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CO2 氣體保護焊焊接工藝設計及在工程機械中的應用

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通過對CO2氣保焊、富氬氣保焊及焊條電弧焊進行對比工藝試驗及評定,決定除對個別有外觀要求的焊縫采用富氬氣體保護焊外,其余均采用CO2氣保焊。生產實踐證明,這樣既保證了焊接質量,又提高了勞動生產率,降低了成本,取得了較好的經濟效益。

  1 焊接接頭情況及焊縫技術要求

  1)焊接接頭形式有對接接頭、角接接頭、T形接頭及搭接接頭,其中絕大部分是T形接頭。

  2)焊縫形式有對接焊縫及角焊縫,大部分為角焊縫,由于板厚不同,焊腳分別為6mm , 8 mm , 10mm , 12 mm , 15 mm不等。

  3)母材主要為碳素結構鋼板Q 2352A,規格有6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 20 mm, 25 mm等幾種。

  4)焊縫外觀要求焊縫及熱影響區表面不得有裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等缺陷。焊縫形狀尺寸符合圖樣要求,焊縫與母材平滑過渡。部分焊縫要求超聲波探傷合格。

  2焊接試驗

  盛618-官網參照JB4708- 2000《壓力容器焊接工藝評定》,進行CO2氣保焊、富氬氣保焊、焊條電弧焊對接接頭力學性能試驗, T形接頭角焊縫試驗及CO2氣保焊、富氬氣保焊飛濺成形工藝性能,進行對比分析。

  2.1對接接頭力學性能試驗

  1)試驗材料Q235-A , 300 mm×125 mm×10mm , 2塊;焊條電弧焊開60V形坡口, CO2氣保焊、富氬氣保焊開45V形坡口,單面焊雙面成形。

  2)焊接方法及焊接材料焊條電弧焊, E4303,φ3.2 mm ,φ4 mm;CO2氣保焊、富氬氣保焊焊絲ER50-6, 5φL2;富氬氣:80%A r+ 20%CO2。

  3)檢驗內容外觀檢查, RT檢驗,力學性能試驗(拉力試驗、彎曲試驗)。

  2.2 T形接頭角焊縫試驗

  1)材料Q235-A,300 mm×125 mm×10mm,2塊,不開坡口,單道焊。

  2)焊接方法及焊接材料焊條電弧焊,焊條E4303,φ3.2 mm;CO2氣保焊、富氬氣保焊,焊絲ER 50-6,φL2 mm;富氬氣: 80%Ar+ 20%CO2。

  3)檢驗內容外觀檢查,切取5個截面進行金相宏觀檢查。要求斷面無裂紋,無未焊透,無未熔合缺陷。

  2. 3T形接頭角焊縫成形、飛濺試驗試驗條件同2. 2,通過對比試驗對CO2氣保焊、富氬氣保焊進行外觀成形及飛濺大小進行評定。

  3焊接試驗結果分析

  1)從對接接頭焊縫力學性能試驗可知, 3種焊接方法的焊接接頭外觀檢查符合要求, RT檢驗均高于Ê級合格,焊接接頭的抗拉強度以富氬氣保焊最高, CO2氣保焊次之,焊條電弧焊最低,這是因為富氬氣保焊氧化性較少,合金元素燒損較少所致,但它們均高于母材規定的最小值。按規定的彎曲角,每個試件面彎、背彎各2個,彎曲試驗合格。這說明3種焊接方法及焊接工藝的焊接接頭力學性能試驗合格。但富氬氣保焊、CO2氣保焊坡口角度較少,鈍邊較大,比焊條電弧焊生產率高,節省材料,成本低,焊接變形少。這是因為氣體保護焊焊絲較細,電流密度大,熔深大,電弧穿透力強,易焊透所致。

2)從T形接頭角焊縫試驗可知, 3種焊接方法的熔深大小分別為:富氬氣保焊熔深略大于CO2氣保焊,大于焊條電弧焊,每個試件的5個斷面根部均未出現裂紋、未熔合、未焊透缺陷,宏觀金相檢驗合格。

  3)從T形接頭角焊縫飛濺、成形試驗可知,富氬氣保焊的飛濺較小,最大飛濺顆粒直徑大小為φ1. 5 mm~φ2 mm, CO2氣保焊飛濺稍大,最大飛濺顆粒直徑為φ3 mm~φ4 mm;富氬氣保焊焊縫表面較CO2焊波紋細密,成形美觀。

  綜上所述: 3種焊接方法及焊接工藝均能滿足力學性能要求及宏觀金相要求。但CO2氣保焊、富氬氣保焊,焊絲較細,電流密度大,熱量集中,電弧穿透力強,熔深大,可以減少坡口角度,增加鈍邊厚度,節省材料,提高勞動生率,降低焊接應力與變形。富氬氣保焊較CO2氣保焊成形美觀,飛濺小,但成本較高。所以除了對極小數外觀要求較高的焊縫采用富氬氣保焊外,其余均采用CO2氣保焊。

