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焊接工艺及工装设计基础适用专业：材料成型及控制工程主讲教师：吉林大学焊接教研室 赵赵小小辉辉联系电话：联系电话：131360431431060431431020142014年年9 9月月1.1 1.1 课程简介课程简介1.1.1 课程的性质和任务课程性质：材料成型与控制工程专业方向任选课；课程性质：材料成型与控制工程专业方向任选课；课程任务：掌握有关焊接生产工艺及工装设计的基课程任务：掌握有关焊接生产工艺及工装设计的基本知识、基本技能和基本经验，为以后从事焊接工本知识、基本技能和基本经验，为以后从事焊接工艺或工装设计工作打下理论基础。艺或工装设计工作打下理论基础。1.1.2 1.1.2 课程的基本要求课程的基本要求 （1 1）初步建立工艺过程的基本概念；）初步建立工艺过程的基本概念；（2 2）初步具有工艺分析工艺设计能力；）初步具有工艺分析工艺设计能力；（3 3）初步具有设计各种工装夹具及选择能力；）初步具有设计各种工装夹具及选择能力；第1章绪论第1章 绪论课程简介1.1.3 1.1.3 主要教学内容主要教学内容 (1)(1)焊接生产领域的基本知识；焊接生产领域的基本知识；(2)(2)焊接结构生产工艺过程；焊接结构生产工艺过程；(3)(3)焊接结构生产的工艺分析与实例；焊接结构生产的工艺分析与实例；(4)(4)焊接工艺装备的分类、设计及选用；焊接工艺装备的分类、设计及选用；(5)(5)初步了解焊接材料、工艺、检验等初步了解焊接材料、工艺、检验等 生产过程所涉及的相关标准。生产过程所涉及的相关标准。1.1.4 1.1.4 课程设置及考核方式课程设置及考核方式1.1.5 1.1.5 教学参考书教学参考书【1】周浩森主编周浩森主编 焊接生产及工艺装备焊接生产及工艺装备 上海交大上海交大 92.592.5【2 2】贾安东著贾安东著 焊接结构生产与设计焊接结构生产与设计 天大出版天大出版 8787【3 3】焦馥杰主编焦馥杰主编 焊接结构分析基础焊接结构分析基础 上海科技版上海科技版 91.691.6【4 4】田锡唐主编田锡唐主编 焊接结构焊接结构 机械工业出版社机械工业出版社1982.91982.9【5 5】塔乌别尔著塔乌别尔著 陈利华译陈利华译 装配装配-焊接夹具及机械装置焊接夹具及机械装置 【6 6】王云鹏编著王云鹏编著 焊接结构生产焊接结构生产 机械工业出版社机械工业出版社20022002【7 7】邓洪军主编邓洪军主编 焊接结构生产焊接结构生产 机械工业出版社机械工业出版社04.204.2【8 8】甘肃工业大学焊接教研室甘肃工业大学焊接教研室 焊接机械装备图册焊接机械装备图册 机械机械工业出版社，工业出版社，198219821.1.焊接工艺：焊接工艺：通常是指焊接过程中的一整套技术规定，是焊接质量优劣的重要保证，故制定焊 接工艺的重要性可想而知。（1）焊接方法；（2）焊前准备；（3）焊接材料；（4）焊接设备；（5）焊接顺序；（6）焊接操作；（7）工艺参数；（8）焊后热处理。焊接工艺和焊接工装1.1.焊接工装：焊接工装：顾名思义是焊接工装夹具。焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：（1）准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。（2）有效的防止和减轻了焊接变形；（3）使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低，焊接速度得以提高；（4）以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件；（5）可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展。焊接工艺和焊接工装1.2 焊接结构特点及应用前景展望1.2.11.2.1 焊接结构生产工艺特点焊接结构生产工艺特点自重自重轻：减少材料消耗减少材料消耗-比铆接轻比铆接轻151520%20%，比铸件轻，比铸件轻505060%60%，有利于实现产品的，有利于实现产品的轻量化轻量化。整体性整体性强：具有具有高刚性高刚性、高密封性；适合制造、高密封性；适合制造高压容器高压容器。不足：止裂性差不足：止裂性差！接接头等等强性差性差：焊缝与母材不同质，接头焊缝与母材不同质，接头组织组织、性能不均匀性能不均匀。（热影响区存在（热影响区存在淬硬淬硬、软化软化等倾向！）