av浅析单面焊双面成型焊接工艺.doc
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1、大连理工大学网络教育学院毕业论文(设计)模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文(设 计) 题 目: 浅析单面焊双面成型焊接工艺 学习中心: 江苏无锡江阴奥鹏学习中心层 次: 专科起点本科 专 业: 船舶与海洋工程 年 级: 2011 年春 季 学 号: 111048310893 学 生: 张 春 辉 指导教师: 邵 昊 燕 完成日期: 2013 年 3 月 21 日 II浅析单面焊双面成型焊接工艺内容摘要焊接是一种特殊工艺,它有其自身独有的加工特点,其过程实为一种局部的冶金熔炼。因此,要真正掌握和运用好焊接这一特殊工艺,就必须掌握好与此相关的各种知识,如冶金物理、化学知识、金属学及热处理
2、知识;焊接材料、材料焊接以及产品焊接结构和结构生产等方面知识。焊接技术就是在高温或高压条件下,将两块或两块以上的母材连接在一起的整体操作方法,焊接技术主要应用在金属母材上,常用的有电弧焊、氩弧焊、CO2保护气体焊、FCB自动焊、激光焊等多种焊接方式,文章主要对单面焊双面成型的CO2保护气体焊焊接工艺进行分析。关键词:单面焊双面成型技术;质量;焊接缺陷原因;预防措施目 录内容摘要I引 言11 单面焊双面成型概述31.1 单面焊双面成型基本概念31.2 单面焊双面成型应用概况31.3 二氧化碳气体保护焊简介42 单面焊双面成型焊接方法的焊接缺陷及原因分析92.1 可能产生的焊接缺陷92.2 焊接缺
3、陷产生的原因分析113 单面焊双面成型产生焊接缺陷的危害及防止措施分析133.1 焊接缺陷的危害134 结论与展望15致 谢16参考文献17引 言一焊接技术作为制造基础工艺和技术,在工业上的应用时间并不长,但是焊接技术在工业上的发展却非常迅速,在短短几十年中,焊接已经在很多领域做出了突出贡献;例如:航天、汽车、造船、电子、海洋钻探等多有应用。焊接已经成为一种重要的制造技术和材料科学中的一个重要的专业学科,在技术方面开始了自己的新篇章。焊接在机械制造中是一种十分重要的加工工艺。据工业发达国家统计,每年用于制造焊接结构的钢材占钢总产量的70左右。焊接不仅能解决各种钢材的连接,而且还能解决有色金属和
4、钛、锆等特种金属材料的连接。焊接既能连接异种金属,又能连接厚薄相差悬殊的金属。因而已广泛地应用于机械、汽车、船舶、石油化工、电力、建筑、核能、海洋工程、航空航天、电子等工业领域。随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展,焊接技术进步很快, 到现在焊接方法已发展到数十种之多。 目前许多新的焊接工艺正逐步用于焊接生产,极大地提高了焊接生产率和焊接质量。与工业发达国家相比,我国的焊接机械化和自动化水平还较低,按熔化焊来计算,目前日本为67%,德国为80%,美国为56%,原苏联为40%,而我国还不到20%,其主要原因是我国焊接生产主要还靠手工电弧焊,自动化水平高的气体保护焊和埋弧自动焊应用少。从焊接
5、生产工艺装备水平来看,我国近年来,生产了成套的焊接工艺装备和焊接生产线,也有的厂家从国外引进了自动化水平较高的焊接辅助装置,焊接质量和生产效率有了很大提高。计算机控制系统在焊接生产工艺的应用,在国外已经比较普遍,除用于焊接工艺参数的控制之外,还可用于整条生产线、焊机的群控。它还可以根据材料厚度自动选择并预置焊接工艺参数,对焊接过程实现自适应控制、最佳控制以及智能控制等。从焊接装备上讲,具有智能的焊接机器人,特别是具有自动路径规划,自动校正轨迹,自动控制熔深的机器人以及特殊用途的焊接专用装备是近期重点发展方向。从焊接工艺上讲,优质、高效、低成本以及绿色、节能的焊接工艺,如复合热源焊接,是未来发展
