1、第 9期( 总第 1 4 8期) 2 0 0 8年 9月 农产 品加T 学刊 Ac a d e mi c Pe r i o dic a l o f Fa r m Pr o du c t s P r e s s i n g N o 9 S e p 文章编号 ：1 6 7 1 9 6 4 6( 2 0 0 8) 0 9 - 0 0 8 3 - 0 2 C O2 气体保护焊在厚板上的应用 苏安晋 ( 山西省农业机械化科学研究院，山西 太原0 3 0 0 3 1 ) 摘要：对板厚 5 5 m m，1 6 M n钢 c 0 ： 半 自动的焊接性能进行了一系列的试验研究，为大型焊件的施工焊接提供可靠数 据
2、 ，确保焊接质量。 关键词：气体保护焊；大型焊接件； 二 艺 中图分类号 ：T G 4 4 4 + 7 3 文献标志码 ：A Ap p l i c a t i o n o f Ca r b o n Di o x i d e Ga s We l d i n g o n t h e P l a t e S uA n j i “ ( S h a n x i I n s t i t u t e o f A g r i c u l t u r a l Me c h a n i z a t i o n ，T a i y u a n ，S h a n x i 0 3 0 0 3 1 ，C h i n a )
3、 Ab s t r a c t ：T h e t h i c k n e s s o f 5 5 mm 1 6 Mn s t e e l p l a t e u s i n g CO2 s e mi - a u t o ma t i c g a s we l d i n g ， the r e s e a r c h p r o v i d e d r e l ia b l e d a t a f o r the w e l d i n g o f l a r g e w e l d i n g p i e c e s ，S O a s t o e n s u r e t h a t t h
4、e we l d i n g q u a l i t y Ke y wo r d s ： c a r b o n d i o x i d e ga s we l d i n g ；l a r g e we l d i n g p i e c e ； t e c h n i c s C O 气体保护焊工艺具有电弧热量集 中、加热面 积小 ，液体熔池小 、熔池几何形状 比手工电弧焊和埋 弧焊均小 的优点 ，因此有利于熔池控制 ；C O 气保焊 的电流密度较大 ，可达到足够 的熔深 ，熔池体积小 ， 焊接速度快 ；在 C O 气流冷却作用下 ，溶池停留时间 短 ，因此有利 于控制溶池 既不下坠 ，又
5、可焊透 。另 外 ，气体保护焊没有溶渣 ，溶池可见度好 ，便于直接 观察溶池的形状 ，而且操作简单 ，效率高 ，焊工可依 据溶孔大小来 控制焊接速度和摆动 ，保证 了焊缝 成 型。由于以上特点 ，C O 气体保护焊在厚板 的焊接上 得以应用。我国加工钢结构的 7 0 以上使用 C O 气体 保护焊，尤其在厚板焊接中应用比较多， 效果最佳。 1 试验 内容 采用 C O 半 自动焊方 法 ，主要研究 内容有 ：焊 接材料的选定及其性能试验 、焊接接头性能试验 、焊 接预热温度对热影响 区和性能影响的试验 。 2 试 验用 钢材 2 1 母材 选用了 1 6 Mn钢厚 5 5 m m 的正火钢板
6、。 2 2 焊材 选用 H 0 8 Mn 2 S i ，直径 1 2 mm的焊丝 。 3 试验工艺 由于对厚 5 5 mm 1 6 Mn钢的 C O 气体保护半 自动 焊工艺过去应用极少 ，缺乏完整的试验数据，为了确 保焊接质量 ，首先进行了抗裂试验 ，而且对工艺试验 进行了一系列可焊性试验研究，为大型焊件施工提供 了依据。 3 1 预热温度的确定 为了确定厚 5 5 m m 1 6 Mn钢施焊时的预热温度 ， 按照 G B 4 6 7 5 1 8 4 斜 Y型坡 口焊接裂纹试验方法 进行抗裂试验 。抗裂试验结果见表 1 。 表 1 抗 裂试验 结果 从表 1可知 ，采用 C O 气体保护半
7、自动焊工艺 ， 预热温度为 1 8 0 o C时的试验结果较好 。预热温度也 可用经验公式进行计算 ，根据实际接头型式 ，临界预 热温度计算公式为 ： T -1 3 3 0 Pw -3 8 0， P P 、+ H 6 0 + b 6 0 0 式中：【 H 卜 _ _ 焊缝金属扩散氢含量 ，畔 4 。 1 8 mL 1 0 0 g ； 6 板厚 ，b = 5 5 mm； C+S i 3 0 +Mn+ Cu +Cr a =0 2 8 5 。 求出预热温度 为 1 7 8 o C。采 用 C O 气体保护半 收稿 日期 ：2 0 0 8 0 6 一l 3 作者简介 ：苏安晋 ( 1 9 7 1 一
