J507焊条焊接气孔形成及工艺措施2013.doc

申请焊接技师论文碱性焊条焊接气孔形成及预防措施申请职称： 技 师 专 业： 焊 接 姓 名： 石 书 祥 指导老师： 谭 建 2013年 7 月 30 日 碱性焊条焊接气孔形成及预防措施烟台工贸学校 石书祥摘要：气孔就是焊接时，熔池重的气泡在凝固时未能逸出，而留下来形成的空穴。J507碱性焊条焊接时多为氮气孔、氢气孔和CO2孔。平焊时要较其他位置气孔多；打底层要比填充、盖面多；长弧要比短弧多；断弧要比连弧多；引弧、收弧和接头处要比焊缝其他位置多。由于气孔的存在，不但会降低焊缝的致密性，削弱焊缝的有效截面积，还会降低焊缝的强度、塑性和韧性。文中以J507焊条焊前准备、熔滴过渡的特点、选择焊接电源、合适的焊接电流、合理的引弧和收弧、短弧操作直线运条等方面做以工艺措施控制，在焊接生产中得到了很好的质量保证。关键词：气孔 熔滴过渡 工艺参数 短弧碱性焊条焊接气孔形成及预防措施 在2010年山东省全国技校学生技能大赛选拔赛中，其中一项比赛项目是板横位J507碱性焊条打底，CO2气体保护焊填充盖面。该项比赛后对焊件拍片检验时发现：全省参赛选手的作品，只有聊城职教中心一家的焊件拍片合格，其他十几家学生焊件拍片都不过关。作为烟台市的代表队事后我们对造成焊件拍片不过关的原因做了多方面的研究分析，翻阅了大量的资料，请教了工厂中技术经验丰富的老师傅，请教了市职教室的老师，特别是暑假学习期间有幸听了谭建老师的讲课，并仔细向谭老师请教了这方面的问题，得到谭老师悉心指导，最后对碱性焊条焊接过程中气孔的形成机理和预防措施有了更加深入的认识，总结出来以便大家共同探讨使我们能把碱性焊条焊接教学工作做得更好。有不足之处敬请各位前辈。同行批评指正。1、气孔形成的原因 气孔产生的原因是焊接过程中产生的气体及熔池周围的气体被液态金属吸收后在凝固过程中因溶解度急剧下降，这些气体以气泡形式逐渐自焊缝中逸出，来不及逸出的气体残留在焊缝内就形成气孔。形成气孔的气体主要有氢气和一氧化碳。从气孔的分布状态看有单个气孔、连续气孔、密封气孔；从气孔的部位不同可分为外部气孔和内部气孔；从形状看有针孔、圆气孔、条状气孔（气孔呈条虫形，是圆气孔的连续）、链状和蜂窝状气孔等。 J507碱性焊条的熔滴过渡状态为粗熔滴短路状态，加之焊条本身制造中出现了偏心，焊药药皮脱落等原因以及对焊条烘干状态要求比较高，因而往往在操作中熔池保护不良形成了气孔缺陷，这种气孔缺陷往往存在于搭建焊或第一层焊缝中。不但对焊接质量造成影响，而且也给返修工作带来了困难。2、控制气孔产生的具体措施2.1清理焊接部位碱性焊条的特点是对铁锈、油污及水分的敏感性大，焊接时如不清理彻底极易产生气孔，因此，焊接部位要求在焊接前必须对坡口及焊缝两侧20mm的范围内，包括内部两侧进行仔细的清理，将铁锈、油污、水分等赃物清理干净，必要时打磨，直至露出金属光泽。多层多道焊时，将每道的熔渣、飞溅物仔细清理，焊缝的表面尽可能的平滑，咬边、焊瘤、焊趾过度过大的部位要用细砂轮仔细打磨，直至表面光滑平整，方可进行下一道焊接。2.2 选择合理的坡口形式 在焊接前，应根据不同的技术要求选择合理的坡口形式，当板厚在20mm以上时对接坡口应选用U型或双边U型坡口，而不应选用V型或X型坡口因为V型或X坡口根部夹角较小，焊条顶端不容易接近坡口根部，常在打底焊时造成偏吹，其后果不是产生夹渣，未焊透，就是出现气孔。而U型坡口具有焊条顶端与坡口接触面积较大，便于施焊，能有效地保证打底焊的焊接质量，所以必须选择合理的坡口形式。另外在打底焊操作过程中，一定要形成圆润平滑的底部成型，不要在焊道两边形成夹角，否则清渣不干净，留下的残渣在填充层焊接时汽化后，不能全部逸出，很容易形成气孔。2.3选择焊接电源，确保电弧稳定J507焊条为高碱度的低氢型焊条，该焊条在直流焊机反极性时方可正常使用。因此无论采用何种类型的直流焊机，其溶滴过渡均由阳极区向阴极区过渡。在一般手工电弧焊时，阴极区温度略低于阳极区温度。