焊接方法课程设计 杨旺久Word文档格式.docx
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2.1.2材质性能分析
(1)化学性能分析
板材的化学成分如表2-1所示。
表2-1Q235的化学成分
牌号
化学成分﹪
C
Mn
Si
S
P
Q235
≤0.17
0.30~0.68
0.30
0.035
(2)物理性能分析
机械力学性能为,屈服极限为235MPa,抗拉强度375~470MPa,伸长率26%。
(3)焊接性分析
低碳钢的碳含量较低,合金元素锰和硅的含量亦不高。
总的来说,其焊接性良好,不会因焊接热周期的快速冷却,引起淬硬而使组织脆化。
因此,在焊接板厚小于70mm的焊件时,焊前不需预热,不必严格保持层间温度。
除了锅炉、压力容器等重要的焊接结构外,焊后不必作消除应力处理,整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施,焊接性能优良。
2.2焊接方法及设备型号
2.2.1焊接方法选择
该直径的管子无法从内部进行焊接,必须采用单面焊双面成型工艺。
为了保证焊透及根部焊接质量,采用U形坡口。
焊接时可用“管子旋转—焊枪位置固定”的方法,因为利用这种方法焊接时熔池始终处于相同的位置,有利于获得良好的焊缝成形。
管壁较厚时,焊枪固定在1点钟位置(如图2-1所示),而管壁较薄时,焊枪固定在3点位置。
8mm壁厚属于中等厚度,可采用焊接或细颗粒过渡焊接。
图2-1焊枪固定位置
2.2.2焊接设备型号选择
根据板材厚度8mm,确定焊接电流为100~150A,电弧电压为18~23V选择焊机的型号为NBC-250焊机,焊机参数如表2-2所示。
表2-2NBC-250焊机参数
规格型号
NBC—250
空载电压范围(V)
18~36
一次电压
380V
调节级率
21
相数
3
额定输入容量(KVA)
8.1
频率
50Hz
效率
0.85
额定工作电流(A)
250
焊丝直径(mm)
φ0.8~1.2
电压调节范围(V)
17~27
适应板厚(mm)
1.0~6.0
额定负载持续率
60﹪
外形尺寸
570*490*890
长*宽*高(mm)
电流调节范围(A)
50~250
重量
125
第3章焊接材料及焊接规范
3.1焊接材料的选择
3.1.1焊丝的选择
气体保护焊的常用焊丝为H08Mn2SiA焊丝,具有较好的工艺性能、力学性能及抗裂纹能力,适于焊接低碳钢、屈服点500MPa的低合金钢,以及经焊后热处理抗拉强度1200MPa的低合金钢。
H08Mn2SiA的化学成分如表3所示。
表3-1H08Mn2SiA焊丝的化学成分
焊丝牌号
焊丝化学成分(﹪)(≤)
Cr
Ni
Cu
H08Mn2SiA
0.11
1.80~2.10
0.65~0.95
0.030
0.20
3.2焊接规范参数
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。
3.2.1焊丝直径的选择
板材厚度为2~8mm,焊接位置为全位置时,熔滴过渡形式为短路过渡时,应采用直径为1.0~1.2mm的焊丝。
此处选择焊丝直径为1.2mm。
电流相同时,随着焊丝直径的减小,熔深要增大。
3.2.2焊接电流的选择
根据焊件的厚度、坡口形式、焊丝直径来确定焊接电流。
焊接电流的大小、直接关系到焊接过程的稳定性、焊缝成形、焊接质量、焊接生产率。
一般情况下,焊丝直径一定时,焊接电流的增加,使焊缝的熔深、熔宽、余高都有所增加,而熔深增加最为明显。
当焊接电流太大时,易产生飞溅、焊穿及气孔等缺陷,反之,焊接电流过小时,电弧不能连续燃烧,易产生未焊透或成形不良等。
所用焊丝直径选择了1.2mm,熔滴过渡形式为短路过渡,所以焊接电流的范围为100~150A。
