機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)45黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院?jiǎn)蚊婧鸽p面成形質(zhì)量差的原因及防止措施

黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文 單面焊雙面成形質(zhì)量差的 原因及防止措施 姓 名 ： 孫 廣 輝 指導(dǎo)教師 ： 李 運(yùn) 昌 專 業(yè) ： 焊 接 技 術(shù) 班 級(jí) ： 0 4 1 2007 年 3 月 10 日 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 目 錄 摘 要 1 前 言 2 1 單面焊雙面成形技術(shù)的概念 3 2 單面焊雙面成形常見的焊接缺陷 3 2.1 尺寸上的缺陷 3 2.2 結(jié)構(gòu)上的缺陷 3 2.3 性質(zhì)上的缺陷 3 3 單面焊雙面成形質(zhì)量差引起的問(wèn)題 3 3.1 增加消耗，降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命 3 3.2 焊接缺陷會(huì)給結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅，引起安全事故 3 4 單面焊雙面成形焊接質(zhì)量差的原因分析 3 4.1 焊接電源自身因素引起的焊接質(zhì)量差 3 4.2 工藝因素對(duì)單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的影響 4 4.2.1 焊接電流 4 4.2.2 焊接速度 4 4.2.3 電弧電壓 4 4.2.4 焊接層數(shù)選擇不當(dāng) 5 4.2.5 焊條類形及焊條直徑的影響 5 4.3 操作因素 5 5 防止單面焊雙面成形焊接產(chǎn)生 焊接缺陷的措施 5 5.1 作好焊前準(zhǔn)備 5 5.2 焊接操作 6 5.2.1 選擇合適的工藝參數(shù) 6 5.2.2 焊工技術(shù)水平 6 結(jié) 論 7 參考文獻(xiàn) 8 謝 辭 9 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 1 單面焊雙面成形質(zhì)量差的原因及防止措施 摘 要： 單面焊雙面成形的焊接質(zhì)量受到了焊接設(shè)備、焊材工藝流程、操作技術(shù)水平的限制 。本文詳細(xì)的介紹了焊接電源、焊接電流、焊接速度、電弧電壓、焊接層數(shù)、焊條類形、焊條直徑等工藝因素對(duì)單面焊雙面成形技術(shù)焊接質(zhì)量的影響和造成的相關(guān)缺陷。詳細(xì)的分析了單面焊雙面成形技術(shù)焊接質(zhì)量差所引起的一系列問(wèn)題及 造成質(zhì)量差的原因，提出了相應(yīng)的防止措施， 解決單面焊雙面成形技術(shù)的缺 陷，使單面焊雙面成形技術(shù)進(jìn)一步完善，加以推廣，并 對(duì)單面焊雙面 成 形作業(yè)具有一定的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞 ： 單面焊雙面成 形 ，焊接 ， 質(zhì)量 ， 原因 ， 措施 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 2 引 言 焊接技術(shù)是一門重要的金屬加工技術(shù) ， 盡管焊接技術(shù)發(fā)展很快 ， 自動(dòng)化程度也越來(lái)越高 ， 但手工電弧焊仍占有不可替代的地位 。 尤其在小直徑容器和管道的焊接方面 ， 單面焊雙面成 形 焊接技術(shù)的作用更顯突出 。 優(yōu)質(zhì)的單面焊雙面成 形 焊接的焊縫表面應(yīng)圓滑過(guò)渡至母材 ， 表面不得有裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、焊瘤、咬邊等缺陷 ， 焊縫內(nèi)部同樣不允許有缺陷 。 但焊接過(guò)程中由 于設(shè)備、材料、工藝及操作等原因 ， 使得形成的焊縫達(dá)不到質(zhì)量要求 ， 從而對(duì)結(jié)構(gòu)的工作質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響 。 