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1.3埋弧焊工艺参数及焊接技术1.3.1 影响焊缝形状、性能的因素埋弧焊主要适用于平焊位置焊接,如果采用一定工装辅具也可以实现角焊和横焊位置的焊接埋弧焊时影响焊缝形状和性能的因素主要是焊接工艺参数、工艺条件等本节主要讨论平焊位置的情况1焊接工艺参数的影响影响埋弧焊焊缝形状和尺寸的焊接工艺参数有焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊丝直径等1)焊接电流当其他条件不变时,增加焊接电流对焊缝熔深的影响如图1所示,无论是Y形坡口还是I形坡口,正常焊接条件下,熔深与焊接电流变化成正比,即状的影响,如图2所示电流小,熔深浅,余高和宽度不足;电流过大,熔深大,余高过大,易产生高温裂纹图1焊接电流与熔深的关系(φ
4.8mm)图2焊接电流对焊缝断面形状的影响aI形接头 bY形接头2)电弧电压电弧电压和电弧长度成正比,在相同的电弧电压和焊接电流时,如果选用的焊剂不同,电弧空间电场强度不同,则电弧长度不同如果其他条件不变,改变电弧电压对焊缝形状的影响如图3所示电弧电压低,熔深大,焊缝宽度窄,易产生热裂纹电弧电压高时,焊缝宽度增加,余高不够埋弧焊时,电弧电压是依据焊接电流调整的,即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证焊接电弧的稳定燃烧,所以电弧电压的变化范围是有限的图3 电弧电压对焊缝断面形状的影响aI形接头 bY形接头3焊接速度 焊接速度对熔深和熔宽都有影响,通常焊接速度小,焊接熔池大,焊缝熔深和熔宽均较大,随着焊接速度增加,焊缝熔深和熔都将减小,即熔深和熔宽与焊接速度成反比,如图4所示焊接速度对焊缝断面形状的影响,如图5所示焊接速度过小,熔化金属量多,焊缝成形差焊接速度较大时,熔化金属量不足,容易产生咬边实际焊接时,为了提高生产率,在增加焊接速度的同时必须加大电弧功率,才能保证焊缝质量图4焊接速度对焊缝形成的影响H-熔深 B-熔宽图5 焊接速度对焊缝断面形状的影响aI形接头 bY形接头4焊丝直径 焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时,焊丝直径不同,焊缝形状会发生变化表1所示的电流密度对焊缝形状尺寸的影响,从表中可见,其他条件不变,熔深与焊丝直径成反比关系,但这种关系随电流密度的增加而减弱,这是由于随着电流密度的增加,熔池熔化金属量不断增加,熔融金属后排困难,熔深增加较慢,并随着熔化金属量的增加,余高增加焊缝成形变差,所以埋弧焊时增加焊接电流的同时要增加电弧电压,以保证焊缝成形质量表1电流密度对焊缝形状尺寸的影响 (U=30-32V,Uw=33cm/min)项目焊接电流/A700——7501000~11001300—1400焊丝直径/mm65465465平均电流密度/A·mm-22636583852844868熔深H/mm7.08.511.510.512.016.517.519.0熔宽B/mm2221192624222724形状系数B/H3.12.51.72.52.01.31.51,32工艺条件对焊缝成形的影响1)对接坡口形状、间隙的影响 在其他条件相同时,增加坡口深度和宽度,焊缝熔深增加,熔宽略有减小,余高显著减小,如图6所示在对接焊缝中,如果改变间隙大小,也可以调整焊缝形状,同时板厚及散热条件对焊缝熔宽和余高也有显著影响,如表2所示表2 焊缝间隙对对接焊尺寸的影响工艺参数熔深/mm熔宽/mm余高/mm熔合比%板厚/mm电流/A电弧电压/V焊接速度/cm.min-1间隙/mm02402402402412700-75032~
34501347.
55.
68.
06.
07.
55.
