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摘要Q235普通碳素结构钢又称在A3板。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。本次试验所用为Q235号母材，焊条为直径5.0mm的J422酸性焊条，分别采用220A、240A、260A、280A交流电经行对比试验，本人所用的是240A交流电。本次试验通过对比不同电流焊接下Q235钢的显微组织和力学性能的优良得出最佳焊接电流。由试验结果分析可知，在其他条件一定的情况下，随着电流的增大，试样焊接接头的引弧性、稳弧性、脱渣性以及焊缝成形性都有所增强，飞溅与电弧吹力也有所增大；同一焊接电流情况下，焊缝区硬度最低，熔合区和热影响区较高；晶粒也随电流的增大而越来越粗根据本次试验可得：Q235的最佳焊接工艺规范为：用直径为5.0mm的 J422钛钙型焊条在260A交流电流的平焊下得到的试样组织与力学性能均为最佳。关键词：Q235 焊接性 显微组织 力学性能 目录1 引言 31.1 焊接的概念 31.2 焊接技术的发展现状 41.3 Q235钢的焊接技术发展现状 51.4 实验目的与意义 62 实验方法 72.1 实验材料与设备 82.2 实验原理 102.3 实验步骤 133 试验结果分析 173.1 焊接电流对工艺性的影响 173.2 焊接电流对力学性能的影响 183.3 焊接电流对组织的影响 194 结论 225 心得体会 236 参考文献 24II1引言 Q235钢是一种普通碳素结构钢，具有冶炼容易，工艺性好，价格价廉的优点，而且在力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求，在世界各国得到广泛应用。S、P和非金属夹杂物较多在相同含碳量及热处理条件下，低碳钢焊接材料焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。随着Q235钢的广泛应用以及技术的不断更新，人们对其研究也在不断深入，这次实验的目的就是为了验证Q235钢的工艺性，并根据实验参数及工艺规范，确定出一套Q235钢在手弧焊焊接工艺下的合理的焊接工艺规范。1.1 焊接的概念焊接焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。1焊接工艺是承压设备焊接的规定性工艺文件，带有一定的强制性,，其一般要是：1) 正确性： 焊接工艺的正确性是指焊接工艺本身的各项要求，如坡口形式及尺寸、焊接方选用、焊材选择、焊接顺序、焊接工艺参数、预热温度、焊后消氢、焊后热处理、工艺装备、操作要点等， 均应符合焊接的基本规则，符合工厂的生产实际。2) 完整性： 焊接工艺的完整性有两层含义， 一是对某一产品而言， 应包含受压元件之间的焊缝， 与受压元件相焊的焊缝均应制定焊接工艺，否则就认为不完整。另一含义是对某一工艺卡而言，对某个节点所需的焊接工艺参数、施焊要点、工艺装备等均应列出。3) 有效性： 焊接工艺有效性， 就是能够指导焊接施工，在施焊过程中得到贯彻。以上的焊接工艺的一般要求均建立在材料焊接工艺性的基础之上。焊接工艺性指一种金属可以在很简单的工艺条件下焊接而获得完好的焊接接头，能够满足使用要求。这里的使用要求主要指焊接接头的强度、韧性等要求,也就是焊接质量的要求。1.2 焊接技术的发展现状 近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。焊接工艺高速高效化以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。