二氧化碳气体保护焊单面焊双面成形{修}

二氧化碳气体保护焊单面焊双面成形修共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计安徽机电职业技术学院毕业设计二氧化碳气体保护焊单面焊双面成形系别机械工程系专业焊接技术与自动化班级焊接3072班姓名学号20092010学年第一学期WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计目录第一部分工艺简介3一、二氧化碳气体保护焊的特点3二、对CO2气体保护焊焊接参数的要求6三、操作技巧8第二部分船体用B级钢试验和技术数据10一、B级钢的制造工艺与过程10二、厚度公差11三、样试12四、外观检查和无损检测12五、缺陷的修整13六、标志与证书13第三部分制定工艺16一、板对接平焊半自动CO2焊的特点17二、焊接操作工艺18三、试件焊后检验方法及合格标准21四、焊接工艺评定报告表23第四部分钢质船体结构对接焊工艺试验项目23D实验数据的记录26第五部分认可焊接工艺的适用范围27参考文献28设计总结29WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计第一部分工艺简介一、二氧化碳气体保护焊的特点二氧化碳气体保护焊是用二氧化碳作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧来熔化金属的一种气体保护焊方法。二氧化碳气体保护焊的焊接过程如图所示。图二氧化碳气体保护焊的焊接过程示意图1焊丝盘2送丝轮3送丝机4喷嘴5导电嘴6焊丝7保护气体8焊缝9熔池10焊件1、二氧化碳气体保护焊具有如下优点（1）采用明弧焊接明弧焊接熔池可见度好，便于观察，操作方便。（2）适用范围广焊丝直径小，可使用小焊接参数焊接，即可全位置焊接，也可以单面焊双面成形。（3）焊后变形小由于电弧热量集中，熔池体积小，热影响区窄，焊缝塑性好，焊件焊后变形小。（4）焊接成本低二氧化碳气体来源广、价格低，而且消耗的焊接电能少，所以成本低。（5）生产效率高二氧化碳气体保护焊的焊接电流密度大，使熔深增大，减少了焊接层数。因其焊后没有焊渣，多层焊时可不必中间清渣。单面焊双面成形可以窄间隙连续焊接，因此提高了焊接生产率。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计（6）抗锈能力强二氧化碳气体保护焊对铁锈的敏感性不大，因此焊缝中不易产生气孔。而且焊缝含氢量低，抗裂性能好。2、二氧化碳气体保护焊存在的问题二氧化碳气体保护焊虽有很多优点，但也存在一些缺点，如使用大电流焊接时，焊缝表面成形较差，飞溅较多；不能焊接容易氧化的有色金属材料；很难用交流电源焊接及在有风的地方施焊等。二氧化碳气体保护焊在焊接过程中的问题主要存在与以下几方面（1）氧化性及合金元素的烧损问题二氧化碳气体为活性气体，在电弧高温下，二氧化碳气体被分解而呈很强的氧化性，能使合金元素氧化烧损，降低焊缝的力学性能。因此，必须在焊接过程中采取有效的脱氧措施。一般采用高锰高硅焊丝是解决二氧化碳气体保护焊氧化问题的主要方法。但在生产实际中，采用小焊接参数或减小焊接电流与电弧电压之间的比值也有利于减少合金成分的烧损。对于单面焊双面成形，采用细焊丝和小焊接参数焊接，不但有利于减少合金成分的烧损，更有利于背面焊缝的成形。（2）气孔问题A一氧化碳气孔当焊丝中脱氧元素不足时，是大量FEO不能还原而溶于熔池金属中，在熔池结晶时发生下列反应FEOCFECO这样，如果熔池冷却太快，所生成的CO气体来不及析出，就可能形成气孔。所以应严格限制焊丝中的含碳量及加入足够的脱氧元素锰和硅来防止气孔。B、氢气孔氢的主要来源是焊丝、焊件表面的铁锈、水分和油污以及CO2气体中的水分。因此，为防止产生氢气孔，焊前要适当清除焊丝和焊件表面的杂质，并需对CO2气体进行提纯与干燥处理。