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1、焊接接头设计时,为了保证构件的强度和避免过大的角焊缝尺寸,一般中厚板的对接接头和 T 形接头都要进行开坡口焊接。坡口形式主要由接头强度、焊接方法、焊接效率、焊接成本等综合因素来决定。如果坡口精度(坡口角度、钝角尺寸、坡口表面粗糙度和平直度等 )高,则焊缝质量就能保证,焊接成本也低 ;反之坡口精度差 ,易出现严重的焊接缺陷 ,焊接成本也随之增加。生产中实用的坡口加工方法有许多种,以下介绍几种主要的坡口加工方法。1.坡口加工方法分类坡口加工方法可分为:1 气割、等离子切割、碳弧气刨等热切割加工方法;o 切削、剪切、磨削等机械加工方法两大类。常用材料最佳坡口加工方法的选择见下表。2.热切割(l)氧气
2、切割在热切割坡口中,最常采用的是氧气切割方法。氧气切割与机械加工切割相比,常用材料 .佳坡口加工方法由于具有设备简单、投资费用少、操作方便且灵活性好等一系列特点 ,尤其是能够切割各种含曲线形状的零件和大厚工件,切割质量良好 ,因此一直是工业生产中切割碳钢和低合金钢的基本方法而被普遍使用。氧气切割时在正确掌握切割参数和操作技术的条件下,气割坡口的质量良好,可直接用于装配和焊接。用于焊接的主要坡口形式有:I 、V、Y、X、U 形等。对横截面是直线形的I、V、Y、X 形坡口 ,可采用单割炬或2 一 3 把割炬同时加工。对V 形坡口可用3 把割炬一次加工成形 ,可以限制多余的热输人量,并在板材宽度方向
3、中心部切割。这样,相对于切割方向左右对称加热 ,可保持部件的尺寸精度。但是,对于左右非对称切割时,必须考虑由于弯曲和热成形所造成的尺寸偏差允许值。U 形坡口用气割工艺加工比机械加工方法效率高、周期短,且不需要投资高的机床设备。 U 形坡口 (在板边加工时实际上是J 形)的下部有弧段 ,气割时铁的氧化反应不能像一般气割时那样一直垂直向下,当达到一定深度后应转向侧面方向。为此需采用多割炬同时加工 ,一边使工件沿板厚方向形成温度梯度,一边通过调节切割氧压力割出圆弧段。现在国内已生产出配有3 割炬的 U 形坡口半自动气割机,可以切割 60m m 以下钢板的U 形坡口。另外 ,U 形坡口也可用普通割炬与
4、碳弧气刨组合等方法加工。此外,在切割面上产生的气割凹痕多是造成未焊透和熔合不良的原因,所以在焊前必须对凹痕进行修补。对焊缝质量要求高时,必须去除坡口面的氧化皮。(2) 等离子切割不锈钢、有色金属多采用等离子切割。不锈钢因含有较多的铬,在一般氧气切割时 ,切口中形成高熔点、粘性大的Cr2O3 熔渣,粘附在切口面上 ,阻碍切割氧与铁反应 ,从而使气割过桂中断。而等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化 ,并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。与利用铁一氧燃烧反应化学过程的氧气切割法不同,它是利用物理过程的熔割法。由于等离子切割速度快,所以在碳钢也有所采用,
5、但是其切割面的表面粗糙度不如气割。而且在切割厚板时,得不到直角切割面。另外,碳素钢空气等离子切割时,切割面上形成白色氮化层 ,这种切割面直接用于焊接,往往会产生气孔。因此,用于焊接的空气等离子切割面在焊前须进行打磨或再加工。(3) 碳弧气刨采用碳弧气刨可加工坡口,但是刨削面精度不高,而且噪声大 ,污染严重。碳弧气刨的另一个主要用途是去除有缺陷的焊缝,用于焊缝返修。3.机械加工(1) 切削用切削加工坡口,尺寸精度和坡口面的表面粗糙度都很高,没有热影响区。加工坡口的方法有刨、铣两种。用切削加工坡口的缺点是:不论是刨还是铣,加工面与刃口的冷却及润滑都必须用润滑油,坡口面的润滑油如果清除不干净,焊接时
6、往往造成气孔、裂纹、氢脆等缺陷。(2) 剪切剪切加工面根据加工时的应力状态分为喇叭口、剪切面、断裂面、飞边四个部分。各部分对于板厚的关系一般是:上刃和下刃间隙大,喇叭口和飞边就大,剪切面变小。因此 ,采用剪切加工的坡口面由于有喇叭口和飞边部分;所以坡口面、钝边都不易整齐,一般经剪切后需进行切削加工。(3) 磨削磨削加工坡口,几乎都是用手提砂轮机加工。现在的磨削工具小型轻便,使用起来比较方便 ,但是工作效率低 ,不够安全 ,且卫生条件差。因为这种加工方法基本是凭操作者的经验和直觉,所以要保证坡口精度是困难的。但是,风动砂轮、电动砂轮总成本低,而且用途广 ,对于厚度小于8mm 的部件 ,多采用磨削
7、方法加工坡口,这种方法更适用于现场修磨坡口。使用这种方法时 ,应注意的是砂轮的选取,特别是对于超低碳不锈钢以及有色金属,砂轮的砂粒会污染工件,从而造成脆化 ,所以对砂轮的选择和使用中的管理必须予以充分注意。4.小结综上所述 ,为了获得理想的焊接坡口质量,选择合适的坡口加工方法是很重要的。(1) 在热切割加工方法中,氧气切割多用于切割碳钢和低合金钢;等离子切割主要用于不锈钢和有色金属 ;而碳弧气刨则更多的用于焊缝返修中。(2) 在机械加工方法中,切削加工能保证尺寸精度和坡口表面粗糙度,但必须在焊接前进行必要的除油处理;剪切主要用在薄板加工上,一般在剪切后应进行切削加工;磨削加工成本低 ,用途广 ,适用于现场修磨坡口,但必须注意砂轮的选择和使用中的管理。