在多丝多弧焊接新：工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。例如日本的藤村告史开发的多丝焊接系统，可用于角焊缝的高速焊接，焊速可以达到1.8m/min。2基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理DSP的出现，Fronius公司推出了全数字化焊接电源，随后Panosonic等公司也推出了各自的数宁化焊接电源产品，并相继进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。焊接质量控制智能化技术焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。焊接生产自动化及智能化技术水平焊接过程的自动化与智能化水平主要体现在焊接机器人技术的发展水平。目前应用广泛的焊接机器人大多属于示教再现型。操作者通过示教盒在直角坐标系或极坐标系叶，移动机器人的各个关节，使焊矩沿焊接轨迹运动，在焊矩路径上记录示教的位置、焊矩姿态、运动参数和工艺参数，并生成连续执行全部操作的示教程序。此类机器人不具备对工件装配误差、焊接过程中的热变形等环境变化，以及对工作对象变化的自适应能力，因此，研制新一代具有多种传感功能的、能够自动制订运动轨迹、焊矩姿态和焊接参数的智能机器人将成为主要的发展方向。国外有公司开发了一套基于双日立体视觉的机器人路径规划系统。该系统以自然光作为视觉系统的光源，将双目摄像机安装在机器人的末端执行器上，使其能跟随焊枪沿焊缝走向一起移动。由于经典的计算机三维视觉重构是通过2个图像平面上的特征点的匹配来确定对象的三维坐标的，而对于焊缝来说，坡口边缘内外不存在明确的特征点，所以无法使用特征点匹配法。系统针对在局部图像窗口中，焊缝可以近似为直线段的特点，设计了一种简化的特征匹配算法来计算焊缝的三维坐标，并通过人工神经网络提高了精度和速度。该系统可以实现对直线和曲线焊缝的路径规划。激光束所具有的微焦点与散焦加热、高能量密度、高速加热、深穿透、高速冷却、可精密控制、高速扫描、全方位加工等技术特点，目前在材料加工领域中得到了充分的利用。激光除了已应用于焊接、打孔、切割、表面改性、涂覆和精细加工外，在新材料的削备(如功能材料、纳米材料、非晶材料)与快速成形和超精细加工技术方面的应用，也大有可为；尤其当大功率的YAG激光、二极管激光和准分子激光：工程化应用后，对材料与激光束流交互作用机理的深入科学研究，将会引导学科的发展与创新。1.3 Q235钢的焊接技术发展现状Q235含有少量的合金元素，碳含量比较低，一般情况下（除环境温度很低或钢板厚度很大时）冷裂倾向不大。工件预热有防止裂纹、降低焊缝和热影响区冷却速度、减小内应力等重要作用。但是预热使劳动条件恶化，并使工艺复杂。低合金结构施焊前是否需要预热，一般应根据生产实践和焊接性试验来确定。当母材的碳当量Ceq0.35时应考虑预热。低合金钢淬硬倾向主要取决于钢的化学成分，根据碳当量公式可知Q235的碳当量小于0.4%，在焊接过程中基本无淬硬倾向，焊前不需预热。且这类刚含碳量较低，具有较的抗热裂性能，焊接过程中热裂纹倾向较小，正常情况下不会出现热裂纹。从厚度考虑，当板厚超过25mm时应考虑100以上的焊前预热，试验中所用钢板的厚度为12mm，不需预热。 焊接热处理的目的是为了消除焊接内应力、提高构件尺寸的稳定性、增强抗应力腐蚀性能、提高结构长期使用的质量稳定性和工件安全性等。低合金钢焊接结构在大多数请况下不进行焊后热处理，只有在特殊要求的情况下才进行焊后热处理。此试验并无特殊要求，因此并未进行焊后热处理。Q235钢，采用手工电弧焊，操作方便，价格低廉且焊接部位有保障，被广泛采用。20世纪50年代开始使用埋弧自动焊和电渣焊工艺方法，主要用于一些厚板对接、工型梁及筒体焊接。