目錄摘要： 1
1母材的焊接效能分析 1
1.1母材的成分 1
1.2 母材力學效能和冷彎效能 1
2焊接方法的選擇和分析 1
2.1手工電弧焊的主要特點 2
2.2手工電弧焊工藝和材料 2
2.2.1手工電弧焊工藝 2
2.2.2手工電弧焊材料 3
3焊接裝置及工具的選擇 4
3.1工具型別 4
3.2弧焊機的選擇 4
4焊接工藝 5
4.1焊接工藝特點分析 5
4.2焊接工藝評定 5
4.2.1焊接方案選擇 5
4.2.2焊接材料選擇 5
4.2.3接頭坡口形式 6
4.2.4預熱 6
4.2.6焊後熱處理 8
5焊接檢驗 9
5.1外觀檢驗 9
5.2物理方法檢驗 9
5.2.1射線探傷 9
5.2.2聲波探傷 9
5.2.3磁力檢驗 10
5.2.4滲透檢驗 10
5.3結合強度檢測 10
6結論 10
參考文獻 11
12cr2mo1r耐熱鋼鋼板平板手工電弧工藝設計
學生：思逸揚
指導老師：遊添巷
（合武師技大學生物科學與體育學院）
摘要：本說明書分析了12cr2mo1r耐熱鋼的化學成分、力學效能和它的焊接性，並在此基礎上制定了一套手工電弧焊的設計工藝，包括材料的焊接效能分析、手工電弧焊裝置描述、手工電弧焊的合金粉末、手工電弧焊的各項工藝引數、焊接前的準備、焊後處理以及焊接檢驗。
關鍵詞：12cr2mo1r耐熱鋼；手工電弧焊
1母材的焊接效能分析
1.1母材的成分
母材規格：12cr2mo1r耐熱鋼鋼板兩塊，規格：－40×100×300，平板對接手工電弧焊。母材化學成分如表1所示。
表1 母材化學成分(wt%)
1.2母材的效能
母材的力學效能和冷彎效能如表2所示。
表2 母材力學效能和冷彎效能
2焊接方法的選擇和分析
電弧焊是工業生產中應用最廣泛的焊接方法，它的原理是利用電弧放電（俗稱電弧燃燒）所產生的熱量將焊條與工件互相熔化並在冷凝後形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過程。
電弧焊可分為手工電弧焊、半自動（電弧）焊、自動（電弧）焊。自動（電弧）焊通常是指埋弧自動焊-在焊接部位覆有起保護作用的焊劑層，由填充金屬製成的光焊絲插入焊劑層，與焊接金屬產生電弧，電弧埋藏在焊劑層下，電弧產生的熱量熔化焊絲、焊劑和母材金屬形成焊縫，其焊接過程是自動化進行的。最普
遍使用的是手工電弧焊。手工電弧焊示意圖如圖1所示。
圖1 手工電弧焊示意圖
2.1手工電弧焊的主要特點［6］
手工電弧焊是利用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法，簡稱手弧焊。其特點：
1、裝置簡單。
2、操作靈活方便。
3、能進行全位置焊接適合焊接多種材料。
4、不足之處是生產效率低勞動強度大。
2.2手工電弧焊工藝和材料［7］
2.2.1手工電弧焊工藝
手工電弧焊的基本工藝如下：
a. 在焊接前清理焊接表面，以免影響電弧引燃和焊縫的質量。
b. 準備好接頭形式（坡口型式）。
坡口的作用是使焊條、焊絲或焊炬（氣焊時噴射乙炔-氧氣火焰的噴嘴）能直接伸入坡口底部以保證焊透，並有利於脱渣和便於焊條在坡口內作必要的擺動，以獲得良好的熔合。
坡口的形狀和尺寸主要取決於被焊材料及其規格（主要是厚度）以及採取的焊接方法、焊縫形式等。
在實際應用中常見的坡口型式有：
彎邊接頭：適用於厚度＜3mm的薄件；
平坡口：適用於3~8mm的較薄件；
v型坡口：適用於厚度6~20mm的工件（單面焊接）；
x型坡口：適用於厚度12~40mm的工件，並有對稱型與不對稱型x坡口之分（雙面焊接）；
u型坡口-適用於厚度20~50mm的工件（單面焊接）；
雙u型坡口-適用於厚度30~80mm的工件（雙面焊接）。
坡口角度通常取60~70°，採用鈍邊（也叫做根高）的目的是防止焊件燒穿，而間隙則是為了便於焊透。
2.2.2手工電弧焊材料
手工焊的焊接材料為電焊條，它由鋼芯和包在鋼芯外面的藥皮組成。［1］
鋼芯鋼芯（焊芯）的作用主要是導電，並在焊條端部形成具有一定成分的熔敷金屬。焊芯可用各種不同的鋼材製造。焊芯的成分直接影響熔敷金屬的成分和效能，因此，要求焊芯儘量減少有害元素的含量，除了限制s、p外，有些焊條已要求焊芯控制as、sb、sn等元素。
藥皮焊條藥皮又可稱為塗料，把它塗在焊芯上主要是為了便於焊接操作，以及保證熔敷金屬具有一定的成分和效能。焊條藥皮可以採用氧化物、碳酸鹽、矽酸鹽、有機物、氟化物、鐵合金及化工產品等上百種原料粉末，按照一定的配方比例混合而成。各種原料根據其在焊條藥皮中的作用，可分成下列幾類：
