焊接方法的应用研究

焊接方法的应用研究（精选10篇）

焊接方法的应用研究 篇1

中铁二十一局集团第二工程有限公司承建的钢结构工程主要以加工焊接型箱型梁柱、H型梁柱为主, 在加工过程中经常使用的焊接方法有:焊条电弧焊、CO2气保焊、混合气体保护焊 (MAG焊) 、埋弧焊。埋弧焊因为生产效率高、焊缝质量好、劳动条件好的优点, 是钢结构工程焊接长直焊缝首选焊接方法, 在此就不再讨论。在其他位置的焊缝焊接过程中, 对于其他几种焊接方法的使用, 常常不能充分地发挥各自焊接方法的优点, 通过对焊条电弧焊、CO2气保焊、MAG焊的工艺试验及评定, 确定了在不同的条件下, 如何合理地采用何种焊接方法以及焊接工艺, 对本单位的钢结构工程中高质高效生产, 实现低成本高效益的理念, 有着较高的操作性和实践指导意义。

1 不同焊接方法的特点

1) 焊条电弧焊:是应用最广泛的连接金属的焊接方法, 其主要原因是它的灵活性, 凡是焊条能达到的任何位置的接头, 均可采用手工电弧焊方法连接;由于焊接过程由焊工控制, 可以根据观察适时调整, 故对焊接接头的装配尺寸要求相对降低;可焊金属材料广, 但熔敷效率低;手工焊焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能及现场发挥, 甚至焊工施焊过程中的精神状态也会影响焊缝质量。

2) CO2气保焊:相比手工电弧焊, CO2焊焊接成本低、生产效率高、焊后变形较小;应用范围广, 可以焊接薄板、厚板以及全位置的焊接等;焊缝抗裂性能高, 焊缝低氢且com含氮量也较少;抗锈能力强, CO2焊对焊件上的铁锈、油污及水分等, 不像其他焊接方法那样敏感, 具有较好的抗气孔能力;操作性好, 具有手弧焊那样的灵活性。但是CO2气体保护焊也有一些缺点, 在电弧空间里, CO2气体氧化作用强, 要使用含有较多脱氧元素的焊丝来实现焊接熔池的脱氧;不论采用什么措施, 飞溅仍比手弧焊大得多。

3) MAG焊 (Ar80%+CO220%) :显著提高电弧稳定性, 熔滴细化, 过渡频率增加, 飞溅大大减少 (飞溅率为1%～3%, 采用射流过渡时几乎无飞溅) , 焊缝成形美观。此外, 采用混合气体保护还可以改善熔深形状, 未焊透和裂纹等缺陷大大减少, 并能提高焊缝金属的力学性能, 减少焊后清理工作量, 节能降耗, 改善操作环境。MAG焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接, 能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头, 具有良好的适应性和可操作性。

2 对接接头的特点及分析

对接接头的设计主要包括接头的坡口形式选择、坡口尺寸 (坡口角度、坡口面度、钝边、根部间隙) 的确定等内容。我们认为CO2焊、MAG焊对接接头应具有以下特点:CO2焊、MAG焊不开坡口的最大厚度可由焊条电弧焊的6mm提高到12mm;开坡口接头的坡口角度可由焊条电弧焊一般的60°减少到30°左右, 钝边高度可比焊条电弧焊增加1.5～2.5mm, 根部间隙可减少1～2mm, 这是因为CO2焊、MAG焊较焊条电弧焊有以下几个方面的优势。

1) CO2焊、MAG焊采用混合气体保护, 热量集中, 受热面积明显比焊条电弧焊少, 所以熔化极气保焊热量利用率高, 有效功率系数大, 焊接熔深显著增加。

2) CO2焊、MAG焊电流密度大, MAG焊采用φ1.0焊丝短路过渡时, 焊接电流一般为160～220A, 电流密度为204～280A/mm2;采用φ1.6焊丝射流过渡时, 焊接电流一般为300～370A, 其电流密度为149～184A/mm2;而采用焊条电弧焊时, φ4焊条的焊接电流一般为160～220A, 其电流密度只有13～18A/mm2, 远小于MAG焊。所以, 熔化极气保焊电流密度大, 电弧穿透力强, 熔深大, 单道焊缝厚度大。

3) CO2焊、MAG焊采用的是纯CO2气体或者Ar+CO2混合气体保护的焊接方法, 不必象焊条电弧焊那样需考虑焊条药皮熔渣的上浮而设计较大的坡口角度 (坡口面角度) , 此外, 焊丝直径较细, 焊丝容易深入坡口底部, 在间隙较小时, 有利于根部焊透。按照上述原则设计的焊接接头, 一方面可以减少焊丝的填充量, 节省因坡口加工产生的母材消耗, 节省了气体的消耗量和电能, 降低了成本, 提高了劳动生产率。另一方面可以减少焊接热影响区的宽度, 减少焊接应力与变形, 提高焊接质量。

3 角焊缝焊脚的特点及分析

1) 有人常错误地认为焊脚越大, 接头的承载能力越高, 故设计时, 常选用较大的焊脚。但经实验证明, 大尺寸焊脚的角焊缝单位面积的承载能力并不大, 反而较低。由于焊脚过大, 接头受热较严重, 因此, 焊接应力与焊接变形大。此外焊脚过大, 填充材料用量增加, 焊接时间增长, 焊接成本也较高。

2) CO2焊、MAG焊可采用较焊条电弧焊较小的焊脚我们知道, 工程上为了安全可靠和计算简便常假定角焊缝都是在切应力作用下破坏的, 一律按切应力计算其强度, 并假定危险断面是在角焊缝截面的最小高度处, 该最小高度为该断面的计算厚度, 并忽略焊缝余高和少量熔深的影响。对于焊条电弧焊由于熔深较浅, 可忽略其影响, 如图1所示其计算厚度为:a条=0.707K条;对于CO2焊、MAG焊, 由于熔深较大, 故必须考虑其影响。根据《焊接手册》, 如图2所示, 其计算厚度为:

当K气≤8, a气=K气

当K气>8,

a气= (K气+P) cos45°

=0.707 (K气+3) (取P=3)

由于角焊缝的切应力与焊缝的长度、所受外力及断面计算厚度有关, 在焊缝长度和外力相同的情况下, 要使两种焊接方法角焊缝强度相等, 即切应力相等, 则两者的断面计算厚度就应相等, 即a条=a气, 经简化可得到如下公式:

当K小于或等于8, K气=0.707K条

当K>8, K气=K条-3

由此可见, 在保证接头强度相等的情况下, 当焊脚较大时 (K>8) , 采用CO2焊、MAG焊的焊脚可比焊条电弧焊小3mm;当焊脚较小时 (K≤8) , 采用MAG焊的焊脚仅为焊条电弧焊的0.707倍。

4 焊接对比试验

1) 对接接头力学性能试验参照JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》进行, 目的是对坡口角度较小、钝边较大、间隙较小的CO2焊、MAG焊焊接接头与焊条电弧焊焊接接头的力学性能进行对比分析。

试验材料母材Q345 (16MnR) , 规格300×125×10, 焊条电弧焊开60°V形坡口, 钝边3mm, 间隙1mm;CO2焊、MAG焊开30°V形坡口, 钝边3mm, 间隙1mm。

焊条电弧焊焊条E5015, φ3.2、φ4, 单面焊双面成形;CO2焊焊丝ER50-6, φ1.2, 保护气CO2, 单面焊双面成形;MAG焊焊丝ER50-6, φ1.2, 保护气80%Ar+20%CO2, 单面焊双面成形。

检验项目外观检查, X射线探伤, 焊接接头力学性能试验 (拉伸试验和弯曲试验) 。

试验结果外观检查合格;X射线探伤底片均为I级;焊条电弧焊抗拉强度为526MPa和534MPa;CO2焊抗拉强度为567MPa和570MPa;MAG焊抗拉强度为546MPa和552MPa;均大于母材的拉试验度;180°冷弯试验, 三种焊接方法面弯、背弯各2次全部合格。

2) 焊缝厚度的比较

(1) 对接接头焊缝厚度试验:对接接头的焊缝厚度是指焊缝的正面到焊缝背面的距离, 对接接头焊缝厚度试验, 是对不开坡口的对接接头。以下分别采用焊条电弧焊和CO2焊、MAG焊进行焊接来比较它们的断面焊缝厚度。

试验材料母材Q235B, 规格300×125×10, 接头不开坡口, 留1mm间隙。

焊接材料及焊接要求:焊条电弧焊E4304, φ4;CO2焊焊丝ER50-6, φ1.2, 保护气CO2;MAG焊焊丝ER50-6, φ1.2, 保护气80%Ar+20%CO2;均为单层单道焊。

检验项目外观成形检查, 5个断面宏观金相焊缝厚度检验。

检验结果3个试件外观成形良好, 从5个断面的宏观金相来看, MAG焊焊缝厚度明显大于焊条电弧焊, 平均大3mm左右, 而CO2焊焊缝厚度较MAG焊更大, 这是因为CO2焊比MAG焊的电弧熔深大的缘故。

