Q345R药芯焊丝CO2气体保护立焊单面焊双面成型毕业设计

第1页共34页目录概述………………………………………………………………4第一章Q345R钢的材料特性………………………………………5第二章药芯焊丝焊接原理与特点…………………………………6第三章单面焊双面成型的焊接工艺………………………………73.1进行单面焊双面成型的注意事项………………………………73.2焊前准备………………………………………………………73.2.1坡口准备………………………………………………………73.2.2母材的清理……………………………………………………83.2.3焊接设备和焊材的准备…………………………………………93.2.4定位焊…………………………………………………………93.3.5安全防护……………………………………………………103.3单面焊双面成型的焊接操作…………………………………103.3.1焊丝直径的选择………………………………………………103.3.2焊接电流的选择………………………………………………113.3.3电弧电压的选择………………………………………………123.3.4焊接速度的选择………………………………………………133.3.5焊丝伸出长度的选择…………………………………………13第2页共34页3.3.6电流极性的选择………………………………………………143.3.7CO2气体流量选择……………………………………………143.3.8焊枪倾角的选择………………………………………………153.4单面焊双面成型的操作………………………………………153.4.1工件的装配……………………………………………………163.4.2参数的选择……………………………………………………163.4.3打底焊………………………………………………………213.4.4填充焊………………………………………………………273.4.5盖面焊………………………………………………………283.4.6焊工自检……………………………………………………283.5焊后检验……………………………………………………283.5.1外观检验……………………………………………………283.5.2X射线探伤…………………………………………………293.5.3弯曲试验……………………………………………………293.5.4检验结果……………………………………………………29第3页共34页第四章单面焊双面成型常见的焊接缺陷及防止措施…………31第五章致谢………………………………………………………33参考文献………………………………………………………………34第4页共34页概述在焊接工艺中单面焊双面成型是先进的工艺方法之一，这不仅在于只要在一面焊接就可同时在正背面形成均匀的焊道，从而免去了背面封底这一道工序、节省翻转一系列工时。更重要的是在不仅能进行双面焊接的结构上（如锅炉、化工、石油等行业的一些压力容器，管道等）采用这种工艺可保证焊缝背面、坡口根部良好熔接成理想的焊道，这对于设备、装置安全运行将是先天性的保障。单面焊双面成型技术已经在很多上得到了运用。如焊接锅炉压力容器等结构时，有时要求焊接接头完全焊透，以满足受压部件的质量和性能要求。但由于构件尺寸和形状的限制，如小直径容器，管道在里面无法施焊，只能在容器外侧施焊。如果在外侧采用采用常规的单面焊法，里面就不会焊透或产生咬边和焊瘤等缺陷，不能满足质量要求。而单面焊双面成型技术就能满足这样的要求。单面焊双面成型工艺按照操作方法可分为连续焊法和间断灭弧焊法。弧焊法在焊接过程中连续燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边和间隙，选用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊。连弧焊仅要求焊工平稳和均匀的运条，操作手法没有较大变化，容易掌握。焊缝背面成形比较细密、整齐，能够保证焊缝内部质量要求，但如果操作不当，焊缝背面易造成未焊透或未熔合现象。