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3mm薄板埋弧自动焊焊接工艺
  作者:管理员 发布时间:2009-5-9 15:44:52 [返回]
3mm薄板埋弧自动焊也是在最近一、二年,因生产上的需要,逐步试验、逐步推广,开始时,主焊缝用手工焊,封底用自动焊,对小部件采用两面推广用双面自动焊。在使用过程中,发生过一些问题,已基本的得到了解决。着重于工艺上考虑,我们认为贯彻合理的工艺,3mm薄板自动焊的焊接质量是完全可以保证的。
3mm薄板埋弧自动焊与4mm以上钢板自动焊在出现焊穿、气孔等缺陷方面更显出其绝然的敏感性,特别是内部的气孔,用外观检查不能发现,较严重的威胁着焊接质量,但这些都不是不可克服的。它与手工电弧焊相比较,对外界条件的要求(特别是上道工序的要求)较高,但它将显示的优点,是不能忽视的。
由于自动焊时热量集中,焊接速度快,使焊缝的热影响区减小,焊件手到比较均匀的加热,因此焊件变形很小,这样大大减少了校正焊接变形的工时,特别是3mm薄板校正是较困难的,火工工作量增加,会影响钢板的质量,使用时钢板腐蚀加速,因此采用自动焊就显示它的最大优点,其他在提高劳动生产率(特别是连续生产大面积构件)焊缝成型美观等方面,都优于手工弧焊,着些都是各厂越来越注意推广与使用3mm薄板自动焊的原因。
一.生产场地、生产设备、焊接材料
装配平台是实心平台,对3mm薄板来讲,由于传热快,可减少焊穿现象,在内进行
生产,对3mm薄板自动焊的质量提供了有利条件,也使其有更广阔的前途。
3mm薄板自动焊接,选用MZ—1000型自动焊机,此种自动焊机,妎丝给进速度与焊接速度等焊接规范参数可以均匀调节,这是其最大优点。配备ZX5—630晶闸管整流弧焊机,直流电源反极性,电弧燃烧不稳定,适宜薄板自动焊。
自动焊的材料—焊剂、焊丝是直接影响焊接质量的重要因素,因此对它进行合理的
.1.
选择,是保证3mm薄板自动焊焊接质量的重要一环。
    焊剂主要作用是在焊接时覆盖焊缝,防止空气中的氧、氮浸入焊缝金属,一保证焊缝金属的成型良好,焊接后焊渣覆盖着焊缝,减缓了焊缝金属冷却速度,改善焊缝的结晶情况及气体逸出的条件,焊剂选用剂43,从而减少气孔大小。对于3mm薄板自动焊其颗粒度要求为0.6~1.6mm是适宜的,颗粒度太大其透气性好,但保护不好,外界空气不易排出,也是产生气孔的原因之一。焊剂使用前必须在100~150℃温度下烘焙1~2小时,除去水份,否则是极易产生气孔的。
焊丝是焊缝金属的组成部分,它必须保证与所选用的焊剂在焊接后,焊缝金属的化学成份与强度符合被焊金属的要求,对低碳钢,国咱H08A焊丝与选用的焊剂配合可满足要求。3mm薄板自动焊焊丝的直径可选φ1.6、φ2.0,对φ1.6的焊丝,由于增加了电流密度,能增加电弧燃烧的稳定性,成型也美观。生产上选用φ1.6焊丝最合适。
二.焊接规范
正确的选择规范是防止焊穿和避免未焊透现象的重要保证,规范不准也会引起气孔
的产生。
3mm拨自动焊的焊穿与未穿透之极限很接近,熔深n1<1.5mm时就会出现未焊透现象,当n1<2.0时极易焊穿,熔深的变化范围<1mm。因此焊接规范就受到严格的限制。
对φ1.6的焊丝几种规范,以电流为代表的有:主焊缝电流I1=160A、180A、200A;封底焊电流I2=220A、240A、260A、280A。对第一种规范由于主焊缝与封底焊熔深没有交叉,实际上就不能保证正常焊透程度。第二种规范要产生焊穿现象。
实际采用的焊接规范如表1。
由于3mm薄板自动焊采用的是小规范,其所要求的稳定性就必须很高,否则就会引起焊穿或未焊透现象,焊缝成型也会恶化,可能出现气孔等缺陷。我们要求电流的波动
.2.
范围控制在±10A以内,电压控制在±2V一内,这样是能够得到满意的结果。
表1   3mm薄板单丝埋弧自动焊的焊接规范

