熔焊是在焊接過程中將焊件接縫處金屬加熱到熔化狀態(tài),一般不加壓力而完成焊接的方法。熔焊時,熱源將焊件接縫處的金屬和必要時添加的填充金屬迅速熔化形成熔池,熔池隨熱源的移動而延伸,冷卻后形成焊縫。利用電能的熔焊,根據(jù)電加熱的方法不同,分為電弧焊、電渣焊、電子束焊和激光焊幾種。熔焊的適用面很廣,在各種焊接方法中用得*普遍,尤其是其中的電弧焊。壓焊是在加壓條件下(加熱或不加熱)使焊件接縫連接在一起的焊接方法。
在壓焊過程中一般不加填充金屬。壓焊根據(jù)焊接機(jī)理的不同可分為電阻焊、高頻焊、擴(kuò)散焊、摩擦焊、超聲波焊等。其中以電阻焊應(yīng)用*廣。多數(shù)壓焊方法沒有熔化過程,沒有像熔焊那樣有有益合金元素?zé)龘p和有害元素浸入焊縫的問題。但壓焊的施焊條件苛刻,適用面較窄。釬焊是用熔點(diǎn)比焊件低的材料(釬料)熔化后粘連焊件,冷卻后使焊件接縫連接在一起的焊接方法。
一、手工電弧焊的工藝特點(diǎn) 1、 優(yōu)點(diǎn) (1) 工藝靈活、適應(yīng)性強(qiáng) 適用于碳鋼、低合金鋼、耐熱負(fù)、低溫鋼和不銹鋼等各種材料的平、立、 橫、仰各種位置以及不同厚度、結(jié)構(gòu)形狀的焊接。 (2) 質(zhì)量好 與氣焊及埋弧焊相比,金相組織細(xì),熱影響區(qū)小,接頭性能好。 (3) 易于通過工藝調(diào)整(如對稱焊等)來控制變形和改善應(yīng)力。 (4) 設(shè)備簡單,操作簡單。 2、 缺點(diǎn) (1) 對焊工要求高,焊工的操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。 (2) 勞動條件差 焊工在工作時必須手腦并用,精神高度集中,而且還要受到高溫烘烤,有毒、煙、塵和金屬蒸氣的危害。 (3) 生產(chǎn)率低 受焊工體質(zhì)的影響,焊接工藝參數(shù)選擇較小,幫生產(chǎn)率低。 3、 應(yīng)用范圍 在造船、鍋爐及壓力容器、機(jī)械制造、建筑結(jié)構(gòu)、化工設(shè)備等制造維修行業(yè)中都廣泛使用手 工電弧焊。
電焊中手工電弧焊的工藝參數(shù) 焊接工藝參數(shù)(焊接規(guī)范)是指焊接時,為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量。 1、 焊條種類和牌號的選擇 主要根據(jù)母材的性能、接頭的剛性和工作條件選擇焊條,焊接一般碳鋼和低合金鋼主要是按等強(qiáng)原則選擇焊條的強(qiáng)度級別,對一般結(jié)構(gòu)選用酸性焊條,重要結(jié)構(gòu)選用堿性焊條。 2、 焊接電源種類和極性的選擇 手弧焊采用的電源有交流和直流兩大類,一般酸性焊條可交、直流兩用, 優(yōu)先選用交流弧焊機(jī),堿性焊條由于電弧穩(wěn)定性差,必須采用直流弧焊機(jī),對藥皮中含有較多穩(wěn)弧劑的焊條,亦可采用交流弧焊機(jī)。 使用直流時,焊件與電源輸出端正、負(fù)極的接法,叫極性。 焊件接電源正極,焊條接電源負(fù)極的接線法叫正接,也稱正極性。 焊件接電源負(fù)極,焊條接電源正極的接線法叫反接,也稱反極性。 極性的選擇原則:○ 1堿性焊條常采用反接,因?yàn)閴A性焊條正接,電弧燃燒不穩(wěn)定,飛濺嚴(yán)重,噪聲大。使用反接時,電弧燃燒穩(wěn)定,飛濺很小,而且聲音較平靜均勻。酸性焊條如使用直流電源時通常采用 正接! 2因?yàn)殛枠O部分的溫度高于陰極部分,所以用正接可以得到較大的熔深,因此,焊接厚鋼板時可采用正接,而焊接薄板、鑄鐵、有色金屬時,應(yīng)采用反接。 采用交流電源時不存在正接和反接的接線法。 3、 焊條直徑 可根據(jù)焊件厚度進(jìn)行選擇。厚度越大,選用的焊條直徑應(yīng)越粗,見表6-1。但厚板對接接頭 坡口打底焊時要選用較細(xì)焊條,另外接頭形式不同,焊縫空間位置不同,直徑也有所有同。立焊*大直徑不超過5mm,橫焊仰焊直徑不超過4mm。
