立焊焊接工艺

一、任务 (1)

二、母材技术状况 (1)

1、母材的选择 (1)

2、化学成分 (1)

3、力学性能 (1)

三、焊材料选择及技术状况 (2)

四、焊前准备 (2)

1、焊件的准备 (2)

2、焊接材料 (2)

3、焊条烘干 (2)

4、焊接层数 (3)

5、焊接设备 (3)

五、焊接设备与工具 (3)

1、焊机选择 (3)

2、焊钳 (3)

3、手持式面罩 (3)

4、烘干箱 (4)

5、焊条保温桶 (4)

6、敲渣锤 (4)

7、劳保用品 (4)

六、焊接确定 (4)

1、定位焊 (4)

2、焊接 (4)

七、焊接工艺参数确定 (6)

八、操作要点及注意事项 (6)

1、引弧 (6)

2、运条 (6)

3、焊接接头 (6)

4、收尾 (6)

5、敲渣 (7)

6、清根 (7)

九、其它 (7)

1、焊前预热 (7)

2、消氢 (7)

3、焊后脱氧 (7)

4、焊后热处理 (7)

5、消除应力措施 (8)

6、其它 (8)

十、检验要求 (8)

1、焊缝的外形尺寸 (8)

2、焊缝的外观质量 (8)

十一、参考文献 (9)

一、任务

制定10mm板厚Q235A SMAW焊向上立焊焊接工艺

二、母材技术状况

1、母材的选择

母材选用尺寸为直径300mm*100mm*10mm。其交货状态为热轧。

2、化学成分

Q235A的含碳量较低，且除Mn、Si、S、P等常见元素外，很少有其它合金元素，焊接性较好，韧性和塑性较好，焊接接头产生裂纹的倾向小，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A一般在热轧状态下使用，应用范围较广，适应制造各种大型结构件和受压容器。可装配成各种不同的接头，适应各种不同位置的施焊，且焊接工艺和技术较简单。不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源没有特殊的要求，交直流弧焊机都可以焊接。对焊接材料也无特殊要求，酸性碱性都可以。化学成分见表1所示

3、力学性能

见表2所示

表1 Q235A化学成分w(%)

三、焊材料选择及技术状况

手工电弧焊（SMAW）常用的焊条型号E4303，牌号J422，属于钛钙型焊条。这种焊条工艺性好，应用广泛。钛钙型焊条药皮中含有大量酸性造渣物，可以进行全位置焊接，交直流两用，电弧稳定，熔深适中，飞溅少，熔渣流动性好，脱渣容易，焊缝成形美观，具有优良的焊接工艺性能和力学性能。用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低的低合金钢。

四、焊前准备

1、焊件的准备

1）板材2块，材料为：Q235A钢，厚度：10mm 交货状态：热轧正火。

2）板料尺寸：300mm*100mm*10mm,采用气割的方法开60°V形坡口，坡口形式如图1所示

3）清理坡口及坡口两侧各20mm范围内的油污、铁锈、水分及其他污染物，并清除毛刺。

4）修磨钝边0.5～1mm,无毛刺。装配平整，始端间隙为3.2mm,末端间隙为2.5～3.5mm错边量≤1.2mm。

5）预留反变形量≤3°

2、焊接材料

选择E4303焊条,牌号J422，焊条直径分别为Ф3.2mm和Ф4mm。

3、焊条烘干

酸性焊条一般取70～150℃范围，最高不超过250℃，保温1～1.5h。

主要根据钢的厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定。利用n=δ

/d=10/3.2=3.125≈4(n为焊接层数；δ为工件厚度；d为焊条直径)

