【正文】 性能的要求。這是選配焊劑和焊絲的主要依據(jù)。當(dāng)被焊材料的種類不同時，或?qū)附咏宇^的要求不同時，應(yīng)選擇不同的焊劑與焊絲組合。 在焊接低碳鋼和強度等級較低的低合金鋼時，應(yīng)按等強原則選用與母材相匹配的焊接材料，選用高硅高錳焊劑（如 HJ43 HJ43精品 HJ430）與低碳鋼焊絲（如 H08A）或含錳的焊絲（如 H08MnA）相配合，或用中錳、低錳或無錳焊劑與含錳量較高的焊絲（如 H08MnA、H10Mn2）相配合。 在焊接低合金高強鋼時，特別注意保證焊縫的塑性和韌度，可選用中錳中硅或低錳中硅型焊劑，匹配相應(yīng) 的合金鋼焊絲。當(dāng)焊接強度級別比較高的鋼時，為了得到高韌度，一般選用堿度高的燒結(jié)焊劑。 在焊接耐熱鋼、低溫鋼和耐蝕鋼時除了要考慮焊縫與母材等強外，還要保證焊縫具有與母材相同或相近的耐熱性耐蝕性和耐低溫性，可選用中硅或低硅型焊劑與相應(yīng)的合金鋼焊絲相匹配。 焊接奧氏體或鐵素體高合金鋼時一般選用堿度比較高的中硅或低硅型熔煉焊劑，與合適的高合金鋼焊絲相匹配。不可采用高硅型熔煉焊劑，防止大量滲硅，導(dǎo)致焊縫性能下降。 二、 埋弧焊的工藝特點 稀釋率高 由于埋弧焊焊縫熔透深度大，母材熔化量大，焊縫的稀釋率可達(dá) 70%，這使得 焊縫的成分在很大程度上取決于母材的成分，因此選用合金元素含量低于母材的焊絲焊接不會降低焊接接頭的強度。 熱輸入大 為獲得高的熔敷率，埋弧焊通常選用大電流焊接，焊接熱輸入較大，焊接接頭冷卻速度比較慢，導(dǎo)致焊接接頭組織易粗大，強度和降低。為提高接頭的強度和韌性，在焊接厚板坡口的填充焊道時，應(yīng)選用合金成分略高于母材的焊絲并配用中性焊劑焊接。 焊接速度快 埋弧焊的焊接速度一般為 25m/h，應(yīng)該選用適宜的快速焊焊劑。 精品 167。 焊接工藝參數(shù)分析 埋弧焊的焊接參數(shù)有焊接電流、電弧電壓、焊接速度等。焊接參數(shù)的選擇 關(guān)系到焊接質(zhì)量的好壞，所以在焊接過程中必須嚴(yán)格控制埋弧焊的焊接參數(shù)。 一、 焊接電流 當(dāng)其他條件不變時，改變焊接電流會改變焊縫的形狀和尺寸。無論是 Y 型坡口還是 I 型坡口，在正常焊接條件下，熔深與焊接電流的變化成正比。電流不能過小，也不能過大，電流小，熔深淺，余高和寬度不足，電流過大，熔深大，余高過大，易產(chǎn)生高溫裂紋。由于隨著電流密度的增加，熔池熔化金屬質(zhì)量不斷增加，熔融金屬排出困難，熔深增加較慢，并隨著熔化金屬量的增加，余高增加焊縫成形變差，所以埋弧焊時增加焊接電流的同時要增加電弧電壓，保證焊縫成形。 二、 電弧電壓 電 弧電壓的大小對焊縫成形影響較大，電弧電壓低熔深大，焊縫寬度窄，易產(chǎn)生熱裂紋；電弧電壓高時，焊縫寬度增加，焊道下凹，脫渣困難，氣孔和咬邊傾向增加。埋弧焊時，電弧電壓是依據(jù)焊接電流調(diào)整的，即一定焊接電流要保持一定的弧長才可能保證焊接電流的穩(wěn)定燃燒，所以電弧電壓的變化范圍是有限的。 三、 焊接速度 焊接速度對熔深和熔深的影響較大，通常情況下，焊接速度小，焊接熔池大，焊縫熔深和熔寬均較大。隨焊接速度的增加，焊縫熔深和熔寬都將減小。焊接速度隊焊縫斷面形狀的影響也較大，焊接速度過小的話，熔化金屬量多，焊縫成形差，焊接速度較大 時熔化金屬量不足，容易咬邊。在實際的焊接生產(chǎn)中為提高生產(chǎn)效率，同時保持一定的熱輸入，在增加焊接速度的同時必須加大電弧功率，才能保證一定的熔深和熔寬。 