焊接结构生产.docx

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焊接结构生产

焊接结构生产

一、填空：

1.变形：

物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化，这种变化叫变形。

2.弹性变形：

当使物体变形的外力或其他因素去除后变形也随之消失，物体可恢复原状，这变形叫弹性变形。

3.塑性变形：

当外力或其他因素都去除后变形仍然存在，物体不能恢复原状，这样的变形叫塑性变形。

4.如果金属杆不受阻，杆的长度会增加至L就是自由变形。

5.如果杆件的伸长受阻，则变形量不能完全表现出来就是非自由变形。

6.把能表现出来的这部分变形称为外观变形，而未变现出来的变形称为内部变形。

7.自由变形应力为0，受阻变形产生应力。

8.应力：

物体受外力作用后所导致物体内部之间的相互作用力称为内力。

作用在物体单位面积上的内力叫做应力。

9.内应力的特点：

在物体内部，内应力是自成平衡的，形成一个平衡力系。

10.焊接应力是焊接过程中及焊接过程结束后，存在于焊件中的内应力。

由焊接而引起的焊件尺寸的改变称为焊接变形。

11.研究焊接应力与焊接变形的假定：

平截面假定、金属性质不变假定、金属屈服点假定、焊接温度场假定。

12.产生焊接应力与变形的因素很多，其中最根本的原因是焊件受热不均匀。

其次是焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件的刚度不同所致。

焊接机构中的位置、装配焊接顺序、焊接方法、焊接电流及焊接方向等也有影响。

13.通常，焊接过程中焊件变形方向与焊后焊件的变形方向相反。

14.刚性是指焊件抵抗变形的能力，而拘束是焊件周围物体对焊件变心的约束。

刚性是焊件本身的性能，它与焊件材质，焊件截面形状和尺寸等有关，而拘束是一种外部条件。

焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形越小，焊接应力越大。

反之，焊件自身的刚性及周围的拘束越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小。

15.热应力：

他是焊接过程中，焊件内部温度有差异引起的应力，故又称温度应力。

热应力是引起热裂纹的力学原因之一。

16.相变应力：

他是焊接过程中，局部金属发生相变，其比体积增大或减小而引起的应力。

17.塑变应力：

是指金属局部发生拉伸或压缩塑性变形后引起的内应力。

18.残余应力对焊接结构强度、构件加工尺寸精度，对受压杆件稳定性等有影响。

对刚度、疲劳强度，应力腐蚀有影响。

19.焊接接头的形式：

对接接头、搭接接头、T形接头和角接头

20.对接接头是最好的接头形式，不但静载可靠而且疲劳强度也较高。

在焊接结构生产中，对重要的T形接头必须开坡口焊透或采用深熔法进行焊接。

坡口形式取决于板材的后度，焊接方法和工艺过程，目的是为了保证接头质量和经济效益。

21.多数脆断是在环境温度或介质温度降低时发生，故称为低温脆断。

22.矫正是通过加压或加热的方式进行的，其过程是把已伸长的纤维缩短，把缩短的纤维伸长。

最终使钢板厚度方向的纤维趋于一致。

使用塑性变形。

23.钢材矫正方法：

手工矫正、机械矫正、火焰矫正、高频热点矫正。

24.板材的展开长度计算：

R=r+K板厚

25.对中：

对中的目的是使工件的素线与轴辊轴线平行，防止产生扭斜，保证辊弯后工件几何形状准确。

对中的方法侧辊对中、专用挡板对中、倾斜进料对中、侧辊开槽对中。

26.无论何种装配方案都需要对零件进行定位，夹紧和测量，这是装配的三个基本条件。

27.契条夹具：

是在使用中应能自锁，其自锁条件是契条的契角应小于其摩擦角，一般采用的契角小于10~15度。

28.焊缝与焊缝之间的最小距离应该大于3倍的板厚，而不小于100mm，容器结构焊缝之间通常错开500mm。

29.焊接工艺评定的目的在于验证焊接工艺指导书的正确性，焊接工艺正确与否的标志在于焊接接头的使用性能是否符合要求。

