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时间:2020-10-21 12:02  邛崃菜市场发布

Q235ASMAW焊立焊焊接工艺设计

一、母材技术状况

1、母材的选择:母材选用尺寸为直径200mm×8mm的Q235A钢管。其交货状态为热轧。

2、Q235A的含碳量较低,且除Mn、Si、S、P等常见元素外,很少有其它

合金元素,焊接性较好,韧性和塑性较好,焊接接头产生裂纹的倾向小,有一定的伸长率,具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A一般在热轧状态下使用,应用范围较广,适应制造各种大型结构件和受压容器。可装配成各种不同的接头,适应各种不同位置的施焊,且焊接工艺和技术较简单。不需要使用特殊和复杂的设备,对焊接电源没有特殊的要求,交直流弧焊机都可以焊接。对焊接材料也无特殊要求,酸性碱性都可以。化学成分见表1所示。

表1Q235化学成分w(%)

牌号

等级

化学成分(质量分数%)

Q235

A

C

Mn

Si

S

P

0.14~0.22

0.30~0.65

0.31

0.50

0.45

二、焊接材料选择及技术状况

手工电弧焊(SMAW)常用的焊条型号E4303,牌号J422,属于钛钙型焊条。这种焊条工艺性好,应用广泛。钛钙型焊条药皮中含有大量酸性造渣物,可以进行全位置焊接,交直流两用,电弧稳定,熔深适中,飞溅少,熔渣流动性好,脱渣容易,焊缝成形美观,具有优良的焊接工艺性能和力学性能。用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低的低合金钢。

三、焊前准备

1、坡口形式及加工方式:根据母材的材质与厚度确定应开V形坡口。加工方式为气割,板对接立焊施工如图1所示。

2、试板的矫正与处理:如去毛刺、飞边,矫正平面度等。

3、接头形式:对接接头。

4、坡口尺寸:钝边高度0.5mm~1mm,根部间隙2.5mm~3.5mm,坡口角度为60°,坡口形式及钝边如图2所示。

5、焊接区域的清理:对坡口及其附近(约20mm内)的表面被油、锈、漆和水等污染的清理。可根据被清物种类及具体条件分别用钢丝刷刷、砂轮磨或喷丸处理等手工或机械方法。必要时,还可用氧乙炔烘烤清理的部位,以除去工件表面的油污和氧化皮,使之露出金属光泽。

6、焊条烘干:选用焊条为酸性焊条。使用前先在烘箱内保温1~1.5h,烘箱温度取70~150゜C,最高不超过250゜C。

图1板对接立焊施工图图2坡口形式及钝边

技术要求

焊接方法:焊条电弧焊;接头形式:板对接接头;焊接位置:立焊(向上焊接);试件材质:Q235;根部间隙b=3.0~4.0,α=60°,p=0.5~1。

四、焊接设备与工具

1、选用ZX5-250型焊机

2、焊钳:规格为300A,且具有良好的绝缘性与隔热能力。

3、手持式面罩:用耐燃或不燃的绝缘材料制成,罩体应遮住焊工整个面部,防止焊接飞溅、弧光及其它辐射对焊工面部及颈部损伤的,便于观察焊接状态的一种遮蔽工具。

4、烘干箱:对受潮焊条进行烘干,确保焊接质量,是烘干焊条的专用设备。

5、焊条保温桶:焊条保温筒是装载己烘干的焊条,是能保持一定温度以防止焊条受潮的一种盒形容器。焊工可随身携带到现场,用于保持焊条干燥度,可以随焊随取。通常是利用弧焊电源二次电压对简内加热,温度一般在100℃-450℃之间,能维持焊条药皮含水率≦0.4%。

6、敲渣锤:是两端制成尖铲形和扁铲形的清渣工具。

7、劳保用品:在焊接过程中,电弧中会飞出火花或熔滴,为保证在这些条件下防止烧伤,防止弧光,防止触电,焊工应戴防护手套、穿绝缘胶鞋和工作服。

五、焊接确定

1、装配与点固:将两钢管放在同一水平面上,使钢管焊接面对齐。用接同焊条在焊件两端进行点固,定位焊焊焊缝长度为10mm;,并对装配位置和定位焊质量进行检查。定位焊后,将焊缝两端用角磨机打磨并将坡口内飞溅清理干净。一般定位焊焊接电流应比正常电流大15%~20%,并将试件固定在焊接支架上待焊。

2、引弧:在定位焊缝的下端部划擦引弧,电弧引燃后,不要急于向上行走焊接,要在始焊端平稳焊接,形成熔合良好的熔池后,再向上横向缓缓摆动,这样当焊接电弧运至坡口根部间隙时,该处就会得到很好的预热效果,从而有利于击穿焊缝,形成背面熔池。焊条运行到坡口根部时,将焊条向上适当倾斜,并向背部压下,听到击穿声后,开始沿根部向两端做横向锯齿形摆动,此时焊条角度要恢复到原来状态。

