金属结构焊接（共12篇）
金属结构焊接 篇1
0序言
我院的焊接加工专业是江苏省首批示范专业, 2012年6月国家中等职业示范校建设第二批项目学校建设方案及任务书下达后, 正式启动5个重点建设专业, 焊接加工重点专业人才培养模式及课程体系建设改革随之启动。《焊接金属学》教材建设课题为焊接加工专业课程体系改革下的子课题, 2013年1月10日获批立项, 于2014年1月结题, 目前新编的《焊接金属学》教材已由北京理工大学出版社2014年9月出版。
1 新编教材在本专业的能力目标定位
焊接主要对象是金属, “焊接金属学”课程因此是焊接加工专业一体化课程体系建设过程中的核心主干课程, 是培养焊接加工专业核心能力的基础性关键课程。课程特别强调工学结合、理论联系实际, 将理论知识学习、课题实验、技能实训、产品实作、生产组织管理、团队协作精神等培养目标等有机结合起来, 使用一体化教学模式组织教学, 着重培养学生的专业能力包括:鉴别金属材料能力、甄选焊接热处理方法能力、选择工程常用材料的能力、处理简单力学性能测试和热处理性能测试的能力、具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力、具有初步的焊接热处理知识, 并应用焊接热处理知识完成钢的焊接热处理能力、焊接冶金的基础知识和常见焊接缺陷的认知等知识。同时强化职业核心能力和社会能力, 为缩短毕业生就业适应期、拓展毕业生长远职业生涯奠定坚实的基础。全面实现“以服务为宗旨, 以就业为导向, 以能力为本位”职业教育教学的目标。
2 国内现用教材的比较研究
2.1 现在没有技工院校适用的“焊接金属学”教材
结合焊接加工课程建设改革及人才培养方案改革的要求对焊接加工专业课程体系按一体化教学要求进行课程重建, 仔细调研、研讨后发现焊接专业所需要的金属学、热处理及焊接冶金学等知识主要目前主要体现在《金属材料与热处理》及《焊工工艺学》两门理论课的教学内容里体现。现行的教材理论教学和实习教学各自独立进行, 而焊接专业的学生学习基础普遍较差, 大部分学生的认知特点是形象思维长于逻辑思维, 实践学习长于理论学习, 而且焊接专业的理论性强, 内容较抽象, 学生难以理解, 使学生对学习焊接理论失去了兴趣, 更不会利用理论知识去解决实际工作中出现的问题。随着社会产业的调整和职业岗位的不断变化, 新工艺、新技术的不断应用, 企业对焊接人才的要求从单一的技能型逐渐转化为具有综合职业能力的技术性人才。同时焊接技术的发展和高强钢的应用对焊接热处理的要求越来越高、应用越来越广泛, 但是《金属材料与热处理》作为工学类一门重要的必修课, 其中热处理是过多讲授通用规程, 针对焊接专业的适用教材没有, 焊接热处理更只是粗线条的出现在焊接工艺规程中, 现有教材远不能满足焊接技术对焊接热处理的应用需求, 技工院校实用的焊接热处理教材没有。一体化改革使用模块化课程体系, 《焊工工艺学》中的焊接材料、焊接缺陷的产生、焊接冶金基础知识更科学地归入本课程中。
2.2 现行的中高等学校教材理论性过强
金属材料及焊工工艺学是主干课, 各高等学校研究较深入, 成熟, 历年来国家精品课程都有此课程的身影, 但是作为本科教材及高职高专教材, 它的编排更注重理论性, 注重于金属结构的材料设计, 更强调学科自身的系统性, 专业性。理论性强, 知识难度大, 实践部分只是具体课题实验, 直接实践焊接、热处理、铸造等实践部分尤其是技能部分甚少。对初中基础薄弱, 知识储备贫乏的技校学生而言, 理解较困难。教学方法历经改革, 虽然理论日趋成熟, 但直接搬过来使用显然和我们技工学校的, 讲应用、重实用、高技能教育特点、优势不符。
2.3 现行的技工学校《金属材料与热处理》、《焊工工艺学》教材没有一体化模式
近年来中国劳动社会保障出版社相继出版了任务驱动型、理实一体化的专业课程系列教材的开发, 作为理论性较强的专业基础课, 开发有一定难度, 在目前最新版 (第五版) 中一直未使用一体化模式
2.4 现行《金属材料与热处理》、《焊工工艺学》教材大都使用较滞后的国家标准
现行教材相关标准滞后, 如力学性能指标采用淘汰的标准, 容易对学生产生误导。钢材的国际化在课本上没有如何体现。又如金属的分类, 金属的力学性能指标符号等 (中国劳动社会保障出版社最新版《金属材料与热处理》 (第五版) 中使用的是GB700/1988、GB/T229-2002、GB2291994至今均被新国标部分或全部代替。其整体格式仍采用以往的章节分类, 教学素材和以前的老版本改变不大, 不能适应金属材料的现状及发展要求。
3 教材编写的依据及内容
3.1 本教材编写教材的原则
基于“工学结合、校企合作”的原则, 结合《焊接加工专业人才培养方案》、《焊接制造岗位职业标准》、《国家职业技能鉴定课程考核标准》及技工院校课程教学改革及最新教要求, 采用“工学结合, 校企合作”的新教学模式, 以一体化的形式进行编写。
3.2 本教材编写的依据
首先以《国家中长期教育改革和发展规划纲要》 (2010-2020年) 为基础, “适应经济社会发展和科技进步的要求, 推进课程改革, 加强教材建设, 建立健全教材质量监管制度。深入研究、确定不同教育阶段学生必须掌握的核心内容, 形成教学内容更新机制。”
其次编制合适的“焊接金属学”教材示范校焊接加工专业教学改革的迫切需求, 传统的理论-实习分离的焊接加工专业教学模式、教学内容和教学方法已不适应学生综合职业能力的培养。以国家示范校建设为契机, 对我校焊接加工专业进行教学模式和课程体系进行改革, 制定适合的焊接加工专业一体化教学的课程标准, 建立起与课程体系配套的一体化教材, 对我校焊接高技能人才的培养必将产生积极作用, 更好实现“以服务为宗旨, 以就业为导向, 以能力为本位”职业教育教学的目标。
3.3 新编教材的内容
在焊接专业进行教学模式和课程体系改革的基础上, 结合焊接专业教学的课程标准, 建立与课程体系配套的《焊接金属学》教材, 充分体现“以服务为宗旨, 以就业为导向, 以能力为本位”职业教育教学的目标。基于“工学结合、校企合作”的原则, 实行一体化教材编写模式, 分为上下两篇进行编写。
上篇为金属学及焊接热处理基础, 涉及六个模块内容, 模块一金属的性能、模块二金属与合金、模块三常用金属材料、模块四焊接材料、模块五钢的热处理、模块六焊件热处理工艺基础。
下篇为金属熔化焊基础, 共分为五个模块, 模块七焊接区温度的变化、模块八焊接化学冶金过程、模块九焊接接头的组织与性能、模块十焊接冶金缺陷、模块十一金属的焊接性及其评定。下篇与上篇有效配合, 补充了课程体系一体化后, 焊接基础理论知识的缺乏, 使看似抽象的焊接知识有了理论支持, 使教师更好教, 学生更易学。
3.4教学内容的系统化
一体化教材内容的开发充分结合企业生产, 整合现有教学内容, 适当增减焊接加工一体化教学改革把《焊工工艺学》分解为7门一体化课程, 其中《焊工工艺学》焊接冶金的基础知识, 金属学知识是讲授焊接冶金及焊接缺陷的先行知识, 把这些章节知识加入新编教材中讲解, 承接性更好, 学生更易循序渐进地接受。
增加焊接冶金方面知识, 《焊工工艺学》中焊接冶金部分知识讲解不充分, 通常学习本章节时《金属材料与热处理》课程还没开始学, 导致学生无法理解本章内容, 降低了学生的焊接理论水平, 以上篇的金属学知识为铺垫, 必将大大提高学生对本节知识的理解从而提高学生的焊接理论水平。增加焊接缺陷知识, 使课程内容更完整, 专业知识更系统。适当补充基础化学知识, 整体减少理论课程总门数与课时, 实践省技工管理规范理论课与实训课比例进一步改革的要求。
摘要：以国家中等职业示范校建设为契机, 焊接加工专业课程改革课题组在专业建设中结合江苏省区域经济发展和机械制造岗位群的岗位要求, 参照国家职业资格标准, 建立了“校企合作、工学结合、一体化”的人才培养模式, 改革课程体系中《焊工工艺学》和《焊接技能训练》分离现状, 确立《焊接金属学》、《典型焊接方法实训》、《焊接结构与生产》、《金属材料焊接工艺》为核心专业课程, 建立融“教、学、做”为一体的“功能模块化, 教学一体化”的以强化学生职业技能训练和职业能力培养为主线的新型课程体系。改革后的《焊接金属学》教材删减机械专业通用《金属材料与热处理》教材的繁冗知识点, 使教材更具有实用性, 更满足焊接加工专业学习的要求。
关键词：焊接加工,教材改革,教学设计,岗位需求
参考文献
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金属结构焊接 篇2
6、中碳调质钢最好在退火（或正火）状态下焊接，焊后通过整体调质处理获得性能满足要求的焊接接头，这是焊接中碳调质钢的一种比较合理的工艺方案。7.焊接主要是解决的是裂纹问题。8.奥氏体-铁素体双相不锈钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有良好的韧性、强度及优良的耐氯化物应力腐蚀能力。9.采用加热减应区法焊补铸铁，成败的关键在于正确选择“减应区”，以及对其加热、保温和冷却的控制。选择原则是使减应区的主变形方向与焊接金属冷却收缩方向一致。焊前对减应区加热能使缺陷位置获得最大的张开位移，焊后使减应区与焊补区域同步冷却。10.金属基复合材料的焊接问题，关键是非金属增强相与金属基体以及非金属增强相之间的结合。11.复合钢板的焊接过程，一般是复层和基层分开各自进行焊接，焊接中的主要问题在于基层与复层交接处的过渡层焊接。12.考虑到焊接结构应用主要是纯铜及黄铜，故焊接性分析是结合纯铜及黄铜熔焊来讨论的。13.焊接性评定方法分类1模拟类方法2实焊类方法3理论分析和计算类方法。
名词解释1.焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力，其包括结合性能和使用性能。2.工艺焊接性就是一定的材料在给定的焊接工艺条件下对形成焊接缺陷的敏感性,涉及焊接制造工艺过程中的焊接缺陷问题。使用焊接性指一定材料在规定的焊接工艺条件下所形成的焊接接头适应使用要求的能力，涉及焊接接头的使用可靠性问题。
3.点腐蚀是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生的局部腐蚀，又称坑蚀或孔蚀。4.晶间腐蚀 在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象。受这种腐蚀的设备或零件，外观虽成金属光泽，但因晶粒彼此间已失去联系，敲击时已无金属的声音，钢制变脆，晶间腐蚀多半与晶界层贫铬现象有联系。5.韧性是表征金属对脆性裂纹产生和扩散难易程度的性能。6.应力腐蚀 也称应力腐蚀开裂，指不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象。
简答、1.热轧及正火钢焊接时，热影响区脆化机制是啥？