30.进行焊接结构工艺性审查的目的是保证结构设计的合理性、工艺的可行性、结构使用的可靠性和经济性。

此外，通过焊接结构工艺的审查可以及时调整和解决工艺性方面的问题，加快工艺规程编制的速度，缩短新产品生产准备周期，减少或避免在生产过程中发生重大技术问题。

通过焊接结构工艺性审查，还可以提前发现新产品中关键零件或关键加工工序所需的设备和工装，以便提前安排订货和设计。

31.齿轮的构造：

基本部件分由轮缘、轮辐和轮一。

32.杆件截面的重心线应与桁架的轴线重合。

33.工序：

由一个或一组工人，在一台设备或一个工作地点对一个或同时对几个焊件所连续完成的那一部分工艺过程。

34.工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。

一部分是原材料经画线、下料及成形加工制成零件的工艺规程；另一部分是由零件装配焊接形成部件或由零、部件装配焊接成产品的工艺规程。

35.通常是选择焊件上最大的表面作为主要定位基准。

36.一般的横向收缩沿焊接方向是由小到大，逐渐增大到一定程度后趋于稳定。

所以生产中常将一跳焊缝的两端头间隙取不同值，后半部分比前半部分要大1~3mm。

37.抛丸工艺路线：

电磁吊上料、辊道输送、进预热室，预热至40~50度、抛丸除锈、清理丸料、自动喷漆，烘干（60~70）、辊道输送出料。

二、问答：

1.减小焊接残余应力的措施：

一、设计措施：

（1）尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸。

（2）避免焊缝过分集中。

（3）采用刚度较小的接头形式。

二、工艺措施：

（1）采用合理的装配焊接顺序和方向。

（2）预热法。

（3）冷焊法。

（4）降低焊缝的拘束度。

（5）加热减应区法。

2.消除焊接残余应力的方法：

（1）热处理法：

是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松弛焊接残余应力的目的，同时热处理还可以改善焊接接头的性能。

常有整体热处理法。

（消除焊接残余应力的效果取决于加热温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围。

一般可消除60%~90%的残余应力）。

局部热处理法。

（2）机械拉伸法：

是采用不同的方式在构件上施加一定的拉应力，使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形，与焊接时在焊缝附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分，达到松弛焊接残余应力的目的。

（3）温差拉伸法：

采用局部加热形成的温差来拉伸压缩塑性变形。

（4）锤击焊缝：

在焊后用锤子或一定直径的半球形风锤锤击焊缝，可使焊缝金属产生延伸变形，能抵消一部分压缩塑性变形，起到减小焊接残余应力的作用。

（5）振动法：

利用偏心轮和变速电动机组成的激振器，使结构发生共振所产生的循环应力来降低内应力。

3.焊接残余应力的测定：

（1）机械方法：

切条法、钻孔法

（2）物理方法：

磁性法、X射线衍射法、超声波法

4.焊接变形的原因和影响因素？

1、收缩变形：

（1）纵向收缩变形：

由于焊缝及其附近区域在焊接高温的作用下产生的纵向压缩收缩变形，焊后这个区域要收缩，便引起焊接的纵向收缩变形。

影响因素：

取决于焊缝的长度、焊件的截面积、材料的弹性模量、压缩塑性变形区的面积以及压缩塑性变形率。

焊件的截面积越大，焊件的纵向收缩量越小。

焊缝的长度越长，焊件的纵向收缩量越大。

采用间断焊缝代替连续焊缝，可减小焊件的纵向收缩变形。

（2）横向收缩变形：

因素：

热输入、接头形式、装配间隙、板厚、焊接方法及焊件的刚性。

对接接头的横向收缩量是随焊缝金属量的增加而增大的。

热输入、板厚和坡口角度增大，横向收缩量也增加，而板厚的增大使接头的刚度增大，又可以限制焊缝的横向收缩。

采用埋弧焊比采用焊条电弧焊其横向收缩量小，气焊的收缩量比电弧焊的大。

（2）角变形:

