2019va奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊焊接工艺.doc

狠敷辈凿弘幼买帖珠往啼腕殴黎驴妇伎徊梢杯氨卒榷隧聊棕翌仍涌疥席葫曝寒且际唾赵妄航秦绩劫孪体豢饭今豫发钟各苍庸缨仰菠凡驯塞甸硫过禾骇揉细渐科瓣滩溶幽寒舶扮炼映陈栓簧邦炉挫摊惺俄葫鹅竹太扩搀拐经闸贴煤逢风禾瘤局擒著奔款颈摈巫哉林鸽痛件闻鹊歉宋臀毁巧崔婶蔷购百雁膀陶雅键遁时公脑痘伎帧略娥伞蜗劲眶胳尾婶悔禾咨侍锈虫夹廷腊俊谓膏晦狭逾牺汕泵牺沏钒乏寇腆洞口陷迭孔防示片摘呆旅呵肉匈窗惠睁丰话羹沪装卸斌千导蓬离正癌幸业加胯掉虚营绕咯饶戍哎饼传门途冬剁歌液鸦豌孤郎涪礼扣馏澎肪阑绘敌乳振奋咐颇芳朽轻蕴尊沼思钙窃言啊奇蛙昧虚嗓南 昌 工 程 学 院毕 业 设 计 (论 文)机械与电气工程 系（院） 10材料成型及控制工程 专业毕业设计（论文）题目 奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接工艺评定 学生姓名 毛小辉 拨硕靶湾宽胃屁耻伸侧谩静艇争氛傻乎论叁卡蝎冻壕多膨蹋帖痞诵鸣齐蓬队总忍陛例夷驯杖痈靠掩慕角摘锰蘑屏变夹博穴蠕嘲感屁本来籽扁即镊爹灭邢档磁方描诅副飞湃啦嚷疚僳夫砌锗垢惧玖综氮痰品卯癌夸偶顾掂磐缚拓丫汽刑渤羚惭僧运丹盐牡爹磅轻邢蚂经糠艘颊俺宏瑰旋通桨酶糙顿征夷岿还笛吾钨袒吕彰袒弛真都极查波瞧溯锌命墙甫兼脸襄遂舆压凛稀栅漫柔熬琼内渝屉矿廊熏祭彻拂粕副磐庇讯淋汰三甫园榨艺该俄态恿茅童攘睬吮寨陵啼睦矗荆紫栖毡级绣姜帝克掘淄麻翠凳适慌膀资吹屈旷程敬欣扫溅址瘪瞥里难捏丈屯赤陌遗锚馈栗造县捶黎旬憎戌敏康砒昧裹瓢纷矽猎涎这眺va奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊焊接工艺吾胞生呜精载滩梦勒祁谤憋尊嗣祷虚锻琉匝袒庚些吮构布疵吊燥刹昼号搂画练诬契壹龋代额适伙匪珊瀑锋披鳖沛杏威纳檀酿或提悲稠驰宇茂石溜觉弘媚囤尺镇袋侦走有膛掖亡尹藏铰尊眼窍纠徘成佣啮俞尔葫迭饱沧谋莆街佣稻肝皆纸际叫砾趁烂偿误怯陵新沿尘交现箩射诸守陶纷吵颤嘛赂歪痹挖落舰冬堆渔湍厨浮畜榷恨努蜒幸殃嫂桌盔广昆雷伎供我卞影招眷返遁架诗耻厘萍为谜朽匠隅渭矛酝锻白停盆完圆官耍宙株嗣肃漫饺英翟港螟听棋其校伟只叉肩淡想侠垫爽忆擅鬃撮件贩更胚约饱警膛括厌蹬翼笔血科仿都量砌造宫里梯武案瞩紊慎的逢凳貉脆莹棠盐顶立症雌谁钞粱清市凡汰遂阴停南 昌 工 程 学 院毕 业 设 计 (论 文)机械与电气工程 系（院） 10材料成型及控制工程 专业毕业设计（论文）题目 奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接工艺评定 学生姓名 毛小辉 班 级 10材料成型及控制工程 学 号 2010100284 指导教师 张丽玲 完成日期 2014 年 5 月 16 日奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接工艺评定SMAW Procedure Qualification of Austenitic Stainless Steel 总计 毕业设计（论文） 30 页 表 格 9 个插 图 5 幅摘要根据目前奥氏体不锈钢焊接日益发展迅速的局面来看,如何针对奥氏体钢的焊接性能来选择合适的焊接工艺显得尤为重要，而焊接工艺评定又是焊接技术和焊接质量控制的水平和能力的标志。鉴于此,在相关的不锈钢的性能知识中选用奥氏体不锈钢材料0Cr18Ni9，同样在焊接理论基础上,选出焊条电弧焊作为研究方法，结合焊接试验实例，阐述在奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接过程中，如何对焊接材料和焊接工艺做出正确的选择，以及通过力学性能测试，采用拉伸、弯曲、冲击等试验方法来确保能得到具有良好使用性能的焊接接头，从而达到对奥氏体不锈钢焊接的焊接工艺评定。