焊接工藝論文范文

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第1篇

1．1焊接接頭的型式及特征柔板尺寸為（11000×1200×22）mm，最大變形撓度為800mm。由于柔板主體既要有較高的強度又要有足夠的韌性，故材料選用抗拉強度大于800MPa的T－1鋼；由于鑄鋼件力學性能的各向異性并不顯著，且此部位需要流線型造型，因此與柔板連接的底座選擇鑄鋼件，為滿足強度要求選用14mm厚的ZG310－570；采用T型接頭、單V型坡口、金屬焊接位置為平角焊的接頭形式。

1．2基材的焊接性分析T－1鋼是一種低合金高強鋼，其抗拉強度大于800MPa，并含有一定量的合金元素及微合金化元素。其焊接性不同于碳鋼，主要體現在熱影響區組織與性能的變化對焊接熱輸入比較敏感和淬硬傾向大，易產生冷裂紋。ZG310－570是一種中碳鋼，淬硬傾向較大，在熱影響區容易產生低塑性的馬氏體組織，當焊件剛性較大或焊接材料、工藝參數選擇不當時，容易產生冷裂紋。根據國際焊接學會推薦的碳當量CE（IIW）計算公式和日本JIS標準（適用規定：低碳調質低合金高強鋼）T－1鋼的碳當量計算公式，計算得出ZG310－570鑄鋼的碳當量為0．81，T－1鋼的碳當量為0．53。這說明這兩種鋼材焊接時易于淬硬，若焊接工藝選用不當，熱影響區易形成硬而脆的馬氏體組織，使接頭的塑韌性下降，耐應力腐蝕性能惡化，產生冷裂紋的傾向增加。因此需預熱，且需采用較小的熱輸入。

1．3焊絲和焊接方法的選擇T－1和ZG310－570組織分類都屬于珠光體鋼，它們的熱物理性能沒有很大差別，僅是合金化程度不同。為獲得優質的焊接接頭，一般按照異種鋼合金化程度較高的鋼來選擇金屬焊接方法和制定焊接工藝。碳（或碳當量）是決定珠光體鋼在焊接時淬火傾向的主要因素，一般應按異種鋼中碳（或碳當量）最少的鋼來選擇金屬焊接材料。其焊前預熱或焊后熱處理的工藝參數按異種鋼合金化程度較高者選用。由于低碳調質鋼焊后一般不進行熱處理，故選擇焊接材料時要求焊縫金屬在焊態下具有接近母材的力學性能。但在特殊情況下，如結構剛度或拘束度很大、冷裂紋難以避免時，必須選擇熔敷金屬強度比母材稍低的金屬焊接材料作填充金屬。綜上所述，焊絲選用ER50－6，因T－1鋼為調質狀態，只要加熱溫度超過回火溫度，其性能就會發生變化。因此焊接時因熱作用使熱影響區的局部強度和韌性下降是不可避免的。強度級別越高，這個問題越突出，所以對焊后不再進行調質處理的柔板應選擇能量密度較大的焊接方法，如熔化極氣體保護焊。

1．4T－1鋼的抗裂試驗、預熱溫度和層間溫度的確定因T－1鋼的合金化程度較高，所以抗裂試驗、預熱溫度和層間溫度的確定由T－1鋼決定。又因T－1鋼易出現冷裂紋，因此采用“斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法”測試T－1鋼最低預熱溫度和最高層間溫度。將T－1板加工至選用厚度，焊絲選用ER50－6，直徑為Φ1．2mm，保護氣體為CO2，電流為240A，電壓為32V，焊接速度為28cm／min。試驗選取預熱溫度為120℃，未出現裂紋。實際工作中采用預熱溫度＞130℃。為防止組織發生變化，預熱溫度不得大于220℃，層間溫度也應控制在＜220℃。施焊過程中未發現裂紋。

