1. 二氧化碳氣體保護焊的焊接方法及工藝
二氧化碳氣體保護電弧焊(簡稱CO2焊)的保護氣體是二氧化碳(有時採用CO2+O2的混合氣體)。由於二氧化碳氣體的0熱物理性能的特殊影響,使用常規焊接電源時,焊絲端頭熔化金屬不可能形成平衡的軸向自由過渡,通常需要採用短路和熔滴縮頸爆斷、因此,與MIG焊自由過渡相比,飛濺較多。
但如採用優質焊機,參數選擇合適,可以得到很穩定的焊接過程,使飛濺降低到最小的程度。由於所用保護氣體價格低廉,採用短路過渡時焊縫成形良好,加上使用含脫氧劑的焊絲即可獲得無內部缺陷的劉質量焊接接頭。因此這種焊接方法目前已成為黑色金屬材料最重要焊接方法之一。
基本原理
CO2氣體保護焊是以可熔化的金屬焊絲作電極,並有CO2氣體作保護的電弧焊。是焊接黑色金屬的重要焊接方法之一。
工藝特點
1.CO2焊穿透能力強,焊接電流密度大(100-300A/m2),變形小,生產效率比焊條電弧焊高1-3倍
2. CO2氣體便宜,焊前對工件的清理可以從簡,其焊接成本只有焊條電弧焊的40%-50%
3.焊縫抗銹能力強,含氫量低,冷裂紋傾向小。
4.焊接過程中金屬飛濺較多,特別是當工藝參數調節不匹配時,尤為嚴重。
5.不能焊接易氧化的金屬材料,抗風能力差,野外作業時或漏天作業時,需要有防風措施。
6.焊接弧光強,注意弧光輻射。
操作方法
金屬焊接方法有40種以上,主要分為熔焊、壓焊和釺焊三大類。
熔焊
熔焊是在焊接過程中將工件介面加熱至熔化狀態,不加壓力完成焊接的方法。熔焊時,熱源將待焊兩工件介面處迅速加熱熔化,形成熔池。熔池隨熱源向前移動,冷卻後形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。
在熔焊過程中,如果大氣與高溫的熔池直接接觸,大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池,還會在隨後冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,惡化焊縫的質量和性能。
為了提高焊接質量,人們研究出了各種保護方法。例如,氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護焊接時的電弧和熔池率;又如鋼材焊接時,在焊條葯皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進行脫氧,就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免於氧化而進入熔池,冷卻後獲得優質焊縫。
壓焊
壓焊是在加壓條件下,使兩工件在固態下實現原子間結合,又稱固態焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊,當電流通過兩工件的連接端時,該處因電阻很大而溫度上升,當加熱至塑性狀態時,在軸向壓力作用下連接成為一體。
各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程,因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素燒損,和有害元素侵入焊縫的問題,從而簡化了焊接過程,也改善了焊接安全衛生條件。同時由於加熱溫度比熔焊低、加熱時間短,因而熱影響區小。許多難以用熔化焊焊接的材料,往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優質接頭。
釺焊
釺焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釺料,將工件和釺料加熱到高於釺料熔點、低於工件熔點的溫度,利用液態釺料潤濕工件,填充介面間隙並與工件實現原子間的相互擴散,從而實現焊接的方法。
焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用,而發生組織和性能變化,這一區域被稱為熱影響區。焊接時因工件材料、焊接材料、焊接電流等不同,焊後在焊縫和熱影響區可能產生過熱、脆化、淬硬或軟化現象,也使焊件性能下降,惡化焊接性。這就需要調整焊接條件,焊前對焊件介面處預熱、焊時保溫和焊後熱處理可以改善焊件的焊接質量。
2. 二保焊的焊接方法
CO2半自動氣體保護焊接工藝
本工藝適用於低碳鋼和低合金高強度鋼各種大型鋼結構工程焊接,其焊接生產率高,抗裂性能好,焊接變形小,適應變形范圍大,可進行薄板件及中厚板件焊接.
