焊接技术及自动化毕业设计说明书

焊接技术及自动化毕业设计说明书焊接技术及自动化毕业设计说明书 一 前言 weldox 系列钢板是瑞典 ssab 钢铁公司开发生产的超高强 度钢 集高强度与可焊性 长寿命于一身 在国内得到了较快的 发展应用 主要应用范围 压力钢管 采矿设备 矿用自卸车 体和汽车起重机 帆船龙骨 大的拱梁 斗铲的顶边的框架和 主要的高韧性部件等领域 产品改造后工作出色 重量的减轻 减少了产品的总重量 从而减少了设备的维修费用和维修的时 间 因此提高了生产率 焊接是影响低合金调质高强钢应用至 关重要的因素 本课题就是针对于高强钢 weldox900 钢进行焊 接工艺设计 二 weldox900 钢的性能及应用概述 1 weldox9001 weldox900 钢的化学成分 见表钢的化学成分 见表 1 1 表 1 材料的化学成分 质量分数 化学成分 c si mn p s cr0 ni mo cu ti n 质量分数 0 17 0 21 1 39 0 009 0 001 0 23 0 05 0 496 0 01 0 04 0 003 由于其合金元素总含量低于 5 weldox 为低合金高强钢 2 weldox9002 weldox900 钢的力学性能钢的力学性能 weldox900 钢的抗拉强度 1015mpa 屈服强度 940mpa 断后伸长率 13 3 weldox9003 weldox900 钢的焊接性能钢的焊接性能 weldox900 钢的合金含量低 碳当量低 从而可用任何普 通的电弧焊方法 就可将其焊在普通结构钢板上 在焊接时 我们所要求的目标是在焊接接头处获得较好的强度和良好的韧 性 根据国际焊接学会推荐的碳当量公式 ce iiw c mn 6 cu ni 15 cr mo v 5 质量分数 我们可以知道 随着碳当量的增加 钢材的焊接性回变差 当 ce 值大于 0 4 0 6 时 冷裂纹的敏感性将增大 焊接时需采取预热施焊 后保温缓冷 并进行消除应力热处理 考虑到产品的结构特点 和生产实际情况 我们采用焊条电弧焊打底 药芯焊丝 co2 焊盖面 与焊条电弧焊相比 药芯焊丝 co2 焊具有电弧的热 输入集中 焊接电 流密度大 焊接热变形小 生产效率高及 焊缝成形好等明显优势 4 4 weldox900weldox900 钢的用途钢的用途 weldox900 钢产品改造后工作出色 重量的减轻减少了产 品的总重量 从而减少了设备的维修费用和维修的时间 主要 应用于矿山机械 桥梁 铁路 汽车起重机等重载领域 如压 力钢管 采矿设备 矿用自卸车体和汽车起重机 帆船龙骨 大的拱梁 斗铲的顶边的框架和主要的高韧性部件等领域 三 weldox900 钢焊接试验及试验方法 1 1 碳当量法碳当量法 根据国际焊学会 iiw 推荐的碳当量公式 ce iiw c mn 6 cu ni 15 cr mo v 5 质量分数 我们可以了解到 weldox900 的 ce 0 554 当碳当量大 于 0 45 时 则热影响区热影响区粹硬倾向性大 焊接时易 产生冷裂纹 因此在焊接之前应采取预热措施 焊后保温缓冷 并进行消除应力热处理 2 t2 t 形接头抗裂性试验形接头抗裂性试验 1 1 试件及试验参数 试件及试验参数 参照 gb t4675 1 1984 斜 y 坡口焊接裂纹试验方法 自 行设计了 t 形接头试件进行裂纹敏感性试验 15mm 厚 weldox900 钢板抗冷裂试验件组合形状及尺寸 腹板两侧各 75mm 长 加工成 k 形 60 破口 中间 100mm 长加工 60 斜 y 形坡口 翼板与腹板间隙为 2mm 用方形拘束快固定 焊接方 法为 mag 焊 焊接工艺见表 2 保护气体为 80 ar 20co2 试验 环境温度 25 相对湿度为 65 表 2 焊缝焊接工艺参数 焊接电流 i a 电弧电压 u v 焊丝伸出长度 l mm 焊接速度 v mm s 260 28 20 5 2 2 试验结果 试验结果 试件经过 48 小时后进行裂纹的检验和解剖 采用着色探 伤法进行表面裂纹检查 试验焊缝横面经研磨 化学试剂侵蚀 冲洗干燥后置于体式金相显微镜下放大 10 倍进行金相价差 在室温 25 裂纹率为 10 及 13 在余下三种试验温度下 试件的表面裂纹率均为 0 金相检查结果表明 室温条件下试 验焊缝底部有疑似裂纹存在 未见进步一扩展倾向 预热 50 75 及 100 试件没有冷裂纹产生 四 weldox900 钢焊接工艺 在产品的实际焊接过程中 由于产品的结构复杂 焊接方 法多种多样 焊接接头存在较大的拘束度 局部应力集中 因 此在焊接操作时必须制定严格的工艺规程 以焊接板厚 5 7mm 不开坡口的 weldox900 钢 其工艺如下 1 1 焊接方法焊接方法 weldox900 钢碳含量为 0 17 属于低碳调质钢 mag 焊 是最 合适的焊接方法 并且 ar 与 co2 的联合保护可防止合金 元素烧损 有利于得到性能良好的焊接接头 2 2 焊接材料焊接材料 超高强度钢由于强度提高 钢材塑性 韧性相应下降 如 果 仍采用等强原则 