范文一:闪光对焊
闪光对焊技术
工业上常用的对焊有电阻对焊和闪光对焊,属压焊范畴, 是主要的焊接方法之一。闪光对焊是多参数影响的不连续过程。目前, 应用较多的焊接工艺有连续闪光对焊和预热闪光对焊。闪光对焊由于热效率高、焊接质量好、可焊金属和合金的范围广,不但可以焊接紧凑截面, 而且可以焊接展开截面的焊件(如型钢、薄板等) ,因此,广泛应用于机电、建筑、铁路、石油钻探和冶金工业等方面。1903年,德国人首使用闪光对焊, 前苏联则发展了闪光对焊技术。从50年代到70年代,前苏联、美国、英国、日本、瑞士等国家,对闪光对焊的基本理论研究及闪光焊机的研制进行了大量的工作,使闪光对焊技术得以迅速发展。经过近一个世纪的研究和应用,闪光对焊技术日趋成熟完善,发展到相当高的水平。现在,闪光对焊在一个国家中应用的广泛程度可以从一个侧面反映这个国家的焊接水平。
一、 闪光对焊的原理
闪光对焊是将焊件装配成对接接头,接通电源,使端面逐渐达到局部接触,利用电阻热加热这些接触点(产生闪光),使端面金属熔化,直至焊件端部在一定深度范围内达到预定温度时,迅速施加顶锻力完成焊接,闪光对焊的原理如图1所示:
闪光对焊分为连续闪光焊和预热闪光焊,由于连续闪光焊相比预热闪光焊来说
设备比较简单,生产效率高,因此行业中普遍使用连续闪光对焊来生产轮辋。从图1中看到,闪光对焊是将两待焊件分别夹紧于两夹钳电极中,接通阻焊变压器,移动夹钳并使待焊端面轻微接触,形成许多接触点,当电流通过时,接触点被熔化,成为连接两端面的液态金属过梁。由于过梁中的电流密度极高,使过梁中的液态金属蒸发,过梁爆破。随着动夹钳的缓慢推进,过梁也不断产生与爆破,在蒸气压力和电磁力的作用下,液态金属微粒不断从对口间喷射出来,形成火花急流——闪光。在此过程中待焊件两伸出端逐渐缩短,端头温度也逐渐升高,过梁的爆破速度加快,动夹钳推进速度也逐渐加大,在闪光过程结束前必须使整个端面形成一层液态金属层,并在焊件端面一定深度上达到塑性变形温度。此时,动夹钳突然加速,对焊件端面施加足够的顶锻力,对口间隙逐渐减小,过梁停止爆破,随即切断电源,封闭端面的间隙和过梁爆破后留下的火口。同时,挤出两端面的液态金属及氧化夹杂,使清洁的塑形金属紧密接触,并使接头区产生一定的塑性变形,以促进再结晶的进行,形成共同晶粒,获得牢固的接头。
二、闪光对焊的分类及其工艺过程
闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等。
1、 连续闪光对焊
连续闪光对焊的工艺过程包括:连续闪光和顶锻过程。施焊时,先闭合一次电路,使两根钢筋端面轻微接触,此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒---闪光,接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触,形成连接闪光。当闪光到预定的长度,使钢筋端头加热到将近熔点时,就以一定的压力迅速进行顶锻。先带电顶锻,再元电顶锻到一定长度,焊接接头即告完成。
2、 预热闪光对焊
预热闪光对焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程,以扩大焊接热影响区。其工艺过程包括:预热、闪光和顶锻过程。施焊时先闭合电源,然后使两根钢筋端面交替地接触和分开,这时钢筋端面的间隙中发出断续的闪光,而形成预热过程。当钢筋达到预热温主后进入闪光阶段,附后顶锻而成。
3、 闪光-预热闪光焊
闪光-预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程,目的是使不平整的钢筋端面烧化平整,使预热均匀。其工艺过程包括:一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程。施焊时首先连续闪光,使钢筋端部闪平,然后同预热闪光焊。
三、闪光对焊规范参数选择 闪光对焊的重要工艺参数有:伸出长度、闪光留量、闪光速度、闪光电流密度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻电流、顶断压力、夹紧力等。
1、焊件的伸出长度:
焊件伸出长度是焊件从静夹具和动夹具中伸出的长度,可根据焊件和材料性质选
择。一般应大于焊件直径的一半,取p=0.7—1.0d (d 为棒料直径)。
2、闪光留量:
考虑焊件因为闪光而减短的预留长度,又称烧化量,可根据材料性质、焊件断面尺寸和是否预热等因素来选择。
3、闪光速度:
闪光速度是在稳定闪光条件下,焊件的瞬时接近速度。亦称动夹具的瞬时给进速度,又称烧化速度。
增大二次空截电压,减小焊件断面尺寸,适当提高预热温度,采用预热(与连续闪光焊比较)焊接小断面链条(与大断面链条比较),焊接易氧化及导热性好的材料,均可选用较高的闪光速度。
当闪光阶段后期因闪光速度小经常出现中断是,接头中易产生危险的氧化膜夹层缺陷;而不恰当提高闪光速度会使加热区变窄,温度梯度增大,则所需焊机功率增大和引起过梁爆破后火口深度的增加。
应注意:一般资料给出的闪光速度为平均闪光速度。
4、闪光电流密度(次级空载电压):
