单面焊双面成形的质量控制.doc

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毕业设计(论文)

论文题目
单面焊双面成形的质量控制

姓 名
崔位伟
学 号

专 业
焊 焊 接 自 动 化
指导教师
李 兴 会

2011年
4月
11日

徐州工程学院成人教育学院毕业设计(论文)

摘 要

单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。本文详细的介绍了焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条类形、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成形技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷。通过分析单面焊双面成形技术焊接质量差所引起的一系列问题及造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步完善，并对单面焊双面成形作业具有一定的指导作用。
关键词：单面焊双面成形；焊接；质量；原因；措施

目 录

1 引言... ... ... ... ... ... ... .. ..... ... ... ... ... .. 1
2 单面焊双面成形常见的焊接缺陷... .. ..... ... ... ... ... .. 2
３单面焊双面成形质量差引起的问题.. .. ... ... ... ... ... ... 3
3.1质量差引起的问题... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
3.2焊接质量的控制因素... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
4 防止焊接缺陷的措施.. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
4.1做好焊前准备... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
4.2焊接操作... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... .. 6
结 论... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
参考文献... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...11
致 谢... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...12

1 引言

焊接技术是一门重要的金属加工技术，在现代化发展迅速的今天，焊接技术发展很快，自动化程度越来越高，但手工电弧焊仍占有着不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成形焊接焊缝表面应圆滑过渡至母材，表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷，焊缝内部同样不允许有缺陷。但焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因，使得形成的焊缝达不到质量要求，从而对结构的工作质量和使用寿命产生严重的影响。

2 单面焊双面成形常见的焊接缺陷

焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽度不均匀、太宽或太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊脚尺寸不等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容易造成应力集中,影响焊缝与母材的结合强度。
气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。这些缺陷是焊接过程中最容易出现的缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂纹，导致结构破坏，使焊接结构无法承受正常工作载荷[1]。
力学性能和化学性质等不满足焊件的使用要求的缺陷。（力学性能指的是抗拉强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等）这些缺陷使焊缝结构无法达到设计要求的力学性能和化学性能
3 单面焊双面成形质量差引起的问题

3.1质量差引起的问题
焊接生产中，优质的焊接质量可以满足设计要求，保证结构的正常使用寿命。 而一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。 否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。
单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中, 一旦有严重缺陷,质量不合格,焊件的焊补非常困难,而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用,使焊缝的缺陷产生应力集中,加之焊缝的有效使用面积减小,减弱了焊接接头的强度. 轻则使产品的使用寿命受到影响,重则导致焊缝断裂,产品破坏,酿成严重的事故[2]
3.2焊接质量差的原因分析
焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素。若焊接电源自身性能不好，必然不会产生良好的焊件。当焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。
用交流电源焊接时，电弧稳定性差。采用直流电源焊接时，电弧稳定、柔顺、飞溅少，但电弧磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧性差，通常必须采用直流弧焊电源。用小电流焊接薄板件时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。低氢型焊条用直流电源焊接时，一般用反接，因为反接的电弧比正接稳定，飞溅少，不容易偏吹。焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳定，因此焊接薄板时，不论是用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接。[3]
焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量。焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔透深度增加，但易出现咬边、焊穿、增加焊件变形和金属飞溅量，也会使焊接接头的组织由于过热而发生变化，并增大气孔倾向。 尤其在立焊操作时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧长增加，就会产生咬边。[4]焊接电流过小，使电弧不稳，熔透深度减小，易出现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。焊接电流应根据板件厚度、接头形式、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验等因素综合考虑。对于一定直径的焊条有一个合适的焊接电流范围。[5]
焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速度对保证焊接质量尤为重要。焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝宽度和余高等符合设计要求。焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，焊件的变形量增大，同时焊速过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷[6]。
焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊缝质量稳定的重要因素。焊条电弧焊电弧电压主要由电弧长度决定的。电弧长度越大，电弧电压越高，电弧长度越短，电弧电压越小。电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝易产生气孔，焊接金属的机械性能降低。但弧长也不易过短，若弧长过短，就会引起粘条现象，且由于电弧对溶池的表面压力过大，不利于溶池的搅拌，使溶池中气体及溶渣上浮受阻，从而引起气孔、夹渣等缺陷的产生。
单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响。焊接层数主要根据焊件厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定。
焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。因此，焊条类形选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素。焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外，对焊接质量也有一定的影响。焊条直径一般根据焊件的厚度选择：同时还要考虑接头形式、施焊位置和焊接层数，对于重要的结构还要考虑焊接热输入的要求。

