电弧焊接工艺,与大家一起交流探讨,电弧焊接的主要内容,弧焊电源（焊机） 建立稳定的电弧特性 焊丝熔化及稳定的熔滴过渡 母材的熔化及熔池的建立 形成焊缝及焊接接头 焊缝及热影响区的组织与性能的变化 符合各项技术标准的焊接结构,电弧物理特性工（简要一）,电弧的三个区域 弧柱区阴极区阳极区 弧柱区总的电流电子流+离子流 电子流99.9%离子流0.1% 温度高：500050000K 阴极区给弧柱提供电子流，接受从弧柱来的离子流。 阳极区的导电机构与阴极区相反,电弧物理特性（简要二）,电弧的稳定燃烧过程事实上是带电粒子产生、运动和消失的平衡过程。 产生（电离、电子发射） 运动（极区压降加速、电场加速） 消失（扩散、复合） 阴极斑点自动跳向温度高，逸出功低的氧化膜处（铝的TIG、MIG电弧焊接工艺）。 直流正接、反接的意义。,焊丝的熔化及熔滴过渡,焊丝熔化热源 电弧热 电阻热 焊丝熔化特性 熔化速度 Vm 与电流 I 之间的关系 影响熔化特性的因素 焊丝成分 焊丝直径 干伸长度 极性 熔滴过渡的形态（颗粒射流） 保护气体介质（MAGCO2）,熔滴上的作用力,一、表面张力（F）四、等离子流力 二、重力（F）五、斑点压力 三、电磁收缩力（Fcz） 六、短路时所颈爆破力,Fc,Fcz,Fcj,电流线,熔滴过渡的形式,熔滴喷射过渡的必要条件,纯氩或富氩混合气体保护焊（MIG或MAG焊接）（CO2焊接无法实现喷射过渡） 焊接电流超过喷射过渡的临界电流 （如1.2实心焊丝MAG焊时电流I280A） 低于临界电流时采用脉冲熔化极电源,各种焊丝大滴-喷射过渡转变的临界电流值,焊丝种类焊丝直径保护气体监界电流最小值/A 低碳钢0.898%Ar+2%O2 150 低碳钢1.298%Ar+2%O2 220 低碳钢1.2 80%Ar+20%CO2 320 不锈钢0.9 99%Ar+1%O2 170 不锈钢1.2 : : 225 铝1.2 Ar 135 脱氧铜1.2 Ar 210 硅青铜0.9 Ar 165 钛1.6 Ar 225,熔化极脉冲电弧焊的工艺特点,把间断的.高幅值（大于临界电流）的脉冲电流叠加在低值的稳定电流上，平均电流便可大为降低，但却能在脉冲期产生金属喷射过渡。 必须用富氩（或纯氩）气体。 采用专用电源（如松下AG1脉冲MIG/MAG焊机）。 能够用较大直径的焊丝在各种位置上焊接薄板和厚板。 （如焊接钢不锈钢铝铜等材料时采用1.2焊丝，使用80100A焊接电流,母材熔化与焊缝成形,焊缝熔池的特点 体积小、温差大、冷速快、 温度高、过热状态（钢熔池平均温度：1770100） 在运动下结晶（熔池中的气泡、杂质在运动中上浮） 熔池的形状 熔深熔宽余高,焊接化学冶金反应的特点及作用,分阶段连续进行 药皮反应区熔滴反应区熔池反应区 气渣气+渣联合保护 脱氧脱氢脱氮脱硫磷渗合金 与焊接方法及焊接规范有密切的关系,焊接接头的三个组成部分,焊缝区 柱状组织晶粒粗大组织偏析 熔合区 与母材联生结晶 热影响区（非淬火钢） 1、过热区（粗晶区） 2、正火区（细晶区、也称“完全重结晶区”） 3、部分相变区（不完全重结晶区） 4、再结晶区,GMAW-熔化极气体保护焊,CO2（99.98%CO2） MAG（7595%Ar+255%CO2） 标准（80%Ar+20%CO2) MIG（99.99%Ar） （98.00%Ar+2.00%O2） （95.00%Ar+5.00%CO2）,GTAW-非熔化极惰性气体保护焊,TIG-（钨极氩弧焊） 自熔焊 手工填丝、自动填丝、热填丝 A-TIG（予涂熔剂增加熔深） TIG点焊 PAW-（等离子弧焊）,其它弧焊方法：,FCAW -药芯焊丝自保护焊 SAW -埋弧电弧焊 SMAW -焊条电弧焊 EGW -气电立焊 电渣焊,制定焊接工艺的三原则：,依据母材焊接性和工艺可行性 正确的选择焊接方法 正确的选择焊接材料 正确的制定焊接工艺规范,焊接材料：,焊丝 实芯 药芯 药芯自保护 保护气体（CO2ArHeN2O2） 电焊条（酸性.