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 3 1.單 面焊雙面成形技術(shù)的概念 單面焊雙面成形技術(shù)是采用普通焊條，在不需要任何輔助措施條件下，只是坡口根部在進(jìn)行組裝定位焊時(shí)，應(yīng)按焊接的不同操作手法留出不同的間隙，在坡口的正面進(jìn)行焊接，就會(huì)在破口的正、背兩面都能得到均勻整齊、成形良好，符合質(zhì)量要求的焊縫。這種方法主要適用于板材對(duì)接接頭、管狀對(duì)接接頭和騎座式管板接頭。 是鍋爐、壓力容器焊工應(yīng)熟練掌握的操作技能 1。 2.單 面焊雙面成形常見的焊接缺陷 2.1 尺寸上的缺陷 包括焊接結(jié)構(gòu)的尺寸誤差和焊縫形狀不佳等。焊縫外表高低不平和波紋粗劣，焊縫寬度不均勻、太寬或太窄，焊縫余高過(guò)低或過(guò)高 ， 角焊縫焊腳尺寸不 等都屬于焊縫尺寸及形 狀不符合要求。這些缺陷不僅使焊縫成形不美，而且容易造成應(yīng)力集中 ,影響焊縫與母材的結(jié)合強(qiáng)度。 2.2 結(jié) 構(gòu)上的缺陷 包括氣孔、夾渣、非金屬夾雜物、熔合不良、未焊透、咬邊、裂紋、表面缺陷等。 這些缺陷是焊接過(guò)程中最容易出現(xiàn)的缺陷。這些缺陷減弱了焊縫的有效面積，降低了焊接接頭的力學(xué)性能，而且易造成應(yīng)力集中，引起裂紋， 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，使焊接結(jié)構(gòu)無(wú)法承受 正常 工作載荷。 2.3 性 質(zhì)上的缺陷 包括力學(xué)性能和化學(xué)性質(zhì)等不滿足焊件的使用要求的缺陷。力學(xué)性能指的是抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率、硬度、沖擊吸收功、塑性、疲勞強(qiáng)度、彎曲角度等?；瘜W(xué)性質(zhì) 指的是化學(xué)成分和耐腐蝕性等。這些缺陷使焊縫結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的力學(xué)性能和化學(xué)性能 2。 3.單面焊雙 面成 形 質(zhì)量差引起的問(wèn)題 3.1 增加消耗，降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命 焊接生產(chǎn)中 ， 優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量可以滿足設(shè)計(jì)要求 ， 保證結(jié)構(gòu)的正常使用壽命 1。 而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷 ， 就會(huì)增加板材、焊材、電 力及人力的消耗等 。 否則 ， 這些缺陷在使用過(guò)程中會(huì)引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中 ， 降低結(jié)構(gòu)的使用壽命 。 3.2 焊接缺陷會(huì)給結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅 ， 引起安全事故 單面焊雙面成 形 焊接主要用于鍋爐及壓力容器等重要構(gòu)件的焊接生產(chǎn)中 ， 一旦有嚴(yán)重缺陷 ，質(zhì)量不合格 ， 焊件的焊補(bǔ)非常困難 ， 而且在生產(chǎn)過(guò)程中受各種交變載荷及壓力的作用 ， 使焊縫的缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中 ， 加之焊縫的有效使用面積減小 ， 減弱了焊接接頭的強(qiáng)度 。 輕則使產(chǎn)品的使用壽命受到影響 ， 重則導(dǎo)致焊縫斷裂 ， 產(chǎn)品破壞 ， 釀成嚴(yán)重的事故 。 4.單面焊雙面成 形 焊接質(zhì)量差的原因分析 4.1 焊接電源 自身因素引起的焊接質(zhì)量差 焊接電源是焊接工藝執(zhí)行過(guò)程中最重要的因素 。 