焊接方法與工藝模塊二課件

1、【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解焊條電弧焊的原理和特點(diǎn)。2.了解焊條電弧焊設(shè)備和工具的使用方法。圖2-1焊條電弧焊【任務(wù)描述】焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法,它是利用焊條和焊件之間產(chǎn)生的焊接電弧來(lái)加熱并熔化焊條與局部焊件以形成焊縫的。焊條電弧焊如圖2-1所示。本任務(wù)就是認(rèn)識(shí)焊條電弧焊,即了解焊條電弧焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】一、焊條電弧焊原理圖2-2焊條電弧焊焊接回路1電焊機(jī)2面罩3護(hù)目鏡4焊鉗5焊條6電弧7焊件8工作臺(tái)9接地線夾具10接焊件電纜11接焊鉗電纜圖2-3焊條電弧焊原理二、焊條電弧焊設(shè)備和工具1.焊機(jī)焊機(jī)是焊條電弧焊的設(shè)備,其作用就是為焊接電弧穩(wěn)定燃燒提供所需要的、合適

2、的電流和電壓。圖2-4焊條電弧焊焊機(jī)圖2-5直流焊機(jī)的接法(1)焊鉗焊鉗是夾持焊條并傳導(dǎo)電流以進(jìn)行焊接的工具,它既能控制焊條的夾持角度,又可把焊接電流傳輸給焊條。圖2-6焊鉗2.焊鉗和面罩圖2-7焊接面罩a)手持式面罩b)頭盔式面罩c)光控面罩三、焊條焊條是焊條電弧焊用的焊接材料。焊條電弧焊時(shí),焊條既做電極,又做填充金屬,熔化后與母材熔合形成焊縫。圖2-8焊條的組成四、其他輔助工具及防護(hù)用品1.常用焊接手工工具常用的焊接手工工具有銼刀、敲渣錘、手錘、鏨子、鋼絲刷、角向砂輪機(jī)等,如圖2-10所示。圖2-9焊條紅外線烘干箱圖2-10常用的焊接手工工具a)銼刀b)敲渣錘c)手錘d)鏨子e)鋼絲刷f)

3、角向砂輪機(jī)圖2-11常用的焊接防護(hù)用品2.防護(hù)用品焊工工作時(shí)必須穿戴勞動(dòng)保護(hù)用品。五、焊條電弧焊的特點(diǎn)1.焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)(1)工藝靈活、適應(yīng)性強(qiáng)對(duì)于不同的焊接位置、接頭形式、焊件厚度及焊縫,只要焊條所能達(dá)到的任何位置,均能進(jìn)行方便的焊接。2.焊條電弧焊的缺點(diǎn)(1)焊接生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大由于焊條的長(zhǎng)度是一定的,因此每焊完一根焊條后必須停止焊接,更換新的焊條,而且每焊完一焊道后要求清渣,焊接過程不能連續(xù)地進(jìn)行,所以生產(chǎn)率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大。一、焊條電弧焊對(duì)弧焊電源的要求焊條電弧焊電弧與一般的電阻負(fù)載不同,它在焊接過程中是時(shí)刻變化的,是一個(gè)動(dòng)態(tài)的負(fù)載。因此焊條電弧焊電源除了具有一般電力電源的特點(diǎn)外,

4、還必須滿足下列要求。1.對(duì)弧焊電源外特性的要求在其他參數(shù)不變的情況下,弧焊電源輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系,稱為弧焊電源的外特性。圖2-12電源外特性與電弧靜特性的關(guān)系1下降外特性2平外特性3上升外特性4電弧靜特性圖2-13不同下降度外特性曲線對(duì)焊接電流的影響2.對(duì)弧焊電源空載電壓的要求弧焊電源接通電網(wǎng)而焊接回路為開路時(shí),弧焊電源輸出端電壓稱為空載電壓。3.對(duì)弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流的要求弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流是弧焊電源所能穩(wěn)定提供的最大電流,即輸出端短路時(shí)的電流。4.對(duì)弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求在焊接中,根據(jù)焊接材料的性質(zhì)、厚度、焊接接頭的形式、位置及焊條直徑等不同,需要選擇不同的焊接電流。5.對(duì)弧焊