碱性.纤维素） 钨极（纯钨钍钨铈钨镧钨锆钨） 焊剂（熔炼焊剂烧结焊剂） 衬垫（陶瓷衬垫焊剂衬垫衬环）,焊接材料选用原则：,考虑原则： 焊接性、工艺性、经济性 注意因素： 1母材的化学活性 2不应追求焊缝成分与母材成分相同 3焊缝成分不等于焊接材料成分 4正确遵循技术标准 5等强性、等韧性、熔合比,保护气体对焊缝性能的影响,气体保护焊实芯焊丝,保护气体与焊丝组合对焊缝韧性的影响,韧性,气体组成,（AKV/J）,100,80,60,40,20,0,CO2,Ar,YGW-15/0,YGW-15/-20,YGW-11/0,YGW-11/-20,焊丝对CO2焊接接头的影响,CO2焊接接头韧性值偏低，是由于选用焊丝中Mn/Si比值较高带来的影响 纯CO2气保焊选用ER50-6焊丝，熔敷金属Mn1.0%，Si0.4%，强韧比性能良好 混合气保焊（MAG）选用ER50-3，Mn偏低的焊丝 两者不能相互替代,焊缝金属熔敷金属焊丝成分,CO2焊缝表面生成的熔渣,国外气体保护种类与焊丝组合的工艺特点,保护气体种类和气流量的影响,电弧特性 熔滴过渡形式 熔深与焊道形状 焊接速度 咬边倾向 焊缝金属力学性能,喷射及短路过渡混合气体种类,射流及脉冲射滴过渡 1、98%Ar+2%O2 （最小的咬边和良好的韧性） 2、Ar+（35）%O2 （电弧稳定和焊道成形好及咬边小） 3、Ar+（1020）%O2 （成形良好、可高速焊接） 4、80%Ar+18%CO2+5%O2 （成形良好、熔深较大） （低碳钢、低合金高强钢）,短路过渡 不锈钢： Ar+5%CO2+2%O2 低合金钢： Ar+25%CO2 低碳钢： Ar+20%CO2 Ar+25%CO2 80%CO2+20%O2,焊接工艺三原则：,优质的焊接接头质量 焊缝无超标缺陷 各项性能符合技术标准 高效的焊接效率 最大限度降低焊接成本,CO2焊的质量,CO2焊缝热影响区小，焊接变形小 CO2焊缝成形好，表面及内部缺陷少，探伤合格率高于焊条电弧焊 球缺缺罐全位置药芯焊丝CO2焊，合格率99.04%,CO2焊的高效率,熔化速度和熔化系数高，比焊条大13倍 坡口截面比焊条减小50%，熔敷金属量减少1/2 辅助时间是焊条电弧焊的50% 三项合计：CO2焊的工效与焊条电弧焊相比提高倍数2.023.88倍,CO2焊的低成本,焊缝截面积减少3654%，节省填充金属 降低耗电量65.4% 设备台班费较焊条电弧焊降低6780%,可降低成本2040% 减少人工费、工时费，降低成本1016% 节省辅助工时、辅料消耗及矫正变形费用 综合五项，CO2焊能使焊接总成本降低39.678.7%,平均降低59%,焊接质量保证五环节：,人-高超的焊工技能 机-高品质的焊机性能 料-高质量的焊接材料 法-严格的工艺规范.技术标准 环-良好的焊接环境,焊接工艺评定：,验证焊接工艺的正确性，合理性。 为焊接工程施工提供真实.可靠的焊接工艺，并对焊接施工工艺进行确定与指导。 焊接工艺评定方法： 抗裂性试验 工艺评定任务委托技术书（材质，工艺，数量，周期） 模拟试件焊接 试件物理.化学性能试验 工艺评定报告（PQR） 焊接工艺规范（WPS） 焊接工艺指导书介绍焊接工艺卡（一）（二）,其它重要焊接工艺内容：,母材组织与性能 焊前工件予热 控制层间温度 控制焊接线能量QIU/V（J/CM） 后热处理-消氢处理 焊后热处理（改善组织、消除应力） 焊接检验（外观检验、无损检测）,其它工艺要素：,母材规格（板厚S、管S） 坡口形式（IVYXUXK等） 接头类别板状、管状、管板状 接头形式：对接、角接、T字接、搭接 焊接位置工：平焊、立焊、横焊、仰焊、 垂直固定水平固定,焊接工艺规范参数：,焊接层次 焊材直径（焊条焊丝钨极） 电流种类极性 干伸长度 保护气体成分和流量 喷嘴直径 钨极伸出长度 焊枪倾角（行走工作角） 清根要求 清洁宽度,焊接电流 电弧电压 焊接速度 送丝速度 脉冲电流 基本电流 脉冲频率 脉冲宽度 起弧电流收弧电流 上升时间下降时间 点焊时间,GMAW法的焊接工艺参数：,影响GMAW法焊缝熔深，焊道几何形状和焊接质量的工艺参数： 1.