具体方法是将CO2气瓶倒置，使水分向瓶口沉积，然后反复打开阀门进行排放，直到排清瓶内水分为止。C、氮气孔氮气主要来源于空气，这和熔池保护不好有关。因此要求焊前要检查气体流量是否正常，焊枪及气路有无漏气现象。焊接当中要经常清理喷嘴内的飞溅物，以使保护气流均匀通畅。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计（3）飞溅问题CO2气体保护焊产生飞溅的主要原因如下A、由冶金反应引起的飞溅这种飞溅主要由于CO2在高温分解时所产生的体积膨胀，熔滴和熔池中的碳被氧化生成的CO气体所引起的。此外，熔滴或熔池中产生的气泡及气体从熔滴内流出时剧烈膨胀等因素均可以引起飞溅。B、由斑点压力引起的飞溅这种飞溅主要取决于电弧的极性。但由于目前使用的CO2焊设备均为直流电源，采用反极性，熔滴过渡过程中，是电子撞击熔滴，因此引起的飞溅较小，对焊接过程的影响不大。C、由工艺因素引起的飞溅由工艺问题引起的飞溅是单面焊双面成形技术所需解决的主要问题。短路过渡焊接时，直流回路电感值调节不当，致使电源的动特性不适合，造成短路电流增长速度过快或过慢，从而产生小颗粒或大颗粒飞溅。另外，焊接电流和电弧电压的配比不当，也将影响熔滴向熔池过渡。电弧的长度关系到熔滴的大小。弧长增大，熔滴增大，飞溅增多；弧长减小，熔滴变细，飞溅减少。但弧长过短时，将阻碍熔滴向熔池过渡，同样产生较大的飞溅。因此必须限制短路电流的增长。电弧电压是决定弧长和熔滴过渡的重要因素，电弧电压过高或过低，无论是用小焊接电流还是大焊接电流施焊，飞溅都会增大。电弧电压与熔滴飞溅量之间的关系见图。电弧电压过高，不但熔滴图电弧电压与熔滴飞溅量之间关系的尺寸增大，而且弧长变长，使单面焊双面成形根本无法实现正常焊接，且大熔滴易受电磁力的影响，从而产生大颗粒飞溅。电弧电压过低，焊丝伸出长度部分由于电阻热的原因而产生爆断，引起飞溅。此外，电弧电压过低，电弧“潜入”熔池深处，发生固体短路，也易产生熔池飞溅。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计CO2气体保护焊减小飞溅的措施1在对飞溅要求严格的情况下，可使用超低碳焊丝，焊丝中碳的质量分数低于004。2）正确选择焊接参数。短路过渡焊接时，选用动特性良好的小规范焊机，以保证熔滴短路过渡时具有合适的短路电流增长速度。3）调节地线方向，减少电磁力的影响。二、对CO2气体保护焊焊接参数的要求CO2气体保护焊单面焊双面成形一般采用细直径焊丝、短路过渡的形式焊接。正确地选择焊接参数，是获得良好正面和背面焊缝成形的先决条件。CO2气体保护焊的焊接参数主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度及气体流量等。1、焊丝直径的选择焊丝直径是影响单面焊双面成形的重要因素。焊丝直径的选择通常是以焊件厚度、焊接位置及生产率的要求为依据的。对于要求采用单面焊双面成形及厚度小于6MM的焊件和全位置焊接的韩风，一般要求采用细直径焊丝，焊丝直径在0512MM之间。2、焊接电流的选择焊接电流是进行CO2气体保护焊单面焊双面成形的重要焊接参数。焊接电流的大小取决于焊件的厚度坡口形式、焊丝直径及熔滴过渡形式等因素。一定的焊丝直径，所允许的焊接电流范围很大。焊丝直径不同时，其焊接电流选择的范围亦不相同。小于250A的焊接电流，主要用于直径为0512MM的焊丝进行短路过渡的焊接。该规范选择适当，飞溅极小，特别有利于实现单面焊双面成形焊缝成形美观。当焊接电流高于250A时，无论采用哪种直径的焊丝，都很难实现短路过渡焊接。3、电弧电压的选择电弧电压是影响焊接质量的重要焊接参数，它不但影响焊接过程的稳定性，而且对焊缝的成形、飞溅、焊接缺陷、短路过渡频率及焊缝力学性能都有很大影响。