答：（1）粗晶区脆化 被加热到1200度以上的热影响区过热区可能产生粗晶区脆化，韧性明显降低。这是由于热轧钢焊接时，采用过大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或者出现魏氏组织而降低韧性；焊接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性。采
用小焊接输入是避免这类钢过热区脆化的一个有效措施。(2)热应变脆化 产生在焊接融合区及最高加热温度低于Ac1的亚临界热影响区。对于C-Mn系热轧钢及氮含量较高的钢，一般认为热应变脆化是由于氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉扎作用造成的。一般认为在200度-400度时热应变脆化最为明显，当焊前已经存在缺口时，会使亚临界热影响区的热应变脆化更为严重。熔合区易于产生热应变脆化与此区域存在缺口性质的缺陷和不利组织有关。热应变脆化易发生在一些固溶N含量较高而强度级别不高的低合金钢中。2.热轧及正火钢焊接材料的选择注意事项？
热轧及正火钢焊接一般是根据其强度级别选择焊接材料，而不要求与母材同成分，其选用要点如下：（1）选择与母材力学性能匹配的相应级别的焊接材料（2）同时考虑熔合比和冷却速度的影响（3）考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响。
3.低碳调质钢碳的质量分数不超过0.18%，焊接性能远优于中碳调质钢。低碳调质钢焊接热影响区形成的是低碳马氏体，马氏体开始转变温度Ms较高，所形成的马氏体具有“自回火”特性，使得焊接冷裂纹倾向比中碳调质钢小。常采用低强匹配和等强匹配。低碳调质钢的合金化原则是在低碳基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素，来保证获得强度高、韧性好的低碳“自回火”马氏体和部分下贝氏体的混合组织。
4.低碳调质钢热影响区获得较细小的低碳马氏体组织（ML）或下贝氏体组织时，韧性良好，而韧性最佳的组织为低碳马氏体与低温转变贝氏体的混合组织，随着上贝氏体组织的增加韧性急剧下降。其原因：板条马氏体转变时，约10个以上相邻板条大致具有同一结晶方位，形成一束板条，有效晶粒直径较大。下贝氏体的板条间结晶位向差较大，有效晶粒直径取决于其板条宽度，比较微细，韧性良好。当
ML
与下贝氏体混合生长时，原奥氏体晶粒被先析出的下贝氏体有效地分割，促使ML有更多的形核位置，且限制ML的生长，因此ML+BL混合组织的有效晶粒最为细小。
5.低碳调质钢焊接参数的选择？（1）焊接热输入的确定 以抗裂性和对热影响区韧性要求为依据。从防止冷裂纹出发，要求冷却速度慢为佳，但对防止脆化来说，要求冷却速度越快越好，因此应兼顾两者的冷却速度范围。其上限取决于不产生冷裂纹，下限取决于热影响区不出现脆化混合组织。保证不出现裂纹和满足热影响区韧性条件下，热输入应尽可能选择大些。(2)预热温度和焊后热处理 当低碳调质钢板厚不大，接头拘束度较小时，可以采用不预热焊接工艺。当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采取预热措施。低碳调质钢焊接结构一般在焊态下使用，正常情况下不进行焊后热处理。6.9Ni钢的焊接性需注意的问题：1）正确选择焊材2）避免磁偏吹现象3）严格控制焊接热输入和层间温度，避免焊前预热。但要严格控制9Ni钢中S、P含量，采用控制层间温度及焊后缓冷等工艺措施，可降低冷却速度，避免淬硬组织，采用较小的焊接热输入。
7.采用同质焊缝焊接马氏体不锈钢时，焊后热处理应该怎么做？采用同质焊缝焊接马氏体不锈钢时，为防止焊接接头形成冷裂纹，宜采取预热措施。预热温度：焊件焊后不可随意从焊接温度直接升温进行回火热处理。正确的方法是：回火前使焊件适当冷却，让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解为马氏体组织。焊后热处理制度的制定须根据具体成分制定具体工艺。
8.双相不锈钢耐应力腐蚀机制是：(1)双相不锈钢的屈服强度比18-8型不锈钢高，即产生表面滑移所需的应力水平较高，在相同的腐蚀环境中，由于双相不锈钢的表面膜因表面滑移而破坏的应力较大，即应力腐蚀裂纹难以形成。（2)双向不锈钢中一般含有较高的铬、合金元素，而加入这些元素都可延长孔蚀的孕育期，使不锈钢具有较好的耐点腐蚀性能，不会由于点腐蚀而发展成为应力腐蚀。（3）双向不锈钢的两个相的腐蚀电极电位不同，裂纹在不同相中和在相界的扩展机制不同，其中必有对裂纹扩展起阻止或抑制的阶段，此时应力腐蚀裂纹发展极慢。（4）双向不锈钢中。第二相的存在对裂纹的扩展起机械屏障作用，延长了裂纹的扩展期。此外两个相的晶体形面取向差异，使扩展中的裂纹频繁改变方向，从而大大延长了应力腐蚀裂纹的扩展期。9.氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源是弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分，其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分对焊缝气孔的产生有重要影响。防止焊缝气孔的途径：1）减少氢的来源，焊前处理十分重要2）控制焊接工艺。
10.工件表面不清理状态下进行对接氩弧焊（无间隙或间隙很小）时焊缝有大量的气孔，但在同样不清理的板材上进行堆焊时，一般不产生气孔。对接间隙增大时，气孔也相应减少。这表明，紧密接触的对接端面表面层是形成气孔的重要原因。这是因为，在焊接热作用下，紧靠熔池前部的对接边受到严重挤压而接触紧密，甚至可观察到塑性变形，对接端面的表面层往往有吸附的水汽及其他能形成气体的物质，此时紧靠熔池前方的对接端面又处于高温状态，这对生成气体有利。这些气体被对接端面严重封锁，处于高压状态，生成微气泡，随后这些微气泡在熔池中生长成气孔。在堆焊及预留间隙对接时，工件表面及对接端面的水汽、结晶水等杂质在熔化前就被加热到高温而分散进入气相，故对气孔生成影响很小。11.比较分析三种镍基铸铁焊条特点
1）纯镍铸铁焊条 优点是在电弧冷焊条件下焊接接头加工性优异。焊缝为奥氏体加点状石墨，硬度低，塑性较好，抗热裂纹性能较好。2）镍铁铸铁焊条 由于铁的固溶强化作用，其熔敷金属力学性能较高，主要用于高强度灰铸铁和球墨铸铁的焊接。小电流焊接时半熔化区白口宽度为0.10～0.15mm，热影响区最高硬度小于300HBS，使焊接接头的加工性比EZNi型焊条稍差。3）镍铜铸铁焊条 由于含镍量处于纯镍铸铁焊条和镍铁铸铁焊条之间，使焊接接头的半熔化区白口宽度和接头的加工性能也介于二者之间。仅适用于强度要求不高的加工面缺陷的焊补。镍基焊缝的共同特点是含碳量较高，组织为奥氏体＋石墨。这类焊条均采用石墨型药皮，主要用于不同厚度铸铁件加工面上中、小缺陷的焊补。
12.对于结构复杂或厚大灰铸铁件上的缺陷焊补，应本着从拘束度大的部位向拘束度小的部位焊接的原则。如图，灰铸铁缸体侧壁有3处
裂纹缺陷，焊前在1和2裂纹端部钻止裂孔，适当开坡口。焊接裂纹1时，应从闭合的止裂孔一端向开口端方向分段焊接。裂纹2处于拘束度较大部位，由于裂纹两端的拘束度比中心大，可采用从裂纹两端交替向中心分段焊接工艺，有助于减小焊接应力。还要注意，止裂孔最后焊接。当铸铁件的缺陷尺寸较大、情况复杂、焊补难度大时，可以采用镶块焊补法、栽丝焊补法及垫板焊补法等特殊焊补技术。图中的缺陷3由多个交叉裂纹组成，如逐个焊补，则难以避免出现焊接裂纹。可以将该缺陷整体加工掉，按尺寸准备一块厚度较薄的低碳钢板。焊前将低碳钢板冲压成凹形，如图6-12a所示，或者用平板在其中间切割一条窄缝，如图6-12b所示，目的是降低拘束度。焊补时低碳钢板容易变形，利于缓解焊接应力，防止焊接裂纹，此即镶块焊补法。按图6-12b给出的顺序分段焊接，最后用结构钢焊条将中间的切缝焊好，保
证
缸
体
壁的水
密
性。
13.评定焊接性的原则主要包括：一是评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；二是评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。
论述奥氏体不锈钢焊接性分析？焊接工艺要点？
新型金属焊接技术及其应用 篇3
[关键词] 自蔓延焊接 无电焊接 应用
引言
在通常情况下，工程机械或军事武器装备在野外使用中，经常出现发动机、传动装置等的零部件不可避免出现的损伤和管路断裂，比如箱体裂纹、裂缝、孔隙以及油水管路、箱体的跑、冒、滴、漏等现象，将严重影响工程机械的正常使用和训练。传统的野外应急维修方法如电焊、气焊、胶粘等，修理时需要专业人员和车、电、气、工具等专用设备，牵连的工程大比较大，粘结固化时间长，不能满足野外应急的使用需要。另外，在高空、地下、水下等能源不方便供应的条件下，这些传统的应急维修方法也无法施展。同时在能源日益紧张的今天，传统的焊接技术由于在焊接时需使用大量的能源而限制了其应用。因此开发一种具有快速、高效、节能的新型焊接技术，弥补传统焊接技术的不足已显得非常必要。新型的无电焊接技术正是在这一前提下开发和研制出来的。
一、 新型的无电焊接技术的工作原理及其特点
（一）新型的无电焊接技术的工作原理
无电焊接技术是一种新型焊接技术，它将先进焊接材料制成专用手持式焊笔，焊笔一经点燃，不需任何其它能量补充，仅依靠焊接材料燃烧放出的热量就能进行焊接。即以化学反应放出的热为高温热源，以反应产物为焊料，在焊接件间形成牢固连接的过程。因焊接过程不使用外界能源，简称无电焊接，实质上是自蔓延技术与焊接技术相结合的一种新型技术，属于自蔓延焊接技术的范畴。
（二）新型的无电焊接技术的特点
1、焊接简单方便，工作效率高。无电焊接技术焊接时不需要任何电源和其它设备；无需高压，也无需保护性气氛，仅仅依靠混合粉末燃烧反应放出的热量就能进行焊接，工作效率高；小巧轻便，操作简单，单人即可完成。在紧急条件下，可快速简便的对工程机械零部件损坏处进行焊接。
2、焊接效果好，焊缝性能优良。无电焊接是一种熔焊焊接，焊缝拉伸强度介于200～300MPa，弯曲强度介于300～700MPa，冲击韧性介于1.6～5.5Kgm/cm2，硬度介于HRB120～180，抗腐蚀性要优于45钢等，能有效满足工程机械应急维修需要；
3、适用范围广。无电焊接技术可对工程机械上的多种零部件进行焊接修理，已经在多个工程机械零部件上（水箱、油箱、水管、油管、排尘管、电瓶连接线、拉杆等）进行了应用，焊接效果良好，能够满足使用要求。
4、有一定的局限性。无电焊接技术目前只能焊接5mm之内的零部件，且不能焊接铝合金。
二、 新型的无电焊接技术的发展
