焊接结构的装配与焊接工艺

焊接结构的装配与焊接工艺 第五章 焊接结构的装配与焊接工艺 装配与焊接是焊接结构生产过程中的核心，直接关系到焊接结构的质量和生产效率。同一种焊接结构，由于其生产批量、生产条件不同，或由于结构形式不同，可有不同的装配方式、不同的焊接工艺、不同的装配—焊接顺序，也就会有不同的工艺过程。本章重点介绍装配与焊接工艺方法。 第一节 焊接结构的装配 装配是将焊前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。装配工序的工作量大，约占整体产品制造工作量的30,~40,，且装配的质量和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率。所以，提高装配工作的效率和质量，对缩短产品制造周期、降低生产成本、保证产品质量等方面，都具有重要的意义。 一、装配方式的分类 装配方式可按结构类型及生产批量、工艺过程、工艺方法及工作地点来分类。 1(按结构类型及生产批量的大小分类 (1)单件小批量生产 单件小批量生产的结构经常采用划线定位的装配方法。该方法所用的工具、设备比较简单，一般是在装配台上进行。划线法装配工作比较繁重，要获得较高的装配精度，要求装配工人必须具有熟练的操作技术。 (2)成批生产 成批生产的结构通常在专用的胎架上进行装配。胎架是一种专用的工艺装备，上面有定位器、夹紧器等，具体结构是根据焊接结构的形状特点 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的。 2(按工艺过程分类 (1)由单独的零件逐步组装成结构 对结构简单的产品，可以是一次装配完毕后进行 焊接;当装配复杂构件时，大多数是装配与焊接交替进行。 (2)由部件组装成结构 装配工作是将零件组装成部件后，再由部件组装成整个结构并进行焊接。 3(按装配工作地点分类 (1)工件固定式装配 装配工作在固定的工作位置上进行，这种装配方法一般用在重 112 型焊接结构或产量不大的情况下。 (2)工件移动式装配 工件沿一定的工作地点按工序流程进行装配，在工作地点上设有装配用的胎具和相应的工人。这种装配方式在产量较大的流水线生产中应用广泛，但有时为了使用某种固定的专用设备，也常采用这种装配方式。 二、装配的基本条件 在金属结构装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配;将零件或部件总装成产品则称为总装配。通常装配后的部件或整体结构直接送入焊接工序，但有些产品先要进行部件装配焊接，经矫正变形后再进行总装配。无论何种装配 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 都需要对零件进行定位、夹紧和测量，这就是装配的三个基本条件。 1(定位 定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。 图5-1所示为在平台6上装配工字梁。工字梁的两翼板4的相对位置是由腹板3和挡铁5来定位，它们的端部是由档铁7来定位。平台6的工作面既是整个工字梁的定位基准面，又是结构的支承面。 图5-1 工字梁的装配 1— 调节螺杆 2—垫铁 3—腹板 4—翼板 o5、7—挡铁 6—平台 8—90角尺 2(夹紧 -1中翼板与夹紧就是借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以固定的过程。图5腹板间相对位置确定后，是通过调节螺杆1来实现夹紧的。 3(测量 测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。 上述三个基本条件是相辅相成的，定位是整个装配工序的关键，定位后不进行夹紧就难以保证和保持定位的可靠与准确;夹紧是在定位的基础上的夹紧，如果没有定位，夹紧就失去了意义;测量是为了保证装配的质量，但在有些情况下可以不进行测量(如一些胎夹具 113 装配，定位元件定位装配等)。 零件的正确定位，不一定与产品设计图上的定位一致，而是从生产工艺的角度，考虑焊接变形后的工艺尺寸。如图5-2所示的槽形梁，设计尺寸应保持两槽板平行，而在考虑焊接收缩变形后，工艺尺寸为204，使槽板与底板有一定的角度，正确的装配应按工艺尺寸进行。 图5-2 槽形梁的工艺尺寸 三、定位原理及零件的定位 1(定位原理 零件在空间的定位是利用六点定位法则(在第九章具体论述)进行的，即限制每个零件在空间的六个自由度，使零件在空间有确定的位置，这些限制自由度的点就是定位点。在实际装配中，可由定位销、定位块、挡铁等定位元件作为定位点;也可以利用装配平台或工件表面上的平面、边棱等作为定位点;还可以设计成胎架模板形成的平面或曲面代替定位点;有时在装配平台或工件表面划出定位线起定位点的作用。 2(定位基准及其选择 (1)定位基准 在结构装配过程中，必须根据一些指定的点、线、面来确定零件或部件在结构中的位置，这些作为依据的点、线、面，称为定位基准。 图5-3所示为容器上各接口间的相对位置，是以轴线和组装面M为定位基准确定的。装配接口?、?、?在筒体上的相对高度是以M面为定位基准而确定的;各接口的横向定位则以筒体轴线为定位基准。 图5-3 容器上各接口位置 (2)定位基准的选择 合理地选择定位基准，对于保证装配质量、安排零部件装配顺序和提高装配效率均有重要影响。选择定位基准时，应着重考虑以下几点: 1)装配定位基准尽量与设计基准重合，这样可以减少基准不重合所带来的误差。比如，各种支承面往往是设计基准，宜将它作为定位基准;各种有公差要求的尺寸，如孔心距等也可作为定位基准。 114 2)同一构件上与其它构件有连接或配合关系的各个零件，应尽量采用同一定位基准，这样能保证构件安装时与其它构件的正确连接和配合。 )应选择精度较高，又不易变形的零件表面或边棱作定位基准，这样能够避免由于基3 准面、线的变形造成的定位误差。 4)所选择的定位基准应便于装配中的零件定位与测量。 在确定定位基准时应综合生产成本、生产批量、零件精度要求和劳动强度等因素。例如以已装配零件作基准，可以大大简化工装的设计和制造过程，但零件的位置、尺寸一定会受已装配零件的装配精度和尺寸的影响。如果前一零件尺寸精度或装配精度低，则后一零件装配精度也低。 四、装配中的测量 测量是检验定位质量的一个工序，装配中的测量包括:正确、合理地选择测量基准;准确地完成零件定位所需要的测量项目。在焊接结构生产中常见的测量项目有:线性尺寸、平行度、垂直度、同轴度及角度等。 1(测量基准 测量中，为衡量被测点、线、面的尺寸和位置精度而选作依据的点、线、面称为测量基准。一般情况下，多以定位基准作为测量基准。如图5-3所示的容器接口?、?、?都是以M面为测量基准，测量尺寸h、h和H，这样接口的设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、定位标准、测量标准三者合122 一，可以有效地减小装配误差。 当以定位基准作为测量基准不利于保证测量的精度或不便于测量操作时，就应本着能使测量准确、操作方便的原则，重新选择合适的点、线、面作为测量基准。如图5-1中所示的工字梁，其腹板平面是腹板与翼板垂直定位的基准，但以此平面作为测量基准去测量腹板与翼板的垂直度，则不是很方便，也不利于获得精确的测量值。此时，若按图5-1所示采用以 ?装配平台面作为测量基准，用90角尺测量翼板与平台的垂直度，既容易测量，又能保证测量的准确性。 2(各种项目的测量 (1)线性尺寸的测量 线性尺寸，是指工件上被测点、线、面与测量基准间的距离。线性尺寸的测量是最基础的测量项目，其它项目的测量往往是通过线性尺寸的测量来间接进行的。