近年来，一些大型企业通过技术改造，相继应用双丝埋弧焊、双丝窄间隙埋弧自动焊、龙门式焊机、轧辊埋弧堆焊等先进的焊接工艺方法，以满足产品制造技术要求。CO2气保焊也在Q235焊接中被采用，其成型系数明显高于手工电弧焊，且焊缝质量更高。由于其电流更大，使其焊接效率更高。在保证焊接接头塑性和韧性的同时，其力学性能和接头质量也得到更好的保障，具有良好的经济效益。总之，CO2气保焊综合经济效明显高于手工电弧焊，是一种高效，节能的焊接方法。等离子焊是近些年发展出的新型焊接技术，其优越性也被人们逐渐认识。由于焊条电弧焊和钨极氩弧焊，其效率低、坡口制备成本高、焊接形变大等缺点，所以等离子焊接方法在焊接行业中的应用势在必行。采用等离子焊接其固有优点：等离子焊接可单面焊双面成形，焊缝截面呈酒杯状，尤其适用于小直径管类零件，密闭容器焊接；且其对Q235焊接性良好，无未焊透、未融合与裂缝缺缺陷；使Q235的力学性能也能符合要求；焊后，焊缝接头得到珠光体和铁素体，热影响区为珠光体和铁素体，母材为铁素体和珠光体3。由此可知，Q235钢应用十分广泛，发展前景十分良好。1.4 实验目的与意义Q235钢在工程技术领域应用特别广泛，其焊接结构件越来越多，焊接工艺对其构建的质量起着重要的影响作用，因此，设计一种合理的焊接工艺规范很有必要。因此，本设计依据提供的材料与参数，进行手弧焊焊接工艺设计。2 实验方法2.1工艺试验流程实验流程图2.1表2-1 实验分组情况表组别焊条直径(mm)焊接电流（A）焊条种类焊接材料15.0220J422Q23525.0240J422Q23535.0260J422Q23545.0280J422Q2352.2试验材料与设备2.1.1试验材料Q235是一种金属材料，属于普碳钢，Q235是一种材质，Q代表这种材质的屈服；后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235左右。以下是Q235的化学成分及力学性能.表2-2 Q235力学性能牌号拉力强度MPa屈服点MPa伸长率()Q235375-50023526表2-3 Q235的化学成分牌号等级化学成分（质量分数）（）CMnSiSPQ235A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045B0.12-0.200.30-0.700.045C0.180.35-0.800.0400.040D0.170.0350.0352.2.2试验设备钨极交、直流方波氩弧焊焊机（焊机型号WANBO-WSE-350）、BM-4XDV倒置金相显微镜、维氏显微硬度计HV1000A、型材切割机（J1G-DI-355）、250毫米落地砂轮机、金相砂纸、金相抛光机，J422系列焊条等。 图2-2 J34400型材切割机 图2-3 BM-4XDV倒置金相显微镜 图2-4 粗抛设备 图2-5 精抛设备在光学显微镜下观察、辨别和分析金属的微观组织的金相检验，多是用专门制备的试样。由于金属试样对一般光线的不透明性，所以要经过特殊的制备，使金属试样表面既要平整如镜，又要界限分明，以便在显微镜视场中不同程度地反射光源，从而显示出清晰的图象。2.3 试验原理2.3.1确定焊接电流与焊接速度 焊接电流是影响焊接接头质量和生产率的主要因素。电流过大，金属熔化快，熔深大、金属飞溅大，同时易产生烧穿、咬边等缺陷；电流过小，易产生未焊透、夹渣等缺陷，而且生产率低。确定焊接电流时，应考虑到焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊接位置等因素，其中主要的是焊条直径。可根据生产经验选择焊接电流：看飞溅，焊接电流大致使电弧力增大。飞溅大； 焊接电流小时电弧力小， 熔渣与铁水不易分清。 