(2) T形接头角焊缝试验:T形接头角焊缝试验目的是对CO2焊、MAG焊接头断面的熔深与焊条电弧焊接头断面熔深及成形对比分析。

试验材料母材Q235B, 规格300×125×10, 接头不开坡口, 留1mm间隙。

焊接材料及焊接要求焊条电弧焊E4303φ4;CO2焊焊丝ER50-6, φ1.2, 保护气CO2;MAG焊焊丝ER50-6φ1.2, 保护气80%Ar+20% CO2, 单道焊。

检验项目外观成形, 5个断面宏观金相熔深检验。

检验结果3个试件焊缝外观成形较好, 根部均焊透。CO2焊、MAG焊的熔深明显大于焊条电弧焊, 其中CO2焊熔深最深, 均呈圆弧状。

5 焊接对比试验分析

从对接接头力学性能试验可知, CO2焊、MAG焊与焊条电弧焊的焊接接头抗拉强度均大于母材的抗拉强度, 焊接接头的冷弯试验全部合格。这说明减少坡口角度, 增加钝边高度, 减少间隙的CO2焊、MAG焊的焊接接头力学性能均高于焊条电弧焊, CO2焊焊缝的抗拉强度较高, 但是MAG焊的综合力学性能更好。从对接接头焊缝厚度试验可知, 不开坡口的CO2焊、MAG焊的焊缝厚度明显大于焊条电弧焊。

从对T形接头角焊缝熔深试验可知, CO2焊、MAG焊的熔深明显大于焊条电弧焊, 且CO2焊、MAG焊焊缝的断面成形也优于焊条电弧焊, 这说明CO2焊、MAG焊可通过减少焊脚大小来获得等强度的焊条电弧焊角焊缝接头。

6 结论

1) 对于开坡口的对接接头, CO2焊、MAG焊坡口角度可由焊条电弧焊的60°减少至30°～35°, 钝边可增大1.5～2.5mm, 根部间隙可减少1～2mm。对于角焊缝, 当焊脚K>8时, 采用CO2焊、MAG焊的焊脚可比焊条电弧焊减少3mm;当焊脚K≤8时, 采用CO2焊、MAG焊的焊脚可取焊条电弧焊焊脚的0.7倍即可。基于以上原因, CO2焊、MAG焊的焊接成本均远低于焊条电弧焊, MAG焊因为富氩较CO2焊略高, CO2焊的成本是焊条电弧焊的50%左右。

2) 从力学性能试验可知, 接头抗拉强度以CO2焊最高, MAG焊次之, 焊条电弧焊最低, 但都高于母材规定的最小值;究其原因是由于CO2焊焊缝有轻量渗碳作用, 但是MAG焊焊缝的综合力学性能更好, 焊条电弧焊焊缝的各种性能均可以达到母材的要求。

3) 焊条电弧焊使用性最灵活, 适应性最强, 但焊接变形大且难以控制, 生产率低;CO2焊焊接成本低、生产效率高、焊后变形较小, 应用范围广;MAG焊显著提高电弧稳定性, 熔滴细化, 过渡频率增加, 飞溅大大减少, 焊缝成形美观。故我们在要求外观的重要焊缝采用MAG焊, 在工厂制作中往往采用高效低成本的CO2焊, 在野外现场作业一般采用焊条电弧焊。

摘要：通过对焊条电弧焊、CO2气保焊、混合气体保护焊的工艺试验及评定, 证明了熔化极气保焊具有高效质优的优点, 确定了在不同的生产施工条件下合理采用不同的焊接方法以及焊接工艺, 对中铁二十一局集团第二工程有限公司的钢结构工程的生产有着较高的可操作性和实践指导意义。

关键词：钢结构,焊接方法,焊条电弧焊,气保焊

参考文献

[1]姜焕中.电弧焊及电渣焊[M].

[2]周振峰.焊接冶金与金属焊接性[M].

[3]吴林.焊接手册[M].

[4]JB4708-2000, 钢制压力容器焊接工艺评定[S].

压力容器焊接技术的研究及应用 篇2

关键词：压力容器；焊接技术；激光复合焊

引言

压力容器在现代生产生活中扮演着重要角色，在石油化工工业、军工科研、能源工业等领域的作用都不容小觑。而压力容器制造的关键工艺师焊接，它决定着产品的质量、生产率、可靠性和生产成本。当前，压力容器逐渐向多用化高压化和大型化发展，这要求焊接技术和工艺也要向优质高效发展。另外，我国是钢产量大国，也是焊接大国，焊接主要应用领域是压力容器。所以，提高压力容器的焊接质量，提高焊接自动化程度，寻找焊接新技术，降低焊接成本迫在眉睫。本文描述了压力容器上的各种焊接方法，并对新技术进行了介绍。

1.压力容器焊接面临问题

压力容器的类型从低压到高压，再到超高压，工作环境从低温到高温，从强腐蚀到无腐蚀，从强辐射到无辐射，要求所用材料和板材类型和厚度不尽相同，对焊接工艺和技术的要求也多种多样，这使得压力容器的焊接具有如下问题：

1.1低合金高强钢含有C、Mn、Nb、V等元素，这些元素容易使强化后的钢材在焊接过程中发生淬硬，并且在刚性较大或者应力较高时产生冷裂纹，而且这种冷裂纹具有延迟性，危害很大。另外，HAZ附近的C、Cr、Nb等碳化物在焊接高温环境下固溶在奥氏体之中，等冷却之后不能及时析出，在PWHT阶段弥散析出，强化了晶粒，使得材料在应力减小时的蠕变变形集中在晶界区域，引发焊接接头在粗晶区沿晶体开裂。同时，HAZ在焊接线能量过小时出现马氏体引发裂纹，在线能量过大时，晶粒粗大导致接头脆化。最后，焊接热作用使得接头HAZ软化，若处理不当亦会影响压力容器的使用和其使用寿命。

1.2压力容器逐渐高压大型化，这使得容器壁厚也大幅度增加，厚壁容器的焊接带来很多问题，诸如预热焊件、跟踪控制焊缝、控制金相组织，这大大提高了现代压力容器的焊接技术，使其向智能化、自动化和机械化方向发展。

2.压力容器焊接技术

2.1 手工电弧焊

手工电弧焊即人工操纵焊条，在1888年由俄罗斯人发明。在焊条和工件之间形成焊接熔池，这时，焊接熔池受到金属棒上的熔化药皮生成的熔渣和气体的保护，不受周围空气影响。由于焊条长度有限，手工电弧焊只能焊接短焊缝，并且完成焊接后必须清除熔渣。手工电弧焊，操作简单灵活，适合多种材料，但是其焊缝质量不好控制，生产效率低下，这项技术正在渐渐减少。

2.2 埋弧焊

埋弧焊指的是电弧在焊剂层下燃烧并进行焊接的一种方法。埋弧焊在上世纪40年代开始发展起来，在锅炉、造船、桥梁、化工等设备中的应用最为广泛。在压力容器中的焊接，埋弧焊主要用在拼板焊缝和筒节焊缝以及筒节间环缝焊缝等。优点是：生产效率高，对焊接熔池保护好，焊缝金属杂质少，容易获得高质量焊缝；劳动强度低，没有弧光辐射；适用于大批量操作，较长较厚的直线或者大直径的环缝都适宜采用埋弧焊方法。缺点是：没有手工焊灵活；使用范围窄，一般只在水平位置或者低倾斜度的焊缝上；准备工件时间长，浪费工时；看不到焊缝和熔池形成的过程。

2.3 钨极气体保护电弧焊

钨极气体保护电弧焊开始于上世纪的30年代，产生于铝钛等活波金属的焊接，是最早的使用气体的的电弧焊方法。工作原理是利用高熔点的钨或其氧化物电极和工件间的电弧熔化金属形成焊缝。焊接时，钨极起电极作用，不熔化，电焊柜的从喷嘴喷出惰性气体来隔绝空气，从而来保护电弧和熔池，除此之外，还需要选择性添加金属。钨极气体保护电弧焊主要用在对焊缝的密封性和力学性能要求较高的压力容器上。优点是：容易调节热输入，焊接过程较为稳定，接头容易保护好，焊接之后不需要清理残渣，容易实现自动化全方位焊接。缺点是：前处理玛法，对接头的清洁度要求较高，钨极不能承载过大电流，不适合厚板焊接，惰性气体陈本高，有可能有放射性危害。

2.4 熔化极气体保护焊

熔化极气体保护焊可以分为氩弧焊、二氧化碳气体保护焊和药芯二氧化碳气体保护焊等类型。上世纪40年代，钨极气体保护焊不能满足厚板的要求，尤其是导热性较强的金属厚板，熔化极气体保护焊应运而生。其原理是利用焊件和焊丝不同极性的电极之间的电弧来熔化焊丝和母材，从而形成熔池和焊缝。优点是：焊缝质量容易控制；不需要清理焊渣，生产效率高；可以焊接较厚的板材。缺点为：光辐射强；设备复杂；对环境的要求较高。