3、打底焊:立焊运条方法锯齿形运条。电弧长度应小于焊条直径长度,运条过程中焊条与焊件之间的夹角如图4所示。将焊件垂直固定在距离地面有一定距离的的工装上,间隙小的一端在下,向上立焊,一般采用灭弧法打底焊,熔池表面呈水平的椭圆形,使电弧的1/3对着坡口间隙,电弧的2/3覆盖在熔池上。注意控制有1/2的弧柱在焊缝的背面燃烧。焊接过程中,焊条摆动要在坡口中间时稍快,在坡口两端时稍加停顿,以防焊后产生中间凸起、两侧凹陷的现象。焊条摆动要尽量贴向坡口根部,使熔池前方保持有清晰可见的熔孔,熔孔尺寸以深入钝边每侧1~1.5mm为宜。随着焊接过程的进行,焊接温度升高,熔孔尺寸会逐渐增大,此时要适当减小焊条与焊件下端的夹角,使熔池在焊缝正面的尺寸大些,背面尺寸小些,并加快焊条摆动速度,使焊缝中心受热时间更短。如在焊接过程中,发现焊件收缩过大,间隙尺寸减小过多,应增加焊缝中间停留时间,保证其充分熔透。

a)焊条与焊件下端夹角b)焊条与焊件左右两侧夹角

图4焊条与焊件的夹角

4、中间层(填充焊)焊接:填充层施焊前,应彻底清除前道焊缝的焊渣、飞溅,打底焊缝两侧尤其要认真清理。焊缝接头过高部分处打磨平整。填充层施焊时焊条角度要比打底层下倾10°~15°,以防液体金属下淌,形成中间焊道过高的现象,不利于下一层的焊接。采用锯齿形运条,坡口两侧略做停顿,焊缝中间稍快;摆动角度逐渐增大,在坡口两侧略停顿,稍加快焊条摆动速度,使熔池呈椭圆形,以保证焊缝与母材熔合良好和避免夹渣。各层焊道应平整或呈凹形。填充层焊完后焊缝表面应比坡口边缘低1~1.5mm,且表面要平整。为使盖面层焊接时能够看清坡口,填充焊接时注意不能损坏坡口边缘棱角。焊接填充层时,引弧点要在熔池上方10~15mm处,引弧后将电弧拉至弧坑处,沿弧坑的形状将弧坑填满,再正常焊接。填充层焊接的运条方法如图5所示。

图5充层焊接的运条方法(板对接立焊)

5、盖面焊接:盖面层焊接前需先将填充层表面的焊渣和飞溅物等清理干净,施焊方法与填充层焊接时基本相同,但焊条横向摆动的速度要均匀,摆动幅度要更大更宽,要保证焊缝宽窄一致。焊条运至坡口两侧时应将电弧进一步压低,并稍作停顿,以防产生咬边。一根焊条焊完后,更换焊条要迅速,接头要准确到位,不得从熔池上直接引弧接头,划擦引弧部位应在熔池上部10~15mm处。焊缝接头直接影响焊缝整体美观效果。盖面层的接头方法与填充层接头方法相同。盖面层焊完后,不要立即清渣,以减缓冷却速度,待试件温度降到室温后,在进行清理。清渣后的试件要保持原始焊缝,不得修磨。

六、焊接工艺参数的确定

1、焊条直径:焊条直径是指焊芯直径。一般根据工件厚度选择焊条直径为3.2mm和4.0mm两种。

2、焊接电流:根据工件厚度、接头形式、焊接位置、焊道层数和焊条类型等综合因素选择。

3、焊接层数:根据工件厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙综合考虑,可作如下计算来确定:n=δ/d(n为焊接层数,d为焊条直径,δ为工件厚度)。可估算焊接层数为三层。焊接参数见表2所示

表2Q235ASMAW焊对接立焊焊接参数

焊接层次

焊条直径/mm

焊接电流/A

电弧电压/V

运条方法

焊接方式

电源极性

打底焊

Φ3.2

90-110

22~24

连弧焊法

向上立焊

直流反接

填充焊

Φ4.0

100-130

22~26

锯齿形运条法

盖面焊

Φ4.0

100-110

22~24

锯齿形运条法

七、操作要点及注意事项

1、引弧:在焊缝起点前约10mm处用直击引弧法引燃,然后将电弧适当拉长并迅速移到焊缝的起点。

2、运条:采用单面焊双面成形法如图6所示。打底用灭弧法,填充用锯齿形运条法,盖面用锯齿形运条法。

3、焊接接头:一般采用热焊法焊接,换焊条要快。接头时,在弧坑下方10mm处引弧,摆动向上施焊;至原弧坑处时,焊条倾角大于正常焊接角度10°,电弧向焊根背面压送,稍停留,根部被击穿并形成熔孔时,焊条角度恢复到正常角度,然后横向摆动向上焊接。