看焊缝成型：焊接电流大容易咬边，余高小；焊接电流小，焊缝窄而高。看焊条熔化状况：焊接电流大，焊条熔化快而发红，焊接电流小容易粘弧。 一般，细焊条选小电流，粗焊条选大电流。焊接低碳钢时，焊接电流和焊条直径的关系可由下列经验公式确定：4I=kd 式中：I为焊接电流（A），d为焊条直径（mm），k为经验系数（A/cra 取值为40-50之间）。由于老师已指定焊条直径为5.0mm，且为平板堆焊，合适电流应在200A250A之间，为了比较不同电流对焊缝的影响，我们组在实验中选用了四个焊接电流，分别是220A、240A、260A、280A.我在实验中用的焊接电流为240A。 焊接速度是指焊条沿焊缝长度方向单位时间移动的距离，它对焊接质量影响很大。焊速过快，易产生焊缝的熔深浅、熔宽小及未焊透等缺陷；焊速过慢，焊缝熔深、熔宽增加，特别是薄件易烧穿。确定焊接电流和焊接速度的一般原则是：在保证焊接质量的前提下，尽量采用较大的焊接电流值，在保证焊透且焊缝成形良好的前提下尽可能快速施焊，以提高生产率。2.3.2焊接电压的选择焊条电弧焊中电弧电压不是焊接工艺的重要参数，一般不须确定。但电弧电压是由电弧长度来决定的，电弧长则电弧电压高，反之则低电弧长度是焊条芯的融化端到焊接熔池表面的距离。它的长短的控制主要取决于焊工的知识、经验和技巧。在焊接过程中，电弧长短直接影响焊缝的质量和成形。如果电弧长，电弧飘摆，燃烧不稳定，飞溅增加，熔深小，熔宽大，易形成气孔缺陷。电弧短，则经常出现短路。6正常的电弧长度可用经验公式来确定，即: L=( 0.51) d(d 为焊条直径)。电弧长度往往是个抽象的概念，判断时可根据具体的情况灵活掌握。实际操作中，电弧长，则电弧发出“呼呼”的响声，且熔深浅，焊缝中出现水珠状的铁水；电弧短时，铁水和熔渣分辨不清，有时会看到铁水淹没焊条末端，看不到熔池形状；电弧适中时，可看到熔池与母材有两条清晰的界限，熔池形状呈桃状，铁水与熔渣有明显的层次感。2.3.3电弧焊热影响区原理电弧焊作为一种熔化焊，是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。焊接接头处的焊缝金属和母材具有交互结晶的特征，图2-6为母材和焊缝金属交互结晶的示意图。由图可知，焊缝金属与联接处母材具有共晶现象，即熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。当晶体最易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被遏止。这就是所谓选择长大，并形成焊缝中的柱状晶。图2-6焊缝金属的结晶示意图在图2-7中显示，随着晶粒的成长，熔池中晶粒界面前的浓度过冷和温度梯度也随着发生变化。因而，熔池全部凝固以后，各处将会出现不同的结晶形态。在焊接熔池的熔化边界上，温度梯度G较大，结晶速度R很小，因此此处的浓度过冷最小，随着焊接熔池的结晶。温度梯度G由熔化边界处直到焊缝中心逐渐变小，熔池的结晶速度R却逐渐增大，到焊缝中心处，温度梯度最小，结晶速度最大。热影响区是焊接或切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。按其组织特征又可分为以下四个区域： （a）过热区 （粗晶区） 指焊接热影响区中，具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。此区的温度范围为固相线至1100，因加热温度过高，奥氏体晶粒急剧长大，使其塑性明显下降，尤其是冲击韧度下降20-30，对于易淬火钢，此区脆性更大，是热影响区中性能最差的部位。焊接刚度大的结构件时，常在过热粗晶区产生脆化或裂纹。 （b）细晶区 细晶区是焊接时母材被加热到1100Ac3的部位，将发生重结晶，将发生重结晶，即铁素体和珠光体全部变为奥氏体，然后在空气中冷却得到细小均匀的铁素体和珠光体，相当于热处理的正火组织。