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鍍鋅鋼闆焊接的工藝方法

發布時間:2017-08-04 09:05      浏覽次數:
  1.鍍鋅鋼電弧焊
  
  鋅層的存在給鍍鋅鋼的焊接帶来了一定困難,主要的問題有:焊接裂紋及氣孔的敏感性增大、鋅的蒸發及煙塵、氧化物夾渣及鍍鋅層熔化及破壞。其中焊接裂紋、氣孔和夾渣是最主要的問題。
  
  1.1 焊接性
  
  (1)裂紋
  
  在焊接過程中,熔化的鋅浮在熔池的表面或位于焊縫根部。由于鋅的熔點遠遠低于鐵,熔池中的鐵首先結晶,液态鋅會沿着鋼的晶界滲入其中,導致晶間結合變弱。而且鋅與鐵之間易形成金屬間脆性化合物Fe3Zn10和FeZn10,進一步降低了焊縫金屬的塑性。因此在焊接殘餘應力的作用下易沿晶界裂開,形成裂紋。
  
  1) 影響裂紋敏感性的因素
  
  ① 鋅層的厚度 鍍鋅鋼的鋅層較薄,裂紋敏感性小,而熱鍍鋅鋼的鋅層較厚,裂紋敏感性較大。
  
  ② 工件厚度 厚度越大,焊接拘束應力越大,裂紋敏感性越大。
  
  ③ 坡口間隙 間隙越大,裂紋敏感性越大。
  
  ④ 焊接方法 用手工電弧焊焊接時裂紋敏感性小,而用CO2氣體保護焊焊接時裂紋敏感性大一些。
  
  2) 防止裂紋的方法
  
  ① 焊前在鍍鋅闆焊接處開坡口V、Y形或X型坡口,用氧乙炔或噴砂等方法去除坡口附近的鍍鋅層,同時控制間隙不宜過大,一般1.5mm左右。
  
  ② 選用含Si量低的焊接材料。氣體保護焊時應采用含Si量低的焊絲,手工焊時采用钛型、钛鈣型焊條。
  
  (2)氣孔
  
  坡口附近的鋅層在電弧熱的作用下産生氧化(形成ZnO)及蒸發,并揮發出白色煙塵和蒸氣,因此極易在焊縫中引起氣孔。焊接電流越大,鋅的蒸發越嚴重,氣孔敏感性越大。用钛型、钛鈣型焊條焊接時,在中等電流範圍内不易産生氣孔。而用纖維素型和低氫型焊條焊接時,小電流和大電流下均易産生氣孔。另外焊條角度應盡量控制在30°~70°範圍内。
  
  (3)鋅的蒸發及煙塵
  
  用電弧焊焊接鍍鋅鋼闆時,熔池附近的鋅層在電弧熱的作用下氧化成ZnO并蒸發,形成很大的煙塵。这種煙塵中主要成分为ZnO,對工人的呼吸器官具有很大的刺激作用,因此,焊接時必須采取良好的通風措施。在同樣焊接規範下,用氧化钛型焊條焊接時所産生的煙塵量較低,而低氫型焊條焊接時産生的煙塵量較大。
  
  (4)氧化物夾渣
  
  焊接電流較小時,加熱過程中形成的ZnO不易逸出,易造成ZnO夾渣。ZnO比較穩定,其熔點为1800℃。大塊狀的ZnO夾渣對焊縫塑性具有非常不利的影響。利用氧化钛型焊條時,ZnO呈細小均勻分布,對塑性及抗拉強度影響都不大。而用纖維素型或氫型焊條時,焊縫内的ZnO較大、較多,焊縫性能差。
  
  1.2 鍍鋅鋼的焊接工藝
  
  鍍鋅鋼可采用手工電弧焊、熔化極氣體保護焊、氩弧焊、電阻焊等方法進行焊接。
  
  (1)手工電弧焊
  
  1) 焊前準備
  
  为了降低焊接煙塵,防止焊接裂紋及氣孔的産生,焊前除了開适當的坡口外,還應将坡口附近的鋅層去除。去除方法可采用火焰烘烤或噴砂。坡口間隙應盡量控制在1.5~2mm内,工件厚度較大時,可放寬到2.5~3mm。
  
  2) 焊條的選擇
  
  焊條的選擇原則是焊縫金屬的力学性能盡量與母材相近,而且焊條熔敷金屬中含矽量應控制在0.2%以下。
  
  采用钛鐵礦型焊條、氧化钛型焊條、纖維素型焊條、钛鈣型焊條和低氫型焊條焊接時所得到的接頭強度均可达到滿意的指标,見表1。但用低氫型焊條和纖維素型焊條焊接的焊縫中易産生夾渣和氣孔,因此一般不用。
  
  對于低碳鋼鍍鋅鋼闆,應優先選用J421/J422或J423焊條。對于強度等級在500MPa以上的鍍鋅鋼闆,可選用E5001、E5003等型号的焊條。對于強度在600MPa以上的鍍鋅鋼闆,應選用E6013、E5503及E5513等型号的焊條。
  
  焊接時,盡量采用短弧,不要使電弧擺,以防止鍍鋅層熔化區域的擴大,保证工件的抗腐蝕性并降低煙塵量。
  
  (2)熔化極氣體保護焊
  
  可采用CO2氣體保護焊或者Ar+CO2、Ar+O2等混合氣體保護焊進行焊接。保護氣體對焊縫中Zn的含量有明顯的影響,采用純CO2或CO2+O2時,焊縫中Zn的含量較高,而采用Ar+CO2或Ar+O2時,焊縫中Zn的含量較低。電流對焊縫中Zn含量影響不大,随着焊接電流的增大,焊縫中的Zn含量稍有降低。
  
  采用氣體保護焊焊接鍍鋅鋼時,焊接煙塵要比手工電弧焊大得多,因此應特别注意排風。影響煙塵量大小及成分的因素主要是電流和保護氣體。電流越大,或保護氣體中CO2或O2含量越大,焊接煙塵越大,而且煙塵中ZnO含量也增大,最大時ZnO的含量可达到70%左右。
  
  在同樣的焊接規範下,鍍鋅鋼的熔深要比不鍍鋅的鋼闆大。T形接頭、搭接接頭及向下立焊的焊接氣孔敏感性較大,焊接速度越大越易産生氣孔;對于鍍鋅合金鋼,焊接速度的影響尤其明顯。多道焊時,後續焊道的氣孔敏感性大于前一道。
  
  采用不同保護氣體焊接的鍍鋅鋼接頭的力学性能見表2。可見,保護氣體成分對接頭力学性能并沒有很大的影響,一般采用純CO2進行焊接。

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