焊接专业毕业设计-药芯焊丝CO2气体保护自动焊焊接工艺研究

1、焊接专业毕业设计-药芯焊丝C02气体保护自动焊焊接工艺研究焊接专业毕业设计-药芯焊丝C02气体保护自动焊 焊 接工艺研究武汉工程学院毕业设计说明书药芯焊丝C02气体保护自动焊焊接工艺研究系（部）机械工程系专业焊接技术及自动化班级焊接XXXX姓名XXX学号XXXXXXXX指导教师20127>2013学年第一学期摘 要焊接是一种将材料永久连接，成为具有给定功能结构的制造技术。几 乎所有的产品，从几十万吨载重巨轮到不足1g的微电子元件，在生产中都不同 程度地依靠焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的 质量、可靠性、寿命以及生产成本、效率和市场反应速度。据有关资料表明：我国已

2、经成为世界上最大的钢材生产国和钢材消费国。钢材必须经过加工才能成为具有给定功能的产品。由于焊接结构具有重量轻、 成本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点，焊接结构 的应用日益增多。本次的设计主要是针对药芯焊丝C02气体保护半自动焊（单面焊双面成型） 焊接工艺研究，紧密结合生产实际，分别讲述了熔滴过渡形式、影响过渡稳定 性因素、焊接规范参数的选择及确定、影响焊接过程的因素分析、焊接缺陷及 其产生原因分析、药芯焊丝C02气保护半自动焊（单面焊双面成型）焊接、焊 接卫生与安全。在此次的设计过程中，参考了大量的技术资料，得到了许多人的帮助与支 持，在此谨向所有参考资料的作者及关心支持

3、我的同仁们表示衷心的感谢。由于编写者水平有限，加上时间仓促，书中难免存在某些需要进一步完善 和改进的地方甚至错误，恳请广大读者批评指正。编者2012-12-2目录第一章熔滴过渡形式11.1 自由过渡11.2 接触过渡11.3 渣 壁 过渡1第二章 焊接缺陷及其产生原因分析22.1焊缝成尺寸不符合要求22. 2 咬边22.3 未焊透和未熔合22.4 焊瘤（满溢）22.5 焊穿及塌陷2第三章药芯焊丝82气保护自动焊（单面焊双面成型）焊接33. 1 范围33.3 规范性引用文件33.4 术 语 和 定义33.5 焊接前 准备33.6 人员33.7 工艺要求33.8 工艺过3.8验33.9 .单面焊双

4、面成形常见的焊接缺陷33.10 .防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措3.11 3第四章焊接卫生与安全4小结5参考文献6毕业设计任务书专业： 焊接技术及自动化 班级： 焊接XXXX 学生：一：设计题目：药芯焊丝CO2气保护自动焊（单面焊双面成型）焊接工艺研究二：设计内容：熔滴过渡形式焊接缺陷及其产生原因分析3、药芯焊丝82气保护半自动焊（单面焊双面成型）焊接4、焊接卫生与安全三：原始资料：Q235Q钢板NBC-500二氧化碳半自动焊机自动切割行走小车CF1-30PC02气体、JY501药芯焊丝、JN-402陶瓷衬垫四：完成日期：二零一二 年十二月二十一日指导教师：2012年10月21日签发熔

5、滴过度形式熔滴过渡过程不但影响电弧的稳定性，而且对焊缝成形和冶金过程也 有很大的影响。熔滴过渡十分复杂，主要过渡形式有自由过渡、渣壁过渡和接 触过渡三种。各种过渡所对应的熔滴及电弧形状如图1-24所示。§1.1 自由过渡自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间不发生直接 接触的过渡方式。当过渡的熔滴直径比焊丝直径大时，称为滴状过渡（见图1-24 中的D;过渡的熔滴直径比焊丝直径小时，则称为喷射过渡（见图1-24中的2）； 在电弧气氛或保护气体中含有C02气体时，有时会发生爆炸现象，使部分熔滴 金属爆炸成为飞溅，而只有部分金属得以过渡，这种形式称为爆破过渡（见图 1-24

