電弧焊焊接工藝參數(shù)

1、精選文庫(kù)1.4 焊接工藝參數(shù)14 焊接工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù)是指焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量 ( 例如：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、熱輸入等 ) 的總稱。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、電弧電壓、焊接速度和預(yù)熱溫度等。141 焊條直徑焊條直徑是根據(jù)焊件厚度、焊接位置、接頭形式、焊接層數(shù)等進(jìn)行選擇的。厚度較大的焊件，搭接和 T 形接頭的焊縫應(yīng)選用直徑較大的焊條。對(duì)于小坡口焊件，為了保證底層的熔透，宜采用較細(xì)直徑的焊條，如打底焊時(shí)一般選用2.5mm 或3.2mm 焊條。不同的焊接位置，選用的焊條直徑也不同，通常平焊時(shí)選用較粗的(4.06.0)mm 的焊條，立焊和仰焊時(shí)

2、選用(3.24.0)mm 的焊條；橫焊時(shí)選用(3.25.0)mm 的焊條。對(duì)于特殊鋼材，需要小工藝參數(shù)焊接時(shí)可選用小直徑焊條。根據(jù)工件厚度選擇時(shí)，可參考表3-20。對(duì)于重要結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)規(guī)定的焊接電流范圍 ( 根據(jù)熱輸入確定 )參照表321焊接電流與焊條直徑的關(guān)系來(lái)決定焊條直徑。142 焊接電流焊接電流是焊條電弧焊的主要工藝參數(shù)，焊工在操作過(guò)程中需要調(diào)節(jié)的只有焊接電流，而焊接速度和電弧電壓都是由焊工控制的。焊接電流的選擇直接影響著焊接質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。焊接電流越大，熔深越大，焊條熔化快，焊接效率也高，但是焊接電流太大時(shí)，飛濺和煙霧大，焊條尾部易發(fā)紅，部分涂層要失效或崩落，而且容易產(chǎn)生咬邊、焊瘤、燒

3、穿等缺陷，增大焊件變形，還會(huì)使接頭熱影響區(qū)晶粒粗大，焊接接頭的韌性降低；焊接電流太小，則引弧困難，焊條容易粘連在工件上，電弧不穩(wěn)定，易產(chǎn)生未焊透、未熔合、氣孔和夾渣等缺陷，且生產(chǎn)率低。因此，選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊縫位置及焊接層數(shù)來(lái)綜合考慮。首先應(yīng)保證焊接質(zhì)量，其次應(yīng)盡量采用較大的電流，以提高生產(chǎn)效率。板厚較的，T 形接頭和搭接頭，在施焊環(huán)境溫度低時(shí)，由于導(dǎo)熱較快，所以焊接電流要大一些。但主要考慮焊條直徑、焊接位置和焊道層次等因素。1) 考慮焊條直徑 焊條直徑越粗，熔化焊條所需的熱量越大，必須增大焊接電流，每種焊條都有一個(gè)最合適電流范圍，表3-21是常用

4、的各種直徑焊條合適的焊接電流參考值。當(dāng)使用碳鋼焊條焊接時(shí)，還可以根據(jù)選定的焊條直徑，用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算焊接電流：I=dK式中：I 一一焊接電流 (A) ：d焊條直徑 (mm) ：K經(jīng)驗(yàn)系數(shù) (Acra) ，見表 3-20。表 3-20 焊接電流經(jīng)驗(yàn)系數(shù)與焊條直徑的關(guān)系 9焊條直徑 dmm1.622.53.246經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K20252530304040502) 考慮焊接位置 在平焊位置焊接時(shí)，可選擇偏大些的焊接電流，非平焊位置焊接時(shí)，為了易于控制焊縫成形，焊接電流比平焊位置小 1020。3) 考慮焊接層次 通常焊接打底焊道時(shí)，為保證背面焊道的質(zhì)量，使用的焊接電流較小；焊接填充焊道時(shí)，為提高效率，