2.5 电渣焊

电渣焊利用熔渣流通电流时产生电阻热当作热源，熔化填充的母材和金屬，在凝固牢固连接金属原子。优点是：可用于厚壁压力容器焊接；加热均匀，工艺缺陷少；焊剂的消耗少。缺点是：如果要改善金属韧性或者细化晶粒，焊后需要热处理或者在焊接过程中添加特殊金属元素。

2.6 等离子弧焊

等离子弧焊的原理是利用等离子弧作为热源，电弧加热离解产生气体，高速通过水冷喷嘴的时候受到压缩，能量密度和理解度增大，形成等离子弧。优点是：穿透力强，可用于厚壁压力容器的焊接，焊接速度快，生产效率很高，应变小。缺点是：设备复杂，耗能大，成本高。

2.7 激光复合焊

激光焊的原理是激光束经过聚焦作为高功率密度的热源来进行焊接。优点是：焊前不需要开坡口，或者只开小角度的坡口，母材和焊丝的消耗少，金属熔化的体积小，经济高效；热输入低，HAZ小，焊后工件的残余应力和变形小，容易装配；前后焊道互相影响，提高了接头的断裂韧性等机械性能；容易实现生产自动化。

3.总结

目前我国虽然是焊接大国，但是并非焊接强国，焊接技术在大型高压压力容器的应用还处于研发阶段。要满足我国社会生产生活的迅速发展，就必须增大对压力容器焊接新技术研究的投入，提高技术水平，提升焊接行业在国际的竞争力。

参考文献：

[1]上海化工学院.压力容器国外技术进展（下册）[M].北京：通用机械研究所出版，1974.

焊接方法的应用研究 篇3

一.两种质量管理方法在立标设计中的应用与对比

焊接工程管理中最初的也是最重要的就是焊接工程立标的设计,立标设计贯穿在整个焊接工作过程中,也就是立标设计在整个焊接工程中占据着支柱的位置。传统的质量管理方法在设计立标时,对焊缝的要求,以及焊接质量的等级要求都不够明确,而现代的质量管理方法就更加明确和全面。在焊接过程中焊缝的确立时,现代的质量管理方法会确定好其类别,并且会认真明确检验方法,以及抽查率。同时,焊缝的质量标准也会得到明确。这就为接下来的焊接工作奠定了基础。在工艺标准上,二者也有一些质的区别,传统的焊接管理方法只是要求说工艺规范,而对焊接材料等要求较少,但现代质量管理方法说的就更为具体化,对使用何种焊接材料,包括焊接过程所需的能量,是否需要以及预热的程度,层次,还有后热都有特殊的要求。这样明确的工艺标准使得焊接过程的完成会趋于完美,这是传统的质量管理方法所达不到的。并且现代的质量管理方法在焊接工程中规定,一旦设立了焊接标准,就一定按章办事,且指令性和严肃性是不容忽视的。也就是说,在未来的焊接工程立标设计过程中,是必须要使用现代质量管理方法,这样焊接工程的立标设计就会更加的完善和具体。

二.两种质量管理方法在焊接工人工作中的应用和对比

在传统的质量管理方法中,可能只会考虑到焊接工人的技术层面问题,不会考虑到焊接工人的人文素质,其实焊接工程要想在制造业中占据不可替代的位置,高素质的焊接人才是不可或缺的。焊接工程不只是单纯的焊接,而是要将其与科学化的信息技术,现代的质量管理方法相结合,这样焊接工程就会迅速发展,更会促进制造业和工业的发展。现代的质量管理方法中焊接人才除了要懂得基础性焊接操作,还要了解最新,最前沿的焊接工程新闻和其发展趋势。同时,现代质量管理方法也注重提高焊接工人的技术水平。提倡技术和知识相结合,技术和知识共同进步。现代质量管理方法中还会利用一些竞赛和奖励来鼓励焊工努力工作,不会像传统的质量管理方法只是让工人们单纯乏味的去工作。焊工们在这种制度下能够十分努力的去工作,发挥自己的优势,并通过学习来弥补自己的不足。

现代质量管理方法中还有一项是传统的管理方法中所从未提及的,那就是建立焊工档案。这个档案包括焊工的奖惩,赏罚,对员工有极大的鼓励作用。能很好地提高员工的积极性。

三.两种质量管理方法在具体焊接工程中焊接标准的对比

传统的质量管理方法只是要求焊接工人按照基本规范去焊接,比如不可以有裂缝,焊接表面不要凹凸不平,传统的质量管理方法并没有提出更为具体的要求,比如焊接层次等问题。而现代的质量管理方法将预热温度,焊接层次等问题都会阐述得十分清楚明了。焊接工人根据这样的标准会将工作做得十分到位。这就免去了焊接工作后续的很多问题。

四.两种质量管理方法在焊接中工艺立法中的应用与对比

工艺立法就是在工艺试验的基础上所建立和形成的法律规范或要求。传统的质量管理方法在工艺立法方面存在很大程度的欠缺,在焊缝的质量要求及等级设定的具体要求都不够明确,而现代质量管理方法就在工艺立法中有很大程度的体现。他具体而系统的提出了有关于焊缝的等级要求,焊接工人技术层面和技术等级的要求等等。我们知道,企业只有设立了完善的工艺流程,并拥有严谨的立法程序。产品的品质才能达到应有的标准。传统的质量管理方法已经不再能满足焊接工程工艺中的工艺立法要求,只有现代的质量管理方法才能适应快速发展的焊接工程。

五.两种质量管理方法在焊接工程中焊接工人的检验资格中的对比

在以往的传统的质量管理方法中,焊接工程中焊接工人的检验资格只是要求有资格证,众所周知,证件并非能力和技术的象征,有些证件的取得可能其含金量较低。那么在以后的焊接工程中由此造成的影响是不可估量的。甚至会出现重大危险事故。现代的质量管理方法严格的要求焊接工程的焊接工人的检验资格,无论从证件的考取,还是资格的通过都严格把关。并且其检验级别的设置也相当严格。不存在以前十分形式化的资格考试模式,其考试模式更为具体,从平,仰,立管子的焊接,还有就是单面焊和双面焊成型都要去考察。这就为焊接工程中的产品质量和焊接工人工作的安全性奠定了坚实的基础。

总结:

随着我国市场经济的飞速发展,我国的焊接工程也在飞速前进,焊接工程的质量管理问题也随之被重视起来。传统的焊接工程质量管理方法在现在高速发展的焊接工程中已发挥不了其应有的作用,随之而来的是很多的弊端。现代的质量管理方法在焊接工程中不仅能改进这种弊端而且还会促进焊接工程工艺的发展,提高焊接工人的技术和素质。并且能通过控制焊标的设计,焊接工人的工作,焊接标准,焊接工程中工艺立法和焊接工人的检验资格来达到改进焊接工程中的漏洞,让焊接工程工作顺利进行和快速发展。所以笔者认为,在今后的焊接工程中,现代质量管理方法必将取代传统的质量管理方法发挥其强大的管理作用,为焊接工程的发展做出巨大的贡献。

摘要：随着我国社会主义市场经济飞速发展,我国的制造业也在飞速发展,制造业的发展可以说离不开焊接工程。传统的质量管理方法在焊接工程中的应用逐渐暴露出弊端,而现代质量管理方法将必然代替传统的质量管理方法在焊接工程中的应用,并发挥其巨大的作用。本文旨在通过比较传统和现代两种质量管理方法在焊接工程中应用的优劣,来阐明应该在焊接工程中应用现代质量管理方法。

关键词：现代质量管理,方法,焊接工程

参考文献

[1]孙伟松,宫艳斌,高嵩.全面质量管理在焊接工程中的作用思考[J].现代商贸工业,2011(4)

[2]王元良,戴红,陈辉.焊接工程在制作业中的作用及其发展[J].电焊机,2004(11)

焊接方法的应用研究 篇4

关键词：自动化焊接 ASME BPE 乳品工厂 设备连接

中图分类号：TS252.1 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）04-0089-04

1 国内外自动化焊接技术的发展状况

1.1 大型自动化焊接设备的发展状况

焊接结构在我国将在进一步向多参数、高精度、重型化和大型化发展[1]。

大型的焊接设备将有着成套性、自动化程度和精度及质量的飞跃性发展。进入80年代，随着国家经济和科学技术上的不断突破，国内焊接装备需求量猛增，各地方相继建立了多家中小型成套焊接供应工厂。如无锡阳通机械设备有限公司[2]。在当代，随着科技的进一步发展，新型焊接技术——轨道自动化焊接技术应运而生，典型代表有：昆山新莱洁净应用材料股份有限公司，阿法拉伐（上海）有限公司等，其中新莱集团还22013年亚洲首家获得ASME BPE管道管件双认证，成为合格的BPE材料生产商。

