焊條電弧焊工藝參數(shù)

01焊接坡口的選擇- 坡口的制定是根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝的需要,開坡口主要是為了獲得所要求的熔透深度和焊縫形狀根據(jù)工藝的特點(diǎn),焊條電弧焊通常推薦厚度為大于4mm的非合金鋼和細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼材料需要開坡口 下表是依據(jù)ISO 9692 - 1:2013標(biāo)準(zhǔn)推薦并結(jié)合實(shí)際焊接生產(chǎn)列出的焊條電弧焊對(duì)接全熔透焊縫用的坡口形式、坡口角度、間隙和鈍邊高度等舉例02焊前清理- 焊前清理是焊接前非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),要求接頭坡口及其附近(15~20mm)的表面被油、漆和水等污染的清除,清除的方法包括機(jī)械修磨和化學(xué)清理等,以避免焊接過程中產(chǎn)生焊接缺陷,如氣孔等 堿性焊條焊接時(shí),清理要求更加嚴(yán)格和徹底,否則極易產(chǎn)生氫氣孔和氫致延遲裂紋酸性焊條對(duì)銹不是很敏感,若銹得較輕,而且對(duì)焊縫質(zhì)量要求不高時(shí),可以不清除03焊條的選用原則焊條選用需要考慮以下原則:(1)根據(jù)母材的力學(xué)性能選用等強(qiáng)匹配原則- 對(duì)于一般結(jié)構(gòu),當(dāng)母材的強(qiáng)度級(jí)別較低時(shí),可選用與母材強(qiáng)度級(jí)別相同或稍高的焊條例如,焊接低碳鋼(Q235)時(shí),可選用E43系列焊條,因?yàn)镋43系列焊條的抗拉強(qiáng)度與Q235鋼相近 當(dāng)母材強(qiáng)度級(jí)別較高時(shí),如高強(qiáng)鋼,為防止焊縫金屬強(qiáng)度過高而導(dǎo)致焊接裂紋等缺陷,應(yīng)選用強(qiáng)度級(jí)別稍低的焊條,并通過合適的焊接工藝來保證焊縫的強(qiáng)度和韌性。
考慮韌性匹配- 對(duì)于承受動(dòng)載荷或在低溫下工作的結(jié)構(gòu),除了考慮強(qiáng)度匹配外,還要保證焊縫金屬具有足夠的韌性例如,在低溫環(huán)境下工作的鋼結(jié)構(gòu),應(yīng)選用低溫韌性好的焊條2)、根據(jù)母材的化學(xué)成分選用相同或相近原則- 當(dāng)母材為碳鋼或低合金鋼時(shí),一般選用結(jié)構(gòu)鋼焊條如果母材含有某些特殊元素,如不銹鋼中的鉻、鎳等,應(yīng)選用相應(yīng)的不銹鋼焊條,以保證焊縫金屬與母材具有相近的化學(xué)成分,從而保證焊接接頭的耐腐蝕性、耐熱性等性能 對(duì)于耐熱鋼的焊接,焊條的化學(xué)成分應(yīng)與母材相匹配,以保證焊接接頭在高溫下具有良好的抗氧化性和熱強(qiáng)性3)根據(jù)焊件的工作環(huán)境選用腐蝕環(huán)境- 在腐蝕環(huán)境下工作的焊件,如化工設(shè)備、海洋工程結(jié)構(gòu)等,應(yīng)選用具有相應(yīng)耐腐蝕性的焊條例如,在海洋環(huán)境下工作的焊件,可能需要選用耐海水腐蝕的焊條,如含鉬的不銹鋼焊條高溫環(huán)境- 在高溫環(huán)境下工作的焊件,如鍋爐、汽輪機(jī)等,要選用能保證高溫性能(如高溫強(qiáng)度、抗氧化性等)的焊條例如,對(duì)于工作溫度在500 - 600℃的高溫部件,應(yīng)選用耐熱鋼焊條4)根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用形狀復(fù)雜和剛度大的結(jié)構(gòu)- 對(duì)于形狀復(fù)雜、剛度大的結(jié)構(gòu),如厚板結(jié)構(gòu)、大型鑄件等,為了防止焊接裂紋,應(yīng)選用抗裂性能好的焊條。