闪光电流密度(次级空截电压)对焊件的加热有重大影响。它与焊接方法、材料性质和焊件断面尺寸等有关。通常在较宽的范围内变化。连续闪光对焊导电,采热性能好的焊件时,电流密度应取高值。预热闪光对焊大断面的焊件时,应取低值。闪光电流密度是通过调节次级电压(空载)来获得的。次级空载电压的选择原则是在保证稳定闪光条件下,尽量选择较低的空载电压,还应尽量减少焊机的短路阻抗,尤其是电阻量,所以,保持焊接回路的清洁至关重要。
5、顶锻留量
顶锻留量是闪光对焊时,考虑焊件因顶锻缩短而预留的长度。它影响着液态金属、氧化物的排除及塑性变形程度,通常略大一点对达到焊接要求有利。
6、顶锻速度:
顶锻速度是闪光对焊时,顶锻阶段动夹具的移动速度。通常顶锻速度大些对获得优质接头有利。
7、顶锻压力:
(1)顶锻留量大,则顶锻压力响应大。
(2)顶锻速度增大,则顶锻压力应减小。
(3)增大对口端面温度梯度,顶锻力应小些。
(4)高温强度大的金属材料,则顶锻压力响应大。
(5)导电、导热性能良好的金属材料,则顶锻压力响应大。
8、夹紧力:
夹紧力是防止焊件在钳口与电极中打滑而施加的力。
综上所述,闪光对焊规范参数的选择,应从技术条件出发,结合材料性质、端面形状尺寸、设备条件和生产规模等因素综合考虑。一般先确定工艺方法,然后参照推荐的有关数据及实验试验材料初步选定规范参数,最后由工艺试验并结合接头性能分析予以确定
四、闪光对焊的特点
闪光对焊时虽然也产生液态金属,但从焊接物理本质来看不能归入熔化焊一类,而是属于固相焊接,因为在接头中不存在由液相凝固而形成的铸造组织。这是闪光对焊突出的优点。有些材再如高速钢、球墨铸铁和灰铸铁等,用熔化焊有很大的困难,却能成功地采用闪光对焊。某些异种金属的焊接,如铜和铝,采用熔化焊几乎是不可能的, 却能以闪光焊解决。当然, 固相焊接有多种方法,并不仅限于闪光对焊。例如摩擦焊,也是一种高生产率、低成本、适于大批生产的对焊方法,但只适用于截面形状为旋转体的工件,更不能用于轮圈、链环等环状工件。
一般来说,闪光对焊设备的复杂程度和造价高于熔化焊设备,略低于摩擦焊设备。闪光对焊机有以下特点:
1、生产率高,焊接时间以秒计。一个较大的接头(如钢轨、直径100毫米以上的圆钢等) 也可在一两分钟内焊完。如采用电弧焊方法是绝对做不到的。
2、焊接电源的功率很大,其输入电流可达数百、数千安培。单机容量数百千伏安的闪光对焊机已不罕见。通用型闪光对焊机的功率较小,一般为数十至百余千伏安。
3、其运动机构需准确控制速度和位置。在一次直线运动中,总质量相当大的移动部分(包括溜板、夹具和工件等) 的送进速度有几十倍的变化,重复定位精度约几分之一毫米,故对导轨和驱动系统有较高的要求。
4、夹紧力和顶锻力相当大,大型焊机可达兆牛顿 (数百吨力) 。而且工作力和送进速度同在顶锻时达到峰值,机械系统的输出功率变化剧烈,对机架的刚性要求也较高。
5、工作条件恶劣,高温和飞溅的火花带来复杂的冷却和防护问题,增大了设计的难度。
6、焊机既要按要求提供强大的焊接电流,又要准确完成各机械动作,因而必须具备完善的控制系统。
五、闪光对焊的应用
1、薄板对焊
薄板对焊在冶金工业轧制钢板的连续生产线上广泛应用。板材宽度从300到1500mm
以上,厚度从小于1mm 到十几mm 。材料有碳钢、合金钢及有色金属及其合金等。板材对焊后,接头由于将经受轧制,并生产很大的塑性变形,因而不仅要有一定的强度、而且应有很高的塑性。厚度小于5mm 的钢板,一般采用连续闪光对焊,用平面电极单面导电,板材较厚时,采用预热闪光对焊,双面导电,以保证沿整个端面加热均匀。 薄板焊接时,因断面的长与宽之比较大,面积分散、接头冷却快,闪光过程中自保护作用较弱,同时,液态过梁细小,端面上液态金属层薄。易于氧化和凝固。因此必须提高闪光和顶锻速度。焊后须趁热用毛刺切除装置切除毛刺。
2、环形件对焊
环形件(如车轮辋、链环、轴承环、喷气发动机安装边等)焊接时,除了考虑对焊工艺的一般规律外,还应注意分流和环形件变形弹力的影响。由于存在分流,需用功率要增大15-50%。分流虽环形件直径的减小,断面的增大,以及材料电阻率的减小而增大。 环形件对焊时,顶锻压力的选择必须考虑变形反弹力的影响,但由于分流有对环背
加热的作用,因而顶锻压力增加量不大。
自行车、摩托车钢圈、汽车轮辋均采用连续闪光对焊,夹钳电极的前口必须与工件
断面相吻合。顶锻时,为了防止反弹力影响接头质量,甚至拉开接头,需要延长无电流
顶锻时间。
锚链,传动链等链环多用于低碳钢和低合金钢制造,直径d<20mm时可用电阻对焊,d>20mm时可用预热闪光对焊,预热的目的是为了使接口处加热均匀,顶锻时容易产生一定的塑性变形。
3、刀具对焊
刀具对焊时目前刀具制造业中用于制造毛坯的工艺方法之一,主要是高速钢(W8Cr4V,W-9Cr4V2)和中碳钢的对焊,刀具对焊有如下特点:
(1)高速钢与中碳钢的导热性与电阻率差别大。在常温下,中碳钢λ=0.42W/(cm ℃),ρ0=18-22uΩcm ;高速钢λ=0.23W/(cm ℃),ρ0=48Ωcm. 为了使接合面两侧的温度分布基本一致,高速钢的伸出长度应比中碳钢小30-50%。一般情况下高速钢的伸出长度为(0.5-1.0)d 。为了防止散热过快,伸出长度不小10mm 。
(2)高速钢淬火倾向大,焊后硬度将大大提高,并可能产生淬火裂纹。为了防止裂纹,可采用预热闪光对焊。预热时,将接口附近5-10mm 范围内的金属加热到
1100-1200℃。焊后在600-700℃的电炉中保温30min 进行退火。
( 3)高速钢加热到高温时,会产生晶粒长大或在半熔化晶界上形成莱氏体共晶
