焊接工艺课程设计
焊接工艺课程设计
1绪
1 1 Q235成分焊接性分析
Q235钢种普通碳素结构钢具冶炼容易工艺性价格价廉优点力学性满足般工程结构普通机器零件求世界国广泛应碳素结构钢牌号体现机械性符号Q+数字表示中Q屈服点屈汉语拼音表示屈服强度数值Q235表示种钢屈服强度235MPQ235钢含碳量约02属低碳钢Q235成分C含量012022Mn含量030065Si含量030S含量0050P含量0045SP非金属夹杂物较相含碳量热处理条件低碳钢焊接材料焊接头塑性击韧度良焊接时般需预热控制层间温度热焊必采热处理改善组织整焊接程必采取特殊工艺措施焊接性优良
Q235含少量合金元素碳含量较低般情况（环境温度低钢板厚度时）冷裂倾工件预热防止裂纹降低焊缝热影响区冷速度减应力等重作预热劳动条件恶化工艺复杂低合金结构施焊前否需预热般应根生产实践焊接性试验确定母材碳量Ceq≥035时应考虑预热低合金钢淬硬倾[1]取决钢化学成分根碳量公式知Q235碳量04焊接程中基淬硬倾焊前需预热类刚含碳量较低具较抗热裂性焊接程中热裂纹倾较正常情况会出现热裂纹厚度考虑板厚超25mm时应考虑100℃焊前预热试验中钢板厚度12mm需预热
焊接热处理目消焊接应力提高构件尺寸稳定性增强抗应力腐蚀性提高结构长期质量稳定性工件安全性等低合金钢焊接结构数请况进行焊热处理特殊求情况进行焊热处理试验特殊求未进行焊热处理
12 焊条
121焊条基求
（1）焊条熔敷金属应具良力学性
（2）焊条熔敷金属应具规定化学成分保证性求
（3）焊条应具良工艺性
（4）求焊条具良抗气孔抗裂纹力
（5）焊条应具良外观（表皮）质量
122焊条组成
焊条焊芯药皮两部分组成焊条中药皮包覆金属芯焊芯作导电焊条端部形成电弧时焊芯电弧热熔化冷形成具 定成分熔敷金属焊条中涂焊芯表面涂料称药皮作机械保护作冶金处理作改善焊接工艺性
焊条熔渣酸碱度分酸性焊条碱性焊条酸性焊条工艺性焊缝外表成形美观波纹细密碱性焊条焊缝具较高塑性击韧度般承受动载焊件刚性较重结构采碱性碱性焊条实验般结构采酸性焊条E4303(J422)
13 焊接操作注意事项安全求
焊条电弧焊操作时必须注意安全防护安全防护技术防止触电弧光辐射火灾爆炸毒气体烟尘中毒等
131 防止触电
焊条电弧焊时电网电压焊机输出电压手提明灯电压等会触电危险采取防止触电措施接零焊接电缆焊钳绝缘良损坏时修理焊条电弧焊时穿绝缘鞋戴电焊手套锅炉压力容器道狭潮湿沟焊接时绝缘垫外监护手提明灯时电压超安全电压36V高空作业时超12V高空作业时接高压线5m离低压线25m 作业必须停电电闸挂警告牌设监护万触电迅速切断电源时抢救
132 防止弧光辐射
焊接电弧强烈弧光紫外线眼睛皮肤损害焊条电弧焊时必须带弧焊护目镜片面罩穿工作服戴电焊手套焊接操作时注意避免相互影响宜设置弧光防护屏采取措施避免弧光辐射交叉影响6 级风时没采取效安全措施进行露天焊接作业高空作业焊接作业现场附应消防设施电焊作业完毕应拉闸时清理现场彻底消火种
133 防止火灾
焊接作业点火源10米高空作业方焊接火星范围应彻底清机灰尘木材木屑棉纱棉丝草垫干草石油汽油油漆等易燃物品撤离易燃物品诸木材未拆隔热保温燃材料等应采取安全措施水喷湿覆盖湿麻袋石棉布等
134 防止爆炸
焊接作业点 10 米易爆物品油库油品室乙炔站喷漆室等爆炸性混合气体室严禁焊接作业没特殊措施时压力压力容器道焊接进行装易燃易爆物品容器焊补前盛装物品放水水蒸气氮气置换清洗干净：测爆仪等仪器检验分析气体介质浓度焊接作业时开盖口操作员躲离容器孔口
135 防止毒气体烟尘中毒
焊条电弧焊时会产生溶性氟氟化氢锰氮氧化物等毒气体粉尘会导致氟中毒锰中毒电焊尘肺等尤碱性焊条容器道部焊接更甚根具体情况采取全面通风换气局部通风型电焊排烟机组等通风排烟尘措施
14 焊接工艺参数Q235焊接性影响
Q235属焊接方法选择特殊求焊条电弧焊埋弧焊气体保护焊电渣焊氩焊等焊接方法均采实验采常焊条电弧焊焊接时保证焊接质量必须选择合理工艺参数选定焊接工艺参数总称焊接工艺规范例手工电弧焊焊接工艺规范包括：焊接电流焊条直径焊接速度电弧长度层焊焊接层数等中电弧长度焊接速度般操作者操作中视实际情况行掌握参数均焊接前确定
141 焊条直径
焊条直径根焊件厚度焊接位置选择般厚焊件粗焊条薄焊件细焊条立焊横焊仰焊焊条应焊细焊条直径根焊件厚度焊接位置接头形式焊接层数等进行选择