5、電源動(dòng)特性的要求弧焊電源的動(dòng)特性是指弧焊電源對(duì)焊接電弧的動(dòng)態(tài)負(fù)載所輸出的電流、電壓對(duì)時(shí)間的關(guān)系,它表示弧焊電源對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載瞬間變化的反應(yīng)能力。二、弧焊電源型號(hào)編制方法1.弧焊電源的型號(hào)根據(jù)GB/T 102492010電焊機(jī)型號(hào)編制方法,弧焊電源型號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示,弧焊電源型號(hào)的各項(xiàng)編排次序如圖2-14所示,型號(hào)中的1、2、3、6項(xiàng)用漢語(yǔ)拼音字母表示;4、5、7項(xiàng)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示;3、4、6、7項(xiàng)如不用時(shí),其他各項(xiàng)緊排。圖2-14弧焊電源型號(hào)的各項(xiàng)編排次序1)第一項(xiàng),大類名稱:B表示弧焊變壓器;Z表示弧焊整流器;A表示弧焊發(fā)電機(jī)。2)第二項(xiàng),小類名稱:X表示下降特性;P表示平特性

6、;D表示多特性。3)第三項(xiàng),附注特征:如E表示交直流兩用電源。4)第四項(xiàng),系列序號(hào):區(qū)別同小類的各系列和品種?；『缸儔浩髦小?”表示動(dòng)鐵系列,“3”表示動(dòng)圈系列;弧焊整流器中“1”表示動(dòng)鐵系列,“3”表示動(dòng)圈系列,“5”表示晶閘管系列,“7”表示逆變系列。5)第五項(xiàng),基本規(guī)格:表示額定焊接電流。例如:BX3300:動(dòng)圈系列的弧焊變壓器,具有下降外特性,額定焊接電流為300A。ZX5400:晶閘管系列弧焊整流器,具有下降外特性,額定焊接電流為400A。2.弧焊電源的技術(shù)參數(shù)焊機(jī)除了有規(guī)定的型號(hào)外,在其外殼均標(biāo)有銘牌,銘牌標(biāo)明了主要技術(shù)參數(shù),如負(fù)載持續(xù)率等可供安裝、使用、維護(hù)等工作參考。三、常用弧

7、焊電源(焊機(jī))1.弧焊變壓器弧焊變壓器一般也稱交流弧焊電源,是一種最簡(jiǎn)單和常用的弧焊電源。圖2-15BX3300型弧焊變壓器圖2-16BX3300型弧焊變壓器結(jié)構(gòu)1手柄2調(diào)節(jié)絲桿3鐵心BX13152焊機(jī)的焊接電流調(diào)節(jié)方便,僅需移動(dòng)鐵心就可滿足電流調(diào)節(jié)要求,其調(diào)節(jié)范圍為60380A,調(diào)節(jié)范圍廣。當(dāng)活動(dòng)鐵心由里向外移動(dòng)而離開固定鐵心時(shí),漏磁減少,則焊接電流增大;反之,焊接電流減少。焊接電流調(diào)節(jié)如圖2-18所示。圖2-18焊接電流的調(diào)節(jié)圖2-17BX13152型弧焊變壓器a)外形b)電路結(jié)構(gòu)2.弧焊整流器弧焊整流器是一種將交流電變壓、整流轉(zhuǎn)換成直流電的弧焊電源。圖2-19硅弧焊整流器的組成圖2-20

8、ZX5400型晶閘管弧焊整流器圖2-21弧焊逆變器基本原理框圖1)交流直流交流。圖2-22ZX7400型弧焊逆變器2)交流直流交流直流。通常弧焊逆變器采用后一種逆變系統(tǒng),故還可把弧焊逆變器稱為逆變弧焊整流器。常用的國(guó)產(chǎn)型號(hào)有ZX7250、ZX7400等。ZX7400型弧焊逆變器的外形如圖2-22所示。表2-2晶閘管弧焊整流器和弧焊逆變器技術(shù)參數(shù)表2-2晶閘管弧焊整流器和弧焊逆變器技術(shù)參數(shù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握低碳鋼的焊接性。2.掌握低碳鋼焊條電弧焊工藝。3.了解焊條的型號(hào)與牌號(hào)的編制方法。4.了解生產(chǎn)中焊條的管理。【任務(wù)描述】圖2-23為一低碳鋼筒節(jié),由鋼板卷制焊接而成,有縱焊縫一條,材料為20

