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钢管抛磨机吸气罩的焊接制作工艺

目录

摘要和关键词
绪论
第1章 母材的选择
第2章 焊接方法与设备的选择
第3章 焊接材料的选择
第4章 焊接夹具的选择
第5章 焊接结构工艺路线的确定
第6章 焊接检验
第7章 焊接缺陷
第8章 抛磨机除尘罩的油漆
结论
参考文献

摘要

钢管抛磨机吸气罩是一种环保型产品，对产品的质量要求并不是很高，因此，根据产品实际应用，从考虑质量和经济成本等方面，选择了产品的母材为Q235钢，焊接方法为钨极氩弧焊，WSW-500型焊机，钨极为Wce-20,焊丝为H08Mn2SiA,保护气体为氩气，以及合理的焊接工装夹具，对确定好的各类参数应用于焊接当中，并对各种工序作出严格要求，并列出了焊接工艺路线单和焊接工艺卡，对成形后的产品采用外观检测--目测法，进行检测，并对各种可能出现的缺陷作出了预见和危害分析，以及相关的补救措施，并画出了产品的成形图。

关键词：吸气罩的生产工艺，焊接工艺路线单，工艺卡

绪论
焊接技术在机械制造工业中具有重要地位，是国家经济各个领域不可缺少的工艺技术手段，焊接作为现代工业生产中理想的连接手段，与其他连接方法相比，具有很多优点，其应用更是涉及到国民经济的各个领域。
钢管抛磨机吸气罩的制作就是焊接的一个典型体现，它是一种环保型产品，也是焊接生产项目中的一种，对环境保护起着很大的作用。本文主要根据它的制作工艺，结合焊接生产项目和焊接生产项目的管理，以及检测的技术对制作钢管抛磨机吸气罩做了一个全面的概述，着重讲述了母材的选择，焊接材料的选择，焊接方法和设备的选择，焊接结构工艺路线的确定，制作焊接工艺路线单，焊接工艺卡，以及应用了常用的焊接质量检测技术，也分析了其中可能出现的种种缺陷，走过了整整一个焊接生产的流程，为今后做焊接生产打下了一个坚实的基础。
由于本人水平有限，且受实践经验所限，可存在不少缺点和错误，衷心希望老师和同学批评指正。

第1章 母材的选择

材料的选择对制作工艺来说是非常重要的，材料选择的好坏对焊接质量和经济的影响是非常大的，本次设计的是钢管抛磨机吸气罩，属于环保型的产品，主要用来将工件在抛磨机抛光是的一些火星，灰尘等杂质通过吸气罩排除掉，没有承受很大的力，结构简单，用于的场合并不是很重要，故从考虑到使用情况，既经济又实用，选用Q235钢，因为它满足了这个要求。
1.1 Q235钢的焊接性
Q235钢含碳量低，含硅、锰又少，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织与淬火组织，它的强度和塑性有较好的配合，冲击韧度好，可以制成各种接头形式，适合全位置焊接，焊缝产生裂纹和气孔倾向小，焊接时一般不需要预热，控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，不需要特殊的工艺措施，焊接性优良，可以采用各种焊接方法焊接，一般只有在特殊的环境下可能会有困难。
1.2 Q235钢的机械性能
抗拉强度（σb/ MPa):375-500,伸长率（δ5%）：≧26（a≦16mm),≧25(a>40-60mm),≧23(a>60-100mm),≧22(a>100-150mm),≧21(a>150mm)
其中a为钢材厚度或直径。Q235钢的屈服点为235MPa，抗拉强度约是375-460MPa（3750-4600kgf/cm2)经计算Q235钢的
许用弯曲应力[σ]=158MPa
许用剪切应力[τ]=98MPa
许用挤压应力[σ]=240MPa
Q235是最普通的板材，属于普板系列。既经济又实用。
执行标准：外部标准为：GB/T709-2006<<热轧板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差>>，内容标准为：GB/T3274-2007<<碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带>>
1.3 母材尺寸的确定
母材的尺寸板厚为0.5mm,其他尺寸按照图样确定，如附图所示。