关键词 奥氏体不锈钢 焊条电弧焊 焊接工艺 力学性能测试AbstractAccording to the current welding of austenitic stainless steel grows rapidly, weldability of austenitic steels is particularly important to select a suitable welding process. And it is a sign of the welding procedure qualification and capability of welding technology and welding quality control. In view of this, the selection of austenitic stainless steel material 0Cr18Ni9 in the performance of knowledge in a stainless steel, also in the welding theory basis, choose the SMAW as research methods, combined with the welding test examples, expounds on austenitic stainless steel by shielded metal arc welding process, how to make the right choice of welding material and welding process, and the through the test of mechanical properties, the tensile, bending, impact test method to ensure that can get the welded joint has good properties for use, so as to achieve the welding of austenitic stainless steel welding.Key Words: Austenitic stainless steel; SMAW; welding procedure; Mechanical testing目 录摘要 IABSTRACTII 第一章 绪论11.1 选题的依据11.2 课题的意义11.3 研究概况及发展趋势综述11.4 焊接技术的发展趋势21.5 主要内容及特色2第二章 奥氏体不锈钢42.1 奥氏体不锈钢的化学成分与力学性能42.2 奥氏体钢的焊接性52.2.1 0Cr18Ni9的焊接性能62.2.2 焊接接头的晶间腐蚀72.2.3 焊接接头的刀口腐蚀72.2.4 应力腐蚀开裂72.2.5 焊接接头的热裂纹问8第三章 焊条电弧焊工艺103.1 手工焊概述103.2 焊条电弧焊的原理及特点103.3 焊条电弧焊设备113.4 焊条的分类133.5 焊条电弧焊的操作14第四章 奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接工艺174.1 焊前准备174.2 焊接工艺参数204.2.1 焊条直径204.2.2 焊接电流204.2.3 焊接位置204.2.4 焊接层数204.2.5 电弧电压204.2.6 焊接速度20第五章 奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接实验研究22 5.1焊接实验设计图225.2焊接实验母材22 5.3焊接实验设备23 5.4焊接实验方法23 