无电焊接技术属于自蔓延焊接技术的范畴，自1967年由前苏联科学家A.G.Merzhanov, Borovinskaya和Shkiro等人确立自蔓延技术以来，自蔓延技术与其它许多传统技术相结合形成了许多新型技术，自蔓延焊接技术属于其中一种。自蔓延焊接技术是在待焊接的两块材料之间添进合适的燃烧反应原料，以一定的压力夹紧待焊材料，待燃烧反应过程完成后，即可实现两块材料之间的焊接。这种焊接作为一种特殊焊接工艺,主要用于焊接1)同种或异种一般金属材料；2)同种或异种难熔金属材料；3)同种或异种陶瓷材料；4)同种或异种金属间化合物；5)金属或金属间化合物与陶瓷材料。对于1)的应用研究较多且得到了广泛的应用,对于2)～5)则基本处于实验室研究阶段。而无电焊接技术作为自蔓延焊接技术的一种，由于其焊接简单、效率高、焊缝性能好、适用范围广等优点，目前，国际上许多国家如俄罗斯、美国、日本、西班牙和印度等国都在进行研究和开发，其中俄罗斯由于在自蔓延领域的起步较早，其无电焊接技术的研究也相对较早，故它在无电焊接技术方面做出的贡献最大，成果也相对较为成熟，它们对无电焊接产品的生产已成规模化，其无电焊接材料主要有两类：Cu-Fe类和Cu-Fe-Ni类，其中每类中各有三个不同型号的焊接笔，分别对应着不同的可焊接物体与焊接厚度（见表1）。国内虽然已有单位对此进行了类似研究，但技术尚不成熟，没有推广应用。
三、新型的无电焊接技术的焊接工艺及注意事项
无电焊接技术是一种新型技术，其焊接工艺不同于传统的焊接工艺。焊接时，如果焊接工艺没有掌握好，将对焊接效果起到很大的影响作用。目前无电焊接技术只能焊接5mm之内的材料，焊接时，如果焊接速度过快，由于基材的熔化需要一定的热量以及热量的传递需要一定的时间，将导致焊不上或焊接效果不好，如果焊接速度过慢，由于焊接材料较薄，接受的热量太多而完全熔化变成液体流走，将导致焊接时基材熔化，焊缝中出现较大孔洞，焊接质量不好。
（一）新型的无电焊接技术的焊接工艺过程
1、焊接前准备
（1）准备防护手套、墨镜和打火机，不需任何其它设备和电源、气源；
（2）焊接前，清理拟焊接部位的脏物，油脂或油漆；
（3）对较厚焊接件，须在焊接部位进行坡口打磨处理，较薄焊接件则不需要此工序。
（4）根据被焊零部件的厚度和属性，选取相应的无电焊接笔。
2、焊接方法
（1）取出焊接笔，用打火机点燃引信，将燃烧的焊接笔头部对准待焊部位，经过2～4秒后在被焊部位进行焊接，根据被焊材料的厚度沿焊道缓慢移动，确保金属液充分滴落和覆盖在焊缝处，经过20～25秒即可获得100～150mm长的焊缝。
（2）对于平面上的焊缝，焊接笔与平面呈不大的倾角。焊接厚度大于1.5mm的金属板时，焊接笔基本接触焊接平面；厚度小于1.5mm时，视厚度大小，焊接笔高出15～30mm。
（3）对于有一定倾角的焊接、立焊，则需使用一定的模具才能进行，该模具一般由石墨制成。
（4）待焊接结束，金属冷却后，轻轻敲掉焊缝上的熔渣即可得到牢固的焊缝。
（二）新型的无电焊接技术的焊接工艺注意事项
1、焊接工作结束，而焊接笔尚未燃尽时，切不可用水熄灭，让其自行燃尽；
2、工作场地上应强制通风，在室外焊接时应在背风处进行；
3、焊接笔有机械损坏时，不得使用；
4、焊接笔保存在干燥，并远离明火的地方和儿童拿不到的地方；
5、焊接笔为一次性使用物。
四、新型的无电焊接技术的的应用
无电焊接技术是一种新型革新技术，操作简单，使用范围广泛，可以配备各种工程机械车辆和军事武器装备上，在野外应急条件下，可应用于工程机械金属零部件出现的断裂、缺损、裂纹、孔洞以及管路、箱体的跑、冒、滴、漏等的快速修理；还可使用于汽车、轮船和铁路运营中的修理和事故处理；也可使用于上下水管道、暖气管道的修理；地震、矿井、石油井架及消防工作的紧急救护；通讯、电网导线、输变电设备的焊接处理；农机、农具的田间修理等。
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金属结构焊接 篇4
1) 可提高构件刚性。焊接结构的刚度一般为铸件的1.5~1.8倍;
2) 造型高度灵活。设计中不受铸造工艺条件限制, 生产中可以根据需要不断改进结构, 几乎不产生废品;
3) 可以减轻立柱整体的重量, 增加稳定性, 减少磨损;
4) 可大幅度地缩短零件制造周期, 降低制造成本。
1 焊接立柱的结构设计
1.1 焊接立柱的设计原则
1) 焊接立柱的设计必须保证整台机床的加工精度和稳定性。通过合理配置加强筋板的布局结构、选用合适的焊接工艺方法及施焊顺序, 来保证立柱的整体强度和焊接质量。
2) 立柱结构应有利于减小焊接应力与变形。设计焊接结构时, 应尽量选用尺寸规格较大的板材和管材。焊缝尽量对称布置, 避免密集、交叉, 以防止接头组织恶化和应力集中。一般两条焊缝间距要求大于三倍的板厚且不小于100mm。
3) 改善焊接立柱的减振性能。焊接立柱的材料减振性较差, 要改善其减振性能必须从结构设计上采取措施。例如, 利用接触面的微量相对运动引起能量消耗的方法, 可有效提高结构的减振性。
4) 焊缝位置应便于施焊。布置焊缝时, 要有足够的操作空间;否则, 不仅施焊时作业条件差, 重要的是焊接质量难以保证。
5) 焊接立柱的工艺孔布置应合理。保证在不影响立柱强度的情况下, 便于零部件的安装与维护。
1.2 立柱结构设计
镗床立柱安装在滑座上, 通过滚动导轨沿工作台做水平方向运动 (X轴运动) , 工作时主轴箱沿立柱滑轨做垂直方向运动 (Y轴运动) 。配重块为减小立柱体积安装在立柱内, 主轴箱与配重块通过立柱上面的链轮相互保持平衡。在镗削时, 主轴箱将切削力传递到立柱滑轨上, 从而使立柱承受由滑轨传递来的轴向力、切向力、力矩和扭矩载荷的综合作用。这就造成立柱不但产生弯曲与扭转变形, 而且有时候还会导致立柱的截面形状产生畸变, 从而导致加工精度降低。镗床整体布局示意图如图1所示。
若采用单壁立柱焊接结构, 焊接过程中产生的变形不易控制, 焊接应力大, 难以保证立柱的整体刚度、导轨的强度和加工精度。相对于单壁立柱结构, 整体双壁立柱结构可提高抗弯刚度37%, 抗扭刚度47%。因此, 采用整体双壁立柱结构, 如图2 (a) 所示。
立柱外壁前板不但要承受来自主轴箱与配重重力方向的载荷, 而且其表面要进行滑轨支撑板焊接, 产生的焊接应力使其表面受力复杂, 故应增立柱大前壁壁厚。合理的配置内外壁之间筋板的结构十分重要, 采用米字形加强筋性能优良, 可以有效的提高抗弯和抗扭的综合性能。为避免焊缝交叉、降低焊接难度, 在米字形加强筋交点处采用圆管段作交汇点如图2 (b) 所示。立柱四角采用无缝钢管, 自然形成圆角, 可加强立柱的刚性、避免应力集中。滑轨支撑板结构如图2 (a) 所示, 60°斜角既可以有效的提高支撑板强度, 又可保证后序导轨焊接加工的顺利进行。当进行镗削加工时, 主轴与方滑枕伸出主轴箱 (Z轴运动) , 在切削力的作用下, 立柱重心向Z轴方向与X轴方向进行偏移, 故加大立柱底板在Z轴与X轴方向面积, 保证加工过程中的稳定性。同时, 为提高底板抗弯强度, 在底板与立柱相交出焊接加强筋。立柱总体结果图如图2所示。
1.外壁2.内壁3.无缝钢管4.底板5.滑轨支撑板6.立柱前壁7.筋板
2 立柱的焊接工艺
机床立柱的焊接质量直接影响立柱的刚度与后期加工的加工余量, 错误的焊接工艺将导致立柱焊后变形过大, 甚至形成废件, 造成不必要的浪费。整体双壁立柱结构复杂, 焊接困难, 因此合理选择正确的焊接工艺方法至关重要。立柱焊接所用材料为焊接性能良好的Q235钢板, 采用由内向外的焊接方式, 即先焊内壁, 再焊中间的加强筋, 最后焊外壁。焊缝施焊顺序应遵循如下原则:1) 为保证焊缝能较自由收缩, 应先焊收缩量大的焊缝;先焊错开的短焊缝, 后焊直道长焊缝。2) 为使内应力合理分布, 应先焊工作时受力较大的焊缝。3) 对称焊缝, 应采用对称施焊方式。
2.1 内壁的焊接
内壁的焊接工艺必须以保证内壁四边的垂直度为基础, 它的成形质量将直接影响后期焊接变形。内壁相邻两板间开55°坡口, 搭接方式如图3所示。先采用间距为100mm的点焊方式进行焊接。当四壁点焊成形后, 用角尺对内壁四角进行测量调整, 保证内壁四边的垂直度满足要求。为减少后期焊接工艺中因焊接变形导致的内壁四边垂直度发生改变, 应在内壁内每间隔1m的距离用无缝钢管焊接一个临时支架, 最后对内壁四条坡口采用牌号为J422 (型号E4303) 的焊条进行双面焊接。焊接长焊缝时, 为了减少焊接变形, 应采用逆向分段焊法, 即把整个长焊缝分为长度为150~200mm的小段, 分段进行焊接, 每段都朝着与总方向相反的方向施焊, 先外后内, 焊完一面马上翻转工件90°焊接第二面。焊接完成后去掉临时支架。
2.2 加强筋的焊接
筋板位于内外壁之间, 它们之间产生的阻尼又能有效的提高结构的抗振性。对筋板进行倒角, 使筋板与内壁板行程的角焊缝既不连续, 又不形成直接交叉, 从而有效地避免了应力集中, 筋板焊接型式如图4所示。采用混合气体 (85%氩气, 15%二氧化碳) 保护焊进行角焊缝双面焊接, 角焊缝的高度不低于4mm。施焊时先将筋板按要求焊接成米字形结构, 再将其整体焊接到已焊好的内壁上。
2.3 外壁的焊接
外壁与筋板的焊接采用塞焊形式, 即对外壁开孔, 然后在孔中焊接筋板与外壁, 最后填满孔形。因焊接好的米字形筋板高低不平, 所以在外壁焊接前必须对其进行机械加工。加工平整后, 沿米字形筋板尺寸在外板上打孔。为保证筋板边缘的充分焊接、减少应力集中, 塞焊孔直径应大于筋板厚度4mm~6mm, 塞焊孔孔距为70mm~80mm。米字形筋节点相连处不焊接, 避免焊缝交叉, 利于吸振, 塞焊孔形式如图5所示。在焊接塞焊孔时, 要间隔焊, 避免变形量过大。外壁塞焊完成后, 四角采用无缝管进行搭接焊。因外壁与内壁间距狭窄, 无法进行双面焊接, 为保证焊缝焊透, 应采用钨极氩弧焊打底, 然后再用牌号为J 422的焊条进行焊接, 焊接形式如图6所示。滑轨支撑板最后焊接到立柱前壁上, 为保证焊接质量和定位准确坡口处留2mm~3mm钝角。焊缝采用氩弧焊打底, 然后采用混合气体保护焊进行焊接, 焊缝的焊接顺序为abcd。滑轨支撑座坡焊接形式与口大小如图7所示。
焊接完成后, 对焊缝进行打磨和修整, 以保证立柱外形美观、焊缝平整光滑。为改善和减小结构的残余应力分布, 在工艺上采取两次时效的方法, 即焊后消应力时效处理和粗加工后二次时效处理, 效果理想。
3 结论
立柱是镗床机械结构中重要的部件之一, 其结构性能的好坏直接影响到机床的加工精度和稳定性。论文在对镗床焊接立柱的结构及焊接工艺进行分析的基础上, 采用了整体双壁立柱结构, 通过合理配置加强筋板、选择合适的焊接工艺, 保证了镗床立柱的总体刚度和焊接质量, 并顺利通过了机械加工。通过实际应用, 该焊接立柱结构镗床的加工精度能够满足生产要求。
摘要：在分析现有焊接立柱结构特点的基础上, 根据相应的设计原则与使用要求, 对其结构进行了改进与优化, 并详细阐述了焊接立柱各组件的设计依据。同时, 通过合理选择立柱的焊接工艺方法及施焊顺序, 顺利通过了机械加工, 保证了立柱的焊接质量。
关键词：镗床,焊接立柱,结构设计,焊接工艺
参考文献
[1]沈阳钻镗床研究所.焊接立柱的设计与制造[J].机床, 1981.
