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          絲網除沫器幾種金屬材料的焊接

          來源:swcmq(河北榮鷹整理發布)   時間:2019-04-18 09:30

          一、絲網除沫器中金屬材料的焊接性
          (一)絲網除沫器中的金屬焊接性概念
          絲網除沫器中的金屬焊接性是金屬材料對焊接加工的適應性,是指金屬在一定的焊接方法,焊接材料、工藝參數及結構形式條件下,獲得優質焊接接頭的難易程度。它包括兩個方面內容:一是工藝性能,即在一定工藝條件下,焊接接頭產生工藝缺陷的傾向,尤其是產生裂紋的傾向;二是使用性能,即焊接接頭在使用中的可靠性,包括力學性能以及耐熱、耐蝕等特殊性能。
          絲網除沫器中的金屬焊接性是金屬的一種加工性能。它取決于金屬材料的本身性質和加工條件。就目前的焊接技術水平,工業上應用的絕大金屬材料都是可以焊接的,只是焊接的難易程度不同而已。
          隨著焊接技術的發展,金屬的焊接性也在改變。例如,鋁在氣焊和手工電弧焊條件下,焊接質量較差,而氬弧焊出現以后,用來焊鋁就能獲得滿意的焊接接頭;液態下,化學活潑性極強的鈦的焊接也是如此。由于等離子弧、真空電子束、激光等新能源在焊接中的應用,使鎢(W)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鋯(Zr)等高熔點金屬及其合金的焊接都已成為可能。
          (二)絲網除沫器中的金屬焊接性的評定
          絲網除沫器中的金屬焊接性的主要影響因素是化學成分。鋼的化學成分不同,其焊接性也不同。鋼中的碳和合金元素對鋼的焊接性的影響程度是不同的。碳的影響最大,其他合金元素可以換算成碳的相當含量來估算他們對焊接性的影響,換算后的總和稱為碳當量。作為評定鋼材焊接性的參數指標,這種方法稱為碳當量法。
          經驗證明,碳當量越大,焊接性越差。當CE<0.4%時,鋼材焊接性良好,焊接冷裂紋傾向小,焊接時一般不需要預熱;CE=0.4%~0.6%時,焊接性較差,冷裂傾向明顯,焊接時需要預熱并采取其他工藝措施防止裂紋;CE>0.6%時,焊接性差,冷裂傾向嚴重,焊接時需要較高的預熱溫度和嚴格的工藝措施。
          二、碳素結構鋼和低合金結構鋼的焊接
          (一)低碳鋼的焊接
          低碳鋼碳的質量分數Wc<0.25%,碳當量CE<0.4%,沒有淬硬傾向,冷裂傾向小,焊接性良好。除電渣焊外,焊前一般不需要預熱,焊接時不需要采取特殊工藝措施,適合各種方法焊接。只有板厚大于50mm,在0℃以下焊接時,需預熱100~150℃。
          含氧量較高的沸騰鋼,硫、磷雜質含量較高且分布不均勻,焊接時裂紋傾向較大,厚板焊接時還有層狀撕裂傾向。因此,焊接重要結構應選用鎮靜鋼。
          在焊條電弧焊中,焊接材料一般選用E4303(結422)和E4315(結427)焊條;埋弧自動焊,常選用H08A、H08MnA焊絲與焊劑431配合。
          (二)中碳鋼的焊接
          中碳鋼的質量分數WC=0.25%~0.6%,碳當量大于0.4%,其焊接特點是熱影響區淬硬傾向和冷裂紋傾向大,焊縫金屬熱裂傾向較大。因此,焊前必須預熱至150~250℃。焊接中碳鋼常用焊條電弧焊,選用E5015(結507)焊條。采用細焊條、小電流、開坡口、多層焊,盡量防止含碳量高的母材過多地熔入焊縫。焊后應緩慢冷卻,防止裂紋的產生。厚件可考慮用電渣焊,提高生產效率,焊后進行相應的熱處理。
          (三)高碳鋼的焊接
          WC>0.6%的高碳鋼焊接性更差。高碳鋼的焊接只限于修補工作。
          (四)低合金結構鋼的焊接
          低合金結構鋼一般采用焊條電弧焊和埋弧自動焊進行焊接。此外,強度級別較低的低合金結構鋼焊接時可采用CO2氣體保護焊:較厚低合金鋼結構鋼工作可采用電渣焊進行焊接;屈服強度大于500MPa的高強度鋼,宜用富氬混合氣體(如Ar80%+CO220%)保護焊焊接。
          Q345(16Mn)鋼的碳當量CE<0.4%,焊接性良好,一般不需要預熱,是制造鍋爐壓力容器等重要結構的首選材料。當板厚大于30mm時,或環境溫度較低時,焊前應預熱,焊后應進行消除應力處理。