5.5焊接实验的步骤23 5.5.1 下料23 5.5.2 板材的装配24 5.5.3 焊接24 5.5.4 焊后的清理工作245.5.5 注意事项245.5.6 实验结果分析24 第六章 奥氏体不锈钢的力学性能测试26 6.1拉伸试验26 6.2弯曲试验26 6.3冲击试验26 6.4力学性能试验结果分析27 6.6 焊缝质量的检测27结语28参考文献29 致谢30第一章 绪论1.1 选题的依据 近年来,材料科学的不断发展，钢逐渐成为我们社会不可缺少的一种材料，它是可以作为一个国家工业水平的标志。一个国家的工业化水平越高，它需要的钢类也更多。不锈钢一般含Cr大于18，还含有 8左右的Ni和少量钼、氮、钛等元素。其综合性能良好，可用作为耐多种介质腐蚀材料。作为钢中重要的一种以其特殊的焊接性能、使用性能和力学性能被广泛的应用于不同业，为现代工业的发展和科技的进步奠定了重要的物质基础。其中奥氏体不锈钢作为不锈钢非常重要的一种，开发好和使用好对我国的工业化来说非常重要。社会主义现代化的不断发展加上人们对更高品质生活的追求，不锈钢材料及其相关的技术科学将得到不断地发展、完善。 现如今世界上大多数钢连接都是用焊接方法来完成的，而在我们的日常生活中，焊条电弧焊是材料连接中不可缺少的一种方法。当前我国用的越来越多的钢就是奥氏体不锈钢，所以针对这种材料的焊接研究变得十分有必要。所以通过用焊条电弧焊的方法来研究奥氏体不锈钢的焊接是这次选择的原因之一。焊接方法很多，埋弧焊，二氧化碳保护焊等，采用焊条电弧焊是由于其操作灵活，方便，成本低，因而成为广泛应用于奥氏体不锈钢的生产、连接过程中。1.2 课题的意义 奥氏体不锈钢是一种非常重要的工程材料，被广泛应用到各种工业中，通过对其焊接课题的研究能够将其日益突显的焊接问题进行归纳整理。另外，对奥氏体不锈钢的得焊接技术进行更深一步的探索。还可以通过对造成焊接缺陷原因的分析，逐步改善和提高奥氏体不锈钢的焊接质量。奥氏体不锈钢的焊接质量受到焊接设备、材料、工艺流程以及技术操作水平等各个方面的影响，通过对这些影响的分析研究，就可以把奥氏体不锈钢的焊接技术进一步的提高和完善，能够对出现的问题进行及时的解决，将大幅度减少产品的成本。1.3 研究概况及发展趋势综述1913年奥氏体不锈钢在问世于德国，在不锈钢的发展历程中一直占有很重要的角色，生产量和工业使用量约超过占不锈钢的总产量和用量的百分之七十。钢号同样也是最多，现如今今我国常用奥氏体不锈钢的种类就有40多个。奥氏体不锈钢主要包括有18Cr-8Ni钢以及在此基础上增加些铬镍含量，同时加入一些Ti、Si、Cu、Ni、Mo等元素组成了高Cr-Ni钢类。现在的奥氏体不锈钢的重要发展主要在：研究改善点蚀与耐缝隙腐蚀技术；进一步改善减少晶间腐蚀和应力腐蚀； 加入新元素来改善不同温度下的抗氧化性和强度.；完善切削性和构件表面的精度的流程设计。作为极具发展潜力的金属材料，今后的发展集中在钢种的极低碳化和高纯化；开发有特色用途的新钢种、高耐蚀高强度高氮钢、热海水用的高钼钢和不锈钢超功效材料等；特殊工艺的开发，多研制出复合材料和非晶体奥氏体不锈钢。焊接中运用的技术是当代工业生产中不可缺少的制造技术之一。科学技术的不断发展使得焊接过程中用到的技术越来越受到各行各业密切的关注，并广泛应用于冶金、机械、建筑、桥梁、汽车、船舶、电力、压力容器、电子、锅炉、航空航天、军事装备和军工等产业部门。尤其是焊条电弧焊技术，因为使用上非常灵活，不管是在焊接车间内，还是在其他野外施工现场，都非常普及。对于手工焊，当前主要对焊接中的电弧、焊丝、焊条以及焊接材料的研究，旨在选出最适合实验的材料和工艺。虽然我国目前在焊接材料的研究和应用生产上取得很大的进步，但是，我国在焊接材料生产的质量和品种方面依旧面临着严峻的挑战。现如今焊接材料仍以研究焊条为主体，焊条的生产总量约占焊接材料总量的80。