焊接生产与工艺

1、非常感谢公司领非常感谢公司领导及各位的光临导及各位的光临本次讲座！本次讲座！多学，方得立身本；多思，方得谋事之策；多辨，方得为人之法；多做，方得济世之绩！焊接生产与焊接工艺焊接生产与焊接工艺桩工事业部工艺部桩工事业部工艺部洪洪新华新华 邮箱：邮箱： 概述焊接结构生产工艺过程：焊接结构生产工艺过程： 是指是指由由金属材料金属材料（包括板材、型材和其他零部件等）经（包括板材、型材和其他零部件等）经过一系列过一系列加工工序、装配焊接加工工序、装配焊接成成焊接结构成品焊接结构成品的过程。的过程。 包括包括根据根据生产任务的性质、产品的图纸、技术要求和工生产任务的性质、产品的图纸、技术要求和工厂条件，厂

2、条件，运用运用现代焊接技术及相应的金属材料加工和保现代焊接技术及相应的金属材料加工和保护技术、无损检测技术等来护技术、无损检测技术等来完成完成焊接结构产品的全部生焊接结构产品的全部生产过程中的一系列工艺过程。产过程中的一系列工艺过程。焊接技术发展及展望焊接技术发展及展望 焊接已经从一种传统的热加工技艺焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的艺学科。随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。知识融合在焊接之中。 焊

3、接已成为最流行的连接技术焊接已成为最流行的连接技术 焊接显现了极高的技术含量和附加值焊接显现了极高的技术含量和附加值 焊接已成为关键的制造技术焊接已成为关键的制造技术 焊接已成为现代工业不可分离的组成部分焊接已成为现代工业不可分离的组成部分 ( (在工业化最在工业化最发达的美国，焊接被视为美国制造业的命脉，而且是美发达的美国，焊接被视为美国制造业的命脉，而且是美国未来竞争力的关键所在国未来竞争力的关键所在) )。 焊接在国民经济建设中的重要地位焊接在国民经济建设中的重要地位 20072007年我国以年我国以4.894.89亿吨成为全球第一大粗钢产量生产国亿吨成为全球第一大粗钢产量生产国2009

4、2009年我国粗钢产量年我国粗钢产量5.75.7亿吨，再次成为全球第一大粗钢产量生产国亿吨，再次成为全球第一大粗钢产量生产国 每年钢产量的每年钢产量的4040到到5050需要进行焊接加工，需要进行焊接加工，即约即约2.52.5亿吨钢的产品是通过焊接加工完成的。亿吨钢的产品是通过焊接加工完成的。20082008年始建的曹妃甸京唐钢铁公司，容积年始建的曹妃甸京唐钢铁公司，容积为为5500M5500M 亚洲第一大炼钢高炉亚洲第一大炼钢高炉 。 由于焊接结构具有重量轻、成由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点，焊率高、市场反应速

5、度快等优点，焊接结构的应用日益增多。接结构的应用日益增多。 焊接技术已经广泛应用于制造、焊接技术已经广泛应用于制造、加工、建筑、能源、船舶、航空航加工、建筑、能源、船舶、航空航天等各个领域，涵盖了传统产业和天等各个领域，涵盖了传统产业和高新技术产业。高新技术产业。 我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面 有的项目已成为世界第一有的项目已成为世界第一 长江三峡水利工程中电站的水轮机转轮，是世界最大、最重的不锈钢焊接转轮长江三峡水利工程中电站的水轮机转轮，是世界最大、最重的不锈钢焊接转轮 上海卢浦大桥，全长上海卢浦大桥，全长3,900m，跨度，跨度550m，为世界

6、跨度最大的全焊钢结构，为世界跨度最大的全焊钢结构拱桥，用拱桥，用3.4万吨厚度为万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊接的细晶粒钢焊接 造船业在过去的造船业在过去的20年里有了很大的发展，在造船舶的总吨位达到年里有了很大的发展，在造船舶的总吨位达到530多万吨多万吨（订单约（订单约800万吨），成为世界的第一造船大国。万吨），成为世界的第一造船大国。 焊接（到焊接（到20202020年）仍将是制造业的重要加工技术年）仍将是制造业的重要加工技术它是一种精确、可靠、低它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其它方法能够比焊接更成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前

