焊接工艺论文范例6篇

焊接工艺论文

焊接工艺论文范文1

1.1焊接接头的型式及特征柔板尺寸为(11000×1200×22)mm,最大变形挠度为800mm。由于柔板主体既要有较高的强度又要有足够的韧性,故材料选用抗拉强度大于800MPa的T-1钢;由于铸钢件力学性能的各向异性并不显著,且此部位需要流线型造型,因此与柔板连接的底座选择铸钢件,为满足强度要求选用14mm厚的ZG310-570;采用T型接头、单V型坡口、金属焊接位置为平角焊的接头形式。

1.2基材的焊接性分析T-1钢是一种低合金高强钢,其抗拉强度大于800MPa,并含有一定量的合金元素及微合金化元素。其焊接性不同于碳钢,主要体现在热影响区组织与性能的变化对焊接热输入比较敏感和淬硬倾向大,易产生冷裂纹。ZG310-570是一种中碳钢,淬硬倾向较大,在热影响区容易产生低塑性的马氏体组织,当焊件刚性较大或焊接材料、工艺参数选择不当时,容易产生冷裂纹。根据国际焊接学会推荐的碳当量CE(IIW)计算公式和日本JIS标准(适用规定:低碳调质低合金高强钢)T-1钢的碳当量计算公式,计算得出ZG310-570铸钢的碳当量为0.81,T-1钢的碳当量为0.53。这说明这两种钢材焊接时易于淬硬,若焊接工艺选用不当,热影响区易形成硬而脆的马氏体组织,使接头的塑韧性下降,耐应力腐蚀性能恶化,产生冷裂纹的倾向增加。因此需预热,且需采用较小的热输入。

1.3焊丝和焊接方法的选择T-1和ZG310-570组织分类都属于珠光体钢,它们的热物理性能没有很大差别,仅是合金化程度不同。为获得优质的焊接接头,一般按照异种钢合金化程度较高的钢来选择金属焊接方法和制定焊接工艺。碳(或碳当量)是决定珠光体钢在焊接时淬火倾向的主要因素,一般应按异种钢中碳(或碳当量)最少的钢来选择金属焊接材料。其焊前预热或焊后热处理的工艺参数按异种钢合金化程度较高者选用。由于低碳调质钢焊后一般不进行热处理,故选择焊接材料时要求焊缝金属在焊态下具有接近母材的力学性能。但在特殊情况下,如结构刚度或拘束度很大、冷裂纹难以避免时,必须选择熔敷金属强度比母材稍低的金属焊接材料作填充金属。综上所述,焊丝选用ER50-6,因T-1钢为调质状态,只要加热温度超过回火温度,其性能就会发生变化。因此焊接时因热作用使热影响区的局部强度和韧性下降是不可避免的。强度级别越高,这个问题越突出,所以对焊后不再进行调质处理的柔板应选择能量密度较大的焊接方法,如熔化极气体保护焊。

1.4T-1钢的抗裂试验、预热温度和层间温度的确定因T-1钢的合金化程度较高,所以抗裂试验、预热温度和层间温度的确定由T-1钢决定。又因T-1钢易出现冷裂纹,因此采用“斜Y型坡口焊接裂纹试验方法”测试T-1钢最低预热温度和最高层间温度。将T-1板加工至选用厚度,焊丝选用ER50-6,直径为Φ1.2mm,保护气体为CO2,电流为240A,电压为32V,焊接速度为28cm/min。试验选取预热温度为120℃,未出现裂纹。实际工作中采用预热温度>130℃。为防止组织发生变化,预热温度不得大于220℃,层间温度也应控制在<220℃。施焊过程中未发现裂纹。

1.5T-1与ZG310-570异种钢的焊接工艺焊前采用火焰预热,预热温度最小为100℃,金属焊接时层间温度控制在最大200℃,采用纯度大于99%的CO2混合气体保护焊焊接,流量为15L/min~20L/min。焊丝为ER50-6,金属焊接的打底电流为120A~150A,电压为18V~20V,焊接速度为10cm/min~15cm/min;填充盖面电流为240A~270A,电压为25V~27V,焊接速度为30cm/min~50cm/min。采用多层多道焊。

2T-1与ZG310-570异种金属焊接接头的性能分析

T-1与ZG310-570异种金属焊接接头熔敷金属的化学成分,与焊丝的化学成分相比,熔敷金属的化学成分并未出现明显的变化,且熔敷金属中C、P和S的含量较低。表5为熔敷金属的力学性能,从表中可以看出熔敷金属的各项力学性能符合实际生产中的使用要求。