线性尺寸的测量主要是利用刻度尺(卷尺、盘尺、直尺等)来完成，特殊场合利用激光测距仪来进行。 (2)平行度的测量 主要有下列两个项目: 115 1)相对平行度的测量。相对平行度是指工件上被测的线(或面)相对于测量基准线(或面)的平行度。平行度的测量是通过线性尺寸测量来进行的。其基本原理是测量工件上线的两点(或面上的三点)到基准的距离，若相等就平行，否则就不平行。但在实际测量中为减小测量中的误差，应注意: ?测量的点应多一些，以避免工件不直而造成的误差; ?测量工具应垂直于基准; ?直接测量不方便时，间接测量。 -4是相对平行度测量的例子。(a)图为线的平行度，测量三个点以上，(b)图为图5 面的平行度，测量两个以上位置。 5-4 相对平行度的测量 a)角钢间相对平行度 b)用大平尺测量相对平行度 2)水平度的测量。容器里的液体(如水)，在静止状态下其表面总是处于与重力作用方向相垂直的位置，这种位置称为水平。水平度就是衡量零件上被测的线(或面)是否处于水平位置。许多金属结构制品，在使用中要求有良好的水平度。例如桥式起重机的运行轨道，就需要良好的水平度，否则，将不利于起重机在运行中的控制，甚至引起事故。 施工装配中常用水平尺、软管水平仪、水准仪、经纬仪等量具或仪器来测量零件的水平度。 ?用水平尺测量。水平尺是测量水平度最常用的量具。测量时，将水平尺放在工件的被测平面上，查看水平尺上玻璃管内气泡的位置，如在中间即达到水平。使用水平尺要轻拿轻放，要避免工件表面的局部凹凸不平影响测量结果。 ?用软管水平仪测量。软管水平仪是用一根较长的橡皮管两端各接一根玻璃管所构成，管内注入液体。加注液体时要从一端注入，防止管内留有空气。冬天要注入不易冻的酒精、乙醚等。测量时，观察两玻璃管内的水平面高度是否相同，如图5-5所示。软管水平仪通常用来测量较大结构的水平。 ?用水准仪测量。水准仪由望远镜、水准器和基座组成，如图5-6a。利用它测量水平度不仅能衡量各种测量点是否处于同一水平，而且能给出准确的误差值，便于调整。 图5-6b是用水准仪来测量球罐柱脚水平的例子。球罐柱脚上预先标出基准点，把水准 116 仪安置在球罐柱脚附近，用水准仪测视。如果水准仪测出各基准点的读数相同，则表示各柱脚处于同一水平面;若不同，则可根据由水准仪读出的误差值调整柱脚高低。 图5-5 软管水平仪测量水平 图5-6 水准仪测量水平度 (3)垂直度的测量 主要有下列两个项目: 1)相对垂直度的测量。相对垂直度，是指工件上被测的直线(或面)相对于测量基准线(或面)的垂直程度。相对垂直度是装配工作中极常见的测量项目，并且很多产品都对其有严格的要求。例如高压电线塔等呈棱锥形的结构，往往由多节组成。装配时，技术要求的重点是每节两端面与中心线垂直。只有每节的垂直度符合要求之后，才有可能保证总体安装的垂直度。 o 尺寸较小的工件可以利用90角尺直接测量;当工件尺寸很大时，可以采用辅助线测量法，即用刻度尺作为辅助线测量直角三角形的斜边长。例如，两直角边各为1000mm，斜边长应为1414.2mm。另外，也可用直角三角形直角边与斜边之比值为3:4:5的关系来测定。 对于一些桁架类结构上某些部位的垂直度难以测量时，可采用间接测量法测量。如图5-7是对塔类桁架进行端面与中心线垂直度间接测量的例子。首先过桁架两端面的中心拉一 钢丝，再将其平置于测量基准面上，并使钢丝与基准面平行。然后用直角尺测量桁架两端面与基准面的垂直度，若桁架两端面垂直于基准面，必同时垂直桁架中心线。 图5-7 用间接测量法测量相对垂直度 117 2)铅垂度的测量。铅垂度的测量是测定工件上线或面是否与水平面垂直。常用吊线锤或经纬仪测量。采用吊线锤时，将线锤吊线栓在支杆上(临时点焊上的小钢板或利用其他零件)，测量工件与吊线之间的距离来测铅垂度。 当结构尺寸较大而且铅垂度要求较高时，常采用经纬仪来测量铅垂度。经纬仪主要由望 垂直度盘、水平度盘和基座等组成，如图5-8a所示。它可测角、测距、测高、测定远镜、 直线、测铅垂度等。 图5-8b是用经纬仪测量球罐柱脚的铅垂度实例。先把经纬仪安置在柱脚的横轴方向上，目镜上十字线的纵线对准柱脚中心线的下部，将望远镜上下微动观测。若纵线重合于柱脚中心线，说明柱脚在此方向上垂直，如果发生偏离，就需要调整柱脚。然后，用同样的方法把经纬仪安置在柱脚的纵轴方向观测，如果柱脚中心线在纵轴上也与纵轴重合，则柱脚处于铅垂位置。 图5-8 经纬仪及其应用 (4)同轴度的测量 同轴度是指工件上具有同一轴线的几个零件，装配时其轴线的重合程度。测量同轴度的方法很多，这里介绍一种常用的测量方法。 图5-9为三节圆筒组成的筒体，测量它的同轴度时，可在各节圆筒的端面安上临时支撑，在支撑中间找出圆心位置并钻出直径为20-30mm的小孔，然后由两外端面中心拉一细钢丝，使其从各支撑孔中通过，观测钢丝是否处于孔中间，以测量其同轴度。 图5-9 圆筒内拉钢丝测同轴度 (5)角度的测量 装配中，通常利用各种角度样板来测量零件间的角度。图5-10是利用角度样板测量角度的实例。 装配测量除上述常用项目外，还有斜度、挠度、平面度等一些测量项目。需要强调的是量具的精度、可靠性是保证测量结果准确的决定因素之一。在使用和保管中，应注意保护 118 量具不受损坏，并经常定期检验其精度的正确性。 图5-10 角度的测量 五、装配用工夹具及设备 1(装配用工具及量具 常用的装配工具有大锤、小锤、錾子、手砂轮、撬杠、扳手及各种划线用的工具等。 o常用的量具有钢卷尺、钢直尺、水平尺、90角尺、线锤及各种检验零件定位情况的样板等。如图5-11所示是几种常用工具的示意图，图5-12为常用量具示意图。 图5-11 常用装配工具 图5-12 常用量具 2(装配用夹具 装配夹具是指在装配中用来对零件施加外力，使其获得可靠定位的工艺装备。主要包括通用夹具和装配胎架上的专用夹具。有关夹具的专门知识将在第八章内详述，这里为装配工序需要，只作简单介绍。装配夹具按夹紧力来源，分为手动夹具和非手动夹具两大类。手动夹具包括螺旋夹具、楔条夹具、杠杆夹具、偏心轮夹具等;非手动夹具包括气动夹具、液压夹具、磁力夹具等。下面主要介绍装配过程中常用的手动夹具: (1)螺旋夹具 螺旋夹具是通过丝杆与螺母间的相对运动来传递外力，以紧固零件。根据其结构不同，可分别具有夹、压、拉、顶和撑等功能。 1)弓形螺旋夹(又称C形夹)。它是利用丝杆起夹紧作用。常用的弓形螺旋夹有图5-13所示的几种结构。 119 图5-13a的弓形螺旋夹断面成丁字形，这种结构重量轻、刚性好。图5-13b的弓形螺旋夹断面成工字形，其强度比丁字形断面的高。大型的弓形螺旋夹，为了减轻其重量，又不影 -13c)。为提高弓形螺旋夹的强度和刚度，断面可制成箱响其强度，可在弓形板上开孔(图5 形结构(图5-13d)。 图5-13 弓形螺旋夹的工作尺寸及形式 2)螺旋拉紧器。它是利用螺母在丝杆上相对运动起拉紧作用，其结构形式有多种，如图5-14a、b为常见的螺旋拉紧器，旋转螺母，就可以起拉紧作用;图5-14a拉紧器有两根独立的丝杆，丝杆上的螺纹方向相反，两螺母用扁钢连成一体，当旋转螺母时，便能调节两丝杆间的距离，起到拉紧作用。图5-14b为双头螺栓的拉紧器，螺栓两端的螺纹方向相反，旋转螺栓时，就可以调节两弯头的距离。 图5-14 螺旋拉紧器 3)螺旋压紧器。图5-14c、d所示是常见的螺旋压紧器。通常是将压紧器的支架临时固定在工件上，再利用丝杠起压紧作用。图5-15c借助L形铁达到调整钢板的高低;图5-15d借助门形铁达到压紧作用。 4)螺旋推撑器。它是起顶紧或撑开作用的，可用于装配和矫正。图5-14e、f是简单的螺旋推撑器，它由丝杆、螺母、圆管组成。图5-14e螺旋推撑器顶杆头部是尖的，只适宜于顶厚板或较大的型钢。图5-14f丝杆头部增加了垫块，顶压时不会损伤工件，也不会打滑。 (2)楔条夹具 楔条夹具是用锤击或用其他机械方法获得外力，利用楔条的斜面将外力转变为夹紧力，从而达到对工件的夹紧。楔条夹具在使用中应能自锁，其自锁条件是楔条 oo(或楔板)的楔角应小于其摩擦角，一般采用的楔角小于10~15，图5-15所示是楔条夹具的应用示例。 120 图5-15 楔条夹具的应用 (3)杠杆夹具 杠杆夹具是利用杠杆原理将工件夹紧的。图5-16所示为几种简易杠杆夹具的形式及应用。 图5-16 常用的几种简易杠杆夹具 (三)装配用设备 3(装配用设备 装配用设备有平台、转胎、专用胎架等，对装配用设备的一般要求如下: 1)平台或胎架应具备足够的强度和刚度。 2)平台或胎架表面应光滑平整，要求水平放置。 3)尺寸较大的装配胎架应安置在相当坚固的基础上，以免基础下沉导致胎具变形。 4)胎架应便于对工件进行装、卸、定位焊、焊接等装配操作。 5)设备构造简单，使用方便，成本要低。 (1)装配用平台 主要类型如下: 1)铸铁平台。它是由许多块铸铁组成的，结构坚固，工作表面进行机械加工，平面度比较高，面上具有许多孔洞，便于安装夹具。常用于进行装配以及用于钢板和型钢的热加工弯曲。 2)钢结构平台。这种平台是由型钢和厚钢板焊制而成的。它的上表面一般不经过切削加工，所以平面度较差。常用于制作大型焊接结构或制作桁架结构。 3)导轨平台。这种平台是由安装在水泥基础上的许多导轨组成的。每条导轨的上表面都经过切削加工，并有紧固工件用的螺栓沟槽。这种平台用于制作大型结构件。 4)水泥平台。它是由水泥浇注而成的一种简易而又适用于大面积工作的平台。浇注前在一定的部位预埋拉桩、拉环，以便装配时用来固定工件。在水泥中还放置交叉形扁钢，扁钢面与水泥面平齐，作为导电板或用于固定工件。这种水泥平台可以拼接钢板、框架和构件，又可以在上面安装胎架进行较大部件的装配。 121 5)电磁平台。它是由平台(型钢或钢板焊成)和电磁铁组成的。电磁铁能将型钢吸紧固定在平台上，焊接时可以减少变形。充气软管和焊剂的作用是组成焊剂垫，用于埋弧自动焊，可防止漏渣和铁液下淌。 (2)胎架 胎架又称为模架，在工件结构不适于以装配平台作支承(如船舶、机车车辆底架、飞机和各种容器结构等)或者在批量生产时，就需要制造胎架来支承工件进行装配。胎架常用于某些形状比较复杂，要求精度较高的结构件。它的主要优点是利用夹具对各个零件进行方便而精确的定位。有些胎架还可以设计成能够翻转的，可把工件翻转到适合于焊接的位置。利用胎架进行装配，既可以提高装配精度，又可以提高装配速度。但由于投资较大，故多为某种批量较大的专用产品设计制造，适用于流水线或批量生产。制作胎架时应注意以下几点: 1)胎架工作面的形状应与工件被支承部位的形状相适应。 2)胎架结构应便于在装配中对工件施行装、卸、定位、夹紧和焊接等操作。 3)胎架上应划出中心线、位置线、水平线和检查线等，以便于装配中对工件随时进行校正和检验。 4)胎架上的夹具应尽量采用快速夹紧装置，并有适当的夹紧力;定位元件需尺寸准确并耐磨，以保证零件准确定位。 5)胎架必须有足够的强度和刚度，并安置在坚固的基础上，以避免在装配过程中基础下沉或胎架变形而影响产品的形状和尺寸。 六、装配的基本方法 1(装配前的准备 装配前的准备工作是装配工艺的重要组成部分。充分、细致的准备工作，是高质量高效率地完成装配工作的有力保证。通常包括如下几方面: (1)熟悉产品图样和工艺规程 要清楚各部件之间的关系和连接方法，并根据工艺规程选择好装配基准和装配方法。 (2)装配现场和装配设备的选择 依据产品的大小和结构的复杂程度选择和安置装配平台和装配胎架。装配工作场地应尽量设置在起重设备工作区间内，对场地周围进行必要清理，使之达到场地平整、清洁，人行道通畅。 (3)工量具的准备 装配中常用的工、量、夹具和各种专用吊具，都必须配齐组织到场。 此外，根据装配需要配置的其它设备，如焊机、气割设备、钳工操作台、风砂轮等，也必须安置在规定的场所。 122 (4)零、部件的预检和除锈 产品装配前，对于从上道工序转来或从零件库中领取的零、部件都要进行核对和检查，以便于装配工作的顺利进行。同时，对零、部件的连接处的表面进行去毛刺、除锈垢等清理工作。 5)适当划分部件 对于比较复杂的结构，往往是部件装焊之后再进行总装，这样既( 可以提高装配—焊接质量，又可以提高生产效率，还可以减小焊接变形。为此，应将产品划分为若干部件。 2(零件的定位方法 在焊接生产中，根据零件的具体情况选取零件的定位和装配方法。常用的定位方法有划线定位、销轴定位、挡铁定位和样板定位等。 (1)划线定位 就是在平台上或零件上划线，按线装配零件。通常用于简单的单件小批装配或总装时的部分较小零件的装配。 (2)销轴定位 是利用零件上的孔进行定位。如果允许，也可以钻出专门用于销轴定位的工艺孔。由于孔和销轴的精度较高，定位比较准确。 (3)挡铁定位 应用得比较广泛，可以利用小块钢板或小块型钢作为挡铁，取材方便。也可以使用经机械加工后的挡铁，可提高精度。挡铁的安置要保证构件重点部位(点、线、面)的尺寸精度，也要便于零件的装拆。 (4)样板定位 是利用样板来确定零件的位置、角度等的定位方法，常用于钢板之间的角度测量定位和容器上各种管口的安装定位。 3(零件的装配方法 焊接结构生产中应用的装配方法很多，根据结构的形状尺寸、复杂程度以及生产性质等进行选择。装配方法按定位方式不同可分为划线定位装配，工装定位装配;按装配地点不同可分为工件固定式装配，工件移动式装配。下面分别进行简单的介绍: (1)划线定位装配法 划线定位装配法是利用在零件表面或装配台表面划出工件的中心线、接合线、轮廓线等作为定位线，来确定零件间的相互位置，以定位焊固定进行装配。 如图5-17所示，图5-17a是以划在工件底板上的中心线和接合线作定位基准线，以确定槽钢、立板和三角形加强肋的位置;图5-17b是利用大圆筒盖板上的中心线和小圆筒上的等分线(也常称其为中心线)来确定两者的相对位置。 图5-17 划线定位装配示例 123 图5-18所示为钢屋架的划线定位装配。先在装配平台上按1:1的实际尺寸划出屋架零件的位置和结合线(称地样)(图5-18a)。然后依照地样将零件组合起来(图5-18b)。此装配也称“地样装配法”。 图5-18 钢屋架地样装配法 (2)工装定位装配法 主要有下列几种方法: 1)样板定位装配法。它是利用样板来确定零件的位置、角度等的定位，然后夹紧并经定位焊完成装配的装配方法。常用于钢板与钢板之间的角度装配和容器上各种管口的安装。 图5-19所示为斜T形结构的样板定位装配，根据斜T形结构立板的斜度，预先制作样板，装配时在立板与平板接合线位置确定后，即以样板去确定立板的倾斜度、使其得到准确定位后施定位焊。 图5-19 样板定位装配 断面形状对称的结构，如钢屋架、梁、柱等结构，可采用样板定位的特殊形式—仿形复制法进行装配。图5-20所示为简单钢屋架部件装配过程:将图5-18中用“地样装配法”装配好的半片屋架吊起翻转后放置在平台上作为样板(称仿模)，在其对应位置放置对应的节点板和各种杆件，用夹具卡紧后定位焊，便复制出与仿模对称的另一半片屋架。这样连续地复制装配出一批屋架后，即可组成完整的钢屋架。 图5-20 钢屋架仿形复制装配 2)定位元件定位装配法。用一些特定的定位元件(如板块、角钢、销轴等)构成空间 124 定位点，来确定零件位置，并用装配夹具夹紧装配。它不需要划线，装配效率高，质量好，适用于批量生产。 图5-21所示为挡铁定位装配法示例。在大圆筒外部加装钢带圈时，在大圆筒外表面焊上若干挡铁作为定位元件，确定钢带圈在圆筒上的高度位置，并用弓形螺旋夹紧器把钢带圈与筒体壁夹紧密贴，定位焊牢，完成钢带圈装配。 图5-21 挡铁定位 图5-22为双臂角杠杆的焊接结构，它由三个轴套和两个臂杆组成。