鍍鋅鋼板焊接參考工藝

1．鍍鋅鋼電弧焊

鋅層的存在給鍍鋅鋼的焊接帶來了一定困難，主要的問題有：焊接裂紋及氣孔的敏感性增大、鋅的蒸發(fā)及煙塵、氧化物夾渣及鍍鋅層熔化及破壞。其中焊接裂紋、氣孔和夾渣是最主要的問題。

1．1  焊接性

（1）裂紋

在焊接過程中，熔化的鋅浮在熔池的表面或位于焊縫根部。由于鋅的熔點遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵，熔池中的鐵首先結(jié)晶，液態(tài)鋅會沿著鋼的晶界滲入其中，導(dǎo)致晶間結(jié)合變?nèi)?。而且鋅與鐵之間易形成金屬間脆性化合物Fe₃Zn₁₀和FeZn₁₀，進(jìn)一步降低了焊縫金屬的塑性。因此在焊接殘余應(yīng)力的作用下易沿晶界裂開，形成裂紋。

1) 影響裂紋敏感性的因素

① 鋅層的厚度  鍍鋅鋼的鋅層較薄，裂紋敏感性小，而熱鍍鋅鋼的鋅層較厚，裂紋敏感性較大。

② 工件厚度  厚度越大，焊接拘束應(yīng)力越大，裂紋敏感性越大。

③ 坡口間隙  間隙越大，裂紋敏感性越大。

④ 焊接方法  用手工電弧焊焊接時裂紋敏感性小，而用CO₂氣體保護(hù)焊焊接時裂紋敏感性大一些。

2) 防止裂紋的方法

① 焊前在鍍鋅板焊接處開坡口V、Y形或X型坡口，用氧乙炔或噴砂等方法去除坡口附近的鍍鋅層，同時控制間隙不宜過大，一般1.5mm左右。

② 選用含Si量低的焊接材料。氣體保護(hù)焊時應(yīng)采用含Si量低的焊絲，手工焊時采用鈦型、鈦鈣型焊條。

（2）氣孔

坡口附近的鋅層在電弧熱的作用下產(chǎn)生氧化（形成ZnO）及蒸發(fā)，并揮發(fā)出白色煙塵和蒸氣，因此極易在焊縫中引起氣孔。焊接電流越大，鋅的蒸發(fā)越嚴(yán)重，氣孔敏感性越大。用鈦型、鈦鈣型焊條焊接時，在中等電流范圍內(nèi)不易產(chǎn)生氣孔。而用纖維素型和低氫型焊條焊接時，小電流和大電流下均易產(chǎn)生氣孔。另外焊條角度應(yīng)盡量控制在30°～70°范圍內(nèi)。

（3）鋅的蒸發(fā)及煙塵

用電弧焊焊接鍍鋅鋼板時，熔池附近的鋅層在電弧熱的作用下氧化成ZnO并蒸發(fā)，形成很大的煙塵。這種煙塵中主要成分為ZnO，對工人的呼吸器官具有很大的刺激作用，因此，焊接時必須采取良好的通風(fēng)措施。在同樣焊接規(guī)范下，用氧化鈦型焊條焊接時所產(chǎn)生的煙塵量較低，而低氫型焊條焊接時產(chǎn)生的煙塵量較大。

（4）氧化物夾渣

焊接電流較小時，加熱過程中形成的ZnO不易逸出，易造成ZnO夾渣。ZnO比較穩(wěn)定，其熔點為1800℃。大塊狀的ZnO夾渣對焊縫塑性具有非常不利的影響。利用氧化鈦型焊條時，ZnO呈細(xì)小均勻分布，對塑性及抗拉強(qiáng)度影響都不大。而用纖維素型或氫型焊條時，焊縫內(nèi)的ZnO較大、較多，焊縫性能差。

1．2  鍍鋅鋼的焊接工藝

鍍鋅鋼可采用手工電弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、氬弧焊、電阻焊等方法進(jìn)行焊接。

（1）手工電弧焊

1) 焊前準(zhǔn)備

為了降低焊接煙塵，防止焊接裂紋及氣孔的產(chǎn)生，焊前除了開適當(dāng)?shù)钠驴谕猓€應(yīng)將坡口附近的鋅層去除。去除方法可采用火焰烘烤或噴砂。坡口間隙應(yīng)盡量控制在1.5～2mm內(nèi)，工件厚度較大時，可放寬到2.5～3mm。

2) 焊條的選擇

焊條的選擇原則是焊縫金屬的力學(xué)性能盡量與母材相近，而且焊條熔敷金屬中含硅量應(yīng)控制在0.2％以下。

采用鈦鐵礦型焊條、氧化鈦型焊條、纖維素型焊條、鈦鈣型焊條和低氫型焊條焊接時所得到的接頭強(qiáng)度均可達(dá)到滿意的指標(biāo)，見表1。但用低氫型焊條和纖維素型焊條焊接的焊縫中易產(chǎn)生夾渣和氣孔，因此一般不用。

對于低碳鋼鍍鋅鋼板，應(yīng)優(yōu)先選用J421/J422或J423焊條。對于強(qiáng)度等級在500MPa以上的鍍鋅鋼板，可選用E5001、E5003等型號的焊條。對于強(qiáng)度在600MPa以上的鍍鋅鋼板，應(yīng)選用E6013、E5503及E5513等型號的焊條。

焊接時，盡量采用短弧，不要使電弧擺，以防止鍍鋅層熔化區(qū)域的擴(kuò)大，保證工件的抗腐蝕性并降低煙塵量。

（2）熔化極氣體保護(hù)焊

可采用CO₂氣體保護(hù)焊或者Ar+CO₂、Ar+O₂等混合氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接。保護(hù)氣體對焊縫中Zn的含量有明顯的影響，采用純CO₂或CO₂+O₂時，焊縫中Zn的含量較高，而采用Ar+CO₂或Ar+O₂時，焊縫中Zn的含量較低。電流對焊縫中Zn含量影響不大，隨著焊接電流的增大，焊縫中的Zn含量稍有降低。

采用氣體保護(hù)焊焊接鍍鋅鋼時，焊接煙塵要比手工電弧焊大得多，因此應(yīng)特別注意排風(fēng)。影響煙塵量大小及成分的因素主要是電流和保護(hù)氣體。電流越大，或保護(hù)氣體中CO₂或O₂含量越大，焊接煙塵越大，而且煙塵中ZnO含量也增大，最大時ZnO的含量可達(dá)到70％左右。

在同樣的焊接規(guī)范下，鍍鋅鋼的熔深要比不鍍鋅的鋼板大。T形接頭、搭接接頭及向下立焊的焊接氣孔敏感性較大，焊接速度越大越易產(chǎn)生氣孔；對于鍍鋅合金鋼，焊接速度的影響尤其明顯。多道焊時，后續(xù)焊道的氣孔敏感性大于前一道。

采用不同保護(hù)氣體焊接的鍍鋅鋼接頭的力學(xué)性能見表2。可見，保護(hù)氣體成分對接頭力學(xué)性能并沒有很大的影響，一般采用純CO₂進(jìn)行焊接。

表3～表5分別給出了鍍鋅鋼板I形對接接頭、搭接接頭及T形接頭的短路過渡CO2焊的焊接工藝參數(shù)。

表3  鍍鋅鋼板I形對接接頭CO₂焊接規(guī)范參數(shù)

表4  鍍鋅鋼板搭接接頭CO₂焊接規(guī)范參數(shù)

表5  鍍鋅鋼板T形接頭（角接）CO₂焊接規(guī)范參數(shù)