1．5T－1與ZG310－570異種鋼的焊接工藝焊前采用火焰預熱，預熱溫度最小為100℃，金屬焊接時層間溫度控制在最大200℃，采用純度大于99％的CO2混合氣體保護焊焊接，流量為15L／min～20L／min。焊絲為ER50－6，金屬焊接的打底電流為120A～150A，電壓為18V～20V，焊接速度為10cm／min～15cm／min；填充蓋面電流為240A～270A，電壓為25V～27V，焊接速度為30cm／min～50cm／min。采用多層多道焊。

2T－1與ZG310－570異種金屬焊接接頭的性能分析

T－1與ZG310－570異種金屬焊接接頭熔敷金屬的化學成分，與焊絲的化學成分相比，熔敷金屬的化學成分并未出現明顯的變化，且熔敷金屬中C、P和S的含量較低。表5為熔敷金屬的力學性能，從表中可以看出熔敷金屬的各項力學性能符合實際生產中的使用要求。

3結論

第2篇

可以將汽車后橋采用沖壓方式的焊接工藝。相比較兩種汽車后橋材料SAPH441與Q235兩種板材，適合的將SAPH441板材作為汽車后橋材料。這種板材力學性能相當好，是由低碳合金鋼來打造的，相比較Q235后橋板材的強度，SAPH441的強度大概高出Q235約百分之二十五左右。除此之外，SAPH441在焊接性能上也高于Q235。但是在SAPH441焊接過程中，容易因為板材構成中包含了碳錳兩種元素而出現淬硬性，這就容易造成焊接過程中有缺陷，這樣就會降低SAPH441的焊接性。因此，在進行SAPH441的焊接時，一定要采取相應的措施對這種缺陷進行補救。除了汽車后橋材料的選擇，還有一個極為重要的后橋零部件，它負責傳遞力及力矩，是后橋連接的一個部件，這個部件就是變形軸管。考慮到變形軸管的功能與起到的作用，一定要選擇汽車后橋所規定的力學性能材料。除此之外，汽車軸管承受了后橋大部分的受力，因此容易出現變形，在進行材料的選擇時，一定還要考慮到材料的可塑及可焊性。考慮到成本的問題，在進行材料的選擇時，要采用材料使用要求合格的，相對的又能節省成本的。

2后橋殼類別及焊接工藝設計

第一類：橋殼為三段式橋殼，即主體部分為橋殼法蘭盤、變形軸管、橋殼中段（橋殼中段上下半殼、加強圈、帽殼）。優點：產品焊縫較少，焊接應力小、密封性好，焊接工藝簡單。缺點：成本較高。焊接工藝為：（1）點定、焊接橋殼中段上下半殼與加強圈；（2）橋殼與加強圈焊接完畢后與帽殼焊接；（3）橋殼中段與變形軸管使用專機自動焊接環焊縫；（4）橋殼中段與變形管焊接后機加工變形管兩端；（5）使用壓裝專機將橋殼法蘭盤壓入變形管兩端并在壓裝專機上使用二氧化碳保護焊點定；（6）將壓裝點定后的橋殼法蘭盤使用專機自動焊接環焊縫。（7）根據橋殼設計情況使用專用支架工裝點定焊接各油管支架及鋼板彈簧支座。

第二類：橋殼為上下半殼扣合焊接結構。此種結構中有兩種結構：結構1型：上下半殼扣合無鑲塊結構。結構2型：上下半殼扣合有鑲塊結構。兩種結構的主要區別在沖壓上下半殼扣合焊接有無三角鑲塊。產品主體結構為：橋殼法蘭盤，上、下半殼，加強圈、帽殼。結構1型優點：主體為沖壓成型成本較低。缺點：焊縫較第一類結構長、焊接變形量大。結構2型優點：上下半殼、鑲塊均為沖壓焊接結構、板材利用率高，成本最少。缺點：三角鑲塊為焊接應力集中區，易出現焊縫開裂等問題。對焊接質量要求較高，一般要求熔深達到60%以上，應力集中點要求90%或更高。焊接工藝：（1）點定上下半殼、加強圈、橋殼法蘭盤；（2）（結構2）點定四塊三角鑲塊（結構1無此工藝步驟）；（3）使用專機焊接上下半殼直縫焊道；（4）手工或使用專機焊接三角鑲塊焊道（結構1無此工藝步驟）；（5）使用專機自動焊接加強圈環焊縫；（6）使用專機定位壓緊帽殼并自動焊接帽殼環焊縫；（7）使用專機自動焊接橋殼法蘭盤環焊縫；（8）根據橋殼設計情況使用專用支架工裝點定焊接各油管支架及鋼板彈簧支座。

