陶質(zhì)襯墊CO2氣保焊的工藝研究

汪媛媛 徐相寧

摘 要：本文從分析薄板焊接變形的成因入手，結(jié)合CO2氣保焊+陶瓷襯墊焊的工藝要點(diǎn)，通過6mm低碳鋼鋼板的C02氣保焊+陶瓷襯墊焊的對(duì)接焊工藝的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，該工藝焊接性能良好，且能有效地控制薄板的焊接變形。同時(shí)通過該試驗(yàn)得到了較為翔實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后續(xù)研究提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：焊接工藝;薄板變形;CO2氣保焊;陶瓷襯墊焊

前言

薄板的拼接技術(shù)一直是困擾焊接技術(shù)發(fā)展的難題之一。在船舶制造工業(yè)中，薄板結(jié)構(gòu)被大范圍地應(yīng)用于上建結(jié)構(gòu)及一些輕質(zhì)甲板結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的拼接方法主要有兩種：一是采用C02氣保焊進(jìn)行雙面焊接（背面清根）;另一種是采用雙面埋弧焊。將這兩種焊接工藝應(yīng)用于薄板拼接，焊后均會(huì)發(fā)生較大的波浪變形及角變形，給矯正變形帶來較大的困難。因而，改進(jìn)焊接工藝，采用先進(jìn)焊接方法具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

本文通過對(duì)6mm低碳鋼鋼板的C02氣保焊+陶瓷襯墊焊的對(duì)接焊工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：該工藝焊接性能良好，且能有效地控制薄板的焊接變形。

1.薄板焊接變形的成因

本文中采用了C02氣保焊+陶瓷襯墊的單面焊雙面成形方法。該方法在焊接時(shí)，因?yàn)樘沾梢r墊的絕熱作用，襯墊處的溫度降低得較慢，焊接過程相當(dāng)于通過正、反面同時(shí)施焊，因而應(yīng)力較容易達(dá)到平衡，能夠有效地控制和減小焊接變形。

2.CO2氣保焊+陶瓷襯墊焊的工藝要點(diǎn)[2]

2.1陶瓷襯墊承托焊縫金屬熔池，對(duì)背面焊縫起強(qiáng)制成型作用。在焊接過程中，襯墊同時(shí)受到熔池重力和電弧的沖擊，為防止熔池從襯墊溢出，必須確保襯墊與焊接板粘貼緊密。

2.2焊接過程中，受電弧熱作用，陶瓷襯墊成型槽表面部分熔化，進(jìn)入熔池參與冶金反應(yīng)，襯墊材料中所含的硫、磷等元素含量會(huì)影響焊縫根部熱裂紋的生成。

2.3焊接時(shí)，焊接電流過小不能保證焊縫根部的一次性燒透，但是過大的電流會(huì)造成襯墊的燒蝕，因此，要選擇合適的焊接參數(shù)。

3.焊接工藝和試驗(yàn)

本焊接工藝采用6mm低碳鋼板的平焊焊接工藝，在制定工藝時(shí)，主要考慮：①根據(jù)焊接工藝的實(shí)用性，②根據(jù)焊接工藝的經(jīng)濟(jì)性，③本工藝在制訂工程中，參考了文獻(xiàn)[3]中提到的主要焊接參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響。

3.1?焊接設(shè)備

單面焊工藝實(shí)驗(yàn)焊機(jī)為松下YD-500自動(dòng)CO2焊機(jī);

3.2?焊接材料

焊接試板采用等離子切割下料，尺寸為600mm×150mm×6mm，2件;材質(zhì)為Q345D，裝配方式與坡口形狀如圖1所示：坡口角度為55±5°，坡口間隙為4±1mm，鈍邊高度為0～1mm;坡口按圖1所示機(jī)加工完成。

圖1?焊接裝配形式

焊接前使用角磨機(jī)打磨坡口內(nèi)側(cè)及邊緣20mm范圍，清除鐵銹，油污，水漬，直至表面出現(xiàn)金屬光澤;反面焊固定支板，?兩端焊引弧板、熄弧板，焊保證裝配間隙mm;陶瓷襯墊粘貼在試板背面，粘貼時(shí)保證襯墊凹槽中線和焊接試板間隙中線對(duì)齊，襯墊與試板粘貼緊密可靠。

焊絲規(guī)格：JQ.MG50-6氣體保護(hù)焊絲，焊絲直徑1.2?mm;

陶瓷襯墊規(guī)格：采用HL-101型單面焊襯墊，成形槽寬度為10mm，深度為1mm。

3.3?焊接參數(shù)

焊縫序號(hào)

焊接電流I/A

電弧電壓

U/V

焊速

v/mm·min-1

氣體流量

Q/L·min-1

焊接溫度

（0C）

1

200～220

25

210

20

20

2

240～260

26

260

20

100

表1 焊接規(guī)范參數(shù)

3.4?焊接試驗(yàn)

3.4.1?外觀檢查

焊縫外觀檢查，正反面成型良好，無肉眼可見夾渣、氣孔、裂紋等。

經(jīng)測(cè)量，焊接變形量彎曲變形量3mm，角變形0.1mm。

3.4.2?射線探傷

射線探傷結(jié)果：Ⅰ級(jí)

3.4.3?力學(xué)試驗(yàn)

本文參照規(guī)范要求，在焊接板上取樣，進(jìn)行了2組拉伸，4組彎曲，9組沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。

3.4.4?金相分析

截取焊縫橫截面1件，經(jīng)硝酸酒精溶液腐蝕，得到接頭微觀金相照片，如圖2

圖2?焊縫接頭顯微金相圖

1-后焊道焊縫區(qū)域，2-后焊道熱影響區(qū)，3-先焊道區(qū)，

4-先焊道熱影響區(qū)，5-母材區(qū)

經(jīng)顯微鏡觀察，焊接后，先焊道組織受后焊道熱輸入影響，晶粒細(xì)化。

3.4.5檢查結(jié)果

本工藝評(píng)定參照中國(guó)船級(jí)社《焊接與材料》進(jìn)行焊接試驗(yàn)、檢查和性能測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果合格。

4.結(jié)論

通過試驗(yàn)證明，采用C02氣保焊+陶瓷襯墊焊接工藝進(jìn)行6mm?Q345-D薄板對(duì)接平焊，選取適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)和接頭形式，可以有效地控制薄板的焊接變形量，焊縫正反面成形良好，性能符合中國(guó)船級(jí)社《焊接與材料》規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜小明，廖鑫海.船舶薄板焊接變形及對(duì)策.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012年7月.

[2]曾平.?藥芯焊絲CO2單面焊接工藝的研究.焊接技術(shù)，2003年12月?第32卷第6期.

[3]王偉.薄板單面焊雙面成形技術(shù)在船體焊接中的應(yīng)用.造船技術(shù)，2012年第5期（總第309期）.