《单面焊双面成型的焊接质量控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单面焊双面成型的焊接质量控制.docx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、12届焊接技术及自动化专业毕业设计（论文）题目:单面焊双面成型的焊接质量控制学 号：120225019姓名：指导教师：专 业：焊接技术及自动化班级：12焊接完成时间：2022年3月20日b)锻件a)铸件 图1钢的显微组织1.1.1 2. 3电弧电压焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊缝质量稳定的重要因素。焊条电弧焊电弧电 压主要由电弧长度决定的。电弧长度越大，电弧电压越高，电弧长度越短，电弧电压越小。 电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝易产生气孔， 焊接金属的机械性能降低。但弧长也不易过短，若弧长过短，就会引起粘条现象，且由于 电弧对溶池的表面压力过大，不利于溶
2、池的搅拌，使溶池中气体及溶渣上浮受阻，从而引 起气孔、夹渣等缺陷的产生。4.2.4 焊接层数选择不当单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响。焊接层数主要根据焊件 厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定。可作如下近似估算：n= 6 /d公式式中：n为焊接层数；5为焊件的厚度(mm)； d为焊条的直径(mm)对于低碳钢和强度等级较低的低合金钢的多层焊时，每层厚度过大，对焊缝金属的塑 性(主要表现在冷弯上)有不利的影响，且焊接过程中熔渣易倒流，产生夹渣和未熔合等 缺陷。但每层厚度也不易过小，以免造成焊缝两侧熔合不良。4.2.5 焊条类形及焊条直径的影响焊缝金属的性能主要由焊条和焊件
3、金属相互熔化来决定。因此，焊条类形选择恰当与 否是影响焊缝质量的重要因素。焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外，对焊接质 量也有一定的影响。焊条直径普通根据焊件的厚度选择：同时还要考虑接头形式、施焊位 置和焊接层数，对于重要的结构还要考虑焊接热输入的要求。在普通情况下，焊条直径与 焊件厚度之间的关系的参考数据，见表2O表2焊条直径与工件厚度之间的关系焊件厚度/mm焊条直径/mm2233.2453. 246124513416在板厚相同的条件下，平焊位置的焊接所选用的焊条直径比其他位置大一些，立焊， 横焊和仰焊应选用较细的焊条，普通不超过4. Ommo第一层焊道应选用小直径焊条焊接， 以后各层
4、可以根据焊件的厚度选用较大的焊条。T形接头、搭接接头都选用较大直径的焊 条。4.3操作因素在焊接生产过程中，焊工的单面焊双面成形操作技术水平低，就意味着打底层的运条 方法、焊条角度、接头方法、中间层及盖面层的运条方法、接头、收尾等操作方法掌握不 熟练，这是造成焊缝质量差的重要原因之一。焊前对工件上的油、锈、水分清理不严格，焊条未经烘干处理或者烘烤温度不够而投入使用, 会促使焊缝产生大量的气孔，从而使焊接缝质量达不到要求。5 .单面焊双面成形常见的焊接缺陷5.1 气孔焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来形成的空穴叫做气孔。气孔不仅浮现 在表面，也会浮现在内部。气孔首先影响的是焊缝的气密性
5、和水密性，减少焊缝的有效面 积，造成应力集中，降低焊缝强度和韧性(常见的气孔有氢气孔，氮气孔，一氧化碳气孔 等)。5.2 夹杂焊缝中的夹杂物指焊接冶金反应产生的、焊后残留在焊缝金属中的微观非金属杂质(如 氧化物，碳化物)，它会导致焊接结构塑性和韧性降低，增加热裂纹和层状撕裂的敏感性。5.3 焊接裂纹在焊接应力及其它至脆因素的作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏 而形成的新界面所产生的缝隙叫焊接裂纹。焊接裂纹在生产中时常会造成废品，而且可能 造成灾难性事故。因此，裂纹在生产中普通是绝不允许的。5.4 咬边焊接咬边是指由于焊接参数选择不恰当，或者操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生
6、沟 槽或者缺陷，它是由于焊接时由于熔敷金属未彻底覆盖在母材的已熔化部份，在焊趾 处产生的低于母材表面的沟槽。是焊接电弧把焊件边缘熔化后，没有得到焊条熔化金属 的补充所留下的缺口。 超出焊接工艺质量标准要求的咬边将削弱接头强度，导致结构件 的破坏。55未焊透和未融合焊缝金属与母材之间未被电弧熔化而留下空隙，称为未焊透，常发生在单面焊根部 和双面焊中部。焊缝金属与母材之间、焊缝金属之间彼此没有彻底熔合在一起的现象，称 为未熔合。6 .防止旱篙焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施6.1 作好焊前准备焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的引弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、 灵便、方可使用。工件应开Y形的
7、坡口，钝边的尺寸普通选在0.51.0mm之间，坡口边 缘20mm以内处用磨光机打磨，并将表面的铁锈、油污等清除干净，露出金属光泽。锅炉 压力容器及重要结构的焊接一律采用碱性焊条，打底层焊接应选择直径3. 2mm的焊条，中 间层和盖面层可选用4mm的焊条，并对焊条进行400烘干，保温24h。使用时需要将 焊条放在保温筒内，随用随取。焊条在炉外停留时间不得超过4h,且反复烘干次数不能多 于三次，药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用4。试板装配尺寸:坡口角度/ ( )装配间隙/mm钝边/mm反变形/ (0 )错边量/mm60始焊端2终焊端303-4W1装配如下图6. 2焊接操作6. 2.1选择合适的工