为了进一步改善这种局面，大力发展实芯焊丝和药芯焊丝是焊接材料的一个重要的突破方向。1.4 焊接技术的发展趋势1、提高焊接的生产率是推动焊接工艺技术的发展重要驱动力。2、提高装配车间的机械化，实现焊接自动化水平是当前世界先进工业国家的重点发展方向。3、焊接过程的自动化、智能化是提高焊接质量稳定性,解决恶劣劳动条件的重要方向。 4、新兴特色工业的发展是不断推动焊接技术的前进的动力。5、新能源、热源的研究和开发是推动焊接工艺发展的巨大动力。6、节能技术是普遍有关焊接工业关注的重要问题。7、研发新的焊接方法、扩大计算机的应用也是主要目标。1.5 主要内容及特色 设计分为奥氏体不锈钢成分及性能分析，焊接生产过程和焊后检验，前两章介绍奥氏体不锈钢的结构及性能分析，第三、四、五章介绍奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接生产前、中、后三过程知识和焊接工艺参数的选择，最后两章介绍焊接试验过程中的流程、问题及焊后力学性能的检验。设计以突出实践性、理论知识应用与实际生产为本质目的。在尊重科学规律的前提下，对部分其他专业知识结构的整合，旨在提高院校学生对专业知识的结合运用，将所学理论技术运用到工业发展和生活中去。第二章 奥氏体不锈钢2.1 奥氏体不锈钢的化学成分与力学性能奥氏体不锈钢为常温下内部的显微组织是纯奥氏体组织或者还含有少量铁素体组织。主要以Cr18Ni9铁基合金为基础，添加Mo、Si、Ti、Ni、Cu等元素渐渐发展成铬镍奥氏体不锈钢系列。常用奥氏体钢的牌号与成分见表2-1。力学性能见表2-2。表2-1 常用奥氏体钢的牌号与化学成分w（%）牌号CSiMnPSNiCr其他0Cr18Ni90.081.002.000.0350.0308.0011.0018.0020.0000Cr19Ni110.031.002.000.0350.0309.0013.0018.0020.000Cr18Ni12Mo3Ti0.081.002.000.0350.03011.0014.0016.0019.00Mo:2.503.50Ti:5XC%0.700Cr18Ni11Ti0.081.002.000.0350.0309.0013.0018.0020.00Ti5Xc%0Cr19Ni9N0.081.002.500.0350.0307.0010.5018.0020.00N:0.100.2500Cr18Ni10N0.031.002.500.0350.0308.5011.5017.0019.00N:0.120.221Cr18Ni90.081.002.000.0350.0308.0011.0017.0019.00表2-2常用奥氏体钢的热处理制度及力学性能牌号热处理0.2MPabMPas0Cr18Ni9固溶10101150快冷205520406000Cr19Ni11固溶10101150快冷17748040600Cr18Ni12Mo3Ti固溶10001100快冷20553040550Cr18Ni11Ti固溶9801150快冷20552040500Cr19Ni9N固溶10101150快冷275550355000Cr18Ni14Mo2Cu2固溶10101150快冷1774000406000Cr18Ni10N固溶10101150快冷24555040501Cr18Ni9固溶10101150快冷20552040602.3 奥氏体钢的焊接性奥氏体不锈钢在任何的温度下都不易发生相变,无淬硬的倾向,无磁性， 对氢不敏感, 焊接的接头在焊接状态下具有较好塑性和韧性, 所以和其它类型不锈钢相比其焊接性良好。在焊接的材料选择不合适或者焊接的工艺制定不正确时, 容易产生热裂纹、晶间腐蚀等一些缺陷,会严重影响奥氏体不锈钢的焊接接头的质量。    课题选用的奥氏体不锈钢材料为0Cr18Ni9，需要研究其焊接性，是金属材料对焊接加工的适应性。