低碳鋼的焊接工藝

1、低碳鋼的焊接工藝1、材料的認(rèn)識(shí)鈑金車(chē)間所焊的工件主要有冷軋板、熱軋板、槽鋼、鍍鋅板、不銹鋼等。其中所用的冷軋板、熱軋板、鍍鋅板的材質(zhì)為Q195，槽鋼的材質(zhì)為Q235.這兩種材質(zhì)都屬于碳素鋼。下面介紹各種材料的定義。1.1冷軋板、熱軋板熱軋，是以板坯（主要為連鑄坯）為原料，經(jīng)加熱后由粗軋機(jī)組及精軋機(jī)組制成帶鋼。根據(jù)用戶(hù)的不同需求，經(jīng)過(guò)不同的精整作業(yè)線(xiàn)（平整、矯直、橫切或縱切、檢驗(yàn)、稱(chēng)重、包裝及標(biāo)志等）加工而成為鋼板、平整卷及縱切鋼帶產(chǎn)品。

2、冷軋：用熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進(jìn)行冷連軋，其成品為軋硬卷，由于連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強(qiáng)度、硬度上升、韌塑指標(biāo)下降，因此沖壓性能將惡化，只能用于簡(jiǎn)單變形的零件。冷軋板跟熱軋板的區(qū)別：1）熱軋板硬度低，加工容易，有較好的韌性和延展性，但機(jī)械性能遠(yuǎn)不及冷加工，也次于鍛造加工。2）冷軋板采用冷扎加工表面無(wú)氧化皮，表面光潔度高，質(zhì)量好。熱板采用熱扎加工表面有氧化皮，質(zhì)量差點(diǎn)(有氧化光潔度低)，但塑性好。3）冷軋軋板硬度高，

3、加工相對(duì)困難些，但是不易變形，強(qiáng)度較高。4）冷軋鋼板由于有一程度的加工硬化，韌性低，但能達(dá)到較好的屈強(qiáng)比，用來(lái)冷彎彈簧片等零件，同時(shí)由于屈服點(diǎn)較靠近抗拉強(qiáng)度，所以使用過(guò)程中對(duì)危險(xiǎn)沒(méi)有預(yù)見(jiàn)性，在載荷超過(guò)許用載荷時(shí)容易發(fā)生事故。1.2槽鋼槽鋼是截面為凹槽形的長(zhǎng)條鋼材。其規(guī)格以腰高(h)腿寬(b)腰厚(d)的毫米數(shù)表示，如120535，表示腰高為120毫米，腿寬為53毫米的槽鋼，腰厚為5毫米的槽鋼，或稱(chēng)12#槽鋼。腰高相同的槽鋼，如有幾種不同

4、的腿寬和腰厚也需在型號(hào)右邊加abc予以區(qū)別，如25a#25b#25c#等。槽鋼可分為熱軋槽鋼、低合金槽鋼、熱鍍鋅槽鋼等。1.3鍍鋅板鍍鋅板是指表面鍍有一層鋅的鋼板。鍍鋅是一種經(jīng)常采用的經(jīng)濟(jì)而有效的防腐方法。全世界鋅產(chǎn)量的一半左右均用于此種工藝。鍍鋅主要是為防止鋼板表面遭受腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。2、碳鋼2.1、碳鋼的定義碳鋼又稱(chēng)碳素鋼，是鐵和碳的合金，碳鋼中除以碳作為合金元素外，還有少量的錳和硅有益元素。此外，還有S、P等雜質(zhì)。碳鋼的性能

5、主要取決于碳含量。碳鋼時(shí)鋼材中產(chǎn)量最多，應(yīng)用最廣的材料。大部分焊接結(jié)構(gòu)都是用碳鋼來(lái)制造。2.2、碳鋼的分類(lèi)碳鋼有不同的分類(lèi)方法，可分為：（1）按含碳量分按碳鋼中碳含量的多少可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。如下表表一碳鋼按含碳量分類(lèi)名稱(chēng)W（C）%典型硬度用途焊接性≤0.15HRB60特殊鋼板、薄板、焊絲優(yōu)低碳鋼0.15～0.25HRB90結(jié)構(gòu)用型材、板材良中碳鋼0.25～0.6025HRC機(jī)械零件和工具中（通常要求預(yù)熱和后熱，常采用低氫焊接

6、工藝）高碳鋼≥0.60～1.0040HRC彈簧、模具、導(dǎo)軌差（要求同上）按品質(zhì)分主要是根據(jù)有害雜質(zhì)S、P的含量來(lái)劃分：1）普通碳素鋼：含W（S）%≤0.050%，W（P）%≤0.045%。2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含W（S）%≤0.035%，W（P）%≤0.035%。3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含W（S）%≤0.030%，W（P）%≤0.035%?！?5＞50600～65025、20g、20r＞25＞100600～650(4)環(huán)境溫度低于—10℃以下焊接

