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定位焊

为装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接

定位焊是指为装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接。定位焊的起头和结尾处应圆滑，否则，易造成未焊透现象。焊接件要求预热，则定位焊时也应进行预热，其温度应与正式焊接温度相同。定位焊的电流比正常焊接的电流大10-15%。在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处不要进行定位焊，确需定位焊时，宜避开该处50mm左右。定位焊缝高度不超过设计规定的焊缝的2/3，以越小越好。含碳量大于0.25%或厚度大于16mm的焊件，在低温环境下定位焊后应尽快进行打底焊，否则应采取后热缓冷措施。定位焊应考虑焊接应力引起的变形，因此定位焊点的选定应合理，不能影响焊接的质量，并保证在焊接过程中，焊缝不致开裂。

工艺介绍
定位焊是指为装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接。
（1）定位焊的起头和结尾处应圆滑，否则，易造成未焊透现象。
（2）焊接件要求预热，则定位焊时也应进行预热，其温度应与正式焊接温度相同。
（3）定位焊的电流比正常焊接的电流大10-15%。
（4）在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处不要进行定位焊，确需定位焊时，宜避开该处50mm左右。
（5）定位焊缝高度不超过设计规定的焊缝的2/3，以越小越好。
（6）含碳量大于0.25%或厚度大于16mm的焊件，在低温环境下定位焊后应尽快进行打底焊，否则应采取后热缓冷措施。
（7）定位焊应考虑焊接应力引起的变形，因此定位焊点的选定应合理，不能影响焊接的质量，并保证在焊接过程中，焊缝不致开裂。
工艺要求
（1）正式焊件要求预热时，定位焊的焊接也应预热，温度区间与正式焊接温度区间相同。（2）定位焊的电流比正常焊接的电流高10%-15%。
（3）定位焊的焊缝起头和结尾处应圆滑，焊缝高度不超过设计规定焊缝的三分之二，以越小越好。
（4）含碳量大于25%或厚度大于16mm 的焊件，在低温环境下定位焊后，应尽快进行打底焊，否则应采取后热缓冷措施。
（5）大厚度工件定位焊，定位焊缝的长度为15-25mm，焊缝间隙100-250mm 在坡口上的定位焊，焊缝高度不超过焊件厚度的三分之二。
（6）定位焊缝如果出现缺陷，应完全清除掉，不应熔在正式焊缝中。
产生的机理
弧坑裂纹是在焊缝结晶、凝固冷却过程中产生的热裂纹，裂纹表面有氧化色彩，通常沿焊缝纵向分布，属于纵向裂纹。弧坑裂纹的产生主要是在合金元素的偏析和焊接拉应力的共同作用下形成。
偏析
焊接过程中，在焊接热循环峰值温度作用下，母材的近缝区金属和焊缝金属在结晶过程中，先结晶的是比较纯的金属，而由于S、P、Si 等杂质形成的低熔点共晶物就会被不断生长的柱状晶推向晶界并在晶界聚集。在液态焊缝已经凝固时，形成的低熔点共晶由于熔点较低认为凝固，就会在晶界间形成了一层液体夹层“液态薄膜”。在液态薄膜的作用下，晶粒与晶粒之间的结合力变弱，在受到拉应力时晶体间的缝隙增大，而低熔点共晶液体难以填充扩大的缝隙，形成了裂纹。
在定位焊的弧坑处，加热时间短，保护效果差，焊接冶金反应短促，焊缝金属填充不足，杂质多，形成了较多的低熔点共晶杂质，偏析严重。
焊接拉应力
焊缝金属在凝固结晶过程中，液态金属变成固态，体积要缩小，凝固后的焊缝金属在冷却过程也会产生收缩，而焊缝周围金属就会阻碍这种收缩，焊缝就会受到一定的拉应力的作用。在焊缝金属刚结晶时，由于液体金属较多，流动性好，可以再晶粒间自由流动，不会产生裂纹。在焊缝结晶后期，液体金属较少和低熔点杂质的共同作用易产生裂纹。
定位焊中由于焊接收弧时电流突然降低甚至熄灭，熔池中心凝固过快，焊缝金属填充不足，周围金属收缩产生拉应力。综上所述，定位焊弧坑处裂纹主要由于杂质元素形成的低熔点共晶和收缩拉应力共同作用产生。
裂纹检测
弧坑裂纹出现后，往往肉眼不易发现。对于弧坑裂纹的检测主要采用磁粉或者渗透的检测方法进行。通过表面检测可以及时清楚的发现弧坑裂纹，对提高焊接质量改善焊接工艺有很大帮助。
磁粉检测
磁粉检测是发现弧坑裂纹的常用方法，主要应用于铁磁性物质的表面近表面尺寸很小、间隙极窄的缺陷检测。可检测出长0.1mm，宽微米级的裂纹。磁粉检测对弧坑裂纹的检测具有很大优势，检测灵敏度高，操作简单快捷，成本低，污染少。
磁粉检测的时机为焊后表面完全冷却，弧坑裂纹的磁痕显示强烈，磁粉附着力强，磁痕清晰而不浓密，多呈树枝状或放射状。磁粉检测后下一工序如受磁场影响，需要对工件进行退磁处理。
渗透检测
渗透检测是发现弧坑裂纹的主要手段之一，主要应用于表面开口缺陷的检测，可以检测黑色金属及有色金属。渗透检测灵敏度受缺陷尺寸影响，缺陷越狭，越浅，越短，越不易被发现。
渗透检测的最高灵敏度可以达到0.1μm 左右。对弧坑裂纹的渗透检测多采用溶剂去除型着色法，焊缝显像以喷涂最好，均匀喷洒与焊缝表面。由于弧坑裂纹多为微小裂纹，所以对弧坑裂纹的检测可将显像时间适当延长。渗透检测完成后应及时清洗工件并吹风干燥，避免对工件造成污染。
防止措施
焊接工艺
定位焊往往不被焊工重视，焊接过程应严格控制焊材中S、P 等杂质元素的含量。正式焊缝需要预热、低温环境中工作及焊接大厚度构件时，定位焊也要按照温度区间预热。
调整冷却速度
可以通过改变热输入来降低冷却速度，定位焊在收弧时要增加摆动频率，增大停留时间，减小弧坑的凹度。
控制焊缝
熔焊时，焊缝的成形系数φ（φ = B/H）影响柱状晶长大的方向金额区域偏析。为了防止裂纹，保证枝晶呈人字形向上生长，避免因晶粒相对生长而在焊缝中心形成杂质聚集的脆弱面，要选择合适的成形系数。定位焊时采用宽而浅的焊缝，增加焊缝的宽度，降低裂纹倾向。
焊接应力
定位焊时焊缝不宜过长过高，选择合理的焊接顺序，直缝的点固焊顺序可采用依次顺序定位和两端固定定位，管子定位焊可采用对称定位焊。采用合理的焊接顺序，能够降低接头的刚性，减小内变形，保证焊缝的自由收缩，从而减小焊接应力。
焊接设备
在定位焊收弧时，有衰减装置的焊接设备能形成较小的焊接电流，能维持电弧的稳定燃烧，并能过渡1-2 滴熔滴，填满弧坑。
总结
定位焊是整个焊接过程中至关重要的一环，定位焊的弧坑处产生的裂纹不容忽视。上述工艺措施可以有效的减少焊接弧坑裂纹的形成，可以有效的改善构件接头性能，降低成本，提高焊接质量。对定位焊弧坑裂纹的防止，应制定专门的工艺规范及检测要求，完全杜绝弧坑裂纹对整个焊接构件产生影响。
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