等倾向！）1.2.1 焊接结构生产工艺特点存在多种原因存在多种原因导致的致的应力集中：力集中：-工艺缺陷工艺缺陷：咬边、裂纹、未熔合、未咬边、裂纹、未熔合、未焊透、夹杂、气孔、焊瘤等等；焊透、夹杂、气孔、焊瘤等等；-不合理设计不合理设计：截面突变、凸起的角焊缝、截面突变、凸起的角焊缝、较长的侧搭接焊缝、不等厚接头等等较长的侧搭接焊缝、不等厚接头等等；-不良的焊缝成形不良的焊缝成形：错边、角变形、余高过：错边、角变形、余高过大等；大等；存在存在焊接接应力和力和变形：形：焊接结构普遍存在残余应力和残余焊接结构普遍存在残余应力和残余变形，情况变形，情况相当严重相当严重！1.2.1 焊接结构生产工艺特点合理利用材料：合理利用材料：异种材料焊接，合金锯条、容器衬里、硬质合异种材料焊接，合金锯条、容器衬里、硬质合金刀具、金刚石钻具、采煤机械、喷涂、堆焊金刀具、金刚石钻具、采煤机械、喷涂、堆焊等。涉足到等。涉足到表面工程表面工程领域！领域！工工艺灵活，适灵活，适应性性强：大型复杂结构大型复杂结构 采用分部件装焊、现场装焊采用分部件装焊、现场装焊-船船舶、锅炉、桁架结构、石油管线、桥梁舶、锅炉、桁架结构、石油管线、桥梁特殊产品特殊产品 电子束焊电子束焊复合齿轮复合齿轮可实现空间上的可实现空间上的全位置全位置施焊！施焊！焊接工作者既是焊接工作者既是“钢铁的裁缝钢铁的裁缝”，也是金属制品的也是金属制品的“美容师美容师”！第1章 绪论焊接结构特点及应用前景展望1.2.2 1.2.2 焊接结构生产现状及前景展望焊接结构生产现状及前景展望 焊接结构用钢量（体现焊接结构用钢量（体现生产规模生产规模）人均钢产量（揭示人均钢产量（揭示发展潜力发展潜力）机械化自动化程度机械化自动化程度（展示（展示工业工业技术水平技术水平）焊接结构用钢量2020世纪世纪8080年代，工业发达国家（日本、美年代，工业发达国家（日本、美国、德国）约为国、德国）约为45%45%，我国约为，我国约为25%25%。20052005年，我国焊接结构用钢量为年，我国焊接结构用钢量为37%,37%,工业工业发达国家达到发达国家达到50%50%以上。以上。同年，我国同年，我国钢产量钢产量达到达到3.493.49亿吨，亿吨，成为世成为世界界最大的钢材生产与消费国；最大的钢材生产与消费国；焊接结构的焊接结构的用钢量用钢量也突破也突破1.31.3亿亿吨。吨。鞍钢攀钢夜景新中国成立后，先后建起了鞍钢、宝钢、武钢等大型新中国成立后，先后建起了鞍钢、宝钢、武钢等大型钢铁基地。钢产量由钢铁基地。钢产量由49年的年的15.8万吨上升到现在的四万吨上升到现在的四亿余吨。亿余吨。型钢型钢 热轧热轧(hot-rolled section)、焊接焊接(welded section)I形，形，H形，形，T形，箱形，十字型形，箱形，十字型板材板材 热轧、冷轧热轧、冷轧线材线材轨道轨道人均钢产量2020世纪世纪9090年代，重工业成熟国家人均钢产年代，重工业成熟国家人均钢产量为量为600kg/p.y600kg/p.y，我国钢产量突破，我国钢产量突破60006000万万t t，人均，人均55kg/p.y55kg/p.y。20062006年，年，世界钢产量世界钢产量为为12.3912.39亿吨，亿吨，我国我国钢产量为钢产量为4.24.2亿吨，亿吨，占全世界钢产量的占全世界钢产量的34%34%，人均人均300kg/p.y300kg/p.y。20102010年年我国钢产量将达到我国钢产量将达到5 5亿吨，亿吨，我国正在我国正在努力从努力从钢材大国钢材大国向向钢材强国钢材强国的方向发展。的方向发展。机械化自动化程度采用的量化指标：机械化自动化程度采用的量化指标：焊接机械化自动化率焊接机械化自动化率=(=(自、半自动焊形成的熔敷自、半自动焊形成的熔敷金属量金属量/熔敷金属总量熔敷金属总量)100%100%美国美国19781978年达到年达到55.6%55.6%；德国；德国19801980年达到年达到64.2%64.2%；我国；我国19851985年仅为年仅为20%20%左右。左右。现在日欧美使用的焊接材料中，手工焊比例小于现在日欧美使用的焊接材料中，手工焊比例小于18%,18%,焊接自动化和半自动化率已焊接自动化和半自动化率已大于大于80%80%。20062006年我国消耗的焊材中，年我国消耗的焊材中，手工焊手工焊仍占仍占5555%左右，左右，焊接自动化率尚焊接自动化率尚不到不到50%50%。少数行业的部分企业少数行业的部分企业的焊接自动化率已到的焊接自动化率已到7070%以上。以上。