焊接课程设计说明书.doc

1. 产品的技术要求及原始数据分析
1.1 产品的技术要求
（1）整体加工后进行适当的水压试验；对接接头应采用射线检测；由于结构等原因不能采用射线检测时，允许用可记录的超声检测
（2）对角接接头不能进行射线或超声检测时，应做100%表面检测
（3）铁磁性材料容器的表面检测应优先选用磁粉检测
（4）严格按照图纸施工，要保证根部焊透

1.2原始数据、选材、机器选用

1.2.1焊接母材的选择
轴套、按钮座均采用20#钢，成分及性能如下

材料
化学成分
机械性能
C%
Si%
Mn%
P%
S%
σb（Mpa）
σsMPa
σ5%
AKVJ/cm2
20g
≤0.24
0.15～0.30
0.35～0.65
≤0.035
≤0.035
400～540
≥245
26
59

前盖法兰、加强筋、面板均采用优质碳素结构钢签Q235成分及性能如下
材料
化学成分
机械性能
C%
Si%
Mn%
P%
S%
σb（Mpa）
σ（Mpa）
σ5%
AKV（J/cm2）
Q235
0.14～0.22
≤0.30
0.30～0.65
≤0.045
≤0.050
375～460
240
25
65

观察孔座采用ZG35成分及性能如下

材料
化学成分
机械性能
C%
Si%
Mn%
P%
S%
σb （Mpa）
σ（Mpa）
σ5%
AKVJ/cm2
ZG35
0.32～0.40
0.17～0.37
0.50～0.80
≤0.035
≤0.035
≥530
≥315
≥20
≥55

1.2.2母材表面预清理
对钢材表面进行去除铁锈、油污、氧化皮清理等为后序加工做准备的工艺称为预处理。常用的预处理方法有机械法和化学法。由于化学法成本高，并会对环境造成一定的污染。因此我们采用机械法。喷砂或抛丸工艺是将干沙或铁丸从专门压缩空气装置中急速喷出，轰击到金属表面，将其表面的氧化物、污物打落，这种方法清理较彻底，效率也较高。

采用DT-4720P 移动式喷砂机，其主要技术规格如下
型 号
喷砂机外形尺寸
自 重
总容量
电 源
压缩空气源
DT-4720P
φ600×1450
260Kg
0.3m3
220V / 50Hz
压力4-8bar(kg/m3) 流量3-6m3/min干燥压缩空气
利用它可以进行高效率的除锈清理，表面等级可达 Sa2.5-Sa3 ；喷砂出口速度可达 200M /S 以上，大大提高了喷砂效率和表面清理质量。

1.2.3 备料机的选用
（1） W43—16×2500型板材矫平机
W43—16×2500型板材矫平机技术数据
钢板
厚×宽（mm）
辊数个
板材屈服点（Mpa）
电机
（kW）
重量
（t）
外形尺寸（mm）
长×宽×高
4～16×2500
11
260
91.5
70
8105×2330×4227

（2） GGK2—600型火焰切割机
GGK2—600型火焰切割机技术数据
切割厚度
切孔直径
母管直径
开孔直径与母管直径比列
矢高调整范围
坡口角度
切割速度
割炬型号
5～150
80～600
＞600
＜1：2
＜82
±45°
0.1～2
G0.2等压式

（3） Q34—16联合冲剪机
Q34—16联合冲剪机技术数据
剪板厚度mm
可剪型材最大尺寸mm
最大冲孔力
冲孔直径
mm
冲孔板厚mm
行程次数min-1
电机功率kw
外形尺寸
（长×宽×高）mm
圆钢
方钢
角钢
kN
16
45
40×40
100×12
550
26
16
27
5.5
1645×625×1850

2. 焊接材料加工工艺
2.1 焊接材料的选择
焊接材料选择如下表
序号
代号
数量
名称
材料
1
E5-0201-1
1
加强筋
Q235 50×8×339
2
K5-0201-2
1
加强筋
Q235 50×8×450
3
K4-0701-5
1
轴套
20
4
K4-06-17
2
按钮座
20
5
Q20-0201-1
1
前盖法兰
Q235
6
K5-0201-3
2
加强筋
Q235 50×8×450
7
K4-07-3
1
观察孔座
ZG35
8
Q20-0201-2
1
面板
Q235 δ=4
9
Q30-0401-7
1
护圈
无缝钢管φ70×3

2.2 焊接零件的装配
（1） 观察空座与面板的焊接装配 （如图2.2-1a，2.2-1b）

图2.2-1a

图2.2-1b

(2) 面板与加强筋之间焊接装配（如图2.2-2）

图2.2-2

（3）前门法兰与加强筋之间焊接装配（如图2.2-3）

图2.2-3

（4）前门法兰与面板及加强筋之间的连接 如图2.2-4a 2.2-4b

图2.2-4a

图2.2-4b

（5）总焊接装配 如图2.2-5

图2.2-5

3. Q235钢和v20钢以及ZG35钢的焊接性分析
3.1母材化学成分分析
20钢 Q235和ZG35化学成分比较 见表3.1-1

表3.1-1
钢种
化学成分 %
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Cu
Q235
0.14-0.22
≤0.30
0.30-0.65
≤0.045
≤0.050
≤0.030
≤0.030
≤0.030
ZG35
0.32-0.40
0.17-0.37
0.50-0.80
≤0.035
≤0.035

≤0.25
20钢
0.17-0.24
0.17-0.37
0.35-0.65
≤0.035
≤0.035
≤0.25
≤0.25
≤0.25

3.2 Q235钢、20钢和ZG35力学性能比较
20钢 Q235和ZG35力学性能的比较 如表3.2-1
表3.2-1
钢种
板厚
抗拉强度b/MPa
屈服点s/MPa
伸长率δ(%)
冷弯实验
20钢
6～16
400～520
245
25
d=2a