9、鋼。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求,采用焊條電弧焊進(jìn)行焊接。學(xué)習(xí)過程中,請(qǐng)制訂出正確的焊接工藝,并填寫焊接工藝卡(表2-3)。 圖2-23低碳鋼筒節(jié)本任務(wù)工藝分析包括材料的焊接性分析、焊條的選用、焊機(jī)的選用、焊接參數(shù)(焊接電流、電弧電壓、焊接速度等)的選擇等內(nèi)容。一、材料的焊接性分析焊接性是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下,焊接成符合設(shè)計(jì)要求,滿足使用要求的構(gòu)件的難易程度,即金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性和使用的可靠性?！竟に嚪治觥慷⒑笚l的選用焊條電弧焊時(shí),焊條既作電極,又作填充金屬,熔化后與母材熔合形成焊縫。焊條的選用包括焊條的型號(hào)(牌號(hào))和直徑的選用兩方面。1.焊條的型號(hào)(牌號(hào))1)低碳鋼按焊件的抗

10、拉強(qiáng)度來(lái)選用相應(yīng)強(qiáng)度的焊條,使熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度與焊件的抗拉強(qiáng)度相等或相近,該原則稱為“等強(qiáng)原則”。如焊接20鋼,由于其抗拉強(qiáng)度在420MPa左右,故選用熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值為430MPa的E4303(J422)、E4316(J426)或E4315(J427)焊條。2)重要焊縫要選用堿性焊條。所謂重要焊縫就是受壓元件(如鍋爐、壓力容器)的焊縫;承受振動(dòng)載荷或沖擊載荷的焊縫;對(duì)強(qiáng)度、塑性、韌性要求較高的焊縫;焊件形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)剛度大的焊縫等。對(duì)于這些焊縫要選用力學(xué)性能好、抗裂性能強(qiáng)的堿性焊條。如焊接Q245R(20g)鋼時(shí),則須選用同強(qiáng)度的堿性焊條E4316(J426)或E4315(J427)

11、。3)對(duì)于強(qiáng)度不同的低碳鋼之間的異種鋼焊接,要求焊縫或接頭的強(qiáng)度、塑性和韌性都不能低于母材中的最低值,故一般根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)較低的鋼材來(lái)選用相應(yīng)的焊條。4)在滿足性能前提下盡量選用酸性焊條。因?yàn)樗嵝院笚l的工藝性能要優(yōu)于堿性焊條,即酸性焊條對(duì)鐵銹、油污等不敏感;析出有害氣體少;穩(wěn)弧性好,可交直流兩用;脫渣性好;焊縫成形美觀等。常用低碳鋼焊條的選擇見表2-4。表2-4常用低碳鋼焊條的選擇表2-4常用低碳鋼焊條的選擇2.焊條的直徑生產(chǎn)中,為了提高生產(chǎn)率,一般選用較大直徑的焊條,但是用直徑過大的焊條焊接,會(huì)造成未焊透或焊縫成形不良。表2-5焊條直徑與焊件厚度之間的關(guān)系(單位:mm)三、弧焊電源及極性的選擇

12、1.弧焊電源常用的弧焊電源(焊機(jī))有交流的弧焊變壓器、直流的弧焊整流器及弧焊逆變器3種。2.極性極性是指在直流電弧焊或電弧切割時(shí)焊件的極性。 四、焊接參數(shù)的選擇原則焊接參數(shù)是指焊接時(shí)為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量的總稱。1.焊接電流焊接時(shí),流經(jīng)焊接回路的電流稱為焊接電流,焊接電流的大小直接影響著焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率。表2-6各種焊條直徑使用的電流參考值 師傅點(diǎn)撥1)看飛濺。電流過大時(shí),電弧吹力大,可看到較大顆粒的液態(tài)金屬向熔池外飛濺,焊接時(shí)爆裂聲大;電流過小時(shí),電弧吹力小,熔渣和液態(tài)金屬不易分清。2)看焊縫成形。電流過大時(shí),熔深大,焊縫余高低,兩側(cè)易產(chǎn)生咬邊;電流過小時(shí),焊縫窄而高,熔深淺,且