对单面焊双面成形来说，要获得稳定的焊接过程和良好的焊缝成形，要求电弧电压和焊接电流有良好的配合。熔滴过渡形式与焊接电流、电弧电压、焊丝直径等焊接参数之间的关系见下表。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计表熔滴过渡形式与焊接参数之间的关系4、焊接速度的选择焊接速度对焊缝的形状、尺寸、熔深及焊缝组织等都有较大影响。随着焊接速度的增大、焊缝熔宽和熔深减小，焊接速度过快时，还会导致保护气氛的破坏，使焊缝产生气孔。对低合金钢来说，焊接速度过快，使焊缝的冷却速度也同时加快，有可能产生淬硬倾向，导致冷裂纹的产生。焊接速度过慢，又会使熔宽加大，熔池变大，温度升高，容易产生烧穿和焊缝组织粗大等缺陷。将无法实现单面焊双面成形。5、焊丝伸出长度的选择焊丝伸出长度是指焊丝从导电嘴伸到焊件的距离。焊接过程中，随着焊丝伸出长度的增加，焊丝的预热状态电阻值急剧增大，焊丝熔化速度加快，可提高焊接速度。当焊丝伸出长度过大时，则焊丝发生过热而成段熔断，致使焊接过程不稳定，飞溅增大，焊缝成形不良，气体对熔池的保护也将被减弱。焊丝伸出长度过小时，则焊接电流增大，短路频率加快，并缩短了喷嘴与焊件之间的距离，使飞溅的金属物质堵塞喷嘴，影响气体的流通保护，产生气孔。实践表明，焊丝伸出长度为焊丝直径的10倍左右时较为适合。6、气体流量的选择CO2气体的流量对熔池保护效果有直接影响。CO2气体的流量必须以排除空气对熔池的侵袭为原则进行选择。CO2气体流量大小和接头形式、焊接电流大小、焊接速度的快慢、焊丝伸出长度及周围环境有关。当使用的焊接电流较大，焊接速度较快，焊丝伸出长度较大时，相应气体流量也较大。反之则较小。周围环境空气流动时应增大气体流量，当空气流动影响较大时，应WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计终止焊接。气体流量的增大和减小是相对的。过大的CO2气体流量会冲击金属熔池，使冷却作用加强，并且使保护气氛紊乱反而失去了保护作用，使焊缝产生气孔，飞溅增加，焊缝表面粗糙。CO2气体流量过小时，保护效果差，也易产生气孔。三、操作技巧1、焊接姿势和握枪要领二氧化碳气体保护焊由于焊枪结构较为复杂，因此操作起来不如焊条电弧焊那方便自如。选择正确的焊接姿势和握枪要领直接关系到焊接质量的好坏，其操作要领如下1）身体和焊件的位置要合适，以方便焊接。2）焊枪软管应舒展，以免影响送丝速度均匀。3）焊枪可移动范围要大，焊接过程中可以很好地观察焊枪角度、熔池情况。4）立焊、仰焊位置时，焊枪不宜发生摆动，且焊枪上的把线不应拖坠焊枪向前移动。2、引弧与熄弧在CO2气体保护焊中，引弧与熄弧比较频繁，操作不当易产生焊缝缺陷，如引弧处熔深浅，熄弧处凹陷严重，甚至产生弧坑裂纹等。（1）短路引弧引弧前焊丝端头与焊件应保持23MM的距离，然后开启焊枪上的手动开关，焊接电弧即在焊丝与焊件之间被引燃，引弧后应尽量将电弧压低并作适当的横向摆动，以防焊缝中心金属堆积过高而使焊缝两侧产生未熔合现象。（2）焊缝端头引弧需在焊缝端头引弧的焊件（如单面焊双面成形的板状工艺试件）应在距离焊缝端头45MM处引弧，然后稳步移向端头，待基本金属熔化后，再以正常速度沿焊缝方向移动。（3）收弧当焊接电源没有衰减电流装置时，焊枪应在弧坑处停留一下，并在熔池尚未凝固前，间断短路23次，使熔滴填满弧坑。当焊接电源设有衰减装置时，应使用衰减电流，将弧坑填满，然后熄弧。3、接头CO2气体保护焊单面焊双面成形打底焊时，由于收尾处的焊肉较厚，不宜直接接头，WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计故重新引弧接头前应对前道焊缝收弧处的焊肉进行削薄打磨，即将收尾处用角磨机打磨成斜坡状，然后在斜坡的顶端引弧，引燃电弧后，均匀平稳地将电弧移到斜坡底部，并做均匀摆动。