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摘要： 以丁晴手套生产线输送链——附轴与链板，在焊接过程中出现的裂纹，这一现象进行实验，分并析产生裂纹原因，从而找出最佳的焊接方法和焊接工艺，为实际生产解决问题。
关键词： 轴与链板焊接；裂纹；工艺措施
中图分类号：O34612文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0510131－01
1 提出问题
丁晴手套生产线输送链——附轴与链板，材质均为45钢，附轴与链板环角焊缝常出现裂纹，为了保证产品质量，在对产品进行焊接性分析之后，采取不同的工艺方法进行焊接性试验，最后得出合理的焊接工艺，并应用于生产。
2 现有的生产设备及特点
CO2气体保护焊设备：工作原理是利用CO2作为保护气体的熔化焊方法。主要是利用CO2气体作为保护介质，生产中一般利用专用焊枪，形成CO2气体保护层，依靠焊丝和工件产生电弧热，进行半自动焊。CO2气体来源广，价格便宜，焊接成本低；焊后不需要清渣，焊接电流密度大，电弧热量利用率较高，因此焊接生产率较高；CO2气流有较强的冷却作用，电弧加热集中，焊件受热面积小，因此焊接变形小；焊后不需要清渣，并可进行全位置操作，且明弧，便于监控。
手工电弧焊设备工作原理：手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的方法。这种操作灵活，设备简单移动方便，焊接接头装配精度较低；焊接电流小，每焊完一根焊条必须更换焊条及清渣而停止焊接，生产率低，劳动强度大；焊缝质量依赖于焊工的技术熟练程度等。
3 焊接试验
针对产生焊接裂纹的原因分析，选择三种不同方案进行焊接试验结果见表1。
4 分析裂纹产生原因及防止裂纹产生的措施
4.1 分析裂纹产生原因
在中碳钢焊接中，随着母材含碳量的增加，容易产生热裂纹和冷裂纹。热裂纹是指在焊接过程中焊缝和热影响区金属冷却到固相线区产生的焊接裂纹。由于钢：即铁碳合金的凝固是在一个温度区间内进行的，在未完全凝固之前的一定温度范围内，固体较多而未凝固的液体较少，即成液固状态，金属的塑性最低，这样在凝固收缩的作用下，焊缝金属容易在液相边缘开裂，形成热裂纹。从铁碳相图可知，在钢中随含碳量的增加，凝固温度范围也增加，产生热裂纹的危险性也越大。经验表明，焊条电弧焊焊接碳钢时当含碳量超过0.4%时，热裂纹很难避免。
冷裂纹就是在焊接接头冷却到较低的温度时产生的裂纹，母材中含碳量越高，近缝区淬火倾向就越大，也就是在焊接热影响区产生塑性很低的淬火马氏体组织，当焊件刚性较大时，就容易产生冷裂纹。
4.2 防止裂纹产生的措施
选择中碳钢的焊条的原则，是选用抗热裂和冷裂纹较强的碱性低氢焊条。预热有利于降低热影响区的硬度，防止冷裂纹的产生。通常45钢预热温度可在100～250℃选择。45钢焊接时，焊接电源选用直流反接，这样可使工件受热少些，从而减少产生裂纹的倾向。
4.3 试验结果
焊接裂纹为冷裂纹，当选用J422焊条，对附轴与链板焊接时，整个环角焊缝有裂纹，说明焊条抗裂纹能力差。选用J506焊条，对附轴与链板焊接时，整个环角焊缝无裂纹，但在收尾处有弧坑裂纹。采用CO2气体保护焊，对附轴与链板焊接时，焊接材料选用H11Mn2SiA焊丝，整个环角焊缝没有裂纹，以及收尾处也没有弧坑裂纹，效果较好。
4.4 CO2气体保护焊的冶金特点
利用CO2作为保护气体，虽然可使焊接区域与周围空气隔离，防止空气中的氮和氧对焊缝的有害作用，但是，由于CO2是一种氧化气体，在焊接过程中会使焊缝金属氧化，并使合金元素烧损，从而使焊缝力学性能大为降低；此外，CO2的氧化作用也是导致气孔和飞溅的一个重要原因。为了克服上述不良后果，必须采用脱氧措施，即在焊丝中加入一定的脱氧剂，如硅、锰等。加入焊丝中的硅、锰，在焊接过程中，一部分直接被氧化和蒸发，一部分消耗于FeO的脱氧，剩余的部分则留在焊缝中，使焊缝金属合金化，所以焊丝中加入的硅、锰需要足够的数量，但也不能过多。硅含量过高会降低焊缝的抗裂能力，锰含量过高会使焊缝金属冲击性能下降。