3焊絲選型及工藝參數設定

焊絲選型：根據板材的性能查找《焊接手冊》中表2-1-1常見結構鋼力學性能及匹配焊接材料選用焊絲型號。如選用Q235板材的C、D級需要使用焊絲型號ER50-6。選型原則為：焊絲性能大于板材性能。工藝參數設定：皮卡車型的后橋殼板材厚度一般為5mm左右，焊絲一般選用直徑為1.2mm，焊接過程采用短路過渡，電流設定范圍為180-240A，電壓設定值為參考值（上下浮動為2V），計算公式為：200A以下，U=0.04I+16，200A以上，U=0.04I+20。

4后橋殼焊接密封性檢驗及焊接強度檢驗

由于后橋殼為驅動橋對橋殼的密封性要求較高，所以焊接完成后必須100%進行密封檢驗。現一般均采用高壓充氣后浸水試漏檢驗，如出現焊接不良導致的密封不良，可采用補焊焊接。如需補焊的焊道較長大于50mm需要斷續焊接避免補焊量過大導致的橋殼整體出現彎曲變形，導致產品報廢。焊接強度檢驗：采用剖切試驗。第一步采用火焰切割將焊道剖開，第二步使用銑床將焊道銑出光亮面，第三步使用200目金相砂紙打磨光亮面，對焊道剖切面拋光，第四步使用4%的硝酸酒精浸泡。第五步對焊道熔深測量計算熔深并出具檢驗報告。

5結束語

第3篇

1.1焊接變形原因

焊接的熱過程是導致殘余應力和塑性應變的根源。在焊接過程中,焊接熱過程對焊接質量和焊接效率的影響,主要來自以下幾個方面的深層次原因:(1)在焊接件上,熔池的形狀和尺寸直接影響焊接質量,而熔池大小與尺寸作用到焊接件上的熱量分布和大小息息相關;(2)焊接的熱過程包含加熱和冷卻兩個過程,這兩個過程中的加熱和冷卻參數會直接影響熔池的相變過程,對金屬的凝固產生重要的影響,對熱影響區的金屬組織產生一定的破壞;(3)焊接中的熱過程直接決定熱量的輸入過程和熱量的傳遞效率,這直接導致焊接的母材的熔化速度;(4)焊接的熱過程如果不均勻,會對金屬構件各部分產生不同的熱響應,導致出現不同的應力,產生應力形變。從以上理論探討,我們可知在金屬構件焊接過程中出現變形,主要是由于焊接熱源是處于局部加熱,使得鋁合金構件上的熱量分布存在差異,在構件與母材之間的焊縫區域附近熱量吸收的較多,引起周圍鋁合金材料和母材都出現一定程度的受熱膨脹,而遠離焊縫區域的鋁合金材料和母材材料由于吸收到的熱量相對較少,發生的體積膨脹相對較小甚至不發生體積膨脹,使得焊縫區域的體積膨脹過程受到一定的抑制,導致焊接過程中,焊接構件和母材之間出現瞬間的熱變形,但是當鋁合金構件在焊接過程中產生的內應力超過了自身材料的彈性極限后,會出現一定的塑性應變,當焊接過程結束之后,焊接件又逐步冷卻而產生殘余變形。

1.2焊接變形分類

從機械領域考慮整個焊接過程,可以將焊接過程中出現的變形分為瞬間變形和殘余變形。其中,焊接過程瞬間熱變形分為三種,依次是面內位移、面外位移和相變組織形變。焊后殘余變形分為面內變形和面外變形兩大類,面內變形又分為焊縫縱向收縮、焊縫橫向收縮、回轉變形;面外變形又分為角變形、彎曲變形、扭曲變形。

