1. 不锈复合钢板的焊接有何特殊性?
不锈复合钢板是由两层不同性质的钢板复合而成,故在焊接时有它的特殊性。既要满足基层的焊接结构强度,又要使不锈复合钢板较薄的复层满足耐腐蚀性能要求。对于基层要避免铬、镍等合金含量增高。因铬、镍含量增高,基层焊缝中会形成硬脆组织,容易产生裂纹,影响焊缝强度。对于复层要避免含碳量增加。因复层焊缝含碳量增加会大大降低其耐腐蚀性。因此焊接工作比单层钢板复杂,要采用复合钢板特殊的焊接工艺。
2. 不锈复合钢板的焊接工艺要遵循哪两条原则?
采用不锈复合钢板特殊的焊接工艺时要遵循下列原则:
(1)不能用碳钢或低合金焊条向高合金材料上焊。要先焊碳钢或低合金钢,后焊不锈钢。
(2)焊不锈钢焊缝时,为减少热影响区,降低合金稀释率,宜采用小电流、直流反接、直道多道焊。焊接时焊条不宜作横向摆动。
3. 不锈复合钢板焊接时如何选择焊条?
由于复合钢板焊接的特殊性,要采用三种不同的焊条来焊接同一条焊缝,以保证焊缝质量。
基层与基层焊接,采用与基层材质相应的碳钢焊条;复层与复层的焊接采用与复层材质相应的焊条;基层与复层交界处——过渡层的焊接可采用铬、镍含量高的Cr25Ni13或Cr23Ni12Mo2型焊条(如E1-23-13-16、E1-23-13-15),以减少碳钢对不锈钢合金成分的稀释作用和补充焊接过程中合金成分的烧损。
4. 什么是异种钢焊接接头?
被焊母材的化学成分不同,无论选用什么焊条,均为异种钢接头,见图(a)、(b)、(c);若被焊母材的化学成分相同,而选用的焊条与母材不同,也称为异种钢接头,见图(d)。
异种钢接头
(a)、(b)、(c)母材不同的异种钢接头;(d)母材相同的异种钢接头
根据金属组织,异种钢接头可分为:
(1)同类异种钢接头。金属组织相同,而化学成分不同,如碳钢+低合金耐热钢(如20钢+12Cr1MoV),以及不同牌号的低合金耐热钢(如15CrMo+10CrMo910)等。
(2)异类异种钢接头。金属组织和化学成分均不相同,如低合金耐热钢+奥氏体不锈钢(如15CrMo+lCr18Ni9),低合金耐热钢+马氏体热强钢(如12Cr1MoV+F12)等。
5. 奥氏体钢与珠光体钢焊接时存在哪些问题?
奥氏体钢与珠光体钢焊接时,存在不少问题有待解决,其主要问题有:
(1)熔合区存在一个脆性交界层。焊接时,奥氏体焊缝金属与珠光体母材金属之间存在一个窄的低塑性带,宽度一般为0.2~0.6mm,其化学成分和组织不同于焊缝,通常叫做熔合区脆性交界层。它的存在严重降低了接头的冲击韧性。选用高镍合金的焊条,可减少脆性交界层的宽度。
(2)熔合区的碳扩散。奥氏体钢与珠光体钢的接头在焊后热处理或在高温条件下工作时,其熔合区附近发生碳的扩散现象,在碳化物形成元素含量低的珠光体钢一侧产生脱碳层,而在相邻的奥氏体焊缝一侧产生增碳层。脱碳层由珠光体变成铁素体,晶粒长大而软化;增碳层的碳与铬形成碳化铬析出而硬化。
(3)熔合区的热应力。奥氏体钢热膨胀系数比珠光体钢大30%~50%。这种异种钢接头在焊后冷却、热处理、生产运行中将产生较大的热应力,这是异种钢接头破坏的原因之一。采用线膨胀系数与珠光体钢较接近的镍基焊条或采用过渡层,可减少热应力。
6. 异种钢接头中的碳扩散与哪些因素有关?
碳扩散出现在异种钢接头中,特别在异类异种钢接头中更为明显。它与下列因素有关:
(1)碳的原始浓度不同。碳从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散。
(2)形成碳化物的合金元素多少不同。碳从合金元素少的一侧向合金元素多的一侧扩散。
(3)合金元素与碳的亲合力大小不同。碳从亲合力小的一侧向大的一侧扩散。
(4)碳的扩散程度还取决于温度和时间。温度越高、时间越长,碳扩散层越宽。
7. 异种钢接头中的碳扩散有什么危害?