52010211120102.
52.
02.0---
1.0---74716461574620800-85036~
382033.
413410.
011.06.
59.
511.
57.
010.
011.
07.
02723112722112722103.
03.
52.
52.
02.5
2.
51.5 60637257586152494530900-100040-
422033.
413410.
512.
07.
511.
012.
07.
510.
511.
07.
53430123329123530123.
53.
01.
53.
02.
02.
51.5 6167725963725559602焊丝倾角和工件斜度的影响 焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾两种,见图7倾斜的方向和大小不同,电弧对熔池的吹力和热的作用就不同,对焊缝成形的影响也不同图7a为焊丝前倾,图7b为焊丝后倾焊丝在一定倾角内后倾时,电弧力后排熔池金属的作用减弱,熔池底部液体金属增厚,故熔深减小而电弧对熔池前方的母材预热作用加强,故熔宽增大图7c是后倾角对熔深、熔宽的影响实际工作中焊丝前倾只在某些特殊情况下使用,例如焊接小直径圆筒形工件的环缝等图7焊丝倾角对焊缝形成的影响a前倾b后倾c焊丝后倾角度对焊缝形成的影响工件倾斜焊接时有上坡焊和下坡焊两种情况,它们对焊缝成形的影响明显不同,见图8上坡焊时图8a、b,若斜度β角 6°~12°,则焊缝余高过大,两侧出现咬边,成形明显恶化实际工作中应避免采用上坡焊下坡焊的效果与上坡焊相反,见图8c、d图8工件斜度对焊缝形成的影响a上坡斜 b上坡斜工件斜度的影响c下坡斜d下坡斜工件斜度的影响β-工件斜度3焊剂堆高的影响 埋弧焊焊剂堆高一般在25~40mm,应保证在丝极周围埋住电弧当使用粘结焊剂或烧结焊剂时,由于密度小,焊剂堆高比熔炼焊剂高出20%~50%焊剂堆高越大,焊缝余高越大,熔深越浅
(3)焊接工艺条件对焊缝金属性能的影响 当焊接条件变化时,母材的稀释率、焊剂熔化比率焊剂熔化量/焊丝熔化量均发生变化,从而对焊缝金属性能产生影响,其中焊接电流和电弧电压的影响较大图9~图11给出了焊接电流、电弧电压和焊接速度对焊剂熔化比率的影响由于焊剂熔化比率的变化,焊缝金属的化学成分、力学性能均发生变化,特别是烧结焊剂中合金元素的加入对焊缝金属化学成分的影响最大图12~图14给出各种焊接条件变化时对焊缝金属Mn、Si含量的影响图9焊接电流对焊剂熔化比率的影响图10电弧电压对焊剂熔化比率的影响图11焊接速度对焊剂熔化比率的影响图12焊接电流对焊缝金属化学成分的影响图13电弧电压对焊缝金属化学成分的影响图14焊接速度对焊缝金属化学成分的影响埋弧焊实施方法及工艺参数选择1焊前准备 1坡口设计及__同其他焊接方法相比,埋弧焊接母材稀释率较大,母材成分对焊缝性能影响较大,埋弧焊坡口设计必须考虑到这一点依据单丝埋弧焊使用电流范围,当板厚小于14mm,可以不开坡口,装配时留有一定间隙板厚为14~22mm,一般开V形坡口;板厚22-50mm时开X形坡口对于锅炉汽包等压力容器通常采用U形或双U形坡口,以确保底层熔透和消除夹渣埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸设计时,请查阅GB/T986~1988坡口__方法常采用刨边机和气割机,__精度有一定要求 