3结论

焊接工艺论文范文2

第一,门角焊缝的设计性能等级高,但是其结构形式不仅使得门角焊缝处应力集中,而且存在交叉焊缝,焊接过程中由于过大的应力集中,容易出现焊接裂纹,严重降低焊缝质量。第二,门角焊缝为HV坡口形式,55°的坡口,坡口清理工作困难,打底焊时如果清理不干净,很容易产生未焊透和未熔合缺陷。上门角与车顶边梁的焊缝为PD(仰角焊)焊接位置,焊工操作难度大,焊接质量难以保证;下门角与底架边梁内侧焊缝焊接时,焊缝在地板平面上,焊工蹲在地板上焊接,难以观察焊接熔池,这些因素都增加了焊缝缺陷的产生。第三,门角设计结构复杂,焊缝存在90°拐角,由于坡口深度较大,导致焊缝金属在拐角处难以填满,需要点焊添加焊缝金属,使得焊缝表面成形不美观,同时容易产生焊瘤、裂纹等缺陷。

2.门角焊接工艺制定

(1)门角焊接环境要求

铝合金材料焊接过程中,要求环境温度≥10℃,相对湿度≤60%,而且应在防风、防雨的室内进行焊接。门角是车体结构中的重要组成部分,它的焊接质量关系到整车的焊接性能,应尽量在满足条件的环境中焊接。在门角焊接时,应特别注意湿度的影响,每次焊接前测量环境的相对湿度,如果湿度值超出焊接要求,应进行焊前的工作试件试验,经过检测合格,确定湿度对焊缝质量的影响在可以接受的范围内时,再进行门角的焊接。

(2)门角焊缝坡口准备及清理

门角焊缝为(10+8)mm的HV坡口形式,10mm厚的板上开55°坡口,焊接间隙2~3mm,即垫板伸出长度2~3mm。装配时保证焊缝间隙,可以提高焊枪的可达性,减少焊接裂纹和根部焊缝未熔合等缺陷。焊缝装配好后,应使用丙酮清理焊缝坡口及其周边20mm范围内区域,去除铝合金表面的油污、灰尘等杂质,避免焊接缺陷的产生。铝合金表面有一层致密的氧化膜,它可以吸收水分,焊接时容易产生氢气孔,需要去除。氧化膜去除时,为避免工具被油污污染,先使用丙酮擦拭铝合金表面,然后用钢丝刷打磨,严禁使用砂轮片打磨。因为使用砂轮片打磨不仅不能去除氧化膜,反而会将氧化膜带进母材金属,增加了焊接时气孔、夹渣等缺陷产生的几率。如果使用硬砂轮片打磨,还会让其他杂质如硫元素进入焊缝,从而导致焊接热裂纹。另外,铝合金表面氧化膜形成的速度很快,焊缝坡口清理完成后,应立即进行焊接,防止打磨过的焊缝再次氧化。

(3)门角焊缝组装要求

门角在总成焊接时,已经和侧墙立柱焊在一起,与侧墙模块以整体的形式到总成台位上进行焊接。门角焊缝为HV形式的角接接头,由于采用这种接头形式,电弧不易穿透焊缝根部,常常将氧化膜留在焊缝中,造成未焊透、夹渣等焊接缺陷,所以门角焊缝对组装的要求很高,必须按照焊接工艺卡片中的要求,保证合理的焊接间隙,使根部焊道焊透。调整并测量好侧墙模块的组装尺寸和门角焊接间隙后,使用总成工装上的夹紧定位装置对部件进行固定。侧墙模块与底架边梁和车顶边梁为插接形式,由于底架和车顶都会预置一定的挠度,来保证总成时的组装要求,所以侧墙模块上还需使用下拉装置,车顶上采用拉紧带对侧墙与底架和车顶边梁组装的间隙进行调整,保证门角焊缝的间隙在2~3mm。门角的正确组装,还关系到后面门封条与门角及边梁的正确组装精度,所以要严格要求,确保准确的组装。车体各部件组装工作全部完成后,要对各焊接部位进行定位焊固定,保证焊缝位置和焊缝间隙,门角定位焊形式如图2所示。