7、还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。30万级大型轮船 鸟巢结构特写世界超大跨度的全钢结构拱桥-上海卢浦大桥 武广高铁900吨架桥机广珠高铁450吨架桥机、提梁机振华港机长兴岛基地 煤矿用高强钢液压支架大型工程机械和风电塔机 刚性连接 异质异形连接 焊接接头发生了较大的变化： 焊接接头的组织和性能不均匀； 焊接接头存在着焊接缺陷； 焊接接头有残余应力和焊接变形； 焊接结构及其特点：焊接结构及其特点： 企业追求的目标：优质、高效、低成本企业追求的目标：优质、高效、低成本 焊接工艺技术的发展趋势

8、：焊接工艺技术的发展趋势： CO2/MAG替代焊条电弧焊（长期目标） 实芯焊丝替代药芯焊丝（碳钢、不锈钢） 混合气体(MAG)替代CO2（气体匹配精度十分重要） 脉冲MAG/ /MIG替代无脉冲焊接（无飞溅焊接） 脉冲MIG替代TIG 自动焊（及机器人）替代手工焊 等等焊焊 接接 现现 状状 与与 对对 比比 车间照片标杆照片焊缝塌陷、未熔合、表面成形差、直线度差焊缝成形美观：拐角处过渡圆滑，外观一致性好焊缝成型不良，飞溅大基本无飞溅车间照片标杆照片焊缝内部缺陷焊缝成形美观：拐角处过渡圆滑，外观一致性好焊缝成型不良，飞溅大多层多道焊相互过渡平滑，层次感强焊焊 接接 现现 状状 与与 对对 比比

9、 车间照片建立以下管理制度，保证其执行的质量建立以下管理制度，保证其执行的质量: : 焊接技术管理制度焊接技术管理制度 焊接施工工艺纪律焊接施工工艺纪律 焊接材料管理制度焊接材料管理制度 焊接质量保证措施焊接质量保证措施 焊接安全技术措施焊接安全技术措施 焊接文明施工管理办法焊接文明施工管理办法 焊接质量管理焊接质量管理n实际焊接1.材料因素 母材和焊材的成分2.工艺因素 如焊接方法、坡口形式和加工质量、预热后热措施、层间温度控制、装配质量、甚至电源种类和极性等，对改善工艺焊接性都起很大作用。3.结构因素 如设计时应考虑焊接接头处于刚度较小状态，避免出现截面突变、余高过大、交叉焊缝等容易引起应

10、力集中的结点。4.使用条件 如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等，都属于工艺焊接性考虑范围焊接工艺包括那几方面CO2焊主要规范参数2.7 极性2.6 气体2.4 干伸长度2.2 焊接电压2.3 焊接速度2.1 焊接电流2.5 焊丝焊接电流:根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。因此CO2焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配，既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致，以保证电弧长度的稳定。2.1 焊接电流焊接电压既电弧电压: 提供焊接能量。电弧电压越高，焊接能量越大，焊丝熔化速度就越快，焊接电流也就越大。电弧电

11、压等于焊机输出电压减去焊接回路的损耗电压，可用下列公式表示： U电弧 = U输出 U损如果焊机安装符合安装要求的话，损耗电压主要指电缆加长所带来的电压损失，如您的焊接电缆需要加长，调节焊机输出电压时可参考下表： 焊接电流 电缆长度100A200A300A400A500A10m约1V约1.5V约1V约1.5V约2V15m约1V约2.5V约2V约2.5V约3V20m约1.5V约3V约2.5V约3V约4V25m约2V约4V约3V约4V约5V2.2 焊接电压电压偏高时电压偏高时:弧长变长弧长变长,飞溅颗粒变大飞溅颗粒变大, 易产生气孔易产生气孔. 焊道变宽焊道变宽,熔深和余高变小熔深和余高变小.电压偏

12、低时电压偏低时:焊丝插向母材焊丝插向母材,飞溅增加飞溅增加,焊道变窄，熔深和余高大焊道变窄，熔深和余高大. 啪嗒！啪嗒！嘭！嘭！嘭！母材母材焊接电压对焊接效果的影响 在焊接电压和焊接电流一定的情况下： 焊接速度的选择应保证单位时间内给焊缝足够的热量. 焊接热量三要素：热量= I 2 R t I 2 ：焊接电流的平方 R: 电弧及干伸长度的等效电阻 t: 焊接速度 半自动：焊接速度为30-60cm/min 自动焊：焊接速度可高达250cm/min以上 焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。2.3 焊接速度小于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径.大于300A时: L= (10-15)

