完整版焊接课程设计

1、3厘大孥焊接工艺课程设计题目1035铝板平板对接指导教师石增敏姓名陈卓学号2011106230专业材料成型及控制工程班级20111062完成日期2014年6月25日目录1、1035铝板焊接性分析3.1.1 、本次设计所用材料.31.2 、1035铝板钢的化学成分及力学性能31.3 、铝与铝合金的焊接特点41.4 、1035铝板焊接方法的选择42、MIG工作原理和工艺特点42.1 工作原理5.2.2 工作特点5.2.3 焊接层数和坡口的选择.5.2.4 焊接变形5.3、MIG焊设备5.3.1 焊接电源6.3.2 控制系统6.3.3 送丝系统6.3.4 焊枪6.3.5 供气系统7.3.6 水冷系统

2、7.4、焊接工艺参数7.4.1 .1焊接电流7.4.1.2 电弧电压8.4.1.3 焊接速度8.4.1.4 焊枪的操作8.4.2 焊前准备8.4.2.2 坡口制备8.4.2.3 清理9.4.2.4 预热9.5焊接注意事项9.6外观检验107无损检测109参考文献：11三峡大学课程设计任务书（20132014学年）课题名称焊接工艺课程设计学生姓名陈卓班级20111062指导教师石增敏课题概述：根据提供的原始资料，进行平板对接焊或环焊缝焊接工艺设计。设计人员制定焊接方法和焊接工艺，要求同一课题的学生使用不同的焊接方法进行设计，焊接工艺可靠、合理。1.制定焊接工艺卡。2.课程设计说明书包括：封而；目

3、录；摘要；被焊接材料的基本数据与焊接性分析；焊接方法的选择；焊接工艺的制定和论证（具体项目可参考焊接工艺卡）、焊接操作注意事项和安全要求、焊后检验、参考文献等。材料：35材料1035铝板两块，规格：一4X100X300,平板对接焊接工艺卡1035铝板平板对接课程设计说明书姓名：陈卓学号2011106230指导老师：石增敏三峡大学机械与动力学院摘要：本说明书分析了1035铝板的化学成分、力学性能和它的焊接性，并在此基础上制定了一套MIG焊的设计工艺，包括材料的焊接性能分析、焊接设备描述、焊接的各项工艺参数、焊接前的准备、焊后处理以及焊接检验。关键词：1035铝板，对接焊，熔化极氮弧焊1、1035

4、铝板的焊接性分析:1.1、 本次设计所用材料：1035铝板两块，规格4M00X200,平板对接1.2、 1035铝板的化学成分及力学性能:母材规格：1035铝合金两块，规格：4X100X300。母材的力学性能如表1所示，母材化学成分如表2所示。表1母材牌号、力学性能牌号力学性能屈服度(MPa)抗拉强度(MPa)伸长率(%)5052铝合金78.9>120>25表2母材化学成分(%)牌号化学成分(%Si硅Fe铁Cu铜TI钛Zn锌Mn钮Mg镁5052铝合金0.350.60.050.030.10.050.05板厚/mm%/MPa"/MPa6(%)AKV(横向)/J4主85485*

5、6-20C-40CN7或91.3、 铝与铝合金的焊接特点：(1) 铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝(A12O3)熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。鸨极量弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氮弧热量大，利用氮气或氮氮混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，

6、可不需要“阴极清理”。(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。(3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用

7、调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5%6%时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量4.5%6%)焊丝会有更好的抗裂性。(4)铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。(5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛

8、中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。(6)合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。(7)母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。(8)铝为面心立方品格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。1.4、1035铝板焊接方法的选择几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可

9、用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用鸨极交流量弧焊或鸨极脉冲氮弧焊。铝及铝合金厚板可采用鸨极氮弧焊、氮氮混合鸨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氮气或氮/氮混合气）。2 MIG焊工作原理及工艺特点2.1 工作原理电焊机工作原理介绍电焊机（electricweldingmachine）实际上就是具有下降外特性的变压器，将220V和380V交流电变为低压的直流电，电焊机一般按输出电源种类可分为两种，一种是交流电源的；一种是直流电的。直流的电焊机可以说