1.2 焊接技术在我国的发展趋势

我国的焊接方式将从传统的手工焊接向高智能、高效率的自动焊接发展，其中自动化焊接技术将从两个方面进行发展：大型焊接设备的研发和生产，高品质焊接材料的引进和开发。进入21世纪以来，我国少数行业和部分企业的自动化及半自动化焊接技术覆盖率已达到70%。但就整体而言，自动化水平仅占30%[3]。

1.3 国内外自动焊接的发展动态

国外的轨道自动化焊接技术在70年代起就已经进入研究状态，到了80年代，焊接设备就已向大型化、自动化、精密化发展[4]。

20世纪末期，我国自动化的工作量占到了所有焊接总量的20%以上；自动化焊技术主导的设备制造商家，焊接的机械化及自动化程度可达45%。到21世纪初期，我国生产的焊材中，手工用焊条达75%。然而自动化程度仅为35%，发达国家已达到60%[5]。我国的自动化及机械化的切割机、焊机正在逐渐代替传统的手工操作技术。半自动以及自动焊机的数量已经占到总焊机量的6%，然而同发达国家相比，我国总体的自动化焊接水平仍然很低，发展不平衡，在今后面临着严峻的挑战。

我国大型焊接机将向多功能、管控一体化及高效智能化发展。焊接技术将从电子焊接向激光束焊接发展，自动焊接将全面替代人工焊接并向智能和数控化发展。

2 ASME BPE标准简介

ASME BPE（American society of mechanical engineers，Bioprocessing equipment ）中文翻译为美国机械工程师协会就规范生物医药工程设备和管道及其附属元件的设计、材料、制造、检验和测试所制定的一项标准[6]。

1997年首次出版[7]，目的为生物制药行业产品所使用的生产设备能够达到统一的标准及可接受的品质水平。

标准制定者有：材料和设计制造商、供应商，工程设计和安装公司，咨询公司，检验机构，设备使用者。该标准在此行业有着极其重要的意义和价值。

ASME BPE标准在不锈钢设备的永久性连接中推荐使用自动焊机焊接连接[8]。并提出了一系列的说明和要求。这对规范自动焊接在医药工程设备领域有重要作用。

3 轨道自动化焊接技术优点

3.1 自动化轨道焊接设备的构成

焊接电源（控制系统）、循环冷却系统、远距离控制电源（可选）、焊头、延长连接线

3.2 轨道焊接工艺原理

管材可以不开坡口，实行无间隙组对，通过母材自溶，形成焊接接头可以避免管内受到外界污物的侵入，该模式实行全电脑控制，程序化操作[9]。

3.3 轨道自动化焊接技术的优点分析

轨道自动化焊接可确保焊接的一致性，没有人为因素影响，钨棒距离、电流、转速等焊接工艺参数稳定。可编程参数并自动记录焊接参数易于达到标准要求，焊接生产效率高。

人工焊接常见的缺陷有很多，如内焊缝以及周围氧化过度，焊缝渗透过大或不均匀，焊接收尾处有孔穴，热影响区受热过大或不均匀等。自动焊接在焊完一个钢管后，首先可以看到的是内外焊道均匀的焊接纹理，焊道周围没有氧化现象（俗称“橘皮现象”），焊缝渗透十分完整。人工焊接一次工序完成后仅通过人肉眼观察焊道的成型情况来判断焊接质量。自动焊接在焊接结束后要用内窥镜进行专业的检验，这就给工件焊接的质量增添了一道保障。

检验标准有：点焊标准、焊接渗透标准、成型标准、内焊道变色标准、文件要求等[10]。

成品的检验项目有很多，典型的有管道的真圆度、管道内表面的粗糙度、钢材的硬度、焊缝的渗透情况等。

目前国内仅有新莱等少数厂家能达到BPE标准要求的真圆度。如图3-1，ASME BPE标准下真圆度检测的示意图。

每完成一个工件焊接后都要对关键部位——焊缝进行检验，良好的焊接是不允许有位渗透、错位等现象的。如图3-2所示为焊接时焊缝质量的对比分析。

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内窥镜是常见的表面粗糙度检验仪器。ASME BPE标准也要求在一次焊接完成后要进行内窥镜的检测，通过对管道内焊道及内表面进行内窥镜的检测可知管道内表面的光滑程度是否合乎产品标准。如图3-3为内窥镜示意图。

3.4 自动焊接与人工焊接对比分析

如表3-1所示为人工焊接与自动焊接的优缺点对比：

自动焊与人工焊在完成一个乳品厂生产线中的成本分析：

以CIP车间为例：一个完整的CIP车间应有酸洗罐、碱洗罐、去离子水罐三个主要设备 ，加上CIP去留管线，每个罐子按照6个管道和3个弯头计算，所需管道、弯头的数量各为9个，加上与车间内部的衔接管道9个共计管道和弯头的数量为36个。每个管道和管道之间的焊接加上管道与弯头的焊接所需好焊接的焊口总计72个。

以1.5寸、3A标准、食品厂用304L材质的管道为例计算，自动焊接一个焊口的时间为2到3分钟则共计需要144到216分钟折合为2.5小时到3.6小时。采取人工焊接则每根管子从点焊到成型需要15到20分钟，72根管子则需要18到24小时。

在成本上，雇佣一名焊接经验丰富的焊工每天的开支为300元，钟点工为1.5元/分钟到1.75元/分钟，而运用自动焊机仅需购买一台机器再将人员进行简单培训即可。一台国产自动焊机价格为10万元，然而焊机可以长时间使用且在任务完成后可以折旧卖出。一年下来雇佣高级焊工的成本可以买一台自动焊机，而第二年就可通过机器代替人工作业，保障产品质量的同时又可减少企业开支，为乳品企业降低成本。

4 乳企选择轨道自动化焊接技术的必要性分析

2004年安徽阜阳奶粉事件因不法商贩出售劣质奶粉导致“大头娃娃”事件引起了全国范围的恐慌；2008年三鹿乳业因违法添加有害物质“三聚氰胺”而造成了极其严重的食品安全问题[11]，致使相当一部分数量的婴儿出现肾结石和死亡等严重后果。乳业的质量安全问题作为食品安全问题的敏感话题之一，已经使国内的消费者对国产乳制品的信心大大下降。如何让产品的质量得以保障，不仅是产品本身的品质需要保证，生产产品用的设备也需要提升品质 。

在国家日益重视食品安全的今天，乳制品的安全问题已成为重中之重，作为乳品工厂设备的供应商有责任和义务提供优质有助于产品质量保证的材料和设施。采取自动焊机对乳品厂管路进行自动焊接不仅可以保证焊缝的渗透完全、还可防止管道的内焊道氧化变色，这也是ASME BPE非强制性建议下的管路连接方式。在一定程度上避免了“红锈现象”[12]，红锈的主要成分是Fe3O4，长期存在乳制品的生产用管道中会与奶液中的酸性成分反应，还可以使乳蛋白变性最终导致乳制品如酸奶、乳饮料、乳粉等变质酸败。

如图4-1、4-2、4-3为人工焊接出现焊道不均匀和焊道周围氧化过度现象及自动焊接后的管道效果图。

自动焊接技术操作性简单，企业在购置焊机后把工人短期培训即可上岗，取代了传统高新聘用高级手工焊工的成本。自动焊接技术还可实现产品的批量化生产。

轨道自动焊从焊接操作方法上可分为转台式焊接和焊把式焊接两种方式。

如图4-4所示为焊把式焊接：

ASME BPE标准下的自动焊接技术不仅在焊接品质下有诸多优势，使用该标准规范乳制品加工工厂的设备选材、加工、检验质量等方面还存在着更好的便捷：如方便企业管理，BPE产品具有专门的检验检测质量标准，对产品品质有严格的要求，例如表面粗糙度[10]应该在规定范围内，生产用水的管材必须达到无菌的程度，管件与设备的连接，管道与管件的连接等都要有统一的公差、外径（OD）值、及近似的表面处理工艺，以保证连接的合理性。

乳品工厂作为生产食品工厂领域中重要的一部分，保障盈利是每个管理者必须考虑的因素之一，一项对比研究发现，采用自动焊接工艺可直接降低施工成本，并间接降低后续的维护成本。

自动焊接作为ASME BPE标准推荐的焊接方式不仅在成本上低于人工焊接，而且在焊接过程中还可以减少对人员眼睛的伤害，在一定程度上保证了施工人员的健康。

为达到无菌、耐腐蚀性的要求，不仅焊接方式上选择自动焊接机器进行焊接，焊接本身的两个管道或设备的某些元素含量也要达到标准，ASME BPE推荐选用316L的材质进行卫生级不锈钢管道、管件的焊接，钼元素的添加使得316L管道具有更强的耐腐性。且可使焊道的成型更好，在将要进行焊接的两个管件的材质上，BPE也有要求，即：在两个元件之间的硫含量之差要小于0.007%[14]。

