钢焊接坡口设计与焊缝质量控制.doc

陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）说明书材料与建筑工程学院焊接技术及自动化专业毕业设计（论文）题目焊接坡口设计与焊缝质量控制学生姓名张阳刚学号1573141指导老师 职称 成绩 2017年9月20日目录摘要 2前言 3第一章我国焊接自动化技术的现状与发展趋势 41.1我国焊接自动化技术的发展趋势 41.2我国焊接自动化技术的发展的现状 5第二章焊接坡口形式 62.1焊接坡口的选择原则 6第三章焊接工艺参数对焊缝质量的影响 83」选择合适的工艺参数 8第四章焊缝质量控制 104」作好焊前准备 104.2焊接过程中的质量控制 12第五章焊接产品的检验 165.1焊缝外观检查 165. 2磁粉探伤 175. 3煤油渗透检验 18第六章平对接板焊 196.1.焊前准备 1962焊接工艺参数的选择 1963焊接电源极性的选择 206.4焊前预热焊后缓冷及焊条的使用 206.516Mn钢钢板平对接焊的具体操作 216. 6焊后检验 24结论 27致谢 28参考文献 29摘要16Mn钢水平|占1定单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、技 术水平的限制本文详细的介绍了焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接 层数、焊条类形、焊条直径等焊接工艺参数对单面焊双而成形技术焊接质量的影响， 阐述了焊接质量控制对焊接质量的影响。

并以水平固定单面焊双而成形技术为例介绍 了焊接坡口和焊接质量控制在焊接过程中的应用，充分证明单而焊双面成形技术在焊 接生产中的指导作用关键词：水平固定平对接焊，单而焊双而成形，质量控制焊缝破口的设计与焊接质量控制是理论和实践性较强的综合性技术由于焊缝破 口的设计与焊接质量控制直接彫响产品的质量和成型状况因此，它在焊接生产过程 中一个比不可少的重要环节特别是焊接技术发展以来，焊接质量已经成为影响产品 质量的直接因素目前，钢结构和焊接结构件正向轻型化高层化大跨度预应力的方向 发展高235m的深圳帝王大厦、201m的大连远洋大厦、北京体育场“鸟巢”等结构建 筑随着料新材料、新工艺、新方法的不断涌现，焊缝破口的设计与焊缝质量口之将会 在来的发展及焊接质量方而得到广泛的应用第一章我国焊接自动化技术的现状与发展趋势1.1我国焊接自动化技术的发展趋势现代自动化技术主要依靠计算机控制技术来实现焊接生产自动化是焊接结构生 产技术发展的方向现代焊接自动化技术将在高性能的微机波控焊接电源基础上发展 智能化焊接设备，在现有的焊接机器人基础上发展柔性焊接工作站和焊接生产线，最 终实现焊接计算机集成制造系统CIMSo在我国焊接自动化技术50年的发展基础上，本 文着重在以下3个领域展望我国焊接自动化技术的发展趋势。

在焊接设备中发展应用微机自动化控制技术，如数控焊接电源、智能焊机、全自动专 用焊机和柔性焊接机器人工作站微机控制系统在各种自动焊接与切割设备中的作用 不仅是控制各项焊接参数，而且必须能够自动协调成套焊接设备各组成部分的动作， 实现无人操作，即实现焊接生产数控化、自动化与智能化微机控制焊接电源已成为 白动化专用焊机的主体和智能焊接设备的基础如微机控制的晶闸管弧焊电源、晶体 管弧焊电源、逆变弧焊电源、多功能弧焊电源、脉冲弧焊电源等微机控制的IGBT式 逆变焊接电源，是实现智能化控制的理想设备，目前我国正大力发展和推广应用发展成套焊接设备的微机控制自动化技术，优化选择目前已较成熟的微机控制焊机研 究成果，在制造工艺上加以改进，使之便于批量生产，形成规模，产生效益，可以收 到事半功倍的效果微机控制晶闸管焊接电源，具有制造容易、成本低廉、过载能力 强、维修方便等传统优点，其数控功能中除波控功能差一些外，可实现静、动特性优 化控制，焊接参数编程记忆控制与自适应控制，还可实现一机多能这种焊机在今后 仍将是埋弧焊、T1G焊等通用或专用焊接设备的基本组成部分如能通过批量生产来提 高其性能与可靠性的话，微机控制晶闸管焊接电源将以其制造及调试容易、系列化、 多功能化、程控化方便等突出优点受到广大焊接工作者的欢迎。

