熔焊方法及设备的课程设计.docx
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熔焊方法及设备的课程设计
沈阳工业大学
《焊接方法及设备》
课程设计说明书
学院：
专业/班级：
姓名：
学号：
指导教师：
目录
1.课程设计任务书……………………………………………………2
2.焊接方法及设备……………………………………………………3
2.1产品结构及材质性能分析………………………………………3
2.2焊接方法及设备型号……………………………………………4
3.焊接材料与焊接规范…………………………………………………5
3.1焊接材料………………………………………………………5
3.2焊接规范…………………………………………………………5
4.焊前准备与焊接辅助设备…………………………………………8
5.焊接操作要点………………………………………………………9
6.参考文献…………………………………………………………11
7.致谢………………………………………………………………12
焊接方法及设备课程设计任务书（4）
题目：
试制定尺寸为φ220mm×8mm，材质为Q235，低碳钢管对接的焊接工艺。
任务：
1.根据设计题目中产品的结构特点和材料性能，选择焊接方法，确定焊接设备型号；
2.根据所确定焊接方法及设备，选择焊接材料，确定焊接规范；
3.焊前准备和焊后处理、焊接辅助设备等；
4.焊接操作要点及相关注意事项；
5.编写设计说明书一份，内容包括上述产品的结构特点和材料焊接性能分析，所选择的焊接方法，确定的焊接设备，选择的焊接材料，确定的焊接规范；焊前准备和焊后处理、焊接辅助设备及焊接操作要点等。
第二章焊接方法及设备
2.1产品结构及材质性能分析
2.1.1产品结构
产品为直径220mm，厚度为8mm的低碳钢管。
产品为低碳钢管的对接焊,焊缝为环缝。
2.1.2材质性能分析
（1）化学性能分析
板材的化学成分如表2-1所示。
[1]
表2-1Q235的化学成分
牌号
化学成分ω/％
C
Mn
Si
S
P
Q235
≤0.17
0.35～0.80
0.30
0.035
0.035
（2）物理性能分析
机械性能为，屈服极限
为235MPa，抗拉强度
=375～460MPa，伸长率
=26％。
[1]
（3）焊接性分析
低碳钢的碳的质量分数
0.25％,碳当量值远小于0.40％,所以这类钢的焊接性好,焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施,用各种焊接方法都能获得优质的焊接接头。
只有厚大结构件、低温下焊接，才考虑焊前预热、焊后热处理等。
如板厚大于50mm，温度低于0
或20mm以下板厚、温度低于—10
，应焊前预热100～150
。
[2]
2.2焊接方法及设备型号
2.2.1焊接方法选择
该直径的管子无法从内部进行焊接，必须采用单面焊双面成型工艺。
为了保证焊透及根部焊接质量，采用U形坡口。
焊接时可用“管子旋转—焊枪位置固定”地方法，因为利用这种方法焊接时熔池始终处于相同的位置，有利于获得良好的焊缝成形。
管壁较厚时，焊枪固定在1点钟位置（如图2所示），而管壁较薄时，焊枪固定在3点位置。
8mm壁厚属于中等厚度，可采用
焊接或细颗粒过渡
焊接。
[3]
2.2.2焊接设备型号选择
根据板材厚度8mm，确定焊接电流为100～140A，电弧电压为18～22V选择焊机的型号为NBC-250焊机，焊机参数如表2-2所示。
[4]
表2-2NBC-250焊机参数
项目
一次电压