但对坡口加工，装配质量要求较高，在实际生产中有一定的局限性。由于连弧焊法的选择范围较窄，我们在焊接热合金钢种时采用这种连弧焊法。而灭弧焊法可以采用较宽的焊接规范，使电弧弧柱具有足够的穿透能力而形成熔孔达到击穿的目的。同时可控制熄灭电弧的时间来控制熔池的温度和焊缝背面成型，使之均匀一致。除此，灭弧法后一次焊接的加热还会对前次焊接形成的焊道起到热处理作用，使晶粒细化并使焊缝的韧性有所提高。灭弧焊法主要是通过控制燃弧和熄弧时间以及运条动作来控制熔池的温度，熔池存在的时间，熔池形状及液态金属堆积薄厚等以获得良好的反面成型和内部质量。单面焊双面成型技术在锅炉压力容器制造中运用非常广泛。在《锅炉压力容器压力管道焊接考试与管理规则》中，提出了这项操作技能的培训和考核要求，从而开始全面推广了单面焊双面成型焊接技术。第5页共34页第一章Q345R钢的材料特性Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。它是低合金高强度钢，与含碳量相同的碳素钢相比，不仅强度明显提高，而且具有良好的耐蚀性。而与强度相同的碳素钢相比，具有较高的塑性、韧性和较低的韧脆转变温度，并且焊接性良好。Q345R钢的磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(16Mn)钢。交货状态分：热轧或正火，属低合金钢。性能与Q345(16Mn)的（16mm钢板的屈服强度大于345Mpa）性能相近，抗拉强度为510-640Mpa之间，伸长率大于21%，零度V型冲击功大于34J。Q345R工艺参考标准GB713-2008。第6页共34页第二章药芯焊丝焊接原理与特点随着工业技术的发展焊接以广泛应用于车辆、桥梁、船舶、压力容器、化工设备及海洋工程等行业，在经济建设中占有十分重要的地位。在各种电弧焊焊接方法中，药芯焊丝电弧焊虽然起步晚，但是，由于这种方法比较简单，操作方便，适用于各种焊接位置，焊接效率高，焊接质量好，因此近几年来发展迅速，使用范围极广。可以说药芯焊丝电弧焊是继焊条电弧焊和实心焊丝CO2气体保护焊的又一个应用广泛的焊接方法。一、药芯焊丝焊接原理药芯焊丝由电机通过焊枪送丝，由导电嘴导电，在药芯焊丝和母材之间产生电弧，喷嘴喷出气体白虎焊接熔池，形成熔池和焊缝。在导电嘴的外侧安装气体喷嘴，喷射保护气体，防止周围的空气与电弧和熔池接触，作为保护气体一般是CO2，也使用氩气与CO2的混合气体。保护气体的标准：CO2的标准是HG/T2537-1993《焊接用二氧化碳》；氩气的标准是GB/T4842-2006《氩》。药芯焊丝电弧焊的焊机组成基本上与实芯焊丝焊机相同。由焊接电源（平特性或陡降特性）、送丝装置、送气装置和焊枪等构成。送丝有自动送丝，也有焊工用手拿焊枪进行“半自动”送丝。二、药芯焊丝的特点根据药芯焊丝电弧焊是原理，药芯焊丝首先是具有与实心焊丝相同的气体保护特点，并具有如下的特征。1.与药皮焊条相比，具有较高的焊接效率。2.容易实现自动化、机械化。3.可以看到电弧，确认焊接状态。4.抗风弱，有保护不良的危险。5.比实心焊丝的焊接效率高。特别是全位置焊接时，可以使用大电流，显著提高效率。6.电弧柔和，飞溅少。7.具有良好的焊道形状，外观平滑美观。8.烟尘量稍多。9.形成熔渣，必须清渣。药芯焊丝电弧焊不仅具有效率高、焊接工艺性能良好等特点，同时具有缩短焊接时间、减少焊接成本的效果，在各行各业中有较高的评价。第7页共34页第三章单面焊双面成型的焊接工艺3.1进行单面焊双面成型的注意事项焊接锅炉压力容器等结构时，有时要求焊接接头完全焊透，以满足受压部件的质量和性能要求。但由于构件尺寸和形状的限制，如小直径容器，管道在里面无法施焊，只能在容器外侧施焊。如果在外侧采用采用常规的单面焊法，里面就不会焊透或产生咬边和焊瘤等缺陷，不能满足质量要求。所以要应用单面焊双面成型技术。单面焊双面成形技术是焊条电弧难度较大的一种操作技术，熟练掌握操作要领和技巧才能保证焊出内外质量合格的焊缝与试件。