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提要：这篇文章着重分析了CO2 气保焊陶瓷衬垫平对接底道焊接裂纹的产生机理和影响因素，对焊接材料、母材、焊接工艺参数等方面做了分析。并侧重于技能的角度，提出了防止和改进措施，有助于CO2 气保焊陶瓷衬垫焊平对接底道焊的焊接质量的提高。
药芯焊丝作为一种高效焊材已在国内外得到普遍应用。尤其在造船业,应用更广泛。就目前我公司的使用状况来说，从80 年代末引进使用药芯焊丝至今,其在民用船焊接中的使用量达到80％左右，极大地提高了造船效率[1]。
药芯焊丝与实芯焊丝相比，前者有着焊道成型美观、电弧稳定、焊接飞溅小、全位置焊接操作工艺性能好、焊接熔敷速度快、生产效率高等优点。所以很快被船厂接受，成为船厂通用的焊接工艺方法。对于提高船舶建造速度，改进焊接质量，减少相关成本起了重要的作用【1】。随着船厂造船吨位的增加，大量的中厚度钢板的广泛使用，在药芯焊丝的使用的过程中也出现了许多问题，其中最为严重的就是产生于不同位置的各种裂纹。裂纹是严格禁止存在焊缝中的，特别是药芯焊丝在陶质衬垫平对接底道焊接时出现的大量纵向裂纹，它的危害性更大。为此有许多焊接研究人员对此作了探索，发表了许多学术文章，详细剖析了产生裂纹的原因。本文依照我们多年从事焊接操作的实际经验和技能的积累，从焊接材料、母材、焊接工艺参数等方面分析这类裂纹产生的原因及防止方法。
我们通常使用的药芯焊丝都是呈酸性或偏酸性的，也就是它的熔渣是以酸性氧化物为主，它与碱性渣系焊接材料相比，具有对水、锈敏感性不大，熔滴过渡颗粒小，操作便捷等优点。但对焊接熔池过程合金元素过渡相对较差，熔池中的含氢量会偏高，焊接接头的延伸率与冲击韧性略低。根据试验结果，我公司常用的3Y 级药芯焊丝，其屈服强度在490—510MPa、抗拉强度在550—560 MPa 之间，曲强比值在0.85 以上。但355 —390MPa 等级船用钢板按要求曲强比值在0.65—0.80 之间，因此药芯焊丝曲强比值略显高了。屈服强度与抗拉强度值越接近，材料的抗裂性能越差。材料在受拉力过程中经历三个阶段，先是弹性变形，然后塑性变形，最后断开。它的屈服点与抗拉点太接近就显示其材料没有足够的塑性[2]。这就是引起裂纹的原因之一。
前面分析了药芯焊丝的先天存在缺陷。但我们要问，这样一些问题早就存在,为什么以前很少出现这类问题。我们觉得这与母材的刚性有关。其实以前在陶瓷衬垫焊平对接焊缝底道焊接过程中，也常常会出现局部裂纹。而我们现在所造船的吨位增加，种类增多，用的钢板也慢慢变得厚，强度等级也慢慢变得高。随着板厚的增加，强度等级增高，板的刚性增加，首先使焊接过程中产生不均匀受热现象也越严重，产生的内应力也越大。其次，由于刚性增大造成焊缝在焊接过程中抵抗了熔池收缩应力。这很好理解，当我们在一对间隙4mm 焊缝长300mm 的对接板上焊接，尽管两端作刚性固定，但当焊完100mm 长度时，前方的间隙起码缩小1mm。这就是熔池收缩使母材被拉动，这就是收缩变形。而当这类收缩因母材刚性而没有办法进行时，焊缝金属又不具备足够的塑性时，这类裂纹就产生了。
药芯焊丝在焊接陶质衬垫焊平对接焊缝底道焊时，由于操作者要保证背面成型良好，当间隙过小时，焊工又没有及时调小焊接电流并与电弧电压适当的匹配，他的焊接速度一定会很快。当焊接速度过快时，造成焊接过程电弧对焊缝边缘加热时间短，熔池冷却速度快，焊缝边缘的母材没有经过充分加热，不均匀加热现象更严重。在焊接过程中熔池金属的凝固从液态到固态，因体积收缩产生的应力被母材刚性所抵抗，焊缝不容易被拉伸。这样体积缩小的尺寸都依赖熔池金属的塑性。而我们所采用的药芯焊丝由于先天的缺陷，曲强比值较高，产生裂纹就在所难免。陶瓷衬垫焊方法在焊不同的位置时，焊缝金属形成的形状各不相同。立对接焊时的形状是中间略凸，，横对接焊时中下部略凸，而在平对接焊时，焊缝形状一般呈内凹状，也就是中间比较薄弱（见图1）。而结晶过程是与坡口边缘呈90 度往中间结晶。当焊缝坡口角度过小时，形状系数变差。由于坡口角度过小使熔池的厚度增加宽度减小，结晶过程中的氧化物夹杂都留在焊缝中间，造成焊缝偏析，使原来薄弱区域更显薄弱。这时，再加上母材的刚性，熔池由液态向固态转变时的收缩应力，就导致了熔池薄弱区域在结晶过程中被拉裂。这也是底道裂纹一般都出在平对接上的原因。
二氧化碳焊接过程中焊接电流、电弧电压是可调节的。焊接电流控制的是送丝速度，电弧电压控制的是熔化速度。焊接过程其实是控制熔池的过程。一个熟练的二氧化碳焊工，他会根据焊缝的不同位置、不同坡口形式和不同的需要，去调节两者的匹配，从而取得最佳的焊接操作效果。我们大家可以根据这类裂纹产生的原因，通过对焊接电流、电弧电压的匹配以及对焊接速度的控制，用操作技能与工艺手段来控制裂纹。但是，目前我们船厂从事焊接工作的都以外来劳务工为主体，技能水平良莠不齐。尽管这几年公司加大了对外来劳务焊工的培训力度，可由于人员流动性大，效果还是不明显，以至现场这类裂纹的产生越来越严重。为了进一步证明以上关于裂纹产生的缘由分析,我们做了两种系列焊接试板工艺试验。例1：采用600×260×25mm 对接，坡口单边角度为22.5 o，试板间隙相同，电流、电压不同。
焊接衬垫就是焊接时,为防止焊缝底部产生缺陷而放置在焊件底部的垫板. 因为底部条件较差,缺陷主要有,气孔等.
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中山市新添力机电有限公司成立于2005年7月，是山东奥太电气有限公司在广东省授权的代表处，负责山东奥太电气有限公司焊机类产品在广东地区住点销售及售后服务。
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