Q235
<16

375～460
≥235

5

16～40
≥235

40～6
≥215

60～100
≥205

ZG35

530
315MPa
20%

3.3 Q235钢、20钢和ZG35焊接性分析
3.3.1 20钢焊接性分析
20钢很少淬火，无回火脆性。冷变形塑性高，焊接性能好，气焊时厚度小，外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好。为改善其切削性能需进行正火或水韧处理适当提高硬度。20钢的淬透性，淬硬性低，韧性、焊接性好。
3.3.2 Q235焊接性分析
一般不产生马氏体，不必预热、层间温度或后热，具有良好的焊接性。
3.3.3 ZG35钢焊接性分析
ZG35钢含碳量较高，已不适于渗碳，钢的强度、硬度均较高，具 有较好的塑性，焊接性中等，淬透性仍低，一般在正火或调质状态下使用；力学性能要求不高时也可在热轧状态下使用。

4. 焊接工艺参数的选择
4.1 焊条选择
前门焊接的母材主要是8mm的薄板，并且所用的钢种焊接性较好，所以主要采用手工电弧焊。手工电弧焊焊条的直径与板厚的关系 见表4.1-1。

表4.1-1
焊件厚度（mm）
＜4
4～8
＞8～12
＞12
焊条直径（mm）
≤板厚
φ3～4
φ4～5
φ5～6
焊Q235钢时选用E4315焊条，直径3.2mm，焊接电流110A。该焊条采用了大量的金红石、大理石以及适量的云母、长石、白泥等作为造渣、造气及稳弧剂。在焊接过程中采用气渣联合保护的方式，发尘量比碱性低氢型焊条少。
焊接20钢时选用E4316焊条，直径2mm，50A的焊接电流。该焊条焊渣流动性好，其他工艺性能一般，适用于全位置焊接。熔敷金属抗裂性能和机械性能较好。
焊接ZG35钢选用E4303焊条，直径2mm，钛钙型药皮的碳钢焊条，主要用于空载电压36V电源，交直流两用，焊接工艺性好。在低电压下焊接薄板低碳钢和强度等级低的低合金钢。

4.2 焊接电流的选择（见表4.2-1）

表4.2-1
焊条直径（mm）
1.6
2.0
2.5
3.2
4.0
5.0
6.0
焊接电流（A）
25～40
40～70
70～90
90～130
160～210
220～270
260～310

4.3 焊接电源的选择
通过查常用交流弧焊变压器型号及技术资料表，选用BX1—300交流弧焊变压器。采用直流正接焊接，焊接电流90A-100A，焊接电压100—130V 。焊速10～20cm/min

5. 前门装配-焊接工艺设计
5.1 轴套、按钮座、观察孔座和护圈与面板的焊接（如图5.1-1）

图5.1-1
5.1.1 工艺选择
用手工电弧焊，均采用圆形角焊缝，由于面板厚度为4mm，不开坡口。
5.1.2焊条选择
选用E4301焊条。
5.1.3焊接参数选择
焊条直径3.2mm，采用直流反接，选用BX1—300交流弧焊变压器，焊接电压为24±2V，焊接电流为100~110A，焊速为10～20 cm/min。

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类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式等因素。其中最主要的是焊条直径和焊接位置。一般碳钢可根据焊条直径按表5.4-2来确定焊接电流。

表5.4-2
层数
焊条直径
焊接电流
1
3.2
90～100
2
3.2
100～110
3
3.2
100～110
4
4
160～180
5
4
160～180

（3）其余焊接参数的选择
由于本次设计选择开单面V型坡口，角焊缝，用手工电弧焊，所以选择E4301焊条。因为低碳钢结构抗拉强度平均值为417.5N/mm2。E43型系列焊条融敷金属抗拉强度不小于420N/mm2在力学性能上正好与之匹配。
采用直流正接焊接，焊接电流90A-100A，焊接电压100—130V ，焊速10～20cm/min。
（4）焊缝形状与尺寸（见表5.4-3）

表5.4-3定位焊缝尺寸（mm）

焊件厚度

定位焊缝高度

定位焊缝宽度

定位焊缝间距
≤4
＜4
5-6
50-100
4-12
3-6
10-20
100-200
＞12
3-6
15-20
100-300

（5）焊缝示意图

6. 焊接技术要求
（1）必须按图样、工艺文件，技术标准施焊
（2）焊接环境
在出现下列任一情况时需采取有效防护措施否则禁止施焊
a、气体保护焊时大于2m/s，其他焊接方法大于10m/s
b、相对湿度大于90%
c、雨雪环境
d、焊件温度低于-20℃当焊件温度为0~-20℃时，应在开始焊处100mm范围内预热道15℃以上
（3）应在引弧板或坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧，焊缝应在引出板上收弧，弧坑应填满
（4）防止地线电缆线焊钳与焊件打弧
（5）电弧擦伤处的弧坑需要打磨，使其均匀过度到母材表面，若打磨后的厚度低于规定值则需要补焊
（6）角焊缝的根部应保证焊透（受压件）
（7）接弧处应保证焊透与融合
（8）层间温度不超过规定范围
（9）每条焊缝应尽可能一次焊完

7. 产品质量检验。
7.1 外观检验
焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容，主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。

7.2 致密性检验
防爆开关前门的焊接，其焊缝的不存在致密缺陷，如贯穿性的裂纹、气孔、夹渣、未焊透和疏松组织等，可用致密性试验来发现。致密性检验方法有：煤油试验、载水试验、水冲试验等。
8. 焊后处理
焊接完成后隔爆面要进行磷化处理，并涂上薄薄一层置换型防锈油，并在检验合格后涂漆。