)產(chǎn)焊劑基本都能滿足每層雙道焊的焊道排列形式的焊接.從焊后的脫渣性能和經(jīng)濟(jì)性方面考慮,決定選用國(guó)產(chǎn)CHF101和CHF105焊劑.在焊接接頭力學(xué)性能方面,將對(duì)焊絲與焊劑的匹配做進(jìn)一步的工藝試驗(yàn).參磊工熱加工豎蘭璺箜!塑幽WWW圈里叢盟&表1焊接工藝性能試驗(yàn)結(jié)果焊絲側(cè)壁間距焊劑牌號(hào)焊劑堿度焊道排列形式電弧穩(wěn)定性焊渣渣形脫渣性能結(jié)論進(jìn)口單道焊2.5較好較厚,短段較差尚能用于生產(chǎn)3.00P12lrr雙道焊2.5好厚,長(zhǎng)段好能用于生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)單道焊2.5較好較厚,粉狀差不能用于生產(chǎn)1.8CHFl0l雙道

11、焊2.5好厚,長(zhǎng)段好能用于生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)單道焊2.5差較厚,粉狀差不能用于生產(chǎn)2.43.0CHFl05雙道焊2.5好厚,長(zhǎng)段較好能用于生產(chǎn)(4)焊絲直徑的選擇在窄間隙埋弧焊焊接中,焊絲一般選用為大直徑(64.0mm).采用大直徑的焊絲可獲得較大的熔敷效率,提高焊接生產(chǎn)率.但大直徑焊絲剛性大,在原有埋弧焊設(shè)備上不利于每層雙道焊的人工焊道排列.因?yàn)槊繉与p道焊接時(shí),焊接導(dǎo)電桿的頭部導(dǎo)電嘴需要靠人工調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)每層雙道焊的排列形式,來(lái)保證兩側(cè)壁的熔合.而且采用大直徑焊絲,其剛性較大,容易造成導(dǎo)電嘴的過(guò)度磨損,從而影響焊接時(shí)焊絲與側(cè)面距離,影響焊接電弧的穩(wěn)定性和焊后的脫渣性.因而,從保證焊接質(zhì)量的角度考慮,對(duì)于

12、在原有埋弧焊設(shè)備上進(jìn)行的窄間隙埋弧焊,采用每層雙道焊的焊道排列形式,焊絲直徑選用2.4mm為宜.(5)焊接參數(shù)焊接參數(shù)選擇的正確與否,是影響窄間隙埋弧焊焊接質(zhì)量的關(guān)鍵.所以合理地選擇焊接參數(shù),才能確保窄間隙埋弧焊焊接過(guò)程的穩(wěn)定.第一,焊接電流.焊接電流主要是根據(jù)焊絲直徑及焊接坡口的形式選定的.焊接電流過(guò)大,有利于提高焊接熔敷效率,增加焊縫金屬的熔深,但對(duì)焊后脫渣性能有一定的影響,特別是對(duì)焊縫金屬的低溫沖擊韌度影響較大,所以不宜選用過(guò)大的焊接電流;焊接電流過(guò)小,對(duì)焊后的脫渣性能也有一定的影響.所以選擇合適的焊接電流對(duì)窄間隙埋弧焊的焊接至關(guān)重要.以4,2.4mm焊絲為例,其焊接電流一般應(yīng)控制在40

13、0A以下為宜.第二,電弧電壓.電弧電壓是影響焊縫金屬的熔深和熔寬的主要參數(shù).對(duì)于窄間隙焊接坡口的焊道應(yīng)采用圜曼笙笙!塑塑堡型WWW參磊工熱加工較低的電弧電壓.但電弧電壓過(guò)低時(shí),易產(chǎn)生側(cè)壁未熔合的焊接缺陷;電弧電壓過(guò)高時(shí),易產(chǎn)生側(cè)壁咬邊的焊接缺陷,焊后的脫渣性能變差,影響環(huán)縫的連續(xù)焊接.為了獲得良好的焊縫質(zhì)量,對(duì)每層雙道焊焊接工藝,以4,2.4mm焊絲為例,其電弧電壓一般控制在3036V為宜.第三,焊接速度.焊接速度應(yīng)與焊接電流和電弧電壓相匹配.當(dāng)焊接電流一定時(shí),過(guò)高的焊接速度會(huì)產(chǎn)生焊縫的未焊透及焊縫表面粗糙,焊渣不易脫落;過(guò)低的焊接速度會(huì)造成焊縫的余高和熔寬過(guò)大,同樣會(huì)使焊渣不易脫落.焊接電流

14、在400A以下時(shí),窄間隙埋弧焊的焊接速度一般控制在25m/h左右.(6)窄間隙埋弧焊焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)根據(jù)已確定的焊接參數(shù),我們對(duì)15MnNiDR的材料,分別采用國(guó)產(chǎn)焊絲H10Mn2和H08MnA,焊絲直徑為2.4mm,與國(guó)產(chǎn)焊劑CHF101和CHF105組合匹配進(jìn)行焊接工藝性能試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定試驗(yàn).根據(jù)焊接工藝性能試驗(yàn)的情況及焊接接頭的力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù),最終確定最佳的焊絲,焊劑組合匹配.根據(jù)材料標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求,15MnNiDR的抗拉強(qiáng)度>460Mpa;-40C橫向沖擊功A>27J.焊接工藝性能試驗(yàn)及焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.通過(guò)焊接工藝性能試驗(yàn)及焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn),試驗(yàn)所選用

