焊条电弧焊和co2气体保护焊对q235钢和16mn钢异种钢焊接工艺研究毕业论文

焊条电弧焊和co2气体保护焊对q235钢和16mn钢异种钢焊接工艺研究毕业论文内容摘要：

焊前准备工作 现场施焊操作过程 观察母材、接头的变形情况 图 焊接技术线路 观察金相组织 测量显微硬度 试验结果分析 试验不理想 西华大学毕业论文 9 第二章 试验方法及过程 焊接方法的选择 对于同种金相组织类型的两种钢材，它们的物理性能没有太大的差异，它们之间的焊接通常采用的方法是熔焊。 而从前面的分析可以得出 Q235 钢和 16Mn钢的焊接性很好。 为了优化它们焊接工艺，得到更合适焊接工艺方案，准备通过熔焊中常用 的焊条电弧焊和 CO2 气体保护焊进行试验。 焊条电弧焊是以手工的方式进行操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法，在熔焊领域也是最基本一种焊接方法，在现在的焊接生产使用过程中应用的最为广泛。 其工作原理如图 所示。 焊条电弧焊的特点 [3]： （ 1） 工艺适应性强 可以适用于绝大部分金属材料的焊接； （ 2） 灵活性好 可针对不同的焊接位置、接头形式、焊件厚度； （ 3） 可达性强 只要焊条能到达的位置，都可以进行焊接操作； （ 4） 易于分散焊接应力和控制焊接变形； （ 5） 成本 低 焊条电弧焊的焊接设备比其他焊接方法低得多。 气体保护焊 CO2 气体保护焊是利用 CO2 气体作为保护气体，通过焊枪的喷嘴，沿焊丝周围喷出，从而在电弧周围形成保护层，使电弧和熔池与空气隔离，避免有害气体的影响，保证焊接过程的稳定，获得优质焊缝。 其工作原理图如 所示。 1— 焊缝 2— 熔渣 3— 熔池 4— 保护气体 5— 焊芯 6— 药皮 7— 熔滴 8— 焊件 图 焊条电弧焊工作原理示意图 西华大学毕业论文 10 CO2 气体保护焊的特点 [3]： （ 1） CO 2 气体保护焊是一种高效节能的焊接方法； （ 2）用粗丝时，大焊接电流，可实现射滴过渡； （ 3）用细丝时，小焊接电流，可实现短路过渡； （ 4）明弧焊接方法， 便于监视和控制电弧和熔池，有利于实现焊接自动化； （ 5） CO2 气体保护焊焊丝熔化速度快且无焊渣，所以生产效率高； （ 6） 电弧加热集中，焊件受热面积小，可以减小焊接应力和变形； （ 7） 具有很强的抗锈和抗裂性能； （ 8） 焊接时飞溅大，焊缝表面成型差，抗风能力差。 焊接材料的选用 在实际中，焊接材料的选用一般是考由该焊接结构件的功能和用途考虑的。 在通常情况下，异种钢焊接时，焊接材料的选用是选择与母材金相组织相同或相近的金属， 而且接近异种钢中合金化程度小的一侧钢材（即熔敷金属成分接近 于强度等级较低一侧钢材的成分）。 与此同时，要求焊缝的热强性要等于或者高于母材金属的热强性。 在异种低合金钢的焊接过程中，一般不需要进行焊后热处理。 只是在一些特定情况下，焊接材料要选用合金成分介于两种母材金属之间的是为了预防在焊后热处理或者在使用过程中出现碳的迁移情况。 碳钢和低合金钢之间的异种焊接，保证焊接结构件焊接接头的常温力学性能，对热稳定钢保证焊接结构件焊接接头的高温力学性能是选择焊接材料所注意考虑的。 对于一般情况下的珠光体淬火钢，如果不需要预热，一般选择奥氏体焊条进行焊接，这样可以有效保证焊缝金属好的 塑性，防止焊缝组织和热影响区出 1— 导电嘴 2— 喷嘴 3— 焊丝 4— 气体保护层 5— 电弧 6— 焊缝 7— 焊件 8— 熔池 图 CO2 气体保护焊工作原理示意图 西华大学毕业论文 11 现裂纹 [4]。 焊接的工艺参数 （ 1） 焊条电弧焊 Q235 钢与 16Mn 钢焊接时，根据熔敷金属成分接近于强度等级较低一侧钢材的成分的依据，所以是以 Q235 钢的基本性能和材料焊接接头性能来选择合适的焊条，按等强的匹配原则，选用 E4303。 在常温下进行焊接试验，所以一般不进行预热和焊接热处理。 Q235 钢与 16Mn 钢手工电弧焊的工艺参数如表 所示。 表 Q235 钢与 16Mn 钢手工电弧焊的工艺参数 [5] 板厚/mm 焊条 焊条直径 /mm 焊接电流 /A 焊接 电压/V 电源 牌号 型号 8+8 J422 E4303 4 120～ 160 26 交、直流（ AC、 DC） （ 2） CO2 气体保护焊 焊接 Q235 钢与 16Mn 钢也可以采用 CO2 气体保护焊，使用 CO2 气体保护焊时遇到的主要问题是氧化、飞溅和气孔，所以我们在焊接过程中应该选用含脱氧剂 Si、 Mn、 Ti、 Al较多的焊丝，一般选用 H08 Mn2SiA。 Q235 钢与 16Mn 钢 CO2 气体保护焊平焊工艺参数如表 所示。 表 Q235 钢与 16Mn 钢 CO2 气体保护焊平焊工艺参数 [5] 板厚/mm 接头形式 间隙/mm 焊丝直径 /mm 干伸长/mm 焊接电流 /A 焊接电压 /V 焊接速度/ )mincm 1（ 气体流量/ )m 1 inL（ 8 对接， 单面焊 0～ 1 12～ 18 120 20 25 15 160 22 焊接接头设计与选择 优良的接头设计与选择是防止结构破坏的条件之一。 