埋弧焊加工關鍵工藝流程
焊前準備:清理母材焊接區域的油污、鐵銹、氧化皮,保證表面潔凈;根據母材材質(碳鋼、低合金鋼等)選擇匹配的焊絲和焊劑(如 H08MnA 焊絲 + HJ431 焊劑);調整焊接參數,包括電流(300-1000A)、電壓(25-40V)、焊接速度(30-100cm/min)。
焊劑鋪設:在焊接接頭區域均勻鋪設顆粒狀焊劑,厚度通常為 20-40mm,確保完全覆蓋電弧路徑。
引弧焊接:通過焊絲與母材短路引燃電弧,電弧熱熔化焊絲、母材及部分焊劑,形成熔池;焊劑熔化后形成熔渣,進一步保護熔池并改善焊縫成形。
收弧收尾:焊接至末端時,逐漸降低焊接電流和電壓,或采用收弧板過渡,避免焊縫收尾出現縮孔、裂紋;焊接結束后保留焊劑覆蓋,待焊縫冷卻后清理。
焊后處理:清除焊縫表面的熔渣和殘留焊劑,對重要工件進行焊縫檢測(超聲波檢測、射線檢測),必要時進行焊后熱處理消除應力。
適用場景差異
工件與焊縫:手工電弧焊適合短焊縫、復雜形狀、狹小空間焊接,對接頭形式兼容性高;埋弧焊主打中厚板(≥6mm)的長直焊縫(縱縫、環縫),不適合曲面或短焊縫。
施工環境:手工電弧焊設備便攜,適配現場施工、野外維修或零散作業;埋弧焊更適合車間批量生產,對施工場地要求較高。
母材與產量:手工電弧焊適用于小批量、多品種工件,可焊接碳鋼、低合金鋼等;埋弧焊適合大批量標準化生產,側重中厚板結構件(如壓力容器、鋼結構)。
鈦合金焊接加工的核心是解決高溫氧化和脆化問題,其焊接質量直接影響材料的高強度、耐蝕性等核心性能,需嚴格控制保護氛圍和熱輸入。
核心技術難點
高溫活性強:鈦在 300℃以上易吸氫,600℃以上易吸氧、氮,生成脆硬的 TiH?、TiO?、TiN,導致焊縫塑性和韌性急劇下降。
熱裂紋敏感:β 鈦合金等易因合金元素偏析產生熱裂紋,需控制焊接參數。
變形難控制:鈦合金彈性模量低,焊接熱應力易導致較大變形,需采取剛性固定或分段焊接等措施。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤6mm)及精密構件焊接(如航空航天發動機部件、醫療器械)。需采用大流量高純氬(純度≥99.99%)保護,焊槍需帶拖罩,對熔池及高溫區(≥400℃)全程保護。
等離子弧焊能量密度更高,適合中厚板(6-15mm)焊接,焊縫深寬比大,熱影響區小(如壓力容器、導彈殼體),保護方式與 TIG 焊類似,但需加強背面保護。
電子束焊真空環境下焊接,徹底避免氧化,適合厚板(>15mm)及高要求構件(如核工業部件),但設備成本高,需真空環境限制了工件尺寸。
激光焊熱輸入集中,變形小,適合薄壁鈦合金(≤3mm)的高速焊接(如航空薄壁結構),但需配合惰性氣體保護,對裝配精度要求高。
關鍵工藝要點
焊前處理:用不銹鋼絲刷或化學蝕刻(氫氟酸 + 硝酸溶液)去除表面氧化膜、油污,避免雜質引入;工件和焊絲需在 150-250℃下烘干除氫。
保護措施:焊接區(熔池、熱影響區、背面)需用高純氬氣保護,保護范圍需覆蓋溫度>400℃的區域,必要時采用背面通氬工裝。
參數控制:采用小電流、高焊速,減少熱輸入(如 1mm 鈦板 TIG 焊電流 50-80A);避免多層焊時層間溫度過高(一般≤150℃)。
焊絲匹配:同質焊絲優先(如 TC4 鈦合金用 TC4 焊絲),異種鈦合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相生成。
低合金鋼焊接加工的核心是平衡強度與韌性,避免冷裂紋、熱影響區脆化等問題,需根據鋼種強度級別和服役環境選擇工藝。
核心技術特點
低合金鋼(含碳量≤0.25%,合金元素總量≤5%)通過 Mn、Si、Cr、Ni 等元素強化,焊接性隨強度級別升高而下降(如 Q355 焊接性優于 Q690)。
主要風險:淬硬傾向導致冷裂紋(氫致裂紋)、熱影響區(HAZ)韌性下降、層狀撕裂(厚板焊接)。
常用焊接方法及適用場景
焊條電弧焊(SMAW)靈活便攜,適合現場安裝、短焊縫或復雜結構(如橋梁、壓力容器),根據強度等級選匹配焊條(如 Q355 用 E5015-G,Q690 用 E11015-G)。
埋弧焊(SAW)效率高、熔深大,適合中厚板(≥8mm)長直焊縫或環縫(如管道、儲罐),采用低氫型焊劑(如 HJ431 配合 H08MnA 焊絲)。
氣體保護焊(GMAW/FCAW)
MIG/MAG 焊:適合中薄板高速焊接(如汽車車架),用實芯焊絲(如 ER50-6)配合 Ar+CO?混合氣體。
藥芯焊絲電弧焊(FCAW):無需單獨配保護氣,適合戶外或厚板焊接,抗風能力強。
電渣焊(ESW)適合超厚板(≥50mm)焊接(如重型機械機架),但熱輸入大,需嚴格控制焊后熱處理以改善 HAZ 韌性。
關鍵工藝要點
冷裂紋預防:
焊前預熱:根據鋼種強度和板厚確定溫度(Q355 板厚>25mm 預熱 80-120℃;Q690 預熱 150-250℃)。
控制氫含量:使用低氫型焊接材料(焊條經 350℃×1h 烘干,存入 80-100℃保溫筒),焊前清理油污、鐵銹(氫的主要來源)。
焊后緩冷:用石棉覆蓋或后熱(250-350℃×1-2h),加速氫擴散。
熱影響區韌性保障:采用小熱輸入參數(如焊條電弧焊電流≤200A,埋弧焊速度≥30cm/min),避免過熱導致晶粒粗大;高韌性鋼種(如 Q690)可配合焊后回火(600-650℃)。
層狀撕裂控制:厚板焊接時采用 “Z 向鋼”(如 Q355D-Z15),坡口設計避免貫穿性熔合線(如采用 K 型坡口),必要時在 T 型接頭腹板側預制焊接墊板。
