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CO2 气体保护焊焊接工艺设计及在工程机械中的应用
湖南衡阳财经工业职业技术学院(421008) 邱葭菲
湖南重型汽车配件厂(421000) 王立
【摘要】通过对CO2 气保焊、富氩气保焊、焊条电弧焊3 种焊接方法进行焊接接头试验和对比分析, 以及在工程机械中的应用, 证明了CO2 气保焊具有成本低, 效率高, 焊接质量好等优点。
介绍了CO2 气保焊焊接操作技术及需注意的一些问题, 对CO2 气保焊焊接工艺设计及其应用具有一定的指导作用。
关键词 CO2 气保焊 焊接工艺 工程机械 某制造厂为一大型工程机械公司生产一百多米高的塔式起重机等工程机械部件, 这些部件均为焊接件, 焊接工作量大, 焊接质量要求较高, 技术难度较大。原采用焊条电弧焊, 焊接变形大且难以控制,生产率低。 通过对CO2 气保焊、富氩气保焊及焊条电弧焊进行对比工艺试验及评定, 决定除对个别有外观要求的焊缝采用富氩气体保护焊外, 其余均采用CO2气保焊。生产实践证明, 这样既保证了焊接质量, 又提高了劳动生产率, 降低了成本, 取得了较好的经济效益。
1 焊接接头情况及焊缝技术要求
1) 焊接接头形式有对接接头、角接接头、T形接头及搭接接头, 其中绝大部分是T形接头。
2) 焊缝形式有对接焊缝及角焊缝, 大部分为角焊缝, 由于板厚不同, 焊脚分别为6mm , 8 mm , 10mm , 12 mm , 15 mm 不等。
3) 母材主要为碳素结构钢板Q 2352A , 规格有6 mm , 8 mm , 10 mm , 12 mm , 20 mm , 25 mm 等几种。
4) 焊缝外观要求 焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合等缺陷。焊缝形状尺寸符合图样要求, 焊缝与母材平滑过渡。部分焊缝要求超声波探伤合格。
2 焊接试验
参照JB4708- 2000《压力容器焊接工艺评定》,进行CO2气保焊、富氩气保焊、焊条电弧焊对接接头力学性能试验, T 形接头角焊缝试验及CO2气保焊、富氩气保焊飞溅成形工艺性能, 进行对比分析。
2.1 对接接头力学性能试验
1) 试验材料 Q235-A , 300 mm ×125 mm ×10mm , 2 块; 焊条电弧焊开60V 形坡口, CO2气保焊、富氩气保焊开45V 形坡口, 单面焊双面成形。
2) 焊接方法及焊接材料 焊条电弧焊, E4303,φ3.2 mm , φ4 mm; CO2 气保焊、富氩气保焊焊丝ER50-6, 5 φL2; 富氩气: 80%A r+ 20%CO2。
3) 检验内容 外观检查, RT 检验, 力学性能试验(拉力试验、弯曲试验)。
2.2 T形接头角焊缝试验
1) 材料 Q235-A , 300 mm × 125 mm × 10mm , 2 块, 不开坡口, 单道焊。
2) 焊接方法及焊接材料 焊条电弧焊, 焊条E4303, φ3.2 mm; CO2 气保焊、富氩气保焊, 焊丝ER 50-6, φL2 mm; 富氩气: 80%A r+ 20%CO2。
3) 检验内容 外观检查, 切取5 个截面进行金相宏观检查。要求断面无裂纹, 无未焊透, 无未熔合缺陷。
2. 3 T 形接头角焊缝成形、飞溅试验试验条件同2. 2, 通过对比试验对CO 2 气保焊、
富氩气保焊进行外观成形及飞溅大小进行评定。
3 焊接试验结果分析
1) 从对接接头焊缝力学性能试验可知, 3 种焊接方法的焊接接头外观检查符合要求, RT 检验均高于Ê 级合格, 焊接接头的抗拉强度以富氩气保焊最高, CO2 气保焊次之, 焊条电弧焊最低, 这是因为富氩气保焊氧化性较少, 合金元素烧损较少所致, 但它们均高于母材规定的最小值。按规定的弯曲角, 每个试件面弯、背弯各2 个, 弯曲试验合格。这说明3种焊接方法及焊接工艺的焊接接头力学性能试验合格。但富氩气保焊、CO2 气保焊坡口角度较少, 钝边较大, 比焊条电弧焊生产率高, 节省材料, 成本低, 焊接变形少。这是因为气体保护焊焊丝较细, 电流密度大, 熔深大, 电弧穿透力强, 易焊透所致。
2) 从T 形接头角焊缝试验可知, 3 种焊接方法的熔深大小分别为: 富氩气保焊熔深略大于CO 2 气保焊, 大于焊条电弧焊, 每个试件的5 个断面根部均未出现裂纹、未熔合、未焊透缺陷, 宏观金相检验合格。
3) 从T 形接头角焊缝飞溅、成形试验可知, 富氩气保焊的飞溅较小, 最大飞溅颗粒直径大小为φ1. 5 mm～ φ2 mm, CO2 气保焊飞溅稍大, 最大飞溅颗粒直径为φ3 mm～ φ4 mm; 富氩气保焊焊缝表面较CO2焊波纹细密, 成形美观。
综上所述: 3 种焊接方法及焊接工艺均能满足力学性能要求及宏观金相要求。但CO2气保焊、富氩气保焊, 焊丝较细, 电流密度大, 热量集中, 电弧穿透力强, 熔深大, 可以减少坡口角度, 增加钝边厚度,节省材料, 提高劳动生率, 降低焊接应力与变形。富氩气保焊较CO2 气保焊成形美观, 飞溅小, 但成本较高。所以除了对极小数外观要求较高的焊缝采用
富氩气保焊外, 其余均采用CO2 气保焊。
4 焊接工艺
4. 1 焊前准备
1) 清除待焊部位及两侧10～ 20 mm 范围内的油污、锈迹等污物, 并在焊件表面涂上一层飞溅防粘剂, 在喷嘴上涂一层喷嘴防堵剂。
2) 将CO2 气瓶倒置1～ 2h, 使水分下沉, 每隔0.5h 放水1 次, 放2～ 3 次。
3) 根据焊接工艺试验编制焊接工艺。焊丝ER 5026, φ1. 0 mm , φL 2 mm , 焊机KRII350。
4) 采用左焊法。
4. 2 焊接操作工艺
4. 2. 1 对接焊缝操作工艺
1) 由于CO 2 气保焊熔深大, 在板厚小于12mm时均可用工形坡口(不开坡口) 双面单道焊接。对于开坡口的对接接头, 若坡口较窄, 可多层单道焊; 若坡口较宽, 可采用多层多道焊。
2) 焊接过程中, 焊枪横向摆动时, 要保证两侧坡口有一定熔深, 使焊道平整, 有一定下凹, 避免中间凸起, 这样会使焊缝两侧与坡口面之间形成夹角,产生未焊透、夹渣等缺陷。
3) 要控制每层焊道厚度, 使盖面焊道的前一层焊道低于母材1. 5～ 2. 5 mm , 并一定不能熔化坡口两侧棱边, 这样盖面时可看清坡口, 为盖面创造良好条件。
4) 盖面焊焊接时, 焊前应将前一层凸起不平的地方磨平, 焊枪摆动的幅度比填充层要大一些, 摆动时幅度应一致, 速度要均匀, 要特别注意坡口两侧熔化情况, 保证熔池边缘超过坡口两侧棱边, 并不大于2 mm , 以避免咬边。 |