碳扩散,使熔合区珠光体组织由于碳含量降低而变为铁素体组织,并且铁素体晶粒显著长大。增碳层中的碳化物也变得粗大,硬度非常高,使接头蠕变性能降低。在高温下长期使用后,在熔合区发生显微裂缝。
8. 常见的异种钢焊接时焊条怎样选择?
珠光体耐热钢与铬12%的马氏体热强钢焊接时,原则上选用与合金元素含量少的珠光体耐热钢一侧相匹配的焊条。但是,珠光体耐热钢与含铬17%的铁素体钢焊接时,必须用奥氏体钢焊条。珠光体耐热钢与铬镍奥氏体不锈钢焊接时,原则上选择含镍量较高的铬镍奥氏体钢焊条。
9. 铸铁补焊的主要困难有哪些?
铸铁补焊的困难主要表现在以下三个方面:
(1)焊接接头易产生白口组织。
(2)焊接接头易产生裂纹。
(3)在焊缝上易出现气孔。
10. 灰口铸铁焊接时有哪些问题?
灰口铸铁焊接时存在的主要问题有:
(1)熔合区易产生白口组织。焊接时,近缝区母材受热温度860℃以上,其中呈自由状态的石墨全部溶于γ-铁中。当以30~100℃/s的速度急速冷却时,溶于γ-铁中的碳来不及以自由状态的石墨形式析出,而以渗碳体出现。因而在熔合区内,易产生白口组织。
(2)产生热应力裂纹。热应力是在不均匀的加热及随后的冷却过程中,焊件不能均匀地热胀冷缩所引起的应力。由于铸铁的强度低,塑性很差,在热应力作用下易形成裂纹。
11. 铸铁焊接有哪几种方法?各有什么特点?
铸铁的焊接有冷焊法、热焊法两种。
(1)冷焊的特点:
1)工艺简单,劳动条件好。
2)焊前不用预热,可降低生产成本。
3)焊件在冷状态下焊接时,受热小,熔池小,所以焊接不受焊缝空间位置的限制。
4)接头的组织不均匀,白口较难避免,故机械加工困难。
(2)热焊的特点:
1)焊前需预热达600~650℃,生产率较低。
2)焊接时,熔化的金属量多,冷却时速度又慢,因此要预先在焊接处制备模子,防止熔化金属溢流,故只适于平焊位置焊接。
3)对于大焊件,由于预热困难,不能采用热焊。
4)白口化不严重,焊后便于机械加工。
5)焊缝的强度与基本金属相一致。
12. 冷焊铸铁的工艺要点有哪些?
冷焊铸铁的工艺要点如下:
(1)在保证电弧稳定和焊透的情况下,采用最小的电流焊接。
(2)采用分段焊、断续焊、分散焊及焊后锤击焊件,以降低焊接应力,防止裂纹产生。
(3)裂纹条数多或厚度大的铸件焊补时,可采用镶块焊补法或多层焊补。
13. 为什么铸铁不能采用一般的氧—乙炔切割方法进行切割?
原因如下:
(1)含碳、硅量较高,燃点高于熔点。
(2)气割时形成的二氧化碳熔点高、黏度大、流动性差。
(3)碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳会降低氧气气流的纯度。
14. 铸铁焊接时白口组织是怎样产生的?防止产生白口的主要措施是什么?
白口组织主要是由于焊接接头在高温状态下停留时间短,石墨来不及析出造成的。白口是硬而脆的渗碳体,它的存在严重破坏了铸铁的加工性能,提高了产生裂纹的可能性,因此铸铁焊接必须设法防止白口组织的出现。
防止白口的主要措施有:
(1)改变化学成分,增加石墨化元素的含量。
(2)减慢冷却速度,延长熔合区处于红热状态的时间,以促使石墨充分地析出。
(3)采用钎焊焊接法。
15. 如何选择铸铁补焊方法?