13、兩側(cè)與母材金屬熔合不好;電流適中時(shí),焊縫兩側(cè)與母材金屬熔合得很好,呈圓滑過渡。3)看焊條熔化狀況。電流過大時(shí),當(dāng)焊條熔化了大半根時(shí),其余部分均已發(fā)紅;電流過小時(shí),電弧燃燒不穩(wěn)定,焊條容易粘在焊件上。2.電弧電壓焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度來(lái)決定。1)電弧燃燒不穩(wěn)定,易擺動(dòng),電弧熱能分散,飛濺增多,造成金屬和電能的浪費(fèi)。2)焊縫厚度小,容易產(chǎn)生咬邊、未焊透、焊縫表面高低不平、焊波不均勻等缺陷。3)對(duì)熔化金屬的保護(hù)差,空氣中氧、氫等有害氣體容易侵入,使焊縫產(chǎn)生氣孔的可能性增加,使焊縫金屬的力學(xué)性能降低 3.焊接速度單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長(zhǎng)度稱為焊接速度。4.焊接層數(shù)在中厚板焊接時(shí),一般要開坡口

14、并采用多層多道焊。【工藝確定】通過分析,低碳鋼筒節(jié)縱焊縫焊條電弧焊工藝如下,編制的焊接工藝卡見表2-7。一、焊接性由于20鋼是碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,并且筒節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,板厚為10mm,所以焊接性好,焊接時(shí)不需要采取預(yù)熱、后熱及焊后熱處理等工藝措施。二、焊接工藝(1)焊條20鋼的抗拉強(qiáng)度為420MPa,根據(jù)等強(qiáng)度原則,應(yīng)選用E43型焊條,可選用E4303、E4315、E4316等,由于沒有特殊要求,故選用酸性焊條E4303。板厚為10mm,需采用多層焊?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】一、焊條型號(hào)與牌號(hào)的編制方法1.碳鋼焊條型號(hào)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51171995碳鋼焊條,碳鋼焊條型號(hào)是根據(jù)熔

15、敷金屬的力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置和電流種類來(lái)劃分的。表2-8碳鋼焊條型號(hào)的第三、四位數(shù)字組合的含義表2-8碳鋼焊條型號(hào)的第三、四位數(shù)字組合的含義2.不銹鋼焊條型號(hào)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9831995不銹鋼焊條規(guī)定,不銹鋼焊條型號(hào)是根據(jù)熔敷金屬的化學(xué)成分、藥皮類型、焊接位置和電流種類來(lái)劃分的。表2-9焊接電流、藥皮類型及焊接位置3.焊條牌號(hào)按照焊接材料產(chǎn)品樣本規(guī)定,焊條牌號(hào)由漢字(或漢語(yǔ)拼音字母)和三位數(shù)字組成。表2-10焊條牌號(hào)中各大類漢字(或漢語(yǔ)拼音字母)的含義表2-11焊條牌號(hào)中第三位數(shù)字的含義表2-12鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條牌號(hào)第一位數(shù)字含義表2-13不銹鋼焊條牌號(hào)第一位數(shù)字含義A137表