由于焊缝的横向收缩沿板厚分布不均匀所致。

因素：

焊接热输入、板厚、焊件的刚性。

用X形坡口代替V形坡口有利于减小角变形，坡口角度越大，焊缝横向收缩沿板厚分布越不均匀，角变形越大。

同样板厚和坡口形式下，多层焊比单层焊角变形大，焊接层数越多，角变形越大。

多层多道焊比多层焊角变形大。

（3）弯曲变形：

是由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴不重合或不对称，焊缝的收缩沿构件宽度方向分布不均匀而引起的。

焊缝纵向收缩引起的弯曲变形和焊缝横向收缩引起的弯曲变形。

（4）波浪变形：

因素：

防止波浪变形可从两方面着手：

一是降低（焊接残余压应力），如采用能使塑性变形区小的焊接方法，选用较小的（焊接热输入）。

二是提高（焊件失稳临界应力），如给焊件增加肋板，适当增加焊件的厚度。

（5）扭曲变形：

主要是焊缝的角变形沿焊缝长度方向分布不均匀。

5.焊接变形给焊接结构生产带来哪些影响？

答：

零件或部件的焊接残余变形，给装配带来困难，进而影响后续焊接的质量：

其次。

过大的焊接残余变形还要进行矫正，增加了结构的制造成本：

另外，焊接变形也会增加焊接接头的性能和承载能力。

6.控制焊接变形的措施：

一：

设计措施：

（1）选择合理的焊缝形状和尺寸：

选择最小的焊缝尺寸、选择合理的破口形状

（2）减少焊缝的数量（3）合理安排焊缝位置：

尽量把焊缝安排在结构截面的中性轴上或靠近中性轴。

力求在中性轴两侧的变形大小相等方向相反，起到相互抵消作用。

二：

工艺措施：

（1）留余量法：

主要用于放止焊件的收缩变形。

（2）反变形法：

主要用于有规律的焊接变形，焊前先将焊件向着与焊接变形的相反方向进行人为的变形（无外力作用下的和有外力作用下的反变形）控制角变形和弯曲变形。

（3）刚性固定法：

（4）选择合理的装配焊接顺序；对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧。

（5）合理地选择焊接方法和焊接参数；焊接热输入是影响变形的关键因素，当焊接方法确定后通过调节焊接参数来控制热输入。

在保证熔透和焊缝无缺陷的前提下，应尽量减小焊接如输入。

（6）热平衡法。

（7）散热法。

7.矫正焊接变形的方法：

一、手工矫正二、机械矫正三、火焰加热矫正法：

主要用于矫正弯曲变形、角变形、波浪边形也用于矫正扭曲变形。

四、高频加热矫正（用于钢板矫正时）

火焰矫正的方式：

（1）点状加热：

矫正薄板，凸面缺陷。

（2）线状加热：

矫正波浪变形、角变形和弯曲变形。

（3）三角形加热：

矫正刚度大、厚度大的结构的弯曲变形。

效果取决于加热方式、加热位置、加热温度和加热区的面积。

8.焊接接缝的基本形式：

（1）对接焊缝：

对接焊缝的焊接接头可采用卷边、平对接或加工成V形、U形、X形、K形等坡口。

（2）角焊缝：

平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝和不等腰角焊缝

（3）接头形式：

对接、搭接、T形和角接接头。

（4）T形接头焊缝向母材金属过度较急剧，接头在外力作用下力线扭曲很大，造成应力分布极不均匀，在角焊缝的根部和过渡处，易产生很大的应力集中。

