焊接專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì).pdf

= = = = = = = = = = = = 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目手工電弧焊單面焊雙面成形技術(shù)影響 系 （部）機(jī)械工程系 專(zhuān)業(yè)焊接技術(shù)及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師= 作者= 完成日期2011-4-27 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 - 1 - 頁(yè) 共 10 頁(yè) 引引言言 在機(jī)械加工中，焊接的地位越來(lái)越重要了，盡管焊接技術(shù)發(fā)展很快，各種精 密儀器的產(chǎn)生，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，但手工電弧焊仍占有不可替代的地位。 在壓力容器的制造行業(yè)里，產(chǎn)品通常都是由各類(lèi)鋼板拼接組對(duì)卷制焊接而成。而 在組對(duì)焊接過(guò)程中，焊縫的形式通常都為 Y 型對(duì)接坡口。而在小直徑容器和管道 的焊接方面，由于材質(zhì)板厚相對(duì)較薄，一般采用單面焊雙面成形的方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品 成型。所以單面焊雙面成形焊接技術(shù)更是每個(gè)焊接專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)該掌握不能缺少焊 接方法。優(yōu)質(zhì)的單面焊雙面成形焊接的焊縫表面應(yīng)圓滑過(guò)渡至母材，表面不得有 裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、焊瘤、咬邊等缺陷，焊縫內(nèi)部同樣不允許有缺陷。 但焊接過(guò)程中由于設(shè)備、材料、工藝及操作等原因，使得形成的焊縫達(dá)不到質(zhì)量 要求，從而對(duì)結(jié)構(gòu)的工作質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 - 2 - 頁(yè) 共 10 頁(yè) 目目錄錄 摘要：-1 引言- 1 - 1.單面焊雙面成形技術(shù)的概念-2 2.單面焊雙面成形常見(jiàn)的焊接缺陷-2 2.1 尺寸上的缺陷-2 2.2 結(jié)構(gòu)上的缺陷-2 2.3 性質(zhì)上的缺陷-2 3.單面焊雙面成形的影響-2 3.1 增加消耗，降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命- 2 3.2 焊接缺陷會(huì)給結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅，引起安全事故-3 4.單面焊雙面成形焊接質(zhì)量差的原因分析- 3 4.1 焊接電源因素-3 4.2 工藝因素對(duì)單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的影響- 3 4.2.1 焊接電流-3 4.2.2 焊接速度-4 4.2.3 電弧電壓-4 4.2.4 焊接層數(shù)選擇不當(dāng)-4 4.2.5 焊條類(lèi)形及焊條直徑的影響- 5 4.3 操作因素-5 4.4 環(huán)境因素-5 5.單面焊雙面成形焊接產(chǎn)生焊接缺陷的防止措施- 6 5.1 作好焊前準(zhǔn)備-6 5.2 焊接操作-6 5.2.1 合適的工藝參數(shù)-6 5.2.2 焊工技術(shù)水平-7 結(jié)論-8 參考文獻(xiàn)-9 致謝-10 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 1 頁(yè) 共 10 頁(yè) 摘摘要要：?jiǎn)蚊婧鸽p面成形的焊接質(zhì)量受到了焊接設(shè)備、焊材工藝流程、 操作技術(shù)水平的限制。本文詳細(xì)的介紹了焊接電源、焊接電流、焊接速度、電 弧電壓、焊接層數(shù)、焊條類(lèi)形、焊條直徑等工藝因素對(duì)單面焊雙面成形技術(shù)焊 接質(zhì)量的影響和造成的相關(guān)缺陷。