图6a)渗透成形焊缝b)穿透成形焊缝

4、收弧:划圈收尾法,焊条移到焊缝终时,在弧坑处作圆圈运动,直到填满弧坑为止再拉断电弧。

5、敲渣:仔细清理打底焊层焊缝与坡口两侧母材夹角处的焊渣、焊点与焊点叠加处的焊渣。将打底焊层焊缝表面不平之处进行打磨,为盖面层焊缝焊接做准备。

6、清根:对于质量要求较高的双面焊接成形的全熔透焊缝,在焊完一面对反面施焊之前,使用适当的工具从反面对完成的焊缝根部清理的过程,清除第一面焊缝根部的缺陷。

7、锯齿形运条填充焊:填充焊时应将打底层焊道产生的飞溅物清理干净.在距离焊缝始端约10mm处引弧后,将电弧拉回到始焊端采用锯齿形摆动运条进行施焊,焊条摆动到坡口两侧要稍作停顿,以利于熔合及排渣.

8、锯齿形运条盖面焊:盖面焊时应将前一层熔渣清理干净,引弧与填充焊相同,采用锯齿形运条

板对接立焊的操作要领可以归纳为“一看、二听、三准”

看:观察熔池形状和熔孔大小,并基本保持一致。当熔孔过大时,应减小焊条与试板的下倾角,让电弧多压往熔池,少在坡口上停留。当熔孔过小时,应压低电弧,增大焊条与试板的下倾角度。

听:注意听电弧击穿坡口根部发出的“噗噗”声,如没有这种声音,就是没焊透。一般保持焊条端部离坡口根部1.5~2mm为宜。

准:施焊时,熔孔的位置要把握准确。焊条的中心要始终对准熔池前端与母材的交界处,使每个熔池与前一个熔池搭接2/3左右,并始终保持弧柱1/2~1/3在背面燃烧,以加热和击穿坡口根部,保证背面焊缝的熔合。

八、其它

1、焊前预热:可以有效降低冷却速度,从而改善接头组织,降低拘束应力,并有利于氢的析出,可有效地防止冷裂纹。在200~450℃温度范围内预热可以取得较好的效果。为了防止消除应力裂纹,应将原定的预热温度适当提高。

2、消氢:限制焊接材料中氢来源、清除焊件和焊丝表面杂质、冶金处理、合理的焊接参数、焊后脱氢处理等来防止氢的危害。

3、焊后脱氧:一般是加热至300~400℃,保温1h。保证焊接材料的干燥,严格限制氧的来源。

4、焊后热处理:起到消除扩散氢、降低和消除残余应力、改善组织或降低硬度等作用。

5、消除应力措施:

(1)整体高温回火;(2)局部高温回火;(3)机械拉伸法;(4)温差拉伸法;(5)振动法。

6、一定要防止气孔、烧穿、未熔合、飞溅大、焊缝形状不规则、电弧不稳。

7、盖面焊摆动幅度较填充焊时稍大。

8、焊到顶端收弧,待电弧熄灭熔池凝固后才能移开焊钳,以免局部产生气孔。

九、检验要求

1、焊件检验前要将焊件表面的焊渣飞溅物清理干净,焊缝不允许修磨和补焊,应保持原始状态。SMAW焊的板对接焊缝外形尺寸要求见表3所示

表3SMAW焊的板对接立焊焊缝外观尺寸要求(单位:mm)

焊缝位置

焊缝余高

余高差

焊缝宽度

焊缝直线度

比坡口每侧增宽

宽度差

正面

0~3

≤2

0~0.25

≤1.5

≤3°

2、对焊件外观缺陷的要求:试件表面不应有焊瘤、烧穿、夹渣、气孔及未熔合等缺陷。未焊透长度不超过0.2L(L为焊缝总长)且深度≦1.5mm。

3、焊缝咬边深度≤0.5mm,两侧咬边合计总长不超过焊缝长度的15%

4、单面焊背面不应有未焊透,因焊缝接头不良造成的未焊透深度应不大于板厚的15%,且≤1.5mm的板厚,每处接头不良长度≤3mm,背面下塌应≤2mm。

5、焊缝根部收缩深度小于等于20%的板厚,且≤2mm。

6、焊缝内部合格标准应执行无损检测GB/T3323-2005《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》标准。Ⅱ级以上为合格。

7、试件错变量应不大于10%的板厚,变形角度≤3º。

8、试件力学性能试验应符合GB/T2653-1989标准的规定。

9、试件两端20mm处不作为评定范围。

十、参考文献

1、雷世明主编.焊接方法与设备.北京:机械工业出版社,2013

2、许志安主编.焊接实训.北京:机械工业出版社,2008

3、英若采主编.熔焊原理及金属材料焊接.北京:机械工业出版社,2013

4、杨跃主编.典型焊接接头电弧焊实作.北京:机械工业出版社,2009

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