20钢板焊接工艺设计

20钢板焊接工艺设计内容摘要：

，有时会形成层状撕裂。 此外，某些焊接方法会减低低碳钢焊接接头的质量。 如电渣焊，由于线能量大，回事焊接热影响区的粗晶区的晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必须经行细化晶粒的火处理，以提高冲击韧度。 总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。 2 焊接方法的选择 焊接方法必须根据被焊材料的焊接性、 接头形式、焊接厚度、焊缝空间位置、焊接结构特点及工作等多方面因素考虑后予以选择确定。 焊接方法的选择原则是在保证产品质量条件下，优先选择常用的焊接方法。 20 钢是 焊接性良好的钢种，所以各种方法都能应用，如手工电弧焊、埋弧焊、 2CO 气体保护焊 、电渣焊、气焊、电阻焊、氩弧焊、钎焊等。 其中常用的是手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊等。 2CO 气体保护焊 具有焊接生产率高、成本低、变形量小、质量高等优点， 适用范围广等特点， 初不适于焊接焊接容易氧化的有色金属及其合金外，可以焊接碳钢和合金结构钢构件，甚至用于焊接不锈钢也去的了较好的效果 ，在许多金属结构的生产中已经逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊 ， 在汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、矿山机械部门得到广泛的应用。 这里 优先选用 常规的实心焊丝半自动 2CO 气体保护焊。 2CO 气体密度较大，隔离空气、保护焊接区的效果十分良好， 2CO 气体保护焊 的工艺特点： 1） 2CO 电弧穿透能力强，焊丝熔化率高，生产率可比手工焊高 13倍； 2） 2CO 气体保护焊 的成本只有埋弧焊 和手工电弧焊的 40%50%； 3）抗锈蚀能力较强，焊缝含氢量低。 4）合金元素烧损严重； 5）金属飞溅增加； 6）引起 CO 气孔。 解决上述问题的途径是用含有 Si、 Mn、 Al 等脱氧元素的焊丝。 7 3 焊接工艺 焊前准备 焊前准备包括坡口设计、坡口加工、清理焊件、装配等。 坡口设计 2CO 焊采用细滴过渡时，电弧穿透力较大，熔深较大，容易烧穿焊件，所以坡口开得要小些，钝边适当大些，对接间隙不能超过 的焊丝，钝边可留4~6mm， 坡口角度可减小到 45176。 左右。 板厚小于 12mm 的板材开 I形坡口。 图 1 坡口形式 图 2 接头形式 破口加工方法与清理 破口加工的方法主要有机械加工、气割和碳弧气刨等。 2CO 焊时对坡口精度的要求比焊条电弧焊高。 焊定位焊缝之前应将坡口周围 10~20mm 范围内的油污、铁锈、氧化皮及其他赃物去除，否则影响焊件质量。 6mm 一下板上的氧化膜对质量几乎无影响；焊厚板时，氧化皮能影响电弧稳定性，恶化焊缝成形及生成气孔。 为了去除氧化皮中的水分和油类，焊前最 好用气体火焰烤一下，但要充分加热，否则，在焊件冷却时会生成水珠。 它进入坡口间隙反而会造成相反效果。 为了防锈，许多钢板表面都涂有油漆， 焊接时不一定都要除去，要看对焊缝有无影响，有影响的涂料一定要出去，没有影响的（如底料）可以不除去。 焊件装配 主要有定位焊和使用夹具两种方法。 定位焊缝是 为了装配和固定焊件上的接缝位置而进行的焊接。 定位焊缝本身易产生气孔和夹渣，也是导致随后焊接时产生气孔和夹渣的主要原因，所以必须认真的进行定位焊缝的焊接。 定位焊缝尽可能使焊缝分布在焊缝的背面，当背面难以施焊时，可以在 正面焊一条短焊缝，再焊时该处就不必再焊接。 