此区域的塑性和韧性都较好，是焊接热影响区中性能最好的区域。 （c）熔合区 熔合区为焊缝与母材相邻的部位，又称半熔化区，温度处于液相线与固相线之间。这个区域的微观行为十分复杂，焊缝与母材的不规则结合，形成了参差不齐的分界面。此区域的范围很窄，但由于在化学成分上和组织性能上都有较大的不均匀性，所以对焊接接头的强度、韧性有很大影响。在许多情况下熔合区是产生裂纹、脆性破坏的发源地。（d)不完全重结晶区 加热温度Ac1- Ac3，约750-900，钢被加热奥氏体+ 部分铁素体区域，冷却后的组织为细小铁素体+珠光体+部分大块未变化的铁素体，晶粒大小不均匀。此区特点是晶粒大小不一，组织不均匀，因此力学性能也不均匀。 图2-7 结晶区域关系图2.4 试验步骤52.4.1焊前准备1）板材厚度的选择本次课程设计主要通过对焊接接头的分析，验证焊接工艺的合理性，因此为更好地进行试样分析，本次设计中选用板材厚度为15mm厚的钢板。2）焊接材料的选择焊条是气焊或电焊时熔化填充在焊接工件的接合处的金属条。焊条由焊芯及药皮两部分构成。焊条是在金属焊芯外将涂料(药皮)均匀、向心地压涂在焊芯上。焊条种类不同，焊芯也不同。焊芯即焊条的金属芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定。电焊条的选用原则：考虑工件的物理，力学性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件的复杂成度，刚度大小，焊接坡口和焊接部位等； 考虑经济性和实用性；综上所述，本次试验选择J422钛钙型酸性焊条进行试验。焊条使用前应烘干，酸性焊条烘干温度为15200，保温1-2h，在焊接锅炉，压力容器时，烘干后的焊条必须放在保温筒内，随用随取，焊条冷至室温四小时后，必须重新烘干，焊条重复烘干次数不得超过2次。2.4.2焊接 保证其他条件不变，采用240A电流对Q235钢材施焊。焊接采用平焊，运行焊条速度均匀，再钢材表面堆焊出焊缝即可。2.4.3 取样 取样部位及检验面地选择取决于被分析材料或零 件的特点、加工工艺过程及热处理过程，应选择 有代表性的部位。生产中常规检验所用试样的取 样部位、形状、尺寸都有明确的规定。对于轧材，要研究材料表层的缺陷和非金属夹杂 物的分布时，应在垂直轧制方向上取横向试样。研究夹杂物的类型、材料的变形程度，晶粒被拉长的程度、带状组织等应在平行于轧制方向取纵向试样。取样时，应该保证不使被观察的截面由于截取而产生组织变化，因此对不同的材料要采用不同的截取方法。 软材料：可以用锯、车、刨等加工方法；硬材料：可以用砂轮切片机切割或用电；火花切割等方法，切割过程中要不断地 进行水冷却；硬而脆的材料：可以用锤击方法。 金相试样的大小以便于握持、易于磨制为准，通常金相试样为的圆柱体或相当尺寸的立方体。2.4.4 镶样 一般情况下，如果试样大小合适，则不需要镶样。但试样尺寸过小或形状极不规则者以及化学热处理的试样，如带、丝、片、管，渗碳制备试样十分困难，我们就必须把试样镶嵌起来。一般常采用塑料镶嵌，镶嵌材料有胶木粉、聚氯乙烯等，也可以采用机械镶嵌法，即用夹具夹持试样。 2.4.5 磨样 磨样分为粗磨和细磨,粗磨就是将试样在砂轮机上磨出一个平面,并倒45 的倾斜角。细磨即将试样在金相砂纸上磨，我们 使用的金相砂纸是：0号（320 ）；01 号（400 ）；02号（500 ）；03号（600 ）；04号（800 ），号数越大, 砂纸越细,细磨时从最粗的开始磨,磨的步骤如下: 为了保证磨面平整不产生塌边和弧度，应单方向进行。磨削时应顺号进行，不宜跳号。当新的磨痕盖过旧的磨痕,更换下一号砂布。