例如,厚板焊接時(shí),由于焊接應(yīng)力大,可能需要選用低氫型焊條,以減少氫致裂紋的產(chǎn)生承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)- 對(duì)于承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu),如橋梁、起重機(jī)等,應(yīng)選用韌性好的焊條,以保證在反復(fù)加載的情況下焊縫不會(huì)過早失效5)考慮焊接工藝性操作性- 焊條的操作性包括電弧穩(wěn)定性、飛濺大小、脫渣性等例如,對(duì)于立焊、仰焊等位置的焊接,應(yīng)選用電弧穩(wěn)定性好、熔渣粘度適中、脫渣性好的焊條,以便于操作焊接位置- 不同的焊條適用于不同的焊接位置例如,E4303焊條適用于全位置焊接,而有些焊條可能只適用于平焊位置焊條的選用是一個(gè)綜合考慮多方面因素的過程,只有合理選用焊條,才能保證合理焊接效果04焊條直徑的選擇- 焊條直徑的選擇取決于焊件的厚度、焊接位置、接頭形式和焊接層數(shù)等因素焊條直徑的選擇需要考慮以下幾個(gè)因素:(1)焊件厚度薄板焊接- 當(dāng)焊件厚度較?。ㄍǔP∮?mm)時(shí),應(yīng)選擇小直徑焊條,如直徑2.5mm或3.2mm的焊條這是因?yàn)樾≈睆胶笚l可以產(chǎn)生較小的熔池,避免燒穿薄板,同時(shí)能夠更好地控制焊接變形 例如,在焊接厚度為3mm的低碳鋼板時(shí),選用直徑2.5mm的焊條較為合適中厚板及厚板焊接- 對(duì)于中厚板(4 - 12mm)和厚板(大于12mm),可以選擇較大直徑的焊條。
一般來說,隨著焊件厚度的增加,焊條直徑也相應(yīng)增大 例如,在焊接10mm厚的鋼板時(shí),可選用直徑4.0mm的焊條;當(dāng)焊接20mm厚的鋼板時(shí),直徑5.0mm或更大直徑的焊條可能更合適2)焊接位置平焊位置- 在平焊位置,由于焊接操作相對(duì)容易,熔池容易保持,可以選擇較大直徑的焊條來提高焊接效率 例如,平焊10mm厚的鋼板時(shí),若在平焊位置,可以選用直徑4.0mm - 5.0mm的焊條立焊、橫焊和仰焊位置- 在立焊、橫焊和仰焊位置,由于熔池容易下淌,操作難度較大,應(yīng)選擇較小直徑的焊條,以減小熔池尺寸,便于控制熔池和焊縫成形 例如,在立焊位置焊接8mm厚的鋼板時(shí),選用直徑3.2mm的焊條較為合適3)接頭形式對(duì)接接頭- 對(duì)接接頭時(shí),焊條直徑的選擇主要依據(jù)焊件厚度較厚的焊件選擇較大直徑焊條,較薄的焊件選擇較小直徑焊條 例如,對(duì)接焊接12mm厚的鋼板時(shí),可選用直徑4.0mm的焊條角接接頭和T形接頭- 在角接接頭和T形接頭中,除了考慮焊件厚度外,還要考慮焊腳尺寸較大的焊腳尺寸可以選擇較大直徑的焊條,較小的焊腳尺寸選擇較小直徑的焊條 例如,焊腳尺寸為8mm的角焊縫,可選用直徑4.0mm的焊條4)焊接層數(shù)多層多道焊- 在多層多道焊中,第一層打底焊時(shí),通常選用較小直徑的焊條,以便更好地控制根部熔透和焊縫成形。
后續(xù)填充層和蓋面層可以根據(jù)焊件厚度和焊接位置等因素選擇合適直徑的焊條 例如,在多層多道焊焊接20mm厚的鋼板時(shí),第一層打底焊可選用直徑3.2mm的焊條,后續(xù)填充層可選用直徑4.0mm - 5.0mm的焊條焊條直徑的選擇是一個(gè)綜合考慮焊件厚度、焊接位置、接頭形式和焊接層數(shù)等多方面因素的過程,合理選擇焊條直徑有助于保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率05焊接電流的選擇- 