[2]史光远.焊接结构设计与制造[M].郑州:黄河水利出版社, 2006.
[3]曾子平, 陈家骥.机床立柱筋板布置对静刚度的影响[J].天津大学学报, 1981.
金属材料焊接 试题 篇5
一、填空题
1．金属材料焊接性的好坏，主要取决于材料的（），且与结构的复杂程度、（）和焊接方法，采用的焊接材料、焊接工艺条件及结构的（）也有密切的关系。
2．判断焊接性最简单的间接法是法（）。3．（）焊接裂纹试验，又称小铁研法，主要用于碳素钢和低合金钢焊接接头的冷裂纹抗裂性能试验。
4．焊接性的评价主要包括两方面内容：一是评定焊接接头（），为制定合理的焊接工，提供依据；二是评定焊接接头（）。
5．焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，称（）。6．碳当量只考虑
对焊接性的影响，没有考虑（）、（）、（）、（）、（）和构件使用要求等因素的影响。
7．金属的焊接性包括（）和（）两方面的内容。8．低合金钢的主要特点是（）、（）和良好，（）及其他性能较好。
9．含碳量为（）一的碳素钢称为中碳钢。中碳钢与低碳钢相比较，含碳量较高，（）较高，焊接性较（）差。
10．高碳钢导热性比低碳钢差，致使焊接区和未加热部分之间产生显著的（），因此在焊接中，引起很大的（），熔池急剧冷却，产生裂纹的倾向较大。11．低合金结构钢焊接过程中一个重要的特点是热影响区有较大的淬硬倾向，其主要的影响因素是（）和（）。
12．低合金结构钢焊接时，易出现（）、（）、（）等问题。13．Q345钢在低温下或在刚度和厚度均较大的结构上进行小工艺参数、小焊道的焊接时，有可能出现（）或（）。
14．Q390钢属于（）MPa级的低合金结构钢，当钢板厚度大于（）mm或在0℃以下施焊时，则应预热至（）℃，焊后采用（）℃的消除应力热处理。
15．我国的低合金结构钢可分为四类，即（）、（）、（）和（）。
16．低碳钢焊接时，焊接方法或焊接材料选择不当，焊接热影响区会出现（）组织，降低热影响区的（）。
17．按空冷后室温组织的不同，不锈钢可分为（）、（）、（）、（）和（）五大类，其中（）应用最广泛。
18．在施焊中，若焊接工艺选择不当，奥氏体不锈钢会产生（）和（）等问题。
19．奥氏体不锈钢最危险的一种破坏形式是（），它既可产生在焊缝或热影响区，又会产生在熔合线上，如产生在熔合线上又称为（）。
20．不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量为（）组织。
21．为避免晶间腐蚀，奥氏体不锈钢中加入的稳定剂元素有（）和（）。22．对奥氏体不锈钢焊接接头进行固溶处理的加热温度为（），使碳重新溶入奥氏体中，然后迅速冷却，从而稳定（）。
23．奥氏体不锈钢较易产生热裂纹的原因是（）、（）、（）。
24．焊接不锈复合钢板，一般先焊（）焊缝，再焊基层与覆层交界处的（），最后焊接（）焊缝。
25．不锈钢的主要腐蚀形式有（）、（）、（）、（）和
（）五种。
26．按碳在组织中存在的状态及形式的不同，铸铁可分为（）、（）、（）和球墨铸铁等。
27．灰铸铁中的碳以（）的形式分布于金属基体中，断口呈（）色。28．铸铁的焊接裂纹一般为（），产生温度在400℃以下，产生部位为焊缝或热影响区。
29．铝及其合金焊接时，焊缝中容易产生（）气孔。
30．焊前清理是保证铝及铝合金焊接质量的重要工艺措施，清理方法可采用（）或（）。
31．采用钨极氩弧焊工艺焊接铝及其合金时，应采用交流电流，这样对熔池表面铝的氧化膜有（）作用。
32．气焊黄铜时，为了减少（）的蒸发，焊接火焰应采用（），当选用含硅焊丝时，熔池表面会覆盖一层薄膜，可防止锌的蒸发。
33．焊接铝及铝合金前的化学清洗方法可分为（）法和（）法两种。34．焊接铝及铝合金前进行机械清理时一般不宜用（）或（）打磨。35．采用钨极氩弧焊工艺焊接钛及钛合金时，按焊接环境类有（）焊接和（）焊接两种。36．铝为（）晶格，无同素异构转变，无“延一脆”变，具有优异的低温（），在低温下能保持良好的（）性能。
37．两种金属焊接时，电磁性相差越大，焊接电弧越（），焊缝成形也就越（）。
38．低碳钢与低合金钢焊接时，在（）母材金属侧容易产生淬硬组织。39．采用焊条电弧焊工艺焊接低碳钢与低合金钢时，为了保证异种焊缝金属和母材金属等的强度，应按（）钢的强度级别来选择焊条。
40．为了确保低碳钢与低合金钢的焊接质量，在焊接过程中，应合理选择焊前（）和焊后的（）处理，选择合适的填充材料（焊条），以及正确选择焊接参数等。
二、选择题 1．（）是防止低碳钢产生冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的最有效的措施。
A．预热
B．减少热输入
C．采取直流反接电源
D．焊后热处理 2．弯曲试验是测定焊接接头弯曲时的（）的一种试验方法。A．抗拉强度
B．塑性
C．硬度
D．冲击韧性 3．（）是防止延迟裂纹的重要措施。
A．焊前预热
B．后热
C．采用低氢型碱性焊条
D．采用奥氏体不锈钢焊条
4．熔池中的低熔点共晶体是形成（）的主要原因之一
A．热裂纹
B．冷裂纹
C．未熔合D．未焊透 5．斜Y形坡口对接裂纹试验方法的试件两端开（）坡口。A．X形
B．U形
C．V形
D．斜Y形
6．采用焊条电弧焊工艺焊接30钢时应选用的焊条型号是（）。A．E4303
B．E5015
C．E5003
7．需要消除焊后残余应力的焊件，焊后应进行（）热处理。
A．后热
B．高温回火
C．正火
D．正火加回火 8．金属焊接性的使用性能主要是指（）。
A．焊接接头在使用中的可靠性
B．焊接接头出现各种缺陷的可能性 C．焊接接头的承载能力
9．中碳钢焊接时，应采用的焊接工艺措施是（）。A．小电流，慢焊速
B．小电流，快焊速
C．大电流，慢焊速
D．大电流，快焊速
10．采用焊条电弧焊工艺焊接18MnMoNb钢时应选用的焊条型号是（）。A．E5015
B．E7015
C．E308 – 15 11．采用焊条电弧焊工艺焊接Q345钢时应选用的焊条型号是（）。A．E4303
B． E5015
B．E5016
D．E7015 12．Q345钢属于（）MPa级的低合金结构钢。
A．300
B．350
C．400
D．600 13．低合金结构钢的合金元素总量小于（）。
A．3%
B．5%
C．10%
D．20% 14．采用低碳焊丝焊接奥氏体不锈钢，其目的是防止（）的产生。A．热裂纹
B．晶间腐蚀
C．气孔 15．不锈钢产生晶间腐蚀的危险温度区是（）。
A．250～450℃
B．450～850℃
C．850～10500C 16．含铬量大于（）的钢称为不锈钢。A．8%
B．12%
C．16% 17．奥氏体不锈钢焊接接头中的贫铬区是指含铬量小于（）的区域。A．6%
B．12%
C．18% 18．奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是（）。
A．防止热裂纹
B．防止晶间腐蚀
C．防止气孔 19．奥氏体不锈钢中常加入钛、铌等元素的目的是（）。
A．防止热裂纹
B．防止晶间腐蚀
C．防止气孔 20．（）是使不锈钢产生晶间腐蚀的最有害的元素。A．铬
B．镍
C．碳
21．当奥氏体不锈钢形成（）双相组织时，其抗晶间腐蚀的能力将大大提高。A．奥氏体十珠光体
B．珠光体十铁素体
C．奥氏体十铁素体
D．奥氏体十马氏体
22．在焊接奥氏体不锈钢时，加大冷却速度的目的是（）。A．避免产生淬硬现象
B．形成双相组织 C．缩短焊接接头在危险区停留的时间
D．进行均匀化处理
23．ICr18Ni9Ti+Q235不锈复合钢板焊接时，基层应选用（）焊条，过渡层应选用（）焊条，覆层应选用（）焊条。
A．E309-15
B．E4315
C．E347-15 24．2Cr13是（）型不锈钢。
A．马氏体
B．铁素体
C．奥氏体 25．1Cr18Ni9Ti是（）型不锈钢。
A．马氏体
B．铁素体
C．奥氏体
D．奥氏体十铁素体
26．（）的加热温度是奥氏体不锈钢晶间腐蚀的“危险温度区”（或称“敏化温度区”）。
A．150～450℃
B．450～850℃
C．850～950℃
D．950～1050℃
27．超低碳奥氏体不锈钢中碳的质量分数为（）。
A．≤0.14%
B．≤0.10%
C．≤0.06%
D．0.03% 28．热焊灰铸铁的预热温度是（）℃。
A．300～400
B．400～500
C．600～700 29．下列材料，在焊补时最容易产生白口缺陷的是（）。
A．奥氏体不锈钢
B．灰铸铁
C．低合金结构钢
30．为避免在焊缝中产生（）缺陷，铸铁焊补时常在铸铁焊条中加入较多的碳和硅元素。
A．气孔
B．白口
C．裂纹 31．灰铸铁焊接时，危害最严重的缺陷是（）。
A．气孔和白口
B．白口和裂纹
C．白口和夹渣
D．裂纹和气孔
32．灰铸铁中的碳是以（）的形式分布于金属基体中的。A．片状石墨
B．团絮状石墨
C．球状石墨
D．Fe3C 33．焊接铝及其合金时，使焊缝产生气孔的气体是（）。A．H2
B．N2
C．CO 34．采用钨极氩弧焊工艺焊接铝及铝合金采用交流焊的原因是（）。A．飞溅小
B．成本低
C．设备简单
D．具有阴极破碎作用和防止钨极熔化
