CO2 气电垂直自动焊工艺规范1 范围本规范规定了 CO2 气电垂直自动焊的焊接前准备、人员、工艺要求、工艺过程及检验。本规范适用于各类船舶产品，焊接垂直位置与夹角为 45°～90°的倾斜位置的对接缝。2 规范性引用文件 GB6052-85 工业液体二氧化碳3 术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3.1 气电垂直自动焊接采用 1.6mm 药芯焊丝，用 CO2 气体作保护，并对焊接熔池强制一次成形的方法来完成的，焊缝的前后面分别用水冷铜滑块和带有梯形凹槽衬垫，以保持熔池稳定和成形良好。见图 1图 1 焊接示意图4 焊接前准备 4.1 焊接材料4.1.1 焊丝所选用的焊丝必须是经过有关船级社认可的专用药芯焊丝，牌号 DWS-43G。4.1.2 CO2 气体气体质量应符合国标 GB6052-85《工业液体二氧化碳》中规定的Ⅰ类或Ⅱ类标准。4.1.3 衬垫选用衬垫的型号为：KL 和 JN 型，随用随拆，如拆封后未用完，储放时间过久，必须经（200～250）℃培烘后才能使用。4.2 坡口型式气电垂直自动焊接缝均采用 V 型坡口，其角度根据板厚而定，具体要求见表 1。表 1 坡口型式板厚（mm）坡口角度 α板边差M（mm）间隙 b（mm）坡口型式标准值 允许范围 标准值允许范围标准值允许范围10～1445°a＋5° 00 +1.508 8+6- 2αMb16～1840°20～2235°24～2628～3030° 32～334.3 装配要求4.3.1 垂直接缝装配时，应在坡口背面构架处装上“∏”形马，“∏”形马之间的距离值为 350mm。每只衬垫至少有两只“∏”形马，马的尺寸如图 2。图 2 ∏形马尺寸4.3.2 无余量板材装配后按坡口标准修正，有余量板材装配后现场切割，但切割前要求纵向纵骨接缝暂不焊接，切割后坡口尺寸必须符合公差要求。如遇相邻两板厚度不等时，应将高出不平部分批斜磨平，其斜度尺寸为（ 60～80）mm。4.3.3 坡口边缘两侧 50mm 范围内应用风动砂轮清除气割毛刺、马脚、金属飞溅物以及纵向接缝的焊缝余高，确保正面水冷滑块顺利滑移和反面衬垫贴紧。4.3.4 安装衬垫时必须保证成形槽与坡口中心一致，衬垫之间推紧无间隙，衬垫紧贴钢板背面。4.4 焊接设备及安装要求4.4.1 焊接设备见表 2。≤ 40≥ 80120200 表 2 焊接设备设备名称 型号 制造厂电源DYNA-AUTO 500M日本大阪变压器厂送丝机构 CM-231 型 日本大阪变压器厂焊接机头SG-2Z日本神户制钢厂水冷机头CS-400日本大阪电气厂4.4.2 将垂直自动焊设备吊在甲板上合适的位置，并装好气管、水管、控制线及电缆线等，长度应满足整条长接缝的焊接需要。4.4.3 利用升降装置将导轨安置在距接缝 200mm 处（指磁钢边线）并要保证导轨之间的可靠连接。安装导轨前必须清除磁钢表面的灰尘、垃圾和污物。4.4.4 将垂直自动焊机安放在焊道的起始点后，用离合器锁紧待用，并要检查和清除焊机道路中的障碍物。4.4.5 将 CO2 送丝机构的所需焊丝消耗量带上吊架升降装置，并使 CO2 送丝机构固定在合适位置，同时准备好防风帘使用。4.4.6 检查并安装成形滑块至焊缝中心位置，要求滑块、通气口清洁，成形槽光滑，滑块顶紧适中。选用的滑块焊缝成形宽度需与工件厚度相匹配。见图表3。表 3 滑块尺寸板厚 12～14 16～20 22～25 26～33滑块尺寸 24、28 28、32 32、364.4.7 将送丝软管接至 SG－2Z 装置的弯管上，检查导电咀，并将弯管固定 在装置上，送丝后要确保一定的焊丝长度和角度。4.4.8 如需焊丝摆动，可将摆幅与两端停留时间在焊前预先调整好。4.4.9 电源极性：垂直自动焊采用平特性直流反极电源。5 人员参加气电垂直自动焊接的焊工，必须经过专门培训和考试合格，经有关船级社认可，发给合格证书的 CO2 焊工持证上岗。