碳钢的气焊焊接工艺的基本知识

2019-03-0613:18:04碳钢的气焊焊接工艺的基本知识已关闭评论

一、低碳钢

1. 焊接性

低碳钢包括普通低碳钢、优质低碳钢、低碳锅炉钢以及低碳容器钢、桥梁用钢等,其含碳量低于0.25%。由于低碳钢含碳量低,焊接性好,通常不需要采取特殊的工艺措施,就可以获得优质的焊接接头。低碳钢焊接性的主要特点如下:

(1)塑性好,淬火倾向小,焊缝近缝区不易产生冷裂纹。

(2)一般焊前不需要预热,但对于大厚度的结构或在温度较低环境下焊接时,需要将焊件预热至150℃左右。

(3)在焊接沸腾钢时,由于钢中杂质硫、磷含量较多,有产生轻微裂纹的倾向。

(4)如果火焰能率过大或焊接速度过慢等,会出现热影响区晶粒长大的现象。

碳钢的气焊焊接工艺的基本知识

2. 气焊工艺

对厚度1~3mm的低碳钢薄板件的焊接,气焊是首选的焊接方法。对于一般结构,焊丝可用H08、H08A;对于重要结构,焊丝可采用H08MnA、H15Mn。焊丝直径应根据板厚选择。低碳钢的焊接,一般情况下不用气焊熔剂,焊接时采用中性焰,要求乙炔的纯度应在94%以上,氧气采用工业氧即可。乙炔消耗量可根据焊件厚度δ,按Q=(100~200)δ计算,单位为L/h。

二、中碳钢

1. 焊接性

中碳钢由于含碳量比低碳钢高,因而焊接性较差。中碳钢焊接性的主要特点如下:

(1)含碳量越高、厚度越大,淬火的敏感性也越大,在焊缝金属中容易产生热裂纹,在热影响区容易产生淬硬组织。

(2)由于熔池中含碳量较高,在焊接过程中产生的一氧化碳就比较多,因此焊缝容易产生气孔。

(3)如果焊件刚度较大,焊接工艺参数和焊接材料选用不当,就容易产生冷裂纹。

2. 气焊工艺

对于中碳钢的气焊,预热是焊接的主要工艺措施。尤其在焊接厚度、刚性较大的焊件时,更需要预热,以避免产生冷、热裂纹,从而改善焊接接头的塑性。

通常厚度大于3mm的中碳钢焊件,预热温度为250~350℃。在气焊时,可直接用气焊火焰进行预热,焊后要逐渐抬高焊嘴使其缓冷。

气焊中碳钢用的焊丝,要求其含碳量不得超过0.25%。如果要求焊缝金属具有较高的强度,可采用合金钢焊丝,如H08Mn、H08MnA、H15MnA、H10MnNi、H12CrMoA、H18CrMoA等。

中碳钢的熔点比低碳钢低,在焊接时的火焰能率要比焊接低碳钢时小10%~15%,并且火焰焰心末端与熔池的距离应保持在3~5mm为宜,以避免母材过热。焊接一般采用左焊法。火焰焰心距离熔池保持3~4mm。焊嘴沿坡口间隙做轻微的往复摆动前移,不做横向摆动。在开始焊接时,焊嘴倾角可大些,约为45°,形成熔池后焊嘴倾角减小至30°左右,保持该角度向前焊接。焊丝应快速均匀填加,以减小母材熔化。焊接速度要求尽量快些,多层焊,每层焊缝应连续焊完,注意中间尽量不要停顿。

焊完后,用气焊火焰将接头周围均匀加热至600~680℃(暗红色),再慢慢抬高焊嘴,用外焰烘烤接头使其缓冷,以减少焊接残余应力。焊后可用小锤锤击焊缝,以提高焊缝的机械性能。

三、高碳钢

1. 焊接性

高碳钢由于含碳量很高,其焊接性差。在焊接时,碳化物容易在晶界处积聚长大,并且晶粒长大快,使接头强度降低。钢的含碳量增加,使钢在焊接时淬硬和冷裂的倾向增大。另外,高碳钢的导热性能也比低碳钢差,所以在熔池和热影响区急剧冷却时,将产生硬脆组织,在结构中引起很大的应力集中,结果导致形成冷裂纹。高碳钢焊接的主要问题是,焊缝区容易产生热裂纹,近缝区极易形成冷裂纹。

2. 气焊工艺

焊前预热和焊后热处理是高碳钢气焊时的主要工艺措施。

焊前进行预热,要将焊件坡口及两边各25~30mm范围(包括引出板)内的金属一起加热到800~900℃,最好将焊接区域底部垫铺的耐火砖也预热到红热,以利于保温。焊件在焊后应整体退火,以消除焊接残余应力,然后根据需要进行其他的热处理。高碳钢焊件在焊后也可以进行高温回火,回火温度为700~800℃,这样,可以消除应力,防止产生裂纹,并改善焊缝的脆性组织。

厚度大于或等于5mm的高碳钢焊件,应尽量开X形坡口。焊好正面之后,在焊反面时,先从焊件的中间向一侧施焊,然后再焊另一侧,接头重叠10mm左右,以消除焊缝中的裂纹。

当焊接要求不高的高碳钢焊件时,可采用低碳钢焊丝;当焊接要求较高的高碳钢焊件时,则应选用与母材化学成分相近的焊丝,甚至选用合金结构钢焊丝。

焊接高碳钢可采用微碳化焰。焊前应用汽油消除焊接区表面的油垢。在焊接时,制备引出板,将焊缝收尾引出。引出板应与焊件等厚,并且材料与焊件相同。

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