不同坡口形式对手工电弧焊工艺的影响毕业论文

西华大学毕业论文 1目 录摘 要 .3第一章 绪 论 .51.1 引言 .51.2 焊接技术的优点和缺点 .51.3 Q235 钢的焊接性分析 .61.4 课题的主要研究内容和技术线路 .8第二章 试验方法及过程 .92.1 焊接方法的选择 .92.2 焊接材料和设备的选用 .92.3 Q235 焊接接头坡口设计 .112.4 Q235 钢焊接工艺 .122.4.1 焊前准备 .122.4.2 工作表面的清理 .122.4.3 Q235 钢焊接工艺的制定 .122.5 金相实验 .132.6 硬度试验 .15第三章 试验结果与分析 .173.1 焊缝成形缺陷及防止措施 .173.2 熔合比和焊缝成形系数的计算和分析 .203.2.1 熔合比和焊缝成形系数 .20西华大学毕业论文 23.2.2 熔合比和成形系数对焊缝质量的影响 .213.2.3 各个坡口焊缝的熔合比和成形系数 .213.3 金相分析 .253.4 硬度分析 .27结 论 .28总结与体会 .29致 谢 词 .30参考文献 .31西华大学毕业论文 3摘 要本次论文采用了手工电弧焊的方法，采用相同的焊接参数，对设计的 5 种不同的坡口形式接头进行焊接。然后对焊缝接头进行熔合比和成形系数的计算和金相组织观察和硬度试验。其结果表明：V 形、Y 形坡口接头比母材的熔合比低，焊缝成形系数会一定程度降低；5 种不同坡口形式接头中，其显微硬度相当。 关键词： 坡口设计 熔合比 成形系数 焊缝质量 西华大学毕业论文 4Abstract This paper adopts the manual arc welding method ，with The same welding parameters ， which is used to the five different welding groove that has been draw for experiment 。Then those joints were carried out on the weld joint of metallographic test and hardness test ，and ，we calculated of the weld fusion ratio and shape coefficient。The results showed that V, Y groove joint fusion than low than parent metal, ratio of weld will decrease to a certain extent; Five different groove in the form of joint, the microhardness of them is fairly. Keywords : Groove design Metallographic experiment Hardness testWeld quality西华大学毕业论文 5第 1 章 绪 论 1.1 引言焊接技术作为一种永久性连接方法，在各种机械制造行业和其它行业中被广泛应用，对人类社会的发展与进步起到了巨大作用。随着世界经济一体化进程的加快，钢结构和钢制品的大量使用和生产，焊接技术的作用更加突出。有关资料显示，2008 年夏季奥运会主体育馆“鸟巢” 的构建过程中，基本主要使用钢结构，数量达到数万吨；三峡水电电站的水轮机转子，重大 440t,为世界最大、最终的不锈钢焊接转子。每个转轮在制造过程中，需要消耗 12t 焊丝，而每个转子是由上冠、下环和 13 个或 15 个叶片焊接成的。可见焊接技术的应用与我们实际生活息息相关，这些大型焊接钢结构的开发与应用创造了新中国成立以来的最高水平，有的已成为世界领先 【1】 。 1.2 焊接技术的优点和缺点焊接结构有很多优点： 焊接结构能够节省材料，减轻结构的自身重量，从而提高生产效率，降低产品生产成本。在相同的承载条件下，焊接结构比铆接节省 10%25%，重量要少 10%20%,焊接结构能使材料的截面积得到充分应用。特别是在车辆、船舶、航天等方面，保证正常运行的前提下，减轻材料的使用量，即减轻自生重量，这样就可以一高运载能力，降低能量消耗 【2】 。 焊接结构的形式多样和尺寸也有各种大小。现代焊接技术可以实现任何形式和尺寸的焊接，最大焊接厚度可以达到数百毫米，最小焊接厚度可以小到几个微米；各种复杂结构中焊接应用也是较为广；不同材料的连接结构，使用焊接技术连接效果较好。 焊接接头的构造机理使得接头具有较高的承载与抗冲击的能力。选择合理的接头构造，承载能力强。 焊接生产过程，灵活方便、生产周期短、市场反应速度快。而且焊接西华大学毕业论文 6结构中的接头具有良好的水密性和气密性。同时焊接结构任然存在一些自身缺陷： 焊接结构的应力集中 焊缝形状和焊缝布局在焊缝冷却完成后，由于冷却过程的不均匀性质，焊缝应力分布自然不均匀。应力集中会增大脆性断裂的倾向，并且会降低结构的疲劳强度。 焊接结构有较大的焊接应力和变形 绝大多数焊接结构的焊接过程，都采用的局部加热，自然会产生不均匀的塑性变形，不可避免的会产生应力和变形，固然尺寸难以保证；焊接应力的存在，在一定条件下会结构的结构强度、刚度及结构稳定性等能力下降。 