10、也是一个大功率的整流器，分正负极，交流电输入时，经变压器变压后，再由整流器整流，然后输出具有下降外特性的电源，输出端在接通和断开时会产生巨大的电压变化，两极在瞬间短路时引燃电弧，利用产生的电弧来熔化电焊条和焊材，冷却后来达到使它们结合的目的。焊接变压器有自身的特点，外特性就是在焊条引燃后电压急剧下降的特性。电焊机的特点焊接由于灵活简单方便牢固可靠，焊接后甚至与母材同等强度的优点广乏用于各个工业领域，如航空航天，船舶，汽车。1 熔化极惰性气体保护焊（英文简称MIG）的焊接区通常采用惰性气体氮（Ar）、氮（He）或氮与氮的混合气体保护。这类惰性气体不与液态金属发生冶金反应，只起严密包围焊接区（电弧

11、、焊丝端头、熔滴、熔池金属和临近熔池的母材金属），使之与空气隔离的作用。由于电弧是在惰性气氛中燃烧的，焊丝端头也在惰性气体中熔化过渡，所以电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳、安定、无激烈飞溅。2.2 工艺特点电焊机的特点焊接由于灵活简单方便牢固可靠，焊接后甚至与母材同等强度的优点广乏用于各个工业领域，如航空航天，船舶，汽车。（一）电焊机优点：电焊机使用电能源，将电能瞬间转换为热能，电很普遍,电焊机适合在干燥的环境下工作，不需要太多要求，因体积小巧，操作简单，使用方便，速度较快，焊接后焊缝结实等优点广泛用于各个领域，特别对要求强度很高的制件特实用，可以瞬间将同种金属材料（也可将异种金属连接，只是焊接方法

12、不同）永久性的连接，焊缝经热处理后，与母材同等强度，密封很好，这给储存气体和液体容器的制造解决了密封和强度的问题。（二）电焊机缺点：电焊机在使用的过程中焊机的周围会产生一定的磁场，电弧燃烧时会向周围产生辐射，弧光中有红外线，紫外线等光种，还有金属蒸汽和烟尘等有害物质，所以操作时必须要做足够的防护措施。焊接不适合于高碳钢的焊接，由于焊接焊缝金属结晶和偏析及氧化等过程，对于高碳钢来说焊接性能不良，焊后容易开裂，产生热裂纹和冷裂纹。低碳钢有良好的焊接性能，但过程中也要操作得当，除锈清洁方面较为烦琐，有时焊缝会出现夹渣裂纹气孔咬边等缺陷，但操作得当会降低缺陷的产生。3 MIG焊设备MIG焊设备包括焊接

13、电源，控制系统，送丝系统，焊枪，供气系统和冷却水系统等部分。气体流量调节器，图47MIG焊机构成一3.1 焊接电源：1035铝合金平板对接，通常是采用平特性直流焊接电源，平特性电源的电流主要通过调节送丝速度来实现，有时也适当调节空载电压来进行电流的少量调节。熔化极气体保护焊的所要求的电流通常在15至500A之间。电源的负载持续率在60豚100%£围，空载电压在55-85V范围。这里采用氧气保护焊接，自由过渡形式，焊丝直径1.6mm电弧电压25V型号输入电压/V额定输入电流额定输入功率/kVA空载电压/V焊接电压调节范围/V焊接电流调节范围/A持续率（%适应焊丝直径/mmNB-2003

14、-3809.45.65515-2640-200600.8,1.0NB-2503-3801586015-3640-250600.8,1.0NB-4003-38023177015-4540-400600.8,1.0,1.2NB-5003-38034237015-4540-500600.8,1.0,1.23.2 控制系统：控制系统由基本控制系统和程序控制系统组成。基本控制系统包括：焊接电源输出调节系统，送丝速度调节系统，小车或工作台行走速度调节系统和气流量调节系统组成。他们的作用是在焊前或焊接过程中调节电流、电压、送丝速度、焊接速度和气流量的大小的。这里采用NBA-400半自动氮弧焊机。输入电压38