焊缝类别
电流(A)
电压(V)
焊接速度(m/h)
备    注
主焊缝
190
31
38
用φ1.6焊丝
封底焊
250
32
45

三.关于气孔问题的工艺分析
3mm薄板自动焊在焊接规范严格控制下,装配间隙满足要求的情况下,对气孔特别敏感,而且一内部气孔为主,这是各单位都想力图解决的重要问题。
气孔产生的原因:
1. 3mm薄板自动焊,由于电弧功率小,对气孔的敏感性甚为强烈,在处理它的气孔问题时,必须非常谨慎,同样为薄板的4mm钢板,虽然厚度仅增加1mm,而它们对气孔的敏感差别很大,因此3mm与4mm的埋弧自动焊是不能相提并论的。
2.导致气孔产生的可能因素中,有些条件是已定的,如金属中溶解各种气体的多少,金属所夹杂物与此有关的金属熔液粘度,熔剂中含有不利的杂质,因此而影响的熔渣粘度等。
3.对形成气泡的析出气体是CO,还是H2或N2。由于3mm薄板自动焊,其电弧能量小,冷却速度快,金属的熔化—结晶时间很短,弧氛中的搅拌作用接减弱,在熔池中某些气体就没有充分时间逸出。
4.铁锈、油、水份等若干存在于焊接工件的端面,在焊过程中熔池的底部就会使气体猛烈析出,由于焊接过程很短部分气泡来不及浮到表面,就会在焊缝中产生气孔,而焊接工件表面的清洁度,相比之下影响就不那么显著,这可由例子说明:在钢板上堆焊是不会发现气孔的,可见气孔产生的主要原因是端面清洁度。表面的清洁度回影响熔池表面的析气现象,在一般透缺条下能及时析出,不致于形成气孔,因此表面清洁条件的印数较
.3.
端面为小。
5.焊剂中的结晶水与自由状态水,后者在温度上升时会挥发掉,前者虽然与金属作用会增加熔池表面的氢溶解度,但表面气体的析出还是容易的,故它对气体的影响也不是那么显著,当然在有条件的情况下应予烘干。
6.对金属表面的氧化皮,一般认为如不予清除,回产生单个气孔,甚至严重到内部连续气孔。氧化批的成份视钢的成份而定,但氧化铁是必然的组成部分。而认定氧化批是产生气孔的根据是大多数的氧化膜相当难熔化,可能由于没有熔而滞留于焊缝金属中,这种说法对低碳钢来将并非适用,因为电弧温度高达2000℃以上,并不存在这一问题。
从生产的情况来看,在保证钢板端面清洁条件下,只要求去除油、水份及浮锈,不要求去除氧化皮,并未发现因此而使焊缝产生气孔。如果钢板表面保存有良好完整的氧化皮,我们认为焊接质量有保证。
按资料记载,发现氧有减少气孔作用,这适用于有氢引起的气孔。其氧和氢在高温时结合成稳定的化合物,而(OH)基不溶于金属中,从而减少气孔,某些院校实验中利用提高氧化性来消除气孔的实验已得到验证,某些国外资料也说明这问题存在的可能性。我们生产实践中也确实如此,良好完整的氧化皮对质量更有保证。
气孔形成的主要原因是由于钢板端面清洁不良,致使熔池底部发生猛烈析氧(或氢)的现象,由于焊接过程很短,部分熔气泡来不及浮到表面,而在焊缝内产生气孔。
7.焊接点质量好坏,严重影响焊接质量。所以,点焊发现有气孔或夹渣气陷时,必须批去重钉,点焊接处易产生缺陷,用优质焊条直流反接点焊比用交流酸性焊条点焊为佳。点焊应用批铲将其突出部分批至与钢板齐平。
点焊主要作用是保证焊缝在施焊过程中,板缝不致开裂,影响自动焊的进行。在保证强度的前提下用小电流进行点焊,使其熔深减少,再将点焊批得与钢板齐平,使自动
.4.
焊的熔深大于点焊的熔深,这样便可保证点焊处的焊缝质量。如有条件采用优质焊条直流反接接法点焊更佳,减少了点焊金属的气体含量,又由于其强度较高,点焊后收缩力大,可减少焊缝间隙,这对3mm薄板自动焊来讲是有利的。
四.工艺试验情况比较
对3mm薄板自动焊的工艺试验,试验是以焊接规范、焊丝牌号、焊丝直径、焊剂颗粒均为不变的情况下,焊缝间隙基本上都符合公差要求,观察外界条件(清洗条件,装配程序)的改变对气孔的影响。
1.试验设备与材料用MZ-1000型,配ZX5-630晶闸管整流弧焊机,焊丝等速给送制,钢板材料为A3,焊丝为剂431,将它们由粗颗粒打碎到0.6~1.6mm,焊剂基本赶干燥,都未以焙烘。
2.试验规范。如表2
表2   试验规范