焊接位置 在平焊位置焊接時,可選擇偏大的焊接電流。橫、立、仰焊位置焊接時,焊接電流應(yīng)比 平焊小10%~20%。角焊電流比平焊電流稍大些。焊道層次 通常焊接打底焊道時,特別是焊接單面焊雙面成形時的焊道,使用的焊接電流要小,這 樣才便于操作和保證背面焊道的質(zhì)量;焊填充焊道時,為提高效率,通常使用較大的焊接電流;而 焊蓋面焊道時,為防止咬邊和獲得較美觀的焊縫,使用的電流稍小些。 另外,堿性焊條選用的焊接電流比酸性焊條小10%左右。不銹鋼焊條比碳鋼焊條選用電流小20%左右等。 總之,電流過大過小都易產(chǎn)生焊接缺陷。電流過大時,焊條易發(fā)紅,使藥皮變質(zhì),而且易造成咬邊、弧坑等缺陷,同時還會使焊縫過熱,促使晶粒粗大。 5、 電弧電壓 手弧焊時,電弧電壓是由焊工根據(jù)具體情況靈活掌握的,其原則一般保證焊縫具有合乎要 求的尺寸和外形,二是保證焊透。 電弧電壓主要決定于弧長。電弧長,電弧電壓高;反之,則低。在焊接過程中,一般希望弧長始終保持一致,而且盡可能用短弧焊接。所謂短弧是指弧長為焊條直徑的0.5~1.0倍,超過這個限度即為短弧。 6、 焊接速度 在保證焊縫所要求的尺寸和質(zhì)量的前提下,由焊工根據(jù)情況靈活掌握。速度過慢,熱影響區(qū) 加寬,晶粒粗大,變形也大;速度過快同,易造成未焊透,未熔合,焊縫成形不良等缺陷。
焊接層數(shù)的選擇 在厚板焊接時,必須采用多層焊或多層多道焊。多層焊的前一條焊道對后一條焊道起 預(yù)熱作用,而后一條焊道對前一條焊道起熱處理作用(退火或緩冷),有利于提高焊縫金屬的塑性和韌 性。每層焊道厚度不大于4mm~5mm. 第二節(jié) 電弧焊常見缺陷產(chǎn)生的原因及防止方法 一、焊縫表面尺寸不符合要求 焊縫表面高低不平、焊縫寬窄不齊、尺寸過大或過小、角焊縫單邊以及焊腳尺寸不符合要求,均屬于焊縫表面尺寸不符合要求。 1、 產(chǎn)生原因 焊件坡口角度不對,裝配間隙不均勻,焊接速度不當(dāng)或運(yùn)條手法不正確,焊條和角度選擇不 當(dāng)或改變,加上焊接工藝選擇不正確等都會造成該種缺陷。 2、 防止方法 選擇適當(dāng)?shù)钠驴诮嵌群脱b配間隙;正確選擇焊接工藝參數(shù),特別是焊接電流值,采用恰當(dāng)運(yùn) 條手法和角度,以保證焊縫成形均勻一致。 二、焊接裂紋 在焊接應(yīng)力及其它致脆因素的共同作用下,焊接接頭局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙叫焊接裂紋。它具有尖銳的缺口和大的長寬比特征。 1、 熱裂紋產(chǎn)生的原因與防止方法 焊接過程中,焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋叫熱裂紋。 (1) 產(chǎn)生原因 是由于熔池冷卻結(jié)晶時,受到的拉應(yīng)力作用,而凝固時,低熔點(diǎn)共晶體形成的液態(tài)薄層共同作用的結(jié)果。增大任何一方面的作用,都能促使形成熱裂紋。 (2) 防止方法 ○ 1控制焊縫中的有害雜技的含量即碳、硫、磷的含量,減少熔池中低熔點(diǎn)共晶體的形成! 2預(yù)熱:以降低冷卻速度,改善應(yīng)力狀況。○3采用堿性焊條,因?yàn)閴A性焊條的熔渣具有較強(qiáng)脫硫、脫磷的能力! 4控制焊縫形狀,盡量避免得到深而窄的焊縫!5采用收弧板,將弧坑引至焊件外面,即使發(fā)生弧坑裂紋,也不影響焊件本身。 2、 冷裂紋的產(chǎn)生原因及防止方法 焊接接頭冷卻到較低溫度時(對鋼來說在Ms溫度以下或200℃~300℃), 產(chǎn)生的焊接裂紋叫冷裂紋。 (1) 產(chǎn)生原因 主要發(fā)生在中碳鋼、低合金和中合金高強(qiáng)度鋼中。原因是焊材本身具有較大的淬硬傾向,焊接熔池中溶解了多量的氫,以及焊接接頭在焊接過程中產(chǎn)生了較大的拘束應(yīng)力。 (2) 防止方法 從減少這三個因素的影響和作用著手。 1) 焊前按規(guī)定要求嚴(yán)格烘干焊條、焊劑,以減少氫來源。