物,使接头变脆。莱氏体共晶物不能通过热处理消除。因此需要用充分的顶
锻来消除这种组织。
六、闪光对焊在汽车零件生产中的应用及常见问题
闪光对焊以其优越的性能在汽车零件的生产中得到了广泛的应用,例如汽车发动
机飞轮齿圈、汽车轮辋、轴承环、汽车门窗等零件的生产普遍采用闪光对焊。
下面以闪光对焊在汽车轮辋生产中的应用及常见问题进行分析。
SAPH310钢板是国内广泛使用的车轮钢,该钢板是汽车用高强度热轧钢板,其供货
状态为热轧后正火的钢材,其化学成分及力学性能如表1、表2:
在国内钢制车轮生产中,各类车轮轮毂的合成大都采用闪光对接焊方法。以 SAPH310 钢板为原材料生产轮毂的工艺流程为:SAPH310钢板→剪切→滚压预成型→闪光焊接→焊口去毛刺、切头→给水冷却→两端预翻扩孔→滚压成型→扩张精整→冲气门孔→检验。汽车车轮在生产过程中经过旋压、正反向延伸、扩孔等冷成型加工,要求钢板具有高的强度和良好的弯曲性能。
然而,在实际生产过程中,轮辋开裂却是一个是很常见,且必须正视的问题。
1、分析 轮辋开裂的主要表现形式为开裂起源部位在焊缝熔合线上。开裂轮辋宏观形貌如图 1 所示,裂纹从焊缝开始向基材延伸,肉眼观察,撕裂的断面较平整,有波浪状纹理。断面附近无明显塑性变形迹象,焊缝热影响区及母材未见开裂。焊缝断口宏观形貌如图 2所示。
在断裂件上截取金相试样,经预磨、粗抛光、精抛光后,采用w (HNO 3)4% 酒精溶液作腐蚀剂,在NEPHOT 大型光学金相显微镜下观察,断口附近无明显塑性变形,焊
缝区有较多粗大氧化物,近断口处有微裂纹,如图3和图4所示。能谱分析表明,粗大氧化物为含铁氧化物,如图5所示。熔合区和热影响区晶粒粗大,魏氏组织严重,如图6所示。母材金相组织较细小均匀,为铁素体+少量珠光体+游离渗碳体(图7)。在金相显微镜下观察,当放大到800倍时可清晰见到其中游离渗碳体沿铁素体晶界呈半网状、粒状析出(图 8)。
2、 讨论
(1) 从上述分析结果可以看出,断裂位置发生在闪光对焊区域,断裂起源于闪光对焊的熔合区(焊缝)。
(2) 在断裂区域发现较大裂纹和大块氧化物夹杂,这是在焊接时形成的,焊接时温度高,且冷却又快,使钢中的氧难以在较短的时间里全部快速上浮逸出,此时的氧在焊缝中以溶解状态和氧化物 2种形式存在。因此,氧极易与金属发生强烈氧化形成氧化薄膜或造成颗粒夹杂或未熔透等缺陷。由于顶锻力不足或顶锻距离过短,以及钳口上粘附有过多的焊渣,导致顶锻未真正实施,不能将熔融金属从接头中挤出,使焊缝中保留了铸造金属,造成焊缝中残留有氧化物夹杂等缺陷,削弱了焊缝的性能。因而,严格控制闪光对焊过程,保证足够顶锻力,对确保闪光对焊的质量是十分必要的。
(3) 焊缝区和熔合区存在着较粗大的魏氏组织,其是先共析相的一种特殊形态。 对于亚共析钢来说,是指从晶界向晶内生长形成的一系列具有一定取向的片(或针)状铁素体, 魏氏组织中的铁素体是以切变机制形成的,它沿着奥氏体的﹛111﹜r 面切变长大。往往由晶界网状铁素体向奥氏体晶粒内部生长,在一个粗大的奥氏体晶粒内形成许多平行的铁素体片,在铁素体片之间的剩余奥氏体最后转变成为珠光体。故魏氏组织显得较粗大,且末端较尖细。魏氏组织的针片状会割裂钢的基体,降低钢的韧性,在拉伸试验中阻碍试样伸长, 因而导致伸长率降低。
魏氏组织的形成与过热区的过热程度有很大关系, 即与金属在高温停留的时间有关。对于同一种焊接方法来说,热输入越大,高温停留时间越长,奥氏体晶粒越粗大, 则越容易生成魏氏组织,焊接接头的冲击韧性就越差。因此,热输入过大,易使奥氏体晶粒粗大,产生粗大的魏氏组织,使热影响区性能降低。适当降低热输入,使奥氏体晶粒较细,显微组织细小,热影响区性能会有很大提高。
(4) 母材金属显微组织中有较多的游离渗碳体,在800倍显微镜下放大观察,游离渗碳体更加明显,呈半网状、颗粒链状分布在铁素体晶界上。游离渗碳体脆性大,塑性低。这些硬脆的游离渗碳体呈半网状分布在铁素体晶界上,降低钢的力学性能,使脆性增大,塑性降低,在外力作用下,易导致材料发生脆断。
该材料是热轧板材,游离渗碳体形成的原因可能是当热轧板卷在珠光体转变之前卷取,即卷取温度较高时,由于高温区缓冷碳的扩散较为充分,渗碳体聚集而粗化。共析转变形成的珠光体在较高温度下发生离异现象,即珠光体中的铁素体与先共析铁素体连成一片,而渗碳体游离于铁素体晶粒边界上,一般呈网络状分布, 严重时网络状分布更加密集。
在成分变化不大的情况下, 钢材的性能和组织形态却有很大的不同,而其性能又主要取决于钢材的微观结构。因此,在成分变化不大的情况下,当材料有良好的微观组织形态时,才会有良好的力学性能。如果因冶炼或轧制等其他原因造成材料微观组织不良, 那么必然会导致材料宏观性能降低, 产生废品。
3、 结论
(1) 钢板中氧化物夹杂会割裂钢的基体,形成微裂纹是造成卷圆后进行闪光对焊焊管开裂的主要因素。
(2) 焊缝和熔合区魏氏组织的存在降低其塑性,加大了焊缝区和熔合区的脆性倾向。
(3) 母材基体组织存在较多游离渗碳体,在扩口和滚型时,轮辋焊缝区域因受外力及内应力作用而最终导致开裂。
(4) 改进焊接工艺,提高焊接质量,可防止开裂失效的发生。
七、焊缝质量其它影响因素分析
1、带头、带尾的板面质量。 带钢切头、切尾后板面仍然可能残留一些表面污物,当未除时,会造成焊接电流不稳定,结果会致使火花“爆炸”,造成带钢灼伤。