16、示熔敷金屬鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%、鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%,編號(hào)為3,藥皮類型為低氫鈉型,直流反接的鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條。(4)低溫鋼焊條牌號(hào)漢字“溫(W)”表示低溫鋼焊條;第一、二位數(shù)字表示低溫鋼焊條工作溫度等級(jí),見表2-14;第三位數(shù)字表示藥皮類型和電流種類。表2-14低溫鋼焊條牌號(hào)第一、二位數(shù)字含義1)常用碳鋼焊條的型號(hào)與牌號(hào)的對(duì)照見表2-15。2)常用不銹鋼焊條的型號(hào)與牌號(hào)對(duì)照表見表2-16。表2-15常用碳鋼焊條型號(hào)與牌號(hào)對(duì)照4.焊條型號(hào)與牌號(hào)的對(duì)照表2-15常用碳鋼焊條型號(hào)與牌號(hào)對(duì)照表2-15常用碳鋼焊條型號(hào)與牌號(hào)對(duì)照表2-16常用不銹鋼焊條型號(hào)與牌號(hào)對(duì)照二、生產(chǎn)中焊條的管理焊條(包括其他

17、焊接材料)的管理包括驗(yàn)收、烘干、保管領(lǐng)用等方面,其控制程序如圖2-24所示。 圖2-24焊條管理程序控制1.焊條的驗(yàn)收對(duì)于制造鍋爐、壓力容器等重要焊件的焊條,入庫(kù)前必須進(jìn)行焊條的驗(yàn)收,也稱復(fù)驗(yàn)。2.焊條保管、領(lǐng)用、發(fā)放焊條實(shí)行三級(jí)管理:一級(jí)庫(kù)管理、二級(jí)庫(kù)管理、焊工焊接時(shí)管理。3.焊條烘干焊條烘干時(shí)間、溫度應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行,并做好溫度時(shí)間記錄,烘干溫度不宜過高或過低?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性。2.理解低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊條電弧焊工藝。3.了解金屬的焊接性及評(píng)定方法?！救蝿?wù)描述】圖2-25所示為一鍋爐爐膽筒體,該筒體由鋼板卷制而成,材料為Q345R,且要求焊縫單面焊雙面

18、成形,根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求,請(qǐng)制訂正確的焊接工藝,并填寫焊接工藝卡(表2-17)。【工藝分析】本任務(wù)工藝分析包括材料的焊接性分析,焊條的選用,焊接參數(shù)及預(yù)熱、焊后熱處理選擇等內(nèi)容,焊接參數(shù)的選擇原則參見本模塊的任務(wù)二。一、材料的焊接性分析1.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上添加了少量合金元素的鋼。表2-18常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼新舊牌號(hào)對(duì)照TMCP是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種冶煉技術(shù),通過控制軋制和控制冷卻相結(jié)合的組合工藝來(lái)達(dá)到高強(qiáng)度和高韌性的要求,稱為熱機(jī)械軋制,TMCP鋼與常規(guī)軋制鋼和正火鋼相比,純度較高,晶粒細(xì)小,力學(xué)性能好;生產(chǎn)相同強(qiáng)度級(jí)別的鋼材,可降低合金元素含

19、量,降低碳當(dāng)量,以提高焊接性。所以TMCP鋼在力學(xué)性能和焊接性方面都更優(yōu)越。主要用于造船、海洋結(jié)構(gòu)、管線和建筑、橋梁等各種領(lǐng)域,如X60等。2.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接性分析低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,由于其碳含量及合金元素含量均較低,因此其焊接性總體較好,但由于這類鋼中含有一定量的合金元素及微合金化元素,隨著強(qiáng)度級(jí)別的提高,板厚增加,焊接性將變差。二、焊條的選用一般按“等強(qiáng)”原則選擇與母材強(qiáng)度相當(dāng)?shù)暮笚l,并綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及抗裂性。只要焊縫金屬的強(qiáng)度不低于母材下限值即可。為此應(yīng)優(yōu)先選擇低氫及超低氫焊條。對(duì)于剛度大的結(jié)構(gòu),考慮焊縫的塑性和韌性,有時(shí)也可選用比母材強(qiáng)度低一級(jí)強(qiáng)度的焊條。常用低合