8、艺参数焊条电弧焊的工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源 种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否直接影响焊缝形状、尺寸、焊接 质量和生产率。因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产中不可忽视的一个重要问题。焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验进 行选择，保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。焊接过程中 应尽量选择使用短弧焊接，立焊、仰焊时比平焊更短些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属 下滴，碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些，以利于电弧的稳定，以避免咬边、未焊透、 气孔等缺陷的产生。 焊速应合适，不宜过慢，以
9、每层厚度不大于4-5mm为宜，以避免高 温停留增长，影响焊缝的机械性能，但焊速也不宜过快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷 5o焊接速度直接影响生产率，所以应该在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径 和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以提高焊接生产率。对重要构件要采 取焊前先预热、焊后缓冷等措施，以避免冷裂纹的产生。焊接参数对热影响区的大小和性能有很大的影响。采用小的焊接参数，如降低焊接电 流，增大焊接速度等，都可以减小热影响区的尺寸。采用小的焊接参数也可防止过热组织 生成和晶粒细化。下面以平位置单面焊双面成形为例介绍下焊接要点：装配尺寸如上图，采用多层多道焊的方法，工件为Q235,
10、焊条为J442直径为3.2,根据公式可以估算出焊接层数大概为3-4层。焊接参数:焊接层数焊条直径/mm焊接电流/mm打底焊3.280-90填充焊100-120盖面焊90-1101）打底焊（采用断弧焊接方法）打底焊时，在工件短头引弧，焊接到定位焊处，等待浮现熔池后，横向摆动，要在两 侧停留看到坡口两侧的金属开始熔化，浮现熔孔。开始正式焊接起点。浮现熔孔后迅速提 起焊条，熄灭电弧。然后在前一个熔池大概2/3处的地方再次引弧，焊处再次浮现熔孔， 熄弧，挨次循环（如果装配间隙过大可以现在坡口两侧点焊，使间隙变小后再摆动焊接， 以防止焊流）。J2（填充层焊条角度图）3）盖面焊接前必须做焊前清理，运条方法
11、和盖面层相同，盖面时要注意，摆动幅度要增大， 摆动幅度一致，焊接速度均匀，两边稍作停留，一便焊缝边缘有好的熔合，要避免产生咬 边。不能焊出坡口以外过多，不然焊缝太宽。6. 2. 2焊工技术水平焊接生产中，焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平和技术经验，往往决定了 焊缝的质量。因此，加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练及各种单面焊双面成形的焊 接参数的掌握是保证焊缝质量的关键。单面焊双面成形焊接技术在现代手工电弧焊焊接领域仍占有不可替代的作用。特别在小直径容器和 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。优质的单面焊双面成形焊接质量可以满足 设计要求，保证正常的使用寿命。而一旦浮现
12、严重的焊接缺陷，就会影响产品的使用寿命，甚至给安全 生产带来威胁，引起安全事故。为了防止这些缺陷的产生，对单面焊双面成形技术进行更深一步探索。 通过对造成质量差原因的分析，逐步改善和提高单面焊双面成形的焊接质量。单面焊双面成形的焊接质 量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。通过对这些限制的深入研究，找出造成质量 差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步完 善，加以推广，并对单面焊双面成形的作业起到一定的指导作用。参考文献1张应力主编.新编焊工使用手册国.北京：金盾出版社，2004.2戴树新主编.焊接生产管理与检测M.北京：机械工业出
13、版社，2004.3雷世明主编.焊接方法与设备M.北京：机械工业出版社，1998.4曾经乐主编.现代焊接技术手册M.上海：上海科学技术出版社，1993.1989.5吴志强主编.现代焊接方法与设备M.北京：机械工程师进修大学出版，6周兴中主编.焊接方法与设备M.北京：机械工业出版社，1990。致谢本课题在选题及研究过程中得到陈晨老师的悉心指导。陈晨老师多次问询研究进程，并为我指点迷 津，匡助我开辟研究思路，精心点拨、热忱鼓励。陈晨老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏塌实 实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以平生受益无穷之道。对陈晨老师的感激 之情是无法用言语表达的。感谢机电系