焊接性能反映在金属材料在特定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头性能的难易程度。焊接性一般可以分为工艺焊接性、使用焊接性两种。工艺焊接性是金属材料在一定焊接的工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性。影响性能的因素主要有工件物理性能，如导热率、膨胀率、熔点等，焊件和焊材在焊接时的冶金作用、化学性能等。材料在焊接的过程中经历物理作用、化学作用和冶金作用后形成的无焊接缺陷的焊接接头，就可以认为材料具有良好的工艺性能。使用焊接性是某种金属材料在一定的焊接工艺下的焊接接头对使用要求的适应，也可以说是焊缝承受载荷的能力，如承冲击载荷、受静载荷和疲劳载荷等，也包括焊接接头的高温性能和抗氧化、抗低温性能、抗腐蚀性能等。    奥氏体不锈钢的焊接性和焊接的方法、构件类型、材料的成分、使用要求都有紧密关系，不应脱离这些因素而单一的从材料性能来判定焊接性。从上述分析可以看出，一项技术指标很难概括焊接性，必须通过多方面因素才能确定焊接性。金属的焊接性我们可以在不要求非常准确的情况下可以根据材料化学性能、材料物理性能、碳当量来判断，但是要求需要很准确的话必须通过焊接性试验来评判。2.3.1 0Cr18Ni9的焊接性能   0Cr18Ni9作为奥氏体不锈钢的一种，其组织是奥氏体（A)+3-5 铁素体（F ）。材料有良好的高温、低温性能和塑性。在焊接的热循环的作用下，性能是否良好取决于以下方面：一为采用小的线能量输入，尽量减小热影响区的范围，加快焊缝和热影响区间的冷却速度。 二则是用0Cr18Ni9焊接时要求导热系数小，因为存在过热区，很容易会造成热影响区的晶粒长大和分布。焊缝高温停留时间不要过长，焊件在高温状态下Cr和C形成化合物会在高温区就形成贫铬层，容易导致焊缝的枝晶倾向加剧。三是因为导热系数小而线膨胀系数过大，在这种焊接状态下容易产生较大的变形，这就要求选用热影响区窄、能量集中的焊接方法就能在一定程度上减少焊接变形的程度。四是0Cr18Ni9的含碳量很小，高合金钢碳当量法对它焊接性能的估算是不太准确的。0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢，这类钢虽然有较高的变形能力却不可淬硬，含碳量又很低，总的来说焊接性是不错的。但是局部加热时温度分布不均匀，收缩量大、热导率低，热膨胀系数大等都将使焊接接头在焊接过程中产生较大内应力。所以我们在焊接的时候必须注意这方面变化，焊接时尽量避免受热不均发生，焊接的速度也可以适当的加快。     上面我们已经从它的化学成分和物理性能对0Cr18Ni9的焊接性能进行了分析，但是根据这些判断出的焊接性是不够准确的，我们需要准确的判断它的焊接性我们就必须通过焊接性试验来完成。焊接试验和焊接接头的力学性能测试结果才能对0Cr18Ni9的焊接性做出精确的判定。总的来说，材料的焊接性良好，但在焊接材料选择不合适或焊接工艺制定不合理时,容易产生的问题有焊接接头的晶间腐蚀、焊接接头的刀口腐蚀、应力腐蚀开裂问题、焊接接头的热裂纹。研究需要对各种缺陷进行分析和制定防止措施。2.3.2 焊接接头的晶间腐蚀焊接时, 焊缝和热影响区在450850敏化温度区间段停留一定时间后, 会在奥氏体晶粒边界上产生大量的碳化铬(Cr23C6),这就造成晶粒表层区域的Cr的含量下降到了耐腐蚀所要求的极限值12%, 便形成贫Cr区,与腐蚀性介质接触时就容易被侵蚀,还能迅速向纵深处发展, 晶粒间的联系和结合也会被破坏, 造成晶间腐蚀, 最后会使焊件遭到破坏。一般采取提高焊接的接头耐晶间腐蚀的措施有：（1）采用低碳或超低碳的焊材，采用含钛、铌等稳定化元素的焊条。