20、金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條的選擇見表2-19。表2-19常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條的選用表2-19常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條的選用三、預(yù)熱焊前預(yù)熱能降低焊后冷卻速度,避免出現(xiàn)淬硬組織,減小焊接應(yīng)力,是防止裂紋的有效措施,也有助于改善焊接接頭組織與性能,是低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)常用的工藝措施。強(qiáng)度級(jí)別較低的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí),一般可以不預(yù)熱。只有在厚板、剛度大的結(jié)構(gòu)且環(huán)境溫度低的條件下,需預(yù)熱至100150。強(qiáng)度級(jí)別較高的鋼焊接時(shí),一般需要考慮預(yù)熱。表2-20列出了幾種低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)熱溫度。 表2-20常用鋼的預(yù)熱及焊后熱處理工藝表2-21不同氣溫條件下Q345鋼焊接的預(yù)熱溫度四、后熱及

21、焊后熱處理低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼后熱主要是消氫處理,是防止冷裂紋的有效措施之一。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般焊后不進(jìn)行熱處理,只有在某些特殊情況下才采用焊后熱處理,如厚板或強(qiáng)度等級(jí)較高及有延遲裂紋傾向的鋼等。五、焊接熱輸入焊接熱輸入的確定,主要取決于過熱區(qū)的脆化和冷裂傾向。由于各種鋼的脆化與冷裂傾向不同,因而對(duì)焊接熱輸入的要求也有差別。一、焊接性由于爐膽材質(zhì)為Q345R,為350MPa級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.18%,且合金元素含量較低,故焊接性好,焊接時(shí)不需要采取預(yù)熱、后熱及焊后熱處理等工藝措施。二、焊接工藝(1)焊條Q345R鋼的抗拉強(qiáng)度為500MPa左右,根據(jù)等強(qiáng)度原則,應(yīng)選用E5

22、0型焊條,可選用E5003、E5015、E5016等,由于是受壓的鍋爐爐膽焊縫,故選用堿性焊條E5015為宜。板厚為10mm,需多層焊?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】一、金屬焊接性及評(píng)定1.金屬的焊接性焊接性是金屬材料在限定的施工條件下,焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件,并滿足預(yù)定服役要求的能力。2.影響焊接性的因素影響金屬焊接性的因素主要有材料、焊接方法及工藝、構(gòu)件類型和使用條件四個(gè)方面。3.焊接性的評(píng)定方法評(píng)定焊接性的方法很多,可分為間接估算法和直接試驗(yàn)法兩類。CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15式中元素符號(hào)表示其在鋼中含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù),計(jì)算時(shí)取上限。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)CE0.6%時(shí),淬硬、冷

23、裂傾向強(qiáng),屬于較難焊的材料,需采取較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施。圖2-26試件的形狀和尺寸二、常用的焊接工藝措施為了保證焊接質(zhì)量,常對(duì)焊接性差或較差的金屬材料采取預(yù)熱、后熱、焊后熱處理等工藝措施。1.預(yù)熱焊接開始前,對(duì)焊件的全部(或局部)進(jìn)行加熱的工藝措施稱為預(yù)熱,按照焊接工藝的規(guī)定預(yù)熱需要達(dá)到的溫度稱為預(yù)熱溫度。焊接后立即對(duì)焊件的全部(或局部)進(jìn)行加熱或保溫,使其緩冷的工藝措施稱為后熱,它不等于焊后熱處理。3.焊后熱處理焊后為改善焊接接頭的組織和性能或消除殘余應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理,稱為焊后熱處理。2.后熱【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解奧氏體不銹鋼的焊接性。2.了解奧氏體不銹鋼的焊接工藝。3.了解焊條電

24、弧焊的堆焊工藝?！救蝿?wù)描述】圖2-27為生產(chǎn)中常見的奧氏體不銹鋼管道的焊接示意圖,材料為06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼,規(guī)格為60mm5mm,根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求,采用焊條電弧焊進(jìn)行焊接,請(qǐng)制訂正確的焊接工藝,并填寫焊接工藝卡(表2-23)。 圖2-27奧氏體不銹鋼管道焊接接頭【工藝分析】工藝分析包括材料的焊接性分析、焊條的選用、焊接電流等焊接參數(shù)及焊接操作措施(焊前準(zhǔn)備、操作技術(shù)等)選擇等內(nèi)容。焊接參數(shù)選擇原則參見本模塊的任務(wù)二。奧氏體不銹鋼焊接性良好,焊接時(shí)一般不需采取特殊的工藝措施。但若焊接材料選用不當(dāng)或焊接工藝不正確時(shí),會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕、熱裂紋和應(yīng)力腐蝕開裂等缺陷。1.晶間腐蝕產(chǎn)生在