35．焊接紫铜时，母材和填充金属难以熔合的原因是紫铜（）。A．导热性好
B．导电性好
C．熔点高
D．有锌蒸发出来
36．采用熔化极氩弧焊工艺焊接铝及铝合金采用的电源及极性是（）。A．直流正接
B．直流反接
C．交流焊
D．直流正接或交流焊 37．钛及钛合金焊接后酸洗时，为了防止发生增氢现象，酸洗温度一般控制在（）℃以下。
A．40
B．60
C．30 38．异种金属焊接接头各区域化学成分的不均匀程度，不仅取决于焊件和填充材料各自的原始成分，同时也随着（）而变化。A．焊接电流
B．坡口形式 C．.焊接工艺
D．焊接速度
39．异种钢接头的焊缝由母材和填充材料金属混合而成，由于（）的熔入而使焊缝稀释。
A．母材
B．填充材料 C．母材十填充材料
D．焊剂
40．焊接异种钢时，为防止碳迁移，应选用V，Ti，Nb含量（）的珠光体焊条作为过渡层。
A．较低
B．为零
C．较高
D．略低
三、判断题
1．金属材料的焊接性与使用的焊接方法无关。（）
2．用斜Y形坡口焊接裂纹试验方法进行再热裂纹试验时：须对试件进行预热，以保证不产生冷裂纹。（）
3．焊前预热的目的是为了提高焊缝的硬度。（）
4．焊接接头的弯曲试验按弯曲试样受拉面在焊缝中的位置不同可分为正弯、背弯和侧弯。（）
5．中碳钢由于含碳量较高，所以，抗热裂纹的能力很强。（）6．低合金结构钢的含碳量和所含合金元素量越高，其淬硬倾向越小。（）7．高碳钢气焊过程中易产生热裂纹。（）
8．低合金高强度结构钢焊接时，随着碳当量的增大，预热温度要相应提高。（）9．低合金结构钢都属于强度钢。（）
10．低碳沸腾钢不宜用做承受动载或在严寒条件下工作的！要结构。（）11．1Cr18Ni9Ti属于马氏体不锈钢。（）12．ICr13属于马氏体不锈钢。（）13．焊前预热的目的是为了减小熔合比。（）14．焊前预热的温度与母材的化学成分无关。（）15．焊接前的预热有助于减小焊接应力。（）
16．低合金高强度结构钢按其抗拉强度不同可分为Q295钢、Q345钢等五种。（）17．低合金高强度结构钢强度级别增大，淬硬冷裂纹倾向减小。（）
18．低合金高强度结构钢焊接时产生热裂纹的可能性比产生冷裂纹的可能性小得多。
（）
19．焊接时需要预热的材料，其焊接性较差，且预热温度越高，焊接性越差。（）20．低合金结构钢选择焊条时应遵循“与母材等强度”的原则。（）21．晶间腐蚀是奥氏体不锈钢主要的腐蚀形式。（）22．“奥氏体十铁素体”的双相组织抗晶间腐蚀的能力要比单相奥氏体强。（）23．焊缝组织的含碳量越多，产生晶间腐蚀的倾向越大。（）24．小电流、快焊速是焊接奥氏体不锈钢的主要焊接工艺。（）
25．同直径的奥氏体不锈钢焊条的焊接电流要比低碳钢焊条的焊接电流低20%左右。
（）
26．进行奥氏体不锈钢多层焊时，一定要保持层间温度差才能太小，这样才能得到高质量的焊接接头。
(27．预热是防止奥氏体不锈钢焊缝产生热裂纹的主要措施。（）28．在“奥氏体十铁素体”双相组织中，铁素体越多越好。（）
29．双相组织的焊缝不仅具有较高的抗晶间腐蚀能力，还舅有较高的抗热裂纹的能力。（）
30．经过固溶处理后的奥氏体不锈钢焊接接头，即使在危隆温度区内工作，也不会产生晶间腐蚀。（）
31．1Cr18Ni9Ti不锈钢中的钛可起到防止晶间腐蚀的作用。（）
32．采用焊条电弧焊工艺焊接奥氏体不锈钢时，焊条要多作横向摆动，以便获得一定宽度的焊缝。（）
33．可通过焊件的缓慢冷却过程细化晶粒，从而提高奥氏不锈钢焊缝的抗腐蚀性。（）
34．灰铸铁是一种焊接性较差的材料。（）
35．焊前预热、焊后保温缓冷是焊补灰铸铁防止产生白口铸铁组织和裂纹的主要工艺措施。（）
36．冷焊法是焊补灰铸铁时获得优质焊缝的最好的焊接方法。（）
37．奥氏体不锈钢和珠光体耐热刚焊接时,焊缝的成分和组织决定与母材料的熔和比。（）
38．钢与铜焊接时，热影响区形成的裂纹为渗透裂纹。（）39．12CrlMoV钢和20钢焊条电弧焊时，应该选用E5015焊条。（）
40．焊接铸铁与低碳钢异种材料接头时，为防止裂纹应该选择硫、磷含量低的焊条，适当加入脱硫能力强的物质，减少融合比，改善焊缝形状，采用小电流、窄焊道不摆动等措施。（）
四、名词解释
1、消氢处理
2、焊后热处理
3、热裂纹
4、冷裂纹
5、气孔
6、晶间腐蚀
7、固溶处理
8、稳定化处理
9、危险温度区
10、贫铬区
11、刀状腐蚀
五、简答
1、什么是金属材料的焊接性？
2、什么是碳当量法？
3、低碳钢的焊接工艺要点？
4、低合金结构钢的焊接性？
5、奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因？
6、防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的措施？
7、防止灰口铸铁产生白口铸铁组织的措施？
8、铝及铝合金的焊接性？
9、异种金属材料焊接的主要问题？
筒状焊接结构的模态分析 篇6
关键词：裂纹；ANSYS；模态分析
中图分类号： TG404 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）26-172-2
1概述
模态分析[1]常应用在工程振动领域中，最终目的是识别出系统的模态参数，从而为系统的故障诊断提供依据[2]。
2 建实体模型
本文采用ANSYS软件建模。该结构的材料选用为灰铸铁，结构尺寸为250mm*250mm*750mm，密度为7200kg/m3；弹性模量1.2E11Pa；泊松比：0.25，实体模型如下图1所示。
本文裂纹选在高度方向上，在裂纹长度方向上取了6个数值（分别为l=135mm、170mm、225mm、345mm、445mm、645mm）。裂纹单元类型和网格划分方式的选取，均同没有裂纹的情况相同。
3 加载
工作时，将该筒状结构的底部与底座利用6个螺栓连接，然后对其进行施加约束。
4 结果
为了进一步研究裂纹对结构动力学特性的影响，主要针对不同裂纹长度的模态分析，并且均提取了前6阶固有频率。
从表1中明显可以看出，随着裂纹长度的逐渐增加，各阶固有频率均逐渐减小。
为了进一步分析各阶固有频率随着裂纹长度变化的下降程度，在表1 的基础上，建立直角坐标系[3]（横坐标为裂纹长度，纵坐标为固有频率的减少量），如图2所示。从图2可以明显地看出：前3阶固有频率下降的幅度小，后3阶固有频率下降的幅度相对大。
5 结束语
通过对产生前后裂纹的结构进行模态分析比较，可以得出产生裂纹后的固有频率比没有裂纹产生时要小。随着裂纹长度的增加，各阶固有频率值都呈下降趋势。但各阶固有频率的下降幅度不同：高阶固有频率下降的幅度相对大，低阶固有频率下降的幅度比较小。
参 考 文 献
[1] 张洪才，何波.有限元——ANSYS 13.0从入门到实践[M].北京：机械工业出版社，2011，124-130.
[2] 徐可君，江龙平.裂纹叶片对固有频率影响的分析[J].推进技术，2009，18（6）：68-71.
汽车地板焊接结构优化 篇7
汽车车体结构设计是一项十分复杂的工程, 往往需要经过反复试验、验证和确认, 才能保证符合产品设计的最终目标。焊装工艺作为车体制造工艺过程中关键的一环, 在车身试制阶段需要结合自身的产品知识以及现有的工艺实际情况, 在产品导入初期对结构提出改进方案。
车身地板通常由前总成、前地板、后地板、后尾梁等部件构成, 各自结构的设计是否合理对焊接质量有直接的影响, 从而会产生整车的安全隐患, 因此如何在焊装工艺过程中对部件的结构进行分析和改进, 变得十分重要。
本文以东风本田汽车有限公司某车型的导入为背景, 通过若干典型的结构改进实例, 结合自身工作经验, 总结出了解析该类似问题的方法和思路。
焊接打点结构改进
地板的门槛件是与前地板面板焊接在一起, 此两种零件的搭接结构设计不存在任何难点, 设计者也往往有着丰富的经验。但是如果没有充分考虑到焊装工艺设备的实际情况, 就会出现打点干涉或打点半点的可能。
在不影响前地板面板与门槛件配合关系的条件下, 将原来不合理的焊接结构 (见图1) 改进为带进枪通道的焊接打点结构, 即将该型面改为凹型面 (见图2) 。这样既保证原有的配合结构不变, 又解决了焊接过程中的打点困难问题。
后地板面板结构改进
后地板面板底部一部件形状为近似“π”型, 在车型导入前期, 常常发生该零件因搬运或取件过程中发生变形, 导致后续工位安装精度差。零件结构如图3所示。
改进前的刚性较差, 改进后刚性明显提升, 检证结果如图4所示。
通过在原结构上新追加一加强版, 使得原“π”型的部件更改为“井”, 刚性明显提升, 新部品在包装运输过程中没有出现之前的刚性不足的问题。改进后的结构如图5所示。
前地板结构改进
前地板与后地板搭接处为后排乘客上下车脚踏位置, 如图6所示。前地板由7种零件构成: (1) 和 (3) 为左右门槛件, (2) 为面板, (4) 为中间加强件, (5) 和 (6) 为前座椅安装支撑件, (7) 为上面加强件。脚踏位置仅仅只有0.65mm的面板支撑, 经过驾驶试验, 在一定车速情况下, 驾驶室可能存在明显的振动异响的问题, 影响驾乘人员的舒适性。经过分析, 原因可能出在前后地板搭接处。
注意到可能发生振动异响这一隐患后, 在搭接处的位置追加新的加强件, 如图7所示。