1）根部求均匀焊透Ⅰ形坡口角接T形接搭接焊缝背面根部底焊接焊缝焊条直径根焊件厚度进行选
2）焊件厚度相处焊接位置应选直径焊条横焊立焊焊接时少直径50mm焊条
3）接头形式应选直径焊条T形接头搭接接头散热条件接接头选较粗直径焊条
4）开坡口接头第层底焊时应选直径较细焊条接接头底焊时选直径32mm焊条余层选直径40mm焊条
5）焊低碳钢时 焊条直径焊件厚度体应关系
142 焊缝空间位置
焊缝空间处位置分焊仰焊立焊横焊四种中焊操作方便易保证焊接质量生产率高应应位置施焊金属液重力作容易流施焊困难应量避免确需采位置时应采取定焊接措施做次实验时采焊
143 焊接电流焊接速度
焊接电流影响焊接接头质量生产率素电流金属熔化快熔深金属飞溅时易产生烧穿咬边等缺陷电流易产生未焊透夹渣等缺陷生产率低确定焊接电流时应考虑焊条直径焊件厚度接头型式焊接位置等素中焊条直径根生产验选择焊接电流：飞溅焊接电流致电弧力增飞溅 焊接电流时电弧力 熔渣铁水易分清 焊缝成型：焊接电流容易咬边余高焊接电流焊缝窄高焊条熔化状况：焊接电流焊条熔化快发红焊接电流容易粘弧
般细焊条选电流粗焊条选电流焊接低碳钢时焊接电流焊条直径关系列验公式确定：
I（30～40）d
式中：I焊接电流（A）d焊条直径（mm）老师已指定焊条直径32mm板堆焊合适电流应96A～128A间较电流焊缝影响组实验中选四焊接电流分80A100A120A140A实验中焊接电流120A
焊接速度指焊条焊缝长度方单位时间移动距离焊接质量影响焊速快易产生焊缝熔深浅熔宽未焊透等缺陷焊速慢焊缝熔深熔宽增加特薄件易烧穿确定焊接电流焊接速度般原：保证焊接质量前提量采较焊接电流值保证焊透焊缝成形良前提快速施焊提高生产率
144 焊件坡口
根设计工艺需焊件焊部位加工出定形状沟槽称坡口手弧焊时焊工件较薄（板厚≤6mm）时采I型坡口焊件厚度6mm时保证焊缝区焊透板厚需接头处开出定形状坡口实验观察焊接电流条件组织力学性性时间技术限然板厚12mm未开破口
145焊接接头形式
根施焊金属件空间位置常见焊接接头型式：接接头搭接接头角接接头丁字接头等中接接头受力均匀应接头型式搭接接头受力时产生附加弯矩消耗金属量需开坡口装配尺寸求高
146 焊接电压电弧长度选择
焊条电弧焊中电弧电压焊接工艺重参数般须确定电弧电压电弧长度决定电弧长电弧电压高反低电弧长度焊条芯融化端焊接熔池表面距离长短控制取决焊工知识验技巧焊接程中电弧长短直接影响焊缝质量成形果电弧长电弧飘摆燃烧稳定飞溅增加熔深熔宽易形成气孔缺陷电弧短常出现短路正常电弧长度验公式确定 L( 05～1) d(d 焊条直径)电弧长度抽象概念判断时根具体情况灵活掌握实际操作中电弧长电弧发出呼呼响声熔深浅焊缝中出现水珠状铁水电弧短时铁水熔渣分辨清时会铁水淹没焊条末端熔池形状电弧适中时熔池母材两条清晰界限熔池形状呈桃状铁水熔渣明显层次感
2实验程
确定焊接电流
查阅文献
分组
磨金相组织
焊接
切试样
组织拍
观察组织
硬度测试
出结
数分析
图2—1实验流程图
21试验原理
电弧焊作种熔化焊通加热焊金属联接处达熔化状态焊缝金属凝固实现金属
图22 焊缝金属交互结晶示意图
焊接焊接接头处[2]焊缝金属母材具交互结晶特征图22母材焊缝金属交互结晶示意图图知焊缝金属联接处母材具晶现象熔池金属结晶熔合区母材半熔化晶粒开始焊缝中心成长种结晶形式称交互结晶联生结晶晶体易长方散热快方致时晶体便优先成长晶体取利成长晶粒成长会遏止谓选择长形成焊缝中柱状晶
图 2—3
图22中显示着晶粒成长熔池中晶粒界面前浓度冷温度梯度着发生变化熔池全部凝固处会出现结晶形态焊接熔池熔化边界温度梯度G较结晶速度R处浓度冷着焊接熔池结晶温度梯度G熔化边界处直焊缝中心逐渐变熔池结晶速度R逐渐增焊缝中心处温度梯度结晶速度
热影响区焊接切割程中材料受热影响（未熔化）发生金相组织力学性变化区域组织特征分四区域：
（a） 热区 （粗晶区）
指焊接热影响区中具热组织晶粒显著粗区域区温度范围固相线1100℃加热温度高奥氏体晶粒急剧长塑性明显降尤击韧度降20％30％易淬火钢区脆性更热影响区中性差部位焊接刚度结构件时常热粗晶区产生脆化裂纹
（b）细晶区