预计几年后我国预计几年后我国焊接机械化自动化率可望达到焊接机械化自动化率可望达到70%70%。机械化自动化程度焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域压力焊、激光焊等压力焊、激光焊等汽车车身车体汽车车身车体埋弧焊埋弧焊自动焊接锅炉汽包自动焊接锅炉汽包焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域三峡水电站马氏体不锈钢转轮三峡水电站马氏体不锈钢转轮:直径10.7m,高5.4m,重440t,每个转轮焊接需要12t焊丝，耗时4个多月，为世界最大的铸 焊结构转轮。加氢反应器加氢反应器2005年底由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化装置的加氢反应器，直径5.5m长62m厚337mm重2060t，为当今世界最大、最重的锻焊结构加氢反应器采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域加氢反应器的焊接加氢反应器的焊接反反应器由器由10多个大型整体多个大型整体锻造筒造筒节焊接而成，采用中国自已接而成，采用中国自已的的专利利产品品全自全自动双双丝窄窄间隙隙埋弧埋弧焊设备，每条，每条环焊缝需需连续焊接接5天。天。千吨级热壁加氢反应器千吨级热壁加氢反应器焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域神舟7号飞船航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板焊形式的焊接管。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域西气东输工程西气东输工程总长度为总长度为4 300 km，焊接接头数量达，焊接接头数量达35万个以上，整个管道上焊缝的长度至少有万个以上，整个管道上焊缝的长度至少有15000km；焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重5万吨，是世界之最。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接技术在工程中重要作用“鸟巢”采用的十项焊接技术：控制应力应变焊接技术厚板高强钢（厚板、Q460高强钢）焊接技术CO2气体高能密度保护焊接技术大规模采用仰焊技术低温焊接技术抗层状撕裂焊接技术异种钢焊接技术远红外预热焊接技术自动焊接技术宽间隙焊接处理技术焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域杭州湾大桥为全焊钢结构斜拉桥。焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域船体是典型的板焊结构。2005年总吨位12121万吨，占世界造船总量的17%，居于日、韩之后，稳居世界第三位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。第1章 绪论焊接结构制造工艺特点及前景展望从从“十一五十一五”规划的二十项国家规划的二十项国家重大技术重大技术装备的研制项目装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级可以看出，在百万千瓦级核电机组核电机组、百万吨级、百万吨级大型乙烯成套设备大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，套技术与装备中，焊接制造都是关键制造焊接制造都是关键制造工艺之一。工艺之一。由此可见，焊接在国民经济发展和国防建由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。焊接生设中具有非常重要的地位和作用。焊接生产前景远大。产前景远大。焊接工程师的技术职责焊接监督（WS-焊接主管Welding Supervisor)焊接工艺师(WPS-Welding Procedure Specification,WPQR-Welding Procedure Qualification Record,焊工资格认定)焊接质检师（VT-宏观,PT-渗透,MT-磁粉,UT-超声,RT-射线）焊接培训师（负责企业焊接人员培训）培训的各类人员有：焊工，技师，工程师；认证企业还要有相关资质的各类人员：国际焊接工程师(IWE)(international welding engineer)、国际焊接技术员(IWT)、国际焊接质检师(IWIP)、国际焊接技师(IWS)、国际焊接技士(IWP)、国际焊工(IW)总体要求：总体要求：知设计，懂工艺，通标准，善管理。