第2章 焊接方法及设备的选择

生产中选择焊接方法和设备时，不但要了解各种焊接方法和设备的特点以及适用的范围，而且要考虑产品的要求，然后再根据所焊接产品的结构、材料以及生产技术等条件作出初步选择。
2.1 焊接方法的选择
Q235钢的焊接方法有很多，例如：手工电弧焊、埋弧焊、气保焊、等离子弧焊、电渣焊等，所涉及的焊接范围很广。根据本次设计的吸气罩的特点而言，它只有0.5mm厚，是环保型产品，受力不是很大，考虑到它的质量优良可靠，生产率高，成形美观，经济性好等因素，所以首选钨极氩弧焊，次选气焊，再次选MIG焊。
2.1.1 钨极氩弧焊的特点及应用
(1) 焊接质量好 氩气是惰性气体，不与金属起化学反应，合金元素不会氧化烧损，而且也不溶解于金属，焊接过程基本是金属熔化和结晶的简单过程，因此保护效果好，能获得高质量的焊缝。
(2) 适应能力强 采用氩气保护无熔渣，填充焊丝不通过电流不产生飞溅，焊缝成形美观；电弧稳定性好，即使在很小的电流(<10A)下也能稳定燃烧，且热源和填充焊丝可分别控制，热输入容易调节，所以特适合薄板，超薄板(0.1mm)及全位置焊接。
(3) 焊接范围广 钨极氩弧焊几乎可焊接除熔点非常低的铅，、锡以外的所有金属和合金，特别适宜焊接化学性质活泼的金属和合金，由于容易实现单面焊双面成形，有时还用于焊接结构的打底焊。
该吸气罩是一种环保型产品，考虑到它的成形美观，变形等因素，钨极氩弧焊是最佳选择。
2.2 焊接设备的选择
2.2.1 选用焊接设备的基本原则
(1) 符合被焊结构的技术要求
被焊结构的技术要求包括材料特性，结构特点，尺寸，精度要求和结构的使用条件等。
(2) 符合实际的使用情况
不同的焊接设备可以焊接同一焊件，因此需要根据需要实际使用情况选择比较合适的焊接设备。
(3) 符合好的经济效益
选用焊接设备应在满足工艺要求的前提下，尽可能选用耗电少和功率高的设备。
2.2.2 焊接设备的选择
根据焊接设备的基本原则，结合吸气罩的特点和要求，选用钨极氩弧焊机WSM-250型，配用下降外特性脉冲弧焊电源。因为脉冲弧焊电源功率高，可以在较宽的范围内调节、控制焊接线能量，对于热敏度性大的高合金材料、薄板及全位置焊接具有独特优点。
2.3 下料、成形的方法和设备
钢管抛磨机吸气罩的材料只有0.5mm厚，用冷板制作，强度不是很大，结构也简单，因此在下料时不能承受很大的力，否则容易变形，影响后面产品的加工，以及产品最后的质量，所以根据实际需要，采用激光切割进行下料和成形。

第3章 焊接材料的选择

材料的选择是焊接结构生产中非常重要的环节，它的好坏关系到焊接结构生产的质量和经济问题，所以选材一定要科学。
3.1 焊接材料的选用原则
按照确保焊接结构安全使用的前提下尽量改善作业条件和提高技术经济效益的原则来选择焊材，主要从一下几点考虑：
(1) 焊缝金属性能 焊缝化学成分与机械性能、抗裂性能、所要求的特性性能，如低温冲击性能、抗疲劳性能及耐蚀性。
(2) 工艺性 工艺性好，方便操作，减轻劳动强度，改善卫生条件，抗气孔，夹渣，未焊透，咬边等缺陷能力。
(3) 技术经济效益 提高劳动生产率，降低成本。
3.2 钨极的选择
钨极氩弧焊钨极主要是传导电流引燃电流和维持电弧正常燃烧的作用，所以要求具有较大的许用电流，熔点高，损耗小，引弧和稳弧性能好等特性，常用钨极有纯钨极，钍钨极和铈钨极三种，牌号与特点如表3-1
3.3 焊丝的选择
焊丝选用的原则是熔敷金属化学成份或力学性能与被焊接材料相当。根据钢管抛磨机吸气罩母材的化学成份和力学性能、选用钢焊丝按照GB/T8110-1995《气体保护电弧焊用碳、低合金钢焊丝》选用H08Mn2SiA焊丝。用途及熔敷金属性能如表3-2、3-3所示。
表3-1 常用钨极的牌号和特点
钨极种类
常用牌号
特点
纯钨极
W1、W2
熔点高达3400℃，沸点约为5900℃，基本上能满足焊接过程的要求，但电流载受能力低，空载电压高，目前很少使用
钍钨极
WTh-7、WTn-10、WTn-15
在钨极中加入1％～2％的氧化钍（ThO2）,显著提高了钨极电子发射能力，与纯极相比，引弧容易，电弧稳定，不易烧损，使用寿命长；电弧稳定但成本较高，且有微量放射性，必须加强劳动保护
铈钨极
Wce-10、Wce-15、Wce-20
在纯钨中加入2％的氧化铈(Ce0)。与钍钨极相比，引弧容易，电弧稳定，许用电流密度大；电极烧损小，使用寿命长，几乎没有放射性，是一种理想的电极材料。
据吸气罩的要求和钨极的特性以及各种钨极的对比，选择铈钨极Wce-20。
表3-2 钨极氩弧焊丝牌号及用途
焊丝牌号
焊丝型号
用途
H08Mn2SiA
ER49-1
用于焊接低碳钢及某些低合金结构钢

