焊接缺陷的厚板零件焊接工藝研究范文

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摘要：針對(duì)T型厚板零件焊接過(guò)程中易產(chǎn)生未熔合、未焊透、裂紋等問(wèn)題，本文在其焊接工藝性分析的基礎(chǔ)上，提出了焊前預(yù)熱、焊接過(guò)程中保溫、采用手工鎢極氬弧焊打底及手工電弧焊堆焊等優(yōu)化措施，并提出要對(duì)焊接完成的零件及時(shí)去應(yīng)力退火等技術(shù)要求。經(jīng)X光檢測(cè)結(jié)果表明，優(yōu)化后的焊縫焊接質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：厚板；焊接；缺陷；工藝優(yōu)化

1T型零件的焊接工藝

1.1焊前準(zhǔn)備

為了保證焊后強(qiáng)度并減少焊接缺陷，采用機(jī)械加工方式對(duì)待焊工件開(kāi)60°坡口，零件對(duì)接端面留1mm厚度。在焊接前采用丙酮或其他有機(jī)溶劑清潔坡口并自然晾干。另外焊接時(shí)，采用支撐塊支撐在零件下方，確保零件與待焊接面處于同一平面，便于焊接操作。

1.2工藝方法及參數(shù)

1.2.1手工電弧焊接

焊接工序主要分三步：第一步，焊接時(shí)在焊縫正下方用電爐盤(pán)加熱，溫度至350℃后開(kāi)始焊接，并保持在250～350℃；第二步，先在一面焊接一道，接著翻轉(zhuǎn)零件在另一面焊接，即采用對(duì)稱焊接交替在兩面焊接，減小焊接變形；第三步，每焊一道去除焊渣，并用砂輪磨頭打磨焊縫及其周邊至見(jiàn)到金屬色，接著再進(jìn)行下一道焊接。重復(fù)上述步驟，直至焊接完成，最后去除焊渣。所用焊條為低氫焊條，牌號(hào)為HTJ-2，可以有效提高焊縫的抗裂性及力學(xué)性能。鋼芯材料為h18CrMoA，直徑3mm。焊接時(shí)對(duì)焊條進(jìn)行烘干，烘干溫度420℃，烘干后在100℃保溫下進(jìn)行保溫1h，隨用隨取。焊接電流強(qiáng)度120～160A，焊條運(yùn)動(dòng)路徑為直線，以減小焊道寬度，避免氣體或水蒸氣進(jìn)入焊縫。焊接結(jié)束時(shí)，焊條要快速重復(fù)引燃2～3次，將弧坑填滿，防止產(chǎn)生弧坑裂紋和縮孔。

1.2.2鎢極氬弧焊+手工電弧焊焊接

焊縫底部熔合后，接著用手工電弧焊堆焊，焊接過(guò)程同樣是采用對(duì)稱焊接，即先在一面焊接一道焊縫，去除焊渣，并打磨焊縫及其周邊至見(jiàn)到金屬色。再對(duì)稱焊接下一道焊縫，重復(fù)以上步驟直至焊接完成，最后去除焊渣，采用焊條及工藝參數(shù)與單一的手工電弧焊相同。

1.2.3去應(yīng)力退火

焊接完成后，立即將焊件放入烘箱中去應(yīng)力退火。退火溫度為400℃，保溫2h后，關(guān)閉電源，待焊件冷卻至室溫后出爐。

1.2.4焊縫檢測(cè)

首先利用十倍放大鏡對(duì)焊縫表面進(jìn)行宏觀檢查，檢查否存在裂紋；接著利用工業(yè)X光機(jī)對(duì)焊縫內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查是否存在裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷。

2T型零件的焊接工藝檢測(cè)結(jié)果及討論

2.1檢測(cè)結(jié)果

上述兩種焊接工藝檢驗(yàn)結(jié)果表明，兩種焊接工藝下的焊件焊縫都不存在裂紋、氣孔、夾雜的缺陷。但采用工藝一，即手工電弧焊焊接的零件，在焊縫中存在未熔合或未焊透的焊接缺陷，且出現(xiàn)在焊縫中間，即第一道焊縫處。而采用工藝二，即鎢極氬弧焊+手工電弧焊焊接，焊縫質(zhì)量良好，不存在未熔合、未焊透的缺陷，滿足設(shè)計(jì)需求。

2.2討論

兩種焊接工藝焊接過(guò)程均沒(méi)有產(chǎn)生熱裂紋，其原因是在焊接前對(duì)零件進(jìn)行了預(yù)熱，且焊接過(guò)程中一直保持較高的溫度，使該厚壁零件形成了均勻的溫度場(chǎng)，避免了溫度不均勻產(chǎn)生的拉應(yīng)力導(dǎo)致熱裂紋的形成。沒(méi)有產(chǎn)生冷裂紋的原因，除了與焊接過(guò)程中保持較高的溫度場(chǎng)有關(guān)，還與焊后去應(yīng)力退火有關(guān)。采用退火處理避免了焊縫快速冷卻導(dǎo)致的淬硬傾向，同時(shí)幫助焊件釋放冷卻內(nèi)部多余的熱應(yīng)力，從而消除了冷裂紋的產(chǎn)生。沒(méi)有產(chǎn)生氣孔、夾雜的原因有三點(diǎn)：第一，焊條材料與工藝參數(shù)的選擇正確；第二，對(duì)焊條進(jìn)行了烘干，焊接過(guò)程加熱保溫，避免焊縫中存在水分，從而消除了氣孔出現(xiàn)的隱患；第三，焊接過(guò)程中，每焊完一道焊縫均對(duì)焊縫表面進(jìn)行打磨，避免雜質(zhì)進(jìn)入焊縫。采用手工電弧焊工藝，焊接的焊縫中出現(xiàn)未熔合、未焊透，原因是由于坡口對(duì)接處僅有2mm，采用該工藝易在焊縫對(duì)面形成不均勻焊瘤。由于對(duì)接處很薄，打磨太深則容易將焊縫打穿或打磨過(guò)薄，這樣當(dāng)焊接另一面時(shí)又容易在對(duì)面產(chǎn)生焊瘤，多次反復(fù)打磨后易出現(xiàn)打磨不徹底、未熔合、未焊透等缺陷。采用手工鎢極氬弧焊+手工電弧焊工藝焊接時(shí)，先用鎢極氬弧焊對(duì)焊接處進(jìn)行不加焊料的熔焊，可以避免該問(wèn)題的產(chǎn)生，確保焊縫第一道金屬完全熔合焊透，從而消除了未熔合、未焊透等隱患。

3結(jié)論

在本文研究的焊接優(yōu)化工藝中，采用手工鎢極氬弧焊打底焊，確保了第一道焊縫中金屬熔合良好，不存在未熔合、未焊透的缺陷；接著用手工電弧焊堆焊，在每焊完一道焊縫后打磨焊縫表面，去除表面氧化層及雜質(zhì)；最后對(duì)焊件進(jìn)行去應(yīng)力退火。最終經(jīng)X光檢測(cè)，結(jié)果表明焊縫質(zhì)量良好，不存在未熔合、未焊透、裂紋等焊接缺陷，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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作者:孫兵 李杰鋒 單位:南京航空航天大學(xué)無(wú)人機(jī)研究院