6、的重方向。二船舶焊接技术在船舶制造中的关键作用和重要贡献。自1986年成立了中国船舶工业高效焊接技术指导组以来,以统一规划、分类指导、整体推进的方针指导下进行了20多年的卓越的推广与应用工作,成效比较显著的有在船舶行业中大力推广应用铁粉焊条、重力焊条、下行焊条、CO2气保护焊、药芯焊丝、单面焊技术、多丝埋弧焊技术、气电垂直自动焊、气电横向自动焊、多丝高速自动角焊、双丝MAG焊、双丝气电垂直自动焊、管子法兰自动机器人焊等项高效焊接工艺、材料与设备等方面的推广与应用,焊接生产效率大幅度地提高,从而促进了船舶产量的大幅度的增长,基本满足了主力船型(油船、散货船、集装箱船)LPG船、LNG船、FPSO
7、船、VLCC船的建造和质量要求,从中可见船舶焊接技术是船舶建造中的关键技术之一,是对推进先进船舶建造技术,缩短造船周期起着关键作用。三焊接中单面焊双面成形焊接工艺是在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接,正、反双面成形。焊接时随着电弧热源的稳定,液态金属熔池沿前线熔化,沿后端线结晶,高温液态熔池处于悬空状态,从而达到焊接技术的要求的方法。 是一门很难掌握的技术,所有的焊工,在掌握好了这一门技术后,对于其他焊接技术的要求可以说事轻车熟路,很容易掌握的。把握单面焊双面成型技术,事我们为了以后能更好的在这一领域发展的前提和基础。焊接技术是一门重要的金属加工技术, 尽管焊接技术发展很快,
8、自动化程度也越来越高,但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。1 单面焊双面成型概述1.1 单面焊双面成型基本概念焊接中单面焊双面成形焊接工艺是在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接,正、反双面成形。焊接时随着电弧热源的稳定,液态金属熔池沿前线熔化,沿后端线结晶,高温液态熔池处于悬空状态,从而达到焊接技术的要求的方法。 是一门很难掌握的技术,所有的焊工,在掌握好了这一门技术后,对于其他焊接技术的要求可以说事轻车熟路,很容易掌握的。把握单面焊双面成型技术,事我们为了以后能更好的在这一领域发展的前提和基础。焊接技术是一门重要的金属加工技术, 尽管焊接技术发展很快,自动化程度也越来越高,但手
9、工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面,单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。1.2 单面焊双面成型应用概况单面焊双面成形技术,是造船、机械、锅炉、压力容器焊工应熟练掌握的操作技能,也是在某些重要焊接结构制造过程中,既要求焊透而又无法在背面进行清根和重新焊接所必须采用的焊接技术。在单面焊双面成形操作过程中,不需要采取任何辅助措施,只是坡口根部在进行组装定位焊时,应按焊接时不同操作手法留出不同的间隙,当在坡口的正面用普通焊条进行焊接时,就会在坡口的正、背两面都能得到均匀整齐、成形良好,符合质量要求的焊缝,这种特殊的焊接操作被称为单面焊双面成形。作为焊工,在单面焊双面成形过
10、程中应牢记“眼精、手稳、心静、气匀”八个字。所谓“眼精”,就是在焊接过程中,焊工的眼睛要时刻注意观察焊接熔池的变化,注意“熔孔”尺寸,每个焊点与前一个焊点重合面积的大小,熔池中液态金属与熔渣的分离等。所谓“手稳”,是指眼睛看到哪儿,焊条就应该按选用的运条方法、合适的弧长、准确无误地送到哪儿。保证正、背两面焊缝表面成形良好。所谓“心静”,是要求焊工在焊接过程中,专心焊接,别无他想。任何与焊接无关的私心杂念,都会使焊工分心,在运条、断弧频率、焊接速度等方面出现差错,从而导致焊缝产生各种焊接缺陷。所谓“气匀”,是指焊工在焊接过程中,无论是站位焊接、蹲位焊接还是躺位焊接,都要求焊工能保持呼吸平稳均匀。