装配时，臂杆之间的角度和三孔距离用活动定位销1和固定定位销3定位，两臂杆的水平高度位置和中心线位置用挡铁2定位，两端轴套高度用支承垫4定位，然后夹紧，定位焊完成装配。它的装配全部用定位器定位后完成的，装配质量可靠，生产率高。 图5-22 双臂角杠杆的装配 应当注意的是，用定位元件定位装配时，要考虑装配后工件的取出问题。因为零件装配时是逐个分别安装上去的，自由度大，而装配完后，零件与零件已连成一个整体，如定位元件布置不适当时，则装配后工件难以取出。 3)胎夹具(又称胎架)装配法。对于批量生产的焊接结构，若需装配的零件数量较多，内部结构又不很复杂时，可将工件装配所用的各定位元件、夹紧元件和装配胎架三者组合为一个整体，构成装配胎架。 图5-23所示为汽车横梁结构及其装配胎架。装配时，首先将角形铁6置于胎架上，用活动定位销11定位并用螺旋压紧器9固定，然后装配槽形板3和主肋板5，它们分别用挡铁8和螺旋压紧器9压紧，再将各板连接定位焊。该胎架还可以通过回转轴10回转，把工件翻转到使焊缝处于最有利的施焊位置焊接。 125 图5-23 汽车横梁及其装配胎架 a) 汽车横梁 b)焊接夹具 1、2-焊缝 3-槽形板 4-拱形板 5-主筋板 6-角形铁 7-胎架 8-档铁 9-螺旋压紧器 10-回转轴 11-定位销 利用装配胎架进行装配和焊接，可以显著地提高装配工作效率，保证装配质量，减轻劳动强度，同时也易于实现装配工作的机械化和自动化。 (3)工件固定式装配法 工件固定式装配方法是装配工作在一处固定的工作位置上装配完全部零、部件，这种装配方法一般用在重型焊接结构产品和产量不大的情况下。 (4)工件移动式装配法 工件移动式装配方法是工件顺着一定的工作地点按工序流程进行装配。在工作地点上设有装配胎位和相应的工人。这种方式不完全限于轻小型产品上，有时为了使用某些固定的专用设备也常采用这种方式，在较大批量或流水线生产中通常也采用这种方式。 4(装配中的定位焊 定位焊也称点固焊，用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证整体结构件得到正确的几何形状和尺寸。 定位焊缝一般比较短小，而且该焊缝作为正式焊缝留在焊接结构之中，故所使用的焊条 应与正式焊缝所使用的焊条或焊丝牌号和质量相同。 或焊丝 进行定位焊时应注意几点: 1) 定位焊缝比较短小，并且要求保证焊透，故应选用直径小于4mm的焊条或CO气 2保护焊直径小于1.2mm的焊丝。又由于工件温度较低，热量不足而容易产生未焊透，故定位焊缝焊接电流应较焊接正式焊缝时大10,~15,。 2)定位焊缝有未焊透、夹渣、裂纹、气孔等焊接缺陷时，应该铲掉并重新焊接，不允许留在焊缝内。 3)定位焊缝的引弧和熄弧处应圆滑过渡，否则，在焊正式焊缝时在该处易造成未焊透、夹渣等缺陷。 4)定位焊缝长度尺寸一般根据板厚选取15~20mm，间距为50~300mm。板薄取小值，板厚取大值。对于强行装配的结构，因定位焊缝承受较大的外力，应根据具体情况适当加大 126 定位焊缝长度，间距适当缩小。对于装配后需吊运的工件，定位焊缝应保证吊运中零件不分离，因此对起吊中受力部分的定位焊缝，可加大尺寸或数量;或在完成一定的正式焊缝以后吊运，以保证安全。 七、装配工艺过程的制定及典型结构件的装配 1(装配工艺过程的制定 (1)装配工艺过程制定的内容 装配工艺过程制定的内容包括:零件、组件、部件的装配次序;在各装配工艺工序上采用的装配方法;选用何种提高装配质量和生产率的装备、胎卡具和工具。 (2)装配工艺方法的选择 零件备料及成形加工的精度对装配质量有着直接的影响，但加工精度越高，其工艺成本就越高。根据不同产品和不同生产类型的条件，常用的装配工艺方法，主要有以下几种: 1)互换法。互换法的实质是用控制零件的加工误差来保证装配精度。这种装配法零件是完全可以互换的，装配过程简单，生产率高，对装配工人的技术水平要求不高，便于组织流水作业，但要求零件的加工精度较高。适用于批量及大量生产。 2)选配法。选配法是在零件加工时为降低成本而放宽零件加工的公差带，故零件精度不是很高。装配时需挑选合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。这种方法对零件的加工工艺要求放宽，便于零件加工，但装配时工人要对零件进行挑选，增加了装配工时和难度。 3)修配法。修配法是指零件预留修配余量，在装配过程中修去部分多余的材料，使装配精度满足技术要求。此法零件的制作精度可放得较宽，但增加了手工装配的工作量，而且装配质量取决于工人的技术水平。 在选择装配工艺方法时，应根据生产类型和产品种类等方面来考虑。一般单件、小批量生产或重型焊接结构生产，常以修配法为主，互换件的比例少，工艺灵活性大，工序较为集中，大多使用通用工艺装备;成批生产或一般焊接结构，主要采用互换法，也可灵活采用选配法和修配法，工艺划分应以生产类型为依据，使用通用或专用工艺装备，可组织流水作业生产。 2(装配顺序的制定 焊接结构制造时，装配与焊接的关系十分密切。在实际生产中，往往装配与焊接是交替进行的，在制定装配工艺过程中，要全面分析，使所拟定的装配工艺过程对以后各工序都带来有利的影响。在确定部件或结构的装配顺序时，不能单纯孤立地只从装配工艺的角度去 127 考虑，必须与焊接工艺一起全面分析，实际上就是装配焊接顺序的确定。 装配—焊接顺序基本上有三种类型:整装—整焊、零件—部件装配焊接—总装配焊接和随装随焊。 (1)整装—整焊 即将全部零件按图样要求装配起来，然后转入焊接工序，将全部焊缝焊完，此种类型是装配工人与焊接工人各自在自己的工位上完成，可实行流水作业，停工损失很小。装配可采用装配胎具进行，焊接可采用滚轮架、变位机等工艺装备和先进的焊接方法，有利于提高装配—焊接质量。这种方法适用于结构简单、零件数量少、大批量生产条件。 (2)随装随焊 即先将若干个零件组装起来，随之焊接相应的焊缝，然后再装配若干个零件，再进行焊接，直至全部零件装完并焊完，并成为符合要求的构件。这种方法是装配工人与焊接工人在一个工位上交替作业，影响生产效率，也不利于采用先进的工艺装备和先进的工艺方法。因此，此种方法仅适用于单件小批量产品和复杂结构的生产。 (3)零件—部件装配焊接—总装配焊接 将结构件分解成若干个部件，先由零件装配成部件，然后再由部件装配—焊接成结构件，最后再把它们焊成整个产品结构。这种方法适合批量生产，可实行流水作业，几个部件可同步进行，有利于应用各种先进工艺装备、控制焊接变形和采用先进的焊接工艺方法。因此，此类型适用于可分解成若干个部件的复杂结构，如机车车辆底架、船体结构等。 分部件装配—焊接法的优越性 : 分部件装配—焊接法能促使生产效率的提高，改善产品质量和工人的劳动条件，同时，对加强生产管理，协调各部件的生产进度，以保证生产的节奏起到很大的促进作用。 1)分部件装配—焊接法可以提高装配—焊接的质量，并可改善工人的劳动条件。把整体的结构划分成若干部件以后，它们就变得重量较轻、尺寸较小、形状简单，因而便于操作。同时把一些需要全位置操作的工序改变为在便于操作的位置施焊，尽量减少立焊、仰焊、横焊，并且可将角焊缝变为船形位置。 2)分部件装配—焊接法容易控制和减少焊接应力及焊接变形。焊接应力和焊接变形与焊缝在结构中所处的位置有着密切的关系。在划分部件时，要充分地考虑到将部件的焊接应力与焊接变形控制到最小。一般都将总装配时的焊接量减少到最小，以减少可能引起的焊接变形。另外，在部件生产时，可以比较容易地采用胎架或其他措施来防止变形，即使已经产生了较大的变形，也比较容易修整和矫正。这对于成批和大量生产的构件，显得更为重要。 3)分部件装配—焊接法可以缩短产品的生产周期。生产组织中各部件的生产是平行进 128 行的，避免了工种之间的相互影响和等候。