6、中的3）。常用的自由过渡是滴状过渡和喷射过渡。滴状过渡滴状过渡时电弧电压较高，根据电流大小、极性、和保护气体 的种类不同，滴状过渡又分为粗滴过渡和细滴过渡。1） 粗滴过渡 当电流较小而电瓠电压较高时，弧长较长，熔滴不与熔池 短路接触，熔滴尺寸逐渐长大。当重力足以克服熔滴的表面张力时，熔滴便脱 离焊丝端部进入熔池（小电流时电弧力忽略）。粗滴过渡时熔滴存在时间长，尺 寸大，飞溅也大，电弧的稳定性及焊接质量都比较差。2） 细滴过渡与粗滴过渡相比，细滴过渡电流较大，相应的电磁收缩力 增大，表面张力减小，熔滴存在时间缩短，熔滴细化，过渡频率增加，电弧稳 定性较高，飞溅较少，焊缝质量提高，广泛应用与生产中

7、。气体介质不同或焊接材料不同时，细滴过渡特点又有不同。在C02气体保 护电弧焊和酸性焊条电弧中，熔滴呈非轴向过渡；而在铝合金熔化极量弧焊或 较大电流活性气体保护焊焊钢件时，熔滴呈轴向过渡。相比之下，前者比后者 飞溅大。（2） 喷射过渡喷射过渡容易出现在以筑气或富敏气体作保护气体的 焊接方法，如熔化极量弧焊、活性气体保护焊中。喷射过渡时，细小的熔滴从 焊丝端部连续不断地以高速度冲向熔池（加速度可达到重力加速度的几十倍）， 过渡频率快，飞溅小，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透力强，可得到焊缝 中心部位熔深明显增大的指状焊缝。喷射过渡适合焊接厚度较大（3mm）的工 件，不适宜焊接薄板。（3）爆炸过渡

8、（不常用）电弧气氛或保护气中含82,有时会发生爆炸现象，造成飞溅，只有部 分熔滴得以过渡的形式。§ 1. 2接触过渡焊丝端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡的方式。分类：短路过渡和搭 桥过渡（1）短路过渡电弧引燃后随电弧的燃烧，焊丝（条）端部形成熔滴并逐渐长大。当I较小，电弧电压比较低，弧长比较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态 金属短路，电弧随之熄灭，金属熔滴过渡到熔池中去。熔滴脱落后，电弧重新 引燃，如此交替的过渡形式。低电压、细焊丝（小D （但电流密度不小）均可 获得；热输入小、焊接变形小、全位置焊性能好，但飞溅较大；适用于薄板焊 接或中厚板的打底焊接。出现场合：碱性焊条的焊

9、条电弧焊、细丝气体保护电弧焊（6 Wl. 6mm）由 燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电弧的燃烧是不连续的。实质：熔化速度与送丝速度不一致！如下图所示特点：燃弧与熄弧交替进行，燃烧不连续；平均I小，峰值I大，适合薄板及全位置焊接；小直径焊条或焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快；弧长短，焊件加热区小，质量高§ 1. 3渣壁过渡熔滴沿着熔渣壁面流入熔池的一种过渡形式。出现场合：埋弧焊（沿渣壳）和焊条电弧焊（沿套筒）。第二章焊接缺陷及其产生原因分析焊缝的形状缺陷：20种参见GB/T6417-1986金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明§ 2.1焊缝成尺寸不符合要求工件所开坡口角度不当、

10、装配间隙不均匀、焊接参数选择不合适及操作人 员技术不熟练等。为防止上述缺陷，应正确选择坡口角度、装配间隙及焊接参 数，熟练掌握操作技术，严格按设计规定进行施工§ 2. 2咬边咬边是沿焊趾的母材部位烧熔成凹陷或沟槽的现象，电弧将焊缝边缘熔化 后，没有得到填充金属的补充而留下的缺口。咬边一方面使接头承载截面减小, 强度降低；另一方面造成咬边处应力集中，接头承载后易引起裂纹。正确选择焊接参数，熟练掌握焊接操作技术是防止咬边的有效措施。§ 2. 3未焊透和未熔合熔焊时，接头根部未完全焊透的现象，易发生在短路过渡82焊中。熔焊时，焊道与焊道间或焊道与母材间未完全熔化结合的部分。焊接电

