焊接技術(shù)及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文鑄鐵件焊縫設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-25 01:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，尤其是制造業(yè)發(fā)展中，焊接技術(shù)是一種不可缺少的加工手段。以西氣東輸工程項(xiàng)目為例，全長(zhǎng)約4300公里的輸氣管道，焊接接頭的數(shù)量竟達(dá)35萬(wàn)個(gè)以上，整個(gè)管道上焊縫的長(zhǎng)度至少1萬(wàn)5千公里。國(guó)家大劇院一共用了6700噸鋼材，焊縫長(zhǎng)達(dá)100公里，如果不算已經(jīng)焊好的預(yù)制件，就現(xiàn)場(chǎng)焊縫加起來(lái)也有35公里長(zhǎng)，需要100多名優(yōu)秀的焊工，耗用87噸焊條。北京奧運(yùn)會(huì)鳥(niǎo)巢用的鋼材11萬(wàn)噸，焊縫長(zhǎng)達(dá)320公里，所用的焊條20100噸，可以足足繞地球赤道三圈。離開(kāi)焊接，簡(jiǎn)直無(wú)法想象如何完成這樣的工程。隨著世界制造業(yè)的快速發(fā)展，焊接技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，焊接技術(shù)水平也越來(lái)越高。新的焊接工藝方法不斷涌現(xiàn)，專(zhuān)業(yè)焊接設(shè)備日新月異。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)外焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也紛紛通過(guò)各種方式展示自身的實(shí)力，特別是借以展會(huì)展出品種繁多的產(chǎn)品和先進(jìn)的技術(shù)?！ 】v觀2009年的三大焊接展，即2009年6月在上海舉辦的第14屆北京．埃森焊接與切割展覽會(huì)、2009年9月在德國(guó)埃森舉辦的第17屆德國(guó)埃森焊接與切割展覽、2009年10月在天津舉辦的第23屆中國(guó)焊接博覽會(huì)，我們對(duì)國(guó)內(nèi)外焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及焊接生產(chǎn)發(fā)展的新需求和新動(dòng)向印象較深的是：核心技術(shù)的作用得以顯現(xiàn)，數(shù)控和電源方面有發(fā)展，激光焊接技術(shù)成為一大亮點(diǎn)，機(jī)器人應(yīng)用普及化?？梢哉J(rèn)為，世界焊接技術(shù)又跨上了一個(gè)新臺(tái)階，在高效、自動(dòng)化、環(huán)境友好方面有了新的進(jìn)步。焊接材料的種類(lèi)更加豐富，焊接自動(dòng)化、高效化、清潔化更加突出。焊接技術(shù)的綜合成本更低，焊接對(duì)工業(yè)的服務(wù)更加廣泛。同時(shí)，焊接中存在的手工、粗糙、臟亂、低速已基本消除，取而代之的是自動(dòng)、精密、清潔、高效。 產(chǎn)品情況重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)主要為國(guó)家大型骨干企業(yè)和國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目提供重型機(jī)械裝備。行業(yè)制造骨干企業(yè)如第一重型機(jī)械集團(tuán)有限公司、第二重型機(jī)械集團(tuán)有限公司、太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司、大連重工起重機(jī)集團(tuán)有限公司、中信重型機(jī)械有限公司、鄭州煤機(jī)廠、北京煤機(jī)廠、上海振華港口機(jī)械公司、齊齊哈爾第二機(jī)床廠等，主要制造大型橋式和門(mén)式起重機(jī)、4~35m3機(jī)械式挖掘機(jī)、1~6m3液壓挖掘機(jī)、大型加壓氣化爐、加氫反應(yīng)器、大型舞臺(tái)設(shè)備、航天發(fā)射塔架、焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備、螺旋焊管設(shè)備以及大型減速機(jī)、提升機(jī)、堆取料機(jī)、軋鋼鍛壓設(shè)備、氧氣瓶壓機(jī)、水泥設(shè)備、粉磨、破碎機(jī)械、水利、工程機(jī)械、液壓支柱、港口機(jī)械及環(huán)保設(shè)備等大型設(shè)備。第二章 灰口鑄鐵焊縫設(shè)計(jì) 在焊接灰口鑄鐵時(shí)，經(jīng)常會(huì)在熔合區(qū)生成一層白口組織。產(chǎn)生白口組織的原因是：由于母材近縫區(qū)在焊接時(shí)受到高溫加熱，當(dāng)受熱溫度860℃以上時(shí)，原來(lái)灰口鑄鐵中得游離狀態(tài)的石墨開(kāi)始部分也熔于鐵中，溫度越高，熔于鐵中的石墨也越多。當(dāng)冷卻時(shí)，一般認(rèn)為在30~100℃/s的急速冷卻條件下，熔于鐵中的碳來(lái)不及以石墨形式析出，而呈滲碳體出現(xiàn)，即所謂白口。另外。在焊接熔池中的石墨化元素碳，硅等不足也是產(chǎn)生白口的主要原因。一般在窄小的高溫度熔合區(qū)內(nèi)，焊后很容易產(chǎn)生白口組織。