焊缝类别
电流(A)
电压(V)
焊接速度(m/h)
备    注
主焊缝
190~210
31
38
 
封底焊
240~260
32
45
 

3. 试验情况:
    试验共分七组,每组的外界情况相同,为得出一般规律,一组有五个试样1米的焊缝长度,外界条件的选择尽量与实际相接近,特别注意试样接近于工件的情况。
(1)  第一组:先将钢板用水玻璃熔液(加50%)洗净,焊缝区20mm内端面及上、下表面用砂轮机磨光,在磨后的粉末上进行装配,使焊缝中含有少量铁粉,点焊批平,即磨即装即焊,其结果如下,如表3。
 
.5.
表3

试样编号
外观
内观
101
 
成型好:焊波均匀,焊渣无气孔
小气孔
102
无缺陷
103
无缺陷
104
无缺陷
105
无缺陷

注:内观是用碳弧气刨刨开后观察(下同)。
(2)第二组:三耐用砂轮机磨光,在磨后的粉末上装配,缝隙中含有少量带有保养油(废机油、白脂、黄油等混合物)的铁粉,点焊批平,即磨、即装、即焊,其结果如下:如表4。
表4

试样编号
外观
内观
201
 
焊缝无气孔,焊渣有密集气孔
零星小气孔4个
202
连结小气孔4处,每处5个以上
203
连结小气孔一处19个,零星小气孔4个
204
无缺陷
205
密集气孔一处19个,零星气孔12个

(3)第三组:先用水玻璃将试板洗净,三面用砂轮机磨光,焊缝区加批铲用油(压缩机油,油清,无色透明,遇火易挥发)其他条件同上,其结果如下:如表5。
 
 
 
.6.
表5

试样编号
外观
内观
301
 
美观、无气孔
小气孔3个
302
小气孔1个
303
无缺陷
304
密集小气孔一处8个
305
无缺陷

(4) 第四组:装焊周期较长,当日磨,次日上午装配,次日下午焊接,其结果如下:如表6。
表6

试样编号
外观
内观
401
 
成型好,焊波均匀,渣无气孔焊
小气孔1个
402
小气孔2个,连续小气孔一处3个
403
小气孔4个
404
小气孔2个
405
连续气孔一处3个,零星气孔5个

(5)第五组:试验雨水影响,上午磨后装配,在焊缝处喷水,下午焊接。其结果如下:如表7。
 
 
 
.7.
 
表7

试样编号
外观
内观
501
 
正常
小气孔3个
502
503
小气孔4个
504
505
三处连续气孔,零星小气孔3个

(6)第六组:先用水玻璃熔液将试样板洗净,端面批铲批正,平台吹净,表面用钢丝轮磨,将点焊批平,然后进行焊接,其结果:如表8。
表8

试样编号
外观
内观
601
 
成型正常,无表面气陷
φ=1.5mm气孔4个
602
φ=1.5mm气孔4个
603
φ=1.5mm气孔14个
604
无气陷
605
气孔1个

(7)第七组:用水玻璃熔液试样板洗净,便面用钢丝轮磨,再吹净平台,批试板的端面,最后点焊并将其批平施焊,其结果如下:如表9。
 
 
 