铸铁的补焊方法很多,正确的选择补焊方法,无论在经济上还是在质量上都有很大的意义。因此,必须根据具体情况,合理的选择焊补方法。在选择铸铁补焊方法时应考虑以下几点:
(1)查清是属于哪种类别的铸铁。
(2)铸铁的用途、工作条件、是否承受载荷、载荷的性质、是否承受压力、温度等。
(3)铸件的几何尺寸、厚度、结构的复杂程度及刚度情况等。
(4)缺陷的程度、数量及分布。
(5)焊后是否进行机械加工,对颜色和变形有无要求等。
16. 铸铁补焊工艺主要内容包括哪些?
铸铁补焊工艺主要内容包括:缺陷清除;缺陷性质分析;坡口的准备及清理;焊接材料的选择;焊接方法的确定及设备、工具的准备;栽丝、补板或镶块等措施的准备;焊接工艺参数和施工措施的选择;焊后热处理和检查。
17. 焊补铸铁时防止热裂纹的工艺措施有哪些?
焊补铸铁时防止热裂纹的主要工艺措施有:
(1)采用较小的焊接电流以减少熔深。
(2)尽可能用较快的焊接速度施焊,并且不做横向摆动或只做很小的横向摆动。
(3)坡口底部应带有圆角,避免尖角,以减少母材在焊缝金属的熔合比。
(4)收弧时应填满弧坑,避免弧坑裂纹。
18. 怎样补焊铸铁件缺陷?
铸铁的补焊有冷焊法和热焊法。
(1)冷焊法。
焊前用气焊火焰分段加热(≥400℃),将渗入铸件内部的油污烤尽,直至不再冒烟为止。然后钻上止裂孔(
),铲去缺陷,用扁铲或砂轮开坡口,见下图。
铸铁件补焊工艺示意图
(a)短段;(b)多层焊顺序;(c)电流大小对白口层的影响;
(d)退火焊道
焊条选用EZNi(铸308)或EZNiFe(铸408)。坡口较浅时选用
焊条,电流60~80A或90~100A;坡口较深时选用
焊条,电流120~150A。采用交流较好,焊条不作横向摆动。
焊补应尽量在室内进行。对较厚的铸件也可整体预热200~250℃。焊补的工艺要点是:短段、断续、分散、锤击、小电流、浅熔深和焊退火焊道等。
“短段、断续、分散、锤击”是为了减少应力,防止裂纹。每焊一段长度10~50mm后,用带小圆角的尖头小锤(锤重0.5~1kg),立即锤击,迅速地锤遍焊缝金属。待焊缝冷到60~70℃再焊下一段,见图(a)。锤击不便之处,可用圆刃扁铲轻捻。多层焊的顺序见图(b)。“小电流,浅熔深”是为了减少白口层的厚度,见图(c)。假若只补焊一层,则应焊退火焊缝,见图(d)。
(2)热焊法。
铸铁热焊能得到很好的质量,但是由于劳动条件差和某些工件难以加热,使应用受到限制。补焊前,将铸件在焦炭地炉内整体预热到550~650℃。若铸件尺寸较大,无法整体预热时,则可选择出减应力区并与焊补区一起预热到550~650℃。
热焊选用铸铁芯铸铁焊条,焊芯直径为
,用大电流(按每毫米焊芯直径50~60A选用),焊后在炉内缓冷。
19. 冷焊铸铁的焊条有哪些?各适用于什么范围?
冷焊铸铁的焊条根据焊后焊缝化学成分的不同,大致可以分为以下五种类型。
(1)强氧化型钢芯铸铁焊条EZFe(铸100)。这种焊条焊后的焊缝成分与组织不均匀,熔合区的白口较严重,只适用于焊补质量要求不高,焊后不要求机械加工的铸件。
(2)高钒铸铁焊条EZV(铸116、铸117)。系采用H08A焊芯,在药皮中加入大量钒铁而制成的铸铁焊条。多用于焊接受力大和焊补不用加工的铸铁件,尤其适于焊补球墨铸铁和高强度铸铁。
(3)强石墨化型焊条EZCQ(铸208,铸248)。采用了强石墨化剂(碳、硅)药皮,保证焊后焊缝组织为灰口铸铁。可以用来焊接刚度不大的中小型铸件。
(4)镍基铸铁焊条EZNi(铸308)、EZNiFe(铸408,铸508)。镍基焊条焊补铸铁时,熔合区的白口层很薄,而且是断续的,对机械加工影响不大。是目前焊接铸铁,控制熔合区白口层效果最好的一种焊条,因此,多用于重要的铸件补焊上。
(5)铜基铸铁焊条EZNiCu(铸607、铸612)。这类焊条焊后能防止裂纹和减少白口组织,但接头的机械加工仍有困难,故只适用于铸件非加工面上缺陷的焊补。
20. 铝及铝合金的焊接特点有哪些?