细晶区焊接时母材加热1100℃～Ac3部位发生重结晶发生重结晶铁素体珠光体全部变奥氏体然空气中冷细均匀铁素体珠光体相热处理正火组织区域塑性韧性较焊接热影响区中性区域
（c）熔合区
熔合区焊缝母材相邻部位称半熔化区温度处液相线固相线间区域微观行十分复杂焊缝母材规结合形成参差齐分界面区域范围窄化学成分组织性较均匀性焊接接头强度韧性影响许情况熔合区产生裂纹脆性破坏发源
（d)完全重结晶区
加热温度Ac1 Ac3约750900℃钢加热奥氏体+ 部分铁素体区域冷组织细铁素体+珠光体+部分块未变化铁素体晶粒均匀区特点晶粒组织均匀力学性均匀
22实验材料设备
221实验设备
钨极交直流方波氩弧焊焊机（焊机型号WANBOWSE350）BM4XDV倒置金相显微镜维氏显微硬度计HV—1000A型材切割机（J1GDI355）250毫米落砂轮机金相砂纸金相抛光机J422系列焊条等
图24 粗抛设备 图25 精抛设备
图26 BM4XDV倒置金相显微镜
222实验概述
光学显微镜观察辨分析金属微观组织金相检验专门制备试样金属试样般光线透明性特殊制备金属试样表面整镜界限分明便显微镜视场中程度反射光源显示出清晰图象
223金相试样制备[5]步骤：
1） 取样
取样部位检验面选择取决分析材料零 件特点加工工艺程热处理程应选择 代表性部位生产中常规检验试样取 样部位形状尺寸明确规定轧材研究材料表层缺陷非金属夹杂 物分布时应垂直轧制方取横试样研究夹杂物类型材料变形程度晶粒拉长程度带状组织等应行轧制方取试样取样时应该保证观察截面截取产生组织变化材料采截取方法 软材料：锯车刨等加工方法硬材料：砂轮切片机切割电火花切割等方法切割程中断 进行水冷硬脆材料：锤击方法
金相试样便握持易磨制准通常金相试样圆柱体相尺寸立方体
2） 镶样
般情况果试样合适需镶样试样尺寸形状极规者化学热处理试样带丝片渗碳制备试样十分困难必须试样镶嵌起般常采塑料镶嵌镶嵌材料胶木粉聚氯乙烯等采机械镶嵌法夹具夹持试样
3） 磨样
磨样分粗磨细磨粗磨试样砂轮机磨出面倒45 倾斜角细磨试样金相砂纸磨 金相砂纸：0号（320 ＃）01 号（400 ＃）02号（500 ＃）03号（600 ＃）－04号（800 ＃）号数越 砂纸越细细磨时粗开始磨磨步骤 保证磨面整产生塌边弧度应单方进行磨削时应号进行宜跳号新磨痕盖旧磨痕更换号砂布换砂布时试样转90 新磨痕垂直旧磨痕易观察粗痕逐渐消类推直磨05号
4) 抛光
细磨试样需清洗铁屑砂便进步抛光抛光目细磨时遗留细微磨痕获光亮疵镜面金相抛光般分机械抛光电解抛光化学抛光实验中采机械抛光面介绍机械抛光机工作原理：机械抛光金相制样抛光机进行抛光机电动机带动两抛光盘组成转速200～600 转分抛光盘铺材料抛光布粗抛时常帆布粗抛细抛时常绒布细呢丝绸抛光时抛光盘断滴注抛光液抛光液般Al O Mg OCr O 等 水中悬浮液时抛光盘涂极细钻石粉制成 膏状抛光剂
机械抛光极细抛光粉末磨面间产生相磨削滚压作消磨痕抛光时应试样磨面均匀 正压旋转着抛光盘中心处压力宜盘边缘中心断回移动抛光阶段试样转180作反抛光防止夹杂物拖尾现象
5) 腐蚀
试样抛光（化学抛光外）显微镜光亮磨面夹杂物等试样组织进行显微分析试样须腐蚀常腐蚀方法化学腐蚀法化学腐蚀抛光样品磨面化学腐蚀剂中腐蚀定时间显示出试样组织实验中常腐蚀剂4％硝酸酒精溶液
23硬度测试
次试验测试力学性指标硬度采硬度测试设备华银HV1000A维氏显微硬度计硬度测定机械性试验中简单常种方式常方法压入法标志反映固体材料受物体压入时表现出抵抗弹性变形塑性变形破裂综合力硬度测量象缩显微尺寸称显微硬度试验显微硬度测试试验采静力压入法压头极金刚石角锥体图2—7示
图 2—7 华银HV1000A维氏显微硬度计
测试硬度时根组织分布确定区硬度分布转动目镜目镜着试样缓慢摇动右方手柄直目镜出现试样组织然心摇动手柄防试样物镜相碰目镜里组织清晰时停止摇动手柄操作界面加载钮压头动加载保荷卸荷卸荷目镜动转回中心位置时目镜里会出现图28示菱形通目镜两边手柄测量菱形两条角线记录显微维氏硬度压头菱面锥体压头硬度值试验力压痕表面积商表示压痕面积根压痕角线长度求具体操作时需选定试验力测角线长度输入系统获显微硬度值
图28 硬度压痕测试图
3 试验结果讨
31电流焊接工艺性影响
表31焊接电流焊接工艺性影响
焊条直径
组
焊接电流
引弧性
