第一篇：焊接工藝教案(7-10章)

項目七 其他焊接及切割方法

知識點：

1.電渣焊、等離子弧切割與焊接。2.碳弧氣刨及其他焊接方法。技能點：

1.電渣焊、等離子弧切割與焊接的基本原理、特點與分類。2.碳弧氣刨及其他焊接方法。

7.1電渣焊

焊接大厚度板材。1958年我國用電渣焊生產出12000t水壓機，焊接大型軋鋼設備機架和大型發電機轉子和機軸，在造船工業中也得到了較多的應用。

7.1.1電渣焊的基本原理、特點與分類 1.電渣焊的基本原理

利用電流通過液體熔渣產生的電阻熱進行焊接。只有立焊位置時才能形成足夠深度渣池，并為防止液態渣池和金屬流出以及得到良好的成形，采用冷卻銅塊。

圖7-1電渣焊過程示意圖

2.電渣焊的特點

（1）大厚度焊件可以一次焊成：不必開坡口。常用于厚度40mm以上的焊件，最大可達2m。對這些焊件而言，電渣焊要比電弧焊的生產率高得多。

(2)經濟效果好：大厚度焊件不需坡口，只需在焊縫處保持20～40mm間隙。（3）焊縫缺陷少：熔渣保護液態金屬，焊縫不易產生氣孔、夾渣及裂紋。

（4）焊接接頭晶粒粗大：通過焊后熱處理細化晶粒。3.電渣焊的類型

（1）絲極電渣焊：根據焊件厚度不同可用一根（圖7-1）或多根焊絲（圖7-2）。焊絲作為填充金屬。焊接厚板焊絲可作橫向擺動。適于中小厚度及較長焊縫。

（2）板極電渣焊：用一條或數條金屬板作為熔化電極。不需要電極橫向擺動。（3）熔嘴電渣焊：用板極和絲極組成的電極。板極上端接焊接電源，側面開槽或附鋼管2，焊絲通過鋼管進入渣池，補充板極的不足，板極稱為熔嘴，起導電、填充金屬和送絲的導向作用。可焊焊件厚度達2m，焊縫長度達10m以上。

（4）管狀熔嘴電渣焊：用涂有藥皮（管狀焊條）的熔嘴，電源的一極接在管狀熔嘴。管狀熔嘴與管內焊絲（絲極）都作為填充金屬熔化，凝固后形成焊縫。熔嘴外壁的藥皮可自動補充熔渣和向焊縫金屬中過渡合金元素。7.1.2電渣焊過程

1.電渣焊工作過程

（1）建立渣池：先使電極與引弧板之間引弧，熔化添加的焊劑，待熔渣積累到一定深度時，電弧熄滅，轉入電渣過程。

（2）正常焊接過程：利用渣池的熱量將焊絲焊件邊緣熔化并下沉，在渣池下部形成金屬熔池，隨著金屬熔池的上升和渣池的上浮，不斷形成焊縫。

（3）焊縫收尾:將焊縫引出焊件，逐漸降低送絲速度和焊接電流，增加電壓，在結束前斷續幾次送絲，以填滿尾部縮孔，防止裂紋。

2.電渣焊的熱過程

電渣焊的熱源是整個渣池。焊接電流經過焊絲末端流入渣池，在焊絲末端與金屬熔池間有一堆錐體狀的區域電流最大電阻熱最多，溫度2000℃上，這一區域的熔渣稱為高溫錐體。電渣焊加熱和冷卻速度都很緩慢，重要結構焊后需經熱處理。

圖7-6渣池中的高溫錐體 3.電渣焊的冶金過程

① 金屬熔池受渣池的良好保護。② 由于渣池保護好冷卻緩慢，利于熔池氣體及雜質排出，不易產生氣孔和夾渣。③ 電渣焊時主要是通過電極直接滲合金。

④ 焊縫中熔化的基本金屬比例小，帶入焊縫的有害雜質（S，P）少。

⑤ a柱狀晶粒沿水平從四周向里長，中心形成偏析易熱裂。b不僅向熔池中部還向上生長，彎曲柱狀晶把雜質推向上面，最后推到引出板區，提高焊縫抗熱裂性。

7.1.3電渣焊用焊接材料

1.電渣焊焊劑：焊劑170和360，還可選埋弧焊焊劑430和431。

2.電極材料：焊碳素及合金結構鋼，為減少氣孔和裂紋，依靠電極向焊縫過渡錳、硅等元素。常用焊絲H08Mn2SiA，H10Mn2，板極和熔嘴為08MnA,09Mn2等。