15、的國(guó)產(chǎn)焊劑CHF105與國(guó)產(chǎn)焊絲H10Mn2的組合匹配,滿足了15MnNiDR窄間隙埋弧焊焊接工藝的要求,焊接接頭的力學(xué)性能能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求.尺.&ApJ.【壅量查旦表2焊接工藝性能試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果焊絲牌號(hào)焊劑牌號(hào)脫渣性能電弧穩(wěn)定性抗拉強(qiáng)度低溫沖擊韌度結(jié)論CHFIOl好好滿足要求低于標(biāo)準(zhǔn)要求不能用于生產(chǎn)Hl0Mn2CHF105較好好滿足要求滿足要求能用于生產(chǎn)CHFIOl好好低于要求低于標(biāo)準(zhǔn)要求不能用于生產(chǎn)HD8MnACHF105較好好低于要求滿足要求不能用于生產(chǎn)通過(guò)焊接工藝性能試驗(yàn),焊接接頭的硬度<22HRC,符合NACEStandardMR01752002ite

16、mNo.213042ZGU標(biāo)準(zhǔn)的條款規(guī)定;采用CTOD試驗(yàn)評(píng)定焊接接頭的斷裂韌性,試驗(yàn)證明該焊接接頭的焊接應(yīng)力較小,可以在不進(jìn)行焊后熱處理的情況下使用.(7)窄間隙埋弧焊焊接工藝在厚壁容器焊接時(shí)的注意事項(xiàng)通過(guò)對(duì)窄間隙埋弧焊焊接工藝試驗(yàn)及焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)所確定的最佳焊絲,焊劑匹配組合,其焊接接頭的力學(xué)性能滿足了材料標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)的要求,但這僅是一個(gè)開(kāi)始,對(duì)于以后的產(chǎn)品環(huán)縫焊接,應(yīng)靈活應(yīng)用,并正確地掌握和選擇焊接工藝參數(shù),以獲得優(yōu)質(zhì)焊接質(zhì)(上接第70頁(yè))4.工藝裝置制造工藝裝置設(shè)計(jì)制造時(shí),首要保證的是六工位轉(zhuǎn)盤(pán)六孑L同軸位置度要求,精定位點(diǎn)焊定位中的定位,頂緊連接處的平行,孑L與板的垂直

17、,各尺寸的配合合理.加工六工位轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí),應(yīng)平磨轉(zhuǎn)盤(pán)兩端面,以保證轉(zhuǎn)盤(pán)平行度,轉(zhuǎn)盤(pán)六孑L應(yīng)放在CNC機(jī)床(加工中心)進(jìn)行,以保證六孔同軸位置度要求;加T:精定位點(diǎn)焊機(jī)構(gòu)中的頂緊氣缸,定位氣缸的對(duì)應(yīng)機(jī)架孔時(shí),最好將上述兩件支架組合在一起同時(shí)加工,保證兩氣缸機(jī)架孔的孑L距,直線度及與機(jī)架底板平面的垂直度要求.5.實(shí)際使用效果使用本文介紹的自動(dòng)連續(xù)焊接工藝與裝置在實(shí)際生產(chǎn)中降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率,保證了焊接質(zhì)量穩(wěn)定,能夠適應(yīng)大批量,規(guī)?；湽?jié)生產(chǎn)的自動(dòng)連續(xù)焊接工藝,降低了生產(chǎn)成本.以我公司目前現(xiàn)以應(yīng)用的132焊接鏈節(jié)產(chǎn)品為例,班產(chǎn)由原來(lái)的人工焊接131節(jié),提高到現(xiàn)在的1329節(jié),實(shí)現(xiàn)單班生產(chǎn)效率

18、提高1)倍以上.(20080403)量.窄間隙埋弧焊焊接時(shí)除了必須嚴(yán)格遵守焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)規(guī)定的操作要求外,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):由于高堿度的燒結(jié)焊劑容易吸潮,因此在焊接前對(duì)焊劑應(yīng)嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)規(guī)定的要求進(jìn)行烘干.焊接前應(yīng)對(duì)焊接坡口表面進(jìn)行嚴(yán)格的清理,特別要去除油污,銹斑等污物.焊接坡口的制備必須嚴(yán)格按照工藝及圖樣設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行.3.結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)埋弧焊工藝參數(shù)的優(yōu)化組合試驗(yàn),不僅實(shí)現(xiàn)了埋弧焊設(shè)備施焊厚壁容器窄間隙環(huán)縫,而且使厚壁容器環(huán)縫焊接的生產(chǎn)效率明顯提高,焊接材料和能源消耗大大降低,綜合成本顯著下降.(20080428)金屬加工(冷加工)2008年第14期要日數(shù)控車(chē)削大螺距螺紋大模數(shù)內(nèi)齒圈加工工藝低剛性盤(pán)架組合焊接件的精密加工工藝干式冷風(fēng)切削技術(shù)在磨削中的應(yīng)