45钢焊接工艺设计

45钢焊接工艺设计内容摘要：

对于中碳钢来说，通过焊前和焊后处理，以及焊接条件的选择上做到以下几个方面，可以避免很多的缺陷。 有利于减少中碳钢热影响区的最高硬度，可以防止冷裂纹。 在条件允许的情况下可以选择碱性焊条。 焊件的开口尽量用 U 形状，如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少 母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。 由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达 30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。 焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下（动载荷或冲击载荷）工作的焊件更应如此。 消除应力的回火温度为 600～ 650℃。 45 钢焊接工艺 45 钢由于含 C 量较高 ,其焊接性较差 ,容易产生热裂纹、冷裂纹、气孔、 6 焊接接头脆化等缺陷。 当采用不 同电流对 45 钢进行手弧焊焊接，焊后进行一些力学性能测试可知四种焊接电流中，焊接电流越大，焊接接头同一特征区晶粒越粗大；各特征区域的硬度越高；同一焊接电流下，焊缝区硬度较低，热影响区硬度较高。 45 钢 焊接工艺参数确定 ：采用交流电源； ： 焊条为 J422，直径为 ； ： 由于时间和技术的限制， 此次实验中没有开坡口； ： 此次焊接电流为 100~130A； ：焊件最好要经过前处理，此次实验没有进行 焊 前处理； ：用火焰加热到 200℃ 左右，此次实验没有进行焊前预热； ：焊后立即进行热处理 600650℃ 左右，然后缓冷；焊前预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施，预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。 此次焊接实验没有进行焊后热处理； 7 2. 实验过程 实验材料 母材 成分 本次实验所用所用 母材 主要 是 45钢钢板，厚度为 15mm。 45钢主要成分是 :C含量 %%、 Mn含量 %%、 Si含量 %%、 Cr含量不大于 %、 Ni含量不大于 %。 焊接材料 J422 焊条的组成： 由焊芯和药皮两部分组成。 焊条中被药皮包覆的金属芯是焊芯，其主要作用是导电，在焊条端部形成电弧，同时焊芯靠电弧热熔化后，冷却形成具有一定成分的熔敷金属。 焊条中涂在焊芯表面上的涂料称为药皮。 其主要作用是机械 保护作用、冶金处理作用和改善焊接工艺性能。 J422 焊条 主要 用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低的低合金钢，一般用于焊接钢结构和普通碳钢管道的焊接。 J422焊条直径从 到 不等，可以进行全位置焊接， 交直流两用。 具有优良的焊接工艺性能和力学性能，电弧稳定，飞溅少，脱渣容易，焊缝成型美观。 实验设备 本实验使用到的实验设备及主要工具有：钨极交、直流方波氩弧焊电源（焊机型号 WANBOWSE350）如图 23，型材切割机（ J1GDI355）如图24， 250 毫米落地砂轮机如图 25，华银 HV1000A 维氏显微硬度计如图 26，粗抛光机如图 27,精抛光机如图 28， BM4XD 倒置金相显微镜如图 29， 8 砂纸，腐蚀剂，抛光粉，锉刀，量杯，烧杯，镊子，医用棉球等。 图 23 钨极交、直流方波氩弧焊电源 图 24 型材切割机 图 25 落地砂轮机 9 图 26 华银 HV1000A显微硬度计 图 27 粗抛机 图 28 精刨机 图 29 BM4XD倒置金相显微镜 10 图 2— 11 熔池金属结 晶示意图 实验原理 电弧焊作为一种熔化焊，是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。 焊接接头处的焊缝金属和母材具有交互结晶的特征，图 2— 10 为母材和焊缝金属交互结晶的示意图。 由图可知，焊缝金属与联接处母材具有共晶现象，即熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。 这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。 当晶体最易长大方向与散热 最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被遏止。 这就是所谓选择长大，并形成焊缝中的柱状晶 [4]。 在图中显示，随着晶粒的成 长，熔池中晶粒界面前的浓度过冷和温度梯度也随着发生变化。 因而，熔池全部凝固以后，各处将会出现不同的结晶形态。 在焊接熔池的熔化边界上，温度梯度 G 较大，结晶速度R 很小，因此此处的浓度过冷最小，随着焊接熔池的结晶。 温度梯度 G 由熔化边界处直到焊缝中心逐渐变小，熔池的结晶速度 R 却逐渐增大，到焊缝中心处，温度梯度最小，结晶速度最大。 热影响区是焊接或切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生 图 210 焊缝金属的交互结晶示意图 11 金相组织和力学性能变化的区域。 按其组织特征又可分为以下四个区域：过热区（粗晶区） 指焊接热影响区中，具有过热组织或晶 粒显著粗大的区域此区的温度范围为固相线至 1100℃ ，因加热温度过高，奥氏体晶粒急剧长大，使其塑性明显下降，尤其是冲击韧度下降 20％ 30％，对于易淬火钢，此区脆性更大，是热影响区中性能最差的部位。 焊接刚度大的结构件时，常在过热粗晶区产生脆化或裂纹。 细晶区是焊接时母材被加热到 1100℃ ～ Ac3 的部位，将发生重结晶，将发生重结晶，即铁素体和珠光体全部变为奥氏体，然后在空气中冷却得到细小均匀的铁素体和珠光体，相当于热处理的正火组织。 此区域的塑性和韧性都较好，是焊接热影响区中性能最好的区域。 熔合区为焊缝与 母材相邻的部位，又称半熔化区，温度处于液相线与固相线之间。 这个区域的微观行为十分复杂，焊缝与母材的不规则结合，形成了参差不。