7.1.4電渣焊的工藝參數選擇原則

電流、電壓增大熱量增多熔寬c增大；電流過大焊絲熔化加快，渣池上升加快熔寬減小。電壓過大破壞電渣焊穩定性。間隙b增大渣池上升減慢，焊件受熱增大熔寬加大。間隙過大會降低生產率，過小焊接會困難。渣池深度hz增加，熔寬減小。但渣池過淺，易產生電弧，從而破壞電渣焊過程。

絲極電渣焊工藝參數選擇實例如表7-1所列。7.1.5電渣焊設備

HS—1000型電渣焊機。適用于絲極和板極電渣焊，可焊60～500mm厚的對接立焊縫。可分別使用l～3根焊絲或板極，由自動焊機頭、導軌、焊絲盤、控制箱等組成，并配有焊接不同焊縫的附加零件，電源采用BPl—3×1000型焊接變壓器。

7.2等離子弧切割與焊接

利用高溫（15000～30000℃）的等離子弧來進行切割和焊接的工藝方法。7.2.1等離子弧的產生原理、特點及類型

1.等離子弧的產生原理：對弧柱強迫“壓縮”，獲得導電截面收縮得比較小、能量集中、弧柱中氣體幾乎可達到全部等離子體狀態的電弧就是等離子弧。

（1）機械壓縮效應：弧柱通過噴嘴，同時送入一定壓力的工作氣體使弧柱強迫通過細孔道，便受到了機械壓縮。

（2）熱收縮效應：電弧通過水冷卻的噴嘴，同時又受到外部高速冷卻氣流冷卻作用，弧柱外圍強烈冷卻，電弧電流密度急劇增加。

（3）磁收縮效應：帶電粒子在弧柱內的運動，可看成是電流在一束平行的“導線”內移動，導線自身的磁場產生的電磁力相互吸引產生磁收縮效應。

圖7-10等離子弧的壓縮效應

等離子弧通過下圖的發生裝置來實現的，即先通過高頻振蕩器8的激發，使氣體電離形成電弧，然后在上述壓縮效應作用下，形成等離子弧6。

圖7-11等離子弧發生裝置原理圖

2.等離子弧的特點（1）能量高度集中。（2）電弧的溫度梯度極大。（3）電弧挺度好。（4）具有很強的機械沖刷力。（5）等離子弧呈中性。3.等離子弧的類型

根據電極不同接法，等離子弧可以分為轉移弧、非轉移弧、聯合型弧3種。（1）非轉移弧：等離子弧產生在電極和噴嘴表面之間，連續送入的工作氣體穿過電弧空間之后，成為從噴嘴內噴出的等離子焰來加熱熔化金屬。

（2）轉移弧：電弧首先在電極與噴嘴內表面間形成。當電極與焊件間加上較高電壓后，電極與焊件間產生等離子弧，即電弧轉移到電極與焊件間。

（3）聯合型弧：轉移弧和非轉移弧同時存在就稱為聯合弄弧。主要用于微弧等離子焊接和粉末材料的噴焊。

7.2.2等離子弧電源、電極及工作氣體

1.等離子電源：等離子焊接、噴焊、堆焊，電源空載電壓為80V以上；等離子切割和噴焊，空載電壓在180V以上；對自動切割或大厚度切割可以高達400V以上。

2.等離子弧電極材料；含少量釷（2%以內）的鎢極或鈰鎢極，它比純鎢的電子發射力強，因此在同樣直徑下可使用較大的工作電流，燒損也較慢。

氬氣純度在95%以上即可滿足要求。工作氣體中混入氫，會明顯地提高等離子弧的熱功率，但氫是一種可燃氣體，常單獨使用，多與其他氣體混合使用。

7.2.3等離子弧切割

1.等離子弧切割的原理及特點

（1）等離子弧切割的原理：用高溫等離子弧將被切割的材料熔化，用壓縮的高速氣流的機械沖刷力將已熔化的金屬或非金屬吹走而形成狹窄口的過程。可以切割用氧—乙炔焰不能切割的所有材料。

（2）等離子弧切割的特點

① 可切割任何黑色或有色金屬。② 可切割各種非金屬材料。③ 速度快、生產率高。④ 切割質量高。

2.等離子切割工藝

（1）等離子切割用氣體：有氮、氬及混合氣體。

（2）等離子切割工藝參數：空載電壓、切割電流、工作電壓、氣體流量、切割速度、噴嘴到割件的距離、鎢極到噴嘴端面的距離及噴嘴的尺寸等。先根據割件厚度和材料性質選擇合適的功率，根據功率選用切割電流大小，然后決定噴嘴孔徑和電極直徑，再選擇合適的氣體流量及切割速度，便可獲得質量良好的割縫。