知设计，懂工艺，通标准，善管理。IWE证书第2章 焊接结构生产工艺过程内容提要：生产领域基础知识 备料与装配工艺要点 焊接工艺要点2.1 生产领域基础知识2.1.1 基本概念 （1 1）生产过程）生产过程 在工业生产中，把在工业生产中，把原材料原材料或半成品加工成或半成品加工成产品产品的的直接劳动直接劳动与与间接劳动间接劳动的的总和总和称为生产过程。它包括：称为生产过程。它包括：生产技术准备（产品设计或技术评审、工艺评定、工艺 规程、焊工考试、工作试件、首件、样件制作等）生产物质准备（原材料、焊材、焊机、工具工装、排烟 除尘设备安装、库房、车间及生产线布置等）生产工艺过程（备料、制孔、压型、装配（点固焊）、焊接、检验、调修、返修、热处理、清理等）包装运输（建立产品标签、托运包装、装箱等等）售后服务（现场安装、调试、维护、培训等等）2.1.1 生产工艺过程基本概念（2 2）工艺过程）工艺过程 是指生产过程中的是指生产过程中的直接劳动直接劳动部分，即直部分，即直接改变原材料或零部件的形状、尺寸、性接改变原材料或零部件的形状、尺寸、性能、状态那部分生产过程。能、状态那部分生产过程。具体产品要经具体产品要经过一种或几种加工工艺。譬如过一种或几种加工工艺。譬如轴类：轴类：划线、切割、退火、锻打、机加、热处理等多划线、切割、退火、锻打、机加、热处理等多个工序制作完成；个工序制作完成；锅炉汽包的筒节：锅炉汽包的筒节：平板、划线、下料、坡口加工、滚圆、组对、平板、划线、下料、坡口加工、滚圆、组对、焊接、校圆（矫形）、清理等多个工序。焊接、校圆（矫形）、清理等多个工序。2.1.1 生产工艺过程基本概念注意：注意：各种加工工艺之间要遵从一定的次序各种加工工艺之间要遵从一定的次序各种焊接结构，主要的生产工艺过程为：各种焊接结构，主要的生产工艺过程为：备料备料装配装配焊接焊接矫正矫正检验检验后处理后处理 （包括热处理、油漆、喷塑或热喷涂等）（包括热处理、油漆、喷塑或热喷涂等）轴类：轴类：划线划线切割切割 锻打锻打 退火退火 机加机加 热处理热处理锅炉汽包的筒节：锅炉汽包的筒节：平板平板划线划线 下料下料 坡口加工坡口加工 拼板拼板 滚圆滚圆组对组对 清理清理 焊接焊接 矫正矫正 检验检验 标记标记2.1.1 生产工艺过程基本概念（3 3）工艺流程）工艺流程 在具体完成产品工艺过程时，把以在具体完成产品工艺过程时，把以工序工序为基本划为基本划分而制定的分而制定的产品加工工艺顺序产品加工工艺顺序称为称为工艺流程工艺流程。它。它是工艺过程的有序化有序化，也叫工艺路线工艺路线。表现形式图表形式（框图或表格）作用便于组织生产、便于生产调度和监督 工艺实施、车间分工、平面布置等。举例举例低压储气罐主要工艺流程低压储气罐主要工艺流程低压储气罐装配示意图低压储气罐装配示意图a)a)设计图设计图b)b)装配图装配图低压储气罐主要工艺流程低压储气罐主要工艺流程2.1.1 生产工艺过程基本概念（4 4）工艺规程）工艺规程（WPS-Welding Procedure WPS-Welding Procedure SpecificationSpecification）概念：概念：在具体完成产品的工艺过程时，为防止盲目操在具体完成产品的工艺过程时，为防止盲目操作和野蛮生产而制定的产品加工的操作指令和作和野蛮生产而制定的产品加工的操作指令和技术法规。技术法规。作用：作用：产品加工的产品加工的技术文件技术文件，使生产使生产操作操作有法可依有法可依！保证产！保证产品质量的一致性。品质量的一致性。安排计划、生产调度、质量检验、劳动组织、材料消安排计划、生产调度、质量检验、劳动组织、材料消耗、工时定额以及工具供应、设备选用的耗、工时定额以及工具供应、设备选用的技术依据技术依据。2.1.1 生产工艺过程基本概念工艺规程的应用形式工艺规程的应用形式预工艺规程（预工艺规程（pWPSpWPS）;工艺规程（工艺规程（WPS-Welding Procedure WPS-Welding Procedure SpecificationSpecification）应用关系：应用关系：pWPSpWPSWPSWPS 工艺评定WPQR2.1.1 生产工艺过程基本概念工艺规程基本格式：工艺规程基本格式：1 1）工艺过程卡）工艺过程卡：也叫工艺路线卡，按每个也叫工艺路线卡，按每个零件编制，形式简练。