詳細(xì)的分析了單面焊雙面成形技術(shù)焊接質(zhì)量 差所引起的一系列問(wèn)題及造成質(zhì)量差的原因，提出了相應(yīng)的防止措施，解決單 面焊雙面成形技術(shù)的缺陷，使單面焊雙面成形技術(shù)進(jìn)一步完善，加以推廣，并 對(duì)單面焊雙面成形作業(yè)具有一定的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：?jiǎn)蚊婧鸽p面成形，焊接，質(zhì)量，原因，措施 PickPick to:to:one-sided welding welding quality of double-sided forming by welding equipment, welding material process, operation technical level restrictions. This paper introduced the welding power source, welding current and welding speed, arc voltage, welding layer, electrodeshape,electrodediameterofsuchone-sidedwelding technological factors on the quality of welding forming technology of double-sided influence and the related defects caused. Detailed analysis of the one-sided welding double-sided forming technology of welding quality problems caused by poor and reasons of the poor create quality, and puts forward some corresponding preventing measures to solve the one-sided welding double-sided forming technology, make one-sided weldingdefectsfurtherconsummation,thedoublesidedforming technology of extended, and one-sided welding double-sided forming homework is of certain guidance. Keywords:Keywords:one-sided welding forming, welding, quality double, reason, measures 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 10 頁(yè) 1.單面焊雙面成形技術(shù)的概念 單面焊雙面成形技術(shù)是采用普通焊條，在不需要任何輔助措施條件下，只 是坡口根部在進(jìn)行組裝定位焊時(shí)，應(yīng)按焊接的不同操作手法留出不同的間隙， 在坡口的正面進(jìn)行焊接，就會(huì)在破口的正、背兩面都能得到均勻整齊、成形良 好，符合質(zhì)量要求的焊縫。這種方法主要適用于板材對(duì)接接頭、管狀對(duì)接接頭 和騎座式管板接頭。是鍋爐、壓力容器焊工應(yīng)熟練掌握的操作技能 1。 2.單面焊雙面成形常見(jiàn)的焊接缺陷 2.1 尺寸上的缺陷 包括焊接結(jié)構(gòu)的尺寸誤差和焊縫形狀不佳等。焊縫外表高低不平和波紋粗 劣，焊縫寬度不均勻、太寬或太窄，焊縫余高過(guò)低或過(guò)高，角焊縫焊腳尺寸不 等都屬于焊縫尺寸及形狀不符合要求。這些缺陷不僅使焊縫成形不美，而且容 易造成應(yīng)力集中,影響焊縫與母材的結(jié)合強(qiáng)度。 2.2 結(jié)構(gòu)上的缺陷 包括氣孔、夾渣、非金屬夾雜物、熔合不良、未焊透、咬邊、裂紋、表面缺 陷等。這些缺陷是焊接過(guò)程中最容易出現(xiàn)的缺陷。這些缺陷減弱了焊縫的有效 面積，降低了焊接接頭的力學(xué)性能，而且易造成應(yīng)力集中，引起裂紋，導(dǎo)致結(jié) 構(gòu)破壞，使焊接結(jié)構(gòu)無(wú)法承受正常工作載荷。 2.3 性質(zhì)上的缺陷 包括力學(xué)性能和化學(xué)性質(zhì)等不滿足焊件的使用要求的缺陷。 力學(xué)性能指的是 抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率、硬度、沖擊吸收功、塑性、疲勞強(qiáng)度、彎曲角度 等?；瘜W(xué)性質(zhì)指的是化學(xué)成分和耐腐蝕性等。這些缺陷使焊縫結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá)到設(shè) 計(jì)要求的力學(xué)性能和化學(xué)性能 2。 3.單面焊雙面成形的影響 3.1 增加消耗，降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命 焊接生產(chǎn)中，優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量可以滿足設(shè)計(jì)要求，保證結(jié)構(gòu)的正常使用壽 命 1。 