2装配点固埋弧焊要求接头间隙均匀无错边,装配时需根据不同板厚进行定间距、定位焊,如表3所示另外直缝接头两端尚需加引弧板和熄弧板,以减少引弧和引出时产生缺陷表3埋弧焊装配标准板厚t/mm焊缝长度/mm定位长度/mm25300~50050~7025200~50070~1003焊前清理坡口内水锈、夹杂铁末,点焊后放置时间较长而受潮氧化等焊接时容易产生气孔,焊前需提高工件温度或用喷砂等方法进行处理 2对接接头单面焊对接接头埋弧焊时,工件可以开坡口或不开坡口开坡口不仅为了保证熔深,而且有时还为了达到其他的工艺目的如焊接合金钢时,可以控制熔合比;而在焊接低碳钢时,可以控制焊缝余高等在不开坡口的情况下,埋弧焊可以一次焊透20mm以下的工件,但要求预留5~6mm的间隙,否则厚度超过14—16mm的板料必须开坡口才能用单面焊一次焊透对接接头单面焊可采用以下几种方法在焊剂垫上焊,在焊剂铜垫板上焊,在永久性垫板或锁底接头上焊,以及在临时衬垫上焊和悬空焊等分述如下在焊剂垫上焊接用这种方法焊接时,焊缝成形的质量主要取决于焊剂垫托力的大小和均匀与否,以及装配间隙的均匀与否图14说明焊剂垫托力与焊缝成形的关系板厚2~8mm的对接接头在具有焊剂垫的电磁平台上焊接所用的参数列于表4电磁平台在焊接中起固定板料的作用图15在焊剂垫上对焊接a焊接情况b焊剂托力不足c焊剂拖力很大d焊剂拖力过大表4对接接头在电磁平台-焊剂垫上单面焊的焊接条件板厚/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm·min-1电流种类焊剂垫中焊剂颗粒焊接垫软管中的空气压力/kPa20~
1.
01.612024~2873直流反接细小8130~
1.
51.6275~30028~
3056.7交流细小812275~30028~
3056.73400~42525~2811740~
1.52375~40028~
3066.7交流细小101~1524525~55028~
3083.310150~
2.52425~45032~
3458.3交流细小101~1524575~62528~
3076.760~
3.0247532~3450交流正常101~1524600~65028~
3267.570~
3.04650~70030~
3461.7交流正常101~15280~
3.54725~77530~
3656.7交流正常101~152板厚10—20mm的I形坡口对接接头预留装配间隙并在焊剂垫上进行单面焊的焊接参数,见表5所用的焊剂垫应尽可能选用细颗粒焊剂表5板厚/mm装配间隙/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm·min-1交流直流103~4700~75034~3632~3450124~5750~80036~4034~3645144~5850~90036~4034~3642165~6900~95038~4236~3833185~6950~100040~4436~4028205~6950~100040~4436~4025在焊剂铜垫板上焊接这种方法采用带沟槽的铜垫板,沟槽中铺撒焊剂,焊接时,这部分焊剂起焊剂垫的作用,同时又保护铜垫板免受电弧直接作用沟槽起焊缝背面成形作用这种工艺对工件装配质量、垫板上焊剂托力均匀与否均不敏感板料可用电磁平台固定,也可用龙门压力架固定铜垫板的尺寸见图16和表6在龙门架焊剂铜垫板上的焊接参数见表7表6铜垫板断面尺寸
[1]单位mm焊件厚度槽宽b槽深h沟槽曲率半径r4~
6102.
57.06~
8123.
07.58~
10143.