  4焊接工藝

  4. 1焊前準備

  1)清除待焊部位及兩側10~20 mm范圍內的油污、銹跡等污物,并在焊件表面涂上一層飛濺防粘劑,在噴嘴上涂一層噴嘴防堵劑。

  2)將CO2氣瓶倒置1~2h,使水分下沉,每隔0.5h放水1次,放2~3次。

  3)根據焊接工藝試驗編制焊接工藝。焊絲ER 5026,φ1. 0 mm ,φL 2 mm ,焊機KRII350。

  4)采用左焊法。

  4. 2焊接操作工藝

  4. 2. 1對接焊縫操作工藝

  1)由于CO2氣保焊熔深大,在板厚小于12mm時均可用工形坡口(不開坡口)雙面單道焊接。對于開坡口的對接接頭,若坡口較窄,可多層單道焊;若坡口較寬,可采用多層多道焊。

  2)焊接過程中,焊槍橫向擺動時,要保證兩側坡口有一定熔深,使焊道平整,有一定下凹,避免中間凸起,這樣會使焊縫兩側與坡口面之間形成夾角,產生未焊透、夾渣等缺陷。

  3)要控制每層焊道厚度,使蓋面焊道的前一層焊道低于母材1.5~2.5 mm ,并一定不能熔化坡口兩側棱邊,這樣蓋面時可看清坡口,為蓋面創造良好條件。

  4)蓋面焊焊接時,焊前應將前一層凸起不平的地方磨平,焊槍擺動的幅度比填充層要大一些,擺動時幅度應一致,速度要均勻,要特別注意坡口兩側熔化情況,保證熔池邊緣超過坡口兩側棱邊,并不大于2 mm ,以避免咬邊。

  5)若每層用多道焊時,焊絲應指向焊道與坡口、焊道與焊道的角平分線位置,并且焊道彼此重疊不小于焊道寬度的1~3。

  4. 2. 2角焊縫操作工藝

  1)角焊縫焊接時,易產生咬邊、未焊透、焊縫下垂等缺陷,所以應控制焊絲的角度。等厚板焊接時,焊絲與水平板的夾角為40°~50°。不等厚板時,焊絲的傾角應使電弧偏向厚板,板厚越厚,焊絲與其夾角越大。

  2)對于焊腳為6~8 mm的角焊縫,采用單層單道焊,焊槍指向(焊絲)距根部1~2 mm處。對于焊腳為6 mm的焊縫,采用直線移動法焊接,對于焊腳為8 mm的焊縫,焊槍應作橫向擺動,可采用斜圓圈形運絲法焊接。

  3)對于焊腳為10~12 mm的角焊縫,由于焊腳較大,應采用多層焊,焊2層。焊接時第1層操作與單層焊相同,焊槍與垂直板夾角減少并指向距根部2~3 mm處,這時,電流比平常時稍大,目的是為了獲得不等焊腳的焊道;焊接第2層時,電流比第1層稍少,焊槍應指向第1層焊道的凹陷處,直至達到所需的焊腳。

  4)對于焊腳為15 mm的角焊縫應采用多層多道焊,即焊接3層。需要注意的是:操作時,每道的焊腳大小應控制在6~7 mm左右,否則,焊腳過大,易使熔敷金屬下垂,在水平板上產生焊瘤,在立板上產生咬邊。焊槍角度及指向應保證最后得到等腳和光滑均勻的焊縫。

  5焊接工藝中需注意的問題

  盛618-官網在生產中盛618發現有不少人,不僅是焊工、檢驗員,甚至還有焊接技術員混淆了焊腳與焊腳尺寸及焊縫厚度3者之間的關系。焊工把焊腳誤認為焊腳尺寸,檢驗員把焊縫厚度當焊腳來測量檢驗,使得實際焊腳超過設計要求的尺寸,在質量記錄中又把其當成焊腳尺寸加以記錄。還有的技術人員在焊接工藝文件中要求焊腳尺寸為多少等,這些都是錯誤的。

  實際上,焊腳是指角焊縫的橫截面中,從一個直角面上的焊趾到另一個直角面表面的最小距離,焊腳尺寸為在角焊縫橫截面中畫出的最大等腰直角三角形中直角邊的長度,而焊縫厚度則是在焊縫橫截面中,從焊縫正面到焊縫背面的距離。因此,工藝文件上、焊縫符號中要求的角焊縫外形尺寸是焊腳而不是焊腳尺寸,更不是焊縫厚度。

  6結語

  1)經過試驗及生產實踐證明, CO2氣保焊焊接頭的力學性能、宏觀金相檢驗均符合要求,而且CO2氣保焊較焊條電弧焊坡口角度較小,鈍邊較大,焊接熱影響區較窄,節省了材料和能源,提高了勞動生產率,提高了焊接質量,應大力推廣使用。

  2)富氬混合氣體保護焊較CO2氣保焊焊波細密,焊道平滑,成形美觀,飛濺小,熔深較大,但成本相對較高,故適宜用于焊縫外觀要求較高的焊縫。富氬氣保焊操作工藝與CO2氣保焊操作工藝相似。

  3)分清焊腳、焊腳尺寸及焊縫厚度之間的關系,且應注意工藝文件上要求的和焊縫符號中標注的是焊腳而非焊腳尺寸、焊縫厚度。


責任編輯: 整理時間:2011-8-3 11:45:31
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