1.3鋁合金的焊接性能分析

熟悉化學原理的人都清楚,各種鋁合金的化學成分并不一致,導致不同鋁合金的物理性能和化學性能存在一定的差異,但是,由相關研究試驗并結合以上的焊接熱理論和焊接應力應變理論分析可知,鋁合金的焊接性能主要與鋁合金中的含鋁量和含鎂量有關。隨著含鎂量的增高,鋁合金強度增高,焊接性能改善;但是,當含鎂量超過7%的極限值之后,鋁合金容易出現應力集中,降低焊接性能。但是,鋁合金與其他金屬相比,由于在空氣中或者是進行焊接時,比較容易與氧反應被氧化,生產的氧化鋁薄膜由于熔點高,在焊接時會阻礙焊接過程;焊接過程中,在接頭內容以出現一些焊接缺陷,因此,在焊接前需要進行表面處理后盡快進行焊接。此外,由于鋁合金的其他物理化學性能如熱導率、比熱等比鋼大,在焊接時容易造成較多的焊接熱量的流失,因此,在焊接時需要采用高度集中的熱源進行焊接,才能有效提升焊接質量,降低應力形變的出現。

1.4鋁合金構件焊接變形控制措施

從上述對鋁合金構件焊接性能和焊接熱過程的分析,對于鋁合金構件在焊接過程中出現的瞬間變形和焊接結束后出現的殘余變形,需要采取一定的控制措施,減少變形甚至是消除變形,促進鋁合金構件在裝備整體結構中發揮應用的作用。在鋁合金構件設計階段結合整體裝備,做好其結構設計并采取優質的焊接技術,能夠顯著減小焊接變形量。為此,我們可以從兩個階段進行鋁合金焊接變形量的控制。一個階段是設計階段,另一個是制造階段。在設計階段,主要遵循如下幾個原則即可實現在設計過程做好對鋁合金焊接變形的有效控制:首先是要對焊接的工藝進行有效的設計與選擇,一般在這個過程中,遵循的原則就是盡量選擇那些實踐反饋效果好應用成熟的焊接工藝;其次,對于焊接過程中,鋁合金構件和主體裝備結構之間焊接縫隙的尺寸、形狀、布局以及位置都應進行有效的設計,盡量通過好的焊縫設計鋁合金構件在主體結構上的位置,控制好焊縫的布局和位置,然后減少焊縫的數量,選擇最優的焊縫尺寸,實現對焊接結束之后可能出現的殘余形變;最后,在設計過程中,需要做好一系列的仿真實驗和小比例模型的模擬實驗,在實驗檢驗的基礎之上,確定最終的設計方案,以便正確指導鋁合金的焊接,減小甚至防止鋁合金構件的焊接變形。在制造階段對鋁合金構件焊接變形的控制,主要是指焊接準備過程、焊接過程和焊接結束之后的過程中進行控制。首先,在焊接準備過程中,需要對焊接工藝設計到的參數進行詳細的熟記,并對相關的理論知識做到熟記于心。另外,在焊接準備過程中,需要預先對焊接構件進行一定的拉伸然后再采取剛性固定措施進行組裝拼接,做好這些準備工作是控制變形的前提;其次,在焊接過程中,除了要嚴格按照設計的焊接工藝進行焊接之外,還應按照優秀的焊接工藝實現對瞬時變形的控制,例如,采取那些能量密度高的熱源,對焊接過程中的焊接受熱面積進行技術控制;最后,在焊接結束之后,應加強對鋁合金構件焊接水平的檢測,一旦發現存在著殘余變形,及時采取加熱矯正或者是利用機械外力作用進行矯正,達到對變形量的減小。