7.2.4等離子弧焊接

借助水冷噴嘴對電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接。利用特殊構造的等離子焊槍所產生的高溫等離子弧來熔化金屬，采用直流陡降外特性電源，通常與非熔化極氣體保護相似。等離子弧焊接有下列幾種。

1.穿透型焊接法：利用小孔效應（等離子弧焊接，隨著等離子弧向前移動，弧柱在熔池前緣穿透焊件形成小孔現象）實現等離子弧焊接的方法。

穿透法焊接采用焊接電流較大（約100～300A），適宜于焊接2~8mm的合金鋼板材，可在不開坡口和背面不襯墊的情況下進行單面焊接雙面成形。

2.熔透型焊接法：焊接中只熔透件但不產生小孔效應的等離子弧焊接法。3.微束等離子弧焊：利用小電流（通常小于30A）進行焊接的等離子弧焊。微束等離子弧焊接的焊接電流很小（約為0.2～30A）,主要用來焊接厚度在0.01～2mm的薄板及金屬絲網。微束等離子弧焊接采用聯合型弧。

7.3碳弧氣刨及其他焊接方法簡介

7.3.1碳弧氣刨

使用石墨棒與刨件間產生電弧將金屬熔化，壓縮空氣將其吹掉來加工溝槽。（1）特點：① 采用碳弧氣刨比采用風鏟可提高4倍生產率。② 與風鏟比較，沒有震耳的噪聲，易實現機械化。③ 在對封底焊進行碳弧氣刨挑焊根時易發現細小缺陷，并可克服風鏟由于位置狹窄而無法使用的缺點。

（2）應用：可用碳弧氣刨挑焊根；焊件缺陷需返修時，可用碳弧氣刨清理缺陷。7.3.2電阻焊

1.電阻焊的實質：將焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區域產生的電阻熱進行焊接的方法。

① 熱效率高② 焊縫致密。2.電阻焊的特點

（1）電阻焊的優點：① 焊接生產率高。② 焊接質量好。③ 焊接成本低。（2）電阻焊的缺點：① 由于焊接過程進行得很快，對焊接質量的穩定性有影響時。② 設備比較復雜。③ 焊件的厚度形狀和接頭形式受到一定程度的限制。

7.3.3釬焊

1.釬焊的原理及優缺點

（1）釬焊的原理：用比母材熔點低的金屬材料作釬料，熔化的釬料依靠潤濕和毛細作用吸入或保持在兩焊件的間隙內，依靠液態釬料和固態金屬相互擴散而成。

（2）釬焊的優缺點

優點：①釬料熔化，被焊金屬不熔化，對釬焊金屬的各種性能影響較小。② 釬焊時工件的變形小。③ 可以連接不同金屬以及金屬與非金屬。④ 利用焊接能制造形狀復雜的結構，可以一次完成多個零件的連接，生產率高。⑤ 釬焊接頭不平整光滑，外形美觀。

缺點：釬焊接頭強度較底，耐高溫能力差：接頭形式以搭接為主，增加了結構重量；釬焊的裝配要求比熔化焊高，要嚴格保證間隙。

2.釬焊的分類

（1）按加熱溫度：分為低溫釬焊450℃以下、中溫釬焊450~950℃、高溫釬焊950℃以上。450℃以下的釬焊稱軟釬焊； 450℃以上的稱硬釬焊。

（2）按加熱方式：火焰釬焊、烙鐵釬焊、電阻釬焊、感應釬焊以及浸漬釬焊等。7.3.4磨擦焊：利用焊件表面相互磨擦產生的熱，使端面達到熱塑性狀態，然后 迅速頂鍛完成焊接。

7.3.5擴散焊

1.基本原理：把兩個接觸的金屬焊件，加熱到T焊=（0.7～0.8）T熔并施加一定壓力，焊件產生顯微變形，經過較長時間后原子互相擴散而得到牢固的連接。

擴散焊接主要分為以下兩類：

① 無中間層的擴散焊接。② 有中間層的擴散焊接。

中間層可以是粉狀或片狀的，用真空噴涂或電鍍的方法加在焊接面上。2.擴散焊接的主要特點與應用

① 加熱溫度低，能連接不適于熔焊的材料如鉬、鎢等，金屬與非金屬焊接。② 焊接接頭成份、性能都與母材金屬相近，利用顯微鏡也難看出接合面。小結：電渣焊，等離子弧切割與焊接，碳弧氣刨等焊接方法彌補了傳統焊接的不足。作業：1、3、5、7