2、带头、带尾的端面质量。 切头、切尾剪采用外置式双刃剪,双刃剪的安装精度要求严格,不仅保证两剪子上下的垂直度,还要保证两剪子平面平行度,否则无法保证带头带尾端面质量,从而会造成实际截面积与焊机设定的面积之间存在较大偏差,从而计算出的焊接电流也会存在较大偏差,影响焊接质量。
3、带头、带尾的平行度。 存在两个因素:一是对焊接前双刃剪平行度的要求;二是焊机处带头、带尾的对中精度要求。如果带钢宽度相差较大,带头、带尾的平行度就很难保证,只有在开卷时多切掉部分宽度不一致的带钢解决。如果平行度相差很大,会造成带头、带尾之间焊缝宽度参差不齐。无论以哪一个焊缝数据为标准都无法保证焊缝质量的一致性,还会造成个别焊缝点抗拉性降低,势必会成为过轧机时断带的薄弱点。
4、焊接电极质量及调整。 入口电极和出口电极之间水平度调整不能相差太大,存在较大高度差会导致夹钳夹紧后,带头带尾将上下错位,实际截面积会与焊接设定的面积存在偏差,会严重影响焊接质量,甚至焊接不上。电极表面不平或焊渣未清理干净,焊接时夹钳夹紧后,带钢表面与电极表面不能完全接触,导致电流在电极和带钢间传导过程中存在较大的损失,严重影响焊缝质量。焊机电极需定期修整,必须备用一整套电极作为维护备件。
5、焊缝修磨质量。 闪光焊接后焊缝存在较厚的融化金属层及氧化物,会对辊面造成严重的影响,因此焊缝修磨也是至关重要的一步。焊缝的修磨应趁热对焊缝进行修磨,时间越短越好,由于该焊机的修磨器为外置式,焊接后要人工移动焊缝至修磨器处方可进行修磨,所以每个环节都要尽量缩短时间。刨刀质量因素,刨刀的材质不能太软,太软会造成刨不动且频繁更换。刨刀高度调整要恰到好处,刨得太深则会降低带钢的抗拉强度,刨得太少致使焊缝无法过轧机,容易损坏轧辊。刨刀刀架与刨刀的安装精度应定期校准。
八 、闪光对焊技术的发展趋势
1、 焊接质量的在线控制和智能化、自动化
20世纪80年代之后,随着计算机技术和测试技术的发展,闪光对焊技术有了新的发展,许多研究工作者将焊接工艺参数的控制与计算机相结合,把计算机技术应用于闪光焊接过程控制和参数监测上,一些闪光焊焊接参数检测与记录装置被研制出来,为闪光对焊焊接质量的监测和分析提供手段,以期在生产中实现焊接质量的在线控制。国外专家研究了数字计算机辅助设计钢轨闪光焊,建立了一种计算机辅助设计的计算方法,通过选择最佳工艺变量避免可能出现的焊接缺陷。国内马纪龙等对闪光加热的不连续性进行了分析对比,提出了以触点实际过程为基础的瞬时调节方案,设计了相应的闭环电液伺服控制系统,实现了闪光焊最佳参数的自动建立。闪光对焊可焊金属范围非常广泛,易于获得优质接头。可以肯定,进一步提高闪光对焊接头的质量,降低原材料损耗,优化工艺参数,将先进的闪光过程控制思想与微机技术、电液伺服技术相组合,实现闪光对焊焊接质量的在线控制和焊接的智能化、自动化, 仍将是今后闪光对焊工作的重点内容。
2、 大截面工件闪光对焊技术的研究
随着工业的发展,闪光对焊技术的应用日益广泛,焊接零件的截面也越来越
大,但也遇到许多技术问题,如焊机容量问题、焊接加热问题、生产效率问题等等。为了解决这些问题,国内外许多焊接工作者,对大型零件闪光对焊的工艺及设备进行了一系列的探索。黄华刚等在实验的基础上对大截面工件预热闪光焊的各个阶段及其参数作了深入分析,定性研究了参数取值与焊接质量的关系。指出预热闪光对焊的工艺过程有如下3个特点:闪光过程具有不连续性;高电压有利闪光,低电压适用于烧化阶段;温度场分布决定焊缝质量。随着制造技术向大型化发展,焊接零件也趋于大型化,这使得闪光对焊在该方面的研究工作仍需继续深入。
3、 直流闪光对焊技术的研究
焊接电源由交流改为直流可以大大减少回路阻抗给焊接参数带来的影响, 功率因数提高了。节能效果非常显著。对于焊接加热过程来说,消除了用交流电焊接时电流过零的问题,烧化更为稳定,加热效果得到改善。朱燕萍等研究了电冰箱铜-铝管接头的直流闪光焊。研究表明,直流闪光对焊不仅工艺稳定、操作方便,烧化过程特别稳定,在闪光过程中不易氧化,而且直流闪光焊机价格适中,在生产中将得到广泛应用。清华大学机械工程系开发了500 KVA车轴直流闪光对焊机。可以预见,直流闪光对焊工艺及设备的研究,将是今后闪光对焊技术研究的一个热门方向。
4、 电磁场作用闪光对焊技术的研究
在过去的几十年里,对电磁场作用下的焊接技术进行了大量的研究。采用外加磁场的方法控制焊接质量已引起焊接工作者的广泛兴趣。目前, 对电磁作用下焊接技术的研究,大多局限在电弧焊领域,而且使用的电磁场的频率较低,强度也较弱。随着对电磁场理论研究的进一步深入,人们尝试把电磁场应用到其他的焊接方法中,如电阻焊、CO2气体保护焊等。但电磁场作用,尤其是强磁场作用下闪光对焊技术的研究,至今尚未见报道. 这一领域的研究前景极为广阔。
范文二:闪光对焊
闪光对焊
一、施工准备:
1、材料及主要机具:
(1)、钢筋:钢筋的级别、直径必须符合设计要求,有出厂证明书及复试报告单。进口钢筋还应有化学复试单,其化学成分应满足焊接要求,并应有可焊性试验。
(2)、主要机具:对焊机及配套的对焊平台、防护深色眼镜、电焊手套、绝缘鞋、钢筋切断机、空压机、水源、除锈机或钢丝刷、冷拉调直作业线。
2、作业条件:
(1)、焊工必须持有有效的考试合格证。
(2)、对焊机及配套装置、冷却水、压缩空气等应符合要求。
(3)、电源应符合要求,当电源电压下降大于5%,小于8%时,应采取适当提高焊接变压器级数的措施;大于8%时,不得进行焊接。
(4)、作业场地应有安全防护设施,防火和必要的通风措施,防止发生烧伤、触电及火灾等事故。