表3-3 钨极氩弧焊ER49-1焊丝熔敷金属力学性能
焊丝型号
熔敷金属拉伸试验
熔敷金属V铁
冲击试验
ER49-1
σb/Mpa
σ0.2/MPa
δ5/％
试验温度/℃
Akv/J
≥490
≥372
≥20
室温
≥47

3.4 保护气体的选择
钨极氩弧焊的保护气体大致有氩气、氢气及氩氢和氩氦的混合气体三种。使用最广的是氩气，氦气由于比较稀有，提炼困难，价格昂贵，国内极少使用。氩氢的混合气体仅限于不锈钢，镍及镍铜合金焊接，结合本次课题的实际需要，只是普通型的装置，选用氩气保护气体。

3.5 焊接规范参数的选择
钨极氩弧焊的焊接工艺参数主要有：电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、氩气速度和喷嘴直径等。焊接工艺参数的正确选择是获得优质焊接接头的重要保证。
1、 电源种类和极性的选择，如表3-4所示。
2、 钨极直径 主要是按照焊件厚度、焊接电流、电源极性来选择，见表3-5所示。
3、 焊接电流 根据表3-5所得，选择焊接电流为15～80A之间。

表3-4 电源种类和极性的选择
电源种类和极性
被焊金属材料
直流正接
低碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜钛及合金
直流反接
主要用于各种金属的熔化极氩弧焊、钨极氩弧焊很少采用
交流电源
铝、镁及合金
根据表，结合本次的设计母材为Q235钢，所以选择直流正接。

表3-5 各种直径的钨极评用电流范围
电源极性
钨极直径/mm
1．0
1．6
2．4
3．2
4．0
许用电流范围/A
直流正接
15～80
70～150
150～250
250～400
400～500
根据表以及母材Q235板厚1 mm，选择焊丝直径为1.0 mm。

4、 氩气流量和喷嘴直径 氩气流量选择3～20L/min范围内，喷嘴直径随着氩气流量增加而增加为5～14 mm。喷嘴按下式计算
D=（2.5～3.5）dw
式中 D——喷嘴直径（mm）
dw——钨极直径
决定喷嘴直径后，氩气流量按下公式计算
Q=(0.8～1.2)D
式中：Q——氩气流量（L/min）
D——喷嘴直径
D小时，Q取上限；D大时，Q取下限。
5、 焊接电流 焊接速度过快，易产生未焊透等缺陷，焊速过慢，焊缝易咬边和烧穿。焊接时看好工件的变化，自行调整焊接速度。
6、 电弧电压 采用短弧焊，电压为10～24V
7、 喷嘴与焊件间的距离 通过测定氩气有效保护区域的直径来判断，直径越大，保护效果越好，喷嘴与焊件的距离以5～15 mm为宜。
8、 钨极伸出长度 为了防止电弧烧坏喷嘴，钨极端部突出喷嘴以外，其伸出长度对接焊时为3～6 mm。角焊缝时为7～8 mm。
9、 焊丝直径 根据焊接电流的选择，选择焊丝的直径为1 mm。
3．6 施焊条件
1． 将被焊材料表面坡口及坡口两侧20 mm内表面上的水、锈、氧化膜、油污和有碍焊接的杂物清除掉。
2． 将清理好的工件用焊接夹具夹好。
3． 选择好合理的焊接工艺参数。
4． 戴好该戴的劳动保护设备。
第4章 焊接夹具的选择

为了使焊接工作顺利进行，使产品达到预定要求，在焊接时需要焊接夹具进行夹紧，根据实际需要，需要对夹具进行设计。设计夹具的目的就是确保装配和焊接过程中不变形或减少变形，力求生产的产品一次性达标。
本夹具就是保证件1与件2以及件4与件2、件3与件1和件4、件5与件1各板块的位置保持正确，也就是底板和侧板的夹具。但根据本次的设计，产品的结构精度要求不是很高，又从产品成本进行考虑，采用人工用工具如钳子等进行夹紧，定位。先对焊接部位进行点焊，然后拿下来进行焊接。