在焊接方法上与一般的平、横、立、仰焊有所不同，但操作要点和要求基本一致，焊缝内不应出现气孔、夹渣、裂纹、根部应均匀焊透，背面不应有焊瘤和凹陷等。3.2焊前准备3.2.1坡口准备1.坡口加工（1）母材：Q345R钢板，尺寸12mm×300mm×200mm,60°V形坡口，如图3-1所示。图3-1板厚12mm的尺寸和开V形坡口第8页共34页（2）CO2气体保护焊对坡口形式和组装的要求较为严格。对接焊缝的坡口形式以及尺寸包括角度、钝边和装配间隙。高精度的坡口是药芯焊丝高效率焊接的重要条件。坡口加工可以采用气体切割、等离子切割等方法。气体切割时，如果用一副切割焊枪同时切割，可以得到整齐的切口。气体切割和等离子的切割面和坡口面精度，希望控制在0.5mm以内。坡口角度主要影响电弧是否能深入到焊缝的根部,使根部焊透,进而获得较好的焊缝成形和焊接质量。保证电弧能够深入到焊缝根部的前提下,应尽量减小坡口角度。钝边的大小可以直接影响根部的熔透深度,钝边越大,越不容易焊透。钝边小或无钝边时容易焊透,但装配间隙大时,容易烧穿。装配间隙是背面焊缝成形的关键参数,间隙过大,容易烧穿;间隙过小,很难焊透。工件装配尺寸如表3-1和图3-2所示。表3-1工件装配尺寸坡口角度（°）装配间隙/mm钝边/mm反变形量(°)错边量/mm60始焊端3.0终焊端4.00-0.52-3≤1图3-2两板对接装配图3.2.2母材的清理第9页共34页药芯焊丝气体保护焊与实芯焊丝相比，对各种母材的油污较敏感，易产生气孔。所以，焊前必须对母材表面进行清理。必须清理坡口面的油污、油漆、水分、铁鳞、锈迹等杂质。3.2.3焊接设备和和焊材的准备1．焊机型号为C-250，检查焊机各处接线以及送丝系统是否完好，然后按照工艺卡片上的参数调节好电流和电压，为施焊做好准备。2．焊丝型号E501T-1（YJ501）药芯焊丝，焊丝直径为：Φ1.2mm。3.2.4定位焊1．定位焊目的所谓定位焊，是在焊接前为了保证母材的固定位置，在断续的位置进行点焊，其目的是保证焊接接头的精度，防止焊接错位及焊接缺陷。2．定位焊焊焊道长定位焊的焊道长度为：板厚小于3.2mm的，焊道长为30mm以上；板厚大于3.2mm、小于25mm的，焊道长为40mm以上；板厚为大于25mm的，焊道长为50mm以上。金属型药芯焊丝通常在大电流是施焊，这时焊接变形大，由于担心临时定位焊部位的焊缝开裂，必须十分注意定位焊的焊接。在定位焊时，可以使用药皮焊条、药芯焊丝、实芯焊丝等。3．定位焊的注意事项定位焊一般焊道短，而且线能小，因此，容易产生气孔、熔合不良、裂纹等缺陷，在焊接时容易残留定位焊的缺陷。因此，进行定位焊时必须注意一下几点。（1）焊接时不能产生夹渣、熔合不良等缺陷。（2）不要在产生应力集中的地方进行定位焊，宜使用夹具、焊接垫板、引弧板等拘束方法。第10页共34页（3）厚板和低合金钢在寒冷环境焊接时，最好进行预热。（4）使用与母材相匹配的焊接材料。3.2.5安全防护在进行焊接作业过程中产生的有害因素是多方面的：如有害气体、焊接烟尘、强烈弧光辐射、高频电磁场，以及放射物质和噪声等。这些有害因素对人体的呼吸系统、皮肤、眼睛、血相及神经系统都有不良影响。焊工自己应防止吸入烟尘和有毒气体，焊接作业时应佩戴好防尘面罩和头盔。对眼睛的防护就是戴护目镜。在电弧附近设置局部排气装置是减少烟尘最有效的办法，同时有必要是车间内的空气流动。3.3焊接参数的选择合理地选择焊接参数是保证质量、提高效率的重要条件。CO2气体保护焊的焊接数主要包括：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极性、焊枪角度、电弧对中位置、喷嘴高度等。下面分别讨论每个参数对焊缝成形的影响及选择原则。3.3.1焊丝直径的选择焊丝直径越粗，允许使用的焊接电流越大，通常根据焊件的厚薄、施焊位置及效率等要求来选择。焊接薄板或中厚板的立、横、仰焊缝时，多采用直径1.6mm以下的焊丝。焊丝直径的选择可参阅表3-2。表3-2焊丝直径的选择焊丝直径/mm焊件厚度/mm施焊位置熔滴过度形式0.81～3各种位置短路过渡1.01.5～6各种位置短路过渡1.2