而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷，就會(huì)增加板材、焊材、電力及人力的消耗 等。 否則，這些缺陷在使用過(guò)程中會(huì)引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，降低結(jié)構(gòu)的使用壽 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 10 頁(yè) 命。 3.2 焊接缺陷會(huì)給結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅，引起安全事故 單面焊雙面成形焊接主要用于鍋爐及壓力容器等重要構(gòu)件的焊接生產(chǎn)中， 一旦有嚴(yán)重缺陷，質(zhì)量不合格，焊件的焊補(bǔ)非常困難，而且在生產(chǎn)過(guò)程中受各 種交變載荷及壓力的作用，使焊縫的缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中，加之焊縫的有效使用 面積減小，減弱了焊接接頭的強(qiáng)度。輕則使產(chǎn)品的使用壽命受到影響，重則導(dǎo) 致焊縫斷裂，產(chǎn)品破壞，釀成嚴(yán)重的事故。 4.單面焊雙面成形焊接質(zhì)量差的原因分析 4.1 焊接電源因素 焊接電源是焊接工藝執(zhí)行過(guò)程中最重要的因素。 若焊接電源自身性能不好， 必然不會(huì)產(chǎn)生良好的焊件。當(dāng)焊機(jī)的引弧性能差，電弧燃燒不穩(wěn)定，就不能保 證工藝參數(shù)穩(wěn)定，焊接過(guò)程就無(wú)法正常進(jìn)行，焊接質(zhì)量就得不到保證。 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定、柔 順、飛濺少，但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用 直流弧焊電源。用小電流焊接薄板時(shí)，也常用直流弧焊電源，因?yàn)橐”容^容 易，電弧比較穩(wěn)定。低氫型焊條用直流電源焊接時(shí)，一般用反接，因?yàn)榉唇拥?電弧比正接穩(wěn)定。焊接薄板時(shí)，焊接電流小，電弧不穩(wěn)定，因此焊接薄板時(shí)， 不論是用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流反接 3。 4.2 工藝因素對(duì)單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的影響 4.2.1 焊接電流 焊接電流大小選擇恰當(dāng)與否直接影響到焊接的最終質(zhì)量。焊接電流過(guò)大， 可以提高生產(chǎn)率，并使熔透深度增加，但易出現(xiàn)咬邊、焊穿、增加焊件變形和 金屬飛濺量， 也會(huì)使焊接接頭的組織由于過(guò)熱而發(fā)生變化， 并增大氣孔傾向。尤 其在立焊操作時(shí)熔池難以控制，易出現(xiàn)焊瘤，弧長(zhǎng)增加，就會(huì)產(chǎn)生咬邊。焊接 電流過(guò)小，使電弧不穩(wěn)，熔透深度減小，易出現(xiàn)未焊透、熔合不良、夾渣、脫 節(jié)等缺陷。 焊接電流應(yīng)根據(jù)板件厚度、接頭形式、焊接位置、焊接層數(shù)、焊條類(lèi)形、 焊條直徑和焊接經(jīng)驗(yàn)等因素綜合考慮。對(duì)于一定直徑的焊條有一個(gè)合適的焊接 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 10 頁(yè) 電流范圍，可參考表 1、2 選擇 3。 表表 1 1焊接電流和焊條直徑的關(guān)系焊接電流和焊條直徑的關(guān)系 焊條直徑/mm1.62.02.53.2456 焊接電流/A254040655080100130160210200270260300 表表 2 2焊接電流和焊條直徑的關(guān)系焊接電流和焊條直徑的關(guān)系 焊件厚度/mm1.52.03.04561212 焊條直徑/mm1.52.03.23.244446 4.2.2 焊接速度 焊接速度是表征焊接生產(chǎn)效率的主要參數(shù)。合理選擇焊接速度對(duì)保證焊接 質(zhì)量尤為重要。焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí) 還要使焊縫寬度和余高等符合設(shè)計(jì)要求。焊速過(guò)快，使熔池溫度不夠，易造成 未焊透、未熔合、焊縫成形不良等缺陷。