4、焊接方向CO2气体保护焊按焊接方向的不同可分为左向焊法和右向焊法两种，如图所示。AB图左向焊法和右向焊法A）左向焊法B）右向焊法（1）左向焊法焊枪由右向左移动，焊枪向手把方向稍作倾斜。该焊法可以清晰观察焊缝间隙及熔孔大小，并且熔深较浅，是单面焊双面成形技术的主要焊接方法。（2）右向焊法焊枪由左向右移动，焊枪向焊接方向略作倾斜。该焊法熔池清晰，熔深较大，气体保护效果好，食用于中厚板的坡口填充焊接。缺点是用小焊接参数焊接时，不易观察焊缝，易焊偏。5、焊枪的摆动方法及适用范围CO2气体保护焊单面焊双面成形的封底焊一般有以下几种焊枪摆动方法。（1）直线法该方法主要用于薄板及间隙较小的中厚板的打底焊。可以有效减少焊接热输入量，从而减小薄板焊时的变形。中厚板打底焊时可防止未焊透现象。（2）锯齿形横向摆动法该方法是焊工培训中单面焊双面成形工艺的主要摆动方法。焊接时，焊枪由右向左均匀摆动，并保持适当的熔孔直径，即可以保持良好的背部成形。（3）反月牙形横向摆动法该方法适用于焊接间隙较大的焊件。可有效控制熔池温度，避免背面焊缝由于金属过热而超高。焊接时，焊枪由右向左在坡口间隙处作反月牙形均匀摆动，摆动两端的终止处要稍作停留，以防焊缝中心温度过高而产生缺陷。（4）斜圆圈形摆动法横位打底焊时，为防止铁液下淌，可采用右向焊法，并且焊枪由左向右作斜圆圈形上下摆动和向前移动，从而得到良好的焊缝背面成形。焊枪摆WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计动方法及适用范围见表（下页）。表焊枪摆动方法及适用范围在生产实际中，焊枪的摆动方法还很多，如奥氏体不锈钢的窄间隙打底焊，宜采用直线往复方法进行焊接。但无论采用哪种方法施焊，都应根据材料的性质、施焊条件、试件所处的位置等综合考虑，不能死搬教条。第二部分船体用B级钢试验和技术数据一、B级钢的制造工艺与过程1、所有钢材，均应由经CCS认可的钢厂按认可的工艺、钢种和等级进行生产。进行工厂认可或型式认可时，CCS可要求进行冷、热加工性能和焊接性能试验。2、所有钢材应采用平炉、电炉或碱性吹氧转炉冶炼。脱氧方法厚度小于等于50MM，除沸腾钢外任何方法；厚度大于50，振静处理。3、钢可采用锭模浇铸或经CCS认可的连铸方法铸造并应符合下列规定1钢锭或连铸方坯的尺寸与钢材成品最厚部分的尺寸间的比例，应达到足够的压缩比以保证成品具有良好的性能；2若采用锭模浇铸，每个钢锭应切去足够的锭头锭尾，以保证成品无有害缺陷。钢厂应定期进行硫印或其他类似试验，以确保钢材具有良好的材质；必要时，验船师可要求进行此类试验；3若采用连铸方法，应在验船师在场的情况下进行规定的试验。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计4、钢材的轧制方法应满足供货状态的要求。5、钢材可采用热轧AR、控轧CR或温度形变控制轧制TMCP等工艺进行生产。规定的试验应在验船师在场时进行。试验结果以及有关工艺性和焊接性等技术资料应提交备查。6、钢材制造厂在钢材生产过程中应遵循有关的生产技术条件，进行有效的操作和控制。若出现控制失误和/或产品质量问题，制造厂应查出产生原因，制订防止再次发生的措施。同时将调查处理报告提交验船师备查。若制造厂要求受影响的钢材继续使用，则应逐件进行试验。试验结果应符合规范要求。CCS可根据具体情况对后继生产的钢材要求钢厂增加试验的频率，以证明工厂对产品质量承诺的有效性。二、厚度公差1、对于各类船体结构用钢板，其厚度负偏差应不超过03MM。5MM以下的钢板和型钢的公差范围应符合公认的其他标准。2、对于机械结构用钢板，其厚度负偏差应符合下表的规定。机械结构用钢板和宽扁钢的厚度负偏差3、对于钢材，如在订货合同中没有规定将公称厚度作为最小厚度时，则对板厚不超过10MM者，负偏差应不超过03MM；对板厚超过10MM者，负偏差应不超过05MM。