IGBT逆变焊机，国内 的研究水平已相当高，这种焊机加上微机波形控制后是较理想的智能化焊接电源目 前要形成规模牛产的关键问题之一是器件参数分散对电路可靠性的影响，其解决途径 之一可能就是利用微机的自适应控制功能另外，也应借鉴国外的先进技术来发展有 前途的高档焊接电源，以促我国的C02、MIG焊、MAG焊1. 2我国焊接自动化技术的发展的现状我国的焊接自动化技术的发展与应用起步较晚50年代初期，国家建设了一批大 型现代化骨干企业，首先从研制自动焊接装备开始发展焊接自动化技术随着科学技 术的进步和我国工业化的发展，我国的焊接自动化技术水平不断发展与提高，50年来 已取得了很大的成就1) 各种机械化与自动化焊接机及切割机愈来愈多地替代了手工操作的焊机与切割机 “九五”计划时，国产自动和半自动焊接机占焊机总量的57%,加上进口自动和半自动焊机达67%左右特别是电站锅炉、压力容器等焊接结构所需的专用自动焊机及数 控切割机，经过“七五”和“八五”期间的不懈努力，研制、开发的系列成套焊接设 备基本上满足了国内生产的需要，部分改变了依赖进口的被动局面2) 各种焊接辅助机械化与自动化装置及技术也得到了发展，多自由度转胎架、变位 器、机械手等研制成功，并先后用于焊接生产过程。

到“八五”计划末期，在汽车、 锅炉、船舶、工程机械和重型机械等行业中，建成的不同规模的原材料和毛坯预处理 生产线己超过20条3) 发展焊缝对中技术，建立焊接生产线发展焊缝自适应控制技术，建立焊接中心 到80年代后，我国的汽车、摩托车、锅炉、压力容器、船舶、工程机械和重型机械 等行业的大中型骨干企业，都开发了自动化程度不同的各种焊接生产线及焊接中心技 术50年来，我国的焊接牛产自动化技术发展应用取得了很大的成就，但就焊接工程整体 而言，我国焊接生产自动化技术与工业发达国家相比差距仍较大一是国产自动和半 自动焊机的使用性能、品种和质量还不能完全满足国内大多数用户的需求，品种构成 不适应焊接结构制造业釆用先进自动焊工艺的需要，到1995年，我国的自动和半自 动焊机的产量仅1.16万台(套)，且大部分国产自动和半自焊机的使用性能还停留在 70年代的水平上，节能型自动或半自动焊机偏少；二是机械化自动化专用成套焊接设 备、焊接机器人及其工作站和焊接生产线的设计、制造技术落后，生产能力低，产品 的使用性能和质量与国外同类产品相比差距较大；三是不同行业、不同地区、不同企 业的机械化自动化技术发展应用不平衡，且差距很大，相当多的企业焊接结构生产仍 以手工操作为主，机械化与自动化程度极低；四是科研力量不足，既懂焊接技术又会 计算机应用技术的人员缺乏，发展应用现代焊接自动化最新技术(计算机控制、逆变、 信息传感、参数控制等)滞后，开发出的计算机软硕件技术实用性和商品化程度差； 五是企业管理水平低、建成的焊接工作站、牛产线、柔性制造系统等开工率不足，利 用率低。

