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常溫環(huán)境的優(yōu)勢
在適宜的常溫環(huán)境下(一般認為 15 - 25℃),焊接質量相對更易。此時,焊縫的冷卻速度適中,既能避免過快冷卻產生淬硬組織和過大應力,又不會因過慢冷卻導致晶粒粗大。焊條的性能也能得到較好發(fā)揮,電弧穩(wěn)定,藥皮能正常發(fā)揮保護和冶金作用,有利于獲得成型良好、質量穩(wěn)定的焊縫。
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(huán)境:焊接環(huán)境溫度不宜過低,當環(huán)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(huán)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(xiàn)場通風良好,減少煙塵和有害氣體對人體的危害。
焊件因素
焊件材質:焊件的材質不同,其焊接性能也不同。例如,含碳量較高的碳鋼,焊接性較差,容易產生裂紋等缺陷,需要采取特殊的焊接工藝措施,如焊前預熱、焊后緩冷等;而含碳量較低的碳鋼,焊接性相對較好,但也需要注意控制焊接參數(shù),以焊接質量。
焊件厚度:焊件厚度越大,焊接時需要的熱量越多,焊接應力也越大,容易產生焊接缺陷。對于厚板焊接,通常需要采用多層多道焊,并注意控制層間溫度,以焊縫的質量。
焊件表面狀態(tài):焊件表面的油污、鐵銹、水分等雜質會影響焊縫的質量。這些雜質在焊接過程中會分解產生氣體,導致焊縫中產生氣孔;同時,雜質還會影響焊縫金屬與焊件的熔合,降低焊接接頭的強度。
焊后處理
緩冷焊件:焊后可采取適當?shù)木徖浯胧?,如用石棉布覆蓋焊縫,避免焊件急劇冷卻,使焊接應力得到充分釋放,降低裂紋產生的可能性。
及時進行后熱:對于一些易產生延遲裂紋的鋼材或焊接結構,焊后應及時進行后熱。后熱溫度一般為 200 - 350℃,保溫時間根據焊件厚度和焊接接頭的拘束度等因素確定,通常為 0.5 - 2 小時,以加速氫的逸出,防止氫致裂紋的產生。
消除焊接應力:對于重要的焊接結構,可采用熱處理等方法消除焊接殘余應力。例如,對焊件進行整體或局部的退火處理,加熱溫度一般在 550 - 650℃之間,保溫一定時間后隨爐冷卻,以改善焊縫和熱影響區(qū)的組織性能,提高焊接接頭的抗裂能力。
焊接環(huán)境溫度對碳鋼焊條的焊接質量有顯著影響,具體如下:
低溫環(huán)境的影響
產生淬硬組織:環(huán)境溫度過低時,焊接冷卻速度過快,焊縫及熱影響區(qū)易形成淬硬組織,如馬氏體。馬氏體硬度高、韌性差,使焊接接頭的脆性增加,裂紋敏感性增大。尤其對于含碳量較高或合金元素較多的碳鋼,這種現(xiàn)象更為明顯。
增大焊接應力:低溫下,焊件整體溫度較低,焊接過程中焊縫金屬與周圍母材的溫差更大。焊接后,焊縫收縮時受到低溫母材的約束,會產生較大的焊接應力。當應力超過材料的屈服強度時,就可能導致焊接接頭出現(xiàn)裂紋,特別是在焊縫的根部、收弧處等應力集中部位。
影響焊條性能:低溫會使焊條的藥皮變脆,在焊接過程中可能出現(xiàn)藥皮脫落的現(xiàn)象,影響藥皮對焊縫的保護作用和冶金反應效果。此外,低溫還會使焊條的引弧和穩(wěn)弧性能變差,電弧穩(wěn)定性降低,導致焊接過程不穩(wěn)定,影響焊縫的成型和質量。
高溫環(huán)境的影響
降低焊縫力學性能:環(huán)境溫度過高,焊縫冷卻速度過慢,會使焊縫金屬的晶粒長大,形成粗大的組織。粗大晶粒會降低焊縫的強度、韌性和硬度等力學性能,使焊接接頭的綜合性能下降。
影響焊條藥皮性能:高溫環(huán)境可能使焊條藥皮過早地發(fā)紅、開裂甚至脫落。藥皮的過早失效會導致保護氣體不足,空氣容易侵入焊縫,使焊縫金屬發(fā)生氧化、氮化等反應,降低焊縫的純凈度和性能。同時,藥皮中合金元素的過渡也會受到影響,無法準確地向焊縫中添加所需的合金元素,從而影響焊縫的化學成分和力學性能。
導致焊接變形:高溫環(huán)境下,焊件整體溫度較高,焊接時產生的熱量更容易使焊件產生不均勻的膨脹和收縮。由于碳鋼的熱膨脹系數(shù)較大,在高溫焊接時,這種膨脹和收縮更為明顯,容易導致焊件產生較大的變形,影響焊接結構的尺寸精度和外觀質量。
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