精品 四、 焊絲直徑 焊絲直徑影響熔敷率。在電流一定的條件下，細(xì)絲的電流密度大，熔敷率高。但是送絲機的送絲速度有限，為得到更高的熔敷率，應(yīng)選擇粗絲。焊絲越細(xì)，焊縫熔深越大，同時熔寬越小。 五、 焊絲伸出長度 在焊接開始時最好使伸出長度大約為焊絲直徑的 8 倍，隨著焊接過程的進行，應(yīng)逐步調(diào)整伸出長度。增加伸出長度，會導(dǎo)致電弧電壓的下降。因此，在增加伸出長度時需要同時增加電源的電壓輸出 ，以保證焊縫成形質(zhì)量。當(dāng)焊接薄板時通過增加伸出長度可以有效減小熔深，從而避免燒穿。 六、 焊縫層數(shù) 厚板焊接，一般要開坡口并采用多層焊，因為多層焊焊接頭的顯微組織較細(xì)，熱影響區(qū)較窄。前一條焊道對后一條焊道起預(yù)熱作用，而后一條焊道對前一條焊道起熱處理作用。因此，接頭的延性和韌性都比較好。當(dāng)用埋弧焊焊接板厚超過 40~50mm 的鋼板時，往往需要采用多層焊。 167。 焊前預(yù)熱及焊后熱處理 為保證滿足焊接結(jié)構(gòu)技術(shù)條件，防止裂紋和某些其他的焊接缺陷產(chǎn)生，改善接頭的韌 性，消除焊接應(yīng)力，一些結(jié)構(gòu)需要進行熱處理。預(yù)熱可以減緩焊接接頭加熱時溫度梯度及冷卻速度，改善焊縫金屬和熱影響區(qū)的顯微組織，從而減少和避免產(chǎn)生淬硬組織，有利于氫的逸出，可防止冷裂紋的產(chǎn)生。對 Q235 而言板材厚度大于 34mm 時，預(yù)熱溫度可以選擇 100~150℃，預(yù)熱溫度過高則會增加焊工焊接困難。焊后熱處理可以消除或降低焊接殘余應(yīng)力，改善焊縫金屬盒焊接接頭組織與性能，同樣有利于殘余氫 的逸出。在高拘束度接頭和焊接性較差的材料焊接時，必須采用焊后熱處理工藝減少淬硬性，才能有效防止冷裂紋的產(chǎn)生。 精品 167。 焊接檢驗 為確保焊接結(jié)構(gòu)件制造質(zhì)量，保證其安全運行需要把焊接檢驗工作實施到整個焊接生產(chǎn)過程中去。焊接檢驗過程主要由焊前檢驗、焊后檢驗、安裝調(diào)試質(zhì)量檢測和產(chǎn)品服役質(zhì)量檢測等五個環(huán)節(jié)。常用的焊接方法可分為非破壞性檢驗和破壞性檢驗兩大類。生產(chǎn)中根據(jù)產(chǎn)品要求或不同材料，選用不同的檢驗方法進行檢驗。 精品 第三章Φ 13m 水泥磨機筒體焊接工藝設(shè)計 167。 備料工藝設(shè)計 備料工藝包括鋼板清理矯正、切割下料、坡口及邊緣加、彎曲變形等。 一、 鋼板的清理矯正 鋼板的清理主要是除銹，可以選用噴丸機對整 個鋼板進行除銹。采用設(shè)備為噴丸機。 鋼板的矯正主要是對鋼板的矯平，可以選用五輥鋼板矯平機對所用的鋼板進行矯平。鋼板矯平時要注意調(diào)整上下輥之間的間距，上下輥之間的間距不均勻?qū)?dǎo)致鋼板矯平的平整度。采用設(shè)備為五輥矯平機。 二、 切割下料 綜合考慮鋼板材料、板厚及經(jīng)濟性等因素，在本次研究中對厚度為 38mm 的 Q235 鋼板下料可以選用氧 乙炔火焰切割。半自動氧乙炔火焰切割主要用與切割外形較小，厚度較大的規(guī)則零件外形 。氧乙炔火焰切割具有燃?xì)獬杀镜停羁p小，爆炸范圍小等優(yōu)點。在切割 38mm板厚低碳鋼時切割速度為 150~300mm/min。 三、 坡口及邊緣加工 坡口及邊緣加工主要用火焰切割和刨邊機進性加工，所采用的設(shè)備是數(shù)控切割機和刨邊機。 