13、倍焊丝直径 + 5mm 2.4 干伸长度定义:焊丝从导电咀到工件的距离.导电咀L工件举例：直径1.2mm焊丝可用电流120-350A,电流小时乘10倍的焊丝直径，电流大时乘15倍的焊丝直径 。 焊接过程中，保持焊丝干伸长度不变是保 证焊接过程稳定性的重要因素之一。过长时：气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大, 熔深变浅，成形变坏.过短时：看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大，熔深变深，焊丝易与导电咀粘连. 干伸长度热量电弧热量干伸长度为什麽要求严格焊接电流一定时，干伸长度的增加，会使焊丝熔化速度增加，但电弧电压下降，电流降低，电弧热量减少。 热量=干伸长度热量+电弧热

14、量 焊丝干伸长度不同时对焊缝成形的影响焊丝干伸长度不同时对焊缝成形的影响2.5 焊 丝 因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有S i、M n等脱氧元素的焊丝。 CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种.注意：焊丝应注意保管，随用随取，长时间不用时应放回班组焊丝仓库，不应随意放置。生锈、有油等焊丝不得使用。 作用：隔离空气并作为电弧的介质。 纯度：纯度要求大于 99.5%，含水量小于0.05%。 性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍，比水轻。 存储：瓶装液态，每

15、瓶内可装入(25 - 30)Kg液态CO2。 加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。 容量：每公斤液态CO2可释放509升气体，一瓶液态二氧化 碳可释放15000升左右气体，约可使用10-16小时。 流量：小于350A焊机：气体流量为15-20升/分 大于350A焊机：气体流量为20-25升/分 提纯：静置30分钟后倒置放水，正置放杂气，重复两次。2.6 CO2 气 体气瓶气瓶液态CO2液态CO2水水气态CO2 气态CO2 放水放杂气反极性特点：电弧稳定，焊接过程平稳，飞溅小。正极性特点：熔深较浅，余高较大，飞溅很大，成形不好，焊丝 熔化速度快（约为反极性的1.6倍），只在堆焊时才

16、 采用。2.7 极 性工件焊枪直流反极性接法 KR200AV +工件焊枪直流正极性接法 KR200AV +CO2焊、MAG焊和脉冲MAG焊一般都采用直流反极性。焊接操作基础 焊枪操作基础 焊接施工基础 焊接操作要领在焊接过程中,焊枪的高度(干伸长度)和角度,自始至终保持一致.焊枪操作基础 (A)20 0焊接方向小于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径.大于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径 + 5mmL焊枪操作基础 (B)焊接方向 20 0焊接方向前进法后退法 20 0前进法特点：电弧推着溶池走，不直接作用在工件上，焊道平而宽，容易观察焊缝，气体保护效果好，溶深小，飞溅较大。

17、后退法特点：电弧躲着溶池走，直接作用在工件上，溶深大，飞溅较小，容易观察焊道，焊道窄而高，气体保护效果不太好。 CO2焊一般采用前进法焊接。 焊枪行走角不同时对焊缝成形的影响焊枪行走角不同时对焊缝成形的影响 焊丝指向位置不同时对焊缝成形的影响焊丝指向位置不同时对焊缝成形的影响 焊接施工基础：焊接装配 1.焊接装配时所使用的工具、量具应保证安全、准确；焊接平台平面度不大于1.5mm/m2 。2.焊接装配时应考虑焊工焊接难易程度及焊接变形程度，制定合理的装配顺序。3.组装过程中应严格控制两工件间的错位、坡口角度和根部间隙，严禁在接头间隙中填塞焊条头、铁块等杂物。4.重要焊缝及两侧重要焊缝及两侧20

18、25mm范围内应打磨见金属光泽。范围内应打磨见金属光泽。焊缝待焊位置为打磨，有锈一氧化皮，焊接时容易产生飞溅、气孔等不良现象。一般重要焊缝待焊区域2025mm范围内应打磨见金属光泽。 焊接施工基础：定位焊 CO2 焊比手弧焊产生的热量更多，强度更大，因此焊前需进行定位焊接，定位焊要点如下：定位焊缝定位焊缝505050交叉焊缝B 对接C T形接头 焊接施工基础：收弧处理 CO2 焊大电流焊接结束时会在焊缝尾端产生弧坑，从而产生裂纹等焊接缺陷，为保障焊接质量应进行收弧处理。 KR系列焊机收弧处理要领如下：t按TS再松TS松TS再按TSI收弧电流焊接电流焊接方向焊接电流收弧电流 焊接施工基础：摆动送