5、保證熔合好，使用較大的電流：焊接蓋面焊道時(shí)，防止咬邊和保證焊道成形美觀，使用的電流稍小些。焊接電流一般可根據(jù)焊條直徑進(jìn)行初步選擇，焊接電流初步選定后，要經(jīng)過(guò)試焊，檢查焊縫成形和缺陷，才可確定。對(duì)于有力學(xué)性能要求的如鍋爐、壓力容器等重要結(jié)構(gòu)，要經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定合格以后，才能最后確定焊接電流等工藝參數(shù)。143 電弧電壓當(dāng)焊接電流調(diào)好以后，焊機(jī)的外特性曲線就決定了。實(shí)際上電弧電壓主要是由電弧長(zhǎng)度來(lái)決定的。電弧長(zhǎng)，電弧電壓高，反之則低。焊接過(guò)程中，電弧不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)出現(xiàn)電弧燃燒不穩(wěn)定、飛濺大、熔深淺及產(chǎn)生咬邊、氣孔等缺陷：若電弧太短，容易粘焊條。一般情況下，電弧長(zhǎng)度等于焊條直徑的0.51倍為好，相應(yīng)

6、的電弧電壓為1625V。堿性焊條的電弧長(zhǎng)度不超過(guò)焊條的直徑，為焊條直徑的一半較好，盡可能地選擇短弧焊；酸性焊條的電弧長(zhǎng)度應(yīng)等于焊條直徑。144 焊接速度焊條電弧焊的焊接速度是指焊接過(guò)程中焊條沿焊接方向移動(dòng)的速度，即單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長(zhǎng)度。焊接速度過(guò)快會(huì)造成焊縫變窄，嚴(yán)重凸凹不平，容易產(chǎn)生咬邊及焊縫波形變尖；焊接速度過(guò)慢會(huì)使焊縫變寬，余高增加，功效降低。焊接速度還直接決定著熱輸入量的大小，一般根據(jù)鋼材的淬硬傾向來(lái)選擇。145 焊縫層數(shù)厚板的焊接，一般要開坡口并采用多層焊或多層多道焊。多層焊和多層多道焊接頭的顯微組織較細(xì)，熱影響區(qū)較窄。前一條焊道對(duì)后一條焊道起預(yù)熱作用，而后一條焊道對(duì)前一條焊道起

7、熱處理作用。因此，接頭的延性和韌性都比較好。特別是對(duì)于易淬火鋼，后焊道對(duì)前焊道的回火作用，可改善接頭組織和性能。對(duì)于低合金高強(qiáng)鋼等鋼種，焊縫層數(shù)對(duì)接頭性能有明顯影響。焊縫層數(shù)少，每層焊縫厚度太大時(shí)，由于晶粒粗化，將導(dǎo)致焊接接頭的延性和韌性下降。146 熱輸入熔焊時(shí),由焊接能源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的熱量稱為熱輸入。其計(jì)算公式如下：Q=NLU/u式中Q單位長(zhǎng)度焊縫的熱輸入 (Jcm)I焊接電流 (A) ；U電弧電壓 (V) ；u焊接速度 (cms)n熱效率系數(shù)，焊條電弧焊為 0.70.8。熱輸入對(duì)低碳鋼焊接接頭性能的影響不大，因此，對(duì)于低碳鋼焊條電弧焊一般不規(guī)定熱輸入。對(duì)于低合金鋼和不銹鋼等鋼種，

8、熱輸入太大時(shí)，接頭性能可能降低：熱輸入太小時(shí)，有的鋼種焊接時(shí)可能產(chǎn)生裂紋。因此，焊接工藝規(guī)定熱輸入。焊接電流和熱輸入規(guī)定之后，焊條電弧焊的電弧電壓和焊接速度就間接地大致確定了。一般要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定既可不產(chǎn)生焊接裂紋、又能保證接頭性能合格的熱輸入范圍。允許的熱輸入范圍越大，越便于焊接操作。147 預(yù)熱溫度預(yù)熱是焊接開始前對(duì)被焊工件的全部或局部進(jìn)行適當(dāng)加熱的工藝措施。預(yù)熱可以減小接頭焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，減小焊接應(yīng)力及變形。它是防止產(chǎn)生裂紋的有效措施。對(duì)于剛性不大的低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別較低的低合金高強(qiáng)鋼的一般結(jié)構(gòu)，一般不必預(yù)熱。但對(duì)剛性大的或焊接性差的容易產(chǎn)生裂紋的結(jié)構(gòu)，焊前需要預(yù)熱。預(yù)熱溫