59.512~
14184.012表7在龙门架焊剂铜垫板上单面焊的焊接条件
[1]板厚/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm·min-1323380~42027~
2978.342~34450~50029~316852~34520~56031~3363634550~60033~3563734640~68035~375883~44680~72035~
3753.393~44720~78036~38461044780~82038~40461254850~90039~41381454880~92039~41363在永久性垫板或锁底接头上焊接当焊件结构允许焊后保留永久性垫板时,厚10mm以下的工件可采用永久性垫板单面焊方法永久性钢垫板的尺寸如表8所示垫板必须紧贴在待焊板缘上,垫板与工件板面间的间隙不得超过
0.5~1mm表8对接用的永久性钢垫板
[1]单位mm板厚垫板厚度垫板宽度2~
60.5δ4δ+56~10(
0.3~
0.4)δ厚度大于10mm的工件,可采用锁底接头焊接方法,如图17所示(详见GB/T986-1988)此法用于小直径厚壁圆筒形工件的环缝焊接,效果很好 4在临时性的衬垫上焊接这种方法采用柔性的热固化焊剂衬垫贴合在接缝背面进行焊接衬垫材料需要专门制造或由焊接材料制造部门供应另外还有采用陶瓷材料制造的衬垫进行单面焊的方法5悬空焊当工件装配质量良好并且没有间隙的情况下,可以采用不加垫板的悬空焊用这种方法进行单面焊时,工件不能完全熔透一般的熔深不超过2/3板厚,否则容易烧穿这种方法只用于不要求完全焊透的接头3对接接头双面焊一般工件厚度从10~40mm的对接接头,通常采用双面焊接头形式根据钢种、接头性能要求的不同,可采用图18所示的I形、Y形、X形坡口这种方法对焊接工艺参数的波动和工件装配质量都不敏感,其焊接技术关键是保证第一面焊的熔深和熔池的不流溢和不烧穿焊接第一面的实施方法有悬空法、加焊剂垫法以及利用薄钢带、石棉绳、石棉板等做成临时工艺垫板法进行焊接1悬空焊装配时不留间隙或只留很小的间隙一般不超过lmm第一面焊接达到的熔深一般小于工件厚度的一半反面焊接的熔深要求达到工件厚度的60%~70%,以保证工件完全焊透不开坡口的对接接头悬空焊的焊接参数,如表9所示表9不开口对接接头悬空双面焊的焊接条件工件厚度/mm焊丝直径/mm焊接顺序焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm.min-164正380~4203058反430~470305584正440~4803050反480~5303150104正530~5703146反590~6403346124正620~6603542反680~7203541144正680~7203741反730~7704038165正800~85034~663反850~90036~843175正850~90035~3760反900~95037~3948185正850~90036~3860反900~95038~4040205正850~90036~3842反900~100038~4040225正900~95037~39453反1000~105038~40402在焊剂垫上焊接如图19所示,焊接第一面时采用预留间隙不开坡口的方法最为经济第一面的焊接参数应保证熔深超过工件厚度的60%~70%焊完第一面后翻转工件,进行反面焊接,其参数可以与正面的相同以保证工件完全焊透预留间隙双面焊的焊接条件依工件的不同而异,表10a、b分别为两组数据,可供参考在预留间隙的重形坡口内,焊前均匀塞填干净焊剂,然后在焊剂垫上施焊,可减少产生夹渣的可能,并可改善焊缝成形第一面焊道焊接后,是否需要清根,视第一道焊缝的质量而定图19焊剂垫的结构实例a软管气压式b皮膜气压式℃平带张紧式1——焊件4——充气软管7——气室2——焊剂5——橡皮膜8——平带3——帆布6——压板9——带轮表10a对接接头预留间隙双面焊的焊接条件