4、钢板和宽扁钢的厚度应在距边缘至少10MM处测量。5、工厂应采取措施，确保厚度公差符合本规范的要求，并不致在发货前因锈蚀等原因导致不符合厚度公差要求的情况。船厂亦有责任保证钢材在使用前不会因人为因素而不符合厚度公差的要求。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计三、样试1、应根据钢材的种类，按有关规定，以单件取样试验或按批取样试验进行验收。当允许按批试验验收时，供试验的材料应从同一产品形式钢板、扁钢或型钢、同一炉罐号、同一轧制工艺和同一供货状态的一批材料中选取。2、试验材料的大小应根据试样的尺寸、数量和截取方向确定。试验材料应从下列部位切取对于尺寸较小的钢材，试验材料的切取位置应尽可能接近所规定的部位对钢板应在端部距板边约1/4板宽处切取，如下图所示3、对于厚度超过40MM的钢板，可以切取全厚度拉伸试样；但若采用圆形横截面试样，应使试样的轴线位于板厚的1/4处。4、对于成批验收的钢材，冲击试样应取自同批材料中厚度最大的材料。5、从试验材料中截取并加工试样时，应注意试样的主轴线与最终轧制方向的关系1拉伸试样钢板试样轴线与最终轧制方向垂直；其他轧制产品试样轴线与最终轧制方向平行；2冲击试样纵向试验试样轴线与最终轧制方向平行；横向试验试样轴线与最终轧制方向垂直。四、外观检查和无损检测1、发货之前，钢厂有责任对所有钢材进行外观检查及外形尺寸校核。钢材的长度、宽度、板形和厚度正偏差应符合国家标准或国际标准的规定。如船厂在加工中发现钢材有制造缺陷时，仍应由钢厂负责。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计2、船用钢材的材质应均匀，无分层、裂纹等缺陷；钢材中的偏析和非金属夹杂应尽可能减少或消除。3、除本章各节另有规定外，钢材的无损检测一般不作为验收项目，但钢厂应采取适当措施保证钢材的内部质量。必要时，验船师可要求作无损检测的抽查。五、缺陷的修整1、结构用钢其表面缺陷可采用局部打磨方法予以消除，但修整后任何部位的厚度应不小于公称厚度的93，且减薄量应不大于3MM，修整后表面应光洁平顺。除另有协议外，此类修整的范围应事先与验船师协商确定，并应在验船师在场时进行修整。验船师可要求对已修整区域进行适当的无损检测，以证明缺陷已全部消除。2、不能按规定处理的表面缺陷，在征得验船师同意并在其在场的情况下，可用铲削或打磨后进行焊补的方法予以修整，但应符合下列要求1在缺陷消除后和焊补之前，单件钢材任何部位的厚度减薄应不大于钢材公称厚度的20；2对已修整区域应进行适当的无损检测，以证明缺陷已被消除；3应由具有适当资格的焊工用认可的焊条按认可的焊接工艺进行焊补。焊补后，被修补部位应打磨光顺，并进行无损检测，以证明焊补质量合格；4当验船师提出要求时，钢材应在焊补和打磨后进行正火或其他适当的热处理。3、对所使用的材料，其表面缺陷亦可按以上规定进行修整，但其厚度减薄量应予特殊考虑。同时焊补后应进行适当的焊后热处理并对修补区域进行无损检测。六、标志与证书1、钢厂对检验合格的每一件钢材小型钢材可包扎成捆，应至少在一个位置清晰地标出CCS的标志和下列标记1钢厂名称或商标；WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计2钢材等级标记；（3炉罐号及其他能够追溯钢材全部生产过程的编号或缩写；4如订货方要求，可标上订货合同号或其他识别标记。2、凡标有CCS标志的钢材，在随后的力学性能试验中，如发现不符合规定要求，则应将该标志彻底去除。3、材料的合格证书应包括下列内容1订货方的名称和合同号以及使用该材料的船名或机号可能时；2材料运往的目的地；3材料的说明书和尺寸；4材料的技术规格或等级；5炉罐号和桶样化学成分；6力学性能试验结果；7除轧制状态以外的供货状态。