生产周期可缩短1/3~1/2，对于提高工厂的经济效益是非常有利的。 4)分部件装配—焊接法可以提高生产面积的利用率，减少和简化总装时所用的胎位数。 5)在成批和大量生产时可广泛采用专用的胎架，分部件以后可以大大地简化胎架的复杂程度，并且使胎架的成本降低。另外，工人有专门的分工，熟练程度可提高。 部件划分 : 部件的合理划分是发挥上述优越性的关键，划分部件装配—焊接时应从以下几方面来考虑: 1)尽可能使各部件本身是一个完整的构件，便于各部件间最后的总装。另外，各部件间的结合处应尽量避开结构上应力最大的地方，从而保证不因划分工艺部件而损害结构的强度。 2)能最大限度地发挥部件生产的优点，使装配工作和焊接工作方便，同时在工艺上易于达到技术条件的要求，如焊接变形的控制，防止因结构刚性过大而引起裂纹的产生等。 3)划分部件时，还应考虑现场生产能力和条件对部件在重量上、体积上的限制。如在建造船体时，分段划分必须考虑到起重设备的能力和车间装配—焊接场地的大小。对焊后要进行热处理的大部件，要考虑到退火炉的容积大小等问题。 4)在大量生产的情况下，考虑生产均衡性的要求。 另外确定装配焊接顺序时还必须考虑: 1)有利于施焊和质量检查，使所有焊缝能方便焊接和检验。 2)有利于控制焊接应力与变形，对焊后热处理是否方便。 3)有利于生产组织与管理，能提高生产率。 4)避免强力装配。 (典型结构件的装配 3 焊接结构装配方法的选择应根据产品的结构特点和生产类型进行。同类的焊接结构可以采用不同的装配方法，即使是同一个焊接结构也可以按装配的前后顺序采用几种装配方法。 (1)钢板的拼接 钢板拼接是最基本的部件装配，多数的钢板结构或钢板混合结构都要先进行这道工序。钢板拼接分为厚板拼接和薄板拼接。在钢板拼接时，焊缝应错开，防止十字交叉焊缝，焊缝与焊缝之间最小距离应大于3倍板厚，而且大于100mm，容器结构焊缝之间通常错开500mm以上。 钢板拼接时应注意以下几点: 129 1)按要求留出装配间隙和保证接口处平齐。 2)厚板对接定位焊，可以按间距250~300mm用30~50mm长的定位焊缝焊固。如果局部应力较大，可根据实际情况适当缩短定位焊缝的距离。 3)厚度大于34mm的碳素结构钢和大于或等于30mm 的低合金结构钢板拼接时，为防止低温时焊缝产生裂纹，当环境温度较低时，可先在焊缝坡口两侧各80~100mm范围内进行预热，其预热温度及层间温度应控制在100~150?之间。 4)对于3mm以下的薄钢板，焊缝长度在2m以上时，焊后容易产生波浪变形。拼板时可以把薄钢板四周用短焊缝固定在平台上，然后在接缝两侧压上重物，接缝定位焊缝长为8mm，间距为40mm，采用分段退焊法，焊后用手锤或铆钉枪轻打焊缝，消除应力后钢板即可平直。 图5-24所示为厚板拼接的一般方法。先按拼接位置将各板排列在平台上，然后将各板靠紧，或按要求留出一定的间隙。如板缝高低不平，可用压马调平，然后定位焊固定。若板缝对接采用埋弧焊，应根据焊接规程的要求，开或不开坡口。如不开坡口，应须先在定位焊处铲出沟槽，使定位焊缝的余高与未定位焊的接缝基本相平，不影响埋弧焊的质量。对于采用埋弧焊的对接缝，则在电磁平台焊剂垫上进行更好。 图5-24 厚板拼接 (2)T形梁的装配型 T形梁是由翼板和腹板组合而成的焊接结构，根据生产类型不同，可采用下列两种装配方法: 1)划线定位装配法。在小批量或单件生产时采用，先将腹板和翼板矫直、矫平，然后 o在翼板上划出腹板的位置线，并打上样冲眼。将腹板按位置线立在翼板上，并用90角尺校对两板的相对垂直度，然后进行定位焊。定位焊后再经检验校正，才能焊接。 2)胎夹具装配法。成批量装配T形梁时，采用图5-25所示的简单胎夹具。装配时，不用划线，将腹板立在翼板上，端面对齐，以压紧螺栓的支座为定位元件来确定腹板在翼板上的位置，并由水平压紧螺栓和垂直压紧螺栓分别从两个方向将腹板与翼板夹紧，然后在接缝处定位焊。 130 图5-25 T形梁的胎具装配 (3)箱形梁的装配 箱形梁一般由翼板、腹板和筋板组合焊接而成。根据生产类型不同，可采用下列装配方法: 1)划线装配法。图5-26a所示为箱形梁，装配前，先把翼板、腹板分别矫直、矫平，板料长度不够时应先进行拼接。装配时将翼板放在平台上，划出腹板和肋板的位置线，并打 o上样冲眼。各肋板按位置垂直装配于翼板上，用90角尺检验垂直度后定位焊，同时在肋板上部焊上临时支撑角钢、固定肋板之间的距离，如图5-26b虚线所示。再装配两腹板，使它 o紧贴肋板立于翼板上，并与翼板保持垂直，用90角尺校正后施定位焊固定。装配完两腹板后，由焊工按一定的焊接顺序先进行箱形梁内部焊缝的焊接，并经焊后矫正，内部涂上防锈漆后再装配上盖板，即完成了整个箱形梁的装配工作。 图5-26 箱形梁的装配 1、4-翼板 2-腹板 3-肋板 2)胎夹具装配。批量生产箱形梁时，也可以利用装配胎夹具进行装配，以提高装配质量和装配效率。 (4)圆筒节对接装配 圆筒节对接装配的要点，在于保证对接环缝和两节圆筒的同轴度误差符合技术要求。为使两节圆筒易于获得同轴度和便于装配中翻转，装配前两圆筒节应分别进行矫正，使其圆度符合技术要求。对于大直径薄壁圆筒体的装配，为防止筒体椭圆变形可以在筒体内使用径向推撑器撑圆，如图5-27所示。 图5-27 用径向推撑器装配筒体 131 筒体装配可分卧装和立装两类: 1)筒体的卧装。筒体卧装主要用于直径较小长度较长的筒体装配，装配时需要借助于装配胎架，图5-28a、b所示为筒体在滚轮架和辊筒架上装配。筒体直径很小时，也可以在槽钢或型钢架上进行，如图5-28c所示。对接装配时，将两圆筒置于胎架上靠紧或按要求留出间隙，然后采用本章所述的测量圆筒同轴度的方法，校正两节圆筒的同轴度，校正合格后施行定位焊。 图5-28 筒体卧装示意图 2)筒体的立装。为防止筒体因自重而产生椭圆变形，直径较大和长度较短的筒节拼装多数采用立装，即竖装。从而可以克服由于自重而引起的变形。 立装时可采用图5-29所示的方法:先将一节圆筒放在平台(或水平基础)上，并找好水平，在靠近上口处焊上若干个螺旋压马。然后将另一节圆筒吊上，用螺旋压马和焊在两节圆筒上的若干个螺旋拉紧器拉紧进行初步定位。然后检验两节圆筒的同轴度并校正，检查环缝接口情况，并对其调正合格后进行定位焊。 图5-29 圆筒体立装对接 油罐等大型圆筒容器装配，因直径较大，不能卧装，可采用立装倒装法。倒装方法是首先把罐顶与第一节筒体进行装配，并全部焊完。然后，用起重机械将第一节圆筒体提升一定高度。接着把第二节圆筒体平移到第一节圆筒体下面，再用前面所述的立装方法，把第一节筒体缓缓地落在第二节筒体上面，接口处用若干螺旋压马进行定位，并用若干螺旋拉紧器拉紧，调整筒体同轴度和接口情况，合格后定位焊，最后将该节全部焊缝焊完。再用起重机械将第二节筒体提升一定高度，用同样的方法装配第三节筒体，以此类推，直到装完最后一节筒体，最后一节筒体尚须与罐底板连接并焊成一起。倒装法的筒体环缝焊接位置始终在最底一节筒体上，比正装法省去搭脚手架的麻烦;同时，筒体的提升也是从最底下一节挂钩起吊，又可省去使用高大的起重设备，所以是比较常用的装配方案。 132 第二节 焊接结构的焊接工艺 焊接是将已装配好的结构，用规定的焊接方法、焊接参数进行焊接加工，使各零、部件连接成一个牢固整体的工艺过程。制订合理的焊接工艺对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，降低生产成本非常重要。 一、焊接工艺制订的内容和原则 1(制订焊接工艺的原则 1)能获得满意的焊接接头，保证焊缝的外形尺寸和内部质量都能达到技术条件的要求。 2)焊接应力与变形应尽可能小，焊接后构件的变形量应在技术条件许可的范围内。 3)焊缝可达到性好，有良好的施焊位置，翻转次数少。 