装配是为了防止焊接变形和维持预定的坡口，装配质量对焊接质量有很大的影响，一般小尺寸的规则零件采用夹具装配。 使用夹具定位时，应考虑磁偏吹的问题。 根据采用的坡口形式与接头形式，对 － 8 100 300 的装配 ， 采取简单的方法，直接在焊接平台上装配好 后 用重块压住即可，焊完一侧之后 彻底清根，再 翻身焊接另一侧。 8 图 3 焊件装配示意图（搁置于焊接平台上） ． 4 焊前预热、层间温度以及焊后热处理 由对焊接性的分析及表 5 可知，不需要焊前预热、焊后热处理，由 于采用 I形坡口双面焊，不需要控制层间温度。 焊接参数的选择 2CO 焊的焊接参数较多，主要包括焊接电流、电弧电压、焊接速度 、焊丝直径、焊丝伸出长度、电流极性、焊接回路电感值和气体流量等。 由于碳钢和低合金钢的二氧化碳保护焊接在实际工程中的应用较多，已有比较成熟的焊接参数经验组合，现截取文献中推荐的焊接参数如表 6 ]2[]1[? ： 表 6 水平对接 2CO 半自动焊接参数（片段） 焊件厚度∕ mm 焊丝直 径∕ mm 接头形式 装配间隙／ mm 焊接参数 备注 焊接电流∕ A 电弧电压／∕V 电感∕ mH 焊接速度／m h1 焊丝伸出长度／ mm 气体流量／L min1 双面焊（两面参数不同） 9 I 形双面焊 0~ 340 ~ 27 15~ 27 20 360 34 下面将依据 此表并具体结合本文讨论的规格钢板选取焊接工艺参数。 焊丝直径的选择 厚度为 1－ 4mm 时，应采用直径 — 的焊丝。 厚度大于 4mm 时，应采用直径大 于或等于 的焊丝。 直径为 和 的焊丝可用于短路过渡和细颗粒过渡焊接，而直径大于 的焊丝只能用于细 滴 过渡焊接，焊丝直径的选择见表 7。 表 7 焊丝直径的选择 焊丝直径∕ mm 熔滴过渡形式 板厚∕ mm 焊接位置 短路 ~ 全位置 9 细滴 ~4 水平 ~ 短路 2~8 全位置 细滴 2~12 水平 短路 3~12 立、仰、横 ≥ 细滴 ＞ 6 水平 这里，板厚为 8mm,则应选直径大于 或等于 的焊丝，又因为焊丝 直径的为 时，短路过渡不适用于平焊，故，根据表 7的最后一行，应采用 直径 焊丝， 细 滴 过度。 焊接电流的选择 焊接电流的作用是熔化焊丝和工件，同时也是决定熔深的最主要因素。 焊接电流的使用范围随焊丝直径和熔滴过渡形式的不同而不同。 焊丝直径为 且短路过渡时，应选用焊接电流小于 200A，能得到飞溅小成形美观的焊道。 细颗粒过渡的焊接电流选用在 350A 以上，能得到熔深较大的焊道，常用于厚板焊接。 焊接电流的选择可参照表 8。 表 8 焊接电流的选择 焊丝直径∕ mm 焊接电流∕ A 细滴过渡 (电弧电压 30~50V） 短路过渡（电弧电压 16~22V） 150~250 60~160 200~300 100~175 350~500 120~180 600~750 150~200 可见，按表 8 选取焊接电流 并参照表 6， 讨论的钢板厚度不大，为防止烧透，将表 6中的电流值在保证熔滴过渡形式的条件下适当减小 选取焊接电流依次为 340A和 350A。 电弧电压的选择 电弧电压是焊接参数中很重要的一个参数。 电弧电压的大小决定了电弧的长短和熔滴的过渡形式，它对焊缝成形 、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能有很大的影响、电弧电压对焊接过程和对金属与气体间的冶金反应的影响均比焊接电流大，且随着焊丝直径的减小，这种影响程度增大。 实现短路过渡的条件之一是保持较短的电弧长度，即低电压。 但电弧电压过低，电弧引燃困难，焊丝会插入熔池，使得电弧不能稳定燃烧；若过高，则短路过渡转变为粗滴的长弧。