7、低碳鋼時(shí)接頭冷卻速度較快，為了防止產(chǎn)生裂紋，應(yīng)采取以下減緩冷卻速度的措施：①焊前預(yù)熱，焊時(shí)保持層間溫度；②采用低氫型或超低氫型焊接材料；③點(diǎn)固焊時(shí)必須加大焊接電流，適當(dāng)加大點(diǎn)固焊的焊縫截面和長(zhǎng)度，必要時(shí)焊前頁(yè)采取預(yù)熱；④整條焊縫聯(lián)系焊完，盡量避免中斷，熄弧時(shí)要填滿(mǎn)電弧坑。由于鍍鋅板是在Q195的基礎(chǔ)上鍍了一層鋅，目的是為防止鋼板表面遭受腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。但鋅層的存在給鍍鋅鋼的焊接帶來(lái)了一定困難，主要的問(wèn)題有：焊接裂紋及氣孔的敏感性增

8、大、鋅的蒸發(fā)及煙塵、氧化物夾渣及鍍鋅層熔化及破壞。其中焊接裂紋、氣孔和夾渣是最主要的問(wèn)題。在這里主要談?wù)勫冧\板的焊接性能。（1）裂紋在焊接過(guò)程中，熔化的鋅浮在熔池的表面或位于焊縫根部。由于鋅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵，熔池中的鐵首先結(jié)晶，液態(tài)鋅會(huì)沿著鋼的晶界滲入其中，導(dǎo)致晶間結(jié)合變?nèi)?。而且鋅與鐵之間易形成金屬間脆性化合物Fe3Zn10和FeZn10，進(jìn)一步降低了焊縫金屬的塑性。因此在焊接殘余應(yīng)力的作用下易沿晶界裂開(kāi)，形成裂紋。1)影響裂紋敏感性的

9、因素①鋅層的厚度鍍鋅鋼的鋅層較薄，裂紋敏感性小，而熱鍍鋅鋼的鋅層較厚，裂紋敏感性較大。②工件厚度厚度越大，焊接拘束應(yīng)力越大，裂紋敏感性越大。③坡口間隙間隙越大，裂紋敏感性越大。④焊接方法用手工電弧焊焊接時(shí)裂紋敏感性小，而用CO2氣體保護(hù)焊焊接時(shí)裂紋敏感性大一些。2)防止裂紋的方法①焊前在鍍鋅板焊接處開(kāi)坡口V、Y形或X型坡口，用氧乙炔或噴砂等方法去除坡口附近的鍍鋅層，同時(shí)控制間隙不宜過(guò)大，一般1.5mm左右。②選用含Si量低的焊接材料。氣

10、體保護(hù)焊時(shí)應(yīng)采用含Si量低的焊絲，手工焊時(shí)采用鈦型、鈦鈣型焊條。（2）氣孔坡口附近的鋅層在電弧熱的作用下產(chǎn)生氧化（形成ZnO）及蒸發(fā)，并揮發(fā)出白色煙塵和蒸氣，因此極易在焊縫中引起氣孔。焊接電流越大，鋅的蒸發(fā)越嚴(yán)重，氣孔敏感性越大。用鈦型、鈦鈣型焊條焊接時(shí)，在中等電流范圍內(nèi)不易產(chǎn)生氣孔。而用纖維素型和低氫型焊條焊接時(shí)，小電流和大電流下均易產(chǎn)生氣孔。另外焊條角度應(yīng)盡量控制在30～70范圍內(nèi)。（3）鋅的蒸發(fā)及煙塵用電弧焊焊接鍍鋅鋼板時(shí)，熔池附

11、近的鋅層在電弧熱的作用下氧化成ZnO并蒸發(fā)，形成很大的煙塵。這種煙塵中主要成分為ZnO，對(duì)工人的呼吸器官具有很大的刺激作用，因此，焊接時(shí)必須采取良好的通風(fēng)措施。在同樣焊接規(guī)范下，用氧化鈦型焊條焊接時(shí)所產(chǎn)生的煙塵量較低，而低氫型焊條焊接時(shí)產(chǎn)生的煙塵量較大。（4）氧化物夾渣焊接電流較小時(shí)，加熱過(guò)程中形成的ZnO不易逸出，易造成ZnO夾渣。ZnO比較穩(wěn)定，其熔點(diǎn)為1800℃。大塊狀的ZnO夾渣對(duì)焊縫塑性具有非常不利的影響。利用氧化鈦型焊條時(shí)，

12、ZnO呈細(xì)小均勻分布，對(duì)塑性及抗拉強(qiáng)度影響都不大。而用纖維素型或氫型焊條時(shí)，焊縫內(nèi)的ZnO較大、較多，焊縫性能差。4、焊接工藝由于低碳鋼是焊接性最好的鋼種，所以各種焊接方法都在低碳鋼焊接中得到應(yīng)用。如手工電弧焊、埋弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、電渣焊、氣焊、電阻焊、氬弧焊、釬焊等。其中常用的是手工電弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、氬弧焊、埋弧焊等。4.1手工電弧焊用手工電弧焊焊接低碳鋼時(shí)，為了提高焊縫的金屬塑性、韌性和抗裂性能，通常是使焊縫金屬的