若焊接電源自身性能不好 ， 必然不會(huì)產(chǎn)生良好的焊件 。 當(dāng)焊機(jī)的引弧性能差 ， 電弧燃燒不穩(wěn)定 ， 就不能保證工藝參數(shù)穩(wěn)定 ， 焊接過(guò)程就無(wú)法正常進(jìn)行 ， 焊接質(zhì)量就得不到保證 。 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 4 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定、柔順、飛濺少 ，但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流弧焊電源。用小電流焊接薄板時(shí)，也常用直流 弧焊電源 ，因?yàn)橐”容^容易，電弧比較穩(wěn)定。低氫型焊條用直流電源焊接時(shí)，一般用反接，因?yàn)榉唇拥碾娀”日臃€(wěn)定。焊接薄板時(shí)，焊接電流小，電弧不 穩(wěn)定，因此焊接薄板時(shí)，不論是用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流 反接 3。 4.2 工藝因素對(duì)單面焊雙面成 形 焊接質(zhì)量的影響 4.2.1 焊接電流 焊接電流大小選擇恰當(dāng)與否直接影響到焊接的最終質(zhì)量 。 焊接電流過(guò)大 ， 可以提高生產(chǎn)率 ，并使熔透深度增加 ， 但易出現(xiàn)咬 邊 、 焊穿、增加焊件變形和金屬飛濺量 ， 也會(huì)使焊接接頭的組織由于過(guò)熱而發(fā)生變化， 并增大氣孔傾向 。 尤其在立焊操作時(shí)熔池難以控制 ， 易 出現(xiàn)焊瘤 ， 弧長(zhǎng)增加 ， 就會(huì)產(chǎn)生咬邊 。 焊接電流過(guò)小 ， 使電弧不穩(wěn)， 熔透深度減小 ， 易出現(xiàn)未焊透、熔合不良、夾渣、脫節(jié)等缺陷 。 焊接電流應(yīng)根據(jù)板件厚度、 接頭形式、 焊接位置、 焊接層數(shù)、焊條類形、 焊條直徑和焊接經(jīng)驗(yàn) 等因素綜合考慮。對(duì)于一定直徑的焊條有一個(gè)合適的焊接電流范圍，可參考表 1 選擇 3。 表 1 焊接電流和焊條直徑的關(guān)系 焊條直徑 /mm 1.6 2.0 2.5 3.2 4 5 6 焊接電流 /A 25 40 40 65 50 80 100 130 160 210 200 270 260 300 4.2.2 焊 接 速 度 焊接速度是表征焊接生產(chǎn)效率的主要參數(shù) 。 合理選擇焊接速度對(duì)保證焊接質(zhì)量尤為重要 。 焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng) ， 既要保證焊透又要保證不焊穿 ， 同時(shí)還要使焊縫寬度和余高等符合設(shè)計(jì)要求 。 焊速過(guò)快 ， 使熔池溫度不夠 ， 易造成未焊透、未熔合、焊縫成 形 不良等缺陷 。 焊速過(guò)慢 ， 使高溫時(shí)間長(zhǎng) ， 熱影響區(qū)寬度增加 ， 焊接接頭的晶粒變粗 ， 機(jī)械性能降低 ， 焊件的變形量增大 ， 同時(shí)焊速過(guò)慢還會(huì)使每層的厚度增大 ， 導(dǎo)致熔渣倒流 ， 形成夾渣等缺陷 。 a）鑄件 b）鍛件 圖 1 鋼的顯微組織 4.2.3 電弧電壓 焊接過(guò)程中合理的控制電弧長(zhǎng)度是保證 焊縫質(zhì)量 穩(wěn)定的重要因素 。 焊條電弧焊電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度決定的。電弧長(zhǎng)度越大，電弧電壓越高，電弧長(zhǎng)度越短，電弧電壓越小。 電弧過(guò)長(zhǎng)對(duì)黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 5 熔化金屬保護(hù)差 ， 空氣中的氧、氮等有害氣體容易侵入 ， 使焊縫易產(chǎn)生氣孔 ， 焊接金屬的機(jī)械性能降低 。 但弧長(zhǎng)也不易過(guò)短 ， 若弧長(zhǎng)過(guò)短 ， 就會(huì)引起粘條現(xiàn)象 ， 且由于電弧對(duì)溶池的表面壓力過(guò)大 ， 不利于溶池的攪拌 ， 使溶池中氣體及溶渣上浮受阻 ， 從而引起氣孔、夾渣等缺陷的產(chǎn)生 。 