在美国，惠氏乳业已经将自动焊接技术在工厂中全面应用，中国上海光明乳业、苏州伊利乳业已经采购了大量的带有自动焊道的卫生级不锈钢管道及阀门等。沈阳辉山乳业也于2014年投资引进自动焊接产品。惠氏公司作为世界500强企业，旗下的惠氏奶粉为80多个国家和地区的婴幼儿提供高品质的营养配方粉。惠氏乳业继承了惠氏医药厂的生产管理理念，采取高科技（自动焊接）技术建设先进乳品加工生产线[15]。为乳品在中国市场的开发取得了可靠的品质保障。我国在未来的乳品行业也将向医药领域靠拢，尤其在婴幼儿配方粉企业，采购新型高洁净不锈钢管材制造生产线已成为可能。

BPE管道管件以其极低的表面粗糙度（Ra值≤0.8μm）为降低微生物残留提供了可能。常见的食品污染细菌大肠杆菌及治病菌金黄色葡萄球菌直径在0.8mm到1.0mm之间，这就使其在光滑的管道内壁及焊道失去了残留的可能[16]。相信未来乳业尤其是卫生严格要求高的婴幼儿配方粉的企业会选择生物医药工程产品。

5 展望

2013年12月25日，国家食品药品监督管理总局发布《婴幼儿配方乳粉生产许可审查细则（2013版）》[17]。明确提出了要求企业严格执行《危害分析及关键控制点》（HACCP）及《粉状婴幼儿配方粉良好生产规范》（GMP）。实施规范在生产过程全面覆盖的管理模式。随着国家政策的发布，乳业的生产管理逐渐开始向药业靠拢，目前许多婴儿配方粉已经开始在药店出售，相信未来奶粉的生产设备也会向药品生产设备发展。在管道、设备的焊接方面也很有可能向着医药工厂使用的自动焊接方面发展。

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轨道自动焊技术是新型的自动化焊接技术，独特的焊把焊接和转台焊接操作，可实现不同角度、对不同管道、管件的焊接[18]。符合ASME BPE标准，也达到了食品GMP[19]的要求。微生物污染及物理污染、化学污染等方面可达到乳业对产品的要求。若在未来能应用到乳品工厂设备的设计与制造中去，一定能提升产品质量，保障产品质量安全

参考文献

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焊接方法的应用研究 篇5

1 ANSYS分析方法

焊接温度场问题, 可以看作是在一定初始条件和边界条件下, 工件内部的热传导问题。对于一个实体, 当不同部位的温度存在差异时, 热量就会发生流动从而形成热导。热传导过程符合傅里叶热导方程:

式中Kx、Ky、Kz分别为x、y、z三个方向上的热导系数, bQ是单位体积热生成率。

求解过程必须考虑边界和初始条件, 温度场边界条件分三种类型:

(1) 第一类边界条件:物体在某些边界上 (S1) 的温度函数为已知, 即:

式中T (x, y, z, t) 是边界温度, 它可以随位置和时间变化。

(2) 第二类边界条件:物体某些边界上 (S2) 的热流密度Qs为已知。

式中n为边界外法线方向, Qs为边界上的热流密度, 物体向外流为正。

(3) 第三类边界条件:物体在某些边界上的对流条件为已知。

式中h是对流系数, eT是流体参照温度。

2 关键问题的处理

2.1 高斯移动热源

焊接热源具有局部集中、瞬时、快速移动的特点, 很容易形成不均匀的温度场。这种不均匀的温度场, 是形成焊接残余应力和变形最根本的原因。因此, 建立焊接热源模型对焊接温度场的模拟尤为重要。大量实践证明, 对于焊条电弧焊、埋弧焊等, 采用表面高斯热源比较理想。其热流密度函数为:

式中e-e=2.71828;R-电弧有效加热半径;r-点到电弧加热中心距离;Q-输入热量。

Q=ηUI, η为效率, U为焊接电压, I为焊接电流。

热流密度为面载荷, 公式 (5) 可作为其分布函数。一般把该载荷施加到单元的各个面上, 并给定该单元各节点的热流密度值。命令如下:

2.2 单元生死

在焊接开始时焊缝材料并不存在, 而是随着焊接过程不断产生的。要真实的模拟焊接过程, 就必须用到ANSYS中的“单元生死”技术。

ANSYS程序并不是将“杀死”的单元从模型中删除掉, 而是给其单元刚度矩阵乘以一个很小的因子 (ESTIF) 。“死单元”的单元载荷将为零, 从而不对载荷向量生效。同样, “死单元”的质量、阻尼、比热和其他类似效果也为零。单元“出生”, 并不是将其加到模型中, 而是重新将它们激活。焊缝单元在计算开始时先“杀死”, 随着焊接过程的进行, 再把这部分单元逐步重新激活, 命令如下:

3 实例分析

如图1为V形开口的两块钢板, 钢板材料为20钢。现把两者焊接起来, 焊缝为三层单道焊缝。

3.1 建模

焊接过程为对称分布, 故取焊缝的一半进行分析。

(1) 定义单元类型。本例分析整个焊接过程中的温度场和应力场情况, 因此采用能够进行瞬态非线性分析的单元类型。在这里选用A N S Y S单元类型库中的平面热实体单元P L A N E 7 7和空间热实体单元S O L I D 9 0。为了保证计算精度和计算量, 在焊缝区域用SOLID90单元, 中间部分用PLANE77单元过渡。

(2) 网格划分。为了提高模型计算效率, 把工件分为三个区, 即焊缝区、远离焊缝区和中间体。在焊缝和远离焊缝的区域分别用大小不同的六面体网格划分, 中间部分用四面体自由网格过渡。网格划分如图2:

(3) 热源的加载。在此选用高斯热源, 并用分步加载的方法进行加载 (热源是随着电弧的移动逐渐加载上去的) , 利用“单元生死”技术来模拟焊道的焊接情形。通过定义生热率来模拟电弧的移动过程, 并随着时间和空间加载。

3.2 求解结果

经过ANSYS求解和通用后处理, 可以得到焊接过程从开始到冷却结束时, 不同时间的温度场和应力场分布云图 (图3、图4) 。从分析结果知:焊接时应力较小, 冷却结束时残余应力较大, 达到364MPa.

4 结语

本文探讨了利用ANSYS软件模拟焊接过程的方法, 并用实例证明焊接过程的温度场和应力场分布与焊接实际符合的很好, 这表明利用ANSYS对焊接过程的模拟是比较成功的。通过分析得到:在焊接过程中, 焊接时应力较小, 冷却结束时残余应力较大。

参考文献

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船用双金属复合管的焊接方法研究 篇6

双金属复合管焊接方法的研究滞后, 常规的焊接工艺方法加工效果不佳, 主要原因是其特殊的组成结构。由于该材料外基管和内衬管是机械结合而成, 存在层间隙, 导致焊接过程中会产生焊瘤、夹渣、未熔合、背面成形不良等缺陷。

1 双金属复合管简介

1.1 结构及特点

双金属复合管主要有外基管和内衬管两部分组成, 一般在外基层外还有一层防腐层。外基层主要是碳钢、镀锌管等, 主要起承重承压作用;内衬层一般为耐辐射合金钢, 具有较高的抗辐射性能。二者一般通过两种方式结合, 一种为强机械方式, 另一种是冶金方式。国内双金属复合管多采用机械加工方式。双金属复合管的连接方式主要有螺纹连接 (俗称丝扣连接) 、沟槽卡箍连接、法兰连接和焊接连接四种方式。

1.2 制备工艺

目前世界盛行工艺方法主要有以下四种:机械旋压法、爆炸复合法、拉拔复合法、液压复合法。

机械旋压法是用旋压机具螺旋进给的挤压力使内衬管局部变形, 外基管发生弹性变形, 去除外力后内衬管定型而外基管收缩, 从而实现了内衬管和外基管的嵌合复合成形。

爆炸复合法是利用放置在内衬管轴线中集束炸药的爆炸力引起水槽内水压的瞬时增高, 内衬管在高水压力下向外基管方向扩张, 从而实现复合成形。

拉拔复合法是将装配好的内外管完全密封—呈密闭长筒, 再将液体注入筒内, 逐步加压筒内的液体, 使得内衬管逐步的在直径方向向外扩张, 在轴向方向向内收缩。通过连续逐步施压, 使得内衬管最终达到塑性变形, 外基管仍处于弹性变形范围内, 当通过压力表判定内外管已达到塑性变形, 外基管处于弹性变形要求时, 施放压力, 复合形式。

液压复合法将装配好的内外管, 通过一个最大轮廓外圆尺寸固定、带有锥度的模具, 沿内衬管轴线拉拔前行。通过拉拔模具挤压、扩张的方式, 将内衬管在直径方向复合到外基管的内表面上, 并通过继续扩张使外基管也处于弹性变形的范围内。当外力去除后, 内衬管呈塑性变形无法收缩, 外基管处于弹性变形呈收缩趋势, 但受内衬管的限制, 外基管内表面强力的嵌合在内衬管的外表面上, 复合成形。

