Q235低碳钢板材焊接工艺(1)

1、.1 西安航空职业技术学院 毕 业 设 计论 文 论文题目 Q235低碳钢板材焊接工艺 所属系部 航空材料工程系 指导老师 职 称 学生姓名 班级、学号: 专 业 焊接技术及自动化 西安航空职业技术学院制 2011年 4 月 15日 2 西安航空职业技术学院 毕业设计论文任务书 题目 Q235低碳钢板材焊接工艺 任务与要求 时间 2011年2月 21日 至 2011年4月15 日 共 8周 所属系部 航空材料工程系 学生姓名 学 号 专业 焊接技术及自动化 指导单位或教研室 指导教师 职 称 西安航空职业技术学院制 2011年 4 月 15 日 3 毕业设计论文进度计划表 日 期 工 作 内

2、容 执 行 情 况 指导教师 签 字 2011-2-21 至 2011-2-27 开题报告 完成 2011-2-28 至 2011-3-06 绪论 完成 2011-3-07至 2011-3-14 Q235低碳钢板材的焊接 完成 2011-3-15 至 2011-3-21 焊接质量的检验 完成 2011-3-22 至 2011-3-29 总体心得体会 完成 2011-3-30 至 2011-4-08 老师审查 指导 完成 2011-4-08 至 2011-4-15 完善论文 完成 教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。 4 西安航空职业技术学院 毕业设计

3、论文 1 【摘要】 Q235低碳钢在现代工业上应用十分广泛本文主要针对Q235低碳钢板材的焊接工艺进行设计Q235钢具有较高的可塑性因此它的焊接性比较好焊接过程中不易产生裂纹通过经济和操作性两个方面的考虑选用手工电弧焊进行焊接焊接后变形小缺陷少焊接质量良好当然最重要的是焊接工艺参数设计正确再到最后的焊后处理和金相检验和硬度测试总的来说设计思路正确构思明确 关键词低碳钢手工电弧焊裂纹焊接工艺焊接接头焊接质量 Abstract: Q235 low carbon steel in modem industrial application is very extensive this article

4、mainly aims at Q235 low-carbon steel sheet welding process on design Q235 steel with high plasticity so its the weldability is better the welding process not easily crack through economic and operationality of two respects consideration choose manual arc welding welding welding distortion few defect

5、s the quality of welding is well of course the most important is welding parameter design correctly and in the end welding reprocessing and metallographic examination and hardness testing overall design ideas correctly conception is clear Keywords: Low carbon steel Manual arc welding Crack Welding t

6、echnics Welding joints The quality of welding 目录 【摘要】 . 1 第一章 绪论 . 3 1.碳钢的简述 . 3 2.Q235低碳钢的发展及应用 . 3 第二章Q235低碳钢板材的焊接 . 4 1. Q235低碳钢的化学成份分析. 4 2板材厚度和焊接材料的的选择及其原因 . 4 2.1板材厚度的选择 . 4 2.2焊接材料的选择 . 5 3焊接方法和焊接设备的选定 . 6 4. 焊接工艺的制订 . 7 4.1焊前准备 . 7 4.1.1焊接接头形式及坡口准备 . 7 4.1.2工件表面的清理 . 7 4.2焊接工艺参数的制定 . 7 4.2.1

7、 焊条直径. 7 4.2.2 焊接电流. 8 4.2.3焊接电压. 8 4.2.4焊接层数. 9 4.2.5焊接速度. 9 4.3焊接及焊后热处理 . 9 4.3.1防止钢裂纹的措施 . 9 4.3.1.1结晶裂纹产生的原因 . 10 4.3.1.2冷裂纹的防止措施 . 11 4.3.1.3严格控制氢的来源 . 12 4.3.1.4焊前预热 . 12 4.3.2焊后热处理 . 12 4.3.3焊?邮庇獾囊?. 13 三焊接质量的检验 . 14 1.外观检验 . 14 2.内部检验 . 15 3.力学性能检验 . 15 四结束语 . 17 五谢辞 . 18 六参考文献 . 19 西安航空职业技术

8、学院 毕业设计论文 3 第一章 绪论 1.碳钢的简述 在钢铁领域最早泛用的是碳素钢简称碳钢碳素钢是指含铁碳和为了生产技术所需要的正常数量的硅【wsilt0.5】锰【wmnlt0.8】以及不可避免的磷和硫等杂质元素的钢。 碳素结构钢在1988年以前称为普通碳素结构钢并分类为甲类钢乙类钢特类钢三类。GBT700-188国家标准制定时分等级采用国际标准ISO6301980?结构钢?对普通碳素结构钢体系进行了改革以钢的屈服强度表示钢的牌号并按钢中磷硫含量高低分质量等级改名为碳素结构钢标准中有Q195Q215Q235Q255Q275共五个牌号牌号中字母Q代表钢的屈服强度其后数值代表了钢的强度值mpa。碳