零件编制，形式简练。内容：包括经过车间及各道工序名称（工内容：包括经过车间及各道工序名称（工艺流程）、设备、工装、单件工时等艺流程）、设备、工装、单件工时等适用：单件小批或试制产品适用：单件小批或试制产品2.1.1 生产工艺过程基本概念 2 2）工艺卡片：按零件的工艺阶段编制。）工艺卡片：按零件的工艺阶段编制。内容：包括毛坯种类、尺寸、零件草图、内容：包括毛坯种类、尺寸、零件草图、各道工序名称、设备、工装、阶段工时、各道工序名称、设备、工装、阶段工时、加工表面、工作等级等。加工表面、工作等级等。适用：单件小批重要零件、成批大量所有适用：单件小批重要零件、成批大量所有 零件。零件。2.1.1 生产工艺过程基本概念3 3）工序卡片：）工序卡片：按零件的每道工序编制，按零件的每道工序编制，是具体是具体 指导工人操作的工艺文件。指导工人操作的工艺文件。内容：内容：包括该工序零件加工草图、详细工艺参数、包括该工序零件加工草图、详细工艺参数、基本作业程序、注意事项及辅助措施、主要技基本作业程序、注意事项及辅助措施、主要技术要求、检测方法、所用设备工具工装、具体术要求、检测方法、所用设备工具工装、具体工时定额等。工时定额等。适用：适用：单件小批特别重要零件、成批生产的单件小批特别重要零件、成批生产的 重要零件、大量生产的全部零件。重要零件、大量生产的全部零件。2.1.1 生产工艺过程基本概念（5 5）生产纲领）生产纲领 工厂或车间被上级部门批准实施的生产计工厂或车间被上级部门批准实施的生产计划，是生产部门的总目标。划，是生产部门的总目标。详细生产纲领应注明：产品名称产品代号产品数量、种类2.1.1 生产工艺过程基本概念（6 6）生产规模及生产类型）生产规模及生产类型 生产规模生产规模主要依据相同周期内连续生产主要依据相同周期内连续生产同一产品的数量和不同产品的生产变化周同一产品的数量和不同产品的生产变化周期来划分生产规模的大小。期来划分生产规模的大小。机械行业一般分三种生产类型：单件（小批）生产；成批生产；大量生产。具有相对性和客观性，属于定性分类。第2章 焊接结构生产工艺过程生产领域基础知识2.1.2 生产类型与工艺过程的关系通过表格阐述生产类型对工艺过程的许多生产要素的影响规律，为组织生产及工艺设计提供参考。表2-1定性说明：生产类型对生产方式、装配方式、设备选型、设备布局等诸多生产要素的影响。生产类型相关因素单件生产成批生产大量生产1.1.产品数量产品数量少少较多较多很多很多2.2.生产重复性生产重复性差差/经常变换经常变换产品产品较好较好/周期重周期重复复强强/产品稳定产品稳定3.3.装配方式装配方式手工划线，修手工划线，修配（互换性差）配（互换性差）部分划线，选部分划线，选配配专用工装，工专用工装，工件互换性强件互换性强4.4.设备选型设备选型通用型通用型专用专用/通用通用混合混合专用型专用型5.5.设备布局设备布局机群式排列机群式排列（一机多用）（一机多用）交叉排列（部交叉排列（部分倒流水）分倒流水）顺序排列（严顺序排列（严格正流水）格正流水）6.6.生产方式生产方式流水性差流水性差-顺顺序加工序加工部分流水部分流水流水性强流水性强-各各工序同步工序同步 表2-1 生产类型与工艺过程的关系 生产类型相关因素单件生产成批生产大量生产7.7.工作地工作地不专一不专一/经常经常变动变动较固定较固定/有中有中间存放地间存放地专一专一/工件直工件直接传送接传送8.8.人员技术等人员技术等级级高高/经验丰富经验丰富中等中等/应变能应变能力强力强低低/单一熟练单一熟练9.9.单件成本单件成本高高中等中等低低10.10.工艺过程工艺过程严格性严格性粗略拟定工艺粗略拟定工艺路线路线工序分明，工工序分明，工艺路线明确艺路线明确工序卡工序卡11.11.材料与工材料与工时定额时定额粗略估算粗略估算认真测算认真测算精确计算精确计算12.12.机械化自机械化自动化程度动化程度手工生产，通手工生产，通用夹具用夹具部分机械化部分机械化,局部连动局部连动工装配套，自工装配套，自动化程度高动化程度高 表2-1 生产类型与工艺过程的关系（续）第2章 焊接结构生产工艺过程生产领域基础知识2.1.3 产品特征与工艺过程的关系通过表2-2来说明产品特征产品特征对生产工艺过程的自动化程度、生产线格局、产品检验制度的影响。