稳弧性
飞溅
电弧吹力
渣覆盖情况
脱渣性
焊缝成形
焊接缺陷
32
1
60
差
般
般
差
般
般
脱节
2
80
般
般
般
较
般
般
3
120
较
较
4
140
较
较
较
较
较
较
着电弧焊接电流增焊接引弧性稳弧性脱渣性焊缝成形性逐渐变焊接飞溅电弧吹力较作焊件电弧力增加焊条熔化快熔宽略增加焊接效率高焊接电流太时飞溅烟雾焊条尾部易发红部分涂层失效崩落容易产生咬边焊瘤烧穿等缺陷增焊件变形会接头热影响区晶粒粗焊接接头韧性降低焊接电流太引弧困难焊条容易粘连工件电弧稳定易产生未焊透未熔合气孔夹渣等缺陷生产率低出焊条直径32mm时焊接电流120A焊接工艺较
32焊接电流硬度影响
表32 焊接电流硬度影响
直径
组
电流
Q235低碳钢焊接接头硬度值表（HV）
焊缝区
均值
热影响区
均值
32
1
80
1465
1332
1457
1418
1612
1727
1592
1644
2
100
2133
2049
1936
2039
1433
1462
1307
1401
3
120
1505
1568
1579
1551
1765
1714
1643
1707
4
140
144
1396
1321
1386
1349
1349
1337
1345
母材
均硬度1515
图31 120A区硬度曲线
图32 电流热影响区硬度曲线 图33 电流焊缝区硬度曲线
图中显示焊接电流逐渐增熔合区热影响区焊缝区硬度[4]均体现出逐渐增趋势直径电流中低电流硬度较低电流高硬度高低碳钢韧性塑性降低中间电流力学性合适
33焊接电流Q235焊接接头组织影响
331母材组织图
图34 母材40倍 图36 母材100倍
图36 母材400倍
图放倍数Q235钢母材组织图块状面体组织铁素体 黑色面体组织珠光体铁素体珠光体较均匀混合分布着
332焊缝组织图
图37 焊缝40倍 图38 焊缝100倍
图39 焊缝400倍
焊缝区显微组织[3]显微镜观察焊缝凝固组织特征形成柱状晶生长明显方性 散热快方致 垂直熔合线焊缝中心发展 常焊接结构钢 （低碳钢） 液态固态次结晶形成柱状晶奥氏体然进步冷室温历二次结晶程 呈柱状晶奥氏体冷程中分解铁素体珠光体 含碳较低 先析体素体 奥氏体晶界析出原奥氏体柱状晶轮廓勾画出称柱状铁素体柱状铁素体十分 粗间隙中少量珠光体成魏氏组织形态层焊接焊缝二次结晶组织变 细铁素体加少量珠光体 层焊缝相前层焊缝进行加热 发生相变 结晶柱状晶消失形成细等轴晶合金钢二次结晶组织受合金元素 焊接条件影响会出现组织般焊缝中合金元素较 淬透性较冷速度加快时出现贝氏体马氏体组织
333 热影响区组织图
图39 热影响区40倍 图310 热影响区100倍
图311 热影响区400倍
热影响区显微组织 受焊接程热循环（加热冷）作焊缝附热影响区相历特殊热处理 程样 焊缝热影响区部分离焊池距离加热温度焊冷时冷速冷该区组织变复杂 焊缝周围金属导热作焊缝热影响冷速度快时达淬火程度冷速度受材料导热性板厚接头形状钢板焊前初始温度（包括环境温度预热温度） 等素影响钢板尺寸越冷越快钢板初始温度越高（预热） 冷速越慢
通组学观察组织焊接电流变焊缝区熔合区热影响区组织晶粒度逐渐粗化铁素体逐渐变珠光体魏氏组织
结
(1)条件定情况着电弧焊焊接电流增焊接引弧性稳弧性脱渣性焊缝成形性逐渐变焊接飞溅电弧吹力较
（2）着焊接电流增焊接接头特征区组织铁素体逐渐转变珠光体者魏氏组织晶粒度逐渐变粗化
（3）焊条直径相焊接电流时焊接电流越特征区硬度分布呈现曲线分布逐渐变焊接电流焊缝区硬度低熔合区热影响区较高
（4）焊条直径32mm时佳焊接电流120A
结束语
通次课程设计学会少知识前学焊接方面知识复巩固次课程设计简单想做需查文献工艺设计较解做实验获数程容易尤磨金相组织开始划痕结果返工重新磨次清组织利完成实验次课程设计试验理相结合提高动手操作力学会理知识焊接基础焊接工艺方面受益匪浅工艺设计应力提高学许课没知识解实践重性感谢老师耐心指导焊接知识方面欠缺难免存足错误处希老师指正
参考文献
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
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焊接工艺课程设计