9、钢按碳量划分为 1 低碳钢 0.0218C0.25 主要用在冷加工和焊接机构。 2 中碳钢 0.25C0.60 主要用于强度较高的构件和机器零件根据不同强度进行淬火和回火处理。 3 高碳钢 0.6C2.11 主要用来制造弹簧工具及耐磨损构件此类钢一般不做为焊接结构用钢。 2.Q235低碳钢的发展及应用 碳素结构钢普板是一种钢材的材质在板材里是最普通的材质属普板系列。过去的一种叫法为A3。执行标准外部标准为GB709内部标准为GB3274-88 由于Q235钢含碳适中综合性能好强度塑形和焊接等性能能得到较好配合用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢方钢扁钢角钢工字钢槽钢宽框钢等型钢中厚钢板用于制作钢筋或

10、建造厂房房架高压输电铁塔桥梁车辆锅炉容器船舶等也可大量用做性能不太高的机械零件。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 第二章Q235低碳钢板材的焊接 1. Q235低碳钢的化学成份分析 Q代表的是这种材质的屈服后面的235就是指这种材质的屈服值在235左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。Q235AQ235BQ235CQ235D。这是等级的区分所代表的主要是冲击的温度有所不同而已ABCD所不同的指的是它们性能中冲击温度的不同。分别为Q235A级是不做冲击Q235B级是20度常温冲击Q235C级是0度冲击Q235D级是-20度冲击。在不同的冲击温度冲击的数值也有所不同元素含量A、B

11、、C、D硫含量依次递减A和B的磷含量相同C的磷含量次之D磷含量最少 Q235分A、B、C、D四级GB700-88 Q235A级含 C0.140.22 Mn0.300.65 Si0.30 S0.050 P0.045 Q235B级含 C0.120.20 Mn0.300.670 Si0.30 S0.045 P0.045 Q235C级含 C0.18 Mn0.350.80 Si0.30 S0.040 P0.040 Q235D级含 C0.17 Mn0.350.80 Si0.35 S0.040 P0.035 就其脱氧方法而言可以采用Fbz分别表示为沸腾钢、平镇静钢、镇静钢。沸腾钢是脱氧不完全的钢塑性和韧性较

12、差。用这种材料制成的焊接结构受动力载荷作用时接头容易出现裂缝。不宜在低温下工作有时会产生硬化现象。相比之下镇静钢质优而匀塑性和韧性都好。 Q235的机械性能 抗拉强度bmpa 375-500 伸长率526a16mm 25agt16-40mm 24agt40-60mm 23agt60-100mm 22agt100-150mm 21agt150mm 2板材厚度和焊接材料的的选择及其原因 2.1板材厚度的选择 在设计的过程中办学板材的厚度不能厚也不能太薄必须符合现在工业的的大众需求和现代工业相接轨所以在这片论文设计中我选用板材厚度为8mm西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 厚的钢板。 2.2焊接

13、材料的选择 电焊条就是在金属丝即焊芯表面涂有适当药皮的手工电弧焊用的融化电极。 电焊条的选用原则 1 考虑工件的物理?阅芎突煞?2 考虑工件的工作条件和使用性能 3 考虑工件的复杂成度刚度大小焊接坡口和焊接部位等 4 考虑经济性和实用性 根据以上原则焊接过程中选用J422焊条 表2-1所示 表2-1 J422焊条的简介 焊接牌号 国标 药皮类型 焊接电源 主要特点及用途 J422 E4303 钛钙型 交直流 焊接较重要的低碳钢结构和同强度等级的低合金钢 焊芯的作用主要是导电在焊条端部形成电弧同时焊芯靠电弧热融化后冷却形成具有一定成分的融敷金属 表2-2低碳钢焊条焊芯 电焊条种类 所用焊芯 低碳

14、钢焊条 低碳钢焊芯H08A等 表2-3焊芯的化学成分 牌号 C mn Si Cr Ni Mn 其他 Si p H08A 0.10 0.30- 0.60 0.03 0.02 0.3 0.030 0.030 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 表2-4 融敷金属的主要性能 焊条牌号 熔敷金属化学成分 熔敷金属力学性能 J422 C Mn Si 其他 b mpa s mpa s AKv C J 0.08 0.47 0.15 48 382 28 0 79 表2-5冶金行能 焊条牌号 药皮类型及渣系 熔敷金属主要成分 熔敷金属中气体及杂质含量 熔敷金属力学性能 C Si M N O H m K g

15、S P b Nm Akv J J422 钛钙型 Tio2-Sio2- Cao 0.07 0.09 0.10 0.20 0.35 0.60 0.24 0.03 0.06 0.10 25 30 0.015 0.030 0.02 0.030 440 490 20 30 123 196 氧化物碳酸盐杂质总量 抗热裂纹性 抗气孔性 0.1090.135 尚好 大电流或焊接含SiS较高的钢材时气孔敏感性强对铁锈水分不太敏感 焊条使用前应烘干酸性焊条烘干温度为15200保温1-2h在焊接锅炉压力容器时烘干后的焊条必须放在保温筒内随用随取焊条冷至室温四小时后必须重新烘干焊条重复烘干次数不得超过2次 3焊接方法