消除方法：

将焊缝表面采用凹面、要求过度圆滑减少突变、开坡口减少焊深，减小Q，K增大。

9.钢板矫正机的工作原理？

答：

下排轴辊是主动轴辊，由电动机带动旋转；上排轴辊是从动轴辊，能做上下调节以适应矫正不同厚度的钢板。

一般两端的轴辊是导向辊，能单独上下调节，以引导板料出入矫正机。

钢板矫正机有多中形式，轴辊的数量越多，矫正的质量越好。

通常5~11辊用于矫正中厚板；11~29辊矫正薄板。

10.钢材的预处理

1、机械除锈法：

（1）喷砂法

（2）弹丸法（3）抛丸法

防护处理：

（1）用经过净化的压缩空气将原材料表面吹净

（2）涂刷防护底漆或钝边处理槽中，做钝边处理，用10%磷酸锰铁水溶液处理或用2%亚硝酸溶液处理1min（3）将涂刷防护底漆后的刚才送入烘干炉中加热到70度的空气中进行干燥处理。

二化学除锈法：

一般是将配置好的蒜，碱溶液装入槽内，将工件放入槽中浸泡一定时间，然后取出用清水冲洗，以防止余酸的腐蚀。

11.剪切：

（1）平口剪床

（2）斜口剪床（3）龙口剪床：

主要用于剪切直线，它的切削刃比其他切机的切刃长，能剪切较宽的板料（4）圆盘剪床：

剪切时连续的，生产效率高，能剪切各种曲线轮廓，但所剪板料的弯曲现象严重，边缘有毛刺，一般适合剪切较薄的钢板的直线或曲线轮廓。

12.热切割：

一、气割：

是燃烧法，利用氧-乙炔气体火焰将被切割金属预热到燃点后，向此处喷射高压氧气流，使达到燃点的金属在切割氧气流中燃烧，从而形成熔渣，并借助切割氧的吹力将熔渣吹掉；同时金属燃烧时产生的热量和预热火焰一起，又把临近的金属预热到燃点，将割据沿切割线以一定的速度移动，即可形成割缝，使金属分离。

预热火焰通常采用中性焰火轻微氧化焰。

二、等离子弧切割：

是熔化法，主要用于切割不锈钢铝，铜及合金等金属和非金属材料。

三、数控切割。

四、激光切割

金属气割应具备的条件：

（1）金属的燃点必须低于其熔点

（2）金属氧化物的熔点低于金属本身的熔点（3）金属燃烧时应放出较多的热量（4）金属的导热性不应过高。

13.影响回弹因素？

（1）材料的屈服点越高，弹性模量越小，加工硬化越激烈，弯曲变形的回弹越大。

（2）材料的相对弯曲半径r/厚度越大，材料变形程度就越小，则回弹越大。

（3）在弯曲半径一定时，弯曲角越大，表示变形区长度越大，回弹也越大。

（4）其他因素，列如零件的形状，模具的构造，弯曲方式及弯曲力的大小等。

14.减小回弹的主要措施？

（1）将凸模角减去一个回弹角，使板料弯曲程度加大，板料回弹后恰好等于所需的角度。

（2）采用校正弯曲，在弯曲终了时进行校正，即减小凸模的接触面积或加大弯曲部件的压力。

（3）减小凸模与凹模的间隙。

（4）采用拉弯工艺。

（5）在必要时，如果条件允许课采用加热弯曲。

15.一、定位基准原理：

零件在空间的定位是利用六点定位法则进行的，即限制每个零件在空间的六个自由度，使零件在空间有准确的位置，这些限制自由度的点就是定位点。

在实际装配中，可由定位销，定位块，挡铁等定位原件作为定位点；也可以利用装配平台或焊件表面的平面，边棱等作为定位点；还可以设计成胎架模板形成平面或曲面代替定位点；有时在装配平台或焊件表面划出定位线起定位点的作用。