第5章 焊接结构工艺路线的确定

5.1 工序的要求
为了获得产品的优质质量，必须严格要求各种工序，现将各工序要求如下：
1、 钢材矫正 由于钢材从生产到零件加工的各个环节，都可能因各种原因会导致变形，钢材在划线时偏差只允许：δ﹤14时f≤1.5，超出范围必须矫正。
2、 钢材的预处理 必须对钢材表面的铁锈、油污、氧化皮等清理干净，为后续加工做准备。
3、 看钢结构施工图 按图纸来加工，看它们的连接方式、焊缝尺寸、坡口形式。
4、 划线 按图纸上的尺寸来划线，按1：1的比例在待下料的钢材表面上划出加工线，保证尺寸。采用平面划线法，用直尺划线。
5、 下料 严格按划线的部位剪出工件来。采用圆盘关剪床。
6、 钢材的边缘加工 为了保证装配的精度，为了去除不良的边缘，采用砂轮机将钢材边缘加工。
7、 弯曲变形 对钢结构施工图件1进行弯曲成型，要严格保证尺寸要求，采用卷板机进行预弯、对中、滚弯三个步骤。
8、 装配 将加工好的工件按图样要求一步一步装好，定位、夹紧、测量。
9、 定位 以件1为基准，将件2按图样确定在件1上，再确定件3，最后确定件4。
10、 夹紧 将定位好的工件用夹具进行夹紧，保证正确位置，直到焊接结束。
11、 测量 对各零件的位置进行测量，看是否达到图样要求。
12、 焊接 焊接顺序采用随装随焊，焊接顺序先焊件1与件2的焊缝，再焊件4与件2的焊缝，再将件3与件1、件4分别用连接件连起来，再下一步焊件5与件1，最后焊把手。
5.2 焊接的具体操作过程
5.2.1 件1与件2的焊接
1、 焊前清理：用打磨机将焊缝两侧的铁锈及油污清理干净。
2、 定位及夹紧 将两工件对接好且夹紧。
3、 点焊固定两工件
4、 开始焊接；调整好焊接参数，用直径为1.0mm的焊丝进行焊接。焊接时，要稳定，边焊边观察，发生情况及时调整，以致于焊出好质量的焊缝来。
本焊缝选用的焊接参数如下；
焊接电流
焊接电压
焊丝直径
气体流量
钨丝直径
70A
20V
1mm
18L/min
1mm

5.2.2 件4与件2的焊接
因为件4与件2的连接方式与件1与件2的连接方式相同，焊接方式也相同，所以焊接方法与焊接参数与件1和件2是一致的。
5.2.3 件3与件1和件4的连接
用市场上最普通的连接件，用4个连接件对三个部件进行连接，保证件3打开方便。
5.2.3 件5与件1的焊接以及把手的焊接
件5与件3是对接在一起的，采用的焊接方式与焊接方法以及焊接参数一样。把手选用三个Q235钢直径为2mm，长别为15mm、6mm、6mm的圆钢进行焊接.
5.3 生产过程加工工艺路线卡如下所示