15、0V,3相，空载电压65V,硅整流平特性，额定输出电流400A,额定负载持续率60%工作电压15-42V,焊丝直径1.6mm3.3送丝系统：送丝系统通常由送丝机、送丝软管、焊丝盘组成。这里取送丝速度250cm-1250cm推拉式送丝。3.4 焊枪：熔化极气体保护焊的焊枪分为半自动焊枪和自动焊枪两种。在焊枪内部装有导电嘴。为保证电接触可靠，可采用适合于不同焊丝尺寸，类型和材料的紫铜导电嘴。此外焊接电流通过导电嘴等部件时产生的电阻热和电辐射热在一起，会使焊枪发热。所以需要采取一定的措施冷却焊枪。这里采用水冷法。3.5 供气系统：供气系统通常与鸨极氮弧焊相似，由气源（高压气瓶），气体减压阀，气体流量

16、计，电磁气阀和软管等组成，气体减压阀将高压气瓶中的气体压力将至焊接所要求的压力，气体流量计用来调节和标示气体流量大小，电磁气阀用以控制保护气体的通断。3.6 水冷系统：水冷系统主要用来冷却焊接电缆，焊枪和鸨棒。当焊接电流小于150A时不需要水冷；当焊接电流大于150A时需要使用水冷式焊枪。对于手工水冷式焊枪，通常将焊接电缆装入通水的软管中做成水冷电缆，这样可以大大提高电流密度，减轻电缆质量，使焊枪更轻便4。4焊接工艺参数4.1 参数焊接工艺参数主要有焊接电流、焊丝直径、电弧电压、焊接速度、焊接接头位置、焊接道次、保护气体流量。必须指出，某一参数的影响是在其他的参数给定的条件下的表现。实际各参数

17、之间是互相关联的，改变某一个参数就要求同时改变另一个或另一些参数，才能获得改变参数所期望获得的效果。4.1.1 焊接电流MIG焊时焊接电流主要取决于零件厚度。MIG焊铝是，焊接电流送丝速度或熔化速度有一个线性关系。如图所示；调节送丝速度即可调节焊接电流焊接电流主要与“焊丝的熔化速度”及“母材的熔深”有关。如图4.1.1所示焊接电流越大送丝速度增加。在同一焊接电流时，焊丝直径约小熔化越快。另外，如图4.1.1所示，当焊接电流增大时，焊缝宽度、熔深以及焊防余高都有增大的倾向。焊接电流（A）一5g5工£££)财熔擘型焊接电流（ANO-m5OA£ul)«

18、;w瓶«隧能©M唇犍理根据上图所示去焊接电流为250A,焊丝直径为1.6mm送丝速度为5m/min,选用焊丝（GB/T10858-1989）型号SAl-2。4.1.2 电弧电压电弧电压主要与“电弧长度”以及“熔深的状态”有关。图4.1.2中表示了电弧电压与焊缝形状的关系。如图所示，随着电弧电压的增高电弧将变长，焊缝余高将变得很平坦。相反，如果电弧电压变低则电弧将变短、焊缝形状将变得突起。如下图中，此处取电弧电压为26V电压:低适中另外，电弧电压“电弧的稳定性”、“焊接飞溅的产生”影响很大。根据熔滴过渡的状态保持合适的电弧电压非常重要。4.1.3 焊接速度焊接速度主要与“溶深

