12毫米板厚Q235A SMAW焊立焊焊接工艺设计要点

12毫米板厚Q235A SMAW 焊立焊焊接工艺设计

一、选择母材

母材所选用的材料的材料是Q235A,Q235A 韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A 一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。

二、母材的机械性能分析

1、化学性能分析

板材的化学成分如表1所示。

表1 Q235A 的化学成分

2、物理性能分析

机械性能为，屈服极限s σ为235MPa ，抗拉强度b σ=375～460MPa ，伸长率δ=26％。

3、焊接性分析

低碳钢的碳的质量分数≤0.25％,碳当量值远小于0.40％,所以这类钢的焊接性好,焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施,用各种焊接方法都能获得优质的焊接接头。只有厚大结构件、低温下焊接，才考虑焊前预热、焊后热处理等。如板厚大于50mm ，温度低于0C ︒或20mm 以下板厚、温度低于—10C ︒，应焊前预热100～150C ︒。

三、焊接材料的选择

1、焊条的选择

手工电弧焊（SMAW ）常用的焊条有E5015,这是典型的低氢钠型，牌号为J507。药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石,碱度较高。熔渣流动性好焊接工艺性能一般,焊波较粗,角焊缝略突出,熔深适中,脱渣性较好,焊接时要求焊条干燥,并采用短弧焊。可全位置焊接,焊接电源为直流反接。熔敷金属具有良好的抗裂性和力学 性能。下表分别是低氢型焊条药皮配方的举例、焊芯和熔敷金属的化学成分、熔渣的化学成分及熔敷金属的力学性能。

表2 E5015型焊条药皮配方w （%)

表3 E5015型焊条焊芯和熔敷金属的化学成分w （%)

成分 C Mn Si S P O N

焊芯 0.085 0.45 痕迹 0.020 0.010 0.020 0.003-0.004

熔敷金属 0.065 1.04 0.56 0.011 0.021 0.030 0.0119

差值 －0.020 0.59 0.56 －0.009 0.011 0.010 约0.009

表4 E5015型焊条焊接熔渣的化学成分w （%)

Cao CaF2 SiO2 FeO TiO2 Al2O3 MnO K2＋Na2O

碱度 41.94 28.34 23.76 5.78 7.23 3.57 3.74 4.25 1.89

牌号 等级 化学成分（质量分数%）

Q235 A C Mn Si S P 0.14～0.22 0.30～0.65 0.31 0.050 0.045 大理 石 氟石 硅砂 钛白粉 白土子 中碳锰铁 低硅铁 钛铁 纯碱 红矾钾 48 18 5 2 5 5 10 6 0.5 0.5

表5 E5015型焊条熔敷金属的力学性能 σb /MPa σs/MPa δ5（％） ψ（％）

α=180 αk/J ·cm ² 517.4 413.3 31.53 74.5 无裂 240

四、焊前准备

1、坡口的选择与制备 根据母材的材质与厚度确定，应开Y 形坡口， 钝边高度0.5～1mm ，坡口的角度为60°±2°。

2、试板的矫正与处理 如去毛刺、飞边，矫正平面度等。

3、焊件的清理 将坡口正反两面20mm 范围内的铁锈和油污处理干净并且打磨，使之露出金属光泽。

4、试板的装配 两块试板应平整装配，装配间隙3.2～4mm ，反变形角度2°～3° 。

5、焊条烘干：选用焊条为酸性焊条。使用前先在烘箱内保温1～1.5小时，烘箱温度取70～150゜C ,最高不超过250゜C 。

五、焊接设备与辅助工具

选用ZX7-400B 型焊机（泰安市贝尔特几点设备有限公司）、300A 规格焊钳、焊接电缆、手持式面罩、烘箱、敲渣锤、钢丝刷、保温筒（内装焊条2.5～5Kg ）。

六、焊接操作

将装配好的试板装夹在焊接工位上，使焊缝与工作面垂直，把间隙小的一 端作为始焊端，焊接方向由下而上。

1、装配与点固 用与正式焊接同样的焊条在焊件背面两端进行点固，定位焊焊缝长为去10mm 。 定位焊后，将焊缝两端用角磨机打磨成斜坡状并将坡口内的飞溅清理干净。

2、打底焊 将固定好的焊件垂直放在距离地面有一定距离的的工装上，间 隙小的一端在下，向上立焊，采用灭弧法。

3、焊缝街头 一般采用热接法焊接，换焊条要快。接头时，在弧坑下方10mm 处引弧，摆动向上施焊;到原弧坑处时，焊条倾角大于正常焊接角度10°，电弧向焊根背面压送，稍停留，根部被击穿并形成熔孔时，焊条倾角恢复到正常角度，然后横向摆动向上焊接。

4、填充焊 填充层施焊前，先清除前道焊缝的焊渣、飞溅，并将焊接接头的过高部分打磨平整。填充层焊接与打底焊接相比，焊条的摆动幅度大些，在坡口两侧停留时间稍长，但应保证焊道平整略下凹，填充层焊缝的厚度应低于母材表面0.5mm ～1.5mm 。

5、盖面焊接 盖面施焊时，焊条的角度、运条和接头与填充焊接时下相同。采用月牙形或“之”字形运条，运条的摆动幅度、间距和运条速度要均匀一致。熔合好坡口两侧棱边，每侧增宽量为0.5mm ～1.5mm 。注意防止咬边和夹渣等缺陷，使焊缝外观成型良好。

七、焊接工艺参数确定

1、焊条直径 根据工件厚度选择焊条直径为3.2mm 。

2、焊接电流 根据焊条直径选择焊接电流为85～110A 。

3、焊接层次 根据钢板厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙可估算焊接层数为三层。详细参数见表6。

表6 Q235A SMAW 焊对接立焊焊接参数

八、操作要点

1、引弧：在焊缝起点前约10mm 处用直击引弧法引燃，然后将电弧适当拉长并迅速移到焊缝的起点。

焊接层次 焊条直

径/mm

焊接电流/A 焊接电压/V 运条方法 焊接方式 电源极性

打底焊 Φ3.2

80～90 20～22 灭弧焊法 向上立焊 直流反接 填充焊 Φ3.2

100～110 20～24 锯齿形运条法 盖面焊 Φ3.2 85～95 20～22 锯齿形运条法