(5)、熟悉料单,弄清接头位置,做好技术交底。
二、操作工艺:
1、工艺流程:
检查设备→选择焊接工艺及参数→试焊、作模拟试件→送试→确定焊接参数→焊接→质量检验
(1)、连续闪光对焊工艺过程:
闭合电路→闪光(两钢筋端面轻微接触)→连续闪光加热到将近熔点(两钢筋端面徐徐移动接触)→带电顶锻→无电顶锻
(2)、焊接参数选择:闪光对焊时,应合理选择调伸长度、烧化留量、顶锻留量以及变压器级数等焊接参数。
(3)、检查电源、对焊机及对焊平台、地下铺放的绝缘橡胶垫、冷却水、压缩空气等,一切必须处于安全可靠的状态。
试焊、做班前试件;在每班正式焊接前,应按选择的焊接参数焊接6个试件,其中3个做拉力试验,3个做冷弯试验。经试验合格后,方可按确定的焊接参数成批生产。
(4)、对焊焊接操作:
a、连续闪光焊:通电后,应借肋操作杆使两钢筋端面轻微接触,使其产生电阻热,并使钢筋端面的凸出部分互相熔化,并将熔化的金属微粒向外喷射形成火光闪光,再徐徐不断地移动钢筋形成连续闪光,待预定的烧化留量消失后,以适当压力迅速进行顶锻,即完成整个连续闪光焊接。
b、保证焊接接头位置和操作要求:
c、焊接前和施焊过程中,应检查和调整电极位置,拧紧夹具丝杆。钢筋在电极内必须夹紧、电极钳口变形应立即调换和修理。
d、钢筋端头如起弯或成“马蹄”形则不得焊接,必须煨直或切除。
e、钢筋端头120mm范围内的铁锈、油污,必须清除干净。
f、焊接过程中,粘附在电极上的氧化铁要随时清除干净。
g、接近焊接接头区段应有适当均匀的镦粗塑性变形,端面不应氧化。
h、焊接后稍冷却才能松开电极钳口,取出钢筋时必须平稳,以免接头弯折。
(5)、质量检查:在钢筋对焊生产中,焊工应认真进行自检,若发现偏心、弯折、烧伤、裂缝等缺陷,应切除接头重焊,并查找原因,及时消除。
三、质量标准:
1、保证项目:
(1)、钢筋的品种和质量必须符合设计要求和有关标准的规定。
注:进口钢筋需先经过化学成分检验和焊接试验,符合有关规定后方可焊接。
检验方法:检查出厂证明书和试验报告单。
(2)、钢筋的规格、焊接接头的位置、同一截面内接头的百分比,必须符合设计要求和施工规范的规定。 检验方法:观察或尺量检查。
(3)、对焊接头的力学性能检验必须合格。
力学性能检验时,应从每批接头中随机切取6个试件,其中3个做拉伸试验,3个做弯曲试验。 在同一台班内,由同一焊工完成的300个同级别、同直径钢筋焊接接头作为一批。若同一台班内焊接的接头数量较少,可在一周之内累计计算。若累计仍不足300个接头,则应按一批计算。
检验方法:检查焊接试件试验报告单。
2、基本项目:
钢筋闪光对焊接头外观检查结果,应符合下列要求:
(1)、接头部位不得有横向裂纹。
(2)、与电极接触处的钢筋表面不得有明显烧伤,Ⅳ级钢筋焊接时不得有烧伤。
检验方法:观察检查。
3、允许偏差项目:
(1)、接头处的弯折角不大于4°。
(2)、接头处的轴线偏移,木大于0.l倍钢筋直径,同时不大于2mm。
检验方法:目测或量测。
四、成品保护:
焊接后稍冷却才能松开电极钳口,取出钢筋时必须平稳,以免接头弯折。
五、应注意的质量问题:
1、在钢筋对焊生产中,应重视焊接全过程中的任何一个环节,以确保焊接质量,若出现异常现象,查找原因,及时消除。
2、异常现象和缺陷种类防止措施
(1)、 烧化过分剧烈,并产生强烈的 爆炸声 a、降低变压器级数 b、减慢烧化速度
(2)、闪光不稳定a、清除电级底部和表面的氧化物b、提高变压器级数c、加快烧化速度
3、接头中有氧化膜、未焊透或夹渣a、增加预热程度b、加快临近顶锻时的烧化速度c、确保带电顶锻过程d、加快顶锻速度e、增大顶锻压力
4、接头中有缩孔a、降低变压器级数b、避免烧化过程过分强烈c、适当增大顶锻留量及顶锻压力
5、焊缝金属过烧或热影响区过热a、减小预热程度b、加快烧速度,缩短焊接时间c、避免过多带电顶锻
6、在钢筋对焊生产中,应重视焊接全过程中的任何一个环节,以确保焊接质量。
范文三:闪光对焊
闪光对焊技术交底
定义:
电阻焊件装配成对接接头,接通电源,并使其端面逐渐移近达到局部接触,利用电阻热加热这
些接触点(产生闪光),使端面金属熔化,直至端部在一定深度范围内达到预定温度时,迅速施加顶锻力完成焊接的方法。
一、闪光对焊用途
二、闪光对用途定义
三、钢筋闪光对焊定义
四、对焊工艺
1、连续闪光对焊
2、预热闪光对焊 3、闪光-预热闪光焊
五、闪光对焊原理
六、见证取样
一、闪光对焊用途
闪光对焊广泛用于碳钢、合金钢、有色金属的管、棒、板、型材之间的对焊或异类金属之间的对焊。
二、闪光对用途定义
闪光对焊的原理是利用对焊机使两端金属接触,通过低电压的强电流,待金属被加热到一定温度变软后,进行轴向加压顶锻,形成对焊接头。
三、钢筋闪光对焊定义
钢筋闪光对焊是将两根钢筋安装放成对接形式,利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热,使接触点金属熔化,产生强烈飞溅,形成闪光,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。
四、对焊工艺 钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光烛、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等,根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。