19、枪法 焊缝有间隙时应摆动送枪 （a）小摆动：适用于小焊缝（b）月牙形摆动：适用于大焊缝多层多道焊时，每焊一层，应对前一层焊缝进行检查，发现缺陷立即清除，经检查合格后进行下一层焊接；焊接接头应相互错开至少30mm。 焊接施工基础：多层多道焊 钢材选用Q345C。焊接试验：4.试样F1直线形运条法（图1）F2月牙形大摆动运条法（图2）V1锯齿形大摆动运条法（ 图3）V2锯齿形小摆动运条法（图4） 焊件的拐弯处（应力集中地）及交叉焊缝尽量不留焊接接头，需越过拐点20mm以上再收弧。 焊接施工基础：交叉焊缝的焊接 焊接操作要领 （平焊）10 20 0焊接方向90 0焊枪角度（侧视图）（正视图） 焊接操

20、作要领 （水平角焊）焊接方向垂直侧水平侧 根据工件厚度，角焊缝可分为： 单道焊:最大焊脚高度为78mm。 多层焊:多层焊适用于8mm以上焊脚。 因后退法余高过高，作业性能差，气保效果不好，因此水平 角焊宜采用前进法进行焊接。 焊接操作要领 （水平角焊）水平侧垂直侧（薄板正视图）40 450水平侧垂直侧（厚板正视图）40 45010 200（侧视图）0.53mm01.5mm薄板水平角焊：焊丝指向焊缝。厚板水平角焊：要使焊缝对称，必须考虑垂直侧与水 平侧的散热情况，上板散热差，下板 散热好，所以，电弧应指向下板。 焊接操作要领 （立向下焊）90 070 9000 200行进方向行进方向立 向 下

21、焊 焊 接 条 件板厚mm根部间隙mm丝径mm电流A电压V速度cm/min流量l/min2.00.81.211012017187080154.02.01.21401601919.5353815立向下焊适用于板厚6mm以下的工件。立向下焊关键是控制熔池不下淌，防止发生焊瘤和焊不透。 焊接操作要领 （立向上焊）90 070 9000 200行进方向行进方向在两端停0.51秒快速送枪等速上升焊缝宽立向上焊时，如果平直送枪，焊缝呈凸状，易产生咬边，因此应采用小摆动法送枪。焊例电流电压丝径板厚100A150A18V22V0.9mm2.3mm以下 立焊、全位置焊运枪操作手法立焊、全位置焊运枪操作手法 咬边

22、咬边正月牙形正月牙形锯齿形锯齿形反月牙形反月牙形三种运枪轨迹图及焊缝成形截面图示三种运枪轨迹图及焊缝成形截面图示焊接车间焊工运抢手法看板焊接车间焊工运抢手法看板 焊接操作要领 （焊接变形的控制）纵/横向收缩变形：弯曲变形：角变形焊接变形的种类波浪变形：扭曲变形：扭曲与角变形：采用合理的装配焊接顺序和方向采用合理的装配焊接顺序和方向a)应保证焊缝纵向和横向收缩均能比较自由，即先焊相互错开的短焊缝，后焊直通长焊缝， b)收缩量最大的焊缝应先焊： c)工作时受力最大的焊缝应先焊： d)平面交叉焊缝的焊接顺序： e)对接焊缝与角接焊缝交叉的结构： 焊接竞技 焊工比赛电焊条焊接试件 焊工比赛CO2焊接试

23、件 现代焊接设备技术数字焊机联网监控技术的应用数字焊机联网监控技术的应用高稳定性的送丝特高稳定性的送丝特性性自动检测的高可靠保护特自动检测的高可靠保护特性性具有初期具有初期.焊接焊接.收弧收弧等多功能的操作特等多功能的操作特性性功率因数高功率因数高.空载空载耗电少的节能特耗电少的节能特性性通过软件升级的多元化通过软件升级的多元化特性特性超低飞溅的工艺特超低飞溅的工艺特性性高灵敏度的人性化调节高灵敏度的人性化调节特性特性高精度的引弧特高精度的引弧特性性数字联网监控特数字联网监控特性性适用于多种材料的焊接特适用于多种材料的焊接特性性连线连线500CL500GR3/GM3500EL1数据管理数据管理

24、品质管理品质管理维护管理维护管理生产管理生产管理成本管理成本管理可以实现将数台电焊机发送可以实现将数台电焊机发送的焊接信息进行管理。的焊接信息进行管理。500GL3315/400TX400AT3联网软件主界面联网软件主界面焊机状态焊机状态浏览浏览实时焊接实时焊接浏览浏览实时参数实时参数显示显示 全数字焊机可实施全数字焊机可实施“焊接规范锁定功能焊接规范锁定功能”，通过密码进行，通过密码进行焊接规范的设定和修改以及存储调用，锁定的焊接规范，除工焊接规范的设定和修改以及存储调用，锁定的焊接规范，除工艺管理人员以外，现场操作者无法修改，确保了焊接过程的可艺管理人员以外，现场操作者无法修改，确保了焊接