(4)门角焊接顺序

合理的焊接顺序能够减少焊接变形,有效防止焊接裂纹。门角焊接时,先焊门角与底架边梁外侧的焊缝,再焊内侧焊缝。由于焊前门角已经与侧墙立柱焊接在一起,总成时立柱与底架边梁也需要焊接,而且接头形式与门角和底架边梁的一样,所以可以将两条焊缝作为一条进行焊接,从而减少焊接缺陷和提高作业效率。门角与底架边梁的焊缝分为四层完成焊接,先进行打底焊,从中间向两边焊接,收弧点不要停在交叉焊缝上,接着完成填充层和盖面层的焊接。需要注意的是,填充层和盖面层焊接时,应严格控制焊缝层间温度,做好层间焊缝清理,接头处应进行修理,圆滑过渡,减小焊缝应力集中和焊接缺陷。外侧焊缝完成后,进行内侧焊缝的焊接。门角与车顶边梁的焊接过程同与底架边梁焊接,只是焊接位置为PD,焊接时注意控制焊枪角度和弧长,减少焊接缺陷。

(5)门角焊接预热及层间温度控制

铝合金焊接时,当板厚达到8mm以上时,需要进行焊前预热。预热时间对铝合金强度的影响很大,生产过程中,要严格控制预热时间,一般采用快速集中的热源进行预热,如丙烷火焰预热。由于铝合金的热导率较大,所以预热温度应控制在70~90℃之间,不要超过120℃,层间温度控制在100℃以下。如果预热温度过高,除了焊工的作业环境恶劣以外,还有可能对铝合金的合金性能造成影响,出现接头软化现象,形成不好的焊缝外观。另外,层间温度过高,也会使焊缝产生热裂纹的几率增加。

(6)选择合适焊接参数

影响铝合金焊接的主要参数是焊接热输入,因为铝合金的导热系数是钢的3倍多,散热很快,在相同的焊接速度下,需要比焊接钢材更大的焊接热输入量。如果热输入量不足,会导致熔深不够、未熔合及焊接裂纹等缺陷。焊接时采用左焊法,焊枪角度控制在80°~90°之间,焊枪角度过大时,保护气体会不充分,造成气孔和裂纹缺陷;过小时,电弧推力将铝液吹到熔池前端,使得电弧不能直接作用于母材金属,有可能造成未熔合缺陷。另外,在仰焊(PD)时,由于液态铝的表面张力很小,焊接熔池容易出现“下沉”现象,造成焊缝成形不好。为了避免这一现象,仰焊时尽量采用短弧焊接,压低电弧,获得窄而小的焊缝,同时要提高焊接速度,防止烧穿现象,正常的焊缝如图4所示。合理的焊接参数如附表所示。

3.结语

焊接工艺论文范文3

本工程由两组L型组合体块组成,建筑层数为地下2层、地上32层,建筑高度地上99.85m。本工程主体结构类型为:H型、箱型及箱型与U型组合钢柱等(见图1),使用钢材主要为Q390GJD—Z25,钢板厚度为70~95mm。

2.工程焊接难点

本工程构件结构形式比较简单,涉及的焊接接头形式主要有对接、角接和角接与对接组合接头。由于钢板厚度较大,故选材上采用低合金高强钢,其屈服强度为390MPa。针对构件类型,焊接时存在如下几方面的难点:①防止正火钢热影响区脆化。②厚板焊接变形控制。③防止母材层状撕裂。