焊接电流（送丝速度）2.电弧电压（弧长） 3.焊接速度4.焊丝伸出长度 5.极性6.焊丝倾角 7.焊接接头位置8.焊丝直径 9.保护气体成分和流量,各种金属材料的焊接工艺要点,（仅供参考）,碳钢.低合金钢的焊接：,低碳钢（C0.30%） （0.150.30%称“软钢”） 中碳钢（0.300.06%） 高碳钢（C0.06%） 低碳钢低合金调质钢 中碳调质钢,低合金高强度钢 低合金低温用钢 低合金耐热钢 耐候钢及耐海水腐蚀用钢 低合金镀层钢 （镀锌、镀锡、镀铅、渗铝钢等）,碳钢.低合金钢钢的焊接性：,随含碳量和合金元素的增加，产生冷裂纹的敏感性增加。 低熔点的硫.磷化合物容易产生热裂纹。 氢.氧.氮有害气体增加气孔等缺陷。 再热裂纹 层状撕裂,产生冷裂纹的三要素：,焊接接头中产生淬硬的马氏体组织 焊接接头中扩散氢HD含量高 焊接接头中有较高的残余应力 冷裂纹评定方法 碳当量估算法 斜Y抗裂性试验法等 冷裂纹敏感指数估算法（Pc）,低合金钢焊接防止冷裂纹的工艺措施,建立低氢的焊接环境 制定合理的焊接工艺和焊接顺序 焊接方法的选择焊接热输入量的选定 焊接顺序的制定 焊前进行预热和控制层间温度 焊后作低温后热处理 焊后立即进行消氢处理,CO2/MAG焊接工艺实例,厚度1.04.0薄板的对接角接搭接 4.016.0中板的开坡口对接角接 16.050.0厚板的坡口对接角接 直径1594管道的焊接 锅炉集箱三通的药芯焊丝CO2焊 集装箱高速焊接（1.01.6M/min）,立焊、全位置焊操作技术,三种运枪轨迹图及焊缝成形截面图示,TIG焊接工艺实例,厚度0.252.0薄板的自熔对接端接 管道TIG打底焊+焊条电弧焊 飞机高压管道的TIG焊工艺 直径101.5管道的TIG焊接工艺 自行车支架脉冲TIG焊接工艺 厚度3.012.0开坡口对接焊（打底焊）,耐热钢的焊接：,耐热钢焊接接头性能的基本要求 1.接头的等强度和等塑性 2.接头的抗氢性和抗氧化性 3.接头的组织稳定性 4.接头的抗脆断性 5.接头的物理均一性,常用的低合金耐热钢材料：,珠光体耐热钢： 0.3Mo（15Mo）0.5Mo（20Mo） 1Cr-0.5Mo（12CrMo 15CrMo） 1Cr-Mo-V（12Cr1MoV） Mn-Mo-Nb（18MnMoNb） 马氏体耐热钢 T91P91,耐热钢的焊接特点：,严格选用焊接填充材料（等强性.等韧性.高温塑性优于母材） 适当的预热温度和层间温度 采用低热输入焊接方法和工艺 选择合理的焊后热处理规范 降低焊接接头的拘束度和焊接应力,不锈钢的焊接,马氏体不锈钢 1C13(410) 2Cr13 3C16 铁素体不锈钢1C17(430) 1Cr17Mo 00Cr18Mo2 奥氏体不锈钢0Cr19N9a(304aaa) 0Cr18Ni8(308) 00CrNi12Mo2Ti(316L) 0Cr25Ni13(309) 0Cr25Ni20 奥氏体+铁素体双相不锈钢0Cr26Ni5Mo2.2203 奥氏体不锈钢+低合金钢复合材料的焊接 奥氏体不锈钢与其它材料的异种钢焊接,不锈钢焊接性分析：,热敏感怀较强，在450850温度内停留时间稍长，焊缝及热影响区耐腐蚀性能严重下降。 晶间腐蚀 点蚀及缝隙腐蚀 应力腐蚀断裂（SCC） 容易发生热裂纹。 保护不良，高温氧化严重。 线膨胀系数大，产生较大的焊接变形。 依