二、定位基准：

在结构装配过程中，必须根据一些指定的点，线，面来确定零件或部件在结构中的位置，这些作为定位依据的点，线，面称为定位基准。

三、定位基准的选择：

（1）装配定位基准尽量与设计基准重合，这样可以减少基准不重合所带来的误差。

（2）同一构件上与其他构件有连接或配合关系的各个零件，应尽量采用同一基准，这样能保证构件安装时与其他构件的正确连接和配合。

（3）应选择精度较高，又不易变形的零件表面或边棱作定位基准，这样能够避免由于基准面，线的变形造成的定位误差。

（4）所选择的定位基准应便于装配中的零件定位与测量。

16.用什么样的方法测量铅垂度？

答：

常用的吊线锤或经纬仪测量，采用吊线锤时，将线锤吊线栓在支杆上，通过测量焊件与吊线之间的距离来测量铅垂度。

当结构尺寸较大而铅锤度要求较高时常采用经纬仪来测量。

17.装配中的定位焊不是随便用要根据需要。

进行定位焊要注意几点？

（1）由于定位焊的焊缝比较短，并要求保证焊透，故应选用直径小于4mm的焊条或CO2气体保护焊直径小于1.2mm的焊丝。

又由于焊件温度较低，热量不足而容易产生未焊透，故定位焊焊接电流应较焊接正式焊缝时大10~15%。

（2）定位焊缝有未焊透，夹渣，裂纹，气孔等焊接缺陷时应铲掉重新焊，不允许留在焊缝内。

（3）定位焊缝的引弧和熄弧处应圆滑过渡，否则，在焊正式焊缝时在该处易造成未焊透，夹渣等缺陷。

（4）定位焊缝长度一般根据板厚选取15~20mm，间距为50~300mm。

板薄取最小值，板厚取最大值。

18.焊接结构工艺的审查的内容：

一：

从降低应力集中的角度分析结构的合理性。

（1）尽量避免焊缝过于集中。

（2）尽量采用合理的接头形式。

（3）尽量避免构件截面的突变。

（4）应用复合结构。

二：

从减少焊接应力与变形的角度分析结构的合理性。

（1）尽可能地减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量。

（2）尽可能的选用对称的构件截面和焊缝位置。

（3）尽可能的减少焊缝截面尺寸。

（4）采用合理的焊接装配顺序。

（5）尽量避免各条焊缝相交。

三：

从焊接生产工艺性分析结构的合理性。

（1）尽量使结构具有良好的可焊到性。

（2）保证接头具有良好的可探到性。

（3）尽量选用焊接性好的材料来制造焊接结构

四：

从焊接生产的经济性方面分析结构的合理性。

（1）使用材料一定要合理。

（2）尽量减少生产劳动量。

（1）合理地确定焊缝尺寸：

通常用等强度原则来计算求得。

（用强度相等的原则来计算焊缝尺寸）

（2）尽量取消多余的加工。

（3）尽量减少辅助工时。

（4）尽量利用型钢和标准件。

（5）有利于采用先进的焊接方法。

19.拟定工艺路线？

（1）加工方法的选择。

（2）加工顺序的安排。

（3）确定各工序所使用的设备。

20.坡口的形式取决于板材的厚度、焊接方法和工艺过程。

通常要考虑到几个方面：

（1）可焊到性或便于施焊。

（2）降低焊接材料的消耗量。

（3）坡口易加工。

（4）减少或控制焊接变形。

21.焊接结构脆断的基本现象和特点？

（1）多数脆断是在环境温度或介质温度降低时发生，故称为低温脆断。

（2）脆断的名义应力较低，通常低于材料屈服点，往往还低于设计应力，又叫低应力脆性破坏。

（3）破坏总是从焊接缺陷处或几何形状突变，应力或应变集中处开始的。

（4）脆断时，裂纹传播速度极高，一般是声速的1/3左右，在钢中1200~1800m/s，当裂纹扩展进入更低的应力区域材料的高韧性区时，裂纹停止扩散。

（5）破坏时没有或极少有宏观塑性变形产生，一般有断裂片散落在事故周围（6）韧性均很差，对离断口较远的材料进行力学性能复验，其强度和伸长率往往仍符合愿规范要求。