一. 焊接准備
1.焊接前接頭清潔要求在坡口兩側30mm范圍內影響焊縫質量的毛刺、油污、水銹臟物、氧化皮必須清潔干凈。
2.當施工環境溫度低於零度或鋼材的碳當量大於0.41%,及結構剛性過大,物件較厚時應採用焊前預熱措施,預熱溫度為80℃~100℃,預熱范圍為板厚的5倍,但不小於100mm。
3.工件厚度大於6mm時,為確保焊透強度,在板材的對接邊緣應採用開切V形或X形坡口,坡口角度為60°鈍邊p為0~1mm,裝配間隙b為0~1mm;當板厚差≥4mm時,應對較厚板材的對接邊緣進行削斜處理,如圖:
4.焊前應對CO2焊機送絲順暢情況和氣體流量作認真檢查。
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5.若使用瓶裝氣體應作排水提純處理,且應檢查氣體壓力,若低於9.8×10.5PQ(10kgf/mm2)應停止使用。
6.根據不同的焊接工件和焊接位置調節好規范,通常的焊接規范可以用以下公式: V=0.04I+16 (允許誤差±1.5V)
二. 焊接材料
1. CO2氣體純度要求99.5%;含水量不超過0.1%;含碳量不超過0.1%。
2.焊絲牌號低碳鋼及高強度低合金鋼重要結構焊接選用H08Mn2SiA;H08Mn2SiA低碳鋼一般結構焊接選用H08MnSi。
焊絲表面鍍銅不允許有銹點存在。
三. 焊接規范
板厚 焊絲直徑 焊接規范 氣體流量 備注
mm mm 焊接電流(A) 焊接電壓(V) l/min
1 0.8 60~80 16~17 10~12
適用於
平對接焊
3 1.0 120~150 18~20 10~12
6 1.0 140~160 21~22 10~12
10 1.2 180~200 23~24 14~18
>20 1.2 210~240 25~28 18~20
10~20 1.2 100~120 20~22 14~18 適用立、橫、仰焊;適用立向下角焊及立向上角焊
3~20 1.2 140~170 21~24 14~18
如使用葯芯焊絲,焊接時可參考此規范。
四. 操作要點
1.垂直或傾斜位置開坡口的接頭必須從下向上焊接,對不開坡口的薄板對接和立角焊可採用向下焊接;平、橫、仰對接接頭可採用左向焊接法。
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2.室外作業在風速大於1m/s時,應採用防風措施。
3.必須根據被焊工件結構,選擇合理的焊接順序。
4.對接兩端應設置尺寸合適的引弧和熄弧板。
5.應經常清理軟管內的污物及噴咀的飛濺。
6.有坡口的板縫,尤其是厚板的多道焊縫,焊絲擺動時在坡口兩側應稍作停留,鋸齒形運條每層厚度不大於4mm,以使焊縫熔合良好。
7.根據焊絲直徑正確選擇焊絲導電咀,焊絲伸出長度一般應控制在10倍焊絲直徑范圍以內。
8.送絲軟管焊接時必須拉順,不能盤曲,送絲軟管半徑不小於150mm。施焊前應將送氣軟管內殘存的不純氣體排出。
9.導電咀磨損後孔徑增大,引起焊接不能穩定,需重新更換導電咀。
五.焊接程序
1.焊接板縫,有縱橫交叉的焊縫應先焊端焊縫後焊邊焊縫。
2.接縫長度超過1米以上,應採用分中對稱焊法或逐步退焊法。
3.物架上對接與角接焊縫同時存在時,應先焊板的對接縫,後焊物架的對接焊縫,最後焊物架與板的角接焊縫。
4.凡對稱物件應從中央向首尾方向開始焊接並左、右、方向對稱進行。
5.物件上、平、立、角焊同時存在時,應先焊立角焊,後焊平角焊;先焊短焊縫,後焊長焊縫。
6.一切吊運「馬」,其焊腳應為「吊馬」的板厚四周焊縫包角,焊後認真檢查焊縫質量。
7.部件焊縫質量不好,應在部件時就進行反修改合格,不得留在整體安裝焊接時進行。
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五. 焊縫質量要求
1.重要結構對接焊縫按各種設計規定技術要求進行一定數量的X光或超聲波縫內部檢查,並按設計規定級別評定。
2.外表焊縫檢查,所以結構焊縫全部進行檢查,其焊縫外表質量要求:
①焊縫直線度,任何部位在≤100mm內直線度≤2mm。
②焊縫應過渡光順,不能突變<90°過渡角度。
③焊縫高低差在長度25mm,其高低差應≤1.5mm。
④角焊縫K值公差為物件板厚≤4mm時0.9K0≤K≤K0+1;物件板厚>4mm時0.9K0≤K≤K0+2。(K0為設計焊腳尺寸)
⑤焊縫咬邊:當板厚≤6mm d≤0.3mm局部,d<0.5mm;
當板厚>6mm d≤0.5mm (d為咬邊深度)
⑥焊縫不允許低於工件表面及裂縫和尚未熔合的缺陷存在。
⑦多道焊縫表面堆疊相交處下凹深度應≤1mm。
⑧全部焊接缺陷允許進行修補,修補後應打磨光順。
⑨部件物材為鑄鋼件時,焊後必須經550℃退火處理,以消除應力。
3.焊接結構允許進行火工校正。