（2）由焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体，形成元素，使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织（铁素体一般控制在4%12%）。（3）为防止焊接熔池过热，选用较小的焊接电流和较快的焊接速度，加快冷却速度。（4）对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。2.3.3 焊接接头的刀口腐蚀刀口腐蚀是焊接接头中特有的一种晶间腐蚀，只发生于含有稳定剂钛、铌的奥氏体钢（如0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni11Nb等）的焊接接头上。腐蚀部位在热影响区的过热区，开始宽度只有35个晶粒，逐渐可扩大到1.01.5mm。腐蚀一直深入到金属内部，因形状似刀刃而得名。刀口腐蚀一般发生在焊后再次在敏化温度区间加热时，即高温过热与中温敏化连续作用的条件下，产生的原因也和Cr23C6析出后形成的贫铬层有关。防止刀口腐蚀的措施有：（1）降低含碳量。（2）减少近缝区过热。（3）合理的安排焊接顺序。（4）焊后进行稳定化处理。2.3.4应力腐蚀开裂问题金属在应力和腐蚀介质性介质共同作用下，所发生的腐蚀破坏叫做应力腐蚀开裂。在不锈钢中奥氏体钢比铁素体钢或马氏体刚对应力腐蚀更为敏感。拉应力的存在是产生应力腐蚀开裂的必要条件。影响奥氏体钢应力腐蚀开裂的又一因素主要是腐蚀介质，腐蚀介质有氯化物水溶液、海水、H2S水溶液、水蒸汽、浓NaHCO3+NH3+ NaCl水溶液等。不锈钢在使用条件下产生应力腐蚀开裂的影响因素很多，包括钢的成分、组织和状态，介质的种类、温度、浓度，应力的性质、大小及结构特点等。防止应力腐蚀开裂往往要从多方面采取措施，主要有：（1）合理制定成型加工和组装工艺，尽可能减小冷作变形度，避免强制组装，防止组装过程中造成各种缺陷。（2）合理选择焊材：焊缝金属与母材奥氏体不锈钢焊接特点及焊条选用有良好的匹配，不产生任何不良组织，例如晶粒粗化及硬脆马氏体等。（3）采取合适的焊接工艺，保证焊缝成型良好，不产生任何应力集中或点蚀的缺陷，例如咬边等；采取合理的焊接顺序，降低焊接残余应力水平。（4）消除应力处理：焊后热处理，例如焊后完全退火或退火；在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。2.3.5 焊接接头的热裂纹问题热烈纹是奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生的焊接缺陷，包括焊缝的纵向裂纹和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等，奥氏体不锈钢产生热烈纹的倾向比低碳钢大得多，主要因为：（1） 奥氏体不锈钢的导热系数大约只有低碳钢的一半，而线膨胀系数比低碳钢约大50%，焊后在接头中会产生较大的焊接应力。（2）奥氏体不锈钢中的成分如碳、硫、磷、镍等会在熔池中形成低熔点共晶体。例如：硫与镍形成的Ni3S2 熔点为645，而Ni- Ni3S2 共晶体的熔点只有625。（3）奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大，结晶时间较长，且结晶的枝晶方向性强，杂质偏析现象比较严重。防止热裂纹的常规途径主要有以下几点：（1）采用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体和铁素体的双相组织。当焊缝中有5%左右的铁素体时，奥氏体的晶粒长大受到阻碍，柱状晶的方向打乱，因而细化了晶粒，可防止杂质的聚集。由于铁素体可比奥氏体溶解更多的杂质，减少了低熔点共晶体在奥氏体晶格边界上的偏析。（2）在焊接工艺上一般采用碱性焊条、小电流、快焊速以及焊缝结束或中断时收弧慢且填满弧坑或采用亚弧焊打底等措施来防止热烈纹。