11、既不要大憋气,以免焊工因缺氧而烦噪,影响发挥焊接技能,也不要大喘气,焊接过程中,这种呼吸方法会使焊工身体上下浮动而影响手稳。总之,这八个字是经多年实践总结而得到的,指导焊工进行单面焊双面成形操作时收效很大。“心静、气匀”是前提,是对焊工思想素质上的要求,在焊接岗位上,每个焊工都要专心从事焊接工作,“一心不可二用”,否则,不仅焊接质量不高,也容易出现安全事故。只有做到“心静、气匀”,焊工的“眼精、手稳”才能发挥作用,所以这八个字,既有各自独立的特性,又有相互依托的共性,需要焊工在焊接实践中仔细体会其中的奥秘。1.3 二氧化碳气体保护焊简介1.3.1 简介二氧化碳气体保护焊简称“CO2”焊,它是利
12、用CO2气体作为保护的一种电弧焊接方法。1.3.2 CO2气体保护焊焊机组成CO2气体保护焊焊机组成如图1-1所示。图1-1 CO2气体保护焊焊机组成示意图1.3.3 CO2气体保护焊的特点及应用CO2气体保护焊与手工电弧焊、埋弧电动焊等电弧焊比较,有如下特点:(1)生产效率高:由于CO2焊的电流密度大,电弧热量利用率较高,焊后不需清渣,因此比手工电弧焊生产率高;(2)成本低:CO2气体价格便宜,且电能消耗少,降低了成本;(3)焊接变形小:CO2焊电弧热量集中,焊件受热面积小,故变形小;(4)焊接质量好:CO2焊的焊缝含氢量少,抗裂性好,焊缝机械性能好;(5)操作简便:焊接时可观察到电弧和熔池
13、情况,不易焊偏,适宜全位置焊接,易掌握;(6)适应能力强:CO2焊常用于碳钢及低合金钢,可进行全位置焊接。除用于焊接结构外,还用于修理和磨损零件的堆焊。(7)缺点:如采用大电流焊接时,焊缝表面成形不如埋弧焊,飞溅较多;不能焊接易氧化的有色金属。也不宜在野外或有风的地方施焊。1.3.4 CO2气体保护焊工艺参数为了保证CO2气体保护焊能获得优良的焊接质量,除了要有合适的焊接设备和焊接材料外,还应选择合理的焊接工艺参数,包括:焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长度、焊接速度、气体流量、电源极性及回路电感等八种工艺参数。(1)焊丝直径:焊丝直径根据焊件厚度、焊缝空间位置及生产率等条件来选择薄板或
14、中板的立、横、仰焊时,多采用直径1.6mm以下的细焊丝。当平焊位置焊接中厚板时,可采用直径大于1.6mm的粗丝。 不同直径焊丝的适用范围表丝径(mm)熔滴过渡形式施焊位置焊件厚度0.50.8短路过渡全位置1.02.5颗粒过渡平 位2.54.01.01.4短路过渡全位置2.08.0颗粒过渡平 位2.012.01.6短路过渡全位置3.0121.6颗粒过渡平 位6(2)焊接电流:CO2保护焊时,焊接电流是最重要的参数。因为焊接电流的大小,决定了焊接过程的熔滴过渡形式,从而对飞溅程度、电弧稳定性有很大的影响。同时,焊接电流对于熔深及生产率,也有着决定性的影响。电流增大,熔深增加,熔宽略增加,焊丝熔化速
15、度增加,生产率提高,但电流太大时,会使飞溅增加,并容易产生烧穿及气孔等缺陷。反之,若电流太小,电弧不稳定,而产生未焊透,焊缝成形差。 不同丝径焊接电流选用范围表丝径(mm)焊 接 电 流 (A)颗 粒 过 渡(3045V)短 路 过 渡(1622V)0.8150250501001.0150300701201.2160350901501.62005001402002.03506001602502.4500750180280(3)电弧电压:电弧电压也是重要的焊接工艺参数,选择时必须与焊接电流配合恰当。电弧电压的大小对焊缝成形、熔深、飞溅、气孔以及焊接过程的稳定性等都有很大影响通常细丝焊接时电弧电压
16、为1624V,粗丝(1.6以上)焊接时电弧电压为2536V。采取短路过渡形式时,其电弧电压与焊接电流的最佳配合范围见下表:CO2短路过渡时电弧电压最佳范围焊接电流(A)电 弧 电 压(V)平 焊立焊和仰焊751201821.5181913017019.523.01821180210202418.52222026021251923.5(4)焊接速度:焊接速度会影响焊缝成形、气体保护效果、焊接质量及效率。在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压的工艺条件下,速度增快,焊缝熔深及熔宽都有所减小。如果焊速太快,则可能产生咬边或未熔合缺陷,同时,气体保护效果变坏,出现气孔。反之若焊速太慢,效率低,焊接变形大