項目八 異種金屬的焊接

知識點：

1.異種金屬焊接的焊接性、異種鋼的焊接。

2.鋼與鋁及鋁合金焊接、鋼與銅及銅合金焊接。技能點：

1.會異種金屬焊接的焊接性、異種鋼的焊接。

2.能說出鋼與鋁及鋁合金焊接、鋼與銅及銅合金焊接。

8.1異種金屬焊接的焊接性

8.1.1異種金屬的焊接性概述

異種金屬焊接性：不同化學成分、不同組織性能的兩種金屬焊接的性能。兩種材料的物理、化學性能及組織成分差別越大，焊接性越差。還與焊接工藝有關。主要影響因素為被焊材料、焊接方法、焊接件結構及使用要求等。

異種金屬的結合性能（工藝焊接性能）：在給定工藝條件下實現致密結合的接頭的能力。常用來評定異種金屬焊接接頭對焊接缺陷的敏感性。

異種金屬的使用性能（使用焊接性）：接頭滿足使用性能要求的程度。常用使用性能評定異種金屬焊接接頭能否滿足技術條件的要求。

異種金屬的焊接性應從工藝焊接性和使用焊接性綜合評價。8.1.2異種金屬焊接性的影響因素

1.物理性能的差異：熔化溫度、線膨脹系數、熱導率和比電阻等的差異，將影響焊接的熱循環過程、結晶條件，降低焊接接頭的質量。

2.結晶化學性能的差異：晶格類型、晶格參數、原子半徑、原子的外層電子結構等的差異。液態不相溶的金屬不能熔焊，如鐵與鎂、鐵與鉛、鉛與銅等，當兩種金屬晶格類型相同，晶格常數、原子半徑相差不超過10%~15%，電化學性能差異不太大時，溶質能不斷地固溶于溶劑，形成連續固溶體時具有良好的焊接性。

3.材料的表面狀態：表面氧化層、結晶表面層、吸附的氧離子和空氣分子、水、油污、雜質等的狀態，都直接影響異種金屬的焊接性。

8.2異種鋼的焊接

8.2.1異種珠光體鋼焊接 1.焊接特點

① 根據結構承載分布情況，設計時就規定了采用不同強度級別的鋼種。② 在鍛、鑄與軋材的聯合焊接結構中，各組成零件的鋼號、狀態化學成分不同。③ 停止用途的結構中各部位工作條件不同，各零部件采用專業與一般鋼種。④ 由于鋼材品種多，生產現場規格不齊，致使制造過程中要求代用材料。鋼含碳量超過0.25%時，采用合理焊接順序、預熱、最佳工藝參數等。異種珠光體鋼焊接，焊縫強度不能低于結構中強度較低的一種鋼材。

2.焊接材料的選用

異種珠光體鋼焊接時，按強度較低一側鋼材的強度要求選擇焊接材料，焊接的熱強性能應等于或高于母材金屬，焊后一般不進行熱處理。為防止焊后熱處理或在使用過程中出現碳的遷移，應選用合金成分介于兩種母材金屬之間的焊接材料。

碳鋼與低碳合金鋼焊接，焊接材料要保證接頭常溫力學性能；熱穩定鋼保證接頭高溫力學性能。常溫工作的珠光體淬火鋼，如果焊前不預熱，可用A焊條接，保持焊縫金屬的高塑性，避免焊縫及熱影響區出現裂紋。高溫下工作的熱穩定鋼，不能用A焊條焊接，會形成脆性金屬間化合物層和脫碳層或增碳層。