①采用交流电,HJ431,第一面在焊剂焊剂垫上焊工件厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/cm.min-1143~45700~75034~3650163~45700~75034~3645184~55750~80036~4045204~55850~90036~4045244~55900~95038~4242285~65900~95038~4233306~75950~100040~4427408~951100~120040~44205010~1151200~130044~4817表10b对接接头预留间隙双面焊的焊接条件
①根据__锅炉厂提供的资料工件厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/cm.min-160+13380~40030~3257~604400~55028~3263~7380+13400~42030~3253~574500~60036~4063~67102±14500~60034~3850~605600~70038~4058~67122±14550~58034~3850~575600~70034v3858~67143±
0.54550~72038~4250~535650~75036~4050~57≤163±
0.55650~85036~4050~57如果工件需要开坡口,坡口形式按工件厚度决定工件坡口形式及焊接条件,见表11表11开坡口工件的双面焊的焊接条件工件厚度/mm坡口形式焊丝直径/mm焊接顺序破口尺寸焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm.min-1α°h/mmg/mm145正7033830~85036~3842反600~62036~3875165正7033830~85036~3833反600~62036~3875185正7033830~86036~3833反600~62036~3875226正70331050~115038~40305反600~62036~3875246正7033110038~40405反80036~3847306正7033100036~4030反900~100036~38333在临时衬垫上焊接采用此法焊接第一面时,一般都要求接头处留有一定间隙,以保证焊剂能填满其中临时衬垫的作用是托住间隙中的焊剂平板对接接头的临时衬垫常用厚3~4mm、宽30~50mm的薄钢带;也可采用石棉绳或石棉板,如图20所示焊完第一面后,去除临时衬垫及间隙中的焊剂和焊缝底层的渣壳,用同样参数焊接第二面要求每面熔深均达版厚韵60%~70%4多层焊当板厚超过40~50mm时,往往需要采用多层焊多层焊时坡口形状一般采用V形和X形,而且坡口角度比较窄图21所示的焊道宽度比焊缝深度小的多,此时在焊缝中心容易产生梨形焊道裂纹另外在多层焊结束时,在焊道端部需加衬板,由于背面初始焊道不能全部铲除造成坡口角度变窄,如图22所示,此时形成的梨形焊道更增加裂纹产生倾向,因而需要特别引起注意4角焊缝焊接 焊接T形接头或搭接接头的角焊缝时,采用船形焊和平角焊两种方法1船形焊将工件角焊缝的两边置于与垂直线各成45°的位置见图23,可为焊缝成形提供最有利的条件这种焊接法接头的装配间隙不超过1~