17、。通常,CO2半自动焊速在1530m/h范围内;自动焊时,速度稍快些,但一般不超过40m/h。(5)焊丝伸出长度:指从导电嘴到焊丝端头的距离。 一般按下式选定: L= 10*d mm 丝径 焊丝伸出长度 如果焊接电流取上限值,则伸出长度也可稍大一些。(6) CO2气体流量:其大小应根据接头形式、焊接电流、焊接速度、喷嘴直径等参数决定。通常细丝(1.6)焊接时,流量为515L/min;粗丝(1.6)焊时,流量1525L/min。(7)电源极性:CO2气体保护焊时,主要采用直流反极性连接,这种焊接过程电弧稳定,飞溅少、熔深大。而正极接时,因为焊丝为阴极,焊件为阳极,焊丝熔化速度快,而熔深较浅,余高
18、增大,飞溅也较多,一般只用于阀门堆焊或铸钢件的补焊。(8)回路电感:焊接回路中串联的电感量应根据焊丝直径、焊接电流、和电弧电压来选择。合适的电感,可以调节短路电流的增长速度,使飞溅减少,还可以调节短路频率,调节燃弧时间,控制电弧热量;电感值太大时,短路过渡慢,短路次数少,引起大颗粒的金属飞溅或焊丝成段炸断,造成熄弧或引弧困难;电压值太小时,短路电流增长速度快,造成很细的颗粒飞溅,使焊缝边缘不齐。焊接回路电感量的选择焊丝直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)电感量(mH)0.8100180.010.081.2130190.010.161.6160200.30.7 通常,可采取试焊法,来调整电感
19、量,当达到焊接过程电弧稳定、短路频率较高,飞溅最小时,则此电感量值是合适的。上述8种参数中,主要是焊丝直径、焊接电流和电弧电压、焊接速度等几项,其它参数基本上变化不大。在选择焊接工艺参数时,应根据板厚、接头形式和焊缝空间位置,以及确定的熔滴过渡形式等来综合考虑,从而满足焊接质量和生产要求。1.3.5 CO2气体保护焊操作技术(1)焊前清理与装配定位:CO2半自动焊时,对焊件与焊丝表面的清洁度要比电弧焊时严格,焊前应对焊件、焊丝表面的油、锈、水及污物进行仔细清理。定位焊可使用优质焊条进行手工电弧焊或者直接采用CO2半自动焊进行,定位焊的长度和间距,要根据板厚和焊件结构形式而定。一般定位焊缝长度约
20、为30250mm,间距以100300为宜。(2)引弧与熄弧:在CO2半自动焊中,常用直接短路接触法引弧,引弧和熄弧比较频繁,操作不当时易产生焊接缺陷。由于CO2焊机的空载电压较低,引弧比较困难,往往造成焊丝成段爆断,所以引弧时要把焊丝长度调整好,焊丝与焊件保持23mm的距离。如果焊丝端部有球状头,应当剪掉。因为球状头的存在,等于加粗了焊丝直径,并且球头表面有一层氧化膜,对引弧不利。为了消除未焊透、气孔等引弧的缺陷,对接焊缝应采用引弧板,或在距焊缝端部24mm处引弧,然后再缓慢将电弧引向焊缝起始端,待焊缝金属熔合后,再以正常焊接速度前进。焊缝结尾熄弧时应填满弧坑。采用细丝短路过渡焊时,其电弧长度
21、短,弧坑较小,不需作专门处理。若采用粗丝大电流并使用长弧时,由于电流大,电弧吹力也大,熄弧过快会产生弧坑。因此在熄弧时要在弧坑处停留片刻,然后缓慢抬起焊枪,在熔池凝固前仍要继续送气。(3)左焊法和右焊法:CO2半自动焊根据焊丝的运动方向有左焊法和右焊法,如图1-2所示。左焊法电弧对焊件有预热作用,熔深大,焊缝成形较美观,能清楚的掌握焊道方向,不易焊偏,一般CO2气体焊都采用左焊法。采用右焊法时,气体对熔池的保护效果好,由于电弧的吹力作用,把熔池的熔化金属推向后方,使焊缝成形饱满。但焊道方向不易掌控。 图1-2 CO2气体保护焊左焊法和右焊法示意图2 单面焊双面成型焊接方法的焊接缺陷及原因分析2
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