4、当钢锭或连铸钢坯并非由轧钢厂生产时，应由炼钢厂提供1份合格证书，说明钢的冶炼工艺、炉罐号和桶样化学成分，且该炼钢厂应经CCS认可。所有等级的钢均应符合C1/6MN040。对于型钢，最大含碳量可为023。当B级钢作冲击试验时，其最低含锰量可降低至06WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计若采用温度形变控制轧制TMCP状态交货，经CCS同意后，化学成分可以不同于表中规定。钢中残余铜含量应不大于035；铬、镍的残余含量各应不大于030。在钢材的冶炼过程中添加的任何其他元素，应在材料证书上注明。交货状态A任意；N正火；CR控制轧制；TMTMCP温度形变控制轧制；AR经CCS特别认可后，可采用热轧状态交货；CR经CCS特别认可后，可采用控制轧制状态交货。括号中的数值表示冲击试样的取样批量单位为T，表示不作冲击试验。每一批量应取1组3个夏比V型缺口冲击试样进行试验。船体用碳素结构钢B级钢的力学性能（来自材料与焊接规范）除订货方或CCS要求外，T50MM时冲击试验一般仅做纵向试验，但钢厂应采取措施保证钢材的横向冲击性能。对厚度不大于25MM的B级钢，经CCS同意可不做冲击试验。型钢一般不进行横向冲击试验。对于宽度25MM、标距长度200MM的全厚度板状试样，其最小伸长率应符合下表的规定。全厚度板状试样的最小伸长率WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计第三部分制定工艺CO2气体保护焊单面焊双面成形工艺焊接工艺评定的目的焊接工艺评定主要是为验证拟定的焊件是否满足焊接工艺规程指导书要求,标志焊件焊接接头的使用性能符合标准要求。焊接工艺评定是通过焊接过程中的一整套技术规定,包括焊前准备V焊接材料V焊接设备V焊接方法V焊接顺序V焊接操作V焊后热处理V焊后检验及评定。钢结构焊接工艺是该项钢结构工程所采用的焊接工艺是否能满足使用性能要求的证明,也是提供给监督管理部门进行的开工审批、施工过程的监理管理、竣工验收的必备文件。焊接工艺评定任务书试板的检验项目及评定指标和试验数量WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计接工艺评定申请单评定项目与条件备注本申请单经生产技术准备部门核准后副页分发供应和有关协作部门。一、板对接平焊半自动CO2焊的特点板对接平焊时，熔池呈悬空状态，液态金属受重力影响极易产生下坠现象，焊接过程中必须根据装配间隙及熔池温度变化情况及时调整焊枪角度、摆动幅度和焊接速度，以控制熔孔尺寸，保证试件背面形成均匀一致的焊缝。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计二、焊接操作工艺1、焊前准备（1）试件的加工采用厚度为10MM的一般强度船体结构用钢B级试件，加工尺寸为300MM150MM10MM，坡口加工角度为30010，不留钝边。试件加工如图所示加工试件参考标准来自于材料与焊接规范表（2）焊接电源及焊接材料的选择焊接电源采用半自动焊CO2焊机，焊接电源极性为直流反极性接法。焊机参数及焊接材料的选择见表。焊机参数表焊接材料的选择WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计H10MNSI焊丝的成分及用途（3）试件的清理半自动CO2焊对铁锈、油污等十分敏感，因此焊前必须对坡口周围20MM范围内进行清理，并用角磨机打磨出金属光泽。（4）试件的组队与定位焊板对接平焊试件组队的各项尺。见表下表。在试件两端进行定位焊，定位焊缝长度为1015MM，定位焊时使用的焊丝及焊接参数与正式焊接时相同，定位焊后将定位焊缝两端用角磨机打磨成斜坡状，并将坡口内的飞溅物清理干净。（5）焊接参数的选择B板对接平焊半自动CO2焊的焊接参数选择见下表。