          焊接含有其他合金元素和強度等級較高的材料時,應選擇適宜的焊接方法,制定合理的焊接規范和嚴格的焊接工藝。
          三、鑄鐵的焊補
          鑄鐵含碳量高,且硫、磷雜質含量高。因此,焊接性差,容易出現白口組織、焊接裂紋、氣孔等焊接缺陷。對鑄鐵缺陷進行焊接修補,有很大的經濟意義。鑄鐵一般采用焊條電弧焊、氣焊來焊補,按焊前是否對工件進行預熱分為熱焊和冷焊兩類。
          (一)熱焊
          熱焊是焊前將工件整體或局部預熱到600~700℃,焊后緩慢冷卻。熱焊可防止出現白口組織和裂紋,焊補質量較好,焊后可以進行機械加工。但熱焊生產率低,成本較高,勞動條件較差,一般用于焊補形狀復雜焊后需進行加工的重要鑄件,如床頭箱、氣缸體等。
          氣焊是采用含硅高的鑄鐵焊條作填充金屬,含硅量為3.5%~4.0%,碳硅總量達7%左右。同時用氣劑201或硼砂等氣焊熔劑去除氧化皮。氣焊火焰還可用來預熱工件和焊后緩冷,比較方便;手弧焊用涂有藥皮的鑄鐵焊條(EZCQ),以補充碳硅的燒損,并造渣清除雜質。
          (二)冷焊
          冷焊一般不預熱或預熱溫度較低(400℃以下)。常用焊條電弧焊,主要依靠焊條調整化學成分,防止出現白口和裂紋。焊接時,應盡量采用小電流、短弧、短焊道(每段不大于50mm),并在焊后及時錘擊焊縫易松弛應力,防止開裂。
          冷焊常用鎳基焊條(如EZNi、EZNiFe、EZNiCu等)、鐵基焊條(如EZC、EZCQ)、高釩焊條(如EZV)等。
          冷焊方便靈活,生產率高,成本低,勞動條件好,可用于焊補機床導軌,球墨鑄鐵件以及一些非加工面。
          四、有色金屬材料的焊接
          (一)鋁及鋁合金的焊接
          工業上用于焊接的主要是純鋁、鋁錳合金、鋁鎂合金及鑄鋁。鋁及鋁合金焊接的主要問題有:
          (1)極易氧化。鋁和氧的親和力很大,很容易生成氧化鋁(Al2O3),其組織致密,熔點(2050℃)遠高于鋁的熔點(660℃),覆蓋在金屬表面,阻礙熔合。氧化鋁比重較大,易形成夾雜使焊縫脆化。
          (2)形成氣孔。液態鋁能吸收大量的氫,而固態鋁又幾乎不溶解氫,冷卻時由于結晶速度快,大量的氫氣來不及逸出熔池,產生氣孔。
          (3)鋁的導熱系數較大,要求使用大功率熱源,厚度較大時要預熱。鋁的膨脹系數也較大,易產生焊接應力和變形,嚴重時導致開裂。
          (4)鋁在高溫時強度很低,容易引起焊縫塌陷,常需采用墊板。
          鋁及鋁合金常用的焊接方法有:氬弧焊、氣焊、電阻焊和釬焊。目前氬弧焊是應用最普遍的方法。氬弧焊時,由于氬氣的可靠保護以及氬弧具有“陰極破碎”作用,因此焊接質量較高。對于焊接質量要求不高的工件,可采用氣焊,氣焊是必須采用氣焊熔劑以去除表面氧化物和雜質。無論用哪種方法焊接鋁及鋁合金,焊前必須徹底清理焊接部位和焊絲表面的氧化膜和油污。由于鋁熔劑對鋁有強烈的腐蝕作用,焊后應仔細清洗,防止熔劑對鋁焊件的繼續腐蝕。
          (二)銅及銅合金的焊接
          銅及銅合金的焊接比低碳鋼的焊接困難得多,其主要問題是:
          (1)難熔合。銅導熱系數大,熱量很容易傳導出去,使母材和填充金屬難以熔合。因此,需要大功率熱源,并且需要在焊前和焊接過程中進行預熱。
          (2)易氧化。液態的銅易生成Cu2O,分布在晶界處,且銅的膨脹系數大,凝固系數也大,容易產生較大的焊接應力,極易引起開裂。
          (3)產生氣孔。銅特別容易吸收氫,凝固時因溶解度降低而釋放出來的氫來不及逸出,形成氣孔。
          (4)易變形。銅的膨脹系數和收縮系數都大,且銅的導熱性強,熱影響區寬,焊接變形嚴重。
          銅及銅合金可用氬弧焊、氣焊、釬焊等方法進行焊接。銅電阻很小,不適宜用電阻焊焊接。
          銅及銅合金常用的焊接方法有氬弧焊、氣焊、焊條電弧焊、釬焊等。其中氬弧焊的接頭質量最好。氣焊時需采用氣焊熔劑以去除表面氧化物和雜質。焊條電弧焊時應選用相應的銅及銅合金焊條。

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