船舶钨极氩弧焊焊接通用工艺

1、通用工艺标记数量修改单号签字日期鸨极瀛弧焊焊接工艺设计制图缮写编写描校校对:会签总重量共7页第1页审核审定日期2005.10.27金陵船厂鸨极瀛弧焊焊接工艺一、概述氮弧焊是使用氮气作为保护气体的一种气体保护焊。1.氮弧焊的特点：1）氮气保护性能优良，焊接时不必配制相应的焊剂或熔剂，基本上是金属熔化与结晶的简单过程，能获得较为纯净及质量高的焊缝。2）由于电弧受到氮气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，同时氮弧的温度又很高。因此，热影区很窄，焊接变形与应力均小，裂纹倾向也小，这尤其适用于薄板焊接。3）因是明弧焊，操作及观察较方便，故容易实现焊接过程的机械化和自动化。止匕外，在一定条件下可进行各种空间

2、位置的焊接。4）可焊的材料范围很广，几乎所有的金属材料都可进行氮弧焊，特别适宜焊接化学性质活泼的金属和合金。通常，多用于焊接铝、钛、镁、铜及合金，低合金钢，不锈钢及耐热钢等。2.氮弧焊的分类：氮弧焊接所用的电极不同，分为不熔化极（鸨极）氮弧焊和熔化极氮弧焊两类。鸨极氮弧焊是采用高熔点的鸨棒作为电极，在氧气层流保护下利用鸨极与焊件之间的电弧热量，来熔化加入的填充焊丝和基本金属，以形成焊缝。而鸨极本身是不熔化的，只起发射电子产生电弧的作用。二、鸨极氮弧焊焊接材料.氧气氧气是在液态空气分储制氧时获得的副产品。它是一种理想的保护气体。各种金属材料焊接时，对氮气纯度有不同的要求。化学性质活泼的金属和合金

3、，氮气纯度要求更高。如果氮气中含有一定量的氧、氮、二氧化碳和水分等，将会降低氧气的保护性能，对焊接质量造成不良影响。目前生产的氧气可达到99.99%的纯度，所以能够满足氮弧焊的工艺要求。.鸨极对氮弧焊用电极材料的要求是：电子发射能力强，电弧稳定性好，耐高温不易熔化，有较大的许用电流；强度高，防腐性好，不易损耗。目前所用材料主要有：纯鸨、社鸨、铀鸨三种。社鸨极就是在纯鸨中加入13%氧化杜；铀鸨极就是在纯鸨中加入2%氧化铀。由于铀鸨极没有放射性，同时，在电子发射、能力工艺性能、损耗程度、引弧和稳定性等方面，均优于针鸨极。因此，铀鸨极是一种理想的电极材料。我厂常用针鸨棒作为鸨极。.焊丝一般选用与被焊

4、材料相同或相似成分的焊丝。鸨极手工氮弧焊的填充丝，也可采用与焊件相同的板材切成条料使用。焊丝提供相应的焊接材料化学成份和力学性能，并提供船级社的证书。三、鸨极氮弧焊设备鸨极氮弧焊接施工方式有手工焊、半自动焊和自动焊。半自动焊是指填充焊丝的送进由机械完成，而焊接操作由人工进行。所用焊枪比手工焊时增加了输送填充焊丝的金属软管。自动焊是指焊接操作是由机、电系统按设计程序自动完成。除完成基本的程序循环提前送气、自动引弧、工件或焊枪运行、焊接电流递增、切换焊接电流、焊接电流衰减、工件或焊枪停止运行和滞后送气外，有的自动焊机还具备弧长自动调节、焊缝跟踪、焊丝摆动等功能。目前，厂里多用手工鸨极氮弧焊。手工鸨

5、极氮弧焊设备主要包括主电路系统、供气装置、控制系统、焊枪、水路系统等部分组成。按电流种类分为交流焊和直流焊。交流用于焊铝、镁及其合金。直流可以是恒定直流或脉冲直流，一般用于焊接铝、镁及其合金以外的各种金属材料，采用正极性。但对薄壁铝或镁合金构件，也可用直流反极性施焊。四、鸨极氮弧焊工艺.焊件和焊丝的焊前清理：为确保焊接过程的稳定性和焊接质量，焊前必须对被焊材料的坡口附近及填充焊丝进行焊前清理，去除金属表面的氧化膜、油脂和水分等杂质。常用的有机械清理、化学清理和化学一机械联合清理法。1）机械清理法：此清理法比较简便，而且效果较好，适用于大尺寸、生产周期较长的焊件。通常是采用直径细小的不锈钢丝刷等

6、工具进行打磨，或用刮刀刮去表面的氧化膜，使待焊部位（即准备焊接的坡口两侧）露出金属光泽。注意不应在焊件表面留有过深的划痕。再用有机溶剂（如汽油、酒精或丙酮）擦拭焊件的待焊部位，以去除表面的油污及杂质。2）化学清理法：此清理法多用于焊丝和小尺寸焊件的清理。具与机械清理法相比，具有清理效率高，质量稳定均匀，保持时间长的特点。所以应尽量可能采用化学清理法，尤其适合成批生产的情况。所用的化学溶液、工序和过程要根据产品要求及具体条件而决定。3）化学一机械联合清理法：此种方法适用于质量要求高的焊件。清理步骤是先用化学清理法，焊前再对待焊部位进行机械清理。焊丝和焊件在清理之后应保持清洁，并在限定的时间内焊接