因此，无论何种过渡形式溶滴到阴极区后温度均会降低，造成了该种焊条各溶滴的聚合过度到溶池中去，即形成了粗溶滴过渡形式。但由于手工电弧焊是人为的因素：如焊工熟练程度、电流电压大小等不同，其溶滴的大小也是不均匀的，形成了气孔等缺陷。同时，碱性焊条药皮中又含有大量的萤石，在电弧作用之下分解出电离电位较高的氟离子，使得电弧的稳定性变差，进而又造成了电焊时溶滴过渡的不稳定因素。因此要解决J507焊条手工电弧焊的气孔问题，必须从工艺措施上入手，以确保电弧溶滴过渡的稳定。我们通常采用直流焊接电源分为两种类型：旋转式直流弧焊机和硅整流式直流焊机。虽然它们的外特性曲线均属下降特性，但是因旋转式直流弧焊机是通过选装换向极达到整流目的地，因而其输出的电流波形呈规则形状的摆动，这势必在宏观上为一额定电流，在微观上输出电流为小幅度变化，尤其在熔滴过渡时造成摆动幅度增加。对于硅整流直流焊机是靠硅元件整流后进行滤波处理，虽然输出电流有波峰和波谷，但总体上是平滑的，或称在某一过程中是极少量有摆动的，它因此可以认为是连续的。因此其受溶滴过渡的影响较小，在溶滴过渡时引起的电流波动不大。在焊接工作中以两种类型焊机焊接得出结论，硅整流焊机比旋转式直流弧焊机出现的气孔的几率均有所降低。经分析实验结果，认为采用J507焊条施焊时要选择硅整焊机流焊接电源，这样可以确保电弧稳定避免气孔缺陷的产生。2.4、选择合适的焊接电流由于采用J507焊条焊接，焊条除药皮以外在焊芯中也含有大量的合金元素，以增强焊缝接头强度，消除产生气孔缺陷的可能性。而由于采用较大的焊接电流，溶池变深，冶金反应激烈，同时造成合金元素烧损严重。；因为电流过大，明显的使焊芯电阻热猛增，焊条发红，造成焊条药皮中的有机物过早分解而形成气孔；而电流过小。熔池的结晶速度过快，熔池中气体来不及逸出而产生气孔。加之采用直流反极性，阴极区温度偏低，即使在激烈反应下生成的氢原子溶解于溶池之中也无法很快地被合金元素置换出来，即使氢气迅速浮出焊缝之外，而溶池过热后又迅速冷却，使得残余的氢形成分子凝固在溶池焊缝之中形成了气孔缺陷，因此考虑合适的焊接电流是相当必要的。低氢型焊条比同规格的酸性焊条一般略小1020%左右的电流。在生产实践中，对低氢型焊条可用该焊条直径的平方乘以十作为参考电流。3.2mm焊条可定为90100A、4.0mm焊条可定为160170A作为参考电流，通过实验作为选定工艺参数的依据。这样可以减少合金元素的烧损，避免气孔出现的可能。2.5 合理的引弧和收弧J507焊条焊接接头产生气孔的几率比其他部位要大，这是因为接头处往往在焊接时比其他他部位的温度略低。因为更换新焊条使原收弧处已经有一段时间的散热，在新的焊条端部也有可能有局部锈蚀，使得在接头处产生密集气孔，要解决由此造成的气孔缺陷，除在刚开始操作时在起弧端部在引弧板上轻擦引弧，以清除端部的锈迹。在中间各接头部位，必须采用超前引弧的方法，就是在焊缝前1020mm处引弧稳定后，再拉回到接头收弧处，以便对原收弧出进行局部加热，待形成溶池以后再低压电弧，略上下摆动12次即正常运条焊接。收弧时应尽量保持短弧，以保护溶池填满弧坑，用点弧或来回摆动23次填满弧坑达到消除收弧处产生气孔的目的。2.6短弧操作直线运条一般J507焊条都强调采用短弧操作。短弧操作的目的在于保护溶池，使高温沸腾状态下的溶池不受外界空气的侵入而产生气孔。但短弧应保持时何种状态，我们认为要按不同规格的焊条而异。通常短弧是指弧长控制于焊条直径2/3的距离。因为过小的距离，不但溶池看不清、不易操作且会因短路造成断弧。过高及过低都达不到保护溶池的目的。在运条时应采用直线运条为宜，回往复摆动过大会造成溶池保护不当。对于厚度较大的（指16mm）可采用U型或双U型坡口来解决，在盖焊面时也可以多道焊尽量减少摆动幅度。在焊接生产中采用了以上方法，不但保证了内在质量而且焊道平滑整齐。 在操作J507焊条施焊时，除以上一些工艺措施防止可能产生气孔以外，对一些常规要求的工艺处理不能忽视。例如：焊条烘干除水份油污，焊条的