2 焊接工艺研究

2.1 焊接方法

鉴于双金属复合管的特殊多层结构, 双金属符合管可采用手工焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊或者这三种焊接工艺相结合的加工方式进行焊接。上述几种焊接方法对复合管的加工效果较好, 焊缝成形美观, 焊接过程易于控制, 如能选择合理的焊接参数, 对焊接裂纹、夹渣、背面氧化成形差、焊瘤等缺陷有较好控制。目前, 国外研制出较为成熟的自动化TIG焊和MAG焊接设备, 且加工工艺成熟;而国内目前主要以手工焊为主, 自动化程度较差。

2.2 焊材选择

根据复合管材质合理选择焊材, 遵循等强等成分原则, 并综合考虑焊接接头的耐蚀性、强度、塑性和成本优化等因素。一般来讲, 衬层和基层焊材应选择相应等成分的焊丝作为填充材料, 过渡层选择较高级别强度的焊丝。

2.3 管材端口

为防止打底焊时因衬层和基层材料导热系数不同而造成的未熔合现象, 一般需要在端口处开V形坡口, 坡口角度50~70°, 然后采用堆焊或者封焊方式进行打底焊, 这样就可以获得高质量的焊接接头。

2.4 焊接顺序

复合管的焊接一般采取从外到内, 即封焊层、打底层和过渡层的焊接顺序进行。这种焊接顺序能够降低层间温度, 利于母材散热, 防止衬层受热温度过高而降低耐蚀性能。首先是封焊层的堆焊, 即在复合管基层与衬层坡口上进行堆焊, 焊前应清理表层, 保证清洁无污染;焊接时应注意控制电流、摆幅、焊道宽度等;焊后进行检察, 焊道表面应呈现蓝色、金黄或者白色。打底层的焊接是最质量要求最苛刻的工序, 焊前要对焊道进行打磨修整, 焊接电流控制精准, 焊接时要密切关注熔池状态。对于过渡层的焊接, 因焊材对焊接加工的敏感性, 要特别注意对焊接参数的选择, 同时要在焊接时实时监测焊接过程中各工艺参数的变化。

3 缺陷分析

未熔合:包括层间未熔合和焊道与母材未熔合。层间未熔合主要原因是层间温度控制效果不佳, 造成已完成焊层和待焊层之间温度差过大, 有杂质存在, 受热后由于杂质发生化学变化而造成焊层之间间隙或者链接不理想, 在受力后造成未熔合。而焊道和母材未熔合主要是封焊层堆焊时层间温度控制不好, 焊枪摆幅过大而受热不均匀造成的。

夹渣:主要原因是在焊前清理不净, 焊道被污染;焊接参数设置不合理, 焊接电流过大, 造成合金元素烧损产生飞溅等;层间温度控制效果差, 产生未熔合未熔透, 受到温度收缩作用而产生夹渣现象。

气孔:气孔是双金属复合管焊接中最常见的焊接缺陷, 特别是在衬层上, 主要是焊接参数设置不合理造成温度过高, 发生距离冶金反应产生的气体未及时排出;焊道清理不彻底, 存在油污、水等受热分解产生气体未及时排出。

4 结束语

双金属复合管因其具有承压和防腐等优点在船舶管系中获得广泛应用, 但是因其特殊结构焊接效果不佳。在今后的研究中, 应把重点放在多种焊接方法相结合的符合工艺上, 在合理设置焊接顺序、焊接参数和防止焊接缺陷上取得突破。

参考文献

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焊接方法的应用研究 篇7

关键词：钢结构焊接,存在问题,处理方法

钢结构的焊接目前广泛的应用于煤矿机械、建筑等各个领域, 在机械加工行业有着十分广泛的应用。目前在钢结构工件焊接的过程中一些问题严重的影响到了焊件的加工质量。本文主要针对钢结构焊接中所存在的各种问题进行了总结分析, 并提出了相应的预防措施, 为提升焊接的质量奠定一定的基础。

1 钢结构焊接概述

1.1 焊接工艺的要点

钢结构焊接工艺主要有以下几个方面的要点需要注意。首先是确定好焊接的参数和焊丝的规格等, 还要注意选择好比较合适的焊接方法。其实是在进行焊接的过程中药注意预热, 另外要注意进行焊接的顺序。最后要做好焊接之后的处理。

1.2 钢结构在焊接过程的焊接方法

目前钢结构链接使用最为主要的方法是焊连。同时在进行钢结构的使用和安装的各个领域之中, 电弧焊的使用十分的广泛。在电弧焊的使用过程中又有着不同的焊接方法, 比如半自动与自动CO2气体保护焊, 手工焊和埋弧自动焊等等。

2 钢结构焊接过程中的常见问题及其原因探讨

2.1 焊接出现变形

2.1.1 侧弯扭曲

在实践中出现侧弯的原因是多方面的, 主要有构建组在组装的过程中没有搭设好相应的平台, 或者是加工构件组装的间隙没有设置均匀, 也有在运输过程中因为起吊点的不准确而导致的侧弯。

扭曲也是经常发生的一种焊接变形, 扭曲产生的主要原因有节点角钢拼接的不够严密, 间隙不够均匀, 另外就是对于刚度比较差的一些构件, 在进行构件的翻身加工的过程中没有进行相应的加固, 或者是虽然进行了加固但平整的情况不良就开始焊接所导致的扭曲。

2.1.2 局部发生的变形

发生局部变形首先是因为构件自身有问题, 比如构件的刚性过小而容易导致收缩, 另外是在进行加工操作的过程中所出现的人员操作问题。最后是因为应力集中释放时布置的不够均匀和焊接的放置不水平等一些所导致的焊接过程中的发生问题。

2.2 焊接过程中的缺陷

2.2.1 焊接缝隙尺寸不合要求

导致焊接缝隙不合尺寸的主要原有有焊接的电流过小或者是过大, 或者是运条的角度和速度不当, 以及构件的焊条边缘切割不平等, 这些都是产生焊接缝隙尺寸不合要求的主要原因。

2.2.2 气孔

气孔也是焊接缺陷的重要表现, 导致发生气孔的原因有焊接部位没有清洁干净, 焊条没有依据规定进行烘干, 另外在进行气保焊的使用过程中气流不合适也是十分重要的原因。

2.2.3 裂纹

导致裂纹除了焊条自身质量存在严重问题之外, 还有定位点的准确选择, 如果构件上的定位点的设置比较少或者是测量过程中零件本身就存在着一些比较大的误差, 则会在组装时发生难以组装的状况。另外对于那些本身厚度比较大的构件, 如果没有进行预热的情况下再进行焊接也很容易发生开裂的情况。

2.2.4 夹渣

夹渣主要是焊接的过程中冶金反应的产物, 导致夹渣的原因主要有焊层形状不良、对坡口角度的设计方面不当。在电流比较小的情况下, 焊速过快也很有可能会造成焊渣难以浮起。

2.2.5 焊瘤

焊瘤是主要是因为产生了比较多的融化金属流到了焊缝的周边没有溶化的母材之上的一种现象, 焊流经常会有夹渣或者是未溶合的的状况产生, 一般在衡晗、仰焊和立焊中比较常见。焊瘤的产生主要是和操作的不熟练以及运条的方法不恰当有着一定关系, 另外焊缝的间隙比较大也是导致焊瘤的重要原因。

2.2.6 未焊接

母材之间存在着局部没有融合的现象, 产生的原因主要有坡口的设计不良、间隙较小, 或者是焊丝的角度不够正确, 电流过小电弧过长也是导致未焊接的重要原因。

3 钢结构焊接中存在的问题的预防措施探讨

3.1 对于焊接变形的处理方法和预防措施研究

3.1.1 侧弯扭曲的处理方法和预防措施分析

在进行焊接之前要采取挂线监察平台对水平性进行检查, 同时在构件的运输与退房的过程中应当保持受力的一致, 不要发生侧向产生大应力的情况。对于扭曲的预防则是在进行下料之前对于各个节点进行必要的放样, 依据放样的相关的尺寸来开展下料工作。另外再进行拼台的拼装过程中, 应当保持基准面的水平。

当侧弯已经发生的时候的, 可以使用火焰法在侧面的地方使用三角加热的方法的进行矫正, 或者辅助使用千斤顶进行必要的矫正。如果扭曲已经发生, 采取火焰烘烤结合千斤顶相互的结合的方法能够进行矫正, 如果扭曲较为严重, 则可以使用火焰将主焊缝打开, 通过翼板进行分别矫正之后再进行焊接矫正。