9、度根據(jù)母材的化學(xué)成分、焊件的性能、厚度、焊接接頭的拘束程度和施焊環(huán)境溫度以及有關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等條件綜合考慮，重要的結(jié)構(gòu)要經(jīng)過(guò)裂紋試驗(yàn)確定不產(chǎn)生裂紋的最低預(yù)熱溫度。預(yù)熱溫度選得越高，防止裂紋產(chǎn)生的效果越好；但超過(guò)必需的預(yù)熱溫度，會(huì)使熔合區(qū)附近的金屬晶粒粗化，降低焊接接頭質(zhì)量，勞動(dòng)條件也將會(huì)更加惡化。整體預(yù)熱通常用各種爐子加熱。局部預(yù)熱一般采用氣體火焰加熱或紅外線加熱。預(yù)熱溫度常用表面溫度計(jì)測(cè)量。148 后熱與焊后熱處理焊后立即對(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。后熱的目的是避免形成硬脆組織，以及使擴(kuò)散氫逸出焊縫表面，從而防止產(chǎn)生裂紋。焊后為改善焊接接頭的顯

10、微組織和性能或消除焊接殘余應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理稱為焊后熱處理。焊后熱處理的主要作用是消除焊件的焊接殘余應(yīng)力，降低焊接區(qū)的硬度，促使擴(kuò)散氫逸出，穩(wěn)定組織及改善力學(xué)性能、高溫性能等。因此，選擇熱處理溫度時(shí)要根據(jù)鋼材的性能、顯微組織、接頭的工作溫度、結(jié)構(gòu)形式、熱處理目的來(lái)綜合考慮，并通過(guò)顯微金相和硬度試驗(yàn)來(lái)確定。對(duì)于易產(chǎn)生脆斷和延遲裂紋的重要結(jié)構(gòu)，尺寸穩(wěn)定性要求高的結(jié)構(gòu)，以及有應(yīng)力腐蝕的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮進(jìn)行消除應(yīng)力退火：對(duì)于鍋爐、壓力容器，則有專門的規(guī)程規(guī)定，厚度超過(guò)一定限度后要進(jìn)行消除應(yīng)力退火。消除應(yīng)力退火必要時(shí)要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。鉻鉬珠光體耐熱鋼焊后常常需要高溫回火，以改善接頭組織，消除焊接殘余應(yīng)力。重要

11、的焊接結(jié)構(gòu)，如鍋爐、壓力容器等，所制定的焊接工藝需要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，按所設(shè)計(jì)的焊接工藝而焊得的試板的焊接質(zhì)量和接頭性能達(dá)到技術(shù)要求后，才子正式確定。焊接施工時(shí)，必須嚴(yán)格按規(guī)定的焊接工藝進(jìn)行，不得隨意更改。前嚴(yán)格按照說(shuō)明書的規(guī)定進(jìn)行烘焙，焊前清除焊件上的油污、水分，減少焊縫中氫的含量：選擇合理的焊接工藝參數(shù)和熱輸入，減少焊縫的淬硬傾向：焊后立即進(jìn)行消氫處理，使氫從焊接接頭中逸出：對(duì)于淬硬傾向高的鋼材，焊前預(yù)熱、焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理，改善接頭的組織和性能：采用降低焊接應(yīng)力的各種工藝措施。(3) 再熱裂紋焊后，焊件在一定溫度范圍內(nèi)再次加熱 ( 消除應(yīng)力熱處理或其他加熱過(guò)程 ) 而產(chǎn)生的裂紋叫再熱裂紋。產(chǎn)生的原因：再熱裂紋一般發(fā)生在含V、Cr、Mo、B 等合金元素的低合金高強(qiáng)度鋼、珠光體耐熱鋼及不銹鋼中，經(jīng)受一次焊接熱循環(huán)后，再加熱到敏感區(qū)域 ( 550650范圍內(nèi) ) 而產(chǎn)生的。這是由于第一次加熱過(guò)程中過(guò)飽和的固溶碳化物 ( 主要是V、Mo、Cr，碳化物 ) 再次析出，造成晶內(nèi)強(qiáng)化，使滑移應(yīng)變集中于原先的奧氏體晶界，當(dāng)晶界的塑性應(yīng)變能力不足