影響碳鋼焊條焊接質量的因素有很多,主要包括焊條因素、焊接工藝因素、焊件因素和焊接環境因素等方面,以下是具體介紹:
焊條因素
化學成分:焊條的化學成分直接影響焊縫金屬的性能。例如,碳含量過高會增加焊縫的硬度和強度,但同時也會降低其韌性和抗裂性;錳含量有助于提高焊縫的強度和韌性,還能起到脫氧脫硫的作用;硅也是一種脫氧劑,適量的硅能增加焊縫的強度,但過量會導致焊縫變脆。
藥皮質量:藥皮的作用是保護焊縫金屬、穩定電弧和向焊縫中過渡合金元素等。藥皮成分不均勻、厚度不一致或受潮等都會影響焊接質量。例如,藥皮受潮會使焊縫中產生氣孔、裂紋等缺陷;藥皮中合金元素含量不足,會導致焊縫金屬的力學性能不達標。
焊條直徑:焊條直徑的選擇應根據焊件的厚度、焊接位置和焊接電流等因素來確定。直徑過大,在焊接薄板或小電流焊接時,不易操作,且可能導致焊縫根部未焊透;直徑過小,焊接厚板時則需要多層多道焊接,效率低,且焊縫的力學性能可能受影響。
注意事項
焊條保存:焊條應存放在干燥、通風良好的倉庫內,避免受潮。倉庫內的溫度應保持在 5℃ - 40℃,相對濕度不超過 60%,防止焊條因受潮而影響焊接質量。
焊接環境:焊接環境溫度不宜過低,當環境溫度低于 0℃時,應采取預熱措施,如對焊件進行預熱,以防止焊縫產生裂紋等缺陷。同時,要避免在大風、下雨或濕度較大的環境中焊接,如無法避免,應采取相應的防護措施,如設置防風棚、烘干焊件等。
與母材匹配:根據碳鋼母材的強度等級和化學成分,選擇合適型號的碳鋼焊條,確保焊縫金屬與母材在力學性能和化學成分上相匹配,以焊接接頭的質量。
安全防護:焊接過程中會產生弧光、煙塵和有害氣體等,操作人員應佩戴好防護面罩、手套等個人防護用品,防止弧光灼傷眼睛和皮膚,同時要保持焊接現場通風良好,減少煙塵和有害氣體對人體的危害。
焊接工藝因素
焊接電流:焊接電流過大,會使焊條熔化過快,焊縫熔深過大,容易產生咬邊、燒穿等缺陷,同時還會導致焊縫金屬過熱,晶粒粗大,降低焊縫的力學性能;電流過小,焊條熔化不均勻,電弧不穩定,容易產生未焊透、夾渣等缺陷。
焊接電壓:焊接電壓過高,電弧長度增加,熱量分散,會使焊縫寬度增加,熔深減小,還可能導致焊縫表面粗糙,成型不好;電壓過低,電弧太短,容易造成焊條與焊件粘連,影響焊接過程的順利進行。
焊接速度:焊接速度過快,焊縫冷卻速度也快,容易產生淬硬組織,增加裂紋傾向,同時可能導致焊縫熔寬和熔深不足,出現未熔合等缺陷;速度過慢,會使焊縫過熱,晶粒粗大,焊接效率低下,且可能造成焊縫金屬堆積過高,成型不美觀。
運條方法:不同的運條方法會影響焊縫的形狀、尺寸和質量。例如,直線形運條法適用于焊接較薄的焊件或窄焊縫,能獲得較窄的焊縫;鋸齒形和月牙形運條法能使焊縫得到較好的保護,且焊縫成型美觀,但操作不當可能導致焊縫兩側熔合不良。
焊接過程控制
選擇合理焊接參數:根據焊件的厚度、焊接位置和焊條直徑等因素,選擇合適的焊接電流、電壓和焊接速度。焊接電流不宜過大,否則會導致焊縫過熱,晶粒粗大,增加裂紋傾向;焊接速度不宜過快,以免焊縫冷卻速度過快產生裂紋。例如,使用直徑 3.2mm 的焊條焊接時,平焊位置的焊接電流一般為 100 - 130A,焊接電壓為 20 - 25V,焊接速度控制在 30 - 50cm/min。
采用正確運條方法:根據焊縫的形狀和尺寸,選擇合適的運條方法,如直線形、鋸齒形、月牙形等。運條過程中要保持均勻的速度和穩定的電弧長度,避免出現斷弧、收弧過快等情況,焊縫金屬的良好熔合和成型。
控制層間溫度:多層多道焊時,要控制好層間溫度,使其不低于預熱溫度且不規定的上限溫度。例如,對于一般碳鋼焊件,層間溫度宜控制在 150 - 250℃之間,防止層間溫度過高導致焊縫組織過熱,或過低使焊接應力增大。
適用范圍不同:
1、碳鋼焊條(其熔敷金屬抗拉強度均小于等于500MPa即50kgf/mm2)適用碳鋼及低強度的低合金鋼焊接。
2、不銹鋼焊條是指涂有以不銹鋼為源料的一類焊條。可分為鉻不銹鋼焊條和鉻鎳不銹鋼焊條,廣泛應用于化工、化肥、石油、醫療機械制造等行業。
高濕度環境(相對濕度 60%)
氣孔數量增加:高濕度環境下,空氣中含有大量水分,在焊接電弧的高溫作用下,水分會分解成氫氣和氧氣進入熔池。氫氣在熔池冷卻過程中來不及逸出,就會在焊縫中形成氣孔,降低焊縫的致密性和強度。
裂紋傾向增大:氫是引起碳鋼焊接冷裂紋的重要因素之一。高濕度環境使焊縫中的氫含量增加,氫原子在焊縫金屬中擴散聚集,當應力達到一定程度時,就容易引發裂紋,特別是在焊接高強度碳鋼或厚板時,這種裂紋傾向更為明顯。
力學性能下降:由于氣孔和裂紋等缺陷的存在,以及氫對焊縫金屬組織的影響,會導致焊縫的力學性能下降,如強度、韌性和塑性等指標可能達不到設計要求。
電弧穩定性變差:過多的水分會使焊條藥皮中的成分發生變化,影響藥皮的保護效果和穩弧性能,導致電弧燃燒不穩定,焊接過程中容易出現斷弧、飛濺等現象,影響焊縫的成型質量和焊接效率。
當相對濕度超過 90% 時,一般不建議進行焊接作業,否則需采取嚴格的除濕措施,如對焊件和焊條進行烘干、使用除濕設備降低環境濕度等,以焊接質量。