25、晶粒之間的一種腐蝕,稱為晶間腐蝕。一、材料的焊接性分析圖2-28晶間腐蝕a)金相圖b)示意圖圖2-29奧氏體不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕1焊縫晶間腐蝕2熱影響區(qū)晶間腐蝕3刃狀腐蝕1)控制含碳量。碳是造成晶間腐蝕的主要元素,含碳量越高,在晶界處形成的碳化鉻越多,晶間腐蝕傾向增大,所以焊接時(shí)盡量采用超低碳(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.03%)不銹鋼。2)添加穩(wěn)定劑。在鋼材和焊接材料中加入鈦、鈮等與碳親和力比鉻強(qiáng)的元素,能夠與碳結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物,從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻。3)固溶處理或均勻化處理。焊后把焊接接頭加熱到10501100,使碳化物又重新溶入奧氏體中,然后迅速冷卻,形成穩(wěn)定的單相奧氏體組織。另外,也

26、可以進(jìn)行850900保溫2h的均勻化處理,此時(shí)奧氏體晶粒內(nèi)部的鉻擴(kuò)散到晶界,晶界處鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)又重新達(dá)到了大于10.5%,這樣就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。4)采用雙相組織。在焊縫中加入鐵素體形成元素,如鉻、硅、鋁、鉬等,使焊縫形成奧氏體加鐵素體的雙相組織。因?yàn)殂t在鐵素體中的擴(kuò)散速度比在奧氏體中快,因此鉻在鐵素體內(nèi)較快地向晶界擴(kuò)散,減輕了奧氏體晶界的貧鉻現(xiàn)象。一般控制焊縫金屬中鐵素體的體積分?jǐn)?shù)為5%10%,如鐵素體過多,會(huì)使焊縫變脆。5)快速冷卻。因?yàn)閵W氏體不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生淬硬現(xiàn)象,所以在焊接過程中,可以設(shè)法增加焊接接頭的冷卻速度,如焊件下面用銅墊板或直接澆水冷卻。在焊接工藝上,可以采用小電流、大焊速、短

27、弧、多道焊等措施,縮短焊接接頭在危險(xiǎn)溫度區(qū)停留的時(shí)間,則不致形成貧鉻區(qū)。此外,還必須注意焊接順序,與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)最后焊接,盡量不使它受重復(fù)的焊接熱循環(huán)作用。2.焊接熱裂紋奧氏體不銹鋼焊接時(shí)比較容易產(chǎn)生熱裂紋,特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼更易產(chǎn)生。1)奧氏體不銹鋼的熱導(dǎo)率大約只有低碳鋼的一半,而線脹系數(shù)卻比低碳鋼大得多,所以焊后在接頭中會(huì)產(chǎn)生較大的焊接內(nèi)應(yīng)力。2)奧氏體不銹鋼中的成分如碳、硫、磷、鎳等,會(huì)在熔池中形成低熔點(diǎn)共晶。例如,硫與鎳形成的NiS+Ni的熔點(diǎn)為644。3)奧氏體不銹鋼的液、固相線的區(qū)間較大,結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng),且奧氏體結(jié)晶方向性強(qiáng),所以雜質(zhì)偏析現(xiàn)象比較嚴(yán)重。(2)防止熱