14、全体老师对我的培养，向他们表示诚挚的谢意和崇高的敬意。同时也感谢我的同学们 三年来对我学习、生活的关心和匡助。最后，向我的父亲、母亲致谢，感谢他们对我的养育之恩。目录前百1单面焊双面成形技术的概念2单面焊双面成形分类及常见的焊接缺陷2.1分类2. 2.1尺寸上的缺陷2.1. 2. 2结构上的缺陷2.2. 2. 3性质上的缺陷 3单面焊双面成形质量差引起的问题2.3. 加消耗，降低结构的质量和使用寿命3. 2焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故 4单面焊双面成形焊接质量差的原因分析4.1焊接电源自身因素引起的焊接质量差4. 2工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响4. 2.1焊接电流
15、4. 2. 2焊接速度4. 2.3电弧电压4. 2. 4焊接层数选择不当4. 2. 5焊条类形及焊条直径的影响4.3操作因素 5单面焊双面成形常见缺陷 5.1气孔 5.2夹杂5. 3焊接裂纹5.4咬边 5. 5未焊透和未融合 6防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施 6.1作好前准备 6. 2焊接操作 6. 2.1选择合适的工艺参数 6. 2. 2焊工技术水平参考文献摘要手工电弧焊单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备，工艺参数，焊材，操作技术 等的限制。本文详细分析了焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条 类型、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成形技术焊接质量的影响和造成的相
16、关缺陷的原 因，并提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，对此类焊接方法具有一 定的指导作用。关键词：手工电弧焊；单面焊双面成形；质量；原因；措施MS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，自动化焊接程度越来 越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的位置，特别是在小直径管道和容器的焊接，单面焊 双面成形焊接技术的作用更显突出。高质量的单面焊双面成形焊缝应圆滑过渡，不得有裂 纹、未融合、夹杂、气孔、焊瘤、咬边等缺陷。但是在焊接过程中由于设备，焊材，焊接 工艺及操作等原因，导致焊缝成形不达标，重而使其工件的使用寿命受到严重的影响，甚 至有可能造成严重的损失。1 .单面焊双面成
17、形技术的概念单面焊双面成形技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部 在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接， 就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成形良好，符合质量要求的焊缝。这种方法 主要合用于板材对接接头、管状对接接头和骑座式管板接头。是锅炉、压力容器焊工应熟 练掌握的操作技能。手工电弧焊单面焊双面成形是采用普通焊条，在对工件开坡口并进行 组装定位焊，按焊接的不同位置，采用不同的手法对坡口进行焊接，达到单面焊，双面成 形的效果。这种方法主要合用于板材对接接头，管管对接接头等，是压力容器焊工应熟练 掌握的操作技能。2 .单面焊双
18、面成形分类及常见的焊接缺陷2.1 分类断弧焊法置试板大间隙端于右侧，在试板左端定位焊缝处引弧，并用长弧稍作停留进行预热，然后压低电弧在两 钝边间作横向摆动。当钝边熔化的铁液与焊条金属熔滴连在一起，并听到“噗噗”声时，便形成第一个熔 池，灭弧。它的运条动作特点是，每次接弧时，焊条中心应对准熔池的2/3处，电弧同时熔化两侧钝边。 当听到“噗噗”声后，果断灭弧，使每一个新熔池覆盖前一个熔池2/3摆布。操作时必须注意，当接弧位置选在熔池后端，接弧后再把电弧拉至熔池前端灭弧，则易造成焊缝夹 渣。此外，在封底焊时，还易产生缩孔，解决办法是提高灭弧频率，由正常50次/min60次/min,提高 到80次/m
19、in摆布。更换焊条时的接头方法：在换焊条收弧前，在熔池前方做一熔孔，然后回焊10mm摆布再收弧，以 使熔池缓慢冷却。迅速更换焊条，在弧坑后部20mm摆布处起弧，用长弧对焊缝预热，在弧坑后10mm 摆布处压低电弧，用连弧手法运条到弧坑根部，并将焊条往熔孔中压下，听到“噗噗”击穿声后，停顿 2s摆布灭弧，即可按断弧封底法进行正常操作。连弧焊法连弧焊法是在焊接过程中电弧连续燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边间隙，先用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊的一种单面焊双面成型的技术。基本操作要点：引弧后先将电弧压断到最低程度，并在始焊处以小齿距的锯齿行运条法作 横向摆动，对焊件进行加热。竭力将焊条往根部送
20、下做一个击穿动作，等听到噗声的一声 形成溶孔后，迅速将电弧移到任一坡口面随后在坡口面间以一定的焊条倾角做似停非停的 弱小动作，时间约为2s,使电弧将两坡口根部两侧各融化L 5mm摆布，然后将焊条提起1-2mm,以小齿距的锯齿形运条做横向摆动，使电弧边溶化孔前沿、边向前施焊。施焊时，一定要将焊条中心对准熔池的前沿与母材交壤处，使每一个新烙池与刖一 1、 池柑童叠。收弧时，缓慢地把焊条向熔池后方的左侧或者右侧带一下，随后将焊条提起、收弧。接头时, 先在距弧坑10T5 mm处引弧，以正常运条速度运至弧坑的1/2处，将焊条下压，待听到“噗” 的一声之后，就作广2 S的似停非停地弱小摆动，然后再将焊条提