焊接工艺课程设计
1绪
1 1 Q235成分焊接性分析
Q235钢种普通碳素结构钢具冶炼容易工艺性价格价廉优点力学性满足般工程结构普通机器零件求世界国广泛应碳素结构钢牌号体现机械性符号Q+数字表示中Q屈服点屈汉语拼音表示屈服强度数值Q235表示种钢屈服强度235MPQ235钢含碳量约02属低碳钢Q235成分C含量012022Mn含量030065Si含量030S含量0050P含量0045SP非金属夹杂物较相含碳量热处理条件低碳钢焊接材料焊接头塑性击韧度良焊接时般需预热控制层间温度热焊必采热处理改善组织整焊接程必采取特殊工艺措施焊接性优良
Q235含少量合金元素碳含量较低般情况（环境温度低钢板厚度时）冷裂倾工件预热防止裂纹降低焊缝热影响区冷速度减应力等重作预热劳动条件恶化工艺复杂低合金结构施焊前否需预热般应根生产实践焊接性试验确定母材碳量Ceq≥035时应考虑预热低合金钢淬硬倾[1]取决钢化学成分根碳量公式知Q235碳量04焊接程中基淬硬倾焊前需预热类刚含碳量较低具较抗热裂性焊接程中热裂纹倾较正常情况会出现热裂纹厚度考虑板厚超25mm时应考虑100℃焊前预热试验中钢板厚度12mm需预热
焊接热处理目消焊接应力提高构件尺寸稳定性增强抗应力腐蚀性提高结构长期质量稳定性工件安全性等低合金钢焊接结构数请况进行焊热处理特殊求情况进行焊热处理试验特殊求未进行焊热处理
12 焊条
121焊条基求
（1）焊条熔敷金属应具良力学性
（2）焊条熔敷金属应具规定化学成分保证性求
（3）焊条应具良工艺性
（4）求焊条具良抗气孔抗裂纹力
（5）焊条应具良外观（表皮）质量
122焊条组成
焊条焊芯药皮两部分组成焊条中药皮包覆金属芯焊芯作导电焊条端部形成电弧时焊芯电弧热熔化冷形成具 定成分熔敷金属焊条中涂焊芯表面涂料称药皮作机械保护作冶金处理作改善焊接工艺性
焊条熔渣酸碱度分酸性焊条碱性焊条酸性焊条工艺性焊缝外表成形美观波纹细密碱性焊条焊缝具较高塑性击韧度般承受动载焊件刚性较重结构采碱性碱性焊条实验般结构采酸性焊条E4303(J422)
13 焊接操作注意事项安全求
焊条电弧焊操作时必须注意安全防护安全防护技术防止触电弧光辐射火灾爆炸毒气体烟尘中毒等
131 防止触电
焊条电弧焊时电网电压焊机输出电压手提明灯电压等会触电危险采取防止触电措施接零焊接电缆焊钳绝缘良损坏时修理焊条电弧焊时穿绝缘鞋戴电焊手套锅炉压力容器道狭潮湿沟焊接时绝缘垫外监护手提明灯时电压超安全电压36V高空作业时超12V高空作业时接高压线5m离低压线25m 作业必须停电电闸挂警告牌设监护万触电迅速切断电源时抢救
132 防止弧光辐射
焊接电弧强烈弧光紫外线眼睛皮肤损害焊条电弧焊时必须带弧焊护目镜片面罩穿工作服戴电焊手套焊接操作时注意避免相互影响宜设置弧光防护屏采取措施避免弧光辐射交叉影响6 级风时没采取效安全措施进行露天焊接作业高空作业焊接作业现场附应消防设施电焊作业完毕应拉闸时清理现场彻底消火种
133 防止火灾
焊接作业点火源10米高空作业方焊接火星范围应彻底清机灰尘木材木屑棉纱棉丝草垫干草石油汽油油漆等易燃物品撤离易燃物品诸木材未拆隔热保温燃材料等应采取安全措施水喷湿覆盖湿麻袋石棉布等
134 防止爆炸
焊接作业点 10 米易爆物品油库油品室乙炔站喷漆室等爆炸性混合气体室严禁焊接作业没特殊措施时压力压力容器道焊接进行装易燃易爆物品容器焊补前盛装物品放水水蒸气氮气置换清洗干净：测爆仪等仪器检验分析气体介质浓度焊接作业时开盖口操作员躲离容器孔口
135 防止毒气体烟尘中毒
焊条电弧焊时会产生溶性氟氟化氢锰氮氧化物等毒气体粉尘会导致氟中毒锰中毒电焊尘肺等尤碱性焊条容器道部焊接更甚根具体情况采取全面通风换气局部通风型电焊排烟机组等通风排烟尘措施
14 焊接工艺参数Q235焊接性影响
Q235属焊接方法选择特殊求焊条电弧焊埋弧焊气体保护焊电渣焊氩焊等焊接方法均采实验采常焊条电弧焊焊接时保证焊接质量必须选择合理工艺参数选定焊接工艺参数总称焊接工艺规范例手工电弧焊焊接工艺规范包括：焊接电流焊条直径焊接速度电弧长度层焊焊接层数等中电弧长度焊接速度般操作者操作中视实际情况行掌握参数均焊接前确定
141 焊条直径
焊条直径根焊件厚度焊接位置选择般厚焊件粗焊条薄焊件细焊条立焊横焊仰焊焊条应焊细焊条直径根焊件厚度焊接位置接头形式焊接层数等进行选择