相
数
频
率
额定
输入
容量
额定
工作
电流
电流
调节
范围
电压
调节
范围
空载
电压
范围
冷却方式
基本参数
380V
3
50Hz
8.1KVA
250A
50～250A
17～27V
18～36V
自冷
第三章焊接材料及焊接规范
3.1焊接材料的选择
3.1.1焊丝的选择
气体保护焊的常用焊丝为H08Mn2SiA焊丝，具有较好的工艺性能、力学性能及抗裂纹能力，适于焊接低碳钢、屈服点
＜500MPa的低合金钢，以及经焊后热处理抗拉强度
＜1200Mpa的低合金高强钢。
H08Mn2SiA的化学成分如表3所示。
[4]
表3-1H08Mn2SiA焊丝的化学成分
焊丝牌号
合金元素（质量分数，﹪）
C
Si
Mn
Cr
Ni
S
P
H08Mn2SiA
≤0.11
0.65～0.95
1.80～2.10
≤0.20
≤0.30
≤0.030
≤0.030
3.2焊接规范
3.2.1焊丝直径的选择
板材厚度为2～8mm，焊接位置为全位置时，熔滴过渡形式为短路过度时，应采用直径为1.0～1.2mm的焊丝。
此处选择焊丝直径为1.2mm。
电流相同时，随着焊丝直径的减小，熔深要增大。
[4]
3.2.2焊接电流的选择
焊接电流的作用是熔化焊丝和工件，同时也是决定熔深的主要因素。
焊接电流的使用范围随焊丝的直径和熔滴过渡形式的不同而不同。
因为焊丝直径选择了1.2mm，熔滴过渡形式为短路过度，所以焊接电流的范围为100～175A。
[4]
3.2.3电弧电压的选择
电弧电压是焊接参数中很重要的一个参数。
电弧电压的大小决定了电弧的长短和熔滴的过渡形式，他对焊缝的成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能有很大的影响。
电弧电压对焊接过程和对金属与气体间的冶金反映的影响均比焊接电流大，且随着焊丝直径的减小，电弧电压影响的程度增大。
实现短路过度的条件之一是保持较短的电弧长度，即低电压。
但电弧电压，电弧引燃困难，焊丝会插入熔池，电弧也不能稳定燃烧；若电弧电压过高，则有短路过度转变成粗滴的长弧过渡，焊接过程不稳定。
为获得良好的工艺性能，应该选择最佳的电弧电压之值，该值是一个很窄的电压区间，一般仅有1～2V变化范围。
最佳电弧电压值与焊接电流、焊丝直径和熔滴过渡形式等因素有关。
根据焊丝的直径为1.2mm，熔滴过渡形式为短路过渡，选择焊接电弧电压的范围为，18～23V。
[4]
3.2.3焊接速度的选择
选择焊接速度的主要根据生产率和焊接质量。
焊速过快，保护效果差，同时使冷却速度加大，使焊缝塑性降低，且不利于焊缝成形，易形成咬边缺陷，；焊速过慢，熔敷金属在电弧下堆积，电弧热和电弧力受阻碍，焊道不均匀，且焊缝组织粗大。
在实际生产中，一般不超过0.5m∕min。
[4]
3.2.4焊丝伸出长度的选择
由于短路过渡焊接时采用的焊丝都比较细，因此在焊丝伸出长度产生的电阻热很大，成为焊接参数中不可忽视的因素。
当其他焊接参数不变时，随着焊丝陈出的长度的增加，焊接电流下降，熔深也减小；焊丝上的电阻热增大，焊丝熔化加快，从提高生产率上看这是有利的。
但是，当焊丝伸出长度过大时，焊丝容易发生过热而成段熔断，飞溅严重，焊接过程不稳定。
同时，焊丝伸出长度增大后，喷嘴与工件间的距离亦增大，因此气体保护效果变差。
[4]
直径1.2mm的H08Mn2SiA焊丝的伸出长度8～15mm。
3.2.5电流极性的选择
气体保护焊主要采用直流反接法。
[4]
3.2.5气体流量的选择
气体流量的大小主要是根据对焊接区域的保护效果来决定的。