3.1.2 局部变形的处理方法和预防措施

在进行设计的时候就要尽力保证加工构件的各个部分的焊缝布置均匀和刚度良好。另外要采取比较合理的焊接顺序, 最后, 对于那些形状不够堆成的一些构件, 应当逐步的进行矫正之后再进行必要的焊接组装。对于已经产生了局部变形的工件, 如果变形不太大, 则可以使用火烤的方法进行矫正, 但是如果变形的情况比较严重, 则可以边使用千斤顶边烤的方法进行矫正。

3.2 对于焊接缺陷的处理方法和预防

3.2.1 对于焊缝的尺寸不符合要求的处理方法和预防措施

焊缝不符合要求在预防时最好是采取合适的破口形式或者是角度进行装配的间隙, 对于那些大型的重要的破口最好是使用机械加工的模式, 同时要根据装配车间的变化情况, 对运条的速度和角度进行适当的调整。如果存在焊缝的尺寸比较小应该磨掉。

3.2.2 对于裂纹的处理措施和预防方法

钢结构在焊接过程中预防裂缝的发生首先就应该限制焊接材料中的一些有害物质的含量, 特别是磷和硫的含量要严格的进行控制。另外对于焊剂和焊条在使用之前都需要依据要求进行充分的烘干, 同时对于焊丝上面的水分和油污也要去除干净。

3.2.3 夹渣的处理措施和预防方法

预防夹渣的产生时候要将焊层之间的熔渣进行必要的清理, 在进行焊接的过程中适当的增强焊接的电流, 有必要的时候可以缩短电弧, 增加电弧所停留的时间。同时还要根据融化的情况来调整焊条的运条形式和角度来减少夹渣的产生。对于夹渣情况比较严重的焊接, 可以选用气弧刨刨掉, 然后再重新的开展焊接。

3.2.4 气孔的处理措施和预防方法

在进行施焊的时候对于坡口两侧必须要清理干净, 另外要将焊条和焊剂依据规定进行保温和烘烤, 对于已经焊接后不符合要求的焊缝, 应当使用气弧将所产生的气体刨掉, 再进行重新的焊接。

3.2.5 焊瘤的处理措施和预防方法

预防焊瘤的过程中应当尽力的使用短弧哈姐姐的方法, 焊接过程中注意电流的控制, 适当的加快焊流的速度以使得熔池的温度不至于抬高, 同时要依据不同的焊接部位来对熔池的太小做好控制。

4 结论

构件之间链接最为主要的方式就是进行钢结构的焊接。提升钢结构焊接的工作效率和质量的主要方式就是最大限度的避免在焊接过程中出现各种问题。所以工作人员应当在现有的理论的研究基础之上, 结合工作实践进行经验总结, 这样才可以熟练的掌握钢结构焊接工艺, 提升钢结构的焊接水平。

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焊接机器人技术的应用研究 篇8

从机器人诞生到本世纪80年代初,机器人技术经历了长期缓慢的发展过程。90年代,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术也得到了飞速发展。工业机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高,而机器人的制造成本和价格却不断下降。联合国欧洲经济委员会(UNECE)统计从1990年至2000年,劳动力成本增长了40%;机器人在考虑质量因素的情况下价格降低了80%,在不考虑质量因素的情况下,机器人的价格降低了60%。

在西方国家,工业机器人的应用在各行各业得到飞速发展。据不完全统计,大约有三分之一的钢铁产品需要经过焊接加工,全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域,焊接机器人最普遍的主要有两种方式,即点焊和电弧焊。实际上,工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。

我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步,目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。

目前焊接机器人国内发展水平与国外还有一定的差距。(1)国外进口焊接电源大都允许操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件,以免费或以选配的方式提供了焊接专家系统,可自动生成焊接工艺。而国内焊接电源厂家难以提供成熟可靠的焊接工艺支持,在焊接工艺的研究和积累还十分有限,大部分高端市场份额仍然被进口焊机占据。(2)国外焊接设备大都提供了现场总线接口,而且可控参数丰富。而国内的自动化焊接系统各个自动化焊接部件信息量的传递十分有限,普遍处于继电器开关量编组控制的水平,难以实现复杂的焊接工艺协调控制。(3)在欧美、日本等技术发达国家,自动化、机器人焊接设备的应用非常普遍,特别是在批量化、大规模和有害作业环境中使用率更高,已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的焊接工艺。在我国,汽车、石化、电力、钢构等行业焊接生产现场使用的自动化和机器人焊接设备,少部分为国内焊接装备企业的自主知识产权设备,一部分由国内或合资、独资企业提供的、关键部件采用国外技术的组装和成套产品,更多的则是成套进口设备。

2 焊接机器人在自动控制生产领域的应用

下面以唐山松下机器人为例来了解焊接机器人在自动控制生产领域的应用。该焊接机器人如图1所示主要是应用于结构钢和铬镍钢的汽车部件的熔化极活性气体保护焊(CO2焊)。

目前的焊接机器人多数为6关节式的,具有6个关节的机器人基本上能满足焊枪的位置和空间姿态的控制要求,其中3个自由度(XYZ)用于控制焊枪端部的空间位置,另外3个自由度(ABC)用于控制焊枪的空间姿态。

一套完整的弧焊机器人系统,应包括机器人机械手、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置。

(1)机器人本体,选择PANASONIC机器人TA-1400;伺服电机驱动6轴关节式操作机。它的任务是精确地保证机械手末端(悍枪)所要求的位置、姿态和运动轨迹。点至点方式移动速度可达60m/min以上,其轨迹重复精度可达到±0.2mm。(2)机器人控制柜,选择与机器人本体配套的PANASONIC工业机器人控制器YA-1RAR61C(TA-1400G2),它是机器人系统的神经中枢,机器人的控制硬件全部优化集成在一个控制柜内,通过对机器人的编程完成功能,具备完善的网络监控功能。(3)焊接电源系统,包括焊接电源、专用焊枪等能实现多种焊丝低飞溅焊接的全数字焊机。(4)焊接工装夹具,由机械工程师根据设计要求设计。

该气保焊接机器人控制系统采用的是示教再现机器人,焊接示教和焊接编程都说由操作者通过在线操作来完成,确保了高精度和动态运动。将焊接机器人安置于一个箱体内,在箱体上还需要安置排风扇、照明灯、插座、触摸屏以及各种流量表(气压、电流、电压、CO2)等,其中气缸主要安装在安全门和夹具上。

该自动控制系统主要利用LG PLC来控制箱体上的排风扇、照明灯、安全门和夹具的动作,并利用触摸屏来进行控制,操作人员只需要站在箱体外,利用对触摸屏的操作完成焊接机器人以及一系列其它辅助动作的控制。

3 焊接机器人发展趋势

随着科技的发展,焊接机器人的性能将更加完善,应用更加普遍,价格更加低廉,将集成更多的功能,具有感知环境变化的适应能力,智能水平大幅提高,主要的发展趋势为虚拟现实技术;神经网络技术;模糊逻辑技术;多智能传感技术;开放模块化技术以及以机器人为核心的遥控焊接例如水下焊接等,都将成为研究热点。

摘要：本文对焊接机器人国内外的应用现状进行了概述,并以唐山松下机器人为例来说明焊接机器人在汽车自动控制生产领域具体构成及应用,最后对焊接机器人的发展趋势进行的总结。

关键词：焊接机器人,自动化

参考文献

[1]谭一烔,周方明.焊接机器人技术现状与发展趋势[J].电焊机,2006,36(3).

[2]陈博.机器人技术的发展趋势与最新发展[J].西安教育学院学报,2004,19(3).

[3]张华,李志刚.水下焊接机器人技术发展现状及趋势[J].机器人技术与应用,2008.

铝合金焊接的方法探究 篇9

关键词：焊接方法；工艺参数；修复；抗腐蚀性

中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01

一、铝合金性能简介和焊接准备工作

（一）性能

铝属于轻金属，自然界常见的铝呈现为白银色，便于塑造成需要的材料形状。导电性能良好和导热性能良好，出现氧化状况不会大幅度改变自身性状，便于长期使用，对腐蚀不敏感，易于保存。但是它自身的性能也有缺点，它容易和氧气产生常见的三氧化二铝。这种性能不利于进行焊接，使得焊接出现困难，所以在实际焊接中要注意这一问题。

（二）具体准备

首先在焊接前要及时进行清理工作，去除表面的常见三氧化二铝以及一些污物。可以采用的方法是利用化学药剂进行清理，使用有机的化学药剂进行浸润，时长根据不同的药剂具体设定。当然也可以采用快速的擦拭洗濯方法去除污渍。这种药剂的清除方法，能在短时间能完成大量零件的清洗，但是对零件的尺寸有要求，适用于尺寸相应较小的铝合金清洗。当然除了药剂方式外也可以使用机械工具帮助清理，不如铜丝刷子、刮刀等工具。不可使用含其他不利于焊接物质的工具如砂纸。这种方法适用于相对尺寸大的铝合金零件。其次在清理工作完成之后进行垫板的准备，在高温状态铝以液体形态存在，要让焊接避免下陷，需要在焊接前在焊接位置附近利用板材垫住。比如不锈钢板，碳板等等。当然作为准备工艺之一，当然不是简单的放一个垫板就完成，垫板表面需要有形状要求，通常为圆弧形状，这样可以促进反面焊接缝隙的成型操作。进一步准备工作是不能直接进行焊接，要提高材质温度，通常温度范围在100摄氏度以上200摄氏度以下。加热工具有喷灯等工具。这样做是为了避免在焊接时，瞬间温度过高出现气孔，导致零件质量不合格的情况出现。