焊速過(guò)慢，使高溫時(shí)間長(zhǎng)，熱影響區(qū) 寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機(jī)械性能降低，焊件的變形量增大，同時(shí)焊 速過(guò)慢還會(huì)使每層的厚度增大，導(dǎo)致熔渣倒流，形成夾渣等缺陷。 4.2.3 電弧電壓 焊接過(guò)程中合理的控制電弧長(zhǎng)度是保證焊縫質(zhì)量穩(wěn)定的重要因素。焊條電 弧焊電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度決定的。電弧長(zhǎng)度越大，電弧電壓越高，電弧長(zhǎng) 度越短，電弧電壓越小。電弧過(guò)長(zhǎng)對(duì)熔化金屬保護(hù)差，空氣中的氧、氮等有害 氣體容易侵入，使焊縫易產(chǎn)生氣孔，焊接金屬的機(jī)械性能降低。但弧長(zhǎng)也不易 過(guò)短，若弧長(zhǎng)過(guò)短，就會(huì)引起粘條現(xiàn)象，且由于電弧對(duì)溶池的表面壓力過(guò)大， 不利于溶池的攪拌，使溶池中氣體及溶渣上浮受阻，從而引起氣孔、夾渣等缺 陷的產(chǎn)生。 4.2.4 焊接層數(shù)選擇不當(dāng) 單面焊雙面成形焊接層數(shù)的選擇對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定的影響。焊接層數(shù)主 要根據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來(lái)確定?？勺魅缦陆乒?算： n=/d公式（1） 式中：n 為焊接層數(shù)；為焊件的厚度（mm）；d 為焊條的直徑（mm） 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 10 頁(yè) 對(duì)于低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼的多層焊時(shí)，每層厚度過(guò)大，對(duì)焊 縫金屬的塑性（主要表現(xiàn)在冷彎上）有不利的影響，且焊接過(guò)程中熔渣易倒流， 產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺陷。 但每層厚度也不易過(guò)小，以免造成焊縫兩側(cè)熔合不 良。 4.2.5 焊條類(lèi)形及焊條直徑的影響 焊縫金屬的性能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來(lái)決定。因此，焊條類(lèi)形 選擇恰當(dāng)與否是影響焊縫質(zhì)量的重要因素。焊條直徑的大小除了對(duì)生產(chǎn)率有一 定的影響外，對(duì)焊接質(zhì)量也有一定的影響。焊條直徑一般根據(jù)焊件的厚度選擇： 同時(shí)還要考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)還要考慮焊接 熱輸入的要求。在一般情況下，焊條直徑與焊件厚度之間的關(guān)系的參考數(shù)據(jù)， 見(jiàn)表 2。 表表 2 2焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系 焊件厚度/mm234561213 焊條直徑/mm23.23.2445416 在板厚相同的條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑比其他位置大一 些，立焊，橫焊和仰焊應(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過(guò) 4.0mm。第一層焊道應(yīng)選 用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據(jù)焊件的厚度選用較大的焊條。T 形接頭、 搭接接頭都選用較大直徑的焊條。 4.3 操作因素 在焊接生產(chǎn)過(guò)程中，焊工的單面焊雙面成形操作技術(shù)水平低，就意味著打 底層的運(yùn)條方法、焊條角度、接頭方法、中間層及蓋面層的運(yùn)條方法、接頭、 收尾等操作方法掌握不熟練，這是造成焊縫質(zhì)量差的重要原因之一。 焊前對(duì)工件上的油、銹、水分清理不嚴(yán)格，焊條未經(jīng)烘干處理或烘烤溫度 不夠而投入使用，會(huì)促使焊縫產(chǎn)生大量的氣孔，從而使焊接縫質(zhì)量達(dá)不到要求。 4.4 環(huán)境因素 在特定環(huán)境下，焊接質(zhì)量對(duì)環(huán)境的依賴性也是較大的。焊接操作常常在室 外露天工作，必須受到外界自然條件（如濕度、溫度、風(fēng)力及雨、雨天氣）的 影響，在其他因素一定情況下，也有可能單純因環(huán)境因素造成焊接質(zhì)量問(wèn)題 2。 