4)当钢材淬硬倾向大时，应考虑采用预热、后热，防止焊接缺陷产生等。 5)有利于实现机械化、自动化生产，有利于采用先进的焊接工艺方法。 制订的工艺方案应便于采用各种机械的、气动的或液压的工艺装备，如装配胎夹具、翻转机、变位机、辊轮支座等;如进行大批量生产可以采用机械手或机器人来进行装配焊接;应尽量采用能保证结构设计要求和提高焊缝质量，提高劳动生产率，改善劳动条件的先进焊接方法。 6)有利于提高劳动生产率和降低成本。尽量使用高效率、低能耗的焊接方法。 2(焊接工艺制订的内容 1)根据产品中各接头焊缝的特点，合理的选择焊接方法及相应的焊接设备与焊接材料。 2) 合理的选择焊接工艺参数，如焊条电弧焊时的焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊 接速度、施焊顺序和方向、焊接层数等。 3) 合理的选择焊接材料中焊丝及焊剂牌号、气体保护焊时的气体种类、气体流量、 焊丝伸出长度等。 4)合理的选择焊接热参数，如预热、中间加热、后热及焊后热处理的工艺参数(如加热温度、加热部位和范围、保温时间及冷却速度的要求等)。 5)选择或设计合理的焊接工艺装备。如焊接胎具、焊接变位机、自动焊机的引导移动装置等。 二、焊接方法、焊接材料及焊接设备的选择 在制订焊接工艺方案时，应根据产品的结构尺寸、形状、材料、接头形式及对焊接接头 133 的质量要求，结合现场的生产条件、技术水平等，选择最经济、最方便、最先进、高效率并能保证焊接质量的焊接方法。 1(选择焊接方法 为了正确地选择焊接方法，必须了解各种焊接方法的生产特点及适用范围(如焊件厚度、焊缝空间位置、焊缝长度和形状等)。同时，考虑各种焊接方法对装配工作的要求(工件坡口要求、所需工艺装备等)、焊接质量及其稳定程度、经济性(劳动生产率、焊接成本、设备复杂程度等)以及工人劳动条件等。 在成批或大量生产时，为降低生产成本，提高产品质量及经济效益，对于能够用多种焊接方法来生产的产品，应进行试验和经济比较，如材料、动力和工时消耗等，最后核算成本，选择最佳的焊接方法。 2(选择焊接材料 选择了最佳焊接方法后，就可根据所选焊接方法的工艺特点来确定焊接材料。确定焊接材料时，还必须考虑到焊缝的力学性能、化学成分以及在高温、低温或腐蚀介质工作条件下的性能要求等。总之，必须做到综合考虑才能合理选用。 3(选择焊接设备 焊接设备的选择应根据已选定的焊接方法和焊接材料，同时还要考虑焊接电流的种类、焊接设备的功率、工作条件等方面，使选用的设备能满足焊接工艺的要求。 三、焊接参数的选定 正确合理的焊接参数应有利于保证产品质量，提高生产率。焊接参数的选定主要考虑以下几方面: 1)深入地分析产品的材料及其结构形式，着重分析材料的化学成分和结构因素共同作用下的焊接性。 )考虑焊接热循环对母材和焊缝的热作用，这是获得合格产品及焊接接头焊接应力和2 变形最小的保证。 3)根据产品的材料、焊件厚度、焊接接头形式、焊缝的空间位置、接缝装配间隙等，查找各种焊接方法有关标准、资料。 4) 通过试验确定焊缝的焊接顺序、焊接方向以及多层焊的熔敷顺序等。 5) 参考现成的技术资料和成熟的焊接工艺。 6) 确定焊接参数不应忽视焊接操作者的实践经验。 134 四、确定合理的焊接热参数 为保证焊接结构的性能与质量，防止裂纹产生，改善焊接接头的韧性，消除焊接应力，有些结构需进行加热处理。加热处理工艺可处于焊接工序之前或之后，主要包括预热、后热及焊后热处理。 1(预热 预热是焊前对焊件进行全部或局部加热，目的是减缓焊接接头加热时温度梯度及冷却速度，适当延长在800~500?区的冷却时间，从而减少或避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷裂纹的产生。预热温度的高低，应根据钢材淬硬倾向的大小、冷却条件和结构刚性等因素通过焊接性试验而定。钢材的淬硬倾向大、冷却速度快、结构刚性大，其预热温度要相应提高。 常用的一些确定预热温度的计算公式，都是根据不产生裂纹的最低预热温度而建立的，而且都是在一定的试验条件下得到的。因此选用公式时要特别注意其应用范围，否则会导致错误的结果。根据构件整体预热方式提出的计算公式如表5-1。 表5-1 由P确定的预热温度计算公式及应用条件 W 防止裂纹所需预热温度 裂纹敏感指数 公式的应用条件 (?) (,) []H,的成局部缝隙斜Y型坡口试件PW T,1440P,392 P,P，，OWWCM60600分范围见[注] []H,的成分局部缝隙K型坡口试件PW T,2030P,550 P,P，，OWWCM60600范围见[注] []H,的成分连通的斜Y型坡口试件PW T,1330P,380 P,P，，OWWCM60600范围见[注] R同上，连通的斜Y型坡口试件PW T,1600P,408,，0.075log[H]， PPOWWCM40000但氢量可用于高氢含量 注:表中的P为合金元素的裂纹敏感指数，可用下式计算: CM SiMn，Cu，CrNiMoV P,C，，，，，，5BCM2020601510 表中的[H]为甘油法测定的扩散氢含量()，与国际焊接学会(IIW)所用的水mL100g 银法测量氢有如下关系: 135 (H—IIW定氢法) [H],0.68H,1.2IIWIIW 表中δ为试验钢板的厚度(mm) R为拘束度(Kgf(mm.mm)) 表中P的适用范围如下: W C 0.07,~0.22%，Si 0%~0.60%, Mn0.40%~104%， Cu 0%~0.50%, Ni 0%~1.20%, Cr 0%~1.20%， Mo 0%~0.70%，V 0%~0.12%，Ti 0%~0.05%， Nb 0%~0.04%，B 0%~0.005%，[H]1.0~5.0， mL100g δ19~50mm，R500~3300， Kgf(mm.mm) 线能量E17~30，试件坡口为斜Y型。 KJcm 许多大型结构采用整体预热是困难的，甚至不可能，如大型球罐、管道等，因此常采用局部预热的办法，防止产生裂纹。 2(后热 后热是在焊后立即对焊件全部(或局部)利用预热装置进行加热到300~500?并保温1~2h后空冷的工艺措施，其目的是防止焊接区扩散氢的聚集，避免延迟裂纹的产生。 试验表明，选用合适的后热温度，可以降低一定的预热温度，一般可以降低50?左右，在一定程度上改善了焊工劳动条件，也可代替一些重大产品所需要的焊接中间热处理，简化生产过程，提高生产率，降低成本。 对于焊后要立即进行热处理的焊件，因为在热处理过程中可以达到除氢处理的目的，故不需要另作后热。但是，焊后若不能立即热处理而焊件又必须除氢时，则需焊后立即作后热处理，否则，有可能在热处理前的放置期间内产生延迟裂纹。 3(焊后热处理 焊接结构的焊后热处理，是为了改善焊接接头的组织和性能、消除残余应力而进行的热处理。焊后热处理的目的: 1) 消除或降低焊接残余应力; 2) 消除焊接热影响区的淬硬组织，提高焊接接头塑性和韧性; 3) 促使残余氢逸出; 4) 对有些钢材(如低碳钢、500Mpa级高强钢)，可以使其断裂韧性得到提高，但对 136 另一些钢(如800Mpa级高强钢)由于能产生回火脆性而使其断裂韧性降低，对这类钢不宜采用焊后热处理。 5) 提高结构的几何稳定性; 6) 增强构件抵抗应力腐蚀的能力。 实践证明，许多承受动载的结构焊后必须经热处理，消除结构内的残余应力后才能保证其正常工作，如大型球磨机、挖掘机框架、压力机等。对于焊接的机器零件，用热处理方法来消除内应力尤为必要，否则，在机械加工之后发生变形，影响加工精度和几何尺寸，严重时会造成焊件报废。对于合金钢来说，通常是经过焊后热处理来改善其焊接接头的组织和性能之后才能显现出材料性能的优越性。 一般来说，对于结构的板厚不大，又不是用于动载荷，而且是用塑性较好的低碳钢来制造，就不需要焊后热处理。