焊接電流是焊條電弧焊的主要參數(shù),電流過大,會(huì)導(dǎo)致焊縫余高和熔深增大,可能會(huì)由于焊接電流增加導(dǎo)致焊縫的熱輸入增加,產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺陷,塑性、韌性發(fā)生變化而影響母材的力學(xué)性能;電流過小,熔深越小,容易產(chǎn)生未焊透和未熔合 一般碳鋼結(jié)構(gòu)是根據(jù)焊條直徑來確定焊接電流的,焊條直徑與焊接電流成正比2.0和2.5直徑焊條對(duì)應(yīng)電流20d-40d,3.2和4.0和5.0直徑焊條對(duì)應(yīng)電流30d-50d,6.0直徑焊條對(duì)應(yīng)電流35d-60d.06電弧電壓的選擇(1)電弧電壓與弧長的關(guān)系- 電弧電壓是由電弧長度(弧長)決定的一般來說,電弧電壓和弧長成正比關(guān)系,弧長越長,電弧電壓越高;弧長越短,電弧電壓越低 例如,當(dāng)弧長增加時(shí),電弧在空間中拉得更長,電弧電壓就會(huì)相應(yīng)升高。
2)對(duì)焊接質(zhì)量的影響- 長弧(高電弧電壓)的影響- 當(dāng)弧長過長(電弧電壓過高)時(shí),電弧熱量會(huì)分散,熔深減小,且容易引起咬邊、未熔合等缺陷 在堿性焊條焊接時(shí),長弧會(huì)導(dǎo)致保護(hù)效果變差,因?yàn)閴A性焊條藥皮中的穩(wěn)弧劑較少,長弧容易使空氣侵入熔池,增加焊縫中的含氧量,進(jìn)而影響焊縫質(zhì)量 短弧(低電弧電壓)的影響- 短?。娀‰妷狠^低)時(shí),熱量集中,熔深較大,有利于保證焊縫的熔透性通常堿性焊條采用短弧,酸性焊條的弧長一般等于焊條直徑 但是,如果弧長過短,焊條容易與焊件粘連,操作不便,同時(shí)可能導(dǎo)致熔滴過渡不順暢,形成夾渣等缺陷3)選擇原則- 在實(shí)際操作中,對(duì)于一般的低碳鋼焊接,當(dāng)使用酸性焊條時(shí),弧長可控制在焊條直徑左右例如,使用直徑4mm的酸性焊條,弧長可保持在4mm左右 當(dāng)使用堿性焊條時(shí),應(yīng)采用短弧操作,弧長通常控制在2 - 3mm以內(nèi),以保證焊接質(zhì)量,避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷 在焊接過程中,焊工需要根據(jù)焊件的厚度、接頭形式、焊接位置等因素靈活調(diào)整弧長例如,在立焊和仰焊時(shí),由于熔池容易下淌,更要注意采用短弧操作來控制熔池形狀和大小07焊接速度的選擇- 焊接速度是指焊接過程中焊條沿焊接方向移動(dòng)的速度,即單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長度。
焊接速度過快會(huì)導(dǎo)致焊縫過窄、凹不平,容易產(chǎn)生咬邊和焊縫波形變尖;焊接速度過慢會(huì)使焊縫變寬,余高增加,同時(shí)還影響著熱輸入的大小焊條電弧焊時(shí),在保證焊縫所要求的尺寸和良好的熔合條件下,焊接速度由焊工根據(jù)具體情況靈活掌握08焊條傾角- 焊條傾角直接影響焊接電弧的指向,從而影響焊接焊縫的成形和質(zhì)量對(duì)接時(shí),焊條與焊件兩側(cè)的夾角一般為90°,但偏離90°易造成單側(cè)咬邊和單側(cè)未熔合焊條與焊件的夾角小于90°時(shí),焊縫會(huì)產(chǎn)生余高過高、熔深淺等缺陷,夾角過大時(shí)會(huì)造成焊接熔池后移,有可能出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象,故應(yīng)選擇合適的焊條傾角09焊道厚度及層數(shù)- 在中厚板焊接時(shí),通常采用多層多道焊對(duì)于低碳鋼焊接時(shí),每道焊縫的厚度不宜過大,否則焊縫韌性將受影響(輸入熱量過大),對(duì)力學(xué)性能要求的焊縫,每道焊縫厚度最好不大于4mm 多層焊接時(shí),前一道焊縫對(duì)后一道焊縫進(jìn)行預(yù)熱,后一道焊縫對(duì)前一道焊縫進(jìn)行熱處理,改善接頭的組織和性能10焊接基本操作-焊條電弧焊基本操作主要包括引弧、運(yùn)條、收弧和接頭四個(gè)步驟1)引弧引弧方法- 接觸引?。