二、常见焊接问题以及简单修复方法

在实际焊接工作中，也常会出现各种各样的问题，下面就常见问题进行说明。在焊接中有时候焊缝变形和形成裂纹倾向大，使得过大的焊接变形的内应力较大，会产生相应的裂缝，影响铝合金零件质量；另外导热性能太好，也是铝合金的一把双刃剑，也会使得焊接的时候，大量的热被消耗掉；同时焊接中常常伴有合金中部分元素在焊接中被烧掉烧坏，降低了铝合金材料性能；焊接过程中由于高温使得铝的可塑性变差，成型困难；颜色变化小，对温度的控制难度较大。对于新手而言，焊接中出现不合格材料，出现劣质材料是正常过程，但也因为这个因素，新手赢掌握简单的修复方法，那就要熟悉加热技术，了解如何简单进行强度测试，准备焊接、加热、打磨等简易工作，在出现错误后，保证心态。这样就可以解决大件铝的连接，搭接，角接，补大洞小件铝及精密铝的磨损修复，气孔修复，裂纹修复，面与面的全面叠焊等简单修复问题。

三、常见铝合金材料焊接技术操作方法介绍

首先TIG焊接在铝合金焊接方面应用较多，焊接的效率高。工艺有手工方式和自动方式两种。后期又出现了脉冲式。技术相对领先于另两种方法，但也存在自身缺点，使用过程要求高，不适合与批量生产；激光焊接技术，特点是对单点处理集中性能好，效率相对较高。焊缝出现的几率很低；应用最广泛的是氩弧焊，TIG也可以划分为氩弧焊的一种特殊焊接方法。在实际焊接操作中，要注意焊枪的角度，通常为70度左右，焊丝与零件的角度大约为20度。通常操作使用左焊接方法，移动方向是由右方至左，用左手拿住焊丝，选择舒服的拿焊丝方式，及时的反复送进焊丝。完成收弧的时候，要使用自动电流衰减装置，如果是老设备，没有自动衰减装置，就要利用角度的改变，减少热量的传递，惯性收弧，不可直接收弧。

四、结束语

本問从铝的特性入手，深入了解材料特性，由特性出发，了解焊接工艺方法同时关注焊接时候常见问题，进行简单归纳。同时注重了实际操作，不仅仅侧重于设备的帮助，还要熟练操作设备，熟练掌握操作技术。注重实践焊接工艺方法的使用，在错误出现时要掌握简单的修复方法。

参考文献：

[1]杨宗辉，孙孝纯.铝合金的现代焊接技术[J].电焊机，2003（12）.

[2]唐朝明.铝合金的焊接技术[J].焊接技术，1995（01）.

[3]张志勇，田志凌，彭云.铝合金先进焊接工艺[J].焊接，2003（07）.

[4]桑晓宏.铝合金厚壁筒形结构件焊接工艺研究[J].航天制造技术，2004（05）.

[5]石玗，陈作雁，薛诚.双旁路耦合电弧铝合金MIG焊熔滴过渡形态研究[J].机械工程学报，2010（20）.

[6]张社奇，吴才.铝合金座椅底架机器人MIG焊工艺[J].焊接技术，2009（02）.

[7]彭华文.高速动车组牵引逆变器铝合金屏柜焊接工艺[J].电焊机，2010（09）.

[8]M.B.D.Ellis，武红林.铝合金及铝基复合材料的固体焊接[J].轻金属，1993（07）.

[9]罗伟中.铝合金电子束焊接的气孔分析[J].造船技术，1997（03）.

焊接方法的应用研究 篇10

当前焊接的有些发展趋势是显而易见的:不断提高生产力;进一步机械化;继续寻找更有效率的焊接工艺。通过新设计以及使用高强度钢和铝合金的增多, 整体构件重量减轻。在焊接展上, 我们能清楚看到电子元件、计算机技术以及数字通讯的发展影响着焊接设备的发展。诸如混合激光熔化极惰性气体保护电弧焊和搅拌摩擦焊新工艺已经出现。但是传统的钨极惰性气体保护电弧焊、熔化极惰性气体保护电弧焊以及埋弧焊工艺毫无疑问将继续占主导地位。然而我国具有焊接高技能人才严重短缺, 具有资格认证的人员更为匮乏, 为适应当今社会经济发展的需要, 加快具有国际资格认证的高技能人才的培养, 我们学院与机械工业哈尔滨焊接技术培训中心合作多年, 培训具有国际资格认证的国际焊接技师人员数百人, 然而为提高培训质量就人才培养方式方法进行探讨研究。

1 培养目标及要求

与国际接轨, 培养具有国际资格认证的应用型人才, 中国焊接培训与资格认证委员会 (CANB) 已获得国际焊接学会 (IIW) 的正式授权, 在我国实行国际统一的焊接人员培训与资格认证工作。哈尔滨焊接技术培训中心作为首家授权的培训机构 (ATB) , 从2000年开始开展包括国际焊接技师在内的各类国际资格焊接人员的培训、考试及资格认证工作。

按国际标准ISO14731 (EN719) 规定, 国际焊接技师的作用是:协助焊接工程师处理焊接技术问题;负责焊接技术管理和产品焊接监督工作;参与焊接工艺的制定和组织焊接生产;解决或处理焊接生产中出现的质量问题;参与高、精、尖产品的实际焊接工作, 因此为增强企业在国际焊接工程中的竞争能力, 提高产品焊接质量和生产管理水平上都将起着极其重要的作用。在国际焊接学会对国际焊接技师的要求是:配合国际焊接工程师做好相关工作, 监督国际焊工的焊接质量等。熟练应用ISO和EN系列行业标准, 负责铁路、地铁、轻轨列车空调等在设计研发、生产制造、质量保证等方面的焊接和技术指导任职资格。与工厂和客户进行沟通, 特别是和国外的客户沟通要多一些, 审核订单等。

2 入学资格与方法 (以下三种条件具备其一即可)

2.1 中专、技校学历, 二十岁以上, 至少有两年相关工作经历。

2.2 具备国际焊接技士或欧洲 (德国) 焊工教师资格者。

2.3 二十二岁以上, 连续工作三年以上的高级熟练焊工。

注:a.符合第二条入学资格的学员须通过入学考试方可进入正式课程的学习;b.符合第三条入学资格的学员须参加IWS预备课程学习, 并通过入学考试方可进入正式课程的学习;c.入学时携带:焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、钨极氩弧焊和气焊四种焊接方法焊工证书复印件, 如从事过没有证书者单位开据从事该焊接操作方法的相关证明, 如没有从事过相应的焊接方法, 需进行实践部分的实习。

根据资格方法审查, 高职院校一般会将培训时间安排到第五学期, 在焊接所有专业课学习完的基础上进行培训融入相应的标准。

3 培训内容

按IIW-CANB-TC03-2000规程, 内容为:

a.焊接工艺及设备。

b.材料及材料的焊接行为。

c.焊接结构与设计。

d.生产及应用。

课程内容涉及:国际 (ISO) , 欧洲 (EN) , 美国 (ASME) , 德国 (DIN) , 国家 (GB) 标准与规程, 欧洲先进的焊接技术和国内著名专家的科研与生产实践经验。

学时分配:

理论培训部分

实践培训部分

4 教学组织及培训方式

进入第五学期所有专业课程学完之后, 采取分班制度, 学生自愿报名IWS独立成班, 进行国际焊接技师培训, 并引进具有国际焊接工程师资格的教师进行培训, 另外部分生产内容由焊培技术中心人员进行培训, 采用多媒体教学手段, 采用引导式、启发式、项目化教学方法。结合生产实际, 其相关资格认证实例, 引发学生学习兴趣。并介绍相关的工作单位及认证程序。

5 考核方式

5.1 理论考核部分。

本课程培训内容分两个阶段, 首先是基础课程培训, 然后进行入学考试, 考试通过即可参加主课程培训学习阶段, 将四门主要课程培训完之后, 进行考试, 笔试超过60分即为通过, 50~60分之间的要进行口试, 将两部分成绩叠加取平均值达到60分即为通过, 50分以下即为不合格, 需要按规定日期在有效期范围内进行补考。

5.2 实践考核部分。

实践内容培训完后, 进行各项目的考核, 达到国际标准中规定的要求即为合格。

成绩全部合格之后在毕业一年后将由德国总部颁发国际焊接技师证书。

6 结论