对于板厚较大，又是承受动载荷的结构，其外形尺寸越大、焊缝越多越长，残余应力也越大，也就越需要焊后热处理。焊后热处理最好是将焊件整体放入炉中加热至规定温度，如果焊件太大可采取局部或分部件加热处理，或在工艺上采取措施解决。消除残余应力的热处理，一般都是将焊件加热到500~650?进行退火即可，在消除残余应力的同时，对焊接接头的性能有一定的改善，但对焊接接头的组织则无明显的影响。若要求焊接接头的组织细化、化学成分均匀，提高焊接接头的各种性能，对一些重要结构，常采用先正火随后立即回火的热处理方法，它既能起到改善接头组织和消除残余应力的作用，又能提高接头的韧性和疲劳强度，是生产中常用的一种热处理方法。 预热、后热、焊后热处理方法的工艺参数，主要由结构的材料、焊缝的化学成分、焊 接方法、结构的刚度及应力情况、承受载荷的类型、焊接环境的温度等来确定。 五、焊接工艺评定 焊接工艺评定是为验证所拟定的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。 1(焊接工艺评定的目的 JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》规定受压元件焊缝，与受压元件相邻焊缝，熔入永久焊缝内的定位焊缝，受压元件母材表面堆焊、补焊等，在生产之前都必须进行焊接工艺评定。焊接工艺评定的目的在于验证焊接工艺指导书的正确性，焊接工艺正确与否的标志在于焊接接头的使用性能是否符合要求。焊接工艺评定有两个功能:其一是验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性，其二是评定施焊单位焊制焊接接头的使用性能符合设计要求的能力。经过焊接工艺评定合格后，提出“焊接工艺评定报告”，作为编制“焊接工艺规程”时的主要依据之一。焊接工艺评定可以作为施焊单位技术储备的标志之一。 137 2(焊接工艺评定条件与规则 (1)焊接工艺评定的条件 被焊材料已经经过(或有可靠的依据)严格的焊接性试验合格。焊接工艺评定所用设备、仪表与辅助机械均应处于正常工作状态，所选被焊材料与焊接材料必须符合相应的标准，并需由本单位技能熟练的焊接人员焊接试件和进行热处理。 (2)焊接工艺评定的规则 进行焊接工艺评定时，评定对接焊缝与角接焊缝的焊接工艺，均可采用对接焊缝接头型式;板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于管和板材的角焊缝。 凡有下列情况之一者，需要重新进行焊接工艺评定。 1) 改变焊接方法。 2) 新材料或施焊单位首次焊接的钢材。 3) 改变焊接材料，如焊丝、焊条、焊剂的牌号和保护气体的种类或成分。 4) 改变焊接参数，如焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源极性、焊道层数等。 5) 改变热规范参数，如预热温度、层间温度、后热和焊后热处理等工艺参数。 3(焊接工艺评定的方法 焊接工艺评定是评定某一焊接工艺是否能获得力学性能符合要求的焊接接头，首先按施焊单位制订的焊接工艺对试件进行施焊，然后对焊接试件进行力学性能试验，判断该焊接工艺是否合格。焊接工艺评定是评定焊接工艺的正确性，而不是评定焊工技艺。因此，为减少人为因素，试件的焊接应由技术熟练的焊工担任。 4(焊接工艺评定程序 焊接工艺评定的程序是: (1)统计焊接结构中应进行焊接工艺评定的所有焊接接头的类型及各项有关数据，如材料、板厚、管子壁厚、焊接位置、坡口形式及尺寸等，确定出应进行焊接工艺评定的若干典型接头，避免重复评定或漏评。 (2)编制“焊接工艺指导书”或“焊接工艺评定任务书”，在进行焊接评定试件之前，由焊接工艺人员负责编制。其内容有: 1) 焊接工艺指导书编号和日期; 2) 相应的焊接工艺评定报告的编号; 3) 焊接方法及自动化程度; 4) 接头形式，有无衬垫及衬垫材料牌号; 5) 用简图表明坡口、间隙、焊道分布和顺序; 138 6) 母材的钢号、分类号; 7) 母材熔敷金属的厚度范围; 8)焊条、焊丝的牌号和直径，焊剂的牌号和类型，钨极的类型、牌号和直径，保护气体的名称和成分; 9)焊接位置，立焊的焊接方向; 10)预热的最低温度、预热方式、最高层间温度、焊后热处理的温度范围和保温时间范围; 11)每层焊缝的焊接方法、焊条、焊丝、钨极的牌号和直径，焊接电流的种类、极性和数值范围，电弧电压范围，焊接速度范围，送丝速度范围，导电嘴至工件的距离，喷嘴尺寸及喷嘴与工件的角度，保护气体;气体垫和尾部气体保护的成分和流量，施焊技术(有无摆动，摆动方法，清根方法;有无锤击等); 12)焊接设备及仪表; 13)编制人和审批人的签字、日期等。 在编制焊接工艺指导书时各评定单位可根据评定所涉及的内容自行设计一种实用的“焊接工艺指导书”的表格。统计需进行焊接工艺评定的接头种类，每一种焊接接头需编一份焊接工艺指导书。 编制焊接工艺指导书时，其中有关焊接参数方面的具体数据，应参考有关资料及试验来确定，对于新型材料应通过焊接性试验来确定。编制焊接工艺指导书的正确性或精确性将直接影响焊接工艺评定的结果。 (3)焊接试件的准备 试件的材质必须与实际结构相同。试件的类型根据所统计的焊接接头的类型需要来确定选取哪些试件及其数量，试件类型如图5-30。 图5-30 焊接工艺评定试件形式 a)板状试件 b)管状试件 c)T形接头试件 (4)焊接设备及工艺装备的准备 焊接工艺评定所用的焊接设备应与结构施焊时所用设 备相同。要求焊机的性能稳定，调节灵活。焊机上应装有准确的电流表、电压表、焊接速度、气体压力表和流量计等。 焊接工艺装备就是为了焊接各种位置的各种试件方便而制做的支架，将试件按要求的焊接 139 位置固定在支架上进行焊接，有利于保证试件的焊接质量。 (5)焊工准备 焊接工艺评定应由本单位技术熟练的焊工施焊，且应按所编制的焊接工艺指导书进行施焊。 (6)试件的焊接 焊接工艺评定试件的焊接是关键环节。除要求焊工认真操作外，尚应有专人做好 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 。记录内容主要有:试件名称编号、接头型式、焊接位置、焊接电流、电弧电压、焊接速度或一根焊条焊缝长度与焊接时间等。实焊记录应事先准备好记录卡。记录卡是现场焊接的原始资料，它也是编制焊接工艺评定报告的重要依据，故应妥善保存。 (7)焊接工艺评定试件的性能试验 试件焊完即可交给力学性能与焊缝质量检测部门进行各有关项目的检测。送交试件时应随带检测任务书，指明每个试件所要进行的检测项目及要求等。 常规性能检测项目包括:焊缝外观检验;力学性能检验(拉伸试验、面弯、背弯或侧弯等弯曲试验、及冲击韧性试验等);金相检验;射线探伤;断口检验等。 (8)编制“焊接工艺评定报告”各种评定试件的各项试验报告汇集之后，即可编制“焊接工艺评定报告”。 焊接工艺评定报告的内容主要有报告编号;相应的焊接工艺指导书的编号或相应的焊接工艺规程编号;焊接方法或焊接工艺名称;焊缝形式;坡口型式及尺寸，焊接参数和操作方法;评定时的环境温度和相对湿度;试验项目和试验结果;评定用母材及焊接材料的质量证明书;焊工姓名和钢印号;评定结论等。表5-2为一种报告表格式，可供参考。 焊接工艺评定结论为“合格者”，即可将全部评定用资料汇总，做为一份完整的评定材料存档保存，以备编制“焊接工艺规程”时应用。如评定结论为“不合格”者，应分析原因，提出改进措施，修改焊接工艺指导书，重新进行评定直到合格为止。 