3.2.3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,它对焊缝的成形、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,电弧电压影响的程度增大。
实现堵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,电弧引燃困难,焊丝会插入熔池,电弧也不能稳定燃烧:
若电弧电压过高,则有短路过渡转变成粗滴的长弧过渡,焊接过程不稳定。
为获得良好的工艺性能,应该选择最佳的电弧电压之值,该值是一个很窄的电压区间,一般仅有1~2V变化范围。
最佳电弧电压值与焊接电源、焊丝直径和熔滴过渡形式等因素有关。
当所用焊丝的直径为1.2mm,熔滴过渡形式为短路过渡,焊接电弧电压可按下述经验公式推算:
U=16+0.04I(U=电弧电压;
I=焊接电流)所以选择焊接电弧电压的范围为18~23V。
3.2.4焊接速度的选择
选择焊接速度的主要根据生产率和焊接质量。
如果焊接速度过快,熔池温度不够,易造成未焊透、未熔合、保护效果差,同时使冷却速度加大,使焊缝塑性降低,且不利于焊缝形成,易形成咬边缺陷;
如果焊接速度过慢,熔敷金属在电弧下堆积,电弧热和电弧力受阻碍,焊道不均匀,使高温停留时间增长,热影响区宽度增加,焊接接头的晶粒变粗,机械性能降低,同时使变形量增大。
在实际生产中,一般不超过0.5m/min。
3.2.5焊丝伸出长度的选择
焊丝伸出长度对焊丝熔化速度的影响很大,尤其在短路过渡CO2焊中,采用的焊丝都比较细,焊丝伸出长度上严重的电阻热成为焊接参数中不可忽视的因素。
在焊接电流相同时,随着仲出长度增加,焊丝熔化速度也增加。
当送丝速度不变时,伸出长度越大,则电流越小,使熔滴和熔池温度降低,造成热量不足,熔深越小,甚至造成未焊透。
直径越细、电阻率越大的焊丝,这种影响也越大。
另外,焊丝伸出长度过大时,容易发生过热而成段熔断,飞溅较大、焊缝成形恶化,焊接过程不稳定,难以操作。
同时,焊丝伸出长度较大时,喷嘴到母材之间的距离较大,因此气体保护效果较差,甚至可能产生气孔。
相反,焊丝伸出长度减小时,焊接电流增加,弧长略变短,熔深变大,焊接飞溅金属大量粘附到喷嘴内壁。
同时,还妨碍观察电弧,影响焊工操作。
当伸出长度过小时,易使导电嘴过热而夹住焊丝,甚至烧毁导电嘴,使焊接过程不能正常进行。
根据生产经验,合适的焊丝伸出长度与焊丝直径有关,大约等于焊丝直径的10倍左右,并随着焊接电流的增加而增加。
总的来说,焊丝伸出长度一般都在10~20mm范围之内,很少有超过20mm的。
直径1.2mm的H08Mn2SiA焊丝的伸出长度为8~15mm。
3.2.6电流极性的选择
气体保护焊主要采用直流反接法。
这是因为焊件接负极时的电弧稳定性比接正极时高,而且飞溅也较小(熔滴受到的极点压力小),同时在气体保护下的电弧气氛中,有利于形成较多的阴离子,因此,阴极温度较高,使焊件熔透深度大。
有利于焊件需进行修补或堆焊工作,并能提高生产率。
3.2.7焊接回路电感值的选择
在短路过渡中,熔滴首先与熔池润湿并摊开,然后形成缩颈,由于细焊丝的熔滴尺寸小,所以可以在短时间完成,熔滴过渡的周期短,因此需要较大的di/dt,应选择较小电感值;
粗焊丝焊时熔化慢,熔滴过渡的周期长,则要求较大的di/dt,需选择较大电感值。
初始短路时,应减小电流,这样有利于熔滴沿熔池润湿和摊开,防止瞬时短路,传统的弧焊电源只能利用电感的作用来防止电流过快增加,很难在此瞬间减小电流;
现代新型弧焊电源,则具有在极短时间内减小电流的能力,并需要较小的电感值。
根据焊丝的直径为1.2mm,熔滴过渡形式为短路过渡,焊接回路电感值的选择为焊接电流130A,电流电压19V,电感0.02~0.50mH.