5、焊接设备

选用ZX7-400焊机

图1 V形坡口对接立焊试件图图2 坡口形式及钝边

五、焊接设备与工具

1、焊机选择

选用ZX7

2、焊钳

规格为300A，且具有良好的绝缘性与隔热能力。

3、手持式面罩

用耐燃或不燃的绝缘材料制成，罩体应遮住焊工整个面部，防止焊接飞溅、弧光及其它辐射对焊工面部及颈部损伤的，便于观察焊接状态的一种遮蔽工具。

对受潮焊条进行烘干，确保焊接质量，是烘干焊条的专用设备。

5、焊条保温桶

焊条保温筒是装载己烘干的焊条，是能保持一定温度以防止焊条受潮的一种盒形容器。焊工可随身携带到现场，用于保持焊条干燥度，可以随焊随取。通常是利用弧焊电源二次电压对简内加热，温度一般在100℃-450℃之间，能维持焊条药皮含水率≦0.4％。

6、敲渣锤

敲渣锤是两端制成尖铲形和扁铲形的清渣工具。

7、劳保用品

在焊接过程中，电弧中会飞出火花或熔滴，为保证在这些条件下防止烧伤，防止弧光，防止触电，焊工应戴防护手套、穿绝缘胶鞋和工作服。

六、焊接确定

1、定位焊

定位焊采用Ф3.2mm的焊条，在试件反面距两端20mm之内进行，焊缝长度为10～15mm。定位焊后，将焊缝两端用角磨机打磨并将坡口内飞溅清理干净。一般定位焊焊接电流应比正常电流大15%～20%，并将试件固定在焊接支架上待焊。

2、焊接

立对接焊是指对接接头有焊件处于立焊位置时的操作，如图3所示。生产中常由下向上施焊如图4所示。

图3 焊条与焊件的夹角图4 焊条与焊件下端夹角

⑴打底层的焊接打底层的焊道就是正面第一层的焊道，焊接时应选用直径

3.2mm的焊条。将焊件垂直固定在距离地面有一定距离的的工装上，间隙小的一端在下，向上立焊，一般采用灭弧法打底焊，熔池表面呈水平的椭圆形，使电弧的1/3对着坡口间隙，电弧的2/3覆盖在熔池上。注意控制有1/2的弧柱在焊缝的背面燃烧。焊接过程中，焊条摆动要在坡口中间时稍快，在坡口两端时稍加停顿，以防焊后产生中间凸起、两侧凹陷的现象。焊条摆动要尽量贴向坡口根部，使熔池前方保持有清晰可见的熔孔，熔孔尺寸以深入钝边每侧1～1.5mm为宜。随着焊接过程的进行，焊接温度升高，熔孔尺寸会逐渐增大，此时要适当减小焊条与焊件下端的夹角，使熔池在焊缝正面的尺寸大些，背面尺寸小些，并加快焊条摆动速度，使焊缝中心受热时间更短。如在焊接过程中，发现焊件收缩过大，间隙尺寸减小过多，应增加焊缝中间停留时间，保证其充分熔透。

⑵填充层的焊接首先对打底层焊缝仔细清渣，应特别注意死角处的焊渣清理。采用横向锯齿形或月牙形运条法摆动。焊条摆动到两侧坡口处要稍作停顿，以利于熔合及排渣，并房主焊缝与试件两边产生死角。运条时，焊条与试件的下倾角为70°～80°。第二填充层焊接质量一方面要使各层焊道凸凹不平的成形在这一层的到调整，为焊好表面层打好基础，另一方面，这层焊道一般应低于焊件表面1mm左右，而且焊道中间应有些凹，以保证表层焊缝成形美观。

⑶盖面层的焊接表面焊缝即多层焊的最外层焊缝，应满足焊缝尺寸的要求。运条方法可根据对焊缝余高的不同要求加以选择。如果要求余高稍大时，焊条可作月牙形摆动；如果稍平时，焊条可作锯齿形摆动。运条速度要均匀，摆动要有规律，运条到两边时，应将电弧进一步缩短并稍作停留，这样才能有利于熔滴的过渡及防止咬边。有时候表面层焊缝也可采用较大电流，在运条时采用短弧，使焊条末端紧靠熔池快速摆动，并在坡口边缘稍作停留，这样表面层不仅较薄而且焊波较细，平整美观。