上述问题应引起我们的重视并予以解决第二章焊接坡口形式2.1焊接坡口的选择原则2. 1・1焊接坡口的选择一般应遵循以下几条原则对于焊缝技术条件要求焊透的厚板，不管是对接头、T形接头、角接接头等，都 要进行开坡口坡口的形式和次寸主要根据钢结构的板厚、选用的焊接方法、焊接位 置和焊接工艺等来选择和设计此外，述应做到：<1) 焊缝中填充的材料少这样可以降低焊接材料的消耗，减少热 量的输入和焊接工件连量在相同厚板的情况下，双面坡口比单面坡口、 U形坡口比V形坡口、双U形坡口比X形坡口节省焊料<2) 具有良好的可焊达性对于不能翻转或内径较小的封闭焊缝， 可采用带钝边的V形或U形坡口，也可以采用加衬垫的坡口3) 坡口的形状应容易加工U形、X形坡口可采气割，也可以采用 刨边机U形或双U形坡口不能采用气割，所以无在刨边机的条件下尽量 采用V形、X形坡口<4) 便于调整焊接变形双V形双U形坡口容易调整焊件角变形， 单V形单U形坡口容易产生角变形等对于焊条手弧焊，当板厚小于6価是，在保证技术要求条件的前提下，可采用I形 坡口双面埋弧焊当板厚小于16mm,也可以采用I形坡口当板厚超过以上厚度时，则 根据具体结构开坡口。

2. 1・2对接接头的坡口形式两件表面构成大于或等于135小于或等于180夹角的接头，叫做对接接头 在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口厚度不同的钢板对接的两板厚度差（6 — 5 J不超过表2-1规定时，则焊缝坡 口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图2-1 所示的单面或双面削薄；其削薄长度L23（ —山）a) ⑹图2—1不同厚度板材的对接（a）单面削薄， （b）双面削薄表2-1较薄板厚度S 1W2〜5>5〜9>9 〜12>12允许厚度差（6-5012342. 1. 3角接接头和T形接头的坡口形式（1）交接街头两焊件端面间构成大于30小于135夹角的接头，叫做角接接头，见图2-2o这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中a)(b)图2-2角接接头（a） I形坡口 ； （b）带钝边单边V形坡口两件表面构成大于或等于135小于或等于180夹角的接头，叫做对接接头 在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式2）T形接头一件之端而与另一件表而构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头，见图 2-3；不开如i图2-3T形接头第三章焊接工艺参数对焊缝质量的影响3. 1选择合适的工艺参数3. 1. 1焊接电流焊接电流是焊条电弧焊中最重要的一个工艺参数，它的大小直接影响焊接质量及 焊缝成形。

当焊接电流过大时，焊缝厚度和余高增加，焊缝宽度减少，且有可能造成 咬边、烧穿等缺陷；当焊接电流过小时，焊缝窄而高，熔池浅，熔合不良，会产生未 焊透、夹渣等缺陷选择焊接电流大小时，要考虑焊条类型、焊条直径、焊件厚度以 及接头型式、焊缝位置、焊道层次等因素其中最主要焊条直径、焊接位置和焊道层 次三大因素① 焊条直径 焊条直径越大，焊接电流就越大，如表3-1所示表3-1焊条直径与焊接电流的关系焊条直径/mm1.62.02.53.24.05.06.0焊接电流25〜4050100160〜260〜260〜/A40〜65〜80〜130210270300② 焊接位置 较厚板或T形接头和搭接接头以及施焊环境温度低时，焊接电流应 大些；平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流；横焊和立焊时，焊接电流应比平 焊位置电流小10%〜15%,仰焊时，焊接电流应比平焊位置电流小10%〜20%；角焊缝 电流比平位置电流稍大些③ 焊道层次 在多层焊或多层多道焊的打底焊道时，为了保证背面焊道质量和 便于操作，应使用较小电流；焊填充焊道时，为了提高效率，可使用较大的焊接电 流；盖面焊时，为了防止出现焊接缺陷，应选用稍小电流另外，当使用碱性焊条 时，比酸性焊条的焊接电流减少10%左右。

3. 1. 3电弧电压电弧电压主要影响焊缝宽度，电弧电压越高，焊缝就越宽，焊缝厚度和余高减少, 飞溅增加，焊缝成形不易控制电弧电压的大小主要取决于电弧长度，电弧长，电弧 电压就高；屯弧短，电弧电压就低焊接电弧有长弧与短弧Z分，当电弧长度是焊条 直径的0.5〜1.0倍吋，称为短弧；当电弧长度。