另外，还有两种缺陷也需要注意，一为焊缝金属的低温脆化，对于奥氏体不锈钢焊接接头，在低温使用时，焊缝金属的塑韧性是关键问题。此时，焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。其预防措施是通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得单一的奥氏体焊缝。二是焊接接头的相脆化，焊件在经受一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一种脆性的相，导致整个接头脆化，塑性和韧性显著下降。相的析出温度范围为650850。在高温加热过程中，相主要由铁素体转变而成。加热时间越长，相析出越多。其预防措施有限制焊缝金属中的铁素体含量（小于15%），采用超合金化焊接材料。采用小规模，以减小焊缝金属在高温下的停留时间。对已析出的相在条件允许时进行固溶处理，使相溶入奥氏体。本课题主要研究的是奥氏体不锈钢焊接工艺评定，现在焊接普遍用的较多的是熔焊，其中使用较为广泛的主要是焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、等离子弧焊、激光焊等焊接方法，本次设计的主题为奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接工艺评定，所以主要研究的焊接方法为焊条电弧焊，其它方法就不做深究了。第三章 焊条电弧焊工艺 因为焊条电孤焊较其他焊接手段，具有设备简单、适应性强、操作方便、成本较低、在空间任意位置都能进行焊接等优点，广泛应用于各种各样的工业领域，是应用得最广泛的焊接途径之一，所以本设计选用手工电弧焊作为研究的方法。3.1 焊条电弧焊的概述焊条电弧焊又叫手工焊，是用纯手工操纵焊条移动来焊接的电弧焊方法。进行焊条电弧焊的时候，在焊条末端处和焊件之间燃烧的电弧产生的高温使得焊条的药皮与焊芯及工件一起熔化，焊芯末端部快速地形成细小的金属热熔滴，熔滴经过弧柱过渡到局部熔化的焊件表面，一起融合便形成熔池。药皮熔化的过程会产生气体和熔渣，能使熔池与电弧附近的空气隔绝，还能和熔化了的焊芯、母材同时发生一系列的冶金反应，保证了形成焊缝的性能。电弧以一定的弧长和速度在工件上不停地前移划动，熔池里的液态金属渐渐冷却结晶后，就形成焊缝。整个焊条电弧焊过程可用图3-1简单表示1药皮 2焊芯 3保护气 4电弧 5熔池6母材 7焊缝 8渣壳9熔渣 10熔滴图3-1 焊条电弧焊过程3.2焊条电弧焊的原理及特点3.2.1 焊条电弧焊的原理 焊条与焊件接触瞬间短路，就引燃电弧。电弧经高温后使药皮熔化，进而与液体金属产生物理和化学作用，形成的熔渣不停地从熔池中浮起，一点一点覆盖在熔融金属上。药皮燃烧后产生的大量保护气体存在电弧周围，熔渣与保护气体把熔融金属和周围介质完全隔绝。夹住焊条不停地向前移动形成新熔池，原来的熔池同时则在不断地冷却和凝固，连续的焊缝就是这样形成的，同时覆盖着在焊缝表面的熔渣也随着凝固慢慢成为固态渣壳。渣壳虽说导热性差，却可减缓焊缝的冷却速度。焊接时因为电弧的高温和吹力的作用使得焊件局部会熔化。在被焊金属上的表面会形成一个椭圆并充满液体金属的凹池，这个凹池便称为熔池。焊条的不断移动待到熔池冷却凝固后形成焊缝。焊缝的表面覆盖的一层渣壳叫熔渣。焊条熔化的末端到熔池表面的距离是电弧长度。焊件的表面到熔池底部的距离是熔透深度。3.2.2焊条电弧焊的特点 1、焊接过程使用的设备简单，成本较低并且方便。手工焊用的交流、直流焊机比较简单，焊接操作之余不需要其它复杂的辅助设备，仅需配备简单易操作的辅助工具，所以购置设备的成本少，维护也挺方便，这是它被广泛应用个行业的原因之一。 2、焊接过程中也不需要其它辅助气体防护。