7、。.坡口准备如下图所示：在壁厚小于等于2.5mm时，采用平边对接焊，不需开坡口在壁厚大于2.5mm时，需开V型坡口。3.0mmSw5.0mma=0a=010=3540.氮气保护氮弧焊很强调氧气的保护效果，由于氮气保护层是柔性的，极易受到各种因素的影响而降低氧气的保护作用。所以，焊接工艺参数要合理选用并且可采取加强保护的措施。1）正面保护：焊接对接、T形接头时，因氮气被挡住并反射回来，所以保护效果较好；而搭接、角接接头的保护效果较差。可安装临时挡板。见图示1。图示1图示32）背面保护：焊缝背面可加保护垫板，以隔绝空气的影响。见图示2.局福贰强保护示意图1一用ft2/#单，一#件4一届某护整板5五

8、板图示23）管材背面保护：用稍大于管子直径的橡皮闷头封堵管子进出口，坡口的正面采用铝箔粘胶带粘贴，然后在管子内通氧气。通气时间、气体流量与管子长短成正比，对于大口径或较长管子，为了减少管径内充气时间和节约氧气，可以在靠近接头处用闷头隔堵。通气一般为512分钟后才能进行施焊，否则背面保护效果不佳，成形较差。当施焊时揭除接头处1/4的铝箔粘胶带，焊至最后接头1/4时，应降低管内通气流量，不然会造成气体压力增大，焊缝处出现内凹或焊穿。见图示3。实际生产中，有时用焊缝表面的颜色来鉴别氧气保护效果。下表为不锈钢焊缝保护效果鉴别法。不锈钢的焊缝颜色与保护效果焊缝颜色银白、金黄色蓝色红灰色灰色黑色保护效果最

9、好良好较好不良最差.焊接工艺参数的选择为使鸨极氮弧焊获得优质的焊接接头，必须合理地选择焊接工艺参数。鸨极量弧焊的主要工艺参数是：焊接电源种类和极性、鸨极直径、焊丝直径、焊接电流、电弧电压、氮气流量、焊接速度、喷嘴直径、喷嘴至焊件距离、鸨极伸出长度、焊缝层数等。1）焊接电源种类和极性应根据被焊金属材料及氮弧焊的方法而选择，适用的焊接电源种类和极性参见下表：量弧焊的应用范围被焊材料推荐厚度（mm）焊接方法僦气纯度（%）电源种类钛及其合金0.532.0鸨极手工及自动熔化极自动及半自动99.9899.98直流正接直流反接镁及其合金0.552.0鸨极手工及自动熔化极自动及半自动99.9999.99交流或

10、直流反接直流反接铝及其合金0.543.0鸨极手工及自动熔化极自动及半自动99.9999.99交流或直流反接直流反接铜及其合金0.53.0鸨极手工及自动熔化极自动及半自动99.9799.97直流正接或交流直流反接不锈钢及耐热钢0.532.0鸨极手工及自动熔化极自动及半自动99.9799.97直流正接或交流直流反接2）鸨极直径鸨极直径应按焊接电流大小而定。鸨极直径选择不当会出现电弧不稳，严重烧损，焊缝夹鸨等现象。止匕外，当选用不同的电源种类和极性焊接时，鸨极的允许焊接电流也随之变化。各种直径纯鸨极的电流范围见下表。当采用牡鸨极或铀鸨极时，表中电流值可提高30%左右。各种直径纯鸨极的电流范围电源种类

11、各种鸨极直径（mm）的允许焊接电流（A）123456交流20100100160140220200280250300直流正接65150140180250340300400350450直流反接103020403550408060100鸨极伸出喷嘴的长度一般为34毫米3）焊接电流焊接电流主要根据焊件厚度来选择。如果焊接电流增大，则焊缝表面的凹陷深度、熔深及熔宽都相应地增加，而增高量相应地减少，当电流太大时，容易产生焊穿和咬边；反之，焊接电流太小时，容易产生未焊透。4）电弧电压电弧电压增大时，熔宽稍增大，焊缝表面的凹陷深度、熔深稍减少。通过焊接电流和焊接电压的配合，可以控制焊缝形状。当电弧电压过高时，

12、易产生未焊透，并使氮气保护效果变差。因此，应在保证电弧不短路的情况下，尽量减少电弧长度。5）氮气流量氮气流量越大，保护层抵抗流动空气影响的能力越强，但流量过大，保护层产生不规则流动，易使空气卷入，反而降低保护效果。合理的氮气流量在325升/分范围内。6）焊接速度焊接速度增快时，氮气流量要相应增大，但焊接速度过快，由于空气阻力对保护气流的影响，会使保护层可能偏离鸨极和熔池，从而使保护效果变差。同时焊接速度显著影响到焊缝成形。7）喷嘴直径喷嘴直径与氮气流量同时增大，则保护区必然增大，但喷嘴直径过大时，会使焊接位置受到限制，同时对操作带来不方便。一般喷嘴直径在520毫米内选用。8）喷嘴至焊件的距离喷嘴距离焊件越远则氧气保护效果越差；反之，距离越近，保护效果越好，但过近会妨碍焊工的视线，通常喷嘴至焊件的距离以512毫米为宜。不锈钢钢薄板鸨极氮弧焊焊接参数焊件厚度焊丝直径鸨极直径焊接电流气体流里电弧电压电源极性mmmmmmAL/minV1.01.51.540