1、连续闪光对焊
连续闪光对焊的工艺过程包括:连续闪光和顶锻过程。施焊时,先闭合一次电路,使两根钢筋端面轻微接触,此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒---闪光,接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触,形成连接闪兴。当闪光到预定的长度,使钢筋端头加热到将近熔点时,就以一定的压力迅速进行顶锻。先带电顶锻,再元电顶锻到一定长度,焊接接头即告完成。
2、预热闪光对焊
预热闪光对焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程,以扩大焊接热影响区。其工艺过程包 1
括:预热、闪光和顶锻过程。施焊时先闭合电源,然后使两根钢筋端面交替地接触和分开,这时钢筋端面的间隙中发出断续的闪光,而形成预热过程。当钢筋达到预热温主后进入闪光阶段,附后顶锻而成。
3、闪光-预热闪光焊
闪光-预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程,目的是使不平整的钢筋端面烧化平整,使预热均匀。其工艺过程包括:一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程。施焊时首先连续闪光,使钢筋端部闪平,然后同预热闪光焊。
五、闪光对焊原理 闪光对焊工艺常用的连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热-闪光焊。对Ⅳ级钢筋有时在焊接后还进行通电热处理。 闪光对焊可分为连续闪光对焊和预热闪光对焊。连续闪光对焊主
要有两个主要阶段组成:闪光阶段和顶锻阶段。预热闪光焊只是在闪光阶段前增加了预热阶段。
1、闪光阶段: 闪光的主要作用是加热工件。在此阶段中,先接通电源,并使两工件端面轻微接触,形成许多接触点。电流通过时,接触点熔化,成为连接两端面的液体金属过梁。由于液体过梁中的电流密度极高,使过梁中的液体金属蒸发、过梁爆破。随着动夹钳的缓慢推进,过梁也不断产生与爆破。在蒸气压力和电磁力的作用下,液态金属微粒不断从接口间喷射出来。形成火花急流--闪光。 在闪光过程中,工件逐渐缩短,端头温度也逐渐升高。随着端头温度的升高,过梁爆破的速度将加快,动夹钳的推进速度也必须逐渐加大。在闪光过程结束前,必须使工件整个端面形成一层液体金属层,并在一定深度上使金属达到塑性变形温度。 由于过梁爆破时所产生的金属蒸气和金属微粒的强烈氧化,接口间隙中气体介质的含氧量减少,其氧化能力可降低,从而提高接头的质量。但闪光必须稳定而且强烈。所谓稳定是指在闪光过程中不发生断路和短路现象。断路会减弱焊接处的自保护作用,接头易被氧化。短路会使工件过烧,导致工件报废。所谓强烈是指在单位时间内有相当多的过梁爆破。闪光越强烈,焊接处的自保护作用越好,这在闪光后期尤为重要。 2、 顶锻阶段: 在闪光阶段结束时,立即对工件施加足够的顶端压力,接口间隙迅速减小过梁停止爆破,即进入顶锻阶段。顶锻的作用是密封工件端面的间隙和液体金属过梁爆破后留下的火口,同时挤出端面的液态金属及氧化夹杂物,使洁净的塑性金属紧密接触,并使接头区产生一定的塑性变形,以促进再结晶的进行、形成共同晶粒、获得牢固的接头。闪光对焊时在加热过程中虽有熔化金属,但实质上是塑性状态焊接。 预热闪光对焊是在闪光阶段之前先以断续的电流脉冲加热工件,然后在进入闪光和顶锻阶段。预热目的如下: (1)减小需用功率可以在小容量的焊机上焊接断面面积较大的工件,因为当焊机容量不足时,若不先将工件预热到一定温度,就不可能激发连续的闪光过程。此时,预热是不得已而采取的手段。 (2)降低焊后的冷却速度这将有利于防止淬火钢接头在冷却时产生淬火组织和裂纹。 (3)缩短闪光时间 可以减少闪光余量,节约贵重金属。
六、见证取样
同一台班内由同一焊工完成的300 个同级别、同直径钢筋焊接接头为一批,当同一台班,内焊接的接头数量较少,可在一周内累计计算,如累计仍不足300 个接头,也应按一批计 2
算。 每批随机抽取3 个长约450mm 接头做拉伸,抽取3 个长约350mm 接头做冷弯。 3
范文四:京津城际钢轨现场移动闪光对焊调查报告
项目
(潘际銮 赵海燕 蔡志鹏 单际国 鹿安理)
2007.12.3
2007年11月30日,我们到京津城际钢轨焊接现场参观,考察了现场移动对焊工艺过
程,参观焊轨的地点在武清到天津接近天津外环段。
通过初步的参观考察,我们发现了一些问题,并据此提出若干初步建议。由于是初步
参观考察,以下内容可能会有不够准确之处,供参考。
1
(1)焊后冷却速度过快。参观的当天气温较低而且风比较大(气温大约4~5C,风力大约3~4级)。由于焊轨现场是在离地面10多米以上的高架路基上,所以感觉风速大,气温较低)。从闪光、顶锻,直到冷却到500 ~ 600 C以下,我们不连续地拍了些照片,如图 1 ~ 图 6 所示。根据拍照的时间对应焊缝表面温度的半定量分析,发现焊后冷速过快。
