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摘 要：本文从分析薄板焊接变形的成因入手，结合CO2气保焊+陶瓷衬垫焊的工艺要点，通过6mm低碳钢钢板的C02气保焊+陶瓷衬垫焊的对接焊工艺的试验研究，结果表明，该工艺焊接性能良好，且能有效地控制薄板的焊接变形。同时通过该试验得到了较为翔实的试验数据，为后续研究提供了依据。
关键词：焊接工艺;薄板变形;CO2气保焊;陶瓷衬垫焊
前言
薄板的拼接技术一直是困扰焊接技术发展的难题之一。在船舶制造工业中，薄板结构被大范围地应用于上建结构及一些轻质甲板结构，传统的拼接方法主要有两种：一是采用C02气保焊进行双面焊接（背面清根）;另一种是采用双面埋弧焊。将这两种焊接工艺应用于薄板拼接，焊后均会发生较大的波浪变形及角变形，给矫正变形带来较大的困难。因而，改进焊接工艺，采用先进焊接方法具有实际的应用价值。
本文通过对6mm低碳钢钢板的C02气保焊+陶瓷衬垫焊的对接焊工艺进行了试验研究，试验结果表明：该工艺焊接性能良好，且能有效地控制薄板的焊接变形。
1.薄板焊接变形的成因
本文中采用了C02气保焊+陶瓷衬垫的单面焊双面成形方法。该方法在焊接时，因为陶瓷衬垫的绝热作用，衬垫处的温度降低得较慢，焊接过程相当于通过正、反面同时施焊，因而应力较容易达到平衡，能够有效地控制和减小焊接变形。
2.CO2气保焊+陶瓷衬垫焊的工艺要点[2]
2.1陶瓷衬垫承托焊缝金属熔池，对背面焊缝起强制成型作用。在焊接过程中，衬垫同时受到熔池重力和电弧的冲击，为防止熔池从衬垫溢出，必须确保衬垫与焊接板粘贴紧密。
2.2焊接过程中，受电弧热作用，陶瓷衬垫成型槽表面部分熔化，进入熔池参与冶金反应，衬垫材料中所含的硫、磷等元素含量会影响焊缝根部热裂纹的生成。
2.3焊接时，焊接电流过小不能保证焊缝根部的一次性烧透，但是过大的电流会造成衬垫的烧蚀，因此，要选择合适的焊接参数。
3.焊接工艺和试验
本焊接工艺采用6mm低碳钢板的平焊焊接工艺，在制定工艺时，主要考虑：①根据焊接工艺的实用性，②根据焊接工艺的经济性，③本工艺在制订工程中，参考了文献[3]中提到的主要焊接参数对焊缝质量的影响。
3.1 焊接设备
单面焊工艺实验焊机为松下YD-500自动CO2焊机;
3.2 焊接材料
焊接试板采用等离子切割下料，尺寸为600mm×150mm×6mm，2件;材质为Q345D，装配方式与坡口形状如图1所示：坡口角度为55±5°，坡口间隙为4±1mm，钝边高度为0～1mm;坡口按图1所示机加工完成。
图1 焊接装配形式
焊接前使用角磨机打磨坡口内侧及边缘20mm范围，清除铁锈，油污，水渍，直至表面出现金属光泽;反面焊固定支板， 两端焊引弧板、熄弧板，焊保证装配间隙mm;陶瓷衬垫粘贴在试板背面，粘贴时保证衬垫凹槽中线和焊接试板间隙中线对齐，衬垫与试板粘贴紧密可靠。
焊丝规格：JQ.MG50-6气体保护焊丝，焊丝直径1.2 mm;
陶瓷衬垫规格：采用HL-101型单面焊衬垫，成形槽宽度为10mm，深度为1mm。
3.3 焊接参数
焊缝序号
焊接电流I/A
电弧电压
U/V
焊速
v/mm·min-1
气体流量
Q/L·min-1
焊接温度
（0C）
1
200～220
25
210
20
20
2
240～260
26
260
20
100
表1 焊接规范参数
3.4 焊接试验
3.4.1 外观检查
焊缝外观检查，正反面成型良好，无肉眼可见夹渣、气孔、裂纹等。
经测量，焊接变形量弯曲变形量3mm，角变形0.1mm。
3.4.2 射线探伤
射线探伤结果：Ⅰ级
3.4.3 力学试验
本文参照规范要求，在焊接板上取样，进行了2组拉伸，4组弯曲，9组冲击试验，试验结果合格。
3.4.4 金相分析
截取焊缝横截面1件，经硝酸酒精溶液腐蚀，得到接头微观金相照片，如图2
图2 焊缝接头显微金相图
1-后焊道焊缝区域，2-后焊道热影响区，3-先焊道区，
4-先焊道热影响区，5-母材区
经显微镜观察，焊接后，先焊道组织受后焊道热输入影响，晶粒细化。
3.4.5检查结果
本工艺评定参照中国船级社《焊接与材料》进行焊接试验、检查和性能测定。试验结果合格。
4.结论
通过试验证明，采用C02气保焊+陶瓷衬垫焊接工艺进行6mm Q345-D薄板对接平焊，选取适当的焊接参数和接头形式，可以有效地控制薄板的焊接变形量，焊缝正反面成形良好，性能符合中国船级社《焊接与材料》规范要求。
参考文献：
[1]杜小明，廖鑫海.船舶薄板焊接变形及对策.企业技术开发，2012年7月.