表2-2 产品特征与工艺过程的关系 产品特征产品特征/类别类别工艺过程特点工艺过程特点涉及涉及复杂程度复杂程度简单简单不划分部件，在一条流水线上完成全部不划分部件，在一条流水线上完成全部加工加工装配装配-焊焊接方式接方式复杂复杂认真划分部件，平行流水作业认真划分部件，平行流水作业总装总装外形尺寸外形尺寸小小/小巧小巧成批运送或加工，工件在生产线上流动成批运送或加工，工件在生产线上流动生产线格生产线格局局大大/体笨体笨单间传输；回转空间大，不易翻转；考单间传输；回转空间大，不易翻转；考虑工件固定，现场安装虑工件固定，现场安装-如造船如造船产品自重产品自重轻轻便于传送，可手工搬运，或用传送带，便于传送，可手工搬运，或用传送带，悬挂链等，气动传动悬挂链等，气动传动传输变位传输变位重重滚道传送，机械变位翻转，液压传动滚道传送，机械变位翻转，液压传动重要程度重要程度一般一般外观检验、抽样检验、某些部件检验外观检验、抽样检验、某些部件检验检验制度检验制度重要重要全面检验，制度严格全面检验，制度严格极重要极重要专用设备和工作场地，焊缝专用设备和工作场地，焊缝100%100%探伤探伤工序 是工艺过程的基本单元，是指在一个工作地，由一个或一组工人用一种设备加工一个或一组工件所进行的全部操作 2.1.4 工艺过程基本术语安装 是工序的组成部分，泛指工件在一次夹固期间所完成的全部操作 2.1.4 工艺过程基本术语工位指工件在一次安装的情况下，工件或加工设备所处的加工位置 2.1.4 工艺过程基本术语工步指在一个工位内，对工件装备等在规范参数不变的情况下所完成的操作。例如：多层焊时，打底焊道；填充焊道；盖面焊道。每完成一种焊道，可理解为进行了一个工步。如果用解数学应用题来理解“工步”的概念，大概“列算式”和“具体计算”应该 算是两个工步。2.1.4 工艺过程基本术语 操作操作 在工艺过程中某些不具有工艺过程特点的基本动作称之为操作操作，例如更换焊条、添加焊剂、敲渣等.这些辅助操作辅助操作也是实现整个焊接工艺过程的必要环节。2.1.4 工艺过程基本术语（1）项目调研，进行合同评审;（2）图纸审查,进行技术评审;（3）工艺方案的认定（4）工艺评定和工作试件（5）工艺规程及其它文件的制定（6）工艺装备设计任务书（7）生产线平面布置（8）技术总结 2.1.5 生产过程的技术准备工艺方案的内容规定新产品试制、生产时达到的技术指标规定新产品试制、生产时达到的技术指标生产组织形式、工艺路线的安排原则生产组织形式、工艺路线的安排原则工艺规程编制原则、形式工艺规程编制原则、形式工艺装备的选择与设计原则工艺装备的选择与设计原则关键工艺解决方案、工作试件计划关键工艺解决方案、工作试件计划经济效果分析经济效果分析工艺准备周期和工作量的估计工艺准备周期和工作量的估计工作试件的意义制作工作试件的根本目的：检验接头设计的合理性；检验焊工的技术水平；检验工艺规程的正确性；检验焊缝质量的可靠性。工作试件可以同时具有多个目的。主要针对非规范性接头，如单面可达的 非全熔透HY/HV焊缝。（1）图纸准备（产品图、毛坯图等）（2）文件准备（wps,生产计划、检验计划）（3）人员准备（焊工资质、检验监督人员）（4）材料准备（母材、焊接填充材料、气体）（5）设备准备（焊机、探伤机等）（6）工装准备（各种胎夹具、变位机等）（7）能源动力准备（压缩空气、液压站、电控等）（8）生产线安装、调整（9）工具准备（焊帽、工具、检具等）2.1.6 生产前的人力物力准备2.2 备料及装配 工艺要点2.2.1 备料工艺（1 1）备料工艺的目的及重要性）备料工艺的目的及重要性1 1）概念：）概念：为焊接结构提供为焊接结构提供合格原材料合格原材料或或合格零件合格零件的工艺过程。的工艺过程。2 2）目的：）目的：把住结构生产的源头！把住结构生产的源头！3 3）重要性：）重要性：备料工艺质量备料工艺质量直接或间接影响产品质量；直接或间接影响产品质量；在重型机械的焊接结构中约占全部加工工时的在重型机械的焊接结构中约占全部加工工时的25-60%25-60%；改善备料加工方法、提高机械化水平，可有效改善备料加工方法、提高机械化水平，可有效提高零件加工质量和生产率。提高零件加工质量和生产率。2.2.1备料工艺（2 2）备料工艺的主要内容）备料工艺的主要内容金属材料的储存、复验、除锈、矫正、放样金属材料的储存、复验、除锈、矫正、放样划线号料、下料、坡口及边缘加工、弯曲和划线号料、下料、坡口及边缘加工、弯曲和成形、冲压及其它预加工方法等。成形、冲压及其它预加工方法等。（3 3）备料工艺要点）备料工艺要点1 1）储存：）储存：目的：保证物流顺畅，防止目的：保证物流顺畅，防止“等米下锅等米下锅”！注意事项：防混料、防变形、防腐蚀、可追溯！注意事项：防混料、防变形、防腐蚀、可追溯！