铝及铝合金的焊接主要特点有:
(1)容易氧化。铝和氧在常温下生成致密难熔的氧化铝薄膜,熔点高达2050℃,焊接过程中阻碍金属之间的熔合,容易形成夹渣。
(2)容易产生气孔。液态铝中溶解有大量的氢气,快速冷却凝固时容易在焊缝中聚集形成气孔。
(3)容易烧穿。铝在固液态转变时,无明显颜色变化,不易判断熔池温度的变化,因此熔池温度极易过高而导致烧穿。
(4)容易产生裂纹。铝的膨胀系数和结晶收缩率比钢大,易产生较大的焊接变形和内应力,对刚性大的结构将导致产生裂纹。
(5)焊缝性能下降。由于合金元素的蒸发和烧损,使焊缝性能下降。
21. 采用氩弧焊焊接铝及铝合金有什么优点?
采用氩弧焊焊接铝及铝合金的主要优点是:保护效果好,电弧燃烧稳定,焊缝成形美观。当采用交流电源焊接时,既可采用较大的电流,又可利用“阴极破碎”作用去除氧化铝薄膜。焊接时没有熔渣,不会产生残渣对接头的腐蚀现象。
22. 怎样焊接封闭管型铝母线?
焊接铝时要注意两点:清除表面氧化膜层和防止塌陷。常见的焊接方法有气焊、碳弧焊和氩弧焊,其中以氩弧焊为最好。现介绍用氩弧焊焊接
的主母线。
(1)焊前准备。用细铜丝刷将坡口两侧30mm范围内的污物刷除,直至露出金属光泽,然后用丙酮清洗坡口和焊丝。
(2)焊丝选用。一般采用与母材金属成分相近的标准牌号焊丝或母材金属切条,如果母材是工业纯铝,可选用丝301。
(3)焊接工艺。采用NSA-500-1型手工钨极交流氩弧焊机,根层打底焊。不加焊丝,遇有间隙处才稍加焊丝。以后各层加焊丝焊接。焊接规范:对于
的主母线,选用钨极直径
,焊丝
,氩气流量6L/min,焊接电流230~280A,两层焊满,见图(a)。对于
的主母线,选用钨极直径
,焊丝
,氩气流量8L/min,电流300~380A,预热250~300℃,三层焊满,见图(b)。
23. 铝母线焊接有哪些特点?焊接时应注意些什么?
由于铝母线本身物理和化学性质及其所处的条件,焊接时极易氧化,产生气孔和裂纹,使强度下降或接头脆断,对焊接接头质量有很大的影响,应制订措施,并在焊前准备及焊接过程中加以实施。
24. 铝母线焊接时怎样选择焊丝?常用的铝焊丝有哪几种?
铝母线焊丝的选用原则和常用的铝焊丝如下:
(1)焊丝选用原则:①满足接头机械性能、化学成分和导电性能的要求;②工艺性能要好,具有抗裂和防止气孔产生的性能;③有害成分必须控制在允许的范围之内;④清洁、干燥、无油渍、污物等。
(2)焊接铝导线选用的焊丝:①焊接纯铝导线选用丝301或成分相似的焊丝;②焊接铝镁合金导线选用丝311或丝331。
(3)焊丝直径由工艺参数和填充量来确定,一般以导线的厚度作为焊丝直径选用的依据,可采用下列公式估算
式中
——焊丝直径,mm;
δ——导线厚度,mm。
“+”用于薄母线;“-”用于厚母线。
25. 铜及铜合金的焊接有什么特点?
焊接特点如下:
(1)由于铜的导热性特别好,如果采用与低碳钢相同的规范,则母材难以熔合并易产生焊不透现象。
(2)铜及铜合金的线膨胀系数大,工件焊后易产生变形。
(3)铜及铜合金在液态下能溶解大量的氢气,由于冷却速度快,氢气来不及逸出造成大量的气孔产生。
(4)铜在液态下容易氧化,合金元素烧损严重,因此塑性、韧性明显下降。
(5)焊缝及热影响区易产生裂纹。