25、过程的可控，保证了焊接质量。控，保证了焊接质量。某汽某汽车车配套厂的配套厂的实实例例1.1.通过监控软件通过监控软件 进行品质监控进行品质监控2.2.通过软件实现通过软件实现“焊接规范锁焊接规范锁定定”，由专门的，由专门的工艺人员进行焊工艺人员进行焊接规范管理接规范管理3.3.通过增加报警通过增加报警装置，对现场作装置，对现场作业的焊接行为进业的焊接行为进行约束和提示行约束和提示报警灯高强钢高强钢MAGMAG焊接工艺焊接工艺1.1.预热温度预热温度T=100-150T=100-150。2. 2. 焊接电流、电压、焊接焊接电流、电压、焊接速度三项规范参数严格控制速度三项规范参数严格控制焊接线能量

26、焊接线能量 E17KJ/cm E17KJ/cm 。3.3.制定焊接工艺规程（制定焊接工艺规程（WPSWPS）指导焊接生产。指导焊接生产。4.4.数字联网监控焊接规范参数字联网监控焊接规范参数在焊接工艺评定范围内，数在焊接工艺评定范围内，保证焊接接头质量的一致性。保证焊接接头质量的一致性。6.36.3米高强钢煤矿液压支架米高强钢煤矿液压支架液压支架全数字焊机液压支架全数字焊机MAGMAG焊接现场焊接现场超规范焊接自动报警超规范焊接自动报警一台电脑同时监控一台电脑同时监控100100台焊机的焊接数据台焊机的焊接数据最佳焊接线能量控制最佳焊接线能量控制焊机超规范报警履历报表焊机超规范报警履历报表 通

27、过该报表可以了解操作者的超规范情况，做到对产品质量的跟踪，同时软件还有即时提醒功能，可以使质量管理人员及时对操作者做出提醒。数据报表 某工程机械厂家，根据对波形的分析，对于形状复杂等很难进某工程机械厂家，根据对波形的分析，对于形状复杂等很难进行探伤检查的焊缝，判定可能出现焊接缺陷的部位和程度。同时有行探伤检查的焊缝，判定可能出现焊接缺陷的部位和程度。同时有针对性的对焊缝进行检验，降低了检验的成本。针对性的对焊缝进行检验，降低了检验的成本。缺陷发生点缺陷发生点质量管理成本质量管理成本 某矿务局机修厂通过该表格统计的焊接时间及焊丝某矿务局机修厂通过该表格统计的焊接时间及焊丝消耗量，计算操作者的工作

28、量，按此发放奖金，提高了操消耗量，计算操作者的工作量，按此发放奖金，提高了操作者工作的积极性。作者工作的积极性。根据报表了解成本因素根据报表了解成本因素选购品选购品- -更加丰富的数据信息更加丰富的数据信息自动化焊接与弧焊机器人自动化焊接与弧焊机器人弧焊机器人焊接的优越性 高效、高速度的焊接高效、高速度的焊接 焊接速度是机器人焊接最重要的参数；一般地说，低的焊接速度是机器人焊接最重要的参数；一般地说，低的焊速，规范调节很容易。机器人焊接追求的目标：焊速，规范调节很容易。机器人焊接追求的目标：0.60.61.51.5米米/min/min；焊速越高，参数的组合越困难；不仅调节焊接参数，焊枪；焊速越

29、高，参数的组合越困难；不仅调节焊接参数，焊枪的前倾角（行走角），焊丝的干伸长度等均有很大的影响的前倾角（行走角），焊丝的干伸长度等均有很大的影响。 高质量、高品位的焊接； 一致性好的焊接；连续性的焊接； 精细化的焊接；人工成本低廉的焊接；焊接试件是保证机器人焊接质量的重要环节焊接试件是保证机器人焊接质量的重要环节 机器人焊接工艺规范不是推导出来的，而是试验出机器人焊接工艺规范不是推导出来的，而是试验出来的。来的。 不同的材料、不同的焊接位置，工件的焊接规范是不同的材料、不同的焊接位置，工件的焊接规范是不同的。不同的。 在几十种焊接规范组合中，寻找最快的焊接效率、在几十种焊接规范组合中，寻找最快的焊接效率、最好的熔宽和熔深、理想的余高和合格的焊缝质量最好的熔宽和熔深、理想的余高和合格的焊缝质量（外观成形美观