分析附图 3~图 6的冷却过程,从大约1100/1200 C左右(图 3)冷却到500/600C左右(图 6),总共只用了不到3分钟,平均冷却速度大约为3~4C/s。其中1100/1200C~800/900C间冷速约为3~4C/s, 而800~500C间约为3C/s。钢轨所用材料为U71MnK,在这样的冷速下,奥氏体分解的产物除珠光体外,很可能会形成一部分马氏体。如果焊后不能立即加热进行热
处理的话,此时若工件又因难以自由收缩而承受较高的拘束拉应力,就有在焊接区(特别是热影响区)产生冷裂纹的危险。而一旦形成了微小冷裂纹,即使再经过热处理,也无法消除。
(2)焊接后拘束应力较高。焊接过程中,为了减小钢轨和承托面的摩擦力,除了在
靠焊缝较近处支有两对直径稍大的滚轮外,还在远离焊缝的钢轨下面垫了小滚轮。实际焊
接时,焊后大约10~15分钟,这些小滚轮就被卸下了,但是这时钢轨焊接区仍然在冷却收
缩中,由于钢轨和承托面的摩擦力变大,会形成较大的拘束应力,导致焊接区域承受较大的拉伸应力,这对防止冷裂纹的形成十分不利。
(3)焊后热处理晚。焊后尽快进行热处理除一般的热处理作用外,还可以起到焊后紧急后热的作用,有助于防止冷裂。现场观察时,焊后大约30分钟以后才进行热处理,这时候钢轨已经冷却到100 C 之下;这一时间段是冷裂纹形成的危险期。所以焊后除推瘤等必需立即进行的工序外,应尽快开始热处理工序。
(4)焊接区域的除锈不彻底。如图 8 所示,焊前主要对轨腰部位进行了彻底除锈,这主要是为了焊接过程的导电需要。但在轨头和轨底靠近焊接区的部位并没有很好地除锈。实际上在焊接过程中,这些铁锈中的结晶水的分解会产生氢。闪光对焊虽然不像一般电弧焊那样对氢敏感,但无论从防止焊缝金属夹杂物和防止的氢对冷裂纹形成的促进作用来看,这些部位的除锈都是必要的。
2
基于上述问题与分析,我们提出以下几点针对钢轨现场闪光焊接的建议:
(1)在焊接过程中,如果风速较大,焊接区域应该挡风;在环境温度较低的情况下,焊后应该立即对焊缝区域采取保温措施,以降低焊后的冷却速度。
(2)焊后经过适当稍长的时间后(例如30分钟以后),再撤掉小滚轮,以减少钢轨焊接区焊后冷却过程所承受的拘束拉应力。
(3)焊后应该尽快进行热处理,缩短焊后推瘤等工序的时间。另外,热处理后,当焊接区冷却至300C以下时也要增加保温措施。
(4)焊接前,除了导电接触区域外,轨头与轨底焊接区域距离焊缝一定距离内(如50~100mm)的铁锈都应该去除,以尽量降低焊接过程中氢进入的可能。
(5)对于已经焊好的接头,应加强进行检测,如果不合格,要及时采取补救措施:
?对已焊接头特别是轨底部位焊接区(包括邻近焊缝的热影响区)进行仔细的
超声探伤,查找是否有内部微裂纹。
?考虑增加渗透检验法,检查焊缝区域(特别是轨底部位)是否有开口微裂纹。
?进行硬度检验,以确定硬度是否超标。
上述意见和建议,供参考。
1
2
31100~1200 C
4800~900 C
5600~700 C
6(500~600 C)
7
8
范文五:钢筋闪光对焊
一、施工准备
1.机械设备
常用的钢筋对焊机有UN1一25、UN1一75、UNl-l00、UN1-150、UN17-150─1。
2.材料
各种规格钢筋级别必须有出厂合格证,进场后经物理性能检验,对于进口钢筋须增加化学性能检验,符合要求后方可使用。
3.作业条件
(1)设备在操作前检修完好,保正常运转,并符合安全规定,操作人员必须要持证上岗。
(2)钢筋焊口要平口、清洁、无油污杂质等。
(3)对焊机容量、电压要符合要求。
二、操作工艺
1.对焊工艺
根据钢筋品种、直径和所用焊机功率大小选用连续闪光焊、预热闪光焊、闪光-预热一闪光焊。对于可焊性差的钢筋,对焊后宜采用通电热处理措施,以改善接头塑性。
(1)连续闪光焊:工艺过程包括连续闪光和顶锻过程。施焊时,先闭合一次电路,使两钢筋端面轻微接触,此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒一闪光,接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触。形成连续闪光。当闪光到预定的长度,使钢筋端头加热到将近熔点时,就以一定的压力迅速进行顶锻,再灭电顶锻到一定长度,焊接接头即告完成。
(2)预热闪光焊:工艺过程包括一次闪光、预热、二次闪光及顶段等过程。一次闪光是将钢筋端面闪平。
预热方法有连接闪光预热和电阻预热两种。
连续闪光预热是使两钢筋端面交替地轻微接触和分开,发出断续闪光来实现预热。 电阻预热是在两钢筋端面一直紧密接触用脉冲电流成交替紧密接触与分开,产生电阻热(不闪光)来实现预热,此法所需功率较大。二次闪光与顶锻过程同连续闪光焊。
(3)闪光一预热一闪光焊:是在预热闪光焊前加一次闪光过程。
工艺过程包括一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程,施焊时首先连续闪光,使钢筋端部闪平,然后同预热闪光焊。焊接钢筋直径较粗时,宜用此法。
(4)焊后通电热处理:方法是焊毕松开夹具,放大钳口距,再夹紧钢筋;接头降温至暗黑后,即采取低频脉冲式通电加热;当加热至钢筋表面呈暗红色或桔红式时,通电结束;松开夹具,待钢筋冷后取下钢筋。
2、闪光对焊参数
为了获得良好的对焊接头,应合理选择对焊参数。
焊接参数包括:调伸长度、闪光留量、闪光速度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻压力及变压级次。采用预热闪光焊时,还要有预热留量与预热频率等多数。