表5-2 焊接工艺评定报告表 编 号 日 期 年 月 日 相 应 的 焊 接 工 艺 指 导 书 编 号 焊接方法 接头形式 工艺评定 钢 材 质 管 材 质 试件母材 分类号 分类号 板 子 规 格 规 格 质量证明书 复验报告编号 140 焊 条 型 号 焊 条 规 格 焊 接 位 置 焊条烘干温度 焊 电弧电压 焊接电流 焊接速度 焊工姓名 接 /V A/ /(cm/min) 规 范 焊工钢印号 试 外 射 拉伸试验 弯曲试验d= 验 观 线 宏 观 结 检 探 金相试验 冲击韧性试验 б 面弯 背弯 бs b果 验 伤 报告号 焊接工艺评定结论 审 批 报告编制 六、典型结构焊接工艺评定程序 1(锅炉、压力容器焊接工艺评定程序 焊接工艺评定的程序按照产品的类型和等级而定，对于自行设计的大型焊接结构，其中程序如下: (1)焊接工艺评定立项 1)焊接工艺评定按焊接工艺方案立项。对于重大的结构新颖的产品，通常要求编制焊接工艺方案，其中包括该产品结构需完成的焊接工艺评定项目。因此，产品焊接工艺方案经企业总工程师批准后，其中所列的焊接工艺评定项目即可列入工作 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 。 2)按新产品施工图立项。对老结构新型号或结构相似工作参数不同的新产品，由于无需编制焊接工艺方案，可按新产品施工图，根据所采用的新材料、新焊接方法和壁厚范围提出焊接工艺评定项目。 3)按产品制造过程中的重大更改立项。在产品制造过程中可能出现结构、材料和工艺的重大更改，焊接工艺规程需重新编制，则对重要工艺参数变更后的焊接工艺规程需重新作焊接工艺评定。 (2)下达焊接工艺评定任务书 焊接工艺评定立项后，通过审批程序，根据产品的技 141 术条件编制焊接工艺评定任务书。其内容包括，产品订货号、接头形式、母材金属牌号及规格，对接头性能的要求，检验项目和合格标准。 (3)编制焊接工艺规程设计书 按照焊接工艺评定任务书提出的条件和技术要求编制焊接工艺规程设计书。设计书的格式与焊接工艺规程相似，但比较简单。在设计书中，原则上只要求填写所要评定的焊接工艺的所有重要参数，而焊接工艺的次要参数，尤其是操作技术参数可列也可不列，由编制者自行决定。但为便于正式焊接工艺规程的编制，大多数焊接工艺规程设计书都列出焊接工艺的次要参数，特别是那些对评定试板焊接质量有较大影响的次要参数。 (4)编制焊接工艺评定试验执行计划 该执行计划的内容应包括为完成所列焊接工艺评定试验的全部工作，从试板备料、坡口加工、试板组焊、焊后热处理、无损探伤和平共处理化检验等的计划进度、费用预算、负责单位、协作单位分工及要求。 (5)评定试板的焊接 试板的焊接应由考试合格的熟练焊工，按焊接工艺规程设计书规定的各种工艺参数焊接。试板焊接过程中应监控并记录焊接工艺参数的实测数据。次要工艺参数一般可不作记录，如负责工艺评定试验的工程师认为有必要，也可记录试板焊接过程中各参数的实际使用范围，供编制正式焊接工艺规程时参考。如试板要求作焊后热处理，则应记录热处理过程中试板的实际温度和保温时间。如热处理设备装备自动温度记录仪，则可利用打印机记录纸的复印件。 (6)评定试板的检验 焊接工艺评定试板原则上不作无损探伤，应在试板焊接后或焊后热处理之后直接取样。 (7)编写焊接工艺评定报告 完成下列所要求的试验项目，且试验结果全部合格后，即可编写焊接工艺评定报告。焊接工艺评定报告的内容大体上分成两大部分。第一部分记录焊接工艺评定试验的条件，包括试板材料牌号、类别号、接头形式、焊接位置、焊接材料、保护气体、预热温度、焊后热处理、焊接能量参数;第二部分是记录各项检验结果，其中包括拉伸、弯曲、冲击、硬度、宏观金相、着色试验和化学成分分析结果等。 编写焊接工艺评定报告最重要的原则是如实记录，无论是试验条件和检验结果都必须是实测记录数据，并应有相应的记录卡和试验报告等原始证据。焊接工艺评定报告是一种必须由企业管理者代表签字的重要质保文件，也是技术监督部门和用户代表审核企业质保能力 的主要依据之一。因此，编写人员必须认真负责，一丝不苟，如实填写，不得错填和涂改。报告应经有关人员校对和审核。 焊接工艺评定试验可能由于接头某项性能不符标准要求而失败。在这种情况下，首先应 142 分析失败的原因，然后重新编制焊接工艺规程设计书，重复进行上述程序，直至评定试验结果全部合格。 2(船舶结构焊接工艺评定程序 船舶结构焊接工艺评定工作已实行多年，已成为船舶建造中控制焊接质量的有效手段并积累了相当多的经验，已形成一套较完整的焊接工艺评定的程序。其主要内容如下: 1)由造船厂设计所或有关技术部门根据产品的设计结构、材料、接头形式、所采用的焊接方法及钢板的厚度范围以及生产过程中焊接工艺的重大变改动，提出焊接工艺评定项目并开列工艺评定试验申请单。 2)由该厂焊接研究所或焊接技术部门，根据工艺评定项目申请单编写试验计划书送交验船师审批。同时开列下料清单，交监造师备料。 3)工艺评定试验计划书经批准后，加工试板，领取试验用焊接材料。根据试验用料的检验号、炉批号和焊接材料检验号核对合格证和质保证。 4)烘干焊接材料、组装试板，将试板编号。准备工作就序后，请验船师到试验现场，在试板上打上验船师钢印予以确认。焊接试验全过程由焊接工程师监督进行。试板焊完后请验船师检查焊缝外形，并对焊缝外形拍照存档。 5)将焊接试板送无损探伤室检验，检验合格后，请验船师在探伤报告上签字确认。如检验不合格，则重焊试板。 6)根据力学性能测试项目，在焊接试板上划试样线并编号。 7)请验船师到场监督试板铅印转移到每个试样上的全过程。 8)将试样毛坯送理化试验所或试样加工单位，按要求加工试样。 9)将面弯、背弯试样的受拉面作打磨，棱角按要求倒角。冲击试样加工过程中需再次请验船师监督铅印的转移。 10)试样加工后，请验船师到理化试验室监督力学性能试验，试样试验后拍外观照片备案，力学性能试验报告送交验船师签字确认。 11)各项检验和力学性能试验合格后，由负责工艺评定的焊接工程师编写焊接工艺评定报告，经校对、审核、会签和审定程序后，将评定报告送交验船师审批。 12)工艺评定报告经审批后，该报告的正本存档，副本存焊接技术部门备查。同时应将焊接工艺评定试验报告交申请部门——造船设计所。 焊接工艺评定试板的检验结果中可能某项性能不合格，则应及时分析原因，与验船师协商，根据船检的要求重复取样。若因工艺、材料等因素造成工艺评定失败，则应向造船设计 143 所及时反馈信息，重复上述试验程序，调整工艺参数后重焊试板，直至工艺评定试验的所有项目全部合格。 随着船舶新产品的不断开发，焊接工艺评定项目将日渐增多，对焊接工艺评定的科学管理也会提出更高的要求。为简化检索程序，缩短核查时间，应将评定报告的内容，包括报告编号、项目名称、焊接方法、钢号及厚度、接头形式、焊接材料等输入计算机。编制出一份报告总目录，以备有关人员查阅并提供质量管理部门随时审查。 复习思考题 1,什么是装配,装配的基本条件是什么, 2,什么是定位基准,装配中的定位基准如何选择, 3,装配—焊接顺序有几种类型,各有什么特点,如何确定装配顺序, 4,装配中常用的测量项目有哪些,相应的测量项目需采用什么样的测量工具或仪器, 5,装配设备有哪些,怎样正确选择和使用, 6,装配中常用的定位方法有哪些, 7,常用的装配方法有哪些,在装配中应如何选择装配方法, 8,什么是装配胎架,用装配胎具装配有什么特点, 9,对装配胎具有什么基本要求, 10,焊接结构装配时有哪些特点, 11,如何正确进行装配中的定位焊, 12,装配工艺方法有几种,各有什么特点, 13,怎样正确拼接钢板, 14,试述底座与机架类结构的装配方法与工艺特点。 15,焊接工艺制订的内容有哪些,制订的原则是什么, 16,焊接方法应如何选选择, 17,如何选择焊接工艺参数, 18,焊接热参数包括哪些内容,各有什么作用,如何选择热参数, 19,焊接工艺评定的目的和方法是什么, 20,如何进行焊接工艺评定, 144