在焊接电流较大、焊接速度较快、焊接伸出长度较长以及在室外作业等情况下，气体流量要是适当加大，以使保护气体有足够的挺度，提高期抗干扰的能力。
气体流量过大或过小都将影响保护效果，容易造成焊接缺陷。
[4]
犹豫焊丝直径为1.2mm，属于细焊丝，所以选择的汽提流量为12～16L/min。
第四章焊前准备及辅助设备
4.1焊前准备
4.1.1坡口制备
将每个待焊端口用刨边机加工成半U形（单边J形坡口），如图1所示。
然后将坡口及附近内外表面20mm范围内的油污、水分、铁锈等打磨干净，露出金属光泽。
将管子放在滚轮架上，按照图1所示进行装配，根部间隙控制在1，5～2.5mm之间，高低平整，不要有错边。
选用直径为1.2mm的H08MnSiA焊丝，纯度高于99.8％的
气体。
[3]
4.1.2焊材的准备
焊丝在150℃烘干2h。
CO2气瓶倒置0.5h，排除多余的水分，再正置0.5h，让气体充满瓶的顶部。
4.2焊接辅助设备
手工钳子，手工扳子，夹具，引弧板，熄弧板。
[5]预热器，作用是防止CO2气化时，是出气口结冰。
干燥器，作用是吸收CO2气体中的水分和杂质。
第五章焊接操作要点
5.1焊接操作
5.1.1定位焊
定位焊可采用与打底焊相同的焊接参数。
在整个环缝上焊接三段定位焊缝，每段长度为10～15mm。
采用左焊法进行焊接，首先在1点钟位置进行第一段焊接，转动
后焊接第二道焊缝，再转动
后焊接第三道焊缝。
定位焊缝上应无未焊透、气孔等缺陷，焊好后用角向磨光机将其两端打磨成斜坡，以便于接头。
[3]
5.1.2打底焊
定位焊缝位于1点钟的位置，在该定位焊缝上引弧，将焊枪保持在1点钟位置且不罢休，并使管子沿顺时针方向转动，如图2所示。
这样可以防止熔池金属流淌，将熔池金属宽度控制得比根部间隙大0.5～1mm。
焊完后，将打底焊表面清理干净。
[3]
5.1.3填充层焊接
仍在1点钟处引弧，焊枪保持在该位置，并作月牙形或锯齿形摆动。
焊枪摆动到坡口两侧稍作停留，保证焊道两侧熔合良好但不能熔化工件表面坡口棱角。
控制焊接速度、弧长及两侧停留时间，使焊道表面微有下凹，并低于工件表面1.0～1.5mm，焊后将焊道表面清理干净。
[3]
5.1.3盖面焊焊接
在管子1点钟处引弧并焊接，焊枪保持在该位置，焊枪摆动幅度应明显大于填充时的摆动幅度，应超过坡口边缘0.5～1.5mm，以保证坡口边缘的良好熔合。
[3]
焊接的参数如表5-1所示。
[3]
表5-1
220mm×8mm钢管的焊接参数
焊层
焊接电流/A
电弧电压/V
焊丝伸出长度/mm
气体流量/L
min
打底焊
100～120
18～19
18～20
12～16
填充焊
110～130
19～21
18～20
12～16
盖面焊
120～140
20～22
20～22
12～16
参考文献
[1]朱张校.工程材料.清华大学出版社,2001.
[2]严绍华.材料成形工艺基础.清华大学出版社,2008.
[3]韩加强.焊工上岗技能读本-气体保护焊.化学工业出版社,2007.
[4]王宗杰.熔焊方法及设备.机械工业出版社,2007.
[5]汪群.金属加工工艺及工装设计.化学工业出版社,2006.
致谢
谢谢老师给我这次机会，让我更加深入的了解了，焊接工艺的制定过程。
同样感谢同学们给予我的帮助，谢谢大家！
沈阳工业大学
《焊接方法及设备》
课程设计说明书
学院：
工程学院
专业/班级：
材料成型及控制工程0601
姓名：
王耸
学号：
220063319
指导教师：
冷文平
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