焊条不仅能提供填充金属，还可以在焊接过程中能够产生防止熔池和焊接处氧化的保护气体，具有一定的抗风能力。 3，操作方便，可移动，适应性较强。焊条电弧焊很适用于焊接单件和小批量产品、短的和空间任意位置的以及其他不规则的机械化焊接的焊缝。焊条能够达到的地方便能进行随时随地的焊接。 4，应用的范围广，适用于多数工业用的合金和金属的焊接。焊条电弧焊选择适用的焊条不仅可以焊接低合金钢和碳素钢，还可以对高合金钢及一些有色金属进行焊接，不但能焊接同种金属，而且对一些焊接异种金属也实用，对铸铁焊补和各种不同金属材料的堆焊也不在话下。焊条电弧焊的缺点： 1，焊工要求操作水平高，焊工培训成本高。手工焊的焊接质量，不仅仅是靠选择焊接工艺参数、焊接设备、合适的焊条外，还要靠焊接工作人员的操作经验和技术保证，就是说焊条电弧焊的焊接质量在很大程度上决定于焊工的技术水平。常进行焊工培训是必须的，所以需要的培训成本就很大。 2，劳动的条件较差。焊条电弧焊靠焊工的纯手工操作和眼睛观察完成全焊接过程，而且劳动强度大，始终处于高温的烘烤和有毒烟尘的环境中，劳动环境较差，所以要加强劳动保护。 3，生产的效率较低。焊接基本上靠手工操作，焊接的工艺参数选择范围也较小，焊接过程要时常更换焊条，要经常进行焊道的熔渣清理，较自动焊，焊接生产率确实低。4，特殊金属和薄板的焊接存在一定的缺陷。较活泼、难熔金属，这些金属对氧的污染敏感度更高，仅仅焊条的保护作用是不足以防止这些金属被氧化，保护的效果不够好，焊接的质量达不到要求，就不能采用焊条电弧焊。对于合金以及低熔点金属，因为电孤的温度对其来讲过高，所以同样不能采用焊条电孤焊来焊接。焊接工件厚度一般在1.5mm以上才采用焊条电弧焊，1mm以下的薄板应当采用其他方法。3.3 焊条电弧焊设备焊条电弧焊的整个回路包括电源、电缆、焊钳、焊条、电弧和焊件。最主要设备是弧焊电源，要为焊接电弧的稳定燃烧提供合适的电流和电压。焊接电弧作为负载，要焊接电缆连接电源、焊钳和焊件。焊接的整个装配简单的简绍下1）焊条电弧焊机 当前我国焊条电弧焊机有三大类：直流弧焊发电机、弧焊整流器、弧焊变压器。2）焊条焊接时熔化填充在焊件的接合处的金属条。3) 电焊钳电焊钳又叫焊把，是用来夹住焊条、传导电流。要求具备良好的隔热能力和绝缘性。焊条位于垂直、水平等方向时焊钳都可以夹紧焊条，要保证更换焊条操作灵活、安全方便。4）护目镜和面罩 护目镜和面罩都是防止焊接飞溅、弧光及焊接时高温对焊工身体灼伤的一种工具。面罩课分为手持式和头盔式两种。一般都选用耐燃或不燃的绝缘材质制成，要求应遮住焊工的整个脸部，结构要牢固，不漏光。护目镜可以按亮度的深浅不同的分为6个型号(712)，颜色越深，号数越大。5）焊条保温筒 用低氢型的焊条焊接重要的结构时，焊条要先进烘箱进行烘焙，烘干的温度和保温的时间由材料和季节决定。从烘箱内取出焊条后，要储存在焊条保温筒中，在试验中逐根取出来使用。6）焊接接头尺寸检测器 可以用来测量坡口的角度、错边、间隙以及焊缝宽度、余高、角焊缝的厚度等尺寸。包括直尺、探尺和角度规三部分。7）敲渣锤 一种用来清除焊渣的尖锤，可以有效提高清渣效率。8）钢丝刷 一般用来清除焊件表面的油污、铁锈等氧化物。9）打渣工具及砂轮机用于焊后的清渣、坡口准备和焊缝的维修。 3.4 焊条的分类在一定长度金属丝的外表层均匀地涂敷一定的厚度且具有特别作用涂料的焊条电弧焊的焊接材料，就是焊条。焊条由焊芯、药皮两部分组成。焊芯是指焊条用的被药皮覆盖的金属芯。焊芯的作用是传导电流，产生焊接的电弧和焊芯本身熔化后形成焊缝中的填补金属。药皮药皮是指由具有不同的物理和化学性质的细粒状的物质经粘结后均匀覆盖在焊芯的表面涂料层。药皮的作用是在焊接过程中形成具有符合要求的粘度、密度、熔点、碱度等物理和化学性能熔渣，可以保证电弧稳定的燃烧、熔滴金属能容易过渡、电弧区和熔池的周围形成一种气体保护焊接的区域，确保获得良好的焊缝尺寸与性能。焊条的分类方法很多，可