表焊接参数的选择2、焊接将试件平放在工作台上，背面留出足够的空间，间隙较小的一端作为始焊端放在右侧，采用左向焊法进行施焊。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计（1）引弧半自动CO2气体保护焊单面焊双面成形打底焊一般应采用细焊丝、小电流焊接，熔滴以短路形式过渡。引弧时为防止因短路电压较低而引起飞溅，引弧前应先将焊丝端部用尖嘴钳切成斜坡状，以减小短路接触面积，顺利引弧。同时注意焊丝伸出长度，一般在引弧时为10MM左右，伸出长度过长，易使电阻热增大，引起焊丝爆断，无法实现平稳引弧。引弧位置一般应在定位焊缝的斜坡顶端。AB图焊枪与试件之间夹角示意图A）焊枪与焊接方向的夹角B）焊枪与两侧试件间的夹角（2）打底焊打底层焊接时，焊枪与焊件之间的夹角如图上A所示，焊丝伸出长度为2025MM，电弧引燃后，无需下压电弧，沿斜坡向坡口根部运行焊枪，至坡口根部后作小幅度横向摆动，并在坡口两侧稍作停顿。焊接时注意观察熔孔尺寸，熔孔直径比坡口间隙大051MM，根据坡口间隙和熔孔直径的变化调整焊枪横向摆动幅度和焊接速度。当坡口间隙和熔孔增大时，焊枪横向摆动幅度也要加宽，以保证获得均匀一致的背面焊缝成形。焊接过程中，焊丝端部应始终在熔池前半部燃烧，焊丝不得脱离熔池。此外，应严格控制喷嘴高度。即不能遮挡操作视线，又要使气体保护效果良好。焊接时，电弧在距坡口根部23MM处燃烧，使打底焊缝厚度保持在4MM左右。半自动CO2气体保护焊不要接头，一般可一次连续焊接完成，若不能一次焊完，则应打磨收弧处，再次引弧，焊接方法与前述方法相同。从以上焊接过程分析可知，板对接平焊半自动CO2焊单面焊双面成形的操作要点是打底焊时，应注意焊枪摆动方法、焊枪角度电弧在坡口内所处位置及熔孔效应等。焊接时应将焊枪角度控制在一定范围内，焊枪后倾角太小，不仅会使保护气氛破坏且易使液态金属超前流动，阻碍熔孔的形成，使背面焊缝无法成形；焊枪后倾角太大，不仅影响操作视线，且易使焊丝端部脱离熔池透过坡口间隙伸至试件背面，致使焊接过程发生中断。焊枪摆动方法应得当，以有效控制熔池尺寸，防止液态金属透过坡口间隙产生下坠，平焊时应采用小幅度横向摆动法，电弧在坡口两侧稍作停顿，以控制熔池温度的上升。焊接过程中，应注意控制熔孔尺寸，使之始终保持在大于坡口每侧间隙051MMWWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计之间，以获得均匀平整的背面焊缝成形。（3）填充焊填充层焊接前，将打底层焊缝表面的焊渣和飞溅物清理干净，焊接电流和电弧电压调整至合适的范围内。填充层焊接时焊枪角度及焊枪横向摆动方法与打底焊时相同，焊丝伸出长度可稍大于打底焊时12MM。焊接时注意焊枪摆动均匀到位，在坡口两侧稍加停顿，以保证焊缝平整，同时有利于坡口两侧边缘充分熔化，不产生夹渣缺陷。焊接过程中注意控制焊接速度，以保证合适的焊缝厚度和保证填充层与打底层金属熔合良好。填充层焊完后焊缝表面距试件表面以115MM为宜，并不得破坏坡口边缘棱角。（4）盖面焊盖面层焊接前先将填充层焊缝表面的焊渣及金属飞溅物清理干净，接头处凹凸不平的地方用角磨机打平，导电嘴、喷嘴周围的飞溅物清理干净。盖面层焊接时焊枪角度、摆动方法与填充焊时相同，但焊枪横向摆动幅度不宜过大，否则易出现焊波粗大和咬边现象。焊枪在坡口两侧摆动要均匀缓慢，以防止产生咬边。焊接过程可一次连续完成，当中途中断焊接时，要做到滞后停气，以免熔池在高温状态下发生氧化现象。焊接工艺评定施焊记录表三、试件焊后检验方法及合格标准试件检验前先将焊缝表面周围的焊渣及飞溅物清理干净，焊缝不允许修磨和补焊，保持原始状态。