通过在原有前地板结构基础上新追加了 (8) 和 (9) 两块加强件, 经过驾乘试验确认, 已经消除这种振动异响的隐患, 驾乘人员无法明显感觉到原有异常。
设备实用性问题改进
前地板上的座椅安装件 (5) 和 (6) 在加工时, 为最后安装的部件, 在安装时, 需要使用焊接夹具对其进行加紧定位, 但是部件上的定位基准孔靠近内侧, 如图8所示, 使得夹具结构变得过大, 压臂长度达到450m m以上, 不利于焊接夹具轻便化和安全性, 同时也给焊接作业性带来了困扰。
在保证前地板焊接夹具定位加紧精度的基础上, 通过将前地板上座椅安装件的定位基准孔修改至外侧, 夹具压臂的长度由原来的450m m减短至215m m左右, 如图9所示。焊接夹具的压臂变短, 提高了焊接作业性, 同时也避免了作业过程中可能存在的安全隐患。
结语
车身地板的焊接结构的合理布局在设计阶段一般没有被充分考虑到, 在对焊接设备参数 (焊枪电极杆长度、直径、角度等) 非常熟悉的前提下, 通过优化焊接打点型面的结构, 提高了焊接作业性。
车身部件因刚性不足在包装运输和乘坐时易发生变形, 这种问题在产品开发初期往往不容易被发现, 在试产过程中明确类似的问题, 提出改进措施, 解决了这类问题。
金属结构件组装及焊接变形控制 篇8
金属结构件主要有框架式和箱形式两种构件。在生产制造过程中, 零件以焊接定位方式, 将各种工件组装在一起的过程, 称为结构件的生产组装。金属结构件在生产组装的焊接过程中会产生焊接应力而造成各种焊接变形, 从而形成焊接裂纹等缺陷, 严重影响产品结构的强度、刚度、受压时的稳定性和加工精度等。焊接变形造成焊接件 (侧导板、推杆) 尺寸形状的变化需在焊后进行大量复杂的矫正工作, 矫正时还会引起一系列的新问题。因此控制焊接应力和焊接变形, 避免焊接缺陷已成为提高整个结构件的质量所必须解决的问题。
1 金属结构件的组装
1.1 金属结构件的下料
下料是生产中组装产品的第一个重要环节, 同时也是影响产品质量的直接因素。由于金属结构件形状复杂, 且组成的盖板、底板、侧板尺寸均较大 (如例表1金属构件中的侧导板) , 气割下料时要严格控制下料尺寸及由气割热量产生的变形。
为了防止两侧板出现旁弯导致整个结构件向上拱起, 必须严格控制下料时两侧板的气割变形。为此采用留取两端打孔的下料方法, 收到了预期的目的。如图1所示, 先在钢板两端各100mm处分别划线, 由数控气割打孔, 分别作气割的起始点和结束点, 然后从左到右沿直线切割, 整个钢板切割后冷却5～8小时, 使钢板在拘束度很大的情况下释放内应力, 减少残余应力, 然后用半自动切割机将钢板条割下, 去除熔渣。在气割过程中也要保证钢板的长度、宽度尺寸的准确性, 最后根据工艺规范对钢板的平直度、对角线差等进行精确测量, 一般数控气割的准确度是比较理想的, 若变形过大, 可采用机械压力机或热矫正, 直到符合要求为止。
1.2 金属结构件盖板、底板折弯的准确性控制
金属结构件盖板长度较大, 而且要在两端折弯, 在折弯时应首先保证中间部分的长度, 同时要保证两端折弯部分长度相等。由于火焰折弯劳动强度大, 生产成本高, 采用油压机折弯, 折弯前做好样板和模具, 可以保证折弯的精确度。
底板要比盖板复杂一些, 中间部分与两端折弯部分厚度不一样, 如图2所示。制作时应先将两端在油压机上折弯后再与中间部分组点焊接, 可以降低劳动强度。
1.3 金属结构件的组装
选择合适的支持工作物, 我们通常使用平台, 要根据图纸、工艺要求, 将两侧板切割完坡口后, 应进行修磨, 清理割渣, 以防止影响焊缝质量, 然后将产品的各部分工件按照图纸要求组装起来。
2 金属结构件焊接应力和焊接变形产生的原因
2.1 焊接应力产生的原因
金属结构件产生焊接变形的基本原因是由于焊接时, 焊件的局部被加热到高温状态, 形成的焊件温度的不均匀分布造成的。其次是在焊接过程中产生的热量促使结构件体积发生变化, 从而出现整体变形。
焊接应力按作用的方向分为纵向应力, 横向应力和厚度方向的焊接应力。纵向应力就是平行于焊缝长度方向的应力, 在焊接过程中, 钢板中产生不均匀的温度场, 从而产生不均匀的膨胀。在靠近焊缝的一侧高温区受热压力的作用, 而在远离焊缝的一侧受热拉力, 在稍远区段产生压应力, 横向应力是垂直于焊缝轴向线的应力。
2.2 焊接变形产生的原因
焊接变形分为局部变形和整体变形, 局部变形指焊接结构某部分发生的变形, 在焊接过程中易矫正;整体变形指整个结构的形状或尺寸发生变形, 是由于焊缝在各个方向上的收缩所引起的, 在焊接过程中尤为重要, 一般不允许发生整体变形。二重侧导板在焊接中易发生局部变形, 主要是拱曲或旁弯, 类似于钢结构中箱形梁的变形。焊接变形产生的原因主要有以下几种: (1) 不均匀的局部加热和冷却是产生焊接变形的最主要原因, 焊接时焊件的局部被加热到熔化状态, 形成了焊件上温度的不均匀分布区, 使焊件出现不均匀的热膨胀, 受到周围金属的阻碍不能自由膨胀而产生压力, 当被加热金属受到的压应力超过其屈服点的时候, 就会产生塑性变形, 焊件冷却时, 由于加热金属在加热过程中已经产生了压缩的塑性变形, 所以最后长度要比未被加热时金属的长度短一些。 (2) 焊缝金属在冷却过程中, 体积发生了收缩, 这种收缩使焊件产生变形和应力; (3) 焊缝金属的组织发生变化, 焊缝金属在焊接时加热到很高的温度达到熔点, 从熔点到常温, 焊缝金属内部组织要发生变化, 由于各种组织比容不同, 焊缝金属冷却下来时要发生体积的变化; (4) 焊件刚性限制了焊件在焊接过程中的变形, 所以刚性不同的焊接结构, 焊后变形的大小就不同。
除上述原因外, 焊接方法、接头形式、坡口形式、坡口角度及焊件的装配间隙、对口质量、焊接速度和焊接顺序等都会对焊接变形和应力造成影响。
3 减少金属结构件焊接应力和焊接变形的措施
3.1 合理的装配顺序和焊接顺序
同样的焊接结构, 如果采用不同的装配和焊接顺序, 焊后产生的变形不同, 正确的选择装配顺序一般应依照以下原则:
(1) 先焊收缩量大的焊缝, 因为先焊的焊缝收缩时受阻较小, 所以应力较小。
(2) 采取对称焊, 这样大大减少了焊后出现的再变形, 对于对称焊缝, 可以同时对称施焊, 对于侧导板的焊接, 由于长度过长, 应少则需要2个人, 或者多人同时施焊, 使所焊的焊缝相互制约, 使结构不产生整体变形。
(3) 对于金属结构件这样比较大型的结构件, 焊接时采取对称焊, 并分段逐步退焊, 因为对接焊缝的收缩量较大, 采用小的坡口角度, 控制装配间隙, 大电流熔焊的方法, 同时利用反变形法来减少焊接变形。
3.2 合理的焊接方向
对于金属结构件, 由于长度过长, 其横向受力的分布总是在末端产生较大的拉应力, 中段受到大的压应力, 而且焊缝越长, 采用直通焊的方法所产生的应力就越大, 因此构件的变形就越大, 这不仅是因为在焊接过程中沿焊缝方向的热量分布不均匀, 主要是由于冷却有先有后, 再膨胀收缩过程中受到的约束程度不同而引起的。焊接时, 要保证焊缝的纵向和横向的收缩都比较自由。例如, 对接焊缝要从中间依次向两端焊接, 使焊缝能够较好的自由收缩, 收缩量最大的焊缝应焊在一个结构上。在对接平面上带有交叉焊缝的接头时, 必须采用保证交叉点部位不易产生缺陷的焊接顺序。
3.3 尽可能减少焊缝的尺寸和数量
(1) 避免焊缝过分集中, 焊缝与焊缝之间应保持足够的距离。
(2) 对于小尺寸结构件, 焊后采用热处理来消除焊接应力, 一般加热到600℃左右, 保温一段时间后再缓慢冷却。
(3) 其他降低应力和解决焊接变形的办法:
1) 锤击焊缝, 即采用头部带小圆弧的工具锤击焊缝, 使焊缝得到延展, 降低内应力, 锤击应保持均匀适度, 避免锤击过分, 以防止产生裂纹, 一般不锤击第一层和最后一层。
2) 加热减应力法, 在焊接结构的适当部位加热, 使之延伸长, 加热区的伸长带动焊接部位, 使他产生一个与焊缝方向相反的变形, 在加热区冷却收缩时, 焊缝就可能比较自由的收缩, 从而减少内应力。
3) 反变形法, 反变形是生产中经常用到的方法, 它是按照事先估计好的焊接变形的大小和方向, 在装配时预加一个与之相反的变形, 使其与焊接产生的变形相抵来防止焊接变形。
4) 刚性固定法, 该法是在没有反变形的情况下, 将构件加以固定来限制焊接变形, 此种方法对角变形和波浪变形比较有效。
4 金属结构件的变形的矫正
金属结构件的变形主要有扭曲和拱形两种, 若这两种同时出现时, 扭曲是主要矛盾, 矫正时应按照先扭曲后拱形的顺序, 配合局部加热来进行, 也可以用压力机进行矫正。
5 结论
综上所述, 要使金属结构件保质保量的顺利完成, 减少焊接变形的关键是依据焊接构件的特点, 从组装、工艺、设计等各个方面进行全过程、全方位的控制, 以满足工程质量的要求, 获得较好的效果。
摘要：生产工艺与焊接工艺对结构件的生产及组装质量有着不可忽视的作用, 本文就金属结构件组装过程中焊接应力、焊接变形等影响因素进行了分析, 并提出了相应的控制及矫正措施, 有效改善了金属结构件因焊接应力而造成的焊接变形。
关键词：结构件,焊接变形,焊接应力
参考文献
[1]程友胜.焊接应力和焊接变形论述.[J].煤矿机械, 2003.24 (7) , 59-60.
