陶質襯墊CO2氣保焊的工藝研究

汪媛媛 徐相寧

摘 要：本文從分析薄板焊接變形的成因入手，結合CO2氣保焊+陶瓷襯墊焊的工藝要點，通過6mm低碳鋼鋼板的C02氣保焊+陶瓷襯墊焊的對接焊工藝的試驗研究，結果表明，該工藝焊接性能良好，且能有效地控制薄板的焊接變形。同時通過該試驗得到了較為翔實的試驗數據，為后續研究提供了依據。

關鍵詞：焊接工藝;薄板變形;CO2氣保焊;陶瓷襯墊焊

前言

薄板的拼接技術一直是困擾焊接技術發展的難題之一。在船舶制造工業中，薄板結構被大范圍地應用于上建結構及一些輕質甲板結構，傳統的拼接方法主要有兩種：一是采用C02氣保焊進行雙面焊接（背面清根）;另一種是采用雙面埋弧焊。將這兩種焊接工藝應用于薄板拼接，焊后均會發生較大的波浪變形及角變形，給矯正變形帶來較大的困難。因而，改進焊接工藝，采用先進焊接方法具有實際的應用價值。

本文通過對6mm低碳鋼鋼板的C02氣保焊+陶瓷襯墊焊的對接焊工藝進行了試驗研究，試驗結果表明：該工藝焊接性能良好，且能有效地控制薄板的焊接變形。

1.薄板焊接變形的成因

本文中采用了C02氣保焊+陶瓷襯墊的單面焊雙面成形方法。該方法在焊接時，因為陶瓷襯墊的絕熱作用，襯墊處的溫度降低得較慢，焊接過程相當于通過正、反面同時施焊，因而應力較容易達到平衡，能夠有效地控制和減小焊接變形。

2.CO2氣保焊+陶瓷襯墊焊的工藝要點[2]

2.1陶瓷襯墊承托焊縫金屬熔池，對背面焊縫起強制成型作用。在焊接過程中，襯墊同時受到熔池重力和電弧的沖擊，為防止熔池從襯墊溢出，必須確保襯墊與焊接板粘貼緊密。

2.2焊接過程中，受電弧熱作用，陶瓷襯墊成型槽表面部分熔化，進入熔池參與冶金反應，襯墊材料中所含的硫、磷等元素含量會影響焊縫根部熱裂紋的生成。

2.3焊接時，焊接電流過小不能保證焊縫根部的一次性燒透，但是過大的電流會造成襯墊的燒蝕，因此，要選擇合適的焊接參數。

3.焊接工藝和試驗

本焊接工藝采用6mm低碳鋼板的平焊焊接工藝，在制定工藝時，主要考慮：①根據焊接工藝的實用性，②根據焊接工藝的經濟性，③本工藝在制訂工程中，參考了文獻[3]中提到的主要焊接參數對焊縫質量的影響。

3.1?焊接設備

單面焊工藝實驗焊機為松下YD-500自動CO2焊機;

3.2?焊接材料

焊接試板采用等離子切割下料，尺寸為600mm×150mm×6mm，2件;材質為Q345D，裝配方式與坡口形狀如圖1所示：坡口角度為55±5°，坡口間隙為4±1mm，鈍邊高度為0～1mm;坡口按圖1所示機加工完成。

圖1?焊接裝配形式

焊接前使用角磨機打磨坡口內側及邊緣20mm范圍，清除鐵銹，油污，水漬，直至表面出現金屬光澤;反面焊固定支板，?兩端焊引弧板、熄弧板，焊保證裝配間隙mm;陶瓷襯墊粘貼在試板背面，粘貼時保證襯墊凹槽中線和焊接試板間隙中線對齊，襯墊與試板粘貼緊密可靠。

焊絲規格：JQ.MG50-6氣體保護焊絲，焊絲直徑1.2?mm;

陶瓷襯墊規格：采用HL-101型單面焊襯墊，成形槽寬度為10mm，深度為1mm。

3.3?焊接參數

焊縫序號

焊接電流I/A

電弧電壓

U/V

焊速

v/mm·min-1

氣體流量

Q/L·min-1

焊接溫度

（0C）

1

200～220

25

210

20

20

2

240～260

26

260

20

100

表1 焊接規范參數

3.4?焊接試驗

3.4.1?外觀檢查

焊縫外觀檢查，正反面成型良好，無肉眼可見夾渣、氣孔、裂紋等。

經測量，焊接變形量彎曲變形量3mm，角變形0.1mm。

3.4.2?射線探傷

射線探傷結果：Ⅰ級

3.4.3?力學試驗

本文參照規范要求，在焊接板上取樣，進行了2組拉伸，4組彎曲，9組沖擊試驗，試驗結果合格。

3.4.4?金相分析

截取焊縫橫截面1件，經硝酸酒精溶液腐蝕，得到接頭微觀金相照片，如圖2

圖2?焊縫接頭顯微金相圖

1-后焊道焊縫區域，2-后焊道熱影響區，3-先焊道區，

4-先焊道熱影響區，5-母材區

經顯微鏡觀察，焊接后，先焊道組織受后焊道熱輸入影響，晶粒細化。

3.4.5檢查結果

本工藝評定參照中國船級社《焊接與材料》進行焊接試驗、檢查和性能測定。試驗結果合格。

4.結論

通過試驗證明，采用C02氣保焊+陶瓷襯墊焊接工藝進行6mm?Q345-D薄板對接平焊，選取適當的焊接參數和接頭形式，可以有效地控制薄板的焊接變形量，焊縫正反面成形良好，性能符合中國船級社《焊接與材料》規范要求。

參考文獻：

[1]杜小明，廖鑫海.船舶薄板焊接變形及對策.企業技術開發，2012年7月.

[2]曾平.?藥芯焊絲CO2單面焊接工藝的研究.焊接技術，2003年12月?第32卷第6期.

[3]王偉.薄板單面焊雙面成形技術在船體焊接中的應用.造船技術，2012年第5期（總第309期）.