CO2气体保护焊的另一个特点是熔滴呈非轴向过渡。由于冶金反应产生大量产生CO 气体，从熔化熔滴和熔池中猛烈析出，因而飞溅较多，焊缝比较粗糙。为了解决这个问题，细丝CO2气体保护焊通常采用短路过渡型式，即采用小电流，低电压，焊接过程中周期性地发生“电弧燃烧——形成熔滴”和“短路——熔滴过渡”这两个阶段，短路频率较高，约每秒钟几十次到几百次。为了适应不同的焊丝直径，获得平稳的短路过渡，通常在焊接回路中串联可调节的电抗器，借以调节电源动特性。焊接电源通常采用平特性弧焊整流器，直流反接。
5 附轴与链板焊接
如图：附轴与链板焊零件图
材料：45#
材料：45# 板厚：7mm
装配后，进行焊接：
技术要求：焊缝饱满，圆滑过渡；焊后认真清理，打磨干净。
6 合理的焊接工艺
由试验结果可以看出，方案3是比较理想的。具体焊接工艺为：
1）选用H11Mn2SiA焊丝，其规格为Φ1.0mm；采用含锰焊丝，抗裂性较好。测定焊丝H11Mn2SiA的化学成分如下，C=0.12%、Mn=1.25%、Si=1.1%、P=0.020%、S=0.020%满足要求。
2）选用CO2气体保护焊机，选用YM－355KEV型焊机。其技术参数如下：额定电压380V，输入相数3，额定输入容量18.1KVA，输出电流16－36V，负载持续率50%，焊丝直径0.8－1.2V。
焊机工作原理主要有：主焊接回路、触发电路、送丝自动控制电路、节能电路、焊接程序电路组成。
3）采用合理的焊接顺序：先小端Φ7环形平焊缝，后焊大端Φ20环形角焊缝。
4）选择适宜的焊接工艺参数：焊接电流120～140A，电弧电压19～21V，焊丝直径1.0mm，焊丝伸出长度10mm，CO2气体流量10L/min，短路过渡以减少飞溅。为防止CO2气体水分过高，在汽瓶出口处，加电热干燥器。焊接速度25cm/min，焊趾宽度4mm，焊边锤击，以松弛应力。
5）焊后进行热处理，加热840℃使附轴、链板及焊缝全部奥氏体化，保温1小时后水冷，300℃回火，空冷，测得硬度40～45HRC。
7 结论
通过焊接试验，采用CO2气体保护焊方法及焊接工艺，焊接附轴与链板的两侧焊缝，取得了满意的效果。
参考文献：
[1]雷世明，《焊接方法与设备》，机械工业出版社.
[2]熊腊森，《焊接工程基础》，机械工业出版社.
[3]赵熹华，《焊接方法与机电一体化》，机械工业出版社.
[4]王亚忠主编，《电焊工》基本技术，金盾出版社.
作者简介：
朱国龙（1966-），女，吉林四平人，讲师，研究方向：焊接工艺。
注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词： 轴与链板焊接；裂纹；工艺措施
中图分类号：O34612文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0510131－01
1 提出问题
丁晴手套生产线输送链——附轴与链板，材质均为45钢，附轴与链板环角焊缝常出现裂纹，为了保证产品质量，在对产品进行焊接性分析之后，采取不同的工艺方法进行焊接性试验，最后得出合理的焊接工艺，并应用于生产。
2 现有的生产设备及特点
CO2气体保护焊设备：工作原理是利用CO2作为保护气体的熔化焊方法。主要是利用CO2气体作为保护介质，生产中一般利用专用焊枪，形成CO2气体保护层，依靠焊丝和工件产生电弧热，进行半自动焊。CO2气体来源广，价格便宜，焊接成本低；焊后不需要清渣，焊接电流密度大，电弧热量利用率较高，因此焊接生产率较高；CO2气流有较强的冷却作用，电弧加热集中，焊件受热面积小，因此焊接变形小；焊后不需要清渣，并可进行全位置操作，且明弧，便于监控。
手工电弧焊设备工作原理：手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的方法。这种操作灵活，设备简单移动方便，焊接接头装配精度较低；焊接电流小，每焊完一根焊条必须更换焊条及清渣而停止焊接，生产率低，劳动强度大；焊缝质量依赖于焊工的技术熟练程度等。
3 焊接试验
针对产生焊接裂纹的原因分析，选择三种不同方案进行焊接试验结果见表1。
4 分析裂纹产生原因及防止裂纹产生的措施
4.1 分析裂纹产生原因
在中碳钢焊接中，随着母材含碳量的增加，容易产生热裂纹和冷裂纹。热裂纹是指在焊接过程中焊缝和热影响区金属冷却到固相线区产生的焊接裂纹。由于钢：即铁碳合金的凝固是在一个温度区间内进行的，在未完全凝固之前的一定温度范围内，固体较多而未凝固的液体较少，即成液固状态，金属的塑性最低，这样在凝固收缩的作用下，焊缝金属容易在液相边缘开裂，形成热裂纹。从铁碳相图可知，在钢中随含碳量的增加，凝固温度范围也增加，产生热裂纹的危险性也越大。经验表明，焊条电弧焊焊接碳钢时当含碳量超过0.4%时，热裂纹很难避免。