6 工艺要求气电垂直自动焊接规范参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝摆幅、焊丝伸出长度、气体流量等。6.1 焊接电流垂直自动焊时，由于电流密度大，电流超过一般 CO2 焊短路过渡的临界电流值，熔滴显示滴状过渡型式。其特点是飞溅小，电弧燃烧稳定，且熔敷速度大，因此必须选用合适的电流。过大过小的焊接电流都会影响焊接过程的稳定性和焊道的成形良好。具体数据见表 4表 4 焊接规范参数板厚（mm） 电流（A） 电压（V） 速度（cm/min）12～14 290～350 29～35 10～1316～20360～38032～34 8～1021～25 33～35 6～726～33 34～36 4～56.2 电弧电压 电弧电压的选用值须与焊接电流相匹配，在其它规范参数不变的情况下，电弧电压增大，焊缝宽度增加，过高的电弧电压会出现焊缝咬边。但过低的电弧电压会使电弧燃烧不稳定。因此在保证焊接过程稳定和焊缝成型良好的情况下，应尽量降低电弧电压对防止气孔和减少合金元素的烧损都是有利的。具体数据见表 4。6.3 焊接速度合适的焊接速度视焊丝熔化速度而定。它与焊丝熔化速度间的关系，以水冷滑块内金属液面距进气口底部为（5～10）mm 较合适。焊接速度过快，滑块内金属液面逐渐降落，焊丝伸出长度增加，易使焊缝产生气孔。焊接速度过慢，水冷铜滑块内金属液面升高，飞溅增加，当金属液面升高到进气口底部时，电弧燃烧不稳定。甚至会迫使焊接过程中断。6.4 焊丝摆幅采用摆动器焊接时，电弧稳定，飞溅小，焊缝截面上温度均匀，熔池金属结晶状态得到改善，晶粒度细，有利于得到致密焊缝。具体数据见表 5。表 5 焊丝摆幅焊接位置板厚（mm）摆动 摆幅（mm） 前停（sec） 后停（sec）垂直 12～14 不采用— — —16～20 可采用 4～80.6～1.0 0.3～0.621～25 必须采用6～1026～33 9～11 0.9～1.1 0.9～1.1 倾斜 13～24 4～7 0.4～0.6 0.4～0.66.5 焊丝伸出长度焊丝伸出长度过长，电阻热增大，熔化速度快，易发生过热而烧断，造成严重飞溅及保护效果差，影响焊接过程稳定性，使焊缝成形变差。焊丝伸出长度太短，易导致保护气体出气口堵塞，形成保护不良而影响焊接质量。一般要求伸出长度为（30～35）mm。6.6 气体流量气体流量过大和过小都会直接影响焊接过程电弧稳定性，一般外场作业条件下的 CO2 气体流量为(25～30)L/min。7 工艺过程7.1 接通水、电、气，将 SG-2Z 焊接装置开至焊缝始端。7.2 将电弧电压电位器、焊接电流电位器、焊丝伸出长度控制电位器均调至预定位置后，按起动按钮，开始焊接。若厚板要摆动焊接，则在熔池建立后，再按焊丝摆动按钮。7.3 在焊接过程中，根据实际坡口和间隙随时观察焊丝对中和焊缝热量分布情况，修正焊接规范。随时通过机械装置将电弧调整到正确位置，同时还要用绝缘棒随时除掉铜滑块保护气体盒里的飞溅物。7.4 焊接停止时，按停止按钮和摆动停止按钮，使小车和焊丝送丝停止，然后电弧熄灭。待熔池凝固后，放开铜滑块并去除上面的飞溅物，把焊炬从支架上取下。8 检验 8.1 焊缝表面质量、焊缝外形尺寸要求见表 6。 表 6 焊缝外形尺寸板厚(mm)正面焊缝宽 度正面焊缝高 度背面焊缝宽 度背面焊缝高 度12～16 24～28210～18216～26 28～32 14～2226～33 32～36318～2238.2 中间起弧、熄弧及接头处均应用气刨刨清后修补，补焊长度约 100mm 左右。尤其背面焊穿处，用气刨刨清缺陷后，再用手工电弧焊或 CO2气体保护焊填满缺陷空隙，重新起弧焊接。8.3 对焊缝中各种缺陷，如表面粗糙、满溢、咬边、气孔、未熔合、宽度高度不足、不成形等缺陷，用气刨刨清缺陷后，再用手工电弧焊或 CO2气体保护焊修补，修补方法按 Q/SWS 42-010-2003《焊缝返修通用工艺规范》进行。