1.5mm,否则,必须采取措施,—以防止液态金属流失船形焊的焊接参数,见表12焊脚长度度/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm.min-162450~47034~366783550~60034~3650104575~62534~36503600~65034~3638124650~70034~36383600~65034~36254725~77536~38335775~82536~38302平角焊 当工件不便于采用船形焊时,可采用平角焊来焊接角焊缝见图24这种焊接方法对接头装配间隙较不敏感,即使间隙达到2~3mm,也不必采取防止液态金属流失的措施焊丝与焊缝的相对位置,对平角焊的质量有重大影响;焊丝偏角σ一般在20°~30°之间每一单道平角焊缝的惭__不得超过40~50mm2,当焊脚长度超过8mm×8mm时,会产生金属溢流和咬边平角焊的接条件,参照表13平角焊焊接条件表13平角焊焊接条件焊脚长度度/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm.min-1电流种类32200~22025~28100直流42280~30028~3092交流335028~309252375~40030~3292交流345028~3092445028~3010072375~40030~3247交流350030~3280467532~35833)多丝角度焊接为了提高焊接效率和增加大焊角尺寸,可以采用串列多丝角焊,如图25所示此时焊丝布置的位置、角度及距离必须设计好,其依据是前后熔池的确定如果焊丝距离不大,前面熔池的渣会使后面电弧不稳定距离太小又会使熔渣卷入后面的熔池一般串列电弧焊接时,前面电极使用电流较大而后面较小,焊缝成形较好高效埋弧焊1多丝埋弧焊多丝埋弧焊是一种高生产率的焊接方法按照所用焊丝数目有双丝埋弧焊、三丝埋弧焊等,在一些特殊应用中焊丝数目多达14根目前工业上应用最多的是双丝埋弧焊和三丝埋弧焊双丝焊和三丝焊的电源联接方式,如图26和4-29所示焊丝排列一般都采用纵列式,即2根或3根焊丝沿焊接方向顺序排列焊接过程中,每根焊丝所用的电流和.电压各不相同,因而他们在焊缝成形过程中所起的作用也不相同一般由前导的电弧获得足够的熔深,后续电弧调节熔宽或起改善成形的作用口为此,焊丝间的距离要适当2带状电极埋弧焊此种方法具有最高的熔敷速度、最低的熔深和稀释度,尤其是双带极埋弧焊,因此是表面堆焊的理想方法带极埋弧堆焊的关键是要有合适成分的带材、焊剂和送带机构一般常用的带宽为60mm焊剂宜采用烧结焊剂,并尽可能减少氧化铁含量带极埋弧堆焊通常采用直流反接极性,图28为带宽60mm带极堆焊工艺参数对堆焊焊缝成形的影响,为了尽可能减小稀释率,焊接电流不超过950A,电压以26V为最佳,焊接速度也不应选太大宽带极埋弧堆焊采用轴向外加磁场或横向交变磁场,可以有效的提高宽带堆焊层的熔深均匀性3附加依靠焊丝电阻预热的热丝、冷丝、铁粉的埋弧焊方法这些方法有较高熔敷率较低的熔深和稀释率仅适用于难以制成带极或丝极的某些合金埋弧堆焊及焊接也常在窄隙埋弧椎时被使用4单面焊双面一次成形埋弧焊在一定的板厚、坡口及间隙条件下,采用适当的强制成形接衬托可以实现单面焊双面一闪成形对接埋弧焊这种施焊方法可以免除焊件翻身,提高产率但由于受电弧能量密度的限制,只能在小于25mm板厚条件下实现单面焊双面成形埋弧焊的单面焊双面成形的关键是设计合理的强制成形衬垫装置,并使其紧贴焊缝反面除前述焊剂垫可用于薄板外,常用方法有以下三种a.龙门压力架一焊剂铜垫法利用横跨焊件并带有若干个气压缸的龙门架,—把焊件压紧在撒有焊剂的铜垫上进行埋弧焊,是较为广泛的一种方法压力架可为固定式或__式铜垫块截面形状尺寸如表15所列铜垫块及冷却铜块可以是固定的或用气缸升降焊件通常预留一定装配间隙,以便通过它把细颗粒焊剂撒入铜垫成形槽中进行焊接装配间隙不均匀、铜垫与焊件未贴紧、成形槽中焊剂充填不均及焊接工艺参数不稳定会造成背面焊缝凹陷、咬肉或出现焊瘤等常见缺陷此外,还容易在焊缝两端,尤其在尾端出现焊缝中心线热裂纹,严重时可导.致焊缝全长纵向裂开解决的办法是将终端定位焊位置前移并减少定位焊长度,以及采用图29所示的开槽引出板但对于板厚25mm以上的这类终端裂纹仍无有效解决办法表16列出了此法的工艺参数b.水冷滑块铜垫法此法利用焊缝装配间隙把水冷短铜滑块贴紧在焊缝背面,并夹装在焊接小车上跟随电弧一起__,以强制焊缝成形滑块长度以保持熔池底部凝固不漏为宜图30为典型滑块结构设计所用焊接小车通常需要专门设计,其主要缺点是滑块容易磨损c.热固化焊剂衬垫法热固化焊剂衬垫是由条状热固化焊剂和石棉布、瓦楞纸等制成的,图31为其典型构造其各部分功能及组成特点为双面粘贴带用来使衬垫紧贴焊件;热收缩薄膜使衬垫保持预定形状,防止内部组成物__数为