换砂布时，试样转90 ，使新的磨痕垂直旧磨痕，易于观察粗痕的逐渐消除。以此类推，一直磨到05号。 2.4.6抛光 经细磨后的试样需要清洗，除去铁屑、砂，以便于进一步抛光，抛光的目的是除去细磨时遗留下来的细微磨痕而获得光亮无疵的镜面。金相抛光一般可分为机械抛光，电解抛光和化学抛光。实验中我们采用机械抛光。下面介绍机械抛光机的工作原理：机械抛光在金相制样抛光机上进行，抛光机主要是由一个电动机和被带动的一个或两个抛光盘组成，转速200600 转/分，抛光盘上铺以不同材料的抛光布，粗抛时常用帆布粗抛，细抛时常用绒布、细呢或丝绸。抛光时在抛光盘上不断滴注抛光液，抛光液一般为Al O 、Mg O和Cr O 等 。在水中的悬浮液，有时也在抛光盘上涂以极细钻石粉制成 的膏状抛光剂。 机械抛光是靠极细的抛光粉末与磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕的。抛光时应将试样磨面均匀地、平 正地压在旋转着地抛光盘近中心处，压力不宜过大，并沿盘的边缘到中心不断地来回移动。在抛光的最后阶段，可将试样转180作反向抛光，防止夹杂物的“拖尾”现象。 2.4.7腐蚀 试样抛光后（化学抛光除外），在显微镜下只能看到光亮的磨面及夹杂物等，要对试样的组织进行显微分析，试样还须经过腐蚀，常用的腐蚀方法为化学腐蚀法。化学腐蚀是将抛光好的样品磨面在化学腐蚀剂中腐蚀一定时间，从而显示出试样的组织。实验中常用的腐蚀剂为4的硝酸酒精溶液。2.4.8 硬度测试本次试验测试的力学性能指标为硬度，采用的硬度测试设备为华银HV-1000A维氏显微硬度计（如图2-8）。硬度测定是机械性能试验中最简单、最常用的一种方式，常用的方法为压入法。其标志为反映固体材料在受到其他物体压入时所表现出的抵抗弹性变形、塑性变形和破裂的综合能力。若将硬度测量对象缩小到显微尺寸以内，就称为显微硬度试验。显微硬度测试试验采用静力压入法，压头是一个极小的金刚石角锥体。 图 2-8 华银HV-1000A维氏显微硬度计在测试硬度时，要根据组织的分布来确定每个区的硬度分布。转动目镜，使目镜对着试样，缓慢摇动右下方手柄直至目镜内出现试样组织，然后小心摇动手柄，以防试样和物镜相碰。当目镜里组织最清晰时停止摇动手柄。按下操作界面上的加载按钮，压头自动加载、保荷、卸荷，卸荷后目镜自动转回中心位置，这时目镜里会出现如图2-9所示的小菱形，通过目镜两边手柄测量菱形的两条对角线并记录下来。显微维氏硬度压头为菱面锥体压头，它的硬度值是用试验力除以压痕表面积所得的商表示，压痕面积根据压痕对角线长度求的。在具体操作时，只需按选定的试验力，将测得的对角线长度输入系统，即可获得显微硬度值。图2-9硬度压痕测试图3 试验结果分析3.1焊接电流对焊接工艺的影响表3-2我的焊接电流对焊接工艺性影响焊条直径焊接电流引弧性稳弧性飞溅渣的覆盖情况脱渣性电弧吹里焊缝成形焊接缺陷5.0mm240A好好一般一般较好一般一般无表3-1焊接电流对焊接的工艺性影响焊条直径组别焊接电流引弧性稳弧性飞溅电弧吹力渣的覆盖情况脱渣性焊缝成形焊接缺陷5.0mm1220A好好一般一般较好一般一般无2240A好好一般一般较好一般一般无3260A好好较大较大很好很好很好无4280A较好较好较大较大很好较好较好无随着电弧焊接电流的增大，焊接的引弧性、稳弧性、脱渣性及焊缝成形性都逐渐变好，但是焊接飞溅和电弧吹力也较大，作用在焊件上的电弧力增加，焊条熔化快，熔宽略有增加，焊接效率也高13。