3.对焊操作要求:
(1)Ⅱ、Ⅲ级钢筋对焊
Ⅱ、Ⅲ级钢筋的可焊性较好,焊接多数的适应性较宽,只要保证焊缝质量,拉弯时断裂在热影响区就较小。因而,其操作关键是掌握合适的顶锻。
采用预热闪光焊时,其操作要点为:
一次闪光,闪平为准;预热充分,频率要高;
二次闪光,短、稳、强烈;顶锻过程,快速有力。
(2)Ⅳ级钢筋对焊
在Ⅳ级钢筋中,由于碳、锰、硅等含量高,焊接性能较差,焊后容易产生淬硬、脆裂、
降低接头塑性性能。
关键在于掌握适当的温度,焊接参数应根据温度适当调整。
Ⅳ级钢筋采用预热闪光时温度应控制为:预热温度约为1450℃,顶锻前温度为1350℃,焊后温度约1050~l100℃,预热频率宜用中低2~4次/s。
预热是控制温度的关键,故需要注意预热频率,接触轻重和接触长短之间的配合,二次闪光留量应增大。
顶锻应视温度高低操作适当,快且用力。其操作要点如下:
一次闪光,闪去压伤;预热适中,频率中低;
二次闪光,稳而灵活;顶锻过程,快而用力得当。
4.对焊注意事项
(1)对焊前应清除钢筋端头约150mm范围的铁锈污泥等,防止夹具和钢筋间接触不良而引起"打火"。钢筋端头有弯曲应予调直及切除。
(2)当调换焊工或更换焊接钢筋的规格和品种时,应先制作对焊试件(不少于2个)进行冷弯试验,合格后,方能成批焊接。
(3)焊接参数应根据钢种特性、气温高低,电压、焊机性能等情况由操作焊工自行修正。
(4)焊接完成,应保持接头红色变为黑色才能松开夹具,平稳地取出钢筋,以免引起接头弯曲。当焊接后张预应力钢筋时,焊后趁热将焊缝毛刺打掉,利于钢筋穿入孔道。
(5)不同直径钢筋对焊,其两截面之比不宜大于1.5倍。
(6)焊接场地应有防风防雨措施。
三、质量标准
(一)主控项目
1、纵向受力钢筋的连接方式应符合设计要求。
检查数量:全数检查。
检验方法:观察。
2、在施工现场,应按国家现行标准《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18的规定抽取钢筋机械连接接头、焊接接头试件作力学性能检验,其质量应符合有关规程的规定。
检查数量:按有关规程确定。
检验方法:检查产品合格证、接头力学性能试验报告。
(二)一般项目
1、钢筋的接头宜设置在受力较小处。同一纵向受力钢筋不宜设置两个或两个以上接头。接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的10倍。
检查数量:全数检查。
检验方法:观察、钢尺检查。
2、在施工现场,应按国家现行标准《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18的规定对钢筋机械连接接头、焊接接头的外观进行检查,其质量应符合有关规程的规定。
检查数量:全数检查。
检验方法:观察。
钢筋对焊完毕,应对全部接头进行外观检查,以及机械性能试验。其检验项目、程序、方法按"JGJI8"规范中第四章、第三节规定进行。
1.保证项目
1)对焊所用钢筋的材质性能和工艺方法必须符合质量检验评定标准规定。
2)对焊钢筋应具有出厂合格证和试验报告。
3)钢筋焊接时所选用对焊机性能要符合焊接工艺要求。
2.基本项目
(1)钢筋对焊完毕,应对全部焊接进行外观检查,其要求是:
1)对焊接头,接头处弯折环大于4°;
2)接头具有适当的镦粗和均匀的金属毛刺。
3)钢筋横向没有裂缝和烧伤;
4)接头轴线位移不大于0.ld,且不大于2mm。
(2)机械性能试验、检查方法
1)按同类型(钢种直径相同)分批,每100个为一批,每批取6个试件,3个作抗拉试件、3个作冷弯试验。
三个试件抗拉强度值不得低于该级别钢筋的抗拉强度。
冷弯试验(包括正弯和反弯试验)弯曲时接头位置应处于弯曲中心处,冷弯按规定角度进行,接头处或热影响区外侧横向裂缝宽度不应大于0.15mm才算合格。
2)使用同批材料焊接参数相同,在焊接质量稳定情况下,每批数量扩大至三倍。
四、通病预防
对焊焊接时出现表面烧伤、接头轴线偏移和弯折,接头结合不良、接头氧化缺陷、接头过烧缺陷、热影响区淬火脆裂以及接头区域有裂纹等现象。产生焊接缺陷的原因及防治办法如下:
(1) 焊点过烧
产生原因:变压器级数过高,通电时间过长,上下电极不对中,继电器接触失灵
防治办法:降低变压器级数,缩短通电时间,切断电源,校正电源,调节间隙,清理接触点。
(2) 焊点脱落
产生原因:电流过小,压力不够,压入深度不够,通电时间过短
防止办法:提高变压器级数,加大弹簧压力或调大气压,调整两电极间的距离符合压入深度,延长通电时间
(3) 表面烧伤
产生原因: 钢筋和电极接触表面太脏,焊接时没有预压过程或预压力过小,电流过大 防治办法;清刷电极与钢筋表面的铁锈和油污,保证预压过程和适当的预压压力,降低变压器级数。
五、安全交底
(1)对焊前应清理钢筋与电极表面污泥、铁锈。使电极接触良好,以免出现"打火"现象。
(2)对焊完毕不要过早松开夹具,连接头处高温时不要抛掷钢筋接头,不准往高温接头上浇水,较长钢筋对接应安置台架上。
(3)对焊机选择参数,包括功率和二次电压应匀对焊钢筋时相匹配,电极冷却水的温 度,不得超过40C,机身应接地良好。
(4)闪光火花飞践的方向要有良好的防护安全设施。
六、成品保护
(1)钢筋焊接半成品按规格型号分类堆放整齐,堆放场所应有遮盖,防止日晒雨淋。
(2)转运钢筋对焊半成品不能随意抛掷,以免钢筋变形。
20mm时可用电阻对焊,d>