11、流过小、焊速过高、坡口尺寸不合适及焊丝偏离焊缝中心，或受磁 偏吹影响等。工件清理不良，杂质阻碍母材边缘与根部之间以及焊层之间的熔 合，也易引起未焊透和未熔合。正确选择焊接参数、坡口形式及装配间隙，并确保焊丝对准焊缝中心。注意坡口两侧及焊道层间的清理，使熔敷金属与母材金属之间充分熔合。§2. 4焊瘤（满溢）熔焊时熔化金属流淌到焊缝以外未熔合的母材上形成金属瘤的现象。多由填充金属量过多引起的。当坡口尺寸过小、焊接速度过慢、电弧电 压过低、焊丝偏离焊缝中心及焊丝伸出长度过长等都可能产生焊瘤。尽量使焊缝处于水平位置，使填充金属量适当，焊接速度不宜过低、 焊丝伸出长度不宜太长、注意坡口及弧长的

12、选择等。§2. 5焊穿及塌陷熔焊时熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔的现象 焊缝表面塌陷，背面凸起的现象。焊接电流过大、焊接速度过小或坡口间隙过大等。在气体保护电弧焊时, 气体流量过大也可能导致焊穿。焊接电流与焊接速度适当配合，严格控制工件的装配间隙，气体保护 焊时，还应注意气体流量不宜过大，以免形成切割效应。第三章药芯焊丝C02气保护自动焊(单面焊双面成型)焊接3.1 范围本标准规定了 C 0 2陶质衬垫单面焊双面成型焊接的焊接前准备、人员、工艺要求、工艺过程和检验。本标准适用于C 0 2陶质衬垫单面焊双面成型焊接。可用于焊接(8- 5 0 ) m m 厚度的船用 A、B、D 级钢及

13、 AH32、AH36、DH 3 2 > D H 3 6和Q235Q、EH32、EH36高强度钢的平、立、横位置对接接头和部分 角接接头焊缝。3.2 规范性引用文件GB/T3715-1995陶质焊接衬垫GB6052-85工业液化二氧化碳CB/T3802-1997船体焊缝表面质量检验要求Q/SWS42-010-2003焊缝返修通用工艺规范3.3 3术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3. 3. 1 C 0 2陶质衬垫单面焊是借助于陶质衬垫衬在接缝背面，利用衬垫的耐高温性作背面焊缝成型的依托，实现单面焊双面成型的一种焊接工艺。其焊接原理见图1。3. 4焊接前准备3.1. 4. 1焊丝C 0

14、2陶质衬垫单面焊焊接所选用的焊丝必须得到船级社认可，拆包后的焊丝应表面无油污、锈、水份等杂质。3.2. 4. 2 C 0 2 气体C 0 2气体质量应符合G B6052-85工业液化二氧化碳规定的 I类和n类一级标准。3.3. 4. 3衬垫C 0 2陶质衬垫单面焊焊接所选用的衬垫必须符合C B / T 3 7 1 5 -9 5陶质焊接衬垫，并得到船级社的认可。3.4. 4 C 0 2陶质衬垫单面焊与埋弧自动焊方法混合使用时的焊接材 料，见表1。3.5. 4. 5焊接设备3.6. 5. 1本规范所使用的焊机为C 0 2气体保护焊用焊机，并应严进行定期检测维修，确保使用中焊机各种操作性能良好。3.