1.穩定劑：使焊條容易引弧及在焊接過程中能保持電弧穩定燃燒。凡易電離的物質均能穩弧。一般採用鹼金屬及鹼土金屬的化合物，如碳酸鉀、碳酸鈉、大理石等。
2.造渣劑：焊接時能形成具有一定物理化學效能的溶渣，覆蓋在熔化金屬表面，保護焊接熔池及改善焊縫成形。
3.脫氧劑：通過焊接過程中進行的冶金化學反應，以降低焊縫金屬中的含氧量，提高焊縫機械效能。主要脫氧劑有錳鐵、矽鐵、鈦鐵等。
4.造氣劑：在電弧高溫作用下，能進行分解放出氣體，以保護電弧及熔池，防止周圍空氣中的氧和氮的侵入。
5.合金劑：用來補償焊接過程中合金元素的燒損及向焊縫過渡合金元素，以保證焊縫金屬獲得必要的化學成分及效能等。
6.增塑潤滑劑：增加藥皮粉料在焊條壓塗過程的塑性、滑性及流動性，以提高焊條的壓塗質量，減小偏心度。
7.粘接劑：使藥皮粉料在壓塗過程中具有一定的粘性，能與焊芯牢固地粘接，並使焊條藥皮在烘乾後具有一定的強度。
3焊接裝置及工具的選擇
3.1工具型別
工具：手工電弧焊的工具，主要包括夾持焊條的焊鉗；保護眼睛、**免於灼傷的電弧手套和面罩；清除焊縫表面及渣殼的清渣錘和鋼絲刷等。
3.2弧焊機的選擇
手工電弧焊的主要裝置有弧焊機，按其供給的焊接電流種類的不同可分為交流弧焊機和直流弧焊機兩類。
1.交流弧焊機：交流弧焊機供給焊接時的電流是交流電，是一種特殊的降壓變壓器，它具有結構簡單、**便宜、使用可靠、工作雜訊小、維護方便等優點，所以焊接時常用交流弧焊機，它的主要缺點是焊接時電弧不夠穩定。
2.直流弧焊機：直流弧焊機供給焊接時的電流為直流電。
它具有電弧穩定、引弧容易、焊接質量較好的優點，但是直流弧焊發電機結構複雜、雜訊大、成本高、維修困難。在焊接質量要求高或焊接2mm以下薄鋼件、有色金屬、鑄鐵和特殊鋼件時，宜用直流弧焊機。
本設計採用直流弧焊機。具體型號為zx7-500。
4焊接工藝［8］
4.1焊接工藝特點分析
焊前採取預熱措施，合理地控制層間溫度，以降低接頭的冷卻速度，防止產生馬氏體轉變。接頭在焊後還要進行熱處理，消除焊接殘餘應力，改善接頭的組織和效能。
12crmo1r耐熱鋼及其焊接接頭在350~500℃溫度之間會產生回火脆性，在制定焊後熱處理工藝時，除了選擇適合的熱處理溫度外，還要控制接頭的冷卻速度，使之既能達到回火的目的，又能避免產生回火脆性。
4.2焊接工藝評定［4］
4.2.1焊接方案選擇
選用手工電弧焊雙面焊接，正面焊接完畢，採用弧氣刨進行背面清根，再進行背面焊縫焊接。
4.2.2焊接材料選擇
對於耐熱鋼，應從保證焊接接頭的特殊效能出發，要求焊縫金屬的化學成分與母材相同或近似，因此本設計選用國產e6015-b3焊條，因母材厚度為40mm，因此選擇焊條規格為φ4.0。焊前，焊條嚴格按規定烘乾，烘乾溫度為360℃，烘乾時間2h，存放溫度150℃。
圖2 坡口形式
4.2.3接頭坡口形式
母材規格為－40×100×300，因此採用雙v形坡口，通常採用氧-乙炔火焰切割加工坡口，切割簽對鋼板切割線附近用氧乙炔焰預熱至200~250℃，切割後清除坡口表面所有氧化層，坡口表面用磁粉探傷檢查表面裂紋，坡口形式見圖2。
4.2.4預熱
因母材厚達40mm，含碳量為≤0.15，所以採用電加熱帶將坡口及其附近區域均勻預熱至250~350℃，稍高的預熱溫度可以有效的防止12cr2mo1r耐熱鋼焊接接頭出產生的應力和裂紋。
4.2.5焊接
焊接時，坡口兩側電弧停留時間略長，以減緩影響區的冷卻速度，並且要保持層間溫度大於250℃。正面焊縫焊完後，背面用碳弧氣刨清根，用砂輪機將滲碳層打磨乾淨，然後焊接背面，此時焊接區域溫度仍要保持在250℃以上。焊接位置為平位。
根據經驗公式i=10d2（其中i為焊接電流，d為焊條直徑），可知，焊接電流取160a。
當焊接電流調好以後，焊機的外特性曲線就決定了。實際上電弧電壓重要是由電弧長度來決定的。電弧長，電弧電壓越高，反之則低。
焊接過程中，電弧不宜過長，否則會出現電弧燃燒不穩定、飛濺大、熔深淺、氣孔等缺陷；若電弧太短，容易粘焊條。一般情況下，電弧長度等於焊條直徑的0.5~1倍為好，相應的電弧電壓為16~25v，因此，本設計選擇電弧電壓為25v。
焊接速度一般根據鋼材的淬硬傾向來選擇，本設計使用的母材12cr2mo1r耐熱鋼，因此焊接速度選用8cm/min。
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