（1）焊缝外形尺寸要求半自动CO2焊板对接平焊试件外形尺寸要求见下页表表试件外形尺寸要求（单位MM）WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计（2）对焊缝外观缺陷要求焊缝表面应成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂纹、明显的焊瘤和咬边等有害缺陷。焊缝内部应无不允许存在的缺陷。（3）无损探伤执行GB/T33231987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级标准，级以上为合格。无损检测记录表（4）力学性能试验对接接头应满足结构钢焊接材料的力学性能（如下页表所示）对接接头应满足结构钢焊接材料的力学性能WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计四、焊接工艺评定报告表焊接工艺评定报告表目录页次1焊接工艺评定指导书（任务书）（）2焊接工艺评定施焊记录表（）3外观检测记录表（）4无损检测记录表4力学性能检测记录表（）5硬度、金相、焊缝化学成分检验记录表（）第四部分钢质船体结构对接焊工艺试验项目试板样式如下图所示WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计钢质船体结构的对接焊工艺试验一般应按图31所示从试件上切取如下试样1焊缝横向拉伸试样2个；2焊缝正反弯试样各1个。若试件厚度大于20MM时，可改取侧弯试样2个；3当合线5MM的热影响区处的冲击试样。当采用单面焊双面成型工艺时，还应在尽可能靠近试件背面的表面处取2组冲击试样。其缺口位置分别位于焊缝试件厚度大于6MM时，应制取冲击试样3组每组3个。一般试样应取自试件的厚度中心，见图所示，试样的缺口位置分别位于焊缝中心、熔合线和距熔合线2MM的热影响区处。当验船师认为有必要时可加试一组缺口位置位于距熔中心和熔合线处；4焊缝断面宏观检查与硬度测试试样各1个可利用截弃段制备试样。母材为一般强度钢，且厚度不大于20MM的试件，可免做硬度试验；5对于散装液化气体船的液货舱和处理用受压容器的每个试件均应进行上述试验。其中弯曲试验，若母材和焊缝金属具有不同的强度级别，可以纵向弯曲试验替代横向弯曲试验；6除上述试验外，对散装液化气体船的C型独立液货舱，还应加试1个熔敷金属纵向拉伸试样进行焊缝金属纵向拉伸试验。WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计备注弯曲试验、试验后，试样表面上出现的裂纹或其他缺陷长度应不大于3MM1拉伸试验A试验目的弹性模量E、伸长率和断面收缩率、屈服应力S和抗拉强度B。B实验设备和仪器万能试验机、引伸仪、游标卡尺。C按照国家标准GB639786金属拉伸试验试样WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计矩形截面拉伸试样图D实验数据的记录2弯曲试验3冲击试验A实验目的冲击韧度K、冲击韧度K。B实验设备和仪器1冲击试验机、游标卡尺。C实验试样按照国家标准GB/T2291994金属夏比缺口冲击试验方法金属冲击试验所采用的标准冲击试样为10MM10MM55MM并开有2MM或5MM深的U形缺口的冲击试样（图18）以及45张角2MM深的V形缺口冲击试样（下图）冲击试样的底部应光滑，试样的公差、表面粗糙度等加工技术要求参见国家标准GB/T2291994。图夏比V型缺口或夏比U型缺口试样D实验数据的记录与计算表测定B钢及B钢对接接头的冲击性能指标试验的数据记录与计算WWWYANZIEDUCOM共32页安徽机电职业技术学院机械工程系焊接技术及自动化专业毕业设计第五部分认可焊接工艺的适用范围钢材焊接工艺1钢材和焊接材料的适用范围一般为认可试验时所采用的相同等级钢材和焊接材料。但韧性级别高的材料工艺试验通过后，若能证明焊接工艺参数对焊缝性能无明显影响，经CCS同意后，可将此工艺用于韧性级别较低的材料。2当采用多道