3.厚板高强钢焊接技术

(1)高强钢焊接性分析该钢种属于高强度正火钢,具有良好的综合力学性能和加工工艺性能。其化学成分、力学性能如表1、表2所示。(2)焊接工艺技术第一,焊材的合理选择。根据国家规范GB50661—2011中对焊接材料的推荐使用标准,同时结合焊接工艺性能、焊接材料等强匹配原则,以及不同焊接工艺环境下焊材使用后对母材影响程度来进行选用(见表3)。第二,坡口的制定。由于厚板焊接工程量大、难度高,若采用窄而深的小坡口进行焊接,则不仅焊缝成形系数偏小,影响一次结晶,容易产生区域偏析,而且在拘束应力大的前提下进而导致焊接热裂纹的产生;若采用大坡口进行焊接,则不仅焊接量大大增加,而且焊缝的焊接残余应力也会随之增加,这对钢结构体系初始应力的控制极其不利,同时也影响工程工期。考虑到厚板焊接接头填充量、焊接质量及焊接残余应力等方面的影响,同时,为便于CO2焊枪在焊接过程中能适当地摆动,采用坡口角度适中,且便于正常情况下焊接的窄间隙焊接(NGW)坡口(见图2)。第三,焊接组合新工艺。为了实现高质量、高效率的厚板窄间隙焊接,需解决窄而深的坡口内侧壁焊接熔合质量、焊接飞溅聚集、工艺参数稳定性及焊接操作的可靠性等问题,避免坡口内焊缝金属的一次结晶产生区域偏析,进而产生热裂纹。鉴于上述原因,提出如下焊接工艺方法:打底焊:采用改造型喷嘴的实芯CO2气体保护焊(见图3)。该方法首先可以保证窄间隙坡口环境下的顺利焊接,此外,利用GMAW的高效及熔深相对较大的优点,可提高焊接质量和效率。填充焊:采用双弧双丝自动气体保护焊接:一方面可以利用其熔嘴的优势取代了埋弧焊机头熔嘴无法进行窄而深的焊接,另一方面其焊接效率较手工焊有大幅度提高,同时保证焊缝质量。盖面焊:采用双丝埋弧焊接。主要是提高焊接效率,保证焊缝的表面质量。第四,焊接工艺措施。多层多道错位焊接技术:多层多道焊及合理的焊接参数可减小焊接热输入,从而有效控制焊接变形和焊接应力。在多层多道焊接技术的基础上,加入焊接接头每一道焊道错位连接,即:接头不在一个平面内,通常错位50mm以上。这种技术其显著优点就是上一层焊道对下一层进行了有效的热处理,特别适合于高强钢厚板的焊接。在应用时,可以消除焊接冶金过程中柱状晶并使晶粒细化。同时,对焊接接头的应力应变控制也相当有利,能够提高焊接接头的综合性能。道间温度控制:根据国家标准GB50661—2011要求,在焊接过程中,最低道间温度控制在不低于预热温度。道间温度应在焊缝金属或相邻的母材金属处测得,测量时间选择在电弧经过之前的焊接区域内瞬时测得。由于焊缝较长,未能焊到的地方应采取保温措施。防止温度降低过快,如果焊接区域温度过低,应重新加热。后热与消氢处理:为了加速焊接接头中氢的扩散逸出,防止焊接冷裂纹的产生,焊后及时后热及消氢处理是防止焊接冷裂纹的有效措施之一。特别是对于氢致裂纹敏感性较强的厚板焊接接头,采用这一工艺不仅可以降低预热温度,减轻焊工劳动强度,而且还可以采用较低的焊接热输入,使焊接接头获得良好的综合力学性能。焊缝锤击消应力措施:焊缝锤击焊接过程中,在热状态下使用带有小圆弧面的锤子锤击焊缝金属,使焊缝得到延展,从而减小焊件的残余收缩应力。锤击应均匀、适度,避免因锤击过分而产生裂纹。当焊缝温度<300℃时,锤击力不宜过大;在100℃以下时,禁止锤击。

4.结语

焊接工艺论文范文4

关键词:高层建筑,钢结构,焊接

 

钢结构由于其优越性,在我国(超)高层建筑中越来越普遍采用。钢结构施工技术含量高,其中焊接是其关键的施工技术之一。焊接质量常常是施工质量控制的难点,特别是在较低温度下焊接施工时,由于环境温度较低,加之高空风速较大,增加了焊接接头的冷却速度,导致焊接裂纹倾向加大甚至出现焊接裂纹。因此我国有关标准、规范规定,在环境温度为O℃以下施焊时,应进行工艺试验,以确定相应的施焊工艺,但具体做哪些工艺试验及如何进行,尚无统一标准和明确规定。本文结合具体工程实例,综合考虑环境温度和风速的影响,对0℃以下高层钢结构焊接施工工艺和质量控制进行了探讨。。

1.工程概况

某大厦是一座多功能、高智能、综合性的高层建筑,由A座、B座和连体群房等组成。其中A座建筑地下4层地上52层,高度200.80m,设计采用内核心筒一外框柱结构体系,±0.000以上采用全钢框架柱梁,金属压型模板和现浇钢筋混凝土楼板;外框架柱为箱型截面,内筒钢骨柱为H型截面,钢梁为I型截面。所用钢材材质为SM490B。根据施工进度和施工地点气象资料,该大厦42F一52F楼层施工时,存在0℃以下焊接施工问题。其焊接接头主要结构形式如下。

A、接头形式箱型柱—柱、材质SM490B、焊件厚度25/mm、焊接方法手式电弧焊、施焊位置横位;