4 防止焊接缺陷的措施

4.1做好焊前准备
焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的引弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、灵活、方可使用。工件应开Y形的坡口，钝边的尺寸一般选在0.5～1.0mm之间，坡口边缘20mm以内处用磨光机打磨，并将表面的铁锈、油污等清除干净，露出金属光泽。锅炉压力容器及重要结构的焊接一律采用碱性焊条，打底层焊接应选择直径3.2mm的焊条，中间层和盖面层可选用4mm的焊条，并对焊条进行400℃烘干，保温2～4h。使用时需要将焊条放在保温筒内，随用随取。焊条在炉外停留时间不得超过4h，且反复烘干次数不能多于三次，药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用[8]。
4.2焊接操作

电弧焊的工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产中不可忽视的一个重要问题。
焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验进行选择，保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。焊接过程中应尽量选择使用短弧焊接，立焊、仰焊时比平焊更短些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下滴，碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些，以利于电弧的稳定，以避免咬边、未焊透、气孔等缺陷的产生。焊速应合适，不宜过慢，以每层厚度不大于4~5mm为宜，以避免高温停留增长，影响焊缝的机械性能，但焊速也不宜过快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷[9]。焊接速度直接影响生产率，所以应该在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以提高焊接生产率。对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施，以避免冷裂纹的产生。
焊接参数对热影响区的大小和性能有很大的影响。采用小的焊接参数，如降低焊接电流，增大焊接速度等，都可以减小热影响区的尺寸。采用小的焊接参数也可防止过热组织生成和晶粒细化[10]。
焊接生产中，焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平和技术经验，往往决定了焊缝的质量。因此，加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练及各种单面焊双面成形的焊接参数的掌握是保证焊缝质量的关键。

结 论

单面焊双面成形焊接技术在现代手工电弧焊焊接领域仍占有不可替代的作用。尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成形焊接质量可以满足设计要求，保证正常的使用寿命。而一旦出现严重的焊接缺陷，就会影响产品的使用寿命，甚至给安全生产带来威胁，引起安全事故。为了防止这些缺陷的产生，对单面焊双面成形技术进行更深一步探索。通过对造成质量差原因的分析，逐步改善和提高单面焊双面成形的焊接质量。单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。通过对这些限制的深入研究，找出造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步完善，加以推广，并对单面焊双面成形的作业起到一定的指导作用。

参考文献
[1]张应力．新编焊工使用手册[M]．北京：金盾出版社，2004
[2]戴树新．焊接生产管理与检测[M]．北京：机械工业出版社，2004
[3]雷世明．焊接方法与设备[M]．北京：机械工业出版社，1998
[4]曾乐．现代焊接技术手册[M]．上海：上海科学技术出版社，1993
[5]吴志强．现代焊接方法与设备[M]．北京：机械工程师进修大学出版，1989
[6]周兴中．焊接方法与设备[M]．北京：机械工业出版社，1990
[7]赵熹华.焊接方法与机电一体化.北京：机械工业出版社，2001
[8]邓洪军.焊接结构生产.北京：机械工业出版社，2004
[9]英若采.熔焊原理与金属材料焊接.北京：机械工业出版社，2000
[10]高向东，黄石生.基于视觉传感的焊缝跟踪控制系统.焊接技术，2000，6(1)

致 谢
时光飞逝，转眼间已经在徐州工程学院内学习了三个春秋，这三年是我人生中重要的三年，是难以忘却的三年，是影响我一身的三年，在毕业即将来临之际，心里的感激之情难以言表，我不舍得离开生活三年的校园，不舍得离开生活在一起的同学们，不过这一切结束是必然的，只能把这一切当作一个美好的回忆。经过三个月的忙碌和工作，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师的督促指导，没有工作中部门领导的帮助以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。所以在这里我要感谢老师，感谢我亲爱的同学们，感谢我的部门领导。
在论文写作过程中，得到了李兴会老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，李兴会老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，李兴会老师不仅在工作上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩李老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向李老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢我所在单位的领导，我在学习工作之余来做我的毕业设计感谢他们的谅解，感谢他们在老师不在身边时我论文无法继续时所给的帮助。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!
最后我还要感谢我的母校——徐州工程学院
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