4.5%的酚醛或苯酚树脂、质量分数35%的铁粉、质量分数为
17.5%的硅铁等加热固化而制成,当加热到80—100℃使树脂液化,把焊剂、铁粉等粘结在一起,温度升到100~150℃时树脂固化而成一定板条状,焊接时板条基本不熔化,能有效的防止熔池液体金属流溢,控制焊缝背面成形;石棉布作为耐火材料保护焊剂衬垫;弹性垫用瓦楞纸或较硬石棉板,使衬垫便和受潮;玻璃纤维带使表面柔软,便于与不十分平整的接缝背面贴合热固化焊剂,用一般焊剂加适量热固化物质,如质量分于固定商品化热固化焊剂衬垫做成600mm左右标准长度,使用时可按图32所示用磁性夹具等固定在焊件背面,这样就可以解决难以使用前述焊剂铜垫、水冷滑块的略带曲率的对接焊缝的单面焊双面成形问题此外,还有一种主要成分为SiO2和A2LO3的中性陶瓷衬垫,其使用性能很好,也是一种有前途的衬垫 5窄间隙埋弧焊厚度在50mm以上,焊件若采用普通的V形或U形坡口埋弧焊,则焊接层数、道数多,焊缝金属填充量及所需焊接时间均随厚度成几何级数增长,焊接变形也会非常大且难以控制窄间隙埋弧焊就是为了克服上述弊端而发展起来的,其主要特点为
①窄间隙坡口底层间隙为12~35mm,坡口角度为1°~7°,每层焊缝道数为1~3,常采用工艺垫板打底焊
②为避免电弧在窄坡口内极易诱发的磁偏吹,通常采用交流电弧而不采用直流电弧,晶闸管控制的交流方波电源是一种理想的电源
③为了提高窄坡口埋弧焊的熔敷和焊接速度,采用串列双弧焊是有效途径,如AC-AC或DC-AC组合的串列双弧其中AC-AC串列双弧宜采用图26b、c所示的两种电源供电方式,它们将分别使前后电弧的电流产生相位差,从而使串列电弧彼此作用力减小,以利于焊接过程稳定进行
④为使焊丝送达厚板窄坡口底层,需设计能插入坡口内的专用窄焊嘴,焊丝外伸长度常取为50~75mm,以获得较高熔敷速率
⑤要采用专用焊剂,其颗粒度一般较细,脱渣性应特好,为满足__韧性焊缝金属性能,大多采用高碱度烧结型焊剂
⑥为保证焊丝和电弧在深而窄坡口内的正确位置,采用自动跟踪控制常常必须的 例
1.400t/h锅炉超高压汽包下降管马鞍型焊缝的焊接 汽包设计参数如下 设计压力9=16MPa; 设计温度T=350℃; 水压试验压力pt=24MPa 1工件材料与接头形式; 汽包筒身材料BHW35厚93mm; 下降管材料BHW35厚75mm; BHW35成分及力学性能,见表18表18化学成份质量分数%力学性能/MPaCMnSiNiMoCrSPσbσsσbσs≤
0.
161.0~
1.
60.
10.
50.6~
1.
00.2~
0.
40.
20.4≤
0.025≤
0.025≥569≥392≥510≥333 2焊接工艺含热处理及检验 1装配定位焊内侧 预热温度TPr≥100℃ 焊条-E5015J507,φ
4.0mm 定位焊层数1层 2埋弧焊 预热温度TPr≥180℃ 焊机国产ZMZ一500马鞍形连接管埋弧 焊丝H08Mn2MoA,φ
3.0mm; 焊剂HJ330; 焊接工艺参数 底层焊道电流350~370A;电压28~30V;焊接速度3昂~40cm/min; 坡口内焊道电流430—450A;电压,32~34V;焊接速度33~37cm/min; 补强层焊道电流350~370A;电压28~30V; 焊接速度37~40cm/min; 表面补焊用E6015,J607,φ