1）根部求均匀焊透Ⅰ形坡口角接T形接搭接焊缝背面根部底焊接焊缝焊条直径根焊件厚度进行选
2）焊件厚度相处焊接位置应选直径焊条横焊立焊焊接时少直径50mm焊条
3）接头形式应选直径焊条T形接头搭接接头散热条件接接头选较粗直径焊条
4）开坡口接头第层底焊时应选直径较细焊条接接头底焊时选直径32mm焊条余层选直径40mm焊条
5）焊低碳钢时 焊条直径焊件厚度体应关系
142 焊缝空间位置
焊缝空间处位置分焊仰焊立焊横焊四种中焊操作方便易保证焊接质量生产率高应应位置施焊金属液重力作容易流施焊困难应量避免确需采位置时应采取定焊接措施做次实验时采焊
143 焊接电流焊接速度
焊接电流影响焊接接头质量生产率素电流金属熔化快熔深金属飞溅时易产生烧穿咬边等缺陷电流易产生未焊透夹渣等缺陷生产率低确定焊接电流时应考虑焊条直径焊件厚度接头型式焊接位置等素中焊条直径根生产验选择焊接电流：飞溅焊接电流致电弧力增飞溅 焊接电流时电弧力 熔渣铁水易分清 焊缝成型：焊接电流容易咬边余高焊接电流焊缝窄高焊条熔化状况：焊接电流焊条熔化快发红焊接电流容易粘弧
般细焊条选电流粗焊条选电流焊接低碳钢时焊接电流焊条直径关系列验公式确定：
I（30～40）d
式中：I焊接电流（A）d焊条直径（mm）老师已指定焊条直径32mm板堆焊合适电流应96A～128A间较电流焊缝影响组实验中选四焊接电流分80A100A120A140A实验中焊接电流120A
焊接速度指焊条焊缝长度方单位时间移动距离焊接质量影响焊速快易产生焊缝熔深浅熔宽未焊透等缺陷焊速慢焊缝熔深熔宽增加特薄件易烧穿确定焊接电流焊接速度般原：保证焊接质量前提量采较焊接电流值保证焊透焊缝成形良前提快速施焊提高生产率
144 焊件坡口
根设计工艺需焊件焊部位加工出定形状沟槽称坡口手弧焊时焊工件较薄（板厚≤6mm）时采I型坡口焊件厚度6mm时保证焊缝区焊透板厚需接头处开出定形状坡口实验观察焊接电流条件组织力学性性时间技术限然板厚12mm未开破口
145焊接接头形式
根施焊金属件空间位置常见焊接接头型式：接接头搭接接头角接接头丁字接头等中接接头受力均匀应接头型式搭接接头受力时产生附加弯矩消耗金属量需开坡口装配尺寸求高
146 焊接电压电弧长度选择
焊条电弧焊中电弧电压焊接工艺重参数般须确定电弧电压电弧长度决定电弧长电弧电压高反低电弧长度焊条芯融化端焊接熔池表面距离长短控制取决焊工知识验技巧焊接程中电弧长短直接影响焊缝质量成形果电弧长电弧飘摆燃烧稳定飞溅增加熔深熔宽易形成气孔缺陷电弧短常出现短路正常电弧长度验公式确定 L( 05～1) d(d 焊条直径)电弧长度抽象概念判断时根具体情况灵活掌握实际操作中电弧长电弧发出呼呼响声熔深浅焊缝中出现水珠状铁水电弧短时铁水熔渣分辨清时会铁水淹没焊条末端熔池形状电弧适中时熔池母材两条清晰界限熔池形状呈桃状铁水熔渣明显层次感
2实验程
确定焊接电流
查阅文献
分组
磨金相组织
焊接
切试样
组织拍
观察组织
硬度测试
出结
数分析
图2—1实验流程图
21试验原理
电弧焊作种熔化焊通加热焊金属联接处达熔化状态焊缝金属凝固实现金属
图22 焊缝金属交互结晶示意图
焊接焊接接头处[2]焊缝金属母材具交互结晶特征图22母材焊缝金属交互结晶示意图图知焊缝金属联接处母材具晶现象熔池金属结晶熔合区母材半熔化晶粒开始焊缝中心成长种结晶形式称交互结晶联生结晶晶体易长方散热快方致时晶体便优先成长晶体取利成长晶粒成长会遏止谓选择长形成焊缝中柱状晶
图 2—3
图22中显示着晶粒成长熔池中晶粒界面前浓度冷温度梯度着发生变化熔池全部凝固处会出现结晶形态焊接熔池熔化边界温度梯度G较结晶速度R处浓度冷着焊接熔池结晶温度梯度G熔化边界处直焊缝中心逐渐变熔池结晶速度R逐渐增焊缝中心处温度梯度结晶速度
热影响区焊接切割程中材料受热影响（未熔化）发生金相组织力学性变化区域组织特征分四区域：
（a） 热区 （粗晶区）
指焊接热影响区中具热组织晶粒显著粗区域区温度范围固相线1100℃加热温度高奥氏体晶粒急剧长塑性明显降尤击韧度降20％30％易淬火钢区脆性更热影响区中性差部位焊接刚度结构件时常热粗晶区产生脆化裂纹
（b）细晶区