B、接头形式柱—梁、材质SM490B、焊件厚度16.25/mm、焊接方法手式电弧焊、施焊位置平位;

2.冬季焊接施工存在的问题

所用钢材为SM490B钢,属日本钢号(符合JISG3106标准),其化学成分C≤0.18、Mn≤1.50、Si≤0.55、P≤0.040、S≤0.040

该钢材属于普通低合金结构钢,其CE(IW)=0.43%,焊接时对冷却速度较敏感。当在温度较低的环境下焊接施工而无有效工艺措施时,由于冷却速度较大,有可能出现马氏体淬硬组织,而增大冷裂倾向甚至出现裂纹,故较低环境温度给焊接质量造成不利影响。同时现场的风速较大也是必须考虑的因素,因此必须根据现场情况,通过工艺试验制定相应的工艺措施,以确保施工质量。

3.焊接性试验

为确定SM490B钢在现场条件下焊接时的抗裂性能,模拟现场情况(施焊位置、环境温度、环境风速、冷却方式等)进行斜Y型坡口焊接裂纹试验。

3.1试验内容

试验内容如下。

试验序号1,材质SM490B,板厚25,焊条型号E5015,环境温度-5℃,环境风速5m/s,预热温度125℃,冷却方式空冷;

试验序号2,材质SM490B,板厚25,焊条型号E5015,环境温度-5℃,环境风速5m/s,预热温度100℃,冷却方式空冷;

试验序号3,材质SM490B,板厚16,焊条型号E5015,环境温度-5℃,环境风速5m/s,预热温度100℃,冷却方式空冷;

试验序号4,材质SM490B,板厚16,焊条型号E5015,环境温度-5℃,环境风速5m/s,预热温度50℃,冷却方式空冷;

确保试验可靠,每一板厚各制备备用试件一套。。

3.2试验方法、评定标准

按《斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》(GB4675.1-84)标准执行。焊接工艺参数为:焊条直径φ4、接电流170±1OA、焊接电压24±2V、焊接速度150±10mm/min。

3.3试验结果

对上述试件取样进行检验,试验序号1,2,4试样未发现任何裂纹,而试样3在焊缝根部和表面均发现裂纹。表明在试验环境条件下,SM490B钢当板厚为25mm时,焊前预热至100℃可避免裂纹产生;当板厚为16mm时,焊前预热至50℃时,可避免裂纹产生,而在环境温度下施焊,不能避免焊接裂纹。

4.焊接工艺性能试验

4.1试验内容

试验内容如下:

试验序号1,材质SM490B,板厚25,焊接位置横位,环境温度-5℃,环境风速5m/s,预热温度1100℃,冷却方式石棉保温;

试验序号2,材质SM490B,板厚25,焊接位置平位,环境温度-5℃,环境风速5m/s,预热温度1100℃,冷却方式石棉保温;

试验序号3,材质SM490B,板厚16,焊接位置平位,环境温度-5℃,环境风速5m/s,预热温度1100℃,冷却方式石棉保温;

焊接工艺参数为:焊条直径φ4、焊接电流160~170A、焊接电压23~24V、焊接速度150 mm/min、焊接过程中注意层间温度不低于预热。

为确保试验可靠,每一板厚各制备备用试件一套。

4.2试件的形状和尺寸

试件的形状和尺寸如图所示。

工艺试验试件形状和尺寸

4.3试验方法、步骤

1)在试件上打上钢印,作好标记。

2)测定施焊环境温度、湿度及施焊处风速,并作记录。

3)上述施焊环境符合要求后,进行焊接试验,当需要预热时用氧一乙炔焰加热至规定温度。

4)由持证焊工按拟定的焊接工艺施焊试件。

4.4试样检验殛结论

1)试验检验及合格标准按《钢制压力容器焊接工艺评定》(JB4708-92)执行。

2)所焊试样经上述检验,均满足标准要求,拟定的焊接工艺合格。同时序号1较之序号2冲击性能有所改善,表明石棉保温的后热措施有效。

5.冬季焊接施工措施

以上述评定合格的焊接工艺为依据,制定冬季焊接施工工艺,并采取以下工艺施工。

1)焊接前对焊工进行冬季焊接施工技术培训,使焊工明确冬季焊接工艺,严格按工艺纪律施工。

2)焊接前,每天由专职焊接管理人员测定环境温度及风速,并随时注意天气变化。

3)雨、雪天禁止施焊。。当环境温度低于试验温度时禁止施焊。

4)注意冷空气对焊件表面对流散热的影响。当风速大于5m/s时,禁止柱一梁焊接施工,否则须搭设防风棚,当风速大于2 m/s时,箱型柱一柱焊接须搭设防风棚(防风棚应可靠,采用四面围帆布挡风,并且顶部来风处也应遮挡)。