选用高组配的焊接接头 焊缝的韧性不 容易保证 将可能导致由于焊缝金属韧性不足引起低应力脆性 破坏 因此高强钢焊接应采用等韧性原则 选择焊缝韧性不低 于基体金属的低组配焊接接头比较合理 采用低强的焊缝金属 并不总是意味着焊接接头的强度一定低于母材 根据多年来的 焊接接头力学性能试验经验 只要焊缝金属的强度不低于母材 的 87 仍可保证接头与母材等强 weldox900 钢选用 1 2mm 的 er120s g 焊丝进行焊接 3 3 焊前准备焊前准备 所有焊缝焊前必须保证焊道干燥 清洁 除掉其中表面的 油 水 锈和防锈漆 坡口及坡口周围 10 20mm 范围内必须 清理干净 不得有影响焊接质量的铁锈 油污 水和涂料等异物 对于重要焊缝 在焊缝两端应设置尺寸合适的引弧板和引出板 在不能使用引弧板和引出板时 应注意防止在引弧处和收弧处 产生焊接缺陷 焊丝在使用前进行检查 其表面应无锈垢 油 污 水分 保护气体应保持干燥 4 4 焊接工艺参数焊接工艺参数 表三 焊接工艺参数 板厚 mm 焊接层数 电流 a 电压 u 焊接速度 cm min 保护气流 l min 5 7 3 打底焊 110 160 18 24 20 35 12 20 盖面焊 200 240 22 28 35 45 15 25 清根层 200 240 22 28 35 45 15 25 5 5 焊前预热及焊后热处理焊前预热及焊后热处理 对于 weldox900 但板厚小于 20mm 时 不要求预热 板厚 在 20 30mm 时 预热温度为 100 125 板厚在 30mm 以上 预热温度为 125 150 所以 5 7mm 板焊接不需预热 进行焊后热处理是为了减少焊接残余应力 高强钢经常在 焊态下使用 焊后一般不进行焊后热处理 热处理会使接头的 某些力学性能下降 如 冲击韧度等 只有在设计规则有特殊 说明时 方应进行焊后热处理 但应注意其焊后热处理温度不 能超过其调质回火温度 6 6 焊缝检验焊缝检验 如为关键焊缝 板厚小于 6mm 宜用射线照相方法进行探 伤 当被测焊件的板厚大于 6mm 可用超声波探 伤方法检验 但对于在 6 8mm 之间的焊件 用由从业时间超过 3 年的检验人 员完成检验 7 7 焊接缺陷及控制措施焊接缺陷及控制措施 由于 weldox900 钢碳含量较低 mn 含量较高 而且对 s p 含量的控制也较严格 因此热裂纹倾向较小 焊后容易 产生冷裂纹 避免裂纹出现的办法有 焊前预热母体材料 确保焊接面 的清洁与干燥 选择含氢小的焊料 通过良好的焊接顺序与工 作的合理匹配减少收缩内应力 8 8 焊接工艺焊接工艺 焊接工艺卡 单位 湖南机电职业技术学院 工程名称 工艺卡编号 01 部位 件 名称 i 形坡口平焊接头 焊接设备型号 yg 400tx 执行标准 焊接方法 mag 生产方式 单件生产 材料 weldox900 钢 厚度级别 5mm 接头型式 平焊接头 接头型式简图 平焊接头 焊接位置 水平固定 焊接顺序 1 2 3 预热及中间热处理 无 焊后热处理 无 焊接材料及要求 规格 焊前准备 所有焊缝焊前必须保证焊道干燥 清洁 除掉其中表面的 油 水 锈和防锈漆 坡口及坡口周围 10 20mm 范围内必须 清理干净 不得有影响焊接质量的铁锈 油污 水和涂料等异物 对于重要焊缝 在焊缝两端应设置尺寸合适的引弧板和引出板 在不能使用引弧板和引出板时 应注意防止在引弧处和收弧处 产生焊接缺陷 焊丝在使用前进行检查 其表面应无锈垢 油 污 水分 保护气体应保持干燥 技术要求 坡口采用机械加工 坡口保持平整不得有裂纹 分层 夹 渣物等缺陷 坡口边缘 20mm 处应呈金属光泽 不得有油脂 油漆 涂层等污物 注意事项 1 1 焊前清理是否符合要求 焊前清理是否符合要求 2 2 焊接电极选用是否取用正 焊接电极选用是否取用正 确 夹头是否过热 确 夹头是否过热 焊接 层数 焊接方法 填 充 金 属 电 流 电 压 u 焊接速度 cm min 型号 直径 mm 极性 大小 a 1 mag 焊 er120s g crabofil fk1000 1 2mm 直流 反极性 110 160 18 24 20 35 2 mag 焊 er120s g crabofil fk1000 1 2mm 直流 反极性 200 240 22 28 35 45 3 mag 焊 er120s g crabofil fk1000 1 2mm 直流 反极性 200 240 22 28 35 45 焊缝检查 焊后按规范对焊缝进行外观检查 不得有裂纹 咬边 气 孔 未焊透等缺陷 对有缺陷的焊缝及时返修 编 制 审批 日 期 11 25 五 结语 1 1 在 在 weldox900weldox900 的钢焊接过程中 要严格按焊接工艺的钢焊接过程中 要严格按焊接工艺 要点和焊接工艺参数进行焊接 使产品焊接质量达到设计要求 要点和焊接工艺参数进行焊接 使产品焊接质量达到设计要求 2 2 超高强度钢结构件制作虽然存在一定的难度 但只 超高强度钢结构件制作虽然存在一定的难度 但只 要合理地选择焊接方法及工艺参数 加强焊接与制作过程质