相关标准：库房要达到相关标准：库房要达到控温控温、控湿控湿标准；标准；设备：通风、供暖、焊条焊剂烘干等设备。设备：通风、供暖、焊条焊剂烘干等设备。2.2.1备料工艺2 2）复验）复验目的：对材质进行复核，确认材质的一致性。目的：对材质进行复核，确认材质的一致性。内容：内容：化学成分、金相组织、力学性能、化学成分、金相组织、力学性能、冷热加工性能冷热加工性能3 3）除锈）除锈方法方法化学化学(如酸洗如酸洗)机械（如喷砂、喷丸处理，钢丝刷等）机械（如喷砂、喷丸处理，钢丝刷等）2.2.1备料工艺4 4）矫正）矫正原因：钢在轧制过程中，可能产生残余应力而使钢材变形钢在加工过程中，由于外力或不均匀加热造成变形钢材因运输存放不当引起的变形标准：轧制钢材下料前允许偏差2.2.1备料工艺表：一般轧制钢材下料前的允许偏差值2.2.1备料工艺原理原理通过外力或加热使材料产生塑性变形抵通过外力或加热使材料产生塑性变形抵消原有变形消原有变形方法方法人工、机械人工、机械设备设备钢板矫平机、型材矫正机等钢板矫平机、型材矫正机等注意注意冷热矫正量冷热矫正量2.2.1备料工艺图：钢板矫平机基本原理图2.2.1备料工艺a）角钢矫正机b）调直压力机图：型材矫正机示意图1-轴辊2-角钢3-固定支座4-顶块5-工字钢2.2.1备料工艺5 5）放样划线号料）放样划线号料概念概念放样：在制造金属结构件以前，按产品放样：在制造金属结构件以前，按产品零部件图纸的要求，在放样台上用零部件图纸的要求，在放样台上用1 1：1 1的比例（或一定比例），划出实际零部的比例（或一定比例），划出实际零部件的平面件的平面展开尺寸。展开尺寸。划线：利用划线：利用工具工具或或样板样板等在金属材料上等在金属材料上进行进行实际轮廓线实际轮廓线的复制。的复制。号料：根据放样的轮廓线用小锤和冲子号料：根据放样的轮廓线用小锤和冲子在金属材料上打标记。在金属材料上打标记。2.2.1备料工艺放样的目的：检查设计图纸的正确性确定零件毛坯的下料尺寸制作样板2.2.1备料工艺方法：方法：人工放样划线号料光学号料：通过摄影制成小比例的投影底片，然后再光学投影放大装置上放大，在钢板上投射出1:1的构件图样。电印号料：在光学投影号料的基础上，将放大成1:1的构件图形影像投射到覆盖有一层带负电的光导电粉末的号料钢板上，使其曝光，再经显影和定影处理，在钢板上留下号料的线条痕迹，实现自动号料。数学放样：用数学方程定义物体型线或型面，建立数学模型，借助于电子计算机完成物体放样。注意事项注意事项（怎样做好放样划线号料工作）：合理确定放样及样板制造公差合理确定划线或号料公差考虑加工余量合理利用材料2.2.1备料工艺表：放样及样板制造时的公差2.2.1备料工艺表：划线或号料公差2.2.1备料工艺表：制作样板号料或划线号料时的加工余量6 6）下料）下料概念：概念：将零件从金属材料上按照划线或号料标记切将零件从金属材料上按照划线或号料标记切割下来的工序叫下料割下来的工序叫下料常用下料方法：机械切割、热切割常用下料方法：机械切割、热切割机械切割：剪切、锯切(如条锯、圆片锯、砂片锯等)、铣切、水射流切割热切割：气体火焰切割、等离子弧切割和激光切割、碳弧气刨等2.2.1备料工艺2.2.1备料工艺机械切割机械切割剪切剪切剪切加工硬化剪切加工硬化硬化区宽度：硬化区宽度：1.52.5mm影响因素：材料塑性、板厚、刀刃锋度、力度、影响因素：材料塑性、板厚、刀刃锋度、力度、速度、间隙速度、间隙消除方法：退火、刨边消除方法：退火、刨边设备设备龙门剪、压力剪、圆盘剪龙门剪、压力剪、圆盘剪应用应用中厚（中厚（303040mm 40mm）板材、型材）板材、型材Q235Q235、不锈钢等、不锈钢等机械切割机械切割锯切锯切设备设备带锯带锯依靠往复或旋转运动锯齿逐个依靠往复或旋转运动锯齿逐个切削，适用于切断大截面型材切削，适用于切断大截面型材圆盘锯圆盘锯无齿锯无齿锯摩擦锯即砂轮切片机，切口摩擦锯即砂轮切片机，切口有组织变化有组织变化应用：应用：生产率低于气割、剪切生产率低于气割、剪切2.2.1备料工艺2.2.1备料工艺其他切割方法设备其他切割方法设备联合冲剪联合冲剪水切割水切割热切割热切割气割气割：气体火焰切割：气体火焰切割概念：概念：气割是利用某些金属在纯氧中燃烧的原理来实气割是利用某些金属在纯氧中燃烧的原理来实现金属切割的方法。现金属切割的方法。气割条件：气割条件：金属材料的燃点必须低于其熔点；金属材料的燃点必须低于其熔点；金属氧化物的熔点低于被切割金属的熔金属氧化物的熔点低于被切割金属的熔点及切割温度，且流动性好；点及切割温度，且流动性好；金属燃烧时产生大量的热；金属燃烧时产生大量的热；金属本身导热性要低。