5)预热用2~4把燃气烘枪烘烤。预热区在焊道两侧,每侧宽度均应大于焊件厚度的2倍,且不应小于100mm。预热温度用测温笔在距焊缝中心50 mm处测量,达到规定的温度后方可进行焊接作业。

6)每条焊缝应一次焊完,中途不得中断,如因意外原因(如停电、下雨、下雪等)中断,应及时采取后热、缓冷措施。重新施焊前应对已焊焊缝进行检查,且焊前需按规定进行预热。

7)箱型柱一柱对接时由两名焊工对称施焊,并根据现场情况安排一名焊工辅助施工,如领取焊条、层问烘烤、中途接换焊接等,以确保层间温度和连续施焊。

8)箱型柱一柱对接焊接完成后,立即存焊缝区上下250mm范围内用厚30mm的石棉包裹三层,以减缓接头冷却速度。

6.实际结构的焊接

按上述工艺对实际的柱一柱、柱一粱接头进行焊接,所有焊接接头焊后经100%超声波探伤和磁粉探伤,未发现裂纹。焊缝按《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》(GB 11345—89)标准检验,I级焊缝一次合格率达99.8%。证明拟定的工艺试验方案和焊接工艺合理。

参考文献

[1] GB 50205—2001.钢结构工程施工质量验收规范[s].

[2] JGJ 99—98.高层民用建筑钢结构技术规范[s].

焊接工艺论文范文5

[关键词]焊后退火;高速列车;转向架;焊接接头

中图分类号:U270.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0041-01

前言:随着国家对高速铁路运输服务要求的不断提高,在高速列车建设过程中,对相关工艺的要求也在日益提升,时速为300―350千米的高速列车便是当前主要的铁路动车组。转向架是高速列车来运行过程中最核心的组成部分,需要有效承载车体重量,不仅如此,还承担着高速列车运行过程中的牵引、转向、缓冲以及制动等工作。随着铁路建设的不断发展,转向架在实现上述功能的基础上,还需要更加轻量化,因此,对焊接过程中相关工艺的要求也更高。

一、焊后退火工艺的应用意义

焊接结构构架是当前高速列车建设体系中运用的主要部件,可以以实际运行要求为基础,运用有针对性的建设材料,降低结构板厚度,在确保列车运行安全的基础上,更多的节约建设原料与成本。时速在300―350千米的高速列车,其转向架构架一般情况下是全焊结构,运用钢板进行侧架焊接,运用钢板压型件进行横梁焊接,在完成侧架与横梁的焊接之后,再进行组焊,从而完成整个构架的焊接[1]。这种焊接方式具有节省焊接原料、焊接强度较高、焊接过程方便等优势,但却对焊接接头的性能要求非常高。在焊接过程中,焊接接头中会存在很高的焊接应力,这种焊接应力会在很大程度上降低接头的韧性与可塑性,而运用焊后退火工艺,则能够有效的消除接头中存在的焊接应力,达到提升接头性能的目的,因此,需要进一步研究该工艺对焊接接头组织与性能的影响,从而提升接头在使用过程中的质量。

二、实验方法

本文通过实验方法,主要研究的是时速在300―350千米高速列车转向架中的焊接接头,重点研究在运用焊后退火工艺以后,焊接接头的弯曲性与冲击性变化。实验主要运用低合金控轧钢板,通过富氩基二氧化碳这种焊接工艺来完成对高速列车转向架的焊接,选用的钢板长约500毫米、宽150毫米、厚12毫米,运用NiCul―IG焊丝进行焊接。

焊接接头的形式为上宽下窄,通过四道次完成焊接,四个焊道所运用的焊丝直径相等,都为1毫米;焊接过程中所运用的焊接电流,一焊道运用118安、二焊道与三焊道都运用的是248安、四焊道运用220安;焊接所运用的电弧电压,一焊道运用18伏、二焊道与三焊道都运用的是28伏、四焊道运用27伏;焊接过程中的速度各不相等,一焊道3.20mm?s-1、二焊道5.33mm?s-1、三焊道5.41mm?s-1、四焊道3.85mm?s-1;保护气体主要由82%的氩与18%的二氧化碳组成;气体流量控制在15L?min-1。在完成焊接工作之后,需要对一部分试板做退火处理,处理时间为3个小时,整个过程需要将试板温度保持在590℃,从而达到消除焊接接头中应力的目的[2]。