4.0mm焊条 3内壁趁热或预热TPr180℃碳弧气刨清根 4立即进行中间去应力热处理530~560℃×3h 5内壁底层打磨,进行100%的磁粉检验 6内侧焊条电弧焊 预热温度TPR≥180℃;焊条E6015(J607),φ
5.0mm 7焊缝经100%的超声波检验和磁粉检验 8去氢处理350℃×1~2h 例2.4300kW电动机空心轴环缝焊接
(1)工件结构与材料 如图35所示
(2)工件组装 1)在可转动的立式工作台上,Ⅱ段在下,Ⅰ段在上每条环缝圆周围上放4块工艺垫块,以保证坡口尺寸 2)预热用工频感应加热,电源为400KVA可调变压器预热至200~250℃,均可温1~2h整个工件用玻璃棉包裹保温 3)焊条电弧焊封底 焊条E6016(J606),φ
3.2MMφ4mm两人对称同步焊接,焊时工件转动焊接工艺参数封底焊共3层, 第1层φ
3.2mmI=100~130A;第
2、3层φ4mm,I=150~170A;焊完3层后,工件加热到300℃,然后将工件移至卧式转胎上进行埋弧焊3环缝埋弧焊 1预热温度TPr≥150℃; 2焊机MZ2—1500; 3焊丝H08M__oA,φ5mm; 4焊剂HJ350 5焊接工艺参数 直流反接,电流700~750A; 电压36~40V 焊接速度49~50cm/min 共焊8道,底层焊道电压取低值,焊接速度取高值 4焊后处理 1)去氢处理450℃×(1~2)h,焊后立即进行 2工件去应力处理轴上其他部件全部焊完后进行处理参数如下以小于或等于200℃/h的速度升温至560—600℃;在此温度均温15h,然后保温2.5h;随之炉温冷至300℃以下出炉 5焊后检验焊缝经100%的超声检验 例3厚板全焊特级吊车粱焊接 1工件结构和尺寸工件材料 工件材料16Mnq:结构与尺寸如图36所示工件由上、下翼板、腹板、纵向筋板、横向筋板、端部筋板组成2工件装配及焊前准备筋板装配及焊接从略 1)翼板和腹板的对接采用直线对接,翼板对接坡口如图36b所示,装配不留间隙腹板对接坡口如图36c所示;不留间隙采用自动埋弧焊,焊丝H08MnA,φ5mm;HJ431,焊前烘干250℃,2h焊接工艺参数I=750~850A,U=36~38V、Vw=42~58cm/min正面焊后,背面用碳弧气刨清根焊缝除外观检验外,还进行重100%超声检验 2翼板和腹板__接长焊接后,翼板与腹板的角变形用三辊卷板机或油压千斤顶矫正平直,不平直度f≤1mm 为减少翼板与腹板T形接头焊后的角变形,上翼板全长反变形见图36b,下翼板两端500mm范围反变形,腹板与翼橡T形坡口形式见图36d 3工件装配翼板和腹板的装配如图37a装配前所有需焊接的部位用砂轮打磨除锈,打磨宽度约50mm装配时翼板与腹板间不留间隙定位焊采用J507焊条300—350℃烘干2h定位焊缝长度不大于100mm,间距小于2500mm,焊脚不大于重1/2~2/3坡口深度3焊接 1)焊接材料H08MnA,φ5mm HJ431,经200℃烘干2h2)焊机MZ一1000;交流电源 3)工件在胎架上船形位置(与水平成35°~45°)施焊先焊下翼板一腹板连接焊缝;后焊上翼板一腹板连接焊缝焊缝全长分两段,采用两台埋弧焊机,一台自端部开始,另一台自中部开始同方向施焊 预热温度120~150℃第一道焊缝反面采用滑动铜衬垫,防止烧穿施焊前,定位焊缝用碳弧气刨清除,焊缝背面不做清根处理焊接工艺参数如表19表19厚板吊车梁埋弧焊工艺参数位置焊缝道次电弧电压/V焊接电流/A焊接速度/cm.min-1上板-腹板正面136~40600~65025~332334~38650~70033~424反面136~40700~75025~332334~38650~70033~424下板-腹板正面136~40600~65025~332334~38700~75033~424反面136~40700~75033~422334~38650~70033~424焊后检验抽T形焊缝总长的30%进行超声波检验。