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为235MPa，抗拉强度b=375～460MPa，伸长率=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

b /MPa s/MPa 5（％） （％） =180 k/J·cm²

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 2、运条：打底用灭弧法，采用单面焊双面成型法（如图3所示）。填充用锯齿形运条法，盖面用上月牙形。

3、接头：在弧坑前10mm附近引弧，电弧长度比正常焊时略长些，然后回到弧坑压低电弧稍作摆动再向前正常焊接。

4、收尾：划圆收尾法，焊条移到焊缝终时，在弧坑处作圆圈运动，直到填满弧坑在拉断电弧。

九、其它

1、焊前预热 可以有效降低冷却速度，从而改善接头组织，降低拘束应力，并有利于氢的析出，可有效地防止冷裂纹。

2、消氢 限制焊接材料中氢来源、清除焊件和焊丝表面杂质、冶金处理、合理的焊接参数、焊后脱氢处理都可以防止氢的危害。

3、焊后脱氧：一般是加热至300～400°，保温1h。保证焊接材料的干燥也能减少氢对工件的影响。

4、焊后热处理 起到消除扩散氢、降低和消除残余应力、改善组织或降低硬度等作用。

5、消除应力措施 ：

（1）整体高温回火

（2）局部高温回火

（3）机械拉伸法

（4）温差拉伸法

（5）振动法

6、一定要防止气孔、烧穿、未熔合、飞溅大、焊缝形状不规则、电弧不稳。

十、检验要求

焊件检验前要将焊件表面的焊渣飞溅物清理干净，焊缝不允许修磨和补焊，应保持原始状态。

1、外观检查：焊缝正背面不得有气孔夹渣、焊瘤、未熔合缺陷，未焊透长度不超过0.2L（L为焊缝总长）且深度≦1.5mm。半自动焊的板对接焊缝外形尺寸

要求见表7。

表7 焊接外形尺寸要求

焊缝 比坡口每侧增宽 宽度差 余高 余高差 直线度 变形角度

正面 0.5～1.5 ≦1.5 0～3 ≦2 ≦1.5 ≦3°

背面 － － －

2、表面无损探伤：执行GB∕T 3323-2005《钢熔化对接接头照相和质量分级》标准，Ⅱ级以上为合格。

十一、参考文献

1、雷世明.焊接方法与设备【M】.北京：机械工业出版社，2002

2、范少林.焊工操作技巧集锦【M】.北京：化学工业出版社,2007.

3、张伊莉.焊接实训【M】.北京：机械工业出版社,2008.

4、贾安东.焊接结构生产【M】.北京：机械工业出版社，2007.

5、陈祝年.焊接工程师手册【M】.北京：机械工业出版社，2002.

6、杨跃.典型焊接接头电弧焊实作【M】.北京：机械工业出版社，2009.

十二、总结:

虽然课程设计只有短短一周， 但我在王老师的细心指导下，顺利的完成了本次的设计任务。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。通过这次焊接方法与设备设计，我在多方面都有所提高。通过这次设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次SMAW立焊焊接工艺设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了焊接方法与设备等课程所学的内容，掌握设计的方法和步骤，掌握设计的基本的技能，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的王老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次焊接方法与设备设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

12mm板厚Q235A SMAW焊对接向上立焊焊接工艺

一、母材技术状况

1、母材的选择：母材选用尺寸为300mmx100mmx12mm的Q235A试板二块。.其交货状态为热轧。化学成分见下表一。

表一 Q235A化学成分

牌号 等级 化学成分（质量分数）（%）

Q235

A C Mn Si S P

≦

0.14-0.22 00.30-0.65 0.31 0.050

0.045

二、焊接材料选择及技术规范

1、焊条：选用低合金钢焊条（J） 牌号：H08A 低碳钢焊芯化学成分w(%)见表二

表二 低碳钢焊芯化学成分

牌号 C

≦ Si

≦ Mn P

≦ S

≦ Ni

≦ Cr

≦ 其他

H08A 0.10 0.030 0.30-0.55 0.030 0.030 0.030 0.020 Cu ≦0.020

三、焊前准备

1、坡口形式及加工方式：根据母材的材质与厚度确定应开Y形坡口。加工方式为气割,

2、接头形式：对接接头.

3、坡口尺寸：钝边高度0.5mm-1mm ，根部间隙3.2mm-4.0mm，坡口角度为60°。见图一

4、焊接区的清理：将坡口正反二面20mm范围内的铁锈和浊污用手工、机械加工或者化学方法清理干净，并且打磨，使之露出金属光泽。

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。