但是焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，焊条尾部易发红，部分涂层要失效或崩落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，增大焊件变形，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的韧性降低；焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳定，易产生未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷，且生产率低。可以看出焊条直径为5.0mm时，焊接电流260A的焊接工艺较好。3.2 焊接电流对力学性能的影响表3-4我的焊接电流对材料力学性能的影响焊条直径焊接电流Q235低碳钢焊接接头硬度值表（HV）焊缝区均值热影响区均值5.0mm240A87.588.690.288.891.492.692.992.3母材平均硬度为64.03 表3-3 焊接电流对硬度的影响直径组别电流Q235低碳钢焊接接头硬度值表（HV）焊缝区均值热影响区均值5.0122085.484.382.183.991.695.190.391.1224087.588.690.288.891.492.692.992.3326089.591.190.090.290.493.195.993.1428093.494.592.793.592.593.694.793.6母材平均硬度为64.03紫线为热影响区硬度变化 蓝线为焊缝区硬度变化图3-1 材料硬度与焊接电流的关系上图中显示，焊接电流逐渐增大，熔合区、热影响区和焊缝区硬度均体现出逐渐增大的趋势。各直径下的电流中，低电流硬度较为低，电流过高则硬度过。，3.3 焊接电流对焊接接头组织的影响3.3.1焊缝金相组织 图3-2焊缝区280A（100） 图3-3 焊缝区260A（100） 图3-4焊缝区240A（100） 图3-5焊缝区220A（100）焊缝区的显微组织在显微镜下观察，焊缝凝固后的组织主要特征之一是形成柱状晶。其生长有明显的方向性，与散热最快的方向一致，即垂直于熔合线向焊缝中心发展。对于常用的焊接结构钢（低碳钢）从液态向固态的一次结晶形成柱状晶奥氏体，然后进一步冷至室温还要经历二次结晶过程，呈柱状晶的奥氏体在冷却过程中分解为铁素体和珠光体。 由于含碳较低，由先共析体素体沿 奥氏体晶界析出，把原奥氏体的柱状晶轮廓勾画出来，也称为柱状铁素体。柱状铁素体十分 粗大，其间隙中为少量珠光体,往往成魏氏组织形态14。若为多层焊接，焊缝二次结晶组织变为细小铁素体加少量珠光体。 这是由于后一层焊缝相对前一层焊缝进行加热， 使其发生相变再结晶，从而柱状晶消失，形成细小的等轴晶。合金钢二次结晶的组织，则受到合金元素和焊接条件的影响而会出现不同的组织一般焊缝中合金元素较多，淬透性较好或冷却速度加快时出现贝氏体-马氏体组织。3.3.2热影响区组织图 图3-6热影响区280A（100） 图3-7热影响区260A（100） 图3-8热影响区240A（100） 图3-9热影响区220A（100）热影响区的显微组织受焊接过程热循环（加热和冷却）的作用焊缝附近的热影响区相当于经历了“特殊的热处理” 过程一样17。 焊缝及热影响区各部分由于离焊池距离不同而被加热到不同的温度，焊后冷却时又以不同的冷速冷却下来,因此使该区的组织变得复杂。 由于焊缝周围的金属导热作用，焊缝和热影响的冷却速度很快，有时可达淬火的程度。冷却速度受材料的导热性、板厚和接头形状及钢板在焊前初始温度（包括环境温度或预热温度） 等因素的影响。钢板尺寸越大，冷却越快，钢板初始温度越高（预热），冷速越慢。结论：通过一组同学的对比观察到的组织随焊接电流的变大，焊缝区、熔合区和热影响区组织晶粒度逐渐粗化，由铁素体逐渐变为珠光体和魏氏组织。结论（1）在其他条件一定的情况下，随着电弧焊焊接电流增大，焊接的引弧性、稳弧性、脱渣性及焊缝成形性都逐渐变好，但是焊接飞溅和电弧吹力较大。（2）随着焊接电流增大，焊接接头同一特征区的组织由铁