28、裂紋的措施1)采用雙相組織的焊縫。使焊縫形成奧氏體和鐵素體的雙相組織,當(dāng)焊縫中有體積分?jǐn)?shù)為5%左右的鐵素體時(shí),可打亂柱狀晶的方向,細(xì)化晶粒。并且鐵素體可以比奧氏體溶解更多的雜質(zhì),從而減少了低熔點(diǎn)共晶體在奧氏體晶界上的偏析。2)焊接工藝措施。在焊接工藝上采用堿性焊條、小電流、快速焊,收尾時(shí)盡量填滿弧坑及采用氬弧焊打底等也可防止熱裂紋產(chǎn)生。3)控制化學(xué)成分。嚴(yán)格限制焊縫中的硫、磷等雜質(zhì)含量,以減少低熔點(diǎn)共晶體。3.應(yīng)力腐蝕開裂應(yīng)力腐蝕開裂是在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)共同作用下而發(fā)生的一種破壞形式,是奧氏體不銹鋼非常敏感且經(jīng)常發(fā)生的腐蝕破壞形式。1)合理地設(shè)計(jì)焊接接頭,避免腐蝕介質(zhì)在焊接接頭部位聚集,降

29、低或消除焊接接頭應(yīng)力集中。如盡量采用對(duì)接接頭,避免十字交叉焊縫,單V形坡口改用雙Y形坡口等。2)消除或降低焊接接頭的殘余應(yīng)力。如可以采用焊后去應(yīng)力退火、噴丸和錘擊焊縫等。3)正確選用材料。根據(jù)介質(zhì)的特性選用對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂敏感性低的母材和焊接材料。焊條的選用包括焊條的型號(hào)(牌號(hào))和直徑的選用兩方面。1.焊條的型號(hào)(牌號(hào))奧氏體不銹鋼焊條的選用,要求焊縫金屬化學(xué)成分與母材相同或相近,并盡量降低焊縫金屬中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硫、磷雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。二、焊條的選用表2-24奧氏體不銹鋼常用焊接方法焊接材料的選用2.焊條的直徑焊條直徑的選擇主要考慮工件的厚度、焊縫空間位置及焊接層次等因素,不同厚度的奧氏體不銹鋼

30、焊條直徑的選用見表2-25。表2-25奧氏體不銹鋼焊條電弧焊的焊條直徑(單位:mm)奧氏體不銹鋼焊芯的電阻大,焊接時(shí)產(chǎn)生的電阻熱大,所以同樣直徑的焊條,焊接電流值應(yīng)比低碳鋼焊條小20%左右,奧氏體不銹鋼焊接電流選擇見表2-26。表2-26奧氏體不銹鋼焊接電流選擇三、焊接電流1)將坡口及其兩側(cè)2030mm范圍內(nèi)用丙酮擦凈,并涂白堊粉(或飛濺防粘劑),以避免奧氏體不銹鋼表面被飛濺金屬損傷,影響耐蝕性。2)焊接時(shí)采用窄焊道技術(shù),焊條盡量不做橫向擺動(dòng),焊道寬度不超過焊條直徑的3倍。3)多層多道焊每道厚度應(yīng)小于3mm,并控制道間溫度在60以下。四、焊接操作措施冷加工矯正?！竟に嚧_定】 一、焊接性06Cr

31、19Ni10為奧氏體不銹鋼,其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.08%,鉻4)焊后可采用水冷、風(fēng)冷等措施強(qiáng)制冷卻,焊后變形只能用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%20%,鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%11%的。其焊接性良好,焊接時(shí)一般不需采取特殊的工藝措施。二、焊接工藝(1)焊條06Cr19Ni10不銹鋼,鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%20%,鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%11%,根據(jù)焊縫金屬化學(xué)成分與母材相同或相近的原則,06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼選用E30816(A102)或E30815(A107)焊條。焊兩層,第一層焊條直徑2.5mm,蓋面層焊條直徑3.2mm。【相關(guān)知識(shí)】1.堆焊及其特點(diǎn)堆焊是用焊接的方法將具有一定性能的材料堆敷在焊件表面上的一種工藝過程,其目的一是在焊件表面獲得耐磨、耐熱、耐蝕等特殊性能的熔敷金屬層,二是恢復(fù)磨損或增加焊件的尺寸。2.堆焊工藝特點(diǎn)1)堆焊前,必須除盡堆焊表面的雜物、油脂等。2)焊前須對(duì)工件預(yù)熱和焊后緩冷。預(yù)熱溫度一般為100300。須注意鉻鎳奧氏體不銹