四、 彎曲變形 在進行彎曲變形時需要對 38mm 板厚鋼板進行彎曲，可以選用在冷態(tài)下卷板機上進行加工，所采用的設(shè)備是四輥卷板機。 精品 167。 焊接工藝設(shè)計 167。 焊接方法確定 一、 裝焊方法設(shè)計 裝焊方法可以選用手工電弧焊，因為手工電弧焊應(yīng)用靈活、方便，適用于短小焊縫，并且焊接位置不受限制。 二、 焊接方法的設(shè)計 筒體焊接分為環(huán)焊縫和縱焊縫，考慮到筒體在交變載荷下的性能，全部采用連續(xù)焊縫焊接，又考慮板厚及焊接 效率，所以選用埋弧焊進行焊接。 167。 焊接材料的選擇 一、 手工電弧焊焊接材料的選擇 低碳鋼 Q235 的抗拉強度為 370~500MPa，平均值為 435MPa，根據(jù)母材與焊縫等強原則，與之匹配的焊條可選 E43 系列，焊條直徑為5mm。所以定位焊時選擇 J422 焊條合適。 二、 埋弧焊焊接材料的選擇 根據(jù)等強原則及埋弧焊工藝特點可以選用 H08A 焊絲與 HJ431 焊劑匹配。焊絲直徑為 4mm，機械性能：抗拉強度 415~550MPa，屈服強度≧ 330MPa,延伸率≧ 22%。 167。 焊接工藝參數(shù)的選擇 一、 手工電弧焊焊接工藝參 數(shù)的設(shè)計 根據(jù)分析選擇表 31 的參數(shù)進行定位焊接。 焊條 直徑(mm) 焊接電流 /A 電弧電壓/V 定位焊層數(shù) J422 Φ 5 200～ 270 16～ 25 1 精品 表 3－ 1 定位焊工藝參數(shù) 二、焊接時埋弧焊的工藝參數(shù)設(shè)計 焊接時由于板厚為 38mm，電流可取 900~1000A，電弧電壓為40~42V，焊接速度選取為 。 167。 焊接坡口形式的設(shè)計 在焊接筒體時存在環(huán)焊縫和縱焊縫兩種焊縫，其中環(huán)焊縫存在有不同板厚之間的焊接所以焊接坡口也有以下三種 （ a） （ b） (c) （ d） 圖 31 如圖 31 中所示，（ a）坡口形式為板厚為 38mm 的鋼板的縱焊縫坡口。（ b） 、（ c） 為厚度為 38mm 的筒節(jié)與厚度為 47mm 的筒節(jié)的環(huán)焊縫連接坡口，其中為防止不 同板厚的焊接產(chǎn)生應(yīng)力集中，所以需對接頭處厚板進行加工。（ d）為板厚為 47mm 的鋼板的縱焊縫。坡口均為精品 X 型坡口，選擇這種坡口是因為板厚較厚，為防止焊不到采用兩面焊，又 X 坡口比 V 型坡口節(jié)省材料，坡口易于加工。 167。 焊縫位置和尺寸的確定 裝配中點固焊，其長度為 20~30mm，間距為 300~500mm， 筒體成型對接時采用連續(xù)焊，環(huán)焊縫可以采取兩條焊縫對稱焊接。 167。 焊接順序和焊接層數(shù)的選擇 對于筒體的焊接可以采用分部件焊接的方法進行焊接。先分別進行筒體（一）、筒體（二）和筒體（三）的縱焊縫焊接 ，再進行筒體之間的環(huán)焊縫的焊接裝配。 對于筒體焊接層數(shù)的選擇，一般采用埋弧焊的方法時，板厚大于40~50mm 時采用多層焊，本次研究中板厚為 38mm，采用 X 型坡口雙面焊接，選用單層焊接方法，但在進行反面焊接之前需要進行反面清根處理。 167。 熱處理工藝和檢驗方法的設(shè)計 一、熱處理工藝 焊前預(yù)熱：由于 Q235 材料焊接性較好，且筒體的焊接過程中拘束度較小，不易產(chǎn)生冷裂紋等缺陷，同時考慮到焊接過程中的安全性，所以不必采用焊前預(yù)熱。 