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%b（Mpa）sMPa5%AKVJ/cm220g0.240.150.300.350.650.0350.0354005402452659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%b（Mpa）（Mpa）5%AKV（J/cm2）Q2350.140.220.300.300.650.0450.0503754602402565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%b （Mpa）（Mpa）5%AKVJ/cm2ZG350.320.400.170.370.500.800.0350.03553031520551.2.2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-4720P6001450260Kg0.3m3220V / 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） W43162500型板材矫平机W43162500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41625001126091.570810523304227（2） GGK2600型火焰切割机GGK2600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5150806006001：282450.12G0.2等压式（3） Q3416联合冲剪机 Q3416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kN16454040100125502616275.5164562518502. 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1E5-0201-11加强筋Q235 5083392K5-0201-21加强筋Q235 5084503K4-0701-51轴套204K4-06-172按钮座205Q20-0201-11前盖法兰Q2356K5-0201-32加强筋Q235 5084507K4-07-31观察孔座ZG358Q20-0201-21面板Q235 =49Q30-0401-71护圈无缝钢管7032.2 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2.2-53. 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 %CSiMnPSNiCrCuQ2350.14-0.220.300.30-0.650.0450.0500.0300.0300.030ZG350.32-0.400.17-0.370.50-0.800.0350.0350.2520钢0.17-0.240.17-0.370.35-0.650.0350.0350.250.250.253.2 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(%)冷弯实验20钢61640052024525d=2aQ235163754602355164023540621560100205ZG35530315MPa20%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）44881212焊条直径（mm）板厚344556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）1.62.02.53.24.05.06.0焊接电流（A）254040707090901301602102202702603104.3 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BX1300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100130V 。焊速1020cm/min5. 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5.1-15.1.1 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BX1300交流弧焊变压器，焊接电压为242V，焊接电流为100110A，焊速为1020 cm/min。5.2 加强筋与面板的焊接 （如图5.2-1）图5.2-15.2.1 工艺选择采用手工电弧焊，中间两块加强筋用交错断续角焊缝，两侧加强筋用连续角焊缝。5.2.2 焊条选择选用E4301焊条。5.2.3 焊接参数选择焊条直径3.2mm，采用直流正接焊接，选用BX1300交流弧焊变压器，焊接电压为100130V，焊接电流为90100A，焊速为1020 cm/min。5.3 加强筋与前盖法兰的焊接（如图5.3-1）图5.3-15.3.1工艺选择 采用手工电弧焊不开坡口。5.3.2焊条选择选用低氢型焊条E4301。5.3.3焊接参数选择焊条直径3.2，采用直流正接，选用BX1300交流弧焊变压器，焊接电压为100130V，焊接电流为100110A，焊速为1020 cm/min。5.4 面板与前盖法兰焊接 （如图5.4-1）图5.4-15.4.1 焊接工艺参数及选择 （1）焊条直径的选择手工电弧焊时, 对于低碳钢采用平敷焊时, 焊条直径取决于焊件厚度, 一般的选用原则是焊件越厚, 选择的焊条直径越粗。直径过小容易造成焊条药皮发红脱落、焊道狭窄等缺陷; 直径过大会造成未焊透、焊道堆积过高、成形不良等缺陷。由表5.4-1可知选择焊条直径为3.2mm。表5.4-1 焊条直径与焊件厚度的关系 （mm）焊件厚度234681213焊条直径1.522.23.243.2445 （2）焊接电流的选择焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数, 它直接影响焊接质量。总的原则是在保证焊接质量的前提下, 尽量选用较大的焊接电流以提高生产率。但是焊接电流过大, 焊条后部发红, 药皮失效或崩落,保护效果变差, 造成气孔和飞溅, 焊接时出现咬边,烧穿等缺陷, 从而影响焊接接头的质量。焊接电流过小, 则电弧不稳, 易造成未焊透、未熔合等缺陷。确定焊条电弧焊焊接电流大小要依据焊条类型、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13.29010023.210011033.21001104416018054160180（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100130V ，焊速1020cm/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445-650-1004-123-610-20100-200123-615-20100-300（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/sb、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