细晶区焊接时母材加热1100℃～Ac3部位发生重结晶发生重结晶铁素体珠光体全部变奥氏体然空气中冷细均匀铁素体珠光体相热处理正火组织区域塑性韧性较焊接热影响区中性区域
（c）熔合区
熔合区焊缝母材相邻部位称半熔化区温度处液相线固相线间区域微观行十分复杂焊缝母材规结合形成参差齐分界面区域范围窄化学成分组织性较均匀性焊接接头强度韧性影响许情况熔合区产生裂纹脆性破坏发源
（d)完全重结晶区
加热温度Ac1 Ac3约750900℃钢加热奥氏体+ 部分铁素体区域冷组织细铁素体+珠光体+部分块未变化铁素体晶粒均匀区特点晶粒组织均匀力学性均匀
22实验材料设备
221实验设备
钨极交直流方波氩弧焊焊机（焊机型号WANBOWSE350）BM4XDV倒置金相显微镜维氏显微硬度计HV—1000A型材切割机（J1GDI355）250毫米落砂轮机金相砂纸金相抛光机J422系列焊条等
图24 粗抛设备 图25 精抛设备
图26 BM4XDV倒置金相显微镜
222实验概述
光学显微镜观察辨分析金属微观组织金相检验专门制备试样金属试样般光线透明性特殊制备金属试样表面整镜界限分明便显微镜视场中程度反射光源显示出清晰图象
223金相试样制备[5]步骤：
1） 取样
取样部位检验面选择取决分析材料零 件特点加工工艺程热处理程应选择 代表性部位生产中常规检验试样取 样部位形状尺寸明确规定轧材研究材料表层缺陷非金属夹杂 物分布时应垂直轧制方取横试样研究夹杂物类型材料变形程度晶粒拉长程度带状组织等应行轧制方取试样取样时应该保证观察截面截取产生组织变化材料采截取方法 软材料：锯车刨等加工方法硬材料：砂轮切片机切割电火花切割等方法切割程中断 进行水冷硬脆材料：锤击方法
金相试样便握持易磨制准通常金相试样圆柱体相尺寸立方体
2） 镶样
般情况果试样合适需镶样试样尺寸形状极规者化学热处理试样带丝片渗碳制备试样十分困难必须试样镶嵌起般常采塑料镶嵌镶嵌材料胶木粉聚氯乙烯等采机械镶嵌法夹具夹持试样
3） 磨样
磨样分粗磨细磨粗磨试样砂轮机磨出面倒45 倾斜角细磨试样金相砂纸磨 金相砂纸：0号（320 ＃）01 号（400 ＃）02号（500 ＃）03号（600 ＃）－04号（800 ＃）号数越 砂纸越细细磨时粗开始磨磨步骤 保证磨面整产生塌边弧度应单方进行磨削时应号进行宜跳号新磨痕盖旧磨痕更换号砂布换砂布时试样转90 新磨痕垂直旧磨痕易观察粗痕逐渐消类推直磨05号
4) 抛光
细磨试样需清洗铁屑砂便进步抛光抛光目细磨时遗留细微磨痕获光亮疵镜面金相抛光般分机械抛光电解抛光化学抛光实验中采机械抛光面介绍机械抛光机工作原理：机械抛光金相制样抛光机进行抛光机电动机带动两抛光盘组成转速200～600 转分抛光盘铺材料抛光布粗抛时常帆布粗抛细抛时常绒布细呢丝绸抛光时抛光盘断滴注抛光液抛光液般Al O Mg OCr O 等 水中悬浮液时抛光盘涂极细钻石粉制成 膏状抛光剂
机械抛光极细抛光粉末磨面间产生相磨削滚压作消磨痕抛光时应试样磨面均匀 正压旋转着抛光盘中心处压力宜盘边缘中心断回移动抛光阶段试样转180作反抛光防止夹杂物拖尾现象
5) 腐蚀
试样抛光（化学抛光外）显微镜光亮磨面夹杂物等试样组织进行显微分析试样须腐蚀常腐蚀方法化学腐蚀法化学腐蚀抛光样品磨面化学腐蚀剂中腐蚀定时间显示出试样组织实验中常腐蚀剂4％硝酸酒精溶液
23硬度测试
次试验测试力学性指标硬度采硬度测试设备华银HV1000A维氏显微硬度计硬度测定机械性试验中简单常种方式常方法压入法标志反映固体材料受物体压入时表现出抵抗弹性变形塑性变形破裂综合力硬度测量象缩显微尺寸称显微硬度试验显微硬度测试试验采静力压入法压头极金刚石角锥体图2—7示
图 2—7 华银HV1000A维氏显微硬度计
测试硬度时根组织分布确定区硬度分布转动目镜目镜着试样缓慢摇动右方手柄直目镜出现试样组织然心摇动手柄防试样物镜相碰目镜里组织清晰时停止摇动手柄操作界面加载钮压头动加载保荷卸荷卸荷目镜动转回中心位置时目镜里会出现图28示菱形通目镜两边手柄测量菱形两条角线记录显微维氏硬度压头菱面锥体压头硬度值试验力压痕表面积商表示压痕面积根压痕角线长度求具体操作时需选定试验力测角线长度输入系统获显微硬度值
图28 硬度压痕测试图
3 试验结果讨
31电流焊接工艺性影响
表31焊接电流焊接工艺性影响
焊条直径
组
焊接电流
引弧性
