焊接技術(shù)及自動化畢業(yè)設(shè)計說明書

　　一.前言

　　weldox系列鋼板是瑞典ssab鋼鐵公司開發(fā)生產(chǎn)的超高強度鋼,集高強度與可焊性、長壽命于一身,在國內(nèi)得到了較快的發(fā)展應(yīng)用. 主要應(yīng)用范圍：壓力鋼管、采礦設(shè)備、礦用自卸車體和汽車起重機、帆船龍骨、大的拱梁、斗鏟的頂邊的框架和主要的高韌性部件等領(lǐng)域。產(chǎn)品改造后工作出色，重量的減輕減少了產(chǎn)品的總重量，從而減少了設(shè)備的維修費用和維修的時間，因此提高了生產(chǎn)率。焊接是影響低合金調(diào)質(zhì)高強鋼應(yīng)用至關(guān)重要的因素,本課題就是針對于高強鋼weldox900鋼進行焊接工藝設(shè)計。

　　二.weldox900鋼的性能及應(yīng)用概述

　　1.weldox900鋼的化學(xué)成分（見表1）

　　表1 材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))(％)

　　化學(xué)成分 c si mn p s cr0 ni mo cu ti n

　　質(zhì)量分數(shù) 0.17 0.21 1.39 0.009 0.001 0.23 0.05 0.496 0.01 0.04 0.003

　　由于其合金元素總含量低于5%，weldox為低合金高強鋼。

　　2.weldox900鋼的力學(xué)性能

　　weldox900鋼的抗拉強度≥1015mpa,屈服強度≥940mpa，斷后伸長率≥13％。

　　3.weldox900鋼的焊接性能

　　weldox900鋼的合金含量低，碳當(dāng)量低，從而可用任何普通的電弧焊方法，就可將其焊在普通結(jié)構(gòu)鋼板上。在焊接時，我們所要求的目標(biāo)是在焊接接頭處獲得較好的強度和良好的韌性。根據(jù)國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量公式 ce(iiw)=c+mn/6+（cu+ni）/15+（cr+mo+v）/5(質(zhì)量分數(shù))(%)，我們可以知道，隨著碳當(dāng)量的增加,鋼材的焊接性回變差,當(dāng)ce值大于0.4%～0.6%時,冷裂紋的敏感性將增大,焊接時需采取預(yù)熱施焊后保溫緩冷，并進行消除應(yīng)力熱處理。考慮到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)實際情況，我們采用焊條電弧焊打底，藥芯焊絲 co2焊蓋面。與焊條電弧焊相比，藥芯焊絲 co2焊具有電弧的熱輸入集中、焊接電 流密度大、焊接熱變形小、生產(chǎn)效率高及焊縫成形好等明顯優(yōu)勢。

　　4. weldox900鋼的用途

　　weldox900鋼產(chǎn)品改造后工作出色，重量的減輕減少了產(chǎn)品的總重量，從而減少了設(shè)備的維修費用和維修的時間。主要應(yīng)用于礦山機械、橋梁、鐵路、汽車起重機等重載領(lǐng)域，如壓力鋼管、采礦設(shè)備、礦用自卸車體和汽車起重機、帆船龍骨、大的拱梁、斗鏟的頂邊的框架和主要的高韌性部件等領(lǐng)域。

　　三.weldox900鋼焊接試驗及試驗方法

　　1.碳當(dāng)量法

　　根據(jù)國際焊學(xué)會(iiw)推薦的碳當(dāng)量公式：

　　ce(iiw)=c+mn/6+（cu+ni）/15+（cr+mo+v）/5(質(zhì)量分數(shù))(%)

　　我們可以了解到weldox900的ce=0.554％，當(dāng)碳當(dāng)量大于0.45％時，則熱影響區(qū)熱影響區(qū)粹硬傾向性大，焊接時易產(chǎn)生冷裂紋。因此在焊接之前應(yīng)采取預(yù)熱措施，焊后保溫緩冷，并進行消除應(yīng)力熱處理。

　　2.t形接頭抗裂性試驗

　　（1）試件及試驗參數(shù)

　　參照gb/t4675，1-1984《斜y坡口焊接裂紋試驗方法》自行設(shè)計了t形接頭試件進行裂紋敏感性試驗。15mm厚weldox900鋼板抗冷裂試驗件組合形狀及尺寸，腹板兩側(cè)各75mm長，加工成k形60°破口，中間100mm長加工60°斜y形坡口。翼板與腹板間隙為2mm，用方形拘束快固定，焊接方法為mag焊，焊接工藝見表2，保護氣體為80％ar+20co2，試驗環(huán)境溫度25℃，相對濕度為65％。

　　表2焊縫焊接工藝參數(shù)

　　焊接電流

　　i/a 電弧電壓

　　u/v 焊絲伸出長度

　　l/mm 焊接速度

　　v/(mm•s)

　　260 28 20 5

　　（2）試驗結(jié)果

　　試件經(jīng)過48小時后進行裂紋的檢驗和解剖，采用著色探傷法進行表面裂紋檢查。試驗焊縫橫面經(jīng)研磨、化學(xué)試劑侵蝕、沖洗干燥后置于體式金相顯微鏡下放大10倍進行金相價差，在室溫25℃裂紋率為10％及13％，在余下三種試驗溫度下，試件的表面裂紋率均為0，金相檢查結(jié)果表明，室溫條件下試驗焊縫底部有疑似裂紋存在，未見進步一擴展傾向，預(yù)熱50℃、75℃及100℃，試件沒有冷裂紋產(chǎn)生。

　　四.weldox900鋼焊接工藝

　　在產(chǎn)品的實際焊接過程中，由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接方法多種多樣。焊接接頭存在較大的拘束度，局部應(yīng)力集中，因此在焊接操作時必須制定嚴格的工藝規(guī)程。以焊接板厚5-7mm，不開坡口的weldox900鋼，其工藝如下。

　　1.焊接方法

　　weldox900鋼碳含量為0.17%，屬于低碳調(diào)質(zhì)鋼，mag焊是最

　　合適的焊接方法，并且ar與co2的聯(lián)合保護可防止合金元素?zé)龘p，有利于得到性能良好的焊接接頭。

　　2.焊接材料

　　超高強度鋼由于強度提高，鋼材塑性、韌性相應(yīng)下降。如果

　　仍采用等強原則，選用高組配的焊接接頭，焊縫的韌性不容易保證，將可能導(dǎo)致由于焊縫金屬韌性不足引起低應(yīng)力脆性破壞。因此高強鋼焊接應(yīng)采用等韌性原則，選擇焊縫韌性不低于基體金屬的低組配焊接接頭比較合理。采用低強的焊縫金屬并不總是意味著焊接接頭的強度一定低于母材。根據(jù)多年來的焊接接頭力學(xué)性能試驗經(jīng)驗，只要焊縫金屬的強度不低于母材的87%，仍可保證接頭與母材等強。