4.2.4 焊接層數(shù)選擇不當(dāng) 單面焊雙面成 形 焊接層 數(shù)的選擇對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定的影響 。 焊接層數(shù)主要根據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來(lái)確定 。 可作如下近似估算： n= /d 公式 （ 1） 式中 ： n 為焊接層數(shù) ； 為焊件的厚度（ mm）； d 為焊條的直徑（ mm） 對(duì)于低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼的多層焊時(shí)， 每層厚度過(guò)大 ， 對(duì)焊縫金屬的塑性 （主要表現(xiàn)在冷彎上） 有不利的影響 ， 且焊接過(guò)程中熔渣易倒流 ， 產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺陷 。 但每層厚度 也不易過(guò)小 ， 以免造成焊縫兩側(cè)熔合不良 。 4.2.5 焊條類 形 及焊條直徑的影響 焊縫金屬的性能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來(lái)決定 。 因此 ， 焊條類 形 選擇恰當(dāng)與否是影響焊縫質(zhì)量的重要因素 。 焊條直徑的大小除了對(duì)生產(chǎn)率有一定的影響外 ， 對(duì)焊接質(zhì)量也有一定的影響 。 焊條直徑一般根據(jù)焊件的厚度選擇：同時(shí)還要考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求。在一般情況下，焊條直徑與焊件厚度之間的關(guān)系的參考數(shù)據(jù)，見表 2。 表 2 焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系 焊件厚度 /mm 2 3 4 5 6 12 13 焊條直徑 /mm 2 3.2 3.2 4 4 5 4 16 在板厚相同的條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑比其他位置大一些，立焊，橫焊和仰焊應(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過(guò) 4.0mm。第一層焊道應(yīng)選用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據(jù)焊件的厚度選用較大的焊條。 T 形接頭、搭接接頭都選用較大直徑的焊條。 4.3 操作因素 在焊接生產(chǎn)過(guò)程中 ， 焊工的單面焊雙面成 形 操作技術(shù)水平低 ， 就意味著打底層的運(yùn)條方法、焊條角度、接頭方法、中間層及蓋面層的運(yùn)條方法、接頭、收尾等操作方法掌握不熟練 ， 這是造成焊縫質(zhì)量差的重要原因 之一 。 焊前對(duì)工件上的油、銹、水分清理不嚴(yán)格 ， 焊條未經(jīng)烘干處理或烘烤溫度不夠而投入使用 ，會(huì)促使焊縫產(chǎn)生大量的氣孔 ， 從而使焊接縫質(zhì)量達(dá)不到要求 。 5.防止單面焊雙面成形焊接產(chǎn)生焊接缺陷的措施 5.1 作好焊前準(zhǔn)備 焊前應(yīng)對(duì)焊機(jī)進(jìn)行試焊 ， 確認(rèn)焊機(jī)的引弧性能和穩(wěn)定性能好 ， 工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)方便、靈活、方可使用 。 工件應(yīng)開 Y 形的坡口 ， 鈍邊的尺寸一般選在 0.5 1.0mm 之間 ， 坡口邊緣 20mm 以內(nèi)黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 6 處用磨光機(jī)打磨 ， 并將表面的鐵銹、油污等清除干凈 ， 露出金屬光澤 。 鍋爐壓力容器及重要結(jié)構(gòu)的焊接一律采用堿性焊條 ， 打底層焊接應(yīng)選擇直徑 3.2mm 的焊條 ， 中間層和蓋面層可選用 4mm的焊條 ， 并對(duì)焊條進(jìn)行 400 烘干 ， 保溫 2 4h。 