钢结构的焊接 篇9
1 选择合适的焊条、焊接设备和焊接方法。
焊条除配合所焊金属确定规格外, 还应配合焊件厚度和电焊设备的供电能力, 选定合适的尺寸。电焊设备应选用可调节输出电流的品种。施焊速度要适中, 不宜过快, 过快将使某些气体来不及逸出而残存在焊缝内形成气孔。运条方式应使各处获得均匀的熔化所需的焊接热, 并使焊缝根部有较多的热量以保证熔化。对长度较大的通长焊缝, 采用分段逆焊法是一项有效的措施。分段长度不宜超过35厘米 (或以一根焊条熔化长度为准) , 每段的施焊方向与总的施焊方向相反。这样一来, 不仅缩小了施焊范围, 也缩小了温度的差值。同时, 每一分段的终点都要落在前一段已冷却部分的起点, 使原先的拉应力得到补偿而有所降低。对于焊缝厚度大于8毫米时, 应采用分层施焊, 每层接头要错开3厘米以上。如进一步与分段逆焊法相结合, 则能得到更佳的效果。在施焊过程中, 要注意凿除前一焊层的焊渣, 对尚未完全冷透的焊缝, 用小锤轻轻敲击, 有降低内应力作用。
2 选用合理的焊缝尺寸和板边处理形式。
设计人员有时为了结构的安全, 往往采用大大超过计算所需要的焊缝尺寸, 这是不必要的。因为过多的焊条熔液堆积, 会使热量集中, 有时反而得到不良效果。对接焊缝应按板的厚度作不同的板边处理。平口接缝 (即不用板边处理) 只适用于板厚8毫米以下的情况。板厚在8~26毫米时, 宜采用V形坡口 (单侧或双侧) 。板厚在20~60毫米时, 宜采用U形、X形或K形坡口。坡口的尺寸是适应施焊要求及质量要求确定的, 不宜随意更动。过大的间隙将引起焊液的堆积, 从而产生较大的收缩。当然, 更不能随意填塞钢片钢条而影响焊缝质量, 必须充分注意。贴角焊缝要按照焊件的厚薄选定其尺寸, 为了不致对较薄焊件有过热的危害, 焊缝的最大尺寸不宜超过薄焊件厚度。
3 选择合适的变形控制方法。
金属结构焊接 篇10
案例教学是围绕一定教学目的把实际中真实的情景加以典型化处理, 形成供学生思考分析和决断的案例 (通常为书面形式) , 再通过独立研究和相互讨论的方式来提高学生的分析和解决问题的能力的一种方法[1]。
由于《焊接结构》课程具有很强的实践性、应用性, 所以在该课程的课堂教学中有意引入一些生产制造中焊接工程典型案例对于课程的教学会起到良好的作用;将焊接工程应用典型案例引入教学也是《焊接结构》课程性质的要求, 同时也是教学内容与方法的优化和改善。为此, 近些年作者在《焊接结构》的教学中, 在引入焊接工程典型案例进行理论教学方面进行了一些有益的尝试。
一、焊接工程典型案例在《焊接结构》教学中的实践
焊接技术作为材料的一种重要连接方法, 在我国国民经济建设中占有越来越重要的地位。焊接结构是焊接技术应用于工程实际产品的主要表现形式, 也是许多工业部门中应用最为广泛的金属结构[2]。能够用于《焊接结构》教学的焊接工程典型案例不胜枚举, 作者在此仅选择几例典型案例进行叙述。
1.“鸟巢”钢结构工程。
国家体育场“鸟巢”是2008年北京奥运会主场馆, 场馆主体结构为100%全焊异型空间钢结构;“鸟巢”设计用钢4.2万吨, 实际用钢5.3万吨所耗焊材2100吨以上, 为国内之最;设计要求几乎全部焊缝为全熔透一级焊缝, 焊缝的总长超过了31万米, 现场焊缝超过6万米 (不含角焊缝) , 100%超声波探伤, 一次合格率高达99.5%以上, 质量指标之好为全国之最。在进行《焊接结构》绪论部分焊接结构的特点这部分内容的教学时, 作者向学生介绍了以上几组数字以后, 立刻就引起了学生的注意, 表现出极大的兴趣。用具体的数字做佐证取得的教学效果要远优于教材单调枯燥的叙述。“鸟巢”主体结构由桁架柱、平面主桁架、立体桁架和立面次结构组成, 该结构板件间相互约束显著, 焊缝集中, 焊接应力较大。在建造的过程中, 施工技术人员采取了许多行之有效的措施来控制结构的应力。在课堂教学中讲到焊接顺序对应力和变形的影响时, 作者以“鸟巢”主结构焊接顺序为例进行阐述。首先将主结构的结构特点分析清楚, 然后让学生结合理论知识, 探讨该结构的焊接顺序。学生们反映积极踊跃, 纷纷提出自己的方案并进行论证, 如同自己就是该结构的设计者。课堂讨论气氛热烈, 学生兴趣浓厚, 教学效果良好。并针对“鸟巢”焊接时的一些特殊方法如“分段跳焊”、“单杆双焊, 双杆单焊[3]”提问, 让学生从《焊接结构》中探寻这些方法的理论依据。出乎意料的是, 许多学生在课后利用网络和图书馆资源查阅相关文献资料, 通过分析比较, 归纳出了不同焊接方法的优缺点, 学生理解深入、感受深刻。说明这种教学方式使得抽象枯燥的理论知识变得形象生动, 学生在主动思考中掌握了知识, 收到寓教于乐的效果。
2. 船舶制造。
船舶制造的发达程度, 不仅是衡量着一个国家制造业水平的一个标志, 而且具有重要的战略意义。焊接作为一种重要的制造技术在20世纪20年代开始用于造船, 如今已逐渐成为现代船舶建造工程的关键技术。在船体建造中, 焊接工时约占船体建造总工时的30%~40%, 焊接成本约占船体建造总成本的30%~50%[4]。由于船舶甲板特别是上层建筑往往板厚较薄, 结构较多, 局部位置焊接热输入量较大, 焊接应力使薄板容易产生失稳, 因此很容易出现波浪变形[5]。如果船舶甲板及上层建筑焊接变形过大, 将直接影响船舶外观质量。为控制甲板的焊接变形, 采取刚性固定、分段退焊等焊接工艺措施可有效地减小焊接变形。借助这样的工程案例进行教学, 不仅能提高学生理论知识的掌握程度, 还是理论知识同工程实践的一次完美结合, 有助于理论知识向实践的转化。作者将我国“瓦良格”航母改装制造引入课堂, 并以时事热点为背景分析航母以及造船工业对我国国防的战略意义, 立即引起了学生浓厚的兴趣。通过该例不仅讲明白课程知识点, 而且还间接地进行了一次爱国主义教育。
3. 汽车制造。
焊接技术是现代化制造业中一项重要的加工技术, 而汽车制造业是焊接应用最广的行业之一。随着我国家庭生活水平的提高, 汽车变得越来越普及, 以学生日常生活中可见的东西为教学素材阐述某些问题, 可收到事半功倍的效果。如计算接触焊接接头的静载强度时, 主要计算对象是点焊接头, 而点焊是汽车制造中最常用的焊接方法, 所以该方面例子对于学生掌握接触焊接接头静载强度的计算方法帮助甚大。
焊接作为现代机械制造重要手段之一, 应用的领域非常广泛。在一些其他领域焊接也起到了重要作用, 如航空航天、石油、化工、电力等部门。由于文章篇幅所限, 不一一累述。
二、工程典型案例教学的作用
引入焊接工程典型案例对于《焊接结构》课堂教学的教学效果提升具有明显作用, 典型案例教学的具体作用主要体现在以下几方面。
1. 激发学生的学习热情与兴趣。
《焊接结构》课程有些内容比较抽象难以理解, 如焊件内应力的产生、分布及调整措施, 但是该内容又是《焊接结构》课程的教学重点、难点。以往在讲解这部分内容时, 学生的学习兴趣不足、热情不高, 教学目的难以达到。
工程案例教学结合典型的具体实例, 可以使抽象理论融入到具体的工程典型案例中, 可使抽象问题形象化。这样就可以极大地激发学生们的学习热情, 显著提高教学效果。
2. 促进理论知识向实践转化。
《焊接结构》课程具有较强的实践性, 课程特点决定了理论知识向实践转化的重要性。然而, 我国高校学生在这方面的能力往往不足, 理论知识掌握欠扎实以及缺少理论知识向实践转化的情景是制约转化的主要因素。通过在《焊接结构》课堂教学中进行焊接工程典型案例教学不仅可以夯实课程理论知识, 还可以提供理论知识向实践转化的情景与背景, 从根本上促进了这种转化的可能性。这对于培养具有工程实践能力的焊接技术与工程专业人才具有重要现实意义。
3. 培养学生创新精神。
由于利用工程典型案例教学强调学生利用已有理论知识自主分析、解决问题, 寻求解决问题的途径, 案例教学目标的丰富性、教学案例的复杂性、教学过程的互动性、教学方式的启发性[6]等特点都有助于培养学生的创新精神。
三、工程案例选择原则
选择一个好的工程案例对于教学目的的实现和教学效果的提升可起到事半功倍的效果。工程典型案例的选择要遵循以下原则。
1. 真实性。
焊接工程典型案例是焊接技术在工程实践中的具体应用, 因此它应该具有真实性, 工程典型案例必须具有明确的工程应用背景, 切不可由教师主观臆测, 虚构而作。一个真实的工程典型案例具有极强的说服力, 由典型案例说明的问题可信度高, 对教学效果的提升作用也最行之有效。
2. 针对性。
《焊接结构》课堂教学选择的典型案例必须要针对所讲授的理论知识, 典型案例与具体教学目标的切合度将直接影响典型案例教学的效果[7]。典型案例的针对性还体现在授课对象上, 教师可以选取学生较为感兴趣的案例来进行教学, 使教学取得较为理想的效果。
3. 难度适中。
工程典型案例的选择还要考虑学生已有知识构成及认知能力。难度较大的案例会打击学生主动学习的积极性, 而难度较小的案例又不能有效地培养学生分析、解决问题的能力。因此, 选择难易程度适中的典型案例在一定程度上可以保证焊接工程典型案例教学的顺利进行。
四、结语
《焊接结构》是一门基本理论与工程实际紧密结合的课程。课程有些基本理论比较抽象难懂, 这就对师生提出较高的要求。尤其对于学生来说, 由于知识结构的构成及缺乏一定的工程实践能力, 这些理论知识接受起来就比较困难。课堂教学引入一些具有工程背景的典型案例, 不仅可以激发学生的学习兴趣, 还可以使得理论课教学变得生动且容易接受, 有助于学生掌握基本理论知识。把以课堂讲授为主的教育模式与工程实践有机结合起来, 贯穿于课程教学的各个环节中, 有助于提高学生的综合素质。
通过改变教学模式, 引入工程典型案例进行《焊接结构》课程课堂教学不仅使学生学到了基础的理论知识, 又与生产的实际和本学科的前沿动态相结合, 扩大了学生的视野, 能够更深入地理解专业课的内容, 对所学知识起到融会贯通的作用, 为今后更好地学习先进理论和生产实践知识打下坚实的基础。
摘要：针对《焊接结构》课程特点, 在课堂教学中引入某些焊接工程典型案例进行教学, 取得了良好的教学效果。并在教学实践的基础上提出了利用工程案例进行教学的作用及案例选择原则。
关键词：焊接结构,工程案例,实践,选择原则
参考文献
[1]尹立孟, 周进, 姚宗湘, 等.工程案例教学法在焊接专业教学中的应用研究[J].重庆科技学院学报:社会科学版, 2010, (14) :165-166.
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[4]张守信.我国造船行业焊接技术:沿革与流变[J].现代金属加工, 2005, (5) :58.
[5]舒先庆, 黄新明, 代国文.钢结构制造中焊接变形的控制方法[J].电焊机, 2007, 37 (6) :127-129.
[6]陈福松.案例教学与创新型人才培养[J].扬州大学学报:高教研究版, 2009, 13 (5) :81-83.