哼@是最常用的方法將焊條端部在靠近開始焊接的部位與焊件表面接觸,然后迅速拉開一定距離,引燃電弧在接觸瞬間,由于短路產(chǎn)生的大電流使焊條端部和焊件表面的接觸部分迅速加熱,當(dāng)拉開距離后,在高溫和電場(chǎng)的作用下,焊條端部的藥皮分解產(chǎn)生保護(hù)氣體,同時(shí)焊條端部的金屬熔化形成熔滴過渡到焊件上,電弧就此引燃。
劃擦引?。侯愃朴趧澔鸩竦膭?dòng)作將焊條在焊件表面劃擦,當(dāng)焊條端部與焊件接觸并產(chǎn)生火花后,迅速提起焊條一定距離,使電弧引燃不過這種方法容易損傷焊件表面,在一些對(duì)焊件表面質(zhì)量要求較高的情況下使用受限?注意事項(xiàng)- 引弧位置應(yīng)在焊縫起點(diǎn)之前一定距離(一般10 - 15mm),以保證焊縫起點(diǎn)處的質(zhì)量這是因?yàn)閯傞_始引弧時(shí),電弧不穩(wěn)定,焊縫質(zhì)量可能不佳,在起點(diǎn)前引弧可以利用后續(xù)的焊接過程來彌補(bǔ)起始部分的不足 引弧時(shí),焊條與焊件之間的角度要合適,一般焊條與焊件平面的夾角在70°- 80°左右,這樣有利于電弧的穩(wěn)定和熔滴的過渡2)運(yùn)條運(yùn)條的基本動(dòng)作- 前進(jìn)動(dòng)作:焊條沿著焊接方向勻速移動(dòng),這決定了焊縫的長度移動(dòng)速度要根據(jù)焊件的厚度、焊接電流等因素來確定例如,焊接較厚的焊件時(shí),為了保證足夠的熔深,前進(jìn)速度可以適當(dāng)減慢;而焊接薄板時(shí),前進(jìn)速度要快一些,防止燒穿 橫向擺動(dòng)動(dòng)作:焊條在垂直于焊接方向做左右擺動(dòng)擺動(dòng)的方式有多種,如鋸齒形、月牙形、三角形等通過橫向擺動(dòng)可以控制焊縫的寬度,使焊縫兩側(cè)與母材充分熔合例如,在焊接厚板的填充層時(shí),采用鋸齒形擺動(dòng)可以使焊縫填充更加均勻 送進(jìn)動(dòng)作:焊條在焊接過程中要不斷向熔池送進(jìn),以補(bǔ)充熔化的焊條金屬,保持弧長不變。
送進(jìn)速度要與焊條的熔化速度相匹配,如果送進(jìn)速度過快,弧長會(huì)縮短,可能導(dǎo)致焊條與焊件粘連;如果送進(jìn)速度過慢,弧長會(huì)變長,容易出現(xiàn)焊接缺陷運(yùn)條方式及適用場(chǎng)景- 直線運(yùn)條法:焊條只做前進(jìn)動(dòng)作,不做橫向擺動(dòng)適用于薄板焊接、多層焊的第一層打底焊(對(duì)熔寬要求不高時(shí))和間隙較小的對(duì)接焊縫 鋸齒形運(yùn)條法:焊條在向前移動(dòng)的同時(shí)做鋸齒形擺動(dòng)這種方法適用于較厚焊件的焊接,可以得到較寬的焊縫,并且能夠使焊縫兩側(cè)熔合良好在焊接平焊位置的厚板填充層和蓋面層時(shí)經(jīng)常使用 月牙形運(yùn)條法:焊條做月牙形擺動(dòng)向前移動(dòng)它能使焊縫熔池形狀呈月牙形,比鋸齒形運(yùn)條法得到的焊縫更飽滿常用于焊接角焊縫、平焊位置的厚板焊縫等3)收弧收弧的目的- 如果立即斷弧,焊縫終端會(huì)形成弧坑,使該部位焊縫截面積減小,從而降低接頭強(qiáng)度,產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致產(chǎn)生弧坑裂紋因此,收弧的主要目的是填滿弧坑,保證焊縫終端的質(zhì)量收弧方法。