2鋁合金構件焊接工藝優化

對于鋁合金構件在焊接過程中出現的焊接變形,可采取多種手段進行。如在結構設計階段,可通過相關的應力形變實驗,分析應力出現的大小,結合設計的允許值,調節焊縫的尺寸,盡量降低焊縫的數量,對焊接后出現的殘余變形進行控制;在焊接過程中,采取一定的反變形或者是剛性固定組裝的方法在焊前進行預防;焊接結束之后,為了減小已經出現的殘余變形,可以采取加熱矯正或者是利用機械外力進行矯正的方法。當然,最為有效的方法還是在相關變形研究理論的基礎之上,結合焊接試驗,對焊接工藝進行一定的優化,結合實際的鋁合金構件進行參數的設定,科學控制鋁合金構件的焊接應力變形,最終生產出符合設計要求的產品。對于鋁合金構件的焊接,在焊接過程中,焊絲直徑、成分和表面質量關系到焊縫金屬及熱影響區的力學性能,尤其是焊接變形。因此,選取合理的焊絲直徑,選擇表面質量上等和化學成分達標的焊絲就是優化焊接工藝的主要步驟之一。在通常的情況下,為了保證焊接的質量,主要選擇焊絲直徑大的焊絲。不過,由于焊絲直徑選擇太大,對于薄板鋁合金構件的焊接并不利。因此,在現有實踐的基礎之上,對于焊絲直徑的選擇一般是隨著鋁合金構件厚度的增加而逐步增加。此外,在進行平焊時,焊絲直徑應相對選大一點;立焊或橫仰焊時,則選擇較小直徑的焊絲。焊接電源作為焊接過程中的主要能量來源,為了使焊接質量達標,在選擇電源種類與極性時,需要選取那些既能夠滿足焊接工藝需求,又能夠符合用戶物質、經濟和技術等條件的電源。

一般,由于直流電源的電弧具有較好的穩定性、焊接質量優和飛濺少等特點,在鋁合金構件的焊接時是作為首選的。選擇直流反接電源進行焊接,能夠借助焊件金屬為負極的電弧產生的陰極霧化效果,對鋁合金構件表面致密的氧化鋁薄膜產生快速熔化,而且在焊接過程中,能夠避免產生大量的焊渣和污染性氣體,不僅方便了焊工對反應熔池的觀察,及時調整焊接的速度和角度,而且還能對焊工的職業健康危害程度有所下降。例如,在焊接6毫米的鋁合金薄板構件時,一般主要采用直流反接電源進行焊接。對焊接工藝進行優化,目的就是為了使鋁合金構件焊接的質量和焊接形變在允許的范圍之內。由以上對鋁合金焊接熱過程和變形理論的分析和探討之后,我們發現選擇適宜的焊接電流,是優化焊接的重要考慮方向。在焊接過程中,焊接電流是指流經焊接回路的電流,這個電流的大小對焊接生產效率和焊接質量有著直接的影響。一般為了提高焊接生產效率,在質量保證前提下,選擇盡可能大的焊接電流,以達到提高焊接效率的目的。不過,由于電流過大,引起熱量輸入過大和較大的電弧力存在而導致的焊縫熔深和余高增大,而且還會使熱影響區的晶粒變得粗大,出現應力集中區,使接頭的強度和承載能力下降。同時,由于電流鍋小,電弧燃燒不充分不穩定,容易形成氣孔和夾渣等焊接缺陷,使得焊接接頭的沖擊韌性降低,不利于焊接質量的提升,因此,在焊接電流選擇上,還是需要通過實踐選取適宜的電流。由于電弧長短對焊接質量也有顯著影響,而電弧電壓決定電弧長短,因此,在焊接時,依據焊接試驗,需要控制好電弧電壓,產生適宜長度的電弧長度進行焊接。例如,對于6mm厚度的鋁合金板材進行焊接時,焊接電流定義為170A,焊接電弧電壓為25V,通過實驗論證,焊接接頭強度可以達到良好的效果。由焊接熱過程分析得到,在鋁合金構件焊接過程中,為了實現對焊接變形量的控制與減小,一般應采用能量密度高的焊接熱源,同時,對焊接速度進行優化,保證焊接速度既不會過快也不會過慢。例如,從相關實踐表明,對于6mm厚度的鋁合金板材進行焊接時,焊接電流定義為170A,焊接電弧電壓為25V,通過此實驗論證,焊接接頭強度可以達到良好的效果。

3總結