淬火鋼焊前用塑性好，淬硬傾向低的焊條堆焊8～10mm過渡層,之后回火。

不同焊接方法，接頭形式對P鋼和A鋼熔合比影響如表8-1。異種金屬多層焊時，每層熔合比都不相同，焊縫金屬化學成分和力學性能也各不相同。

焊接異種P鋼時，選用低氫型焊條，以保證焊接接頭的抗裂性能。3.焊接的工藝參數

在此，以Q235鋼與16Mn鋼的焊接為例。（1）手工電弧焊：按Q235性能和異種材料接頭性能，根據等強原則，選E4303，承受重載荷的構件可采用E4315。

（2）CO2保護焊：Q235與16Mn薄板結構。加強脫氧防氣孔和飛濺，選含Si，Mn，Ti，Al較多的焊絲，如H08Mn2TiA。

（3）埋弧自動焊：中厚板以上、較長直線形狀焊縫的Q235鋼與16Mn等低合金鋼結構件，選H08A或H08E焊絲配合HJ431或HJ430焊劑。

8.2.2異種低合金高強鋼的焊接

1.異種普通低合金高強鋼焊接：厚板或較大拘束度或低溫施焊時有冷裂傾向。熔化焊，焊接材料根據強度較低的母材選擇，焊接工藝根據強度較高的母材確定。

2.異種低碳調質鋼的焊接：焊接有淬硬傾向的低合金鋼時冷卻速度要適當小，并保證熱影響區中馬氏體量不超過25%～30%，就可以保證焊縫的高強度。

焊前預熱可降低焊后熱影響區冷卻速度。預熱溫度不能太高防止晶粒長大。

8.3鋼與鋁及鋁合金的焊接

8.3.1焊接特點

鋁中加入鐵會提高強度和硬度，降低塑性。含大量鋁的鋼，具有如抗氧化性，但含鋁量超過5%時，具有很大的脆性，焊接性能嚴重下降。

8.3.2鋼與鋁及鋁合金的熔化焊 1.鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

（1）碳鋼與防銹鋁的氬弧焊：常用TIG焊，采用直徑3mm的鎢電極。填充金屬采用NiZnSi系合金。

（2）鍍鋅低碳鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

碳鋼表面鍍3～5μm的Zn，Sn，Ag可以獲得較好的接頭。（3）不銹鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

采用中間金屬過渡層。Cu，Ni，Sn復合鍍層效果較好；Ni，Zn復合鍍層效果更佳。焊前對鋁及鋁合金表面清潔及鍍層。

2.碳鋼與鋁的氣焊

碳鋼與鋁常用氬弧焊，但有時需要氣焊。填充金屬采用AlZnSn系合金，并配用氣焊熔劑CJ401。為防止氧化，采用中性焰進行焊接。

8.4鋼與銅及銅合金的焊接 8.4.1銅—鋼焊接的主要特點

鋼與銅及銅合金的焊接主要存在如下3個問題：

（1）焊縫易產生熱裂紋：銅與鋼會形成低熔點共晶，線膨脹系數相差較大，焊縫易產生熱裂紋和晶界偏析，在焊接應力作用下出現裂紋。

（2）熱影響區產生銅的滲透裂紋：防止滲透裂紋需選用小的焊接熱輸入量及合適的填充材料，控制易產生低熔點共晶的元素（S，P，Cu2O，FeS，FeP），向焊縫中加入A1，Si，Mn，Ti，V，Mo，Ni等元素。

（3）焊接接頭力學性能降低：接頭晶粒長大，雜質和合金元素摻入焊縫，容易形成各種脆性的低熔點共晶體或脆性相。

8.4.2鋼與銅及銅合金的熔焊

1.銅與鋼的CO2氣體保護焊：焊前預熱至600℃，焊接中保溫，防止氣孔。焊后保溫2 h后緩冷防裂紋。電弧偏向銅側，待銅加熱到將要熔化時，再加熱鋼側。

2.銅與鋼的釬焊：適于鋼與銅精密焊接。不會出現熔焊時易產生的裂紋、氣孔、偏析，但會降低接頭的抗腐蝕性能，接頭強度較低。小結：異種金屬的焊接性，異種鋼的焊接特點。作業：1、3、5

項目九

焊接結構的破壞

知識點：

1.焊接結構。

2.焊接結構的脆性斷裂、焊接結構的疲勞斷裂。技能點：

1.焊接結構的特點及分類。

2.焊接結構的脆性斷裂、疲勞斷裂原因、特征、危害及評定方法，防止措施。

9.1焊接結構概述

9.1.1焊接結構的特點 1.焊接結構的優點

①可減輕結構重量，提高產品質量。

②與鉚接相比具有很好的氣密性和水密性。③與鑄件相比，工序簡單且節省材料。

④多用軋材制造，它的過載能力、承受沖擊載荷能力較強。

⑤可在同一個零件上，采用不同的材料或分段制造來簡化工藝。2.焊接結構存在的問題

①存在焊接殘余應力和變形。

②有較大的性能不均勻性，對結構的力學性能特別是斷裂必須重視。③焊接結構是一個整體，剛度大，在焊接結構中易產生裂紋等缺陷。④到目前為止，能百分之百檢出焊縫缺陷的檢測手段仍然缺乏。