3.2.8气体流量的选择
气体流量会直接影响焊接质量,一般根据焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径来选择。
当焊接电流越大,焊接速越快,焊丝伸出长度越长时,气体流量应大些。
气体流量太大或太小时,都会造成成形差,飞溅大,产生气孔。
由于焊丝直径为1.2mm,属于细焊丝,一般经验公式是,数量为焊丝直径的十倍,既直径1.2mm焊丝选择12L/min。
当采用大电流快速焊接,或室外焊接及仰焊时,应适当提高气体流量。
气体纯度不低于99.5%。
3.2.9导电嘴孔径
焊丝通过与导电嘴的摩擦接触传送焊接电流。
由于二者不断地摩擦,使导电嘴的孔径磨损扩大。
一般导电嘴的孔径比焊丝直径大0.1~0.25毫米。
当导电嘴孔径过大时,引起焊丝与导电嘴之间的接触不良,并使焊丝的导向失控,而影响焊接过程的稳定性,造成焊缝成形不良。
但当导电嘴孔径过小时,会增大焊丝给送的阻力,造成焊丝不均甚至导致焊丝在送丝滚轮与软管进口之间产生卷曲或打结的弊病。
第4章焊前准备及辅助设备
4.1焊前准备
4.1.1技术准备
熟悉产品图纸,了解产品结构;
熟悉产品焊接工艺,了解产品焊接接头要求的焊工持证项目,掌握产品焊接接头的焊接参数。
4.1.2器材准备
在施焊前需要进行的器材准备工作为:
焊接设备及工装的检验调试;
焊接参数调整,按焊接工艺的规定领取焊接材料。
4.1.3工件准备
(1)坡口设计
将每个待焊端口用刨边机械加工成半U形(单边J形坡口),如图1所示。
然后将坡口周围10mm~20mm范围内的油污、水分、铁锈、氧化皮及其他赃物等打磨干净,露出金属光泽。
将管子放在滚轮架上,按照图1所示进行装配,根部间隙控制在1.5~2.5mm之间,高低平整,不要有错边。
选用直径为1.2mm的H08MnSiA焊丝,纯度高于99.8%的气体。
(2)焊接接头组对
使用卡具定位或直接在坡口内点焊的方法进行焊接接头的组对,组对时应保证在焊接过程中焊点不得开裂,并不影响底层焊缝的施焊;
控制对口错边量、组对间隙及棱角度等参数不超过按相应的产品制造、验收标准的规定。
4.1.4焊材的准备
焊丝在150℃烘干2h。
气瓶倒置0.5h,排除多余的水分,再正置0.5h,让气体充满瓶的顶部。
4.2焊接辅助设备
焊接工作台,手工钳子,手工扳子,夹具,引弧板。
预热器作用是防止气化时水分在钢瓶出口处及减压表中结冰。
干燥器,作用是吸收气体中的水分和杂质。
第5章焊接操作要点
5.1焊接操作
5.1.1定位焊
定位焊可采用与打底焊相同的焊接参数。
在整个环缝上焊接三段定位焊缝,每段长度为10~15mm。
采用左焊法进行焊接,首先在1点钟位置进行第一段焊接,转动120°
后焊接第二道焊缝再转动120°
后焊接第三道焊缝。
定位焊缝上应无未焊透、气孔等缺陷,焊好后用角向磨光机将其两端打磨成斜坡,以便于接头。
注意事项:
(1)定位焊的起头和结尾处应圆滑,否则,易造成未焊透现象。
(2)焊接件要求预热,则定位焊时也应进行预热,其温度应与正式焊接温度相同。
(3)定位焊的电流比正常焊接的电流大10~15%。
(4
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