[2]曾平. 药芯焊丝CO2单面焊接工艺的研究.焊接技术，2003年12月 第32卷第6期.
[3]王伟.薄板单面焊双面成形技术在船体焊接中的应用.造船技术，2012年第5期（总第309期）.
关键词：焊接工艺;薄板变形;CO2气保焊;陶瓷衬垫焊
前言
薄板的拼接技术一直是困扰焊接技术发展的难题之一。在船舶制造工业中，薄板结构被大范围地应用于上建结构及一些轻质甲板结构，传统的拼接方法主要有两种：一是采用C02气保焊进行双面焊接（背面清根）;另一种是采用双面埋弧焊。将这两种焊接工艺应用于薄板拼接，焊后均会发生较大的波浪变形及角变形，给矫正变形带来较大的困难。因而，改进焊接工艺，采用先进焊接方法具有实际的应用价值。
本文通过对6mm低碳钢钢板的C02气保焊+陶瓷衬垫焊的对接焊工艺进行了试验研究，试验结果表明：该工艺焊接性能良好，且能有效地控制薄板的焊接变形。
1.薄板焊接变形的成因
本文中采用了C02气保焊+陶瓷衬垫的单面焊双面成形方法。该方法在焊接时，因为陶瓷衬垫的绝热作用，衬垫处的温度降低得较慢，焊接过程相当于通过正、反面同时施焊，因而应力较容易达到平衡，能够有效地控制和减小焊接变形。
2.CO2气保焊+陶瓷衬垫焊的工艺要点[2]
2.1陶瓷衬垫承托焊缝金属熔池，对背面焊缝起强制成型作用。在焊接过程中，衬垫同时受到熔池重力和电弧的冲击，为防止熔池从衬垫溢出，必须确保衬垫与焊接板粘贴紧密。
2.2焊接过程中，受电弧热作用，陶瓷衬垫成型槽表面部分熔化，进入熔池参与冶金反应，衬垫材料中所含的硫、磷等元素含量会影响焊缝根部热裂纹的生成。
2.3焊接时，焊接电流过小不能保证焊缝根部的一次性烧透，但是过大的电流会造成衬垫的烧蚀，因此，要选择合适的焊接参数。
3.焊接工艺和试验
本焊接工艺采用6mm低碳钢板的平焊焊接工艺，在制定工艺时，主要考虑：①根据焊接工艺的实用性，②根据焊接工艺的经济性，③本工艺在制订工程中，参考了文献[3]中提到的主要焊接参数对焊缝质量的影响。
3.1 焊接设备
单面焊工艺实验焊机为松下YD-500自动CO2焊机;
3.2 焊接材料
焊接试板采用等离子切割下料，尺寸为600mm×150mm×6mm，2件;材质为Q345D，装配方式与坡口形状如图1所示：坡口角度为55±5°，坡口间隙为4±1mm，钝边高度为0～1mm;坡口按图1所示机加工完成。
图1 焊接装配形式
焊接前使用角磨机打磨坡口内侧及边缘20mm范围，清除铁锈，油污，水渍，直至表面出现金属光泽;反面焊固定支板， 两端焊引弧板、熄弧板，焊保证装配间隙mm;陶瓷衬垫粘贴在试板背面，粘贴时保证衬垫凹槽中线和焊接试板间隙中线对齐，衬垫与试板粘贴紧密可靠。
焊丝规格：JQ.MG50-6气体保护焊丝，焊丝直径1.2 mm;
陶瓷衬垫规格：采用HL-101型单面焊衬垫，成形槽宽度为10mm，深度为1mm。
3.3 焊接参数
焊缝序号
焊接电流I/A
电弧电压
U/V
焊速
v/mm·min-1
气体流量
Q/L·min-1
焊接温度
（0C）
1
200～220
25
210
20
20
2
240～260
26
260
20
100
表1 焊接规范参数
3.4 焊接试验
3.4.1 外观检查
焊缝外观检查，正反面成型良好，无肉眼可见夹渣、气孔、裂纹等。
经测量，焊接变形量弯曲变形量3mm，角变形0.1mm。
3.4.2 射线探伤
射线探伤结果：Ⅰ级
3.4.3 力学试验
本文参照规范要求，在焊接板上取样，进行了2组拉伸，4组弯曲，9组冲击试验，试验结果合格。
3.4.4 金相分析
截取焊缝横截面1件，经硝酸酒精溶液腐蚀，得到接头微观金相照片，如图2
图2 焊缝接头显微金相图
1-后焊道焊缝区域，2-后焊道热影响区，3-先焊道区，
4-先焊道热影响区，5-母材区
经显微镜观察，焊接后，先焊道组织受后焊道热输入影响，晶粒细化。
3.4.5检查结果
本工艺评定参照中国船级社《焊接与材料》进行焊接试验、检查和性能测定。试验结果合格。
4.结论
通过试验证明，采用C02气保焊+陶瓷衬垫焊接工艺进行6mm Q345-D薄板对接平焊，选取适当的焊接参数和接头形式，可以有效地控制薄板的焊接变形量，焊缝正反面成形良好，性能符合中国船级社《焊接与材料》规范要求。
参考文献：
[1]杜小明，廖鑫海.船舶薄板焊接变形及对策.企业技术开发，2012年7月.
[2]曾平. 药芯焊丝CO2单面焊接工艺的研究.焊接技术，2003年12月 第32卷第6期.
[3]王伟.薄板单面焊双面成形技术在船体焊接中的应用.造船技术，2012年第5期（总第309期）.