冷裂纹就是在焊接接头冷却到较低的温度时产生的裂纹，母材中含碳量越高，近缝区淬火倾向就越大，也就是在焊接热影响区产生塑性很低的淬火马氏体组织，当焊件刚性较大时，就容易产生冷裂纹。
4.2 防止裂纹产生的措施
选择中碳钢的焊条的原则，是选用抗热裂和冷裂纹较强的碱性低氢焊条。预热有利于降低热影响区的硬度，防止冷裂纹的产生。通常45钢预热温度可在100～250℃选择。45钢焊接时，焊接电源选用直流反接，这样可使工件受热少些，从而减少产生裂纹的倾向。
4.3 试验结果
焊接裂纹为冷裂纹，当选用J422焊条，对附轴与链板焊接时，整个环角焊缝有裂纹，说明焊条抗裂纹能力差。选用J506焊条，对附轴与链板焊接时，整个环角焊缝无裂纹，但在收尾处有弧坑裂纹。采用CO2气体保护焊，对附轴与链板焊接时，焊接材料选用H11Mn2SiA焊丝，整个环角焊缝没有裂纹，以及收尾处也没有弧坑裂纹，效果较好。
4.4 CO2气体保护焊的冶金特点
利用CO2作为保护气体，虽然可使焊接区域与周围空气隔离，防止空气中的氮和氧对焊缝的有害作用，但是，由于CO2是一种氧化气体，在焊接过程中会使焊缝金属氧化，并使合金元素烧损，从而使焊缝力学性能大为降低；此外，CO2的氧化作用也是导致气孔和飞溅的一个重要原因。为了克服上述不良后果，必须采用脱氧措施，即在焊丝中加入一定的脱氧剂，如硅、锰等。加入焊丝中的硅、锰，在焊接过程中，一部分直接被氧化和蒸发，一部分消耗于FeO的脱氧，剩余的部分则留在焊缝中，使焊缝金属合金化，所以焊丝中加入的硅、锰需要足够的数量，但也不能过多。硅含量过高会降低焊缝的抗裂能力，锰含量过高会使焊缝金属冲击性能下降。
CO2气体保护焊的另一个特点是熔滴呈非轴向过渡。由于冶金反应产生大量产生CO 气体，从熔化熔滴和熔池中猛烈析出，因而飞溅较多，焊缝比较粗糙。为了解决这个问题，细丝CO2气体保护焊通常采用短路过渡型式，即采用小电流，低电压，焊接过程中周期性地发生“电弧燃烧——形成熔滴”和“短路——熔滴过渡”这两个阶段，短路频率较高，约每秒钟几十次到几百次。为了适应不同的焊丝直径，获得平稳的短路过渡，通常在焊接回路中串联可调节的电抗器，借以调节电源动特性。焊接电源通常采用平特性弧焊整流器，直流反接。
5 附轴与链板焊接
如图：附轴与链板焊零件图
材料：45#
材料：45# 板厚：7mm
装配后，进行焊接：
技术要求：焊缝饱满，圆滑过渡；焊后认真清理，打磨干净。
6 合理的焊接工艺
由试验结果可以看出，方案3是比较理想的。具体焊接工艺为：
1）选用H11Mn2SiA焊丝，其规格为Φ1.0mm；采用含锰焊丝，抗裂性较好。测定焊丝H11Mn2SiA的化学成分如下，C=0.12%、Mn=1.25%、Si=1.1%、P=0.020%、S=0.020%满足要求。
2）选用CO2气体保护焊机，选用YM－355KEV型焊机。其技术参数如下：额定电压380V，输入相数3，额定输入容量18.1KVA，输出电流16－36V，负载持续率50%，焊丝直径0.8－1.2V。
焊机工作原理主要有：主焊接回路、触发电路、送丝自动控制电路、节能电路、焊接程序电路组成。
3）采用合理的焊接顺序：先小端Φ7环形平焊缝，后焊大端Φ20环形角焊缝。
4）选择适宜的焊接工艺参数：焊接电流120～140A，电弧电压19～21V，焊丝直径1.0mm，焊丝伸出长度10mm，CO2气体流量10L/min，短路过渡以减少飞溅。为防止CO2气体水分过高，在汽瓶出口处，加电热干燥器。焊接速度25cm/min，焊趾宽度4mm，焊边锤击，以松弛应力。
5）焊后进行热处理，加热840℃使附轴、链板及焊缝全部奥氏体化，保温1小时后水冷，300℃回火，空冷，测得硬度40～45HRC。
7 结论
通过焊接试验，采用CO2气体保护焊方法及焊接工艺，焊接附轴与链板的两侧焊缝，取得了满意的效果。
参考文献：
[1]雷世明，《焊接方法与设备》，机械工业出版社.
[2]熊腊森，《焊接工程基础》，机械工业出版社.
[3]赵熹华，《焊接方法与机电一体化》，机械工业出版社.
[4]王亚忠主编，《电焊工》基本技术，金盾出版社.
作者简介：
朱国龙（1966-），女，吉林四平人，讲师，研究方向：焊接工艺。
注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文