实验需要从焊接状态下的接头与退火状态下的接头中分别提取实验样品,对两者的焊缝进行分析,重点放在金属微观组织的观察上,依照相关标准,需要对接头热影响区域以及焊缝金属缺口进行实验与研究,并测试焊接接头的弯曲性能,包括横向正面与背面。对于V形缺口来说,在进行冲击测试过程中的温度可以设定为四个等级,包括0℃、-20℃、-40℃、-60℃等;在进行接头背面三点弯曲测试的过程中,压头的直径需要控制在40毫米,承辊与承辊距离需要控制在70毫米。

三、实验结果与相关分析

(一)金属微观组织

由于实验所运用的焊接方法为多道焊接,因此,焊接时不可避免的会受到焊接热源的影响,后面的焊道在焊接过程中,对于前面的焊道会产生一定程度的热处理作用,在这种作用的影响下,前面焊道中焊缝的组织也会产生一些变化。所以,在进行多道焊的过程中,焊缝中的金属组织存在柱晶区与层间金属区,其中,前者指的是经过高温冷却之后,发生γ向α转变的区域;后者指的是受到后面焊道焊接过程热处理影响的区域,且这两个区域会呈现出交替堆砌的特点[3]。

柱晶区主要包含魏氏组织、块状先共析、针状等铁素体,还有粒状贝氏体;层间金属区因为会受到层间正火的影响,其中已经不存在柱晶形态,其所表现出来的形式为珠光体与等轴晶粒铁素体向混合的状态。在保持590℃3个小时之后,因为退火过程中的温度相对较低,因此,两个区域中的金相组织并没有呈现出非常明显的变化。

(二)接头冲击性能

根据测试结果显示,如果冲击温度逐渐降低,那么无论是接头热影响区,还是焊缝金属冲击性能,都会呈现出比较明显的降低趋势;在进行退火处理之后,因为接头中的焊接应力被消除,因此两者都有明显升高。

根据实验可知,处于焊接状态下金属的冲击断口,与退火状态相比,结晶区较大,纤维区较小。根据对实验结果的观察,纤维区绝大多数呈现出韧性断裂状态,在断口处出现很多韧窝,因此,这部分区域具有相对较高的韧性与可塑性;而结晶区绝大多数呈现出脆性断裂,在断口处出现很多解理面,因此,这部分区域的韧性与可塑性都相对较差[4]。在完成退火工艺之后,断口处的纤维区增大,结晶区减少,这说明金属材料的韧性得到提升。

由此可见,运用焊后退火工艺对转向架焊接接头进行处理,可以在很大程度上使接头冲击韧性得到有效提升。

(三)接头弯曲性能

实验主要测试了焊接状态下与退火状态下焊接接头的横向正面与背面两种弯曲状态。从实验结果来看,两种弯曲之后,焊接接头都不同程度的出现裂纹,在焊接状态下,正面弯曲的接头,裂纹主要出现在焊缝内部,裂纹长度为3毫米左右;背面弯曲的接头,裂纹主要出现在熔合线部位,裂纹长度为0.5毫米左右。在进行退火处理以后,无论正面弯曲与背面弯曲,接头都没有出现裂纹。

由此可见,在转向架焊接接头中运用焊后退火工艺进行处理,能够在很大程度上使接头的弯曲性能得到有效提升。

结论

综上所述,焊后退火工艺是当前焊接高速列车转向架构架过程中的一个主要工艺,以其多方面的应用优势,在我国相关领域运用得越来越普遍。本文通过实验的方式,对时速在300―350千米高速列车转向架的焊接接头组织与性能进行了研究,得出运用焊后退火工艺,不仅不会影响到焊缝的金属微观组织,还能够在很大程度上提升构架焊接接头的冲击韧性与弯曲性能,值得在相关领域中进行推广,具有很大的应用前景。

参考文献

[1] 魏世同,陆善平,李依依等.热处理工艺对含Nb焊缝金属组织与力学性能的影响[J].金属学报,2009,09:1063-1069.