稳弧性
飞溅
电弧吹力
渣覆盖情况
脱渣性
焊缝成形
焊接缺陷
32
1
60
差
般
般
差
般
般
脱节
2
80
般
般
般
较
般
般
3
120
较
较
4
140
较
较
较
较
较
较
着电弧焊接电流增焊接引弧性稳弧性脱渣性焊缝成形性逐渐变焊接飞溅电弧吹力较作焊件电弧力增加焊条熔化快熔宽略增加焊接效率高焊接电流太时飞溅烟雾焊条尾部易发红部分涂层失效崩落容易产生咬边焊瘤烧穿等缺陷增焊件变形会接头热影响区晶粒粗焊接接头韧性降低焊接电流太引弧困难焊条容易粘连工件电弧稳定易产生未焊透未熔合气孔夹渣等缺陷生产率低出焊条直径32mm时焊接电流120A焊接工艺较
32焊接电流硬度影响
表32 焊接电流硬度影响
直径
组
电流
Q235低碳钢焊接接头硬度值表（HV）
焊缝区
均值
热影响区
均值
32
1
80
1465
1332
1457
1418
1612
1727
1592
1644
2
100
2133
2049
1936
2039
1433
1462
1307
1401
3
120
1505
1568
1579
1551
1765
1714
1643
1707
4
140
144
1396
1321
1386
1349
1349
1337
1345
母材
均硬度1515
图31 120A区硬度曲线
图32 电流热影响区硬度曲线 图33 电流焊缝区硬度曲线
图中显示焊接电流逐渐增熔合区热影响区焊缝区硬度[4]均体现出逐渐增趋势直径电流中低电流硬度较低电流高硬度高低碳钢韧性塑性降低中间电流力学性合适
33焊接电流Q235焊接接头组织影响
331母材组织图
图34 母材40倍 图36 母材100倍
图36 母材400倍
图放倍数Q235钢母材组织图块状面体组织铁素体 黑色面体组织珠光体铁素体珠光体较均匀混合分布着
332焊缝组织图
图37 焊缝40倍 图38 焊缝100倍
图39 焊缝400倍
焊缝区显微组织[3]显微镜观察焊缝凝固组织特征形成柱状晶生长明显方性 散热快方致 垂直熔合线焊缝中心发展 常焊接结构钢 （低碳钢） 液态固态次结晶形成柱状晶奥氏体然进步冷室温历二次结晶程 呈柱状晶奥氏体冷程中分解铁素体珠光体 含碳较低 先析体素体 奥氏体晶界析出原奥氏体柱状晶轮廓勾画出称柱状铁素体柱状铁素体十分 粗间隙中少量珠光体成魏氏组织形态层焊接焊缝二次结晶组织变 细铁素体加少量珠光体 层焊缝相前层焊缝进行加热 发生相变 结晶柱状晶消失形成细等轴晶合金钢二次结晶组织受合金元素 焊接条件影响会出现组织般焊缝中合金元素较 淬透性较冷速度加快时出现贝氏体马氏体组织
333 热影响区组织图
图39 热影响区40倍 图310 热影响区100倍
图311 热影响区400倍
热影响区显微组织 受焊接程热循环（加热冷）作焊缝附热影响区相历特殊热处理 程样 焊缝热影响区部分离焊池距离加热温度焊冷时冷速冷该区组织变复杂 焊缝周围金属导热作焊缝热影响冷速度快时达淬火程度冷速度受材料导热性板厚接头形状钢板焊前初始温度（包括环境温度预热温度） 等素影响钢板尺寸越冷越快钢板初始温度越高（预热） 冷速越慢
通组学观察组织焊接电流变焊缝区熔合区热影响区组织晶粒度逐渐粗化铁素体逐渐变珠光体魏氏组织
结
(1)条件定情况着电弧焊焊接电流增焊接引弧性稳弧性脱渣性焊缝成形性逐渐变焊接飞溅电弧吹力较
（2）着焊接电流增焊接接头特征区组织铁素体逐渐转变珠光体者魏氏组织晶粒度逐渐变粗化
（3）焊条直径相焊接电流时焊接电流越特征区硬度分布呈现曲线分布逐渐变焊接电流焊缝区硬度低熔合区热影响区较高
（4）焊条直径32mm时佳焊接电流120A
结束语
通次课程设计学会少知识前学焊接方面知识复巩固次课程设计简单想做需查文献工艺设计较解做实验获数程容易尤磨金相组织开始划痕结果返工重新磨次清组织利完成实验次课程设计试验理相结合提高动手操作力学会理知识焊接基础焊接工艺方面受益匪浅工艺设计应力提高学许课没知识解实践重性感谢老师耐心指导焊接知识方面欠缺难免存足错误处希老师指正
参考文献
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
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