15、7. 5. 2焊接所使用的保护气体流量计应严格按规定定期计量，以 确保使用过程中流量计的准确性和稳定性。3.8. 4. 6坡口型式3.9. 4. 6. 1平、立位置的对接接缝坡口型式，见图2。3.10. 6.2横位置的对接拼缝坡口型式，见图3。3.11. 63角接全熔透焊缝坡口型式，见图43.12. 6. 4当板厚差6 1- 6 22 3 m m时，对厚板需进行削斜， 削斜长度L 4 ( 8 1- 8 2),其坡口型式见图5。3.13. 4. 7焊前清理3.14. 7. 1焊前，焊工必须对焊接坡口及坡口两侧各宽2 0 m m范围 内，清除氧化物、水份、油污等。3.15. 4. 7. 2当焊缝清

16、理后未能及时焊接并因气候或其它原因影响而积 水，受潮、生锈时，在焊接前应重新清理。3.16. 4. 8安全卫生3.17. 8. 1焊接操作者必须使用面罩、安全帽、皮手套等遮光保护用 具，防止灼伤和烫伤。3.18. 8. 2工作中，应注意周围环境是否有易燃易爆物品，以防止溅引起的火灾事故。3.19. 8. 3狭小舱室或密闭舱室应采取必要的通风排气措施。3.20. 4. 8. 4焊接结束后，焊工需做到工完、料尽、场地清。3.21.3. 5. 1凡是参与该工艺焊接的焊工必须持有船级社颁发的操作考试合格证方能上岗，并只能从事与其考试相应等级范围内的焊缝焊接。3. 5. 2焊工上岗前，必须带好一切必备工

17、具，如锤子、钢丝刷、钢 丝钳等。3. 5. 3焊工操作前，必须检查使用的焊机、气管、气体流量计是否 完好，待确定无误后方能开始焊接。3. 5. 4每天焊接结束后，焊工需将剩余的焊接材料送回材料间保管3. 6工艺要求3.6. 1引熄弧板、定位马的安装3. 6. 1. 1引熄弧板的尺寸为(1 5 OX 1 0 0) m m ,安装方式 见图6o3. 6. 1. 2引熄弧板选用的厚度必须符合表3要求3.6. 1. 3引熄弧板的安装，必须保证引熄弧板与拼板的背面齐平。3.6.1. 4引熄弧板安装后，需在引熄弧板上沿焊缝方向，采用碳 弧气刨进行坡口的开启，引弧端，坡口长度2 3 0mm,熄弧端，坡口 长

18、度2 5 0 m m。坡口深度略高于拼板焊缝2 m m左右，并与拼板焊缝 连续过渡。3.6. 1. 5定位马的规格见图7。3. 6. 1. 6定位马需安装在粘贴衬垫的一面，定位马的间隔为2 53 0 0 mm ,当衬垫与衬垫连接时，为使衬垫与钢板粘合紧密，必要时，可在该连接处增加定位马。拼板板3. 6. 2衬垫的安装3.6. 2. 1衬垫的安装必须与钢板粘合紧密，衬垫与衬垫衔接处应相 互推紧无间隙。3.7. 2. 2衬垫安装后，在定位马处用木楔敲紧，以防止衬垫在焊 接中受热而松动。3. 6. 3焊接规范不同的板厚、坡口间隙，由于其焊道数不同，则焊接参数的选择也略有不同，下列各表推荐的参数仅为经

19、验数值。4. 6. 3. 1 C 0 2陶质衬垫单面焊平对接焊接参数见表45. 6. 3. 2 C 0 2陶质衬垫单面焊立对接焊接参数见表56. 6. 3. 3 C 0 2陶质衬垫单面横对接焊焊接参数见表67. 6. 3. 4 C 0 2半自动焊与埋弧自动混合焊焊接参数见表78. 6. 4室外焊接时，当风速超过2 m/ s e c ,焊接中必须采取相应 的挡风措施，下雨时不得焊接。3.7 工艺过程3. 7. 1 C 0 2半自动单面焊打底层焊接时，焊接电流按焊接参数严控制，以防止产生裂纹。4. 7. 2打底层焊接中，坡口两根趾应完全熔透，对于坡口间隙较大 时，可进行适当的手势摆动，两根趾处略作