21、起2 mm,使其在熔化熔孔前沿的同时向前运条施焊。连弧焊接的施焊过程中，由于采用了较小的根部间隙与焊接工艺参数，并在短弧条件下进行有规则的焊条摆动，于是可造成熔滴向熔池均匀过渡的良好条件，使焊道始终处于缓慢加热和缓慢冷却的状态，所 以非但能获得温度均匀分布的焊缝和热影响区，而且还能得到成形整齐、表面细密的背面焊道，因此连弧焊法是一种能保 证焊缝具有良好力学性能和内在质量的单面焊双面成形操作技术。2 . 2. 1尺寸上的缺陷包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊 缝宽度不均匀、太宽或者太窄，焊缝余高过低或者过高，角焊缝焊脚尺寸不等都属于焊缝 尺寸及形状不符合要求。
22、这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容易造成应力集中，影响 焊缝与母材的结合强度。3 . 2.2结构上的缺陷包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。 这些缺陷是焊接过程中最容易浮现的缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接 接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂纹，导致结构破坏，使焊接结构无法承受 正常工作载荷。3.1. 2. 3性质上的缺陷包括力学性能和化学性质等不满足焊件的使用要求的缺陷。力学性能指的是抗拉 强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指 的是化学成份和耐腐蚀性等。这些缺陷使焊缝结构无法达到设计要求的力学
23、性能和化学性 能。4 .单面焊双面成形质量差引起的问题4.1. 增加消耗，降低结构的质量和使用寿命焊接生产中，优质的焊接质量可以满足设计要求，保证结构的正常使用寿命1。 而一旦浮现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。4.2. 焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中，一旦有严重缺 陷，质量不合格，焊件的焊补非常艰难，而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用， 使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效使用面积减小，减弱了焊接接头的强度。轻
24、 则使产品的使用寿命受到影响，重则导致焊缝断裂，产品破坏，酿成严重的事故。5 .单面焊双面成形焊接质量差的原因分析5.1. 焊接电源自身因素引起的焊接质量差焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素。若焊接电源自身性能不好，必然不会产生 良好的焊件。当焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过 程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。用交流电源焊接时，电弧稳定性差。采用直流电源焊接时，电弧稳定、柔顺、飞溅少，但 电弧磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧性差，通常必须采用直流弧焊电源。用小电流焊 接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。低氢型焊条用直流 电源
25、焊接时，普通用反接，因为反接的电弧比正接稳定。焊接薄板时，焊接电流小，电弧 不稳定，因此焊接薄板时，不管是用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接3。5.2. 工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响5.3. . 1焊接电流焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量。焊接电流过大，可以提高 生产率，并使熔透深度增加，但易浮现咬边、焊穿、增加焊件变形和金属飞溅量，也会使 焊接接头的组织由于过热而发生变化，并增大气孔倾向。 特别在立焊操作时熔池难以控 制，易浮现焊瘤，弧长增加，就会产生咬边。焊接电流过小，使电弧不稳，熔透深度减小, 易浮现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。焊接电流应根据板件厚
26、度、接头形式、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径 和焊接经验等因素综合考虑。对于一定直径的焊条有一个合适的焊接电流范围，可参考表 1选择。表1焊接电流和焊条直径的关系焊接电流/A焊条直径/mm焊条直径/mm焊接电流/A1.625-402. 040-652. 565-803.2100-1304.0160-2105. 0200-2704. 2. 2焊接速度焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速度对保证焊接质量尤其重 要。焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝宽度和余高 等符合设计要求。焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等 缺陷。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降 低，焊件的变形量增大，同时焊速过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣 等缺陷。