 
.8.
表9

试样编号
外观
内观
701
 
成型正常,无表面缺陷
无缺陷
702
无缺陷
703
小气孔1个
704
无缺陷
705
无缺陷

(8)综合分析
由1~3组试验主要得出这样的结论:缝隙中含有铁粉沫(包括氧化批粉末)不导致气孔的产生,若铁粉是带有油的(各类油的主要成份是饱和的非饱和的重碳氧化物的混合物)对于气孔影响是很大的,且均出现内部气孔。而批铲用的油浓度于挥发性较好,对气孔的产生不及保养油那样严重,因此生产过程重,对于各类油应尽量避免,否则是产生焊缝内部气孔的因素之一。
由4~5组试验得出:薄板对气孔是敏感的,再焊缝区的微锈,主要是被焊工件端面微锈对气孔是由影响的,第4组试验是不可见微锈,第5组试验是可见微锈,它们都要产生气孔,而且是内部气孔,所以装配周期长,在工件端面会引起微锈而产生气孔,主焊缝过夜更会由于露水等影响,而在端面出现微锈,这是必须严格避免的。
由6~7组试验中,确定了一个必须严格遵守的工艺程序—先磨后批。这两组试验,从内容上讲完全一致,但程序上不同,因而它们对气孔的影响也不同。磨了以后再批,缝隙中是干净的,批了以后再磨缝隙就会含有磨时留下的污物、杂质、浮锈等,它们存在于焊接时熔池的底部,再焊接过程中气体来不及浮至金属表面,就产生了气孔。
在这些试验与实践生产中,还会发现小试样结果可以很好,而在大工件上进行薄板
.9.
自动焊,往往还会出现缺陷,这主要是平台的一些灰尘的影响,小试样在装配时,端面可做的较干净,锤击很少,因此缝隙中很少含有平台尘,而造成气孔。因为平台尘的成份很复杂,而其中一以铁锈居多,铁锈吸收空气中氢气能力较强,更可能带有一些油污等,这样在焊接过程中会产生氢、氮,而使焊缝产生内部气孔。
五.施焊工艺
1.不平度较大的钢板,必须校平,对纵横交叉的接缝,可适当增加中间校正过程或加压铁,钢板不平度影响焊穿现象,因工件不平,使之脱离平台,散热慢易焊穿;在上坡时,可能焊车速度减慢;以及熔池倾斜,都会使钢板焊穿,因此钢板必须校平。
2.钢板在装焊前,应尽量使其清洁,必须将油污、浮铁、锈泥等清除干净,其中油污必须彻底清除,可用50%水玻璃加50%水来清洗。
3.钢板并接前,用风动钢丝轮将焊缝上表面边缘50mm范围内进行清洁,只需将浮锈清除干净,不必清除坚固的氧化皮。
4.将风动钢丝轮清洁后的灰尘清除干净,用一般的压缩空气,必须注意不得由水、油。
5.将并接钢板两端面用批铲批去一刀,必须注意不要将端面批斜,并保证间隙公差为00.5局部间隙允许达1mm,但不得超过整条焊缝长度的10%,这是使焊缝不焊穿的必要保证。
6.用上焊结427直流电源反接法进行点焊,电流应偏于下限,以减少熔深,间距可为150~200mm,并将点焊批平。
7.焊缝两端必须装引弧板于熄弧板,以免因电机在启动及熄弧时焊接规范不稳定而影响焊接质量,引弧板与熄弧板的厚度要与工件厚度一致。
8.用φ1.6焊丝进行焊接,以增加电流密度,使焊机规范易于保证稳定。
9.焊药在150~200℃温度下焙烘1~2小时。
10.在试板上将规范调节正确。
.10.
11.调整指针的正确性,焊缝的焊偏是产生未焊透及气孔的另以主要原因,必须绝对避免。
12.主焊缝必须做到当天装配,当天焊接,主焊缝不过夜,并尽量安排于白天进行,因晚上较潮湿。
13.封底焊与主焊缝焊接相隔的时间不宜太长,超过一星期由一些影响,适当做些清洁工作,还是可以避免缺陷的。封底焊与主焊缝焊接时间较近,封底焊与主焊缝焊接时间较近,封底焊表面没有严重浮锈不进行表面磨光对气孔夜不觉得由突出影响(有氧化皮的)。
14.凡自动焊区域,应创造一定工作条件,不要给以任意走动,减少不必要的振动,保证焊缝区域的清洁程度与良好的环境。
15.焊接后对焊缝质量进行X光类检查,118张偏透视结果合格率达95.76%。

    其他厚板自动焊更需注意各种不利因素。

 
 

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