金属本身导热性要低。2.2.1备料工艺2.2.1备料工艺适用范围：适用范围：适用适用低、中碳钢和低合金钢低、中碳钢和低合金钢难以进行气割难以进行气割-高碳钢、铸铁、高合金高碳钢、铸铁、高合金钢及铜、铝等有色金属及合金钢及铜、铝等有色金属及合金方法：方法：特点：特点：厚度大厚度大5200、形状灵活、可开坡口、形状灵活、可开坡口切割薄板及直线工件效率、经济性低于切割薄板及直线工件效率、经济性低于机械切割机械切割手工、半自动、自动气割手工、半自动、自动气割2.2.1备料工艺热切割热切割等离子弧切割等离子弧切割概念：概念：等离子弧切割是采用高温等离子弧焰流等离子弧切割是采用高温等离子弧焰流将切口金属熔化并吹除实现切割的方法将切口金属熔化并吹除实现切割的方法特点：特点：切割速度高，切口质量好切割速度高，切口质量好适用范围：适用范围：等离子弧切割等离子弧切割不锈钢不锈钢180mm180mm；铝合金；铝合金250mm250mm2.2.1 2.2.1 备料工艺备料工艺选择原则：选择原则：经常费用经常费用直接成本、间接成本直接成本、间接成本投资费用投资费用切割设备、辅助设备切割设备、辅助设备生产效率生产效率加工质量加工质量一般：一般：20-25mm 20-25mm短、直线剪切经短、直线剪切经济济 12-16mm12-16mm长、曲线考虑气割。长、曲线考虑气割。2.2.1备料工艺7 7）坡口坡口及及边缘加工边缘加工坡口概念坡口概念根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽称为坡口并装配成一定几何形状的沟槽称为坡口坡口参数坡口参数：坡口角度、间隙、钝边。：坡口角度、间隙、钝边。坡口及边缘加工坡口及边缘加工目的目的控制控制间隙，间隙，使接头使接头根部焊透；根部焊透；留有留有钝边钝边防止防止焊焊漏漏或或烧穿烧穿；提高组对精度，提高组对精度，使使间隙均匀间隙均匀，防止焊漏或产生，防止焊漏或产生未焊透；未焊透；刨边：去除缺陷及组织性能变化区、保证边缘刨边：去除缺陷及组织性能变化区、保证边缘性能。性能。刨削宽度数据参考材料切割方法钢板厚度/mm刨削（边）宽度/mm低碳钢剪切163低碳钢氧乙炔气割各种厚度4低合金钢剪切32.2.1备料工艺2.2.1备料工艺坡口及边缘加工方法：坡口及边缘加工方法：气割气割切削加工（车或刨）切削加工（车或刨）碳弧气刨碳弧气刨2.2.1备料工艺2.2.1备料工艺坡口基本形式坡口基本形式 及特点：及特点：I I、V V、X X、U U、双、双U U特点：特点：可焊性、焊材消耗、变形、加工可焊性、焊材消耗、变形、加工 难易难易选择依据：选择依据：板材厚度板材厚度坡口加工方法坡口加工方法 焊接工艺性焊接工艺性考虑焊接方法、焊接位置、接头类型、变形考虑焊接方法、焊接位置、接头类型、变形大小、熔透要求、经济性等大小、熔透要求、经济性等2.2.1备料工艺手工电弧焊手工电弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸焊缝坡口的基本形式和尺寸标准：标准：GB985-88GB985-88，GBGBT3375T33759494；ISO2553-1992ISO2553-1992，ISO9692-1ISO9692-1依据：主要取决于焊件板材厚度依据：主要取决于焊件板材厚度气焊：一般采用对接接头和角接接头2.2.1备料工艺埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸标准：GB986-88，ISO9692-2埋弧焊的接头形式与手弧焊基本相同埋弧焊的接头形式与手弧焊基本相同 12mm12mm、采用、采用I I形坡口单面施焊形坡口单面施焊 24mm 24mm、采用、采用I I形坡口双面施焊形坡口双面施焊 24mm 24mm、需开坡口、需开坡口 电渣焊：电渣焊：两工件之间的间隙一般应取两工件之间的间隙一般应取252535mm35mm2.2.1备料工艺8 8）弯曲成形）弯曲成形弯曲形式弯曲形式:钢板压弯、钢板滚钢板压弯、钢板滚弯、钢管弯形弯、钢管弯形方法方法:冷弯、热弯冷弯、热弯设备：设备：三辊、四辊弯板机三辊、四辊弯板机2.2.1备料工艺9）其它预加工方法冲压冲压制孔制孔折边折边翻边翻边弯管弯管10）焊前清理机械清理、化学清理机械清理、化学清理2.2.1 2.2.1 备料工艺备料工艺备料工艺小结：备料工艺小结：备料工艺的主要内容、工艺流程及要点；备料工艺的主要内容、工艺流程及要点；注意注意下料方法下料方法及相关设备及