焊接接头具有较大的性能不均匀性 大多数焊接过程都采用局部加热，各部分的热循环和热塑性变形都不均匀，通常焊缝金属的成分、组织与母材金属不尽相同，自然导致焊接接头的性能存在差异。 焊接结构的整体性 比较于铆接结构，焊接结构具有良好的整体性，同时也可能带来一些问题，特别是裂纹的扩展问题。1.3 Q235 钢的焊接性分析Q235 钢的含碳量0.25%，是低碳钢的一种，而且其 Si 含量不大于0.35%,Mn 含量不大于 1.40%.有一定含量的 P 和 S,分别最大含量不大于 0.045%和 0.050%。在碳钢中 Mn、Si 对钢的集体有固溶强化作用， 随着溶质含量增加，晶格畸变增大，位错运动的阻力也相应增大，使金属的滑移变形更加困难，从而合金的强度和硬度得以提高。Q235 中含 S 量很低，影响非常小。钢中的 P 全部溶于固溶体中，虽然 P 在钢中有很好的强化作用，能提高钢的强度、硬度，但是会明显降低钢的塑性、韧性，极容易导致脆性裂纹。P 在结晶过程中，容易产生晶内偏析，使组织局部地区含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆 ，对钢材的性能有严重的危害 【3】 。 西华大学毕业论文 7表 1.1 碳素结构钢（Q235）的牌号、等级和化学成分（ GB/700-2006）化学成分（质量分数）/%,不大于牌号统一数字代号等级 厚度（或直径）C Si Mn P SU12352 A 0.22 0.050U12355 B 0.200.4500.045U12358 C 0.040 0.040Q235U12358 D0.170.35 1.400.035 0.035表 1.2 碳素结构钢（Q235）的力学性能指标 （GB/700-2006 ） 冲击实验（V 型缺口）牌号 等级 屈服强度ReH不小于抗拉强度 Rm /(N/mm2)伸长率/%不小于 温度/ 冲击吸收功（纵向）不小于 JA _ _B +20C 0Q235D235370500 25=2027Q235 钢的焊接性分析：Q235 钢低碳钢含碳量低，锰、硅含量很少。故而，通常情况下 Q235 钢的焊接组织，不会硬化组织或淬火组织。低碳钢焊焊接接头塑性变形能力强和冲击韧性良好。施接时，非特殊情况不需预热、控制层间温度和后热，而且焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程也不必采取特殊的工艺措施来保护。综上可以知道:低碳钢 Q235 钢有良好的焊接性，焊前非特殊情况不需要预热，焊接时不必要采用特殊的工艺措施，焊后也不必进行热处理来改善组织。 西华大学毕业论文 81.4 课题的主要研究内容和技术线路 此次论文研究题目为焊接破口设计与焊缝质量控制研究,主要研究内容是不同形式或几何尺寸的坡口，使用手工电弧焊完成焊接过程后，通过组织观察和硬度分析焊接接头头质量好坏，以研究坡口与焊缝质量和性能的关系。焊接技术包括了很多内容，接头设计、材料及设备的准备、焊接参数的选择、实施焊接过程和焊前焊后热处理等。焊接接头设计作为焊接全过程的第一步，而坡口设计是焊接接头设计的重要部分。坡口设计内容主要有两个方面：一方面是坡口形式的选择；另一方面是坡口几何（坡口的形状和坡口的几何参数） 。通常在实际生产使用的钢材种类低碳钢居多，所以选择 Q235 作为论文研究的实验材料有一定的针对性。本次课题研究的主要内容如下：（1）设计不同的焊接破口，分析 Q235 的焊接性，并制定一个合适的焊接工艺方案，并以此方案完成所有坡口的焊接；（2）制备金相试样和硬度试样，观察显微组织并测量硬度值，用试块计算融合比，分析接头性能。（3） 根据实验结果得出结论并提出改进方案，以获得更好的焊接接头。论文研究的意义在于：通过实验和研究，掌握以坡口作为变量 ，坡口与焊缝质量和性能的关系。在实际生产生活中，可以以此作为理论依据，把坡口设计作为控制焊接焊缝质量的因素之一，通过控制焊接破口的形式选择和几何参数的合理选择，达到提高生产效率和焊接结构的一次合格率的目的。 西华大学毕业论文 9第 2 章 试验方法及过程 2.1 焊接方法的选择 为了试验经济方便，选用焊条电弧焊作为焊接方法。焊条电弧焊是以手工的方式进行操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法，一种最基本焊接方法，在现在的焊接生产使用过程中应用的最为广泛。焊接电弧焊工作原理如图 2.1 所示：焊条电弧焊的特点：（1）工艺适应性强 可以适用于绝大部分金属材料的焊接；（2）灵活性好 可针对不同的焊接位置、接头形式、焊件厚度；（3）可达性强 只要焊条能到达的位置，都可以进行焊接操作；（4）易于分散焊接应力和控制焊接变形；（5）成本低 焊条电弧焊的焊接设备比其他焊接方法低得多。2.2 焊接材料和设备的选用材料： （ Q235 钢）钢板 5 块300mm50mm10mm 焊条 E430 (J422) 数根 设备： 手工电弧焊机 1焊缝 2熔渣 3熔池 4保护气体 5焊芯 6药皮 7熔滴 8焊件图 2.1 焊条电弧焊工作原理示意图西华大学毕业论文 10图 2.2 IGBT 逆变式直流弧焊机 表 2.1 E4303（J422）焊条的简介焊接牌号 国标 药皮类型 焊接电源 主要特点及用途J422 E4303