在金属材料结构件的设计中我们优先采用的焊接接头应该需要 满足几点：接头的形式避免复杂化、焊接应力尽量减少甚至没有集中倾向、焊接过后不能破坏它的连续性。 在本次试验中焊接接头采用对接接头。 西华大学毕业论文 12 对接接头是连接处于同一平面的焊件，其特点是传力效率高，应力集中很低，有利于焊透和工艺缺陷的排除，具有很好的综合性能，是我们在设计焊接结构件 接头首先考虑的接头方式。 对接接头工作应力分布比较均匀，如图 所示。 可以看出应力集中发生在焊趾处。 应力集中系数公式： mTK max ，其与焊缝的余高 h、 过渡角  和焊趾处的过渡圆弧半径 r 有关。 可以看出增大 h，减小 r、  ，都会增大应力集中。 所以我们在设计对接接头时从这几方面考虑从而减小应力集中 [6]。 因为本试验选择的母材厚度是 8mm,为了保证焊接接头能焊透而不易出现工艺缺陷，要进行坡口焊缝的设计。 在设计或者选择坡口焊缝时，首要原则是它的施焊可达性，其中主要选择的是坡口角度、根部间隙、钝边 、根部半径等参数。 根据实验实际情况选择 V 型坡口设计。 对于平板对接接头常用的坡口设计如图 所示。 图 对接接 头应力分布 6 西华大学毕业论文 13 焊接工艺实验 分别采用焊条电弧焊和 CO2 气体保护焊对两组 Q235 钢与 16Mn 钢进行异种钢焊 接工艺实验。 均采用三层焊，设计焊层与焊道分布如图 所示。 焊条电弧焊工艺实验 （ 1）焊件（试件）： Q235 钢板 150508mm； 16Mn 钢 150508mm； V 形坡口 60186。 177。 5186。 ；焊件对组如图 所示。 尺寸参数如表 所示。 （ 2）焊接材料： E4303（ J422)，规格为 ，。 焊前烘干 350~400℃ ，保温 1~2h,随用随取； （ 3）焊件清理：清理坡口面及坡口正反两侧 20mm 范围内的油污、锈蚀、水分及其他污物，至露出金属光泽； 321 图 焊层及焊道分布 西华大学毕业论文 14 （ 4）焊接设备：交、直流弧焊机（ 型号为 ZX7400）， 直流正接。 图 所示。 焊接工艺参数如图表。 表 焊件对组尺寸参数 焊件尺寸（组） /mm 坡口角度 /（ 186。 ） 组队间隙 /mm 钝边 /mm 150508 60186。 177。 5186。 1~ 表 焊接工艺参数 [7] 焊接层次 名称 焊条直径 /mm 焊接电流 /A 运条角度 /（ 186。 ） 焊条运动方式 1 打底焊 100~115 45~50 断弧，一点式运条 2 填充焊 140~145 75~85 连弧，锯齿形 3 盖面焊 4 160~165 80~85 连弧，锯齿形 （ 1） 打底层焊接：将焊条末端对准焊缝后开始引弧，等电弧稳定后开始焊接操作。 将电弧下压，同时做小幅度横向运动，听到“噗噗”声，当看到坡口开始熔化形成第一个熔池后断弧。 断弧的位置要在焊点坡口一侧避免断弧在坡口中心而产生气孔。 待熔池液态金属逐渐变暗，剩下中心部位亮点时继续进行焊接。 就这 样操作，采取断弧焊将打底层完成。 （ 2） 填充层焊接：焊接前清除焊缝的熔渣和飞溅，同时将焊缝接头过高处进行打磨平整。 在焊接过程中为了得到优质的焊缝，就要遵循坡口两侧慢、中间快的口诀，保持平稳运动，保持焊接速度一直，尽量保持熔敷金属高度平衡。 （ 3） 盖面层的焊接：这一层的焊接要使焊接电流小一些，运条方式保持锯齿形。 摆动要均匀，熔合好坡口两侧的棱边。 为了使焊缝表面形成美观的鱼鳞纹，就要在焊条摆动到坡口轮廓线处慢一下，以避免产生坡口边沿熔合质量差 或者咬边等缺陷 [5]。 西华大学毕业论文 15 CO2 气体保护焊工艺实验 （ 1） 焊件（试件）： Q235 钢板 150508mm； 16Mn 钢 150508mm； V形坡口 60186。 177。 5186。 ；焊件对组尺寸参数如表 所示。 （ 2） 焊接材料：焊丝 H08Mn2SiA，规格为。 其规格如表 所示。 （ 3） 焊件清理：清理坡口面及坡口正反两侧 20mm 范围内的油污、锈蚀、水分及其他污物，至露出金属光泽； （ 4） 焊接设备： CO2 气体保护焊机选用的特性为直流平外特性电源，图 所示。 在焊接前对电源、电源、送丝机构、焊枪、气瓶和减压流量调节器等进行检查并调节到需要值。 在焊接前要检查并清理喷嘴和导电嘴上的飞溅，同时给喷嘴上涂抹适量的硅油 [8]。 焊接工艺参数如表 所示。 表 焊接材料规格 母材钢号 焊接材料 保护气类型 要求 焊丝钢号 焊丝规格 Q235 和16Mn H08Mn2SiA Ar+50%CO2 焊丝必须具有质量合格证明书，并且包装无破损。 Ar 气体的纯度 ≥ %。 CO2 气体的纯度 ≥ % 图 ZX7400 型 逆变弧焊机 西华大学毕业论文 16 表 焊 件 对组 尺寸 参 数。