机械制造工艺学ppt课件

机械制造工艺学,第九章焊接工艺规程设计,第九章焊接工艺与工艺规程设计,本章介绍：焊缝标准：焊接接头设计；焊接工艺；焊接质量检验，焊接工艺性分析；焊接工艺规程设计。9-1焊接接头设计和焊接工艺一、焊接接头和坡口式1、接头和坡口型式；2、坡口尺寸标准。,二、焊缝符号标注方法,GB324-88、GB12212-90焊缝符号标注方法，焊缝符号一般由基本符号、辅助符号、补充符号及其组合符号与指引线组成。通常符合机械制图和熔化焊及电阻焊的焊接。机械设计手册上册第一分册P1-220P233绘制基本符号，补充符号，辅助符号及其组合应用的标注方法及应用实例。（1）基本符号：仅介绍常用焊缝标注方法1焊缝在接头的箭头侧，基本符号标在基准线实线侧。2焊缝在接头的外箭头侧，基本符号标在基准的虚线侧,I型焊缝：,V型焊缝：,V单边V型焊缝：,V单钝边V型焊缝：,接头和坡口型式：1GB985-88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸，我们这里仅介绍手弧焊常用接头型式和坡口型式：适用碳钢，合金钢焊接接头的气焊，手弧焊及气体保护焊。2GB986-88埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸适用于埋弧自动焊。,1）接头方式：焊接接头的基本形式有：对接；塔接；角接；T型接。,（2）坡口型式：,焊缝坡口是根据设计或工艺需要，在工件的待焊部位加工成一定几何形状经装配（冷作）后构成的沟槽。重要承载件和厚板焊缝需开坡口，一般焊缝不开坡口。应用用途：为了保证焊缝有效厚度或焊透，并为了客纳填充金属，改善焊缝成形，提高焊缝的承载能力。坡口型式：I型；V型；Y型；U型；X型,1、对接接头坡口：,2角接、T型接接头坡口型式：I型；V型；X型坡口型式：不带钝边坡口：,带钝边坡口：,2、坡口尺寸：焊缝尺寸标注1焊缝高度：,2坡口尺寸标注，根据板厚和坡口型式不同，坡口尺寸也不一样，详见GB985-88例：工件厚度6-30mm带钝边单边V形坡口封底焊b=13mm；不封底焊b=0,4）不同板厚板材的对接（接头）坡口尺寸：厚板削薄过长度L3（-1）,基本焊缝符号的组合：,2、辅助符号,3、补充符号：,4、焊缝尺寸标注：随工件厚度不同，而焊缝尺寸各不相同。,三、焊接工艺流程手弧焊，CO2气体保护，埋弧焊的焊接工艺都有其共同相似之处，但有其个性区别。现以手弧焊为例介绍其焊接工艺流程：1、焊前准备焊条、焊纹（焊剂）的选择：工件材质，焊缝质量要求，焊条焊丝（焊剂）选用。（1）焊条烘干：除尘焊条涂层中的水分，施焊前方可取适当数量的焊条。对手弧焊，焊条烘干。（2）焊前对工件的清理：除锈（扳料预处理），除渣、水、油污等保持待焊工件的清洁。重要焊缝，尚需刨去焊缝位置的氧化皮。,（3）工件组装：拼装、冷作、定位焊组装工件成型，保证焊接结构的形状和尺寸，并进行定位（点）焊（点焊）。还包括焊接平台、胎具的选择，控制焊接变形。（4）工件预热：碳钢一般不需要预热，低合金钢工件需要预加热（冬季）。合金钢施焊前要进行工件的全部预热或局部预热，特别在冬季，低温季节，预热可以减小接头焊后冷却速度避免产生硬组织，减小焊接应力及变形，防止产生裂纹现象。,2、施焊过程：,（1）焊条直径与焊机电流的选择焊条、焊纹的直径和焊机电流的选择焊条直径选择通常根据焊接工件的厚度和焊接电流范围确定。1焊条直径与工件厚度的关系：板厚()4，412，12，16，焊条直径d()1.62.5，3.24，7，4，5，62焊接电流与焊条直径关系：焊条直径（d）1.62.02.53.2456260300焊接电流（A）2540，4060，5080，100130，160200，200270,（2）焊接电流的控制：,焊接电流是焊接的主要工艺参数，施焊时应操作焊机置于适当的电流档位，以控制电流时大小适中。讨论：1电流过大：会烧穿工件，产生咬边，气孔，焊缝晶粒组织粗大，降低延伸性，渗层崩落失效（易产生气孔）。2电流过小：会造成未焊透，未熔合，气孔夹渣。