20、停顿，以确保焊缝背 面成型良好。5. 7. 3在打底层焊接中，由于各种原因需作停顿时，重新引弧应采 用热接法接头，即前一次熄弧后，待熔池尚未冷却，随即引弧开 始正常焊接。如熔池已完全冷却，需重新引弧前，必须用碳刨或 砂轮对弧坑进行修整，使弧坑形成圆滑过渡状，然后再引弧进行 正常焊接。6. 7. 4焊接过程中，任何一层或一道的焊接必须从引弧板的坡口起 点焊接，焊缝的终点收弧需焊至熄弧板的坡口终止。7. 7. 5拼缝坡口已安装好衬垫后，应立即开始焊接并连续一次完 成，第二层的焊接随即也应马上进行以防止打底层的焊缝难以承 受焊接应力而形成裂缝。8. 7. 6当焊接位置倾斜时，必须采用上坡焊。3.8

21、检验3. 8. 1背面焊缝焊接结束后，焊工需去除焊缝背面衬垫，并检查背面焊缝是否符合要求，修补标准见表九3. 8. 2正面焊缝3. 8. 2. 1正面焊缝外观检查按CB/T3802-1997船体 焊缝表面质量检验要求执行。3. 8. 2. 2正面焊缝的修补按Q/SWS42-010-2003焊缝返修通用工艺规范要求进行。3. 9.单面焊双面成形常见的焊接缺陷3. 9.1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、太宽或太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊脚尺寸不 等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容 易造成应力集

22、中,影响焊缝与母材的结合强度。3. 9.2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出现的缺陷。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. 9. 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分和耐腐蚀性等。这些缺陷使焊缝结构无法达到 设计要求的力学性能和化学性能2。3.10. 防止单面焊双面成形焊接

23、产生焊接缺陷的措施3.10.1 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、灵活、方可使用。工件应开Y形的坡口，钝边的尺寸一般选在0. 5LOimn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400C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 o3.10. 2

24、焊接操作3.10. 2.1选择合适的工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

25、等缺陷的产生。焊速应合适， 不宜过慢，以每层厚度不大于4-5皿为宜，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5。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。3.10. 2. 2焊工技术水平焊接生产中，焊工对单面焊双面成

26、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。焊接卫生与安全操作人员必须持有电气焊特种作业操作证方可上岗，学徒人员须在持有该 证经验丰富人员指导下方可操作。设备应专人使用，专人管制，非操作人员未经车间负责人批准，不得操作。操作者应认真阅读设备使用说明书，熟悉设备性能，了解其工作原理。施焊前作好如下准备工作：按标准穿好劳保用品焊机应放置在距墙和其它设备300毫米以外的地方，应通风良好，不得放 置在日光直射、潮湿和灰尘较多处。施焊工作场地的风速应较小，必要时采取防风措施。82气瓶应可靠固

27、定，放置在距热源大于3M,温度低于40摄氏度的地方， 气瓶与热源距离应大于3M。气瓶阀门处不得有污染，开启气瓶阀门时，不得将 脸靠近出气口。检查C02气体减压阀和流量计，安装螺母应紧固，减压阀和流量计的气体 人口和出口处不得有油污和灰尘。采用电加热气使用82充分气化时，电压应低于36V,电加热器外壳接地良 好。焊机机壳接地良好。检查焊接电缆，焊接电源的“一”端应与工件可靠连接一5。个链接气管连接应牢固，无泄漏。焊枪的喷嘴与导电部件的绝缘应良好，S导电嘴和焊丝的接触应可靠；送死 机构、减速箱的润滑应良好。焊机上不得堆放杂物。施焊人员合电焊机开关时，应戴干燥的绝缘手套，另一只手不得按在电焊 机得外壳上。根据焊件的形状、材料、厚度、焊接位置等情况选择正确的焊接参数进行 施焊。焊接时应注意事项。焊接过程中如发现焊机冒烟等故障现象，必须停机检查，不得带病使用。不准在带压、带气、带电设备上进行焊接，特殊情况下须焊接时，应制定 周密的安全措施，并报上一级批准。禁止在储有易燃易爆物品的房间内进行焊接，如必须焊接，焊接点距易燃 易爆物品最小水平距离不小于5米，并根据现场情况采取可靠的安全措施。禁止在雨雪中焊接，如必须施