白口組織硬而脆，使得焊縫在焊后難以機(jī)械加工，甚至?xí)?dǎo)致開(kāi)裂。防止白口產(chǎn)生主要措施是適當(dāng)調(diào)整填充金屬的化學(xué)成分和冷卻速度。改善焊縫技術(shù)的化學(xué)成分，增加石墨化元素的含量，可以在一定條件下防止焊縫金屬產(chǎn)生白口。例如氣焊用鑄鐵焊絲的碳，硅含量要比母材高（％~％，%~%）特別是冷焊灰口鑄鐵時(shí)，％焊后緩冷和延長(zhǎng)熔合區(qū)處于紅熱狀態(tài)的時(shí)間，使石墨充分析出，這是避免熔合區(qū)產(chǎn)生白口的主要工藝途徑。采取的具體措施是焊前預(yù)熱和焊后保溫。由于氣焊時(shí)冷卻速度較慢。因此。對(duì)于防止白口極為有力 焊接接頭出現(xiàn)裂紋 裂紋是焊接灰口鑄鐵的要問(wèn)題，灰口鑄鐵焊接接頭上的裂紋可能出現(xiàn)在焊縫金屬中，也可能在基本金屬即母材上。母材的裂紋一般出現(xiàn)近縫區(qū)，可能是縱向，橫向或斜向的。由于灰口鑄鐵塑性極差，幾乎不能發(fā)生任何塑性變形，而且強(qiáng)度又低，所以在焊接應(yīng)力及鑄件本身應(yīng)力（組織應(yīng)力）的共同作用下，當(dāng)局部應(yīng)力大于強(qiáng)度極限時(shí)，就產(chǎn)生裂紋。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使焊縫金屬和母材分離，即焊縫從基本金屬上脫離下來(lái)，即所謂剝離。如果焊縫強(qiáng)度較高而母材強(qiáng)度較低，或結(jié)合處產(chǎn)生白口時(shí)，由于白口鑄鐵收縮率（％~2.％）比灰口鑄鐵收縮率（％~％）大，且塑性也差，故均產(chǎn)生剝離。焊縫金屬內(nèi)的裂紋，一般常見(jiàn)的是橫向裂縫，有時(shí)也有縱向及斜向裂紋，在焊縫斷口處沒(méi)有高溫氧化時(shí)常見(jiàn)的藍(lán)顏色。裂紋生成時(shí)常發(fā)出清脆的金屬開(kāi)裂聲。通常裂紋發(fā)生在熱態(tài)焊縫金屬的暗紅色消失后，即600℃以下，直到焊縫與焊件整體溫度均勻化之前。最容易發(fā)生裂紋的溫度在400℃以下，通常這種在熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的共同作用下發(fā)生的裂紋稱(chēng)為熱應(yīng)力裂紋。 灰口鑄鐵的化學(xué)成分及力學(xué)性能灰口鑄鐵（HT）中的碳全部或大部分以片狀石墨形態(tài)存在，分布于不同的基礎(chǔ)上，斷口呈暗灰色。這類(lèi)鑄鐵的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，具有優(yōu)良耐磨性和切削加工性等，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。由于基體中的石墨呈片狀分布，與基體結(jié)合力弱。因此灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低、硬度低，塑性幾乎為零。灰口鑄鐵的化學(xué)成分、性能特點(diǎn)見(jiàn)表222。表21灰口鑄鐵的化學(xué)成分牌號(hào)基體組織化學(xué)成分%CSiMnpSHT1OO珠光體30%~70%粗片狀，鐵素體70%~30%,二元磷共晶體少于7%~~~HT150珠光體40%~90%粗片狀，鐵素體10%~60%,二元磷共晶體少于7%~~~~~~~HT200珠光體90%中片狀，鐵素體少于5%，二元磷共晶體少于4%~~~~~~~~~HT250珠光體98%粗片狀，二元磷共晶體少于2%~~~~~~~~~HT300珠光體多于98%中細(xì)片狀，二元磷共晶體少于2%~~~~~~~~~HT350珠光體95%粗片狀，二元磷共晶體少于1%~~~~~~~~~表22灰口鑄鐵的力學(xué)性能牌號(hào)金相組織/Mpa抗拉強(qiáng)度/Mpa彎曲強(qiáng)度/MPa硬度/HBSHT100鐵素體≥100≥260≤150HT150鐵素體+珠光體≥150≥330150~200HT200珠光體≥200≥400170~220HT250珠光體≥250≥470190~240HT300孕育鑄鐵≥300≥540210~260HT350孕育鑄鐵≥350≥610230~280HT400孕育鑄鐵≥400≥680207~269（字母“HT”+數(shù)字（最小抗拉強(qiáng)度）） 常用鑄鐵件的焊接方法由于鑄鐵的一些優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)制造材料中占有很大的比重。鑄鐵零件大多是加工精度高、價(jià)格昂貴的基礎(chǔ)零件，如氣缸體、氣缸蓋、變速器殼體等。鑄鐵零件在制造及使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂紋、氣孔、損壞等情況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)在正常使用情況下，這類(lèi)零件達(dá)到磨損極限時(shí)，％～％，％～％，此時(shí)將零件報(bào)廢，無(wú)疑是非常浪費(fèi)的。因此，研究和利用先進(jìn)的修理經(jīng)驗(yàn)，合理地修復(fù)鑄鐵零件是十分必要地。焊接就是一種非常有效地修復(fù)鑄鐵零
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