45鋼厚板的焊接

1 前言

某公司于2012年6月份與齊齊哈爾重型機床廠簽訂10米立車立柱焊接件制作的技術協議，其上二外形尺寸為δ80[×]270[×]6800及δ120[×]270[×]6800材質為45(GB/T699)的導軌板，受供貨限制需拼接。為保證焊接質量，圓滿完成任務，我們與他們進行技術合作研究決定采用焊條電弧焊（SMAW）、熔化極氣體保護電弧焊（GMAW）及藥芯焊絲電弧焊（FCAW）三種焊接方法對板厚為100mm長度為320mm的45(GB/T699)鋼板進行焊接試驗。

2 焊接性分析

（1）45(GB/T699)鋼的化學成分如表1，按照國際焊接學會推薦的碳當量CE（IIW）＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)計算知，該鋼的碳當量達0.7%，由此表明，其強度高，塑性、韌性尚好，焊接熱影響區淬硬傾向較大，有較強的冷裂紋敏感性，焊接性較差。

表1

（2）焊接時，相當數量母材熔化進入焊縫，使其含碳量增高，容易產生焊縫熱裂紋。特別是硫的雜質控制不嚴時，更易顯示出來。焊縫中含碳量及硫磷含量增高，凝固溫度區間增加，偏析現象增大。在凝固收縮應力的作用下，易沿液態晶界處開裂，產生熱裂紋，而且熱裂紋在弧坑處更為敏感。

（3）同時，由于焊縫中含碳量的高，氣孔敏感性也較大。

3 焊接工藝

（1）焊縫坡口形式以減小熔合比，防止熱裂紋的產生為原則。三種焊接方法的坡口形式如圖1。施焊前坡口及坡口兩側10mm~15mm范圍內須清理干凈直至見金屬光澤。正面焊完3~4層后在背面進行碳弧氣刨清根施焊3~4層。其余焊層均按此方法進行施焊。

焊條電弧焊坡口型式熔化極氣體保護電弧焊及

藥芯焊絲電弧焊坡口型式

圖 2

（2）焊前預熱和控制層間溫度，以降低焊縫和熱影響區的冷卻速度，從而防止產生淬硬的馬氏體組織。坡口兩側150mm~200mm范圍內用履帶式加熱器加熱，預熱溫度為150℃~250℃，層間溫度大于預熱溫度，但不得大于400℃，外側用硅酸鋁纖維氈包覆好。為保證焊縫緩慢冷卻，待施焊全部結束后再拆除。

（3）為減小熔合比，我們采用立焊的方法施焊。焊接時要掌握好角度及手法，不要出現焊瘤，且隨焊隨清理焊道。

（4）每焊完一道焊縫立即用手錘錘擊，將焊縫表面打出均勻的密密麻麻的麻點，使焊縫松弛，釋放焊件的焊接應力。打底層和表面層不錘擊，避免金屬冷作硬化和表面美觀。

（5）采用多層多道焊焊接，單道焊縫的厚度不超過4mm，焊條電弧焊單道焊縫的寬度不超過所用焊條直徑的3倍，熔化極氣體保護電弧焊和藥芯焊絲電弧焊單道焊縫的寬度不超過15mm。多層多道焊縫和坡口交接處必須清理干凈，在施焊過程中，要避免焊道與坡口交接處產生未焊到位或咬邊，在焊條及焊絲移到焊縫兩邊緣時，停留時間要稍長一些，以減少焊件的冷卻速度，同時還可做到防止邊緣熔合不好、夾渣等缺陷。焊完第三道焊縫以后的每道焊縫焊完后，要稍做停留（20min~30min），以緩解熱量集中及焊接應力。

（6）每焊完一道焊縫最后收弧時，焊條及焊絲應慢慢地離開熔池，再快速地返回補焊二、三次，填滿弧坑，避免產生火口裂紋。最后一道焊縫焊接速度、擺幅寬度、電弧長度均勻一致，以保證得到波紋一致、整齊美觀的表層焊縫。每焊完一層要用放大鏡檢查是否有裂紋發生。

●焊條電弧焊（SMAW）焊接

焊條選用強度級別低的E5015（GB/T5117-1995）焊條，以提高焊縫的塑性，韌性和抗裂性能。焊前焊條要進行350℃/2h烘干。焊接工藝參數見表2。焊縫經外觀檢查及超聲波探傷檢驗為合格，但施焊中裂紋時有產生，脫渣較容易，返修工作量較大。一名熟練電焊工耗時約1.5個工作日，焊條消耗約19kg。

●熔化極氣體保護電弧焊（GMAW）焊接

焊絲選用ER50-6（GB/T8110-2008），保護氣體為85％Ar+15%CO2，保護氣體流量為18L/min~20L/min，焊絲干伸長為15mm~20mm，焊絲前傾角為10°~15°。焊接工藝參數見表3。焊縫經外觀檢查及超聲波探傷檢驗為合格，施焊中很少產生裂紋，但飛濺不可避免且要隨焊隨清理，比較費時。一名熟練電焊工耗時約1.3個工作日，焊絲消耗約10kg。

表2

表3

●藥芯焊絲電弧焊（FCAW）焊接

焊絲選用E501T-1（GB/T10045-2001），保護氣體為85％Ar+15%CO2，保護氣體流量為16L/min~18L/min，焊絲干伸長為15mm~20mm，焊絲前傾角為10°~15°。焊接工藝參數見表4。焊縫經外觀檢查及超聲波探傷檢驗為合格，且極少產生裂紋，無飛濺，極易脫渣。一名熟練電焊工耗時約1個工作日，焊絲消耗約12kg。

表4

綜上所述，藥芯焊絲電弧焊(FCAW)較焊條電弧焊（SMAW）及熔化極氣體保護電弧焊具有工藝性能好，熔敷速度快，生產效率高，綜合成本低的特點，更適用于焊接45鋼厚板。