使用時(shí)需要將焊條放在保溫筒內(nèi) ， 隨用隨取 。焊條在爐外停留時(shí)間不得超過(guò) 4h， 且反復(fù)烘干次數(shù)不能多于三次 ， 藥皮開裂和偏心度超標(biāo)的焊條不得使用 4。 5.2 焊接操作 5.2.1 選擇合適的工藝參數(shù) 焊條電弧焊的工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類和極性、焊接層數(shù)等。 焊接工藝參數(shù)選擇的正確與否直接影響焊縫形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率 。因此選擇合適的焊接工藝參數(shù)是焊接生產(chǎn)中不可忽視的一個(gè)重要問(wèn)題 。 焊接電流應(yīng)根據(jù)板件厚度、焊接位置、 焊接層數(shù)、焊條類 形 、 焊條直徑和焊接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇 ，保證所選擇的電流不易造成焊縫咬邊、燒穿、夾渣、未焊透等缺陷 。 焊接過(guò)程中應(yīng) 盡量 選擇 使用短弧焊 接 ， 立焊、仰焊時(shí)比平焊更短些，以利于熔滴過(guò)渡，防止熔化金屬下滴，堿性焊條焊接時(shí)應(yīng)比酸性焊條弧長(zhǎng)短些，以利于電弧的穩(wěn)定， 以避免咬 邊 、未焊透、氣孔等缺陷的產(chǎn)生 。 焊速應(yīng)合適 ， 不宜過(guò)慢 ， 以每層厚度不大于 4-5mm 為宜 ， 以避免高溫停留增長(zhǎng) ， 影響焊縫的機(jī)械性能 ， 但焊速也不宜過(guò)快 ， 以免造成未溶合、未焊透等缺陷 5。 焊接速度直接影響生產(chǎn)率 ， 所以應(yīng)該在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用較大的焊條直徑和焊接電流 ， 同時(shí)根據(jù)具體情況適當(dāng)加快焊接速度 ， 以提高焊接生產(chǎn)率 。 對(duì)重要構(gòu)件要采取焊前先預(yù)熱、焊后緩冷等措施 ， 以避免冷裂紋的產(chǎn)生 。 焊接參數(shù)對(duì)熱影響區(qū)的大小和性能有很大的影響 。 采用小的焊接參數(shù) ， 如降低焊接電流 ， 增大焊接速度等 ， 都可以減小熱影響區(qū)的尺寸 。 采用小的焊接參數(shù)也可防止過(guò)熱組織生成和晶粒細(xì)化 。 5.2.2 焊工技術(shù)水平 焊接生產(chǎn)中 ， 焊工對(duì)單面焊雙面成 形 操作技術(shù)掌握的水平 和技術(shù)經(jīng)驗(yàn) ， 往往決定了焊縫的質(zhì)量 。 因此 ， 加強(qiáng)焊工單面焊雙面成 形 操作技能的訓(xùn)練 及各種單面焊雙面成 形 的焊接參數(shù)的掌握 是保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵 。 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 7 結(jié) 論 單面焊雙面成 形 焊接技術(shù)在現(xiàn)代手工電弧焊焊接領(lǐng)域仍占有不可替代的作用 。 尤其在小直徑容器和管道的焊接方面 ， 單面焊雙面成 形 焊接技術(shù)的作用更顯突出 。 優(yōu)質(zhì)的單面焊雙面成 形 焊接質(zhì)量可以滿足設(shè)計(jì)要求 ， 保證正常的使用壽命 。 而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷 ， 就會(huì) 影響產(chǎn)品的使用壽命 ， 甚至 給 安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅 ， 引起安全事故 。 為了防止這些缺陷的產(chǎn)生 ， 對(duì) 單面焊雙面成形 技術(shù)進(jìn)行更深一步探索 。 通過(guò) 對(duì) 造成質(zhì)量差原因 的分析 ， 逐步改善和提高 單面焊雙面成 形 的焊接質(zhì)量 。 單面焊雙面成 形 的焊接質(zhì) 量受到了焊接設(shè)備、焊材工藝流程、操作技術(shù)水平的限制 。 通過(guò)對(duì)這些限制的深入研究 ， 找出造成 質(zhì)量差 的 原因 ，