19、状态”（焊缝宽度、熔化深度以及余高）有关，参照如4.1.1焊接速度为0.6m/min.4.1.4 焊枪的操作MIG焊接时焊枪的移动方向一般为“前进法”。这是为了避免将空气卷入保护气体中，从而得到健全稳定的电弧。特别是要使用电弧的清洁作用的铝的焊接时一定要使用前进法。4.2 焊前准备4.2.1 坡口制备2mm（焊件坡口图）对接接头板厚小4毫米时，不开坡口；板厚410毫米时，开V型坡口，坡口角度为6070°,钝边0.51mm,对口间隙13mm。最终规范如上图所示。数据来源为下图。板厚/mm坡口形式焊接位置焊道顺序焊接规范焊丝矶气L/min电流/A电压/V焊接速度mm/min直径/mm送丝

20、速度m/min水平1120024450r5.9对接2250276007.7206V形横焊11706001.65.02324坡口立焊2190257005.6仰焊344.2.2 清理工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物，在焊前必须消除干净，否则会引起气孔、夹渣等缺陷，使焊缝的性能降低。清理的方法有两种：（1）机械清理法：用风动钢丝轮或钢丝刷、细砂纸清理，直到露出金属光泽为止。（2）化学清洁法：将焊接边缘和焊丝放入30%硝酸水溶液中，浸蚀23分钟，然后在流动的冷水中用洁净的布或棉纱擦干净。4.2.3 预热为了消除气孔，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，提高焊接速度，减少氮气消耗量，焊件必须预热，板厚

21、小于3毫米时，预热温度为150300C；板厚大于3毫米时，预热温度350500C；预热温度过高，不仅恶化劳动条件，而且使焊接热影响区扩大，降低焊接接头的机械性能。4.2.4 焊接道次焊接道次主要取决于零件厚度、接头形式、坡口尺寸及结构和材料特性。此外每个道次的熔池体积较小，也有利于氢气泡在熔池凝固前逸出。相邻两焊道内残存的气孔巧合相连而形成的通孔的机率不是很大。因此多道焊较有利于保证气密性，防止渗漏。通过查表这里适合用四道次焊缝，并且焊前加垫板。5焊接注意事项1 .焊接工作场地必须备有防火设备，如灭火器，消防栓等。氮弧焊工作场地要有良好的自然通风和固定的机械通风装置，减少氮弧焊有害气体和金属粉

22、尘的危害。2 .熔化极氧气保护焊机应放在干燥通风处，严格按照使用说明操作。3 .应经常检查焊枪冷却水系统的工作情况，发现堵塞或泄漏时应即刻解决，防止烧坏焊枪和影响焊枪质量。4 .焊接人员离开工作场所或焊机不使用时，必须切断电源。5 .氮弧焊机高频振荡器产生的高频电磁场会使人产生一定的头晕，疲乏。因此焊接时应尽量减少高频电磁场作用的时间，引燃电弧后立即切断高频电源。6 .焊接时，紫外线强度很大，易引起电光性眼炎，电弧灼伤，同时产生臭氧和氮氧化合物刺激呼吸道。因此，焊工操作时应穿白帆布工作服，戴好口罩，面罩及防护手套，脚盖等。为了防止触电，应在工作台附近地面覆盖绝缘橡皮，工作人员应穿绝缘胶鞋网。6

23、外观检验外观检验主要包括焊缝平直度偏差、厚度及余高的检查；表面裂纹检查；咬边检查；焊接件或产品的几何尺寸检查，包括形状及变形量是否超过技术规程的规定等。该过程以目视检查实现.目视检查用于检查堆焊层外观和尺寸，如用低倍放大镜，尺寸计量工具等。通常要检查的是焊后的堆焊表面质量（熔渣清理，飞溅清理），表面成型质量（表面尺寸，凸凹，余高，粗大颗粒等），表面有无各类裂纹或峭皮。其最基本的外形尺寸要均匀，堆焊层与基体金属之间应平滑过渡，基体无变形，属于初步检查。7无损检测无损检测的目的是检查焊缝的表面与内部裂纹，夹杂、气孔、未熔合和未焊透等工艺性缺陷。无损检测一般都安排在外观检测之后进行，由于本焊接工艺易于出现裂纹，所以可以用超声波探伤。超声波探伤是利用频率超过20kHz