[2] 张励忠,魏丹,杜志光等.焊后退火工艺对S355J2W钢焊接接头力学性能的影响[J].北京交通大学学报,2014,06:69-72+77.

焊接工艺论文范文6

关键词:高职;焊接工艺;教学改革

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.015

金属材料焊接工艺是焊接技术与自动化专业的一门专业核心课程,它涉及焊接领域常用金属材料的焊接性能分析、焊接工艺编制等多方面的内容。是一门理论知识较强的课程。学生初学该门课程时觉得理论性强,枯燥无味,有些内容甚至难于理解,不仅影响学生的学习热情,而且也达不到预期的学习目的。任课教师在有限的时间段内要传授教学大纲规定的教学内容并受到良好的教学效果,就需要改革教学方法,做到方法与内容的有机结合,理论与实践的有机结合。本文以在该门课程中理实一体化教学为实例进行分析。

1 构建一体化课程内容标准

根据专业培养目标及课程教学内容要求,根据学生特点及课时要求,我们将主要内容分为九大模块,它们分别是金属材料焊接性及其试验、碳钢及其焊接工艺、低合金钢及其焊接工艺、不锈钢及其焊接工艺、耐热钢及其焊接工艺、铸铁及其焊接工艺、铝及铝合金及其焊接工艺、铜及铜合金及其焊接工艺、钛及钛合金及其焊接工艺。各个模块安排必备的基础理论知识,并根据生产实践精心挑选一体化项目作为教学载体,将教学内容融入到具体项目中实施。

2 采用项目化教学方法与教学过程

传统的教学方法主要以理论教学为主,不利于学生对各种金属材料焊接性的理解与掌握,所以教师首先要改变传统的教学方式,将理论与实践合二为一,将理论课的教学内容从教室搬到实训室,在实训操作中穿插必须的理论知识。在教学过程中,针对每个项目,首先布置项目任务,如某不锈钢零件的焊接,学生可通过自学、查阅相关资料并按照项目要求回答问题,之后教师进行必要的理论基础知识教学,并要求学生对整个项目进行分析。在教学过程中学生可能会对同一种母材编制出不同的焊接工艺,最后进行焊接性操作,让学生明确该种材料最适合或常用的焊接方法,进一步明确该金属材料的焊接性及焊接工艺要点分析。

该课程的实施要求学生已经参加过了焊接方法与设备的实训学习,对常用的焊接方法如焊条电弧焊、钨极氩弧焊、CO2气体保护焊等已具备基本的操作技能。通过该课程的一体化学习,又可以进一步提高学生的焊接操作技能水平。如不同的母材,材料不同,板厚不同、空间位置不同,可以让学生通过实际操作,反复练习,熟练掌握焊接方法与焊接参数的选用原则。

在项目实施的过程中,可动员学生充分利用网络资源、图书馆资源,了解不同金属材料焊接技术的最新方法与工艺措施,并在教学安排时让学生进行简单介绍,使学生积极参与到教学活动中,通过多种渠道获取知识,调动学生学习的积极性。

由于实训场所受场地、材料、设备等条件的限制,不可能保证每个学生人均一台焊机或实物进行操作,只能是5-6个同学分组进行,其他同学只能协助或观看;而且实训场所有些噪音与烟尘,导致有些同学纪律松散,这就要求任课教师要加强课堂纪律管理,多花时间在教育和管理上。

在教学过程中要讲究方式方法,让表现好的同学担任组长,负责安排本组同学的轮换操作,并且让动手能力强的同学起到焊接示范作用,以帮助其他同学共同进步。

3 改革考核方式

为了引导学生重视教学过程的每个环节,积极参加技能训练,课程组精心设计了考核方案,依照课程特点及多年的教学经验,本门课程的成绩评定主要包括几下几个方面:

(1)教师根据学生的平时表现给定成绩。主要包括出勤、课堂上的表现及作业情况,包括实训操作过程中的劳动态度、环境卫生及工具整理等方面,该项目约占总评成绩的10%。该项目主要目的是要循序渐进地培养学生的职业素养,以提高他们的就业竞争力。

(2)项目完成综合成绩。根据每个项目的完成情况,包括任务单的完成情况与项目的实际操作作业情况,C合考虑给定项目成绩,占总评成绩的30%。

(3)期末考试成绩。作为焊接技术与自动化专业的一门核心课程,学完该课程后要进行必要的期末考试,以加强学生对该课程的进一步理解与掌握。期末考试占总评成绩的50%。

4 结束语