焊后熱處理：為了消除焊后的內(nèi)應(yīng)力，可在焊接完成后進行580~620℃去應(yīng)力 整體回火處理。 二、檢驗 根據(jù)實用性和經(jīng)濟性，筒體下料后的周邊及焊后筒體上焊縫采用超聲波檢查，筒體下料其質(zhì)量應(yīng)符合 GB/T2970 中的規(guī)定。焊后筒體上焊縫質(zhì)量應(yīng)符合 GB1134589《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》的Ⅱ B 級。對可能部位必須用射線探傷檢查，其質(zhì)量應(yīng)符精品 合 GB332387《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量等級》中的Ⅲ級為合格。 結(jié)論 通過對Φ 13m 水泥磨機筒體焊接工 藝分析和焊接工藝設(shè)計，可以得到如下結(jié)論： 筒體所用材料 Q235 鋼的焊接方法為采用手工電弧焊和 J422焊條進行定位焊和采用 H08A 焊絲和 HJ431 焊劑匹配的埋弧焊。 2．埋弧焊焊接中電流為 240A，電壓為 25V，氣體流量為15L/min，焊接速度為 22cm min1。 3. 在焊接時采用分部件焊接的裝配工藝。 4. 在生產(chǎn)中采用機械固定及火焰矯正來減小焊接中的角變形。為了消除減少殘余應(yīng)力，焊后進行 580~620℃去應(yīng)力整體回火處理。 精品 參考文獻 [1] 中信重機礦研院 . Φ 13m 水泥磨機筒體焊接工藝圖紙 .洛陽 :中信重機礦研院 ,2022:J1303 [2] 張文鉞 .焊接冶金學(xué)（基本原理） .北京 :機械工業(yè)出版社 .2022： 249 [3] 周浩森．焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)及裝備．北京：機械工業(yè)出版社，2022： 635 [4] 周振豐．焊接冶金學(xué)（金屬焊接性）．北京：機械工業(yè)出版社，2022： 136－ 196 [5] 李亞江 .焊接冶金學(xué)（材料焊接性） .北京：機械工業(yè)出版社；2022： 167 [6] 史光遠(yuǎn) .焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造 .鄭州：黃河水利出版社， 2022：240249 [7] 楊宏偉 .減少 大型結(jié)構(gòu)件焊接變形的工藝對策 .工程機械 .2022,1:4042. [8] 賈安東 .焊接結(jié)構(gòu)與生產(chǎn) .北京：機械工業(yè)出版社， 2022： 184203 [9] 上海市焊接協(xié)會 .現(xiàn)代焊接生產(chǎn)手冊 .上海：上?？萍汲霭嫔?，2022： 150 [10] 史耀武．焊接技術(shù)手冊．福建 :科學(xué)技術(shù)出版社， 2022： 695－698 精品 [11] 楊春利 ,林三寶 .電弧焊基礎(chǔ) .哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 .2022： 104156 [12] 焊接手冊 .材料焊接性 .第 2 卷 /中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會編 .第 2 版 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,2022： 302304 [1