（3）焊缝层数：厚板的焊接，一般要开坡口，并采取多层焊和多层多道焊。（16以上）（重要部位10以上）,（4）施焊过程与施焊要领：,严格按照工艺设计规格的焊接工艺进行施焊。1根据结构工件的形状和焊接位置，尽量选择平焊，减少立焊，仰焊，可采取工件翻身。对长焊缝的焊接，尽量选择半自动焊或自动焊。2利用焊接工装胎具焊接，控制变形。3施焊时应尽量采取对称焊，交错焊，烧焊一段焊缝后，待以冷却后再施焊，减少焊接变形。4厚板焊接要采取多层焊或多层多道焊。,3、焊后处理：,施焊后，需对焊接工件及焊继焊渣进行处理，包括：（1）施焊后的缓慢冷却后，再折卸焊接工装胎具。重要焊接工件，进行局部保温后，再冷却的后热处理。（2）除去焊缝表面的焊渣，打磨焊缝，保持焊缝整洁。（3）焊后热处理：时效处理，先要构件进行退火处理，消除焊接产生残余应力。（4）施焊后，对已产生变形的构件，进行校直校平处理。,4、焊接安全防护：,施焊时的安全技术主要包括：（1）防止触电。（2）防止弧光伤害：焊接电弧强烈的弧光和紫外线对眼睛和皮肤有损害，应带焊接面罩，电焊手套，穿工作服和厚面工作鞋。（3）防火、防爆。（4）防止有毒气体和烟尘中毒，产生有害气体烟气对人体有损害。（5）防止工件砸伤施焊人员。5、焊接质量检验。（1）焊接接头，工艺试验焊接工艺评定（2）焊缝质量检验。,9-2焊接质量及检验,本节内容主要介绍：焊接质量评判和焊接质量检验内容的方法。一、焊接质量1、焊接质量的评定（内容与指标）（1）焊缝质量的评定内容：是指焊缝外观质量，焊缝外形尺寸，焊缝缺陷（接头连续性质量），物理力学性能（接头性能）。（2）焊缝质量等级：1X-射线探伤：4级：、级，级最高，级最低。2超声波探伤：3级：A级、B级、C级，A级最高，C级最低。3磁粉探伤：4级：、级，级最高，最低。,2、焊缝外形尺寸质量：,（1）焊缝的外形质量：1焊缝与母材之间应平滑过渡，以减小应力集中。焊缝的余高不应太大。,焊接接头形状缺陷形式：咬边，焊瘤，烧穿，未焊透和错边等。,（2）焊缝高度尺寸质量检验：,一定符合设计图纸标注焊接缝高度尺寸。1重要焊缝的标注：焊缝高度如：,未标注焊缝尺寸高度在不低于连接板厚的0.81.0倍。（在技术要求图纸写明要求）。3、焊接接头的连续性质量：焊缝（内部）缺陷。焊接接头应没有超过标注允许的破坏接头连续性的焊接缺陷，包括：裂纹，气孔与缩孔，夹杂与夹渣，未溶合与未焊透等。,a、气孔：气孔是熔池中的气泡在凝固时未能透出残留下来所形成的空穴。产生的原因：焊条受潮，坡口有杂物，焊接电流过大或过小，电弧应过长，焊缝速度过快等。b、缩孔：缩孔是熔化金属在凝固过程中收缩而产生的残留在焊缝中的孔穴。C、夹杂和夹渣：焊缝中（内部）类有杂物和熔渣（焊渣）。d、未熔合和未焊透：1未熔合：是在焊缝和母材之间未完全熔化结合的部分。2未焊透：焊缝局部没有到位。,2）质量要求：（检验规范）1在设计图纸中，明确在技术要求中写明“焊缝不得出现裂纹，气孔，夹渣等缺陷”文字。2焊接工艺文件也有明确规定和检验手段。4、接头性能：物理化学力学性能质量。产品技术标准或图样技术条件要求的各项接头性能指标都必须合格。对重要焊接接头须进行专门接头试验。,二、焊接质量检验,检查焊接质量有两大类检验方法及检验手段（设备）。1、非破坏性检验：外观质量，密封性，耐压性检验和无损探伤检验等。（1）外观质量检验：观察焊缝的外形尺寸质量和表面缺陷。眼睛观察或借助样板，或用低倍数大镜及简单量具检测焊缝外形尺寸和焊接接头的表面缺陷。（2）密封性检验：常用煤油，载水，水压，气密性试验检查接头有无漏水，漏气，渗油，漏油等现象。（3）耐压性检验：通过注水（水压）、油、气至压力容器中，以检查焊缝处有无泄漏，耐压，破坏等。（4）焊缝无损探伤：常用方法有：磁粉探伤，超声波探伤，射线探伤，渗透探伤等。声发射探伤，全息探伤。,A、磁粉损伤：磁粉损伤是利用在强磁场中，铁磁材料表面缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象的一种无损检验方法。JB/T6061-9焊缝磁粉检验方法和缺陷磁瘤的分级。