采用低氫型堿性焊條和焊劑。 3) 焊接淬硬性較強(qiáng)的低合金高強(qiáng)度鋼時,采用奧氏體不銹鋼焊條。 4) 焊前預(yù)熱。 5) 后熱 焊后立即將焊件的全部或(局部)進(jìn)行加熱和保溫、緩冷的工藝措施叫后熱。 6) 適當(dāng)增加焊接電流,減慢焊接速度,可減慢熱影響區(qū)冷卻速度,防止形成淬硬組織。 3、 再熱裂紋的產(chǎn)生原因與防止方法 焊后焊件在一定溫度范圍再次加熱(消除應(yīng)力熱處理或其它加熱過程 如多層焊時)而產(chǎn)生的裂紋,叫再熱裂紋。防止再熱裂紋的措施有:一、控制母材中鉻、鉬、釩等合金元素的含量;二、減少結(jié)構(gòu)鋼焊接殘余應(yīng)力;*后在焊接過程中采取減少焊接應(yīng)力的工藝措施,如使用小直徑焊條,小參數(shù)焊接,焊接時不擺動焊條等。 4、 層狀撕裂的產(chǎn)生原因與防止方法 焊接時焊接構(gòu)件中沿鋼板軋層形成的階梯狀的裂紋叫層狀撕裂。防止 層狀撕裂的措施是嚴(yán)格控制鋼材的含硫量,在與焊縫相連接的鋼材表面預(yù)先堆焊幾層低強(qiáng)度焊縫和采用強(qiáng)度級別較低的焊接材料。
氣孔 焊接時,熔池中的氣泡在凝固時未能逸出,殘存下來形成的空穴叫氣孔。 1、產(chǎn)生原因 (1) 鐵銹和水分 對熔池一方面有氧化作用,另一方面又帶來大量的氫。 (2) 焊接方法。埋弧焊時由于焊縫大,焊縫厚度深,氣體從熔池中逸出困難,故生成氣孔的傾向比手弧焊大得多 (3) 焊條種類 堿性焊條比酸性焊條對鐵銹和水分的敏感大得多,即在同樣的鐵銹和水分含量下,堿性焊條十分容易產(chǎn)生氣孔。 (4) 電流種類和極性 當(dāng)采用未經(jīng)很好烘干的焊條進(jìn)行焊接時,使用交流電源,焊縫*易出現(xiàn)氣孔;直流正接氣孔傾向較;直流反接傾向*小。采用堿性焊條時,一定要用直流反接,如果使用直流正接,則產(chǎn)生氣孔傾向顯著加大。 (5) 焊接工藝參數(shù) 焊接速度增加,焊接電流增大,電弧電壓升高都會使氣孔傾向增加。
2、 防止方法 (1) 對手弧焊焊縫兩側(cè)各10mm,埋弧自動焊兩側(cè)各20mm內(nèi),仔細(xì)清除焊件表面上的鐵銹等污物。 (2) 焊條、焊劑在焊前按規(guī)定嚴(yán)格烘干,并存放于保溫桶中,做到隨用隨取。 (3) 采用合適的焊接工藝參數(shù),使用堿性焊條焊接時,一定要用短弧焊。 四、咬邊 由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng),或操作工藝不正確,沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷叫咬邊。
1、 產(chǎn)生原因 主要是由于焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng),焊接電池太大,電弧過長,運(yùn)條速度和焊條角度不適當(dāng) 等。
2、 防止方法 選擇正確的焊接電流和焊接速度,電弧不能拉得太長,掌握正確的運(yùn)條方法和運(yùn)條角度。 埋弧焊時一般不會產(chǎn)生咬邊。 五、未焊透 焊接時接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象叫未焊透。