七、焊接工艺参数确定

焊接工艺参数包括焊接电流、电弧电压、焊条直径、焊接方式等如表2所示。

表2 V形坡口立对接焊接参数

八、操作要点及注意事项

1、引弧

引弧的位置应选在焊缝起点前约10mm处。引燃后将电弧适当拉长并迅速移到焊缝的起点，同逐渐将电弧长度调到正常范围。这样做的目的是对焊缝起点处起预热作用，以保证焊缝始端熔深正常，并有消除引弧点气孔的作用。重要的结构往往需要增加引弧板。

2、运条

运条包括沿焊条轴线方向的送进、沿轴线方向的纵向移动和横向摆动三个动作。焊接时三个基本运动必须配合得当，以保证焊接电弧稳定，焊速适而均匀，摆幅前后一致。

3、焊接接头

接头连接得平整与否，不仅和焊工操作技术有关，同时还和接头处的温度高低有关。温度越高，接头越平整。因此中间接头处要错开，一提高焊缝的致密性。接头焊接处必须先将焊渣打掉，必要时还可将接头处先打磨成斜面后再接头。

4、收尾

焊条移动焊缝重点时，在弧坑处作圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。

5、敲渣

仔细清理打底焊层焊缝与坡口两侧母材夹角处的焊渣、焊点与焊点叠加处的焊渣。将打底焊层焊缝表面不平之处进行打磨，为盖面层焊缝焊接做准备。

6、清根

对于质量要求较高的双面焊接成形的全熔透焊缝，在焊完一面对反面施焊之前，使用适当的工具从反面对完成的焊缝根部清理的过程，清除第一面焊缝根部的缺陷。

九、其它

1、焊前预热

可以有效降低冷却速度，从而改善接头组织，降低拘束应力，并有利于氢的析出，可有效地防止冷裂纹。在200～450℃温度范围内预热可以取得较好的效果。为了防止消除应力裂纹，应将原定的预热温度适当提高。

2、消氢

限制焊接材料中氢来源、清除焊件和焊丝表面杂质、冶金处理、合理的焊接参数、焊后脱氢处理等来防止氢的危害。

3、焊后脱氧

一般是加热至300～400℃，保温1h。保证焊接材料的干燥，严格限制氧的来源。

4、焊后热处理

起到消除扩散氢、降低和消除残余应力、改善组织或降低硬度等作用。

5、消除应力措施

（1）整体高温回火；（2）局部高温回火；（3）机械拉伸法；（4）温差拉伸法；（5）振动法。

6、其它

盖面焊摆动幅度较填充焊时稍大，焊到顶端收弧，待电弧熄灭熔池凝固后才能移开焊钳，以免局部产生气孔。

十、检验要求

1、焊缝的外形尺寸

①焊缝余高0～4mm；余高差≤3mm。焊缝宽度比坡口每增宽0.5～2.5mm，宽度

差≤3mm。

②焊后角变形0°～3°，焊缝的错位量≤1.2mm。

2、焊缝的外观质量

①焊缝表面成形：波纹均匀、焊缝直度。

②焊缝表面无气孔、夹渣、焊瘤、裂纹、未熔合。

③焊缝咬边深度≤0.5mm；焊缝两侧咬边累计总成不超过焊缝有效长度范围内

的40mm。

④未焊透深度≤1.5mm；总长不超过焊缝有效长度范围内的26mm。

⑤背面焊缝凹坑≤2mm；总长不超过焊缝有效长度范围内的26mm。

⑥焊缝根部收缩深度小于等于20%的板厚，且≤2mm。

⑦焊缝内部合格标准应执行无损检测GB/T 3323-2005 《钢熔化焊对接接头射

线照相和质量分级》标准。Ⅱ级以上为合格。

⑧试件力学性能试验应符合GB/T 2653-1989标准的规定。

十一、参考文献

1、杨跃主编.典型焊接接头电弧焊实作.北京：机械工业出版社，2009

2、雷世明主编.焊接方法与设备.北京：机械工业出版社,2013

3、张依莉主编.焊接实训.北京：机械工业出版社，2008

4、曾金传主编.焊接质量管理与检验.北京：机械工业出版社，2008

5、英若采主编.熔焊原理及金属材料焊接.北京：机械工业出版社,2013