JB/T6063-92磁粉探伤设备：配备磁粉探伤仪和磁粉，磁粉探伤用磁粉技术条件B、渗透探伤法：JB/T6062-92焊缝渗透检验方法和缺陷痕迹的分级渗透探伤是利用带有荧光材料（荧光法）或红色染料（着色法）的渗透剂的渗透作用，显示焊缝缺陷痕迹的无损检验法。现常用着色法，用来检查各种材料焊缝表面微裂纹。,C、射线损伤,GB/T3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级射线探伤是用X射线或r射线照射焊接接头，检查内部缺陷的无损检验法。常用于板材的对接焊缝质量检验。D、超声波探伤法：GB/T11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级，超声波探伤是利用超声波探测材料焊缝内部缺陷的无损检验法。配置：超声波探伤仪和探头，渗液，常用于板材角焊缝的质量检验。E、声发射探伤F、全息摄影探伤,2、破坏性试验,（1）焊接接头的力学性能试验：焊缝和接头拉伸试验，冲击试验，弯曲试验及硬度试验等。用来测定焊缝和接头的强度延性，韧性及硬度等力学性能指标。（2）金相检验：1宏观检验：检查表面上的裂纹，气孔，夹渣，未熔合和未焊透等缺陷。2微观检验：检验焊缝的显微组织等缺陷。（3）断口检验：用于检验焊缝断口上的缺陷。（4）耐腐蚀试验。用于检查奥氏体不锈钢焊接接头的耐晶间腐蚀等性能。,三、焊接结构技术要求：设计图纸中的技术要求内容,金属结构焊接结构的施工图样和焊接工艺规程中都明确规定了焊接技术要求，通常都会根据设计施工图纸的结构材料，板材厚度，焊缝的技术要求，焊条（焊丝）的选择（牌号，型号），焊缝高度，焊缝质量要求及焊缝质量等级及检验标准，都作了详细的规定如：,图纸技术条件（技术要求）中，写明：起重机臂架结构设计图纸的技术要求文字。1、本件为焊接结构，（碳钢，低合金钢），焊条选用E4303（碳钢）E4313（低合金钢）焊条。2、除标注焊缝外，其余焊缝高度不低于接板厚（或板原的0.8倍）。3、除标注（间断）焊缝外，其余所有焊缝均为连续焊缝。所有焊缝要求平整不得有咬边裂纹，气孔，夹渣未焊透等缺陷。4、板料（板材钢板）的对接焊缝质量应符合GB/T3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级标准中的级。5、重要焊缝质量应符合GBLT1134589钢焊缝手超声波探伤方法和探伤结果的分级标准中的B级要求。,9-3焊接工艺性分析,焊接结构的焊接工艺性分析重要从以下几方面进行分析：、结构设计的合理性1、结构承载传力顺畅，避免应力集中；2、方便施焊；3、减少焊接变形。,、焊接工艺的合理性,1、焊接方法的选择合理性；2、焊接位置选择和焊接工艺流程的合理安排；3、减少焊接变形；4、焊缝质量的保证：尺寸和形状精度，焊缝质量等级。,一、结构设计的合理性,1、承载结构传力顺畅避免应力集中，尽量减少焊缝的受力。,2、结构设计应方便施焊,3、减少焊接变形,4、焊接位置错开，减少焊缝受载部分,1、焊接方法、耗材焊机选择；2、焊接工艺流程安排；3、焊接位置，焊接电流控制；4、焊接变形控制；5、焊接质量控制。三、焊接工艺性分析：设备技术经济性，产量，质量，成本，效率（益）。1、焊接方法选择：手工焊、半自动焊接、自动焊；2、焊条、焊丝及焊剂的选择，焊机选择；3、焊接工艺流程合理性：焊接接头设计，施焊工艺安排；4、施焊过程的质量控制：焊缝尺寸外形公差控制，焊缝质量控制；5、减少焊接变形和残余应力；6、产量批量计划安排；7、焊接成本、效益控制。,二、焊接工艺合理性,9-4焊接工艺规程设计,一、焊接工艺过程（金属结构制造工艺）焊接工艺过程类似于机械加工工艺过程，从钢板下料到结构焊接完毕也经历了许多工序过程：1、钢材预处理：喷丸锈；2、板材下料：人工气割和数控切割；3、工件组装（拼装）；4、施焊；5、焊后热处理；6、焊接质量检验；7、机械加工与质量检验。,二、焊接工艺规程,1、原始资料；2、企业生产条件；3、焊接工具规程制定；4、焊接工艺规程