产品名称
除尘罩
零件图号

除尘罩加工工艺过程卡
毛坯种 类

共1 页
每台件数

零件名称

材料牌 号
Q235
第1页
工序 号
工艺名称
工序内容

车间
工艺装备及设备
辅助材料
工时定额
0
检验
设备
材料应符合国家标准要求的质量证书
检验

10
划线
按尺寸要求号料、划线
划线

20
切割下料
按划线尺寸下料
下料
激光切割机

30
刨坡口
按图中要求刨焊缝坡口
机加
刨边机

40
成形
卷制侧板
成形
卷板机

50
装配及夹紧
点焊，用夹具夹紧工件
装配
夹具

60
焊接
先焊件1与件2，再焊件4与件2，再连接件1与件3和件4，再下去焊件5与件1，后焊把手
焊接
钨极氩弧焊机，
焊丝、焊剂

70
检验
主要焊缝进行目测
检验

80
油漆
对合格

编制

日期

审核

日期

更改

除尘罩加工工艺路线卡
第6章 焊接检验
为了确保焊接结构的完整性，可靠性，安全性和使用性，除了对焊接技术和焊接工艺的要求外，焊接检测也是焊接结构质量管理的重要一环。焊接检测在生产中具有保证生产正常进行的职能，具有提供质量管理信息的职能。本章主要讲述的是焊接检测的方法与实施步骤等。
关键词：检验方法 实施步骤
6.1 焊接检测的方法
焊接检测必须按照焊接结构的设计说明书进行或者按照合同的约定进行，通过焊接检测才能保证生产顺利进行，确定焊接产品的合格性。
6.1.1 焊接检测的依据
1、 焊接结构设计说明书。
2、 工艺文件。
3、 订货合同。
4、 焊接施工图样。
5、 焊接质量管理制度。
6.1.2 焊接检测方法
1、 按焊接检测数量分有、抽检、全检。
2、 按焊接检测方法有破坏性、非破坏性检测、无损检测。
3、 破坏性检测包括力学性能试验、化学性试验、全相检验。
4、 非破坏性检测包括外观检查、耐压试验、密封性试验。
5、 无损检测包括射线探伤、超声波探伤、磁力探伤、渗透性探伤等。
根据本次设计的要求，由于属于环保型产品，对产品的质量要求并不是十分高，因此从质量和经济方面考虑选择抽样检验，采用外观检查。外观检查包括尺寸检测、几何形状检测、外表伤痕检测等工作容易进行，并且直观、方便、效率高。
6.2 焊接检测的实施步骤
1、焊缝的清理 将已焊完后的产品清理干净，使表面看上去很清楚。
2、焊缝的外观检测 焊缝外观检测用肉眼及放大镜主要检测焊接接头的形状尺寸检测中可用标准平板和量规。
6.2.1 目视检测的方法
采用直接目视检测，这种检测用于眼睛充公接近被检物体，直接观察和分辨缺陷形态的场合。一般情况下，目视距离约为600mm，眼睛与被测工件表面所成的视角不小于30°。在检测过程中，采用适当照明，利用放大镜调节照射角度和观察角度，或借助于低倍放大镜观察以提高眼睛发现缺陷和分辨缺陷的能力。
6.2.2 目视检测的项目
1、焊接后清理质量 清理所有焊缝及其边缘应无焊渣、飞溅及阻碍外观检查的附着物。
2、焊接缺陷检查 检查整条焊缝和热影响区附近是否有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、气孔、咬边等缺陷。气孔、咬边是否符合有关标准规定。
3、几何形状的检查 重点检查焊缝与母材连接以及焊缝形状和尺寸急剧变化的部位。这些部位的焊缝不得有漏焊，连接处应该圆滑过渡，焊缝高低、宽窄及结晶鱼鳞纹应均匀变化。
4、焊接的伤痕补焊 检查焊缝划伤部位不应有明显棱角和沟槽，伤痕深度不超过有关标准规定。
5、焊缝尺寸的检测 焊缝尺寸的检测是按照图样标准的尺寸或技术标准规定的尺寸对实物进行测量检查。
检查数量：每批同类构件抽查10％，且不得少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5％，且不得少于1条；每条检查1处，总抽查数不应少于10处。焊缝外观应达到：外形均匀、成型较好、焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅基本清除干净。

第7章 焊接缺陷

在焊接生产中，为了满足产品的要求，促进焊接技术的发展和产品质量的提高，应该把焊接缺陷限制在一定的范围内。焊接缺陷可包括尺寸上的缺陷、结构上的缺陷和性质上的缺陷。
7.1 焊接缺陷的预见及补救
1、 在焊接时容易出现尺寸误差和焊缝形状不佳等。改进方法：在焊接前一定要夹紧工件，把工件位置要放好，焊接时操作要稳定。
a) 焊接时可能会出现未焊透、未熔合、夹渣等缺陷，由于是焊接电流过小。改进方法：选择大一点的焊接电流。
b) 焊接时容易产生咬边和烧穿和未焊透，这主要是焊速过小或过大。改进方法：自行调整合适焊接速度。
c) 焊接时会出现裂纹，由于焊接选择参数不当。改进方法：选择合适的焊接参数。
如缺陷出现的太多，需到车间与相应部门进行协商沟通，进行处理。

第8章 除尘罩的油漆

为了防止除尘罩生锈，也为了它的外形美观，需对它进行油漆。
8.1 除尘罩的油漆
除尘罩制作完成后且经检验合格后，就用磨光机将可见焊接面打磨平，最后用钢丝刷把除尘罩内外的铁锈和焊接时产生的焊渣清理干净。
再检查一下，完全干净后就开始油漆，油漆刷两次，第一次为防锈底漆，第二次为面漆。油漆的颜色要与业主进行协商后确定。
油漆作业需要在干躁无风。环境温度在10℃以上的环境下进行，油漆的粘度要合适，在第一次完全干透后才能进行第二次面漆。
油漆完后，一定要干透后，经检验合格后才能按照厂方的要求运送到现场。

参考文献
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[2] 李莉. 焊接结构生产. 北京：机械工业出版社，2008.3
[3] 丘葭菲.焊接方法与设备. 北京：化学出版社，2008.10
[4] 马文姝 白凤臣. 金属熔焊原理. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007.8
[5] 戴建树. 焊接生产管理与检测. 北京：机械工业出版社，2007.2