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 10 頁(yè) 5.單面焊雙面成形焊接產(chǎn)生焊接缺陷的防止措施 5.1 焊前準(zhǔn)備 焊前應(yīng)對(duì)焊機(jī)進(jìn)行試焊，確認(rèn)焊機(jī)的引弧性能和穩(wěn)定性能好，工藝參數(shù)的 調(diào)節(jié)方便、靈活、方可使用。工件應(yīng)開(kāi) Y 形的坡口，鈍邊的尺寸一般選在 0.5 1.0mm 之間，坡口邊緣 20mm 以內(nèi)處用磨光機(jī)打磨，并將表面的鐵銹、油污等清 除干凈，露出金屬光澤。鍋爐壓力容器及重要結(jié)構(gòu)的焊接一律采用堿性焊條， 打底層焊接應(yīng)選擇直徑 3.2mm 的焊條，中間層和蓋面層可選用 4mm 的焊條，并 對(duì)焊條進(jìn)行 400烘干，保溫 24h。使用時(shí)需要將焊條放在保溫筒內(nèi)，隨用隨 取。焊條在爐外停留時(shí)間不得超過(guò) 4h，且反復(fù)烘干次數(shù)不能多于三次，藥皮開(kāi) 裂和偏心度超標(biāo)的焊條不得使用 4。 5.1.2 環(huán)境控制 當(dāng)環(huán)境條件不符合規(guī)定要求時(shí)，如風(fēng)力較大，風(fēng)速大于四級(jí)，或雨雪天氣， 相對(duì)濕度大于 90%，可暫時(shí)停止焊接工作，或采取防風(fēng)、防雨雪措施后再進(jìn)行焊 接，在低溫下焊接時(shí)，低碳鋼不得低于20 oC，滴合金高溫度鋼不得低于10oC 如超過(guò)這個(gè)溫度界限，可對(duì)焊件進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱 2。 5.2 焊接操作 5.2.1 合適的工藝參數(shù) 焊條電弧焊的工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接 速度、電源種類(lèi)和極性、焊接層數(shù)等。焊接工藝參數(shù)選擇的正確與否直接影響 焊縫形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。因此選擇合適的焊接工藝參數(shù)是焊接生 產(chǎn)中不可忽視的一個(gè)重要問(wèn)題。 焊接電流應(yīng)根據(jù)板件厚度、焊接位置、焊接層數(shù)、焊條類(lèi)形、焊條直徑和 焊接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇，保證所選擇的電流不易造成焊縫咬邊、燒穿、夾渣、未焊 透等缺陷。焊接過(guò)程中應(yīng)盡量選擇使用短弧焊接，立焊、仰焊時(shí)比平焊更短些， 以利于熔滴過(guò)渡，防止熔化金屬下滴，堿性焊條焊接時(shí)應(yīng)比酸性焊條弧長(zhǎng)短些， 以利于電弧的穩(wěn)定，以避免咬邊、未焊透、氣孔等缺陷的產(chǎn)生。 焊速應(yīng)合適， 不宜過(guò)慢，以每層厚度不大于 4-5mm 為宜，以避免高溫停留增長(zhǎng)，影響焊縫的 機(jī)械性能，但焊速也不宜過(guò)快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷 5。焊接速度直 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 10 頁(yè) 接影響生產(chǎn)率，所以應(yīng)該在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用較大的焊條直徑和焊接 電流，同時(shí)根據(jù)具體情況適當(dāng)加快焊接速度，以提高焊接生產(chǎn)率。對(duì)重要構(gòu)件 要采取焊前先預(yù)熱、焊后緩冷等措施，以避免冷裂紋的產(chǎn)生。 焊接參數(shù)對(duì)熱影響區(qū)的大小和性能有很大的影響。采用小的焊接參數(shù)，如 降低焊接電流，增大焊接速度等，都可以減小熱影響區(qū)的尺寸。采用小的焊接 參數(shù)也可防止過(guò)熱組織生成和晶粒細(xì)化。 5.2.2 焊工技術(shù)水平 焊接生產(chǎn)中，焊工對(duì)單面焊雙面成形操作技術(shù)掌握的水平和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，往 往決定了焊縫的質(zhì)量。因此，加強(qiáng)焊工單面焊雙面成形操作技能的訓(xùn)練及各種 單面焊雙面成形的焊接參數(shù)的掌握是保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵。 四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 10 頁(yè) 結(jié)論 單面焊雙面成形