CO2气体保护焊焊接工艺设计

CO2气体保护焊焊接工艺设计一、课程基本目标知识目标：1、掌握电弧基础知识。2、掌握CO2气保焊的方法原理及应用。3、掌握焊接参数对焊接质量的影响。能力目标：1、能够根据工作任务正确选择焊接方法、焊接材料及焊接工艺参数。2、熟练操作常用的焊接、切割设备。3、实施焊接工艺、完成焊接接头的焊接。职业素质养成目标：1、应用所学知识，结合有关标准和技术规范解决工程实际问题解决工程问题既要有理论依据，也要遵循国家、行业的相关标准和规范。2、具备发现问题、分析问题及解决问题的能力。3、团队协作的精神。二、教学内容介绍及课时安排1、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2、课时安排为4课时三、教学重点、难点1、重点：通过连续送给的焊丝（非熔化的电极）与工件间产生的电弧加热金属，同时外加气体来保护电弧及焊接区域的焊接方法。2、难点：气体保护焊设备及焊接材料四、教学方法1、对焊接设备类型、常用材料、标准规范等采用多媒体教学，以叙述为主；2、焊接类型通过比较法和试验教学。五、教学过程焊接工艺1、焊前准备1)清除待焊部位及两侧10～20mm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ER5026,φ1.0mm,φL2mm,焊机KRII350。4)采用左焊法。2、焊接操作工艺1)由于CO2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1.5～2.5mm,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2mm,以避免咬边。5)若每层用多道焊时,焊丝应指向焊道与坡口、焊道与焊道的角平分线位置,并且焊道彼此重叠不小于焊道宽度的1ö3。3、角焊缝操作工艺1)角焊缝焊接时,易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等缺陷,所以应控制焊丝的角度。等厚板焊接时,焊丝与水平板的夹角为40°～50°。不等厚板时,焊丝的倾角应使电弧偏向厚板,板厚越厚,焊丝与其夹角越大。2)对于焊脚为6～8mm的角焊缝,采用单层单道焊,焊枪指向(焊丝)距根部1～2mm处。对于焊脚为6mm的焊缝,采用直线移动法焊接,对于焊脚为8mm的焊缝,焊枪应作横向摆动,可采用斜圆圈形运丝法焊接。3)对于焊脚为10～12mm的角焊缝,由于焊脚较大,应采用多层焊,焊2层。焊接时第1层操作与单层焊相同,焊枪与垂直板夹角减少并指向距根部2～3mm处,这时,电流比平常时稍大,目的是为了获得不等焊脚的焊道;焊接第2层时,电流比第1层稍少,焊枪应指向第1层焊道的凹陷处,直至达到所需的焊脚。4)对于焊脚为15mm的角焊缝应采用多层多道焊,即焊接3层。需要注意的是:操作时,每道的焊脚大小应控制在6～7mm左右,否则,焊脚过大,易使熔敷金属下垂,在水平板上产生焊瘤,在立板上产生咬边。焊枪角度及指向应保证最后得到等脚和光滑均匀的焊缝。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。1、对接接头力学性能试验1)试验材料Q235-A,300mm×125mm×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,φ3.2mm,φ4mm;CO2气保焊、富氩气保焊焊丝ER50-6,5φL2;富氩气:80%Ar+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、T形接头角焊缝试验1)材料Q235-A,300mm×125mm×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,φ3.2mm;CO2气保焊、富氩气保焊,焊丝ER50-6,φL2mm;富氩气:80%Ar+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。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CO2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φ1.5mm～φ2mm,CO2气保焊飞溅稍大,最大飞溅颗粒直径为φ3mm～φ4mm;富氩气保焊焊缝表面较CO2焊波纹细密,成形美观。小结：1)经过试验及生产实践证明,CO2气保焊焊接头的力学性能、宏观金相检验均符合要求,而且CO2气保焊较焊条电弧焊坡口角度较小,钝边较大,焊接热影响区较窄,节省了材料和能源,提高了劳动生产率,提高了焊接质量,应大力推广使用。2)富氩混合气体保护焊较CO2气保焊焊波细密,焊道平滑,成形美观,飞溅小,熔深较大,但成本相对较高,故适宜用于焊缝外观要求较高的焊缝。富氩气保焊操作工艺与CO2气保焊操作工艺相似。3)分清焊脚、焊脚尺寸及焊缝厚度之间的关系,且应注意工艺文件上要求的和焊缝符号中标注的是焊脚而非焊脚尺寸、焊缝厚度。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。