金属结构焊接 篇11
关键词：钢结构；焊接；焊接机器人
前言
以往对机车焊接工作中以人工操作为主，不但加大钢结构的使用耗材，同时对工作环境造成较大程度的污染。随着我国社会主义经济市场的不断成熟，相关部门研制出工作效率较高、成本较低、节能环保的焊接机器人，并且成功使用在机车钢结构焊接工作中，为我国焊接行业提供方便的服务。
1.焊接机器人的重要性
1.1.焊接行业的发展
我国焊接行业与发达国家相比较有着较大程度上的差距，在工业发达的国家中焊接工作使用机械化与自动化占据65%以上的使用率，而我国只占30%左右，严重影响了我国焊接技术的发展。我国焊接工作大量使用机械化，自动化生产水平较低，为有效改善这一现象，我国相关焊接工作逐步运用焊接机器人来代替以往人工操作的现象，推进我国焊接工业的发展。
1.2.焊接机器人组成部分
焊接机器人是由机器人与焊接设备两部分组成，机器人是由系统硬件与软降控制，焊接设备是由焊接电源、送丝机、焊枪等部分组成，焊接机器人主要用于机车钢结构焊接工作中，由于钢结构硬度较强，以往对机车钢结构焊接过程中将投入大量的人力与物力，并且机车使用过程中存在隐形危险。我国相关人员针对这一现象的发生研制出焊接机器人，并使用在焊接工作中，不但提升焊接工作质量，同时对生产环境也起着重要保护作用。
关节机器人是世界各国在焊接工作中经常使用的焊接机器人，关节机器人是由6个轴组建而成。在焊接工作中将不同工具输送到不同位置时需要使用1、2、3轴进行工作，而4、5、6轴是用来解决工具的不同要求。平行四边形与侧置式是焊接机器人机械结构的组成形式，侧置式的主要优点是机器人的上臂与下臂活动不受拘束，有较大空间的活动范围，在焊接工作过程中，不受工作环境约束，可对机车钢结构任一点进行焊接工作，侧置式能使机器人在工作中达到球体的工作状态。因此侧置式机器人在焊接工作中可倒挂在机架上，节省工作占地使用面积，同时有效的改善地面物件的流动。侧置式机器人由于1、2、3轴为悬臂结构，因此可以大幅度降低机器人的刚度，一般侧置式机器人只使用在电弧焊、喷漆、切割工作中。平行四边形机器人上臂是由一根拉杆进行驱动，拉杆与下臂两遍形成平行四边形，因此取名平行四边形焊接机器人[1]。
2.焊接机器人在机车钢结构焊接生产过程中的重要性
2.1.机车钢结构使用焊接机器人的重要意义
现如今我国在机车钢结构焊接工作中已经大量使用焊接机器人，焊接机器人具有一定的稳定性，并且有效的提升焊接生产质量。机车焊接过程中焊缝数值要求较高，人工操作由于焊接速度较快，容易产生较大的数值偏差，而焊接机器人可确保焊缝数值准确性，保证一个焊缝数值都是相同的，避免出现焊缝数值误差现象的发生[2]。
机车焊接工作中如使用人工焊接，直接影响操作者身体健康，在焊接过程中难免出现烟雾与灰尘，机车钢结构焊接过程中将产生大量的铁屑，将对操作者带来巨大的副作用，同时人工焊接工作需要搬运沉重的焊接工具，产生大量的体力工作。使用焊接机器人可避免此现象的产生，并且是操作者远离在焊接过程中产生的弧光，在机器人工作过程中只需人工进行装卸工作，减少工作量的同时提升工作效率。焊接机器人在工作中不存在疲劳现象，可长时间大幅度进行焊接工作，定期对焊接机器人进行维修与升级，可有效提升机器人在焊接工作中的工作效益。焊接机器人在工作过程中具有固定的生产周期，因此生产工作者可合理的安排工作计划。
2.2.焊接机器人在机车钢结构生产中的研究与应用
焊接机器人在工作过程中通过工作台的变位实现焊接工作，焊接机器人在焊接前期需要进行焊接工作的配件工作，在配件工作结束后由操作人员对工作进行装夹，从而大幅度减少装夹工作时间，提升焊接生产效益。根据生产工件结构要求，工作人员需要装配点焊夹具与正式焊接夹具，并在焊接工作中充分使用焊接工作台，使焊接机器人、工作台与弧焊夹具有效结合，提升焊接工作整体生产效益。在焊接机器人工作过程中除尘设备是不可缺少的重要组成部分[3]。众所周知在焊接过程中将产生大量的灰尘，严重影响焊接机器人的使用寿命，因此在设计焊接机器人时除尘设备应得到重视，除尘系统主要是针对工作房与焊接机器人自身的除尘系统，工作房尺寸主要根据工作需要及现场情况进行修建，除尘设备主要采用沉流式除尘器，在焊接工作中将产生的粉尘过滤在滤筒表面。并安装反吹式定时器进行除尘，除尘效果直接影响焊接机器人的工作效率。
焊接工件放置在工作台后，需要制定出合理的对接位置，从而达到合理的焊缝位置与角度，此项工作需要编程不断调整变位机位置，达到工件处于水平位置。同时需要不断调整焊接机器人的各种轴位置，确保焊枪与接头位置的准确性。在焊接程序编写达到一定长度时，需要及时进行插入清枪程序，可有效改善焊接过程中出现堵塞现象的发生，从而确保焊枪的清洁度，确保其使用寿命。
3.总结
为确保机车刚结构焊接工作得到有效提升，我国生产工作已大幅度使用焊接机器人进行操作，不但能确保焊接工作稳定性，同时有效提升焊接工作的工作效益，因此我国在机车焊接工作中焊接机器人得到相关部门的重视。
参考文献：
[1]王秀范.用于焊接机器人的侧架支撑座夹具[J].铁道机车车辆工人，2012，5（02）：102-205.
[2]钱学海.三维视像控制的焊接机器人系统在铁路修理工厂中的应用[J].国外机车车辆工艺，2013，6（03）：236-34.
刍议现代金属焊接雕塑技术 篇12
关键词：材料美感,焊接肌理,概括和抽象,现代意识,民族化
1 金属焊接雕塑的创作
这里所谈到的金属焊接雕塑与我们习惯认识上的金属雕塑不尽相同, 传统意义上的金属雕塑泛指以金属材料来实现完成的雕塑作品, 而这里所说的金属焊接雕塑指的是通过焊接的技术手段 (而非传统意义上的铸造和锻造手段) 来实现的雕塑作品, 这类作品重点体现的是金属材料本身的美感和焊接过程中自然形成的焊接肌理之美, 当然这并不是说这样的作品缺乏形式和内容, 而是通过将其特有的美感与其独到的形式巧妙结合来实现创作目的。
其实金属焊接雕塑已经成为当代最具现代意义的艺术表现形式, 其艺术语言在于注重作品的直接创作过程, 并赋予其更加丰富的人文精神与审美内涵, 它有力地拓展了雕塑创作的表现力和艺术感染力, 发挥金属材料自身的质感特性自由地构思和制作, 已成为现代雕塑进行创作的一个十分重要的艺术表现方式。
金属焊接雕塑的创作注重于艺术与材质的直接对话过程, 其中材料的质感和焊接过程中形成的焊接机理是构成作品形态的关键要素, 对实现其艺术价值和意义起到重要的作用, 这也同时造就了金属焊接艺术雕塑的表现形式, 即使表现具象形态, 也侧重于能够发挥焊接艺术特有肌理的具象形态表现, 如用拉丝焊接肌理来表现动物的毛发。
任何艺术作品的创作, 都体现了不同艺术家的文化渊源, 有着不同的艺术表现形式, 而不同的表现形式又是不同的创作思想得以充分展示的保证和前提。鉴于目前金属焊接艺术在国内尚属起步阶段, 在探索西方现代艺术语言过程中, 研究西方现代艺术的理论是十分重要的课题。他们对西方现代艺术的文化思想产生重要的影响, 其中柏格森的直觉主义哲学思想, 高扬生命冲动的创造力, 推崇能够让人直接体验生命冲动的开放社会, 以直觉为认识真实和真理的唯一途径, 以及现代艺术对生命的瞬间体验和制作过程的珍借, 对破坏重组物质时空以获取精神真实的兴趣。同时萨特表达现代人孤独、异化、悖理的情绪感觉, 充分体现了现代艺术家对艺术主体独创性的强烈追求。
2 现代金属焊接雕塑的艺术语言
现代雕塑的表现形式在西方现代艺术理论的直接影响下, 它与以前传统写实主义的以体量和实体感作为表现形式的基本要素背道而驰, 许多现代雕塑的表现方法完全超出了“雕”和“塑”的意义, 尤其是现代金属焊接雕塑, 作为三度空间抽象的构成艺术品, 不属于关于实体感的艺术, 不追求真实的形态再现, 通过简化、概括甚至是抽象的手法进行创作, 并结合各种工业化的手段, 直接地打造作品, 如以透空框架的形态去构画和界定空间, 彻底地阐明了现代雕塑作为三度空间艺术的新理念, 在于表现金属在空间中的自由组合, 而非多种程序塑造的实体造型。他们艺术语言的特征类似单纯、厚重的原始文化, 最后发展到将机械、动力和光的因素组合引入雕塑的运动形态, 创造了最具现代意义的雕塑作品。它反映了20世纪工业、科技观念向艺术的介入, 导引出一种崭新的艺术价值观。
当代西方雕塑家在新的艺术观念的引导下, 追求各自的文化和艺术个性, 并充分利用材料学、结构力学、金工技术和焊接技术的原理, 发挥金属焊接雕塑的特有创造力。在他们的作品中, 将雕塑的造型要素简化到最低限度。用立方体、几何形、圆柱体的型材和不锈钢材以及现成金属物品构成现代形态的、抽象的雕塑作品, 使传统的艺术语言在他们的作品中失去了原有意义, 运用工业化制造方法实现了现代雕塑新的艺术理念。
现代雕塑家史密斯是美国第一位创作金属焊接雕塑的艺术家, 他的作品纯朴、粗犷和简练, 利用金属材质的特性形成变化多端的雕塑造型, 使金属材料、金工技术成为诠释个人艺术观念的语言符号。他创作的《皇家之鸟》、《森林》等作品, 采用电焊枪在空间中描画, 用多种钢条焊接展开三度空间的构成, 同时利用点、线、面的相互交错的穿插, 编织成一种活拨的、富有生机的抽象形态, 他的许多作品放弃实体, 将锻造成形后的钢条构出空间的韵律, 显示出强力的运动感。
英国当代杰出雕塑家卡罗的金属焊接作品轻松活泼, 简洁明快, 是位最富独创性的现代金属焊接雕塑家。作品《正午》是他具有个性化艺术语言的代表作。该作品直接采用数块工字钢梁构成, 作横置状态并涂上橘黄色的颜色, 整件造型似如一张在室外阳光下的躺椅, 简练而意味深长。在他的作品中力求把雕塑语言概括到最基本的抽象形态, 直接利用工业钢材装配成巨大而强力的结构, 并与周围的环境空间融为一体。费罗是法国现代派艺术家, 他的金属焊接系列作品更具个性化。其作品摒弃了传统雕塑的创作模式, 采用一种更加直接, 更抽象化的表现手法, 使作品取得纯粹形式的自由化。费罗的作品都取名《无题》。但在这个毫无意义的标题下, 呈现出一个丰富多彩的艺术世界。在创作中通过挤、敲、扭、切和焊, 给作品注人生机, 将冷冰冰的不锈钢板转化成孕含生命形态的艺术作品。
从现代金属焊接雕塑的艺术语言来看, 它与传统雕塑相比其主要特点是:在艺术观念上, 一方面强调艺术与自我表现的主观性以及艺术家以我为主的能动性, 力求作品造型简化到最基本的抽象形态, 以现代工业化的理念构造单纯、简洁的几何造型, 反映出一种工业化的非人格化的力量。另一方面重点表现不同金属材料的特有美感 (如钛合金通过焊接在焊口的部分会形成耀眼的彩虹效果) 和不同焊接技法所形成的肌理美感。在艺术形式上, 利用电焊枪在空间中作画, 以钢材制作空间构成。使传统艺术形式的体积, 体量概念消失, 转化为丰富、透空的空间和变化多端的深度三维结构。并以手动和机动改变了原有雕塑的“静止状态”, 以色彩变化增强金属焊接雕塑的视觉感悟力。在艺术表现方式上, 采用直接加工过程实现三度空间的构成关系或以废品集合的方式重新组合新的造型, 使金属雕塑的艺术表现方法变得直接了当、纯粹和自由。在制作中利用各种金属材料经过直接的敲打、挤压、扭曲、打磨、切割和焊接, 随意地、自由地构建和组合, 彻底改变了传统制作多步骤的有序性, 使作品更具自然性。
3 结束语
在现代雕塑发展史上, 当代雕塑家所创造的金属焊接作品成功地完成了20世纪具有雕塑艺术革命意义的艺术创造, 而走向现代化、抽象化、形式化、自由化的艺术表现形式。虽然我们国内的金属焊接雕塑艺术尚未得到社会的认同, 但我相信在当代有创新意识的艺术家、雕塑家甚至焊接技师的共同努力下, 我们的金属焊接艺术应该能够找到一条立足于民族文化传统, 能够满足我国公众审美诉求的蓬勃发展之路。
参考文献
[1]田卫平等.金属焊接艺术初探[J].焊接, 2005, 3.
[2]吴顺平.现代雕塑设计与技法[J].黑龙江美术出版社, 2001.