8、) ，男 ，山西人 ，工程师 ，研究方 向：农机维修 。 维普资讯 http:/ 农产品加丁 学 刊 2 0 0 8 年第 9期 自动焊工艺时 ，焊接预热温度应控制在 1 8 0左右。 3 2 厚板焊接坡 口的确定 采用 C O 气体保护焊时 ，一般情 况下 ，导 电嘴 应在喷嘴内，焊丝在送丝机构推动下 ，伸出喷嘴进行 焊接 。这种情况下 ，当焊丝直径 为 1 2 i n i n ，采用 v 形坡 口，只能焊接板厚不大于 2 5 i n i n的中板 ，而采 用 x形坡 口，可焊接板厚不大于 5 5 in i n的厚板。 在焊丝伸出长度不变时 ，若焊厚 5 5 i n i n的钢板 ， 则需将
9、喷嘴伸入坡 口内 ，坡 口角度根据公式确定 ： o t =a r e t g D2 L=a r e t g 2 0 2 X 2 0= 50 O 式中 ： 焊接坡 口最小角度 ； D 喷嘴外径 ，i n in； 焊丝伸 出长度 ，i n i n 。 3 3 确定焊接工艺参数 在焊接大厚度 的 1 6 Mn低 合金高强度钢时 ，为 了防止产生冷裂纹 ，除 了严格限制氢含量和减少约 束外，将冷却速度控制在 5 0 0 8 0 0的相变温度区 内，就有可能避免冷裂纹 的产生_ l1 。因此 ，在确定其 焊接工艺参数时 ， 目前常用线性能 的大小及预热温 度来探讨和评定对接头性能 的影 响 ，从而选择并
10、控 制焊接工艺 ，以达到控制焊接质量 ，获得优质焊接 接头的 目的。 试板 尺 寸( 长 X宽 X厚 )6 0 0 i n i n X 3 8 0 i n i n X 5 5 1 11 111 ，不对称 x形坡 口，选用 H 0 8 M n S i 材质 的焊 丝 ，直径为 1 2 i n l n ，焊前不预热 ，预热温度 1 8 0， 焊后进行温度 6 2 5 2 5下的消除应力退火 ，采 用不同的焊接线能量，拉伸弯曲试验结果见表 2 ，冲 击功 硬度试验结果见表 3 。 从表 2 ，表 3中可以看出 ，采用 C O 气体保护焊 接 ，尽管焊接线能量变化很大，但 由于焊道断面积较 小 ，冷却
11、速度较快 ，即使采取预热手段 ，由于试板 自 由收缩能量大 ，焊接应力极小 ，其预热影响面极小 ， 接头的强度 、塑性和韧性无明显变化。 一般情况下 ，预热温度的提高 ，可以降低冷却速 度或增大冷却时间 t ，但同时也增大了高温停留时 间 t n 2 1 。即使低温预热 ，也特别有利 于降低 6 0 0以 下温度范围的冷却速度；但在高温阶段，冷却速度的 降低或高温停 留时间的增大幅度则不十分显著。提高 预热温度也会增大焊道断面积 ，这也会使冷却过程减 缓 ，其结果是热影响区有所增大 ，晶粒也 明显粗 化。 由此可知，对于大厚度 1 6 Mn钢焊接结构 ，为了获得 较 佳 的 组 织 和 性 能
12、 时 ，把 焊 接 线 能 量 控 制 在 2 0 5 0 k J m范 围内为宜 。考虑到施 工现场的实际情 况 ，在确保焊接性能的前提下 ，线能量的上限变化可 适 当放 宽 。 根 据 试 验 结 果 ，焊 接 线 能 量 控 制 在 1 5 9 0 k J m是可行 的，在此范围内能够得到韧性满足 使用要求的焊接接头。 表 2 拉伸弯 曲试验结果 表 3冲击功 A 刚硬度试 验结果 线能量预热温度 ， k J I l l 0 常温 冲击 Hv5硬度I J 熔合区熔合线 热影响 熔合区 粗 品区 母材 4结论 ( 1 )从钢材 的冷裂敏感性分析和试验结果看 ，厚 度 5 5 i n l n
13、的 1 6 Mn钢 的冷裂敏感性较 高 ，为确保焊 接质量，应采用较高的预热温度，当确认气体水分很 冷且较小时( I n 2 m L 1 0 0 g ) ，焊前 预热温度可控 制在 1 0 0左右 。当焊接允许 自由伸缩 的纵 向焊缝 时 ，焊前可不预热 。 ( 2 ) 自动焊施焊接头无论是否预热 ，无论是焊缝 金属区还是热影响区，力学性能都能满足使用要求。 ( 3 )焊后热处理温度应控制在 6 2 5 2 5。 ( 4 )为了获得性能 良好 的接头 ，应适当控制焊接 线 能量 。线能量过小 ，易产生淬硬倾 向 ，且硬度偏 高 ；线能量太大 ，会产生晶粒粗 化。因此当焊接件的 使 用条件较苛 刻时 ，应把线能量控 制在 2 5 5 0 k J m 为宜 。反之 ，线能量上下限可放宽为 1 5 5 0 k J m。 参考文献 ： 1 机 电部 哈尔 滨焊接研究 所 国产低 合金钢焊 接 C C T图册 M】 北京：机械_T业 版社，1 9 9 0 【 2 】 陈伯蠡 金属焊接性基 础 MJ 北 京 ：机械丁业 版社 ， 1 9 8 3：7 5 昭 6 鲫 维普资讯 http:/