16、和焊接设备的选定 低碳钢的焊接性能好焊接工艺容量大常用的焊接方法有焊条电弧焊二氧化碳气体保护焊埋弧焊及电渣焊等焊接时依焊件强度等级及工作环境来选西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 择焊接材料。 在选择焊接方法的过程中不仅要考虑焊接的性能还要考虑考虑成本价值焊接的环境及它的可操作性综上所述焊接Q235低碳钢手工电弧焊最为适合现有焊机BX3-400直流弧焊机可供试用。 4. 焊接工艺的制订 4.1焊前准备 4.1.1焊接接头形式及坡口准备 焊条电弧焊时由于焊件结构形状厚度不同以及对质量的要求不同其接头形式及坡口要求也不相同采用焊条电弧焊焊接低碳钢时由于熔深较浅6mm以上钢板对接需要开v型坡口或

17、双v型坡口坡口边缘的加工方法有剪切刨边车削铲削氧乙炔焰切削碳弧气刨等方法应根据母材焊接接头的质量要求及工厂的加工条件来应用 我们选用的钢板厚度为8mm为方便焊后检验我们选用对接的焊接方式钢板两侧开30°坡口采用车削的方式完成如图 图2-1焊接接头的破口形式 4.1.2工件表面的清理 已加工好的坡口及其边缘两侧不小于10mm范围内的油污铁锈水分等杂物应清除干净直至露出金属光泽 4.2焊接工艺参数的制定 4.2.1 焊条直径 选择焊接直径时主要考虑焊件厚度接头形式焊缝位置焊缝层数及允许的热输入等一般在厚壁焊件的封底焊缝小口径管对接焊缝和薄板的焊接时应采用2.53.2mm焊条其余可采用45

18、mm焊条立焊仰焊和其他难焊位置焊接时可采用3.24mm的焊条 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 对根部不要求完全均匀焊透的不开坡口的角接T型接头搭接焊缝和背面清除根部封底焊的对接焊缝其焊条直径见表2-6所示 表2-6 焊条直径 焊件直径 焊条直径 4 不超过焊件厚度 412 3.04.0 gt12 4.0 根据以上原则此次设计焊接过程中我们选用焊条直径为3.2mm焊条 4.2.2 焊接电流 焊接电流只要根据焊条直径和焊接位置来选择在平焊位置焊接时可根据下列经验公式选用电流 IKd 式中I-焊接电流A d焊条直径mm K经验因数 通常取3050 一般情况下增加电流能增加熔深提高生产率但电流

19、过易已造成咬边和严重飞溅因此应根据施工条件确定电流大小。例如环境温度降低时施焊热能损失大需加大电流T型接头或十字接头传热方向多施焊时电流应比对接接头时大焊件厚度大时电流也应相应增加反之焊接薄板在立焊横焊仰焊位置施焊则电流应该相应的减小 表2-7 焊接电流 焊条牌号 焊接位置 焊条直径mm 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.0 J422 平焊 40-70 65-90 100-140 150-210 200-260 260-320 立焊 仰焊 35-68 50-85 80-130 120-170 150-210 根据以上原则此次设计焊接过程中我们选用焊接电流为100-140A 4.2.3

20、焊接电压 焊接电压对熔深的影响很小主要影响熔宽随着焊接电压的增大熔宽增大而熔深及余高略有减小为保证电弧的稳定燃烧及合适的焊缝成型系数焊接电压与焊接电流保持适当的关系焊接电流增大时应适当提高焊接电压于每一焊接电流对应的焊接电压的变化范围不超过10V 焊接电压除对焊缝成型系数有影响外还会改变熔敷金属的化学成分。当焊接电压增加时焊剂的熔深量增加熔渣和液化金属的比值增大过度到熔敷金属中的合金含量所增加 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 在这里的焊接电压为22-26V 4.2.4焊接层数 采用焊条电弧焊焊接中厚板是应采用多层焊对于低碳钢焊接层数的多少对接头质量影响不大但层数过少每层厚度较大则会降低

21、焊缝金属的塑性易产生缺陷因此一般按下式选择焊接层数 n/d 式中 n焊接层数取整数值 焊件厚度mm d焊条直径mm 在这里的焊接层数为两层 4.2.5焊接速度 不做特殊规定通常焊接速度小于10mh工件越薄焊接速度越大焊接速度一般由焊工根据焊缝尺寸和焊条特性自行掌握 4.3焊接及焊后热处理 4.3.1防止钢裂纹的措施 在焊接应力及其它致脆因素共同作用下焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙叫做焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。 裂纹是危害最严重的焊接缺陷。这主要是因为裂纹两端的缺口效应造成了严重的应力集中很容易扩展而形成宏观开裂或整体断裂。因此在焊接生产中裂纹一般是不允许存在的。所以要严格控制产生裂纹的因素以保证较好的焊接质量。 焊接裂纹的分类