9.1.2焊接結構的分類

按焊接結構工作的特征，并參照其設計和制造工藝，結構的分類如下。

1.梁、柱和桁架結構：焊接梁是由型鋼焊接的實腹受彎構件，承受橫向彎曲載荷。焊接柱是由型鋼經焊接的受壓構件。桁架由多種桿件被節點聯成承擔梁或柱的載荷，如輸變電鋼塔、電視塔等。

2.殼體結構：焊接容器。要求焊縫致密，應按國家標準規定設計和制造。3.薄板結構：車體、船體結構、集裝箱、機器外罩及控制箱等。

4.復合結構及機械零部件：機床大件、壓力機機身、減速器箱體等。有鑄、壓—焊、鑄—焊和鍛—焊結構等。通常是在交變載荷下工作，要求良好的動載性能和剛度，保證機械加工后的尺寸精度和使用穩定性等。

9.2焊接結構的脆性斷裂

9.2.1金屬斷裂的分類

按斷裂前塑性變形量大小，分成脆性斷裂和塑性斷裂（延性斷裂）兩大類。9.2.2脆性斷裂的危害 1.脆斷事故事例

（1）焊接船舶脆性斷裂（2）焊接橋梁脆斷（3）圓筒形和球形貯罐破壞事故 2.脆性斷裂：在應力不高于結構的設計許用應力和沒有顯著的塑性變形的情況下發生，具有突然破壞的性質。

9.2.3焊接結構脆斷的特征

通過大量焊接結構脆斷事故分析發現有如下一些現象和特點： ①斷裂一般都在沒有顯著塑性變形情況下發生，突然破壞。②多數脆斷是在溫度降低時發生，也稱為低溫脆斷。

③脆斷應力較低，低于材料屈服點及設計應力，又稱為低應力脆性。④從焊接缺陷處或幾何形狀突變、應力和應變集中處開始。

⑤破壞時沒有或極少有宏觀塑性變形產生。斷口是脆性的平斷口。

⑥裂紋傳播速度極高。裂紋擴展進入更低應力區或材料高韌性區時停止擴展。9.2.4焊接結構脆斷的原因 脆斷是材料（母材和焊材）、結構設計和制造工藝3因素作用的結果。1.影響金屬材料脆斷的主要因素（外因）：溫度、加載速度和應力狀態。（1）溫度的影響很大（2）加載速度的影響（3）應力狀態的影響（4）材料狀態的影響（內因）2.影響結構脆斷的設計因素（1）焊接連接是剛性連接。（2）焊接結構的整體性。（3）應力集中因素。（4）結構細部設計不合理。3.影響結構脆斷的工藝因素（1）應變時效的影響。（2）金相組織改變的影響。（3）焊接缺陷的影響。裂紋是最危險。其他缺陷如咬邊、未焊透、焊縫外表成形不良等，都會產生應力集中并引起脆性破壞，最好將焊縫布置在應力集中區以外。

（4）角變形和錯邊的影響。（5）殘余應力和塑性變形的影響。9.2.5脆性斷裂的評定方法 1.轉變溫度法：（1）沖擊試驗法。（2）落錘試驗法。（3）靜載試驗。

2.斷裂力學法。

9.2.6防止焊接結構脆性破壞的措施

材料韌性不足、結構上存在應力集中和過大的拉應力是造成結構脆壞的主因。1.正確選用材料

1)在結構工作條件下，焊縫、熱影響區及熔合線等部位應有抗開裂性能，母材應具有止裂性能。

2)鋼材強度和韌度要兼顧，從缺口韌性和斷裂韌度兩方面進行材料選定。① 按缺口韌性試驗選擇材料：選用、驗收和評定材料韌性的試驗方法。

② 按斷裂韌度來選材：KⅠC、δC和JⅠC抗裂指標為選材依據。KⅠC/σS抗裂比，材料工作溫度應高于斷裂韌度試驗溫度。

2.合理的結構設計

1)了解焊接結構工作條件，最低氣溫和氣溫變化情況。2)減少結構或焊接接頭部位的應力集中。

① 采用應力集中系數小的對接接頭，避免搭接。把T形或角接頭改成對接。②避免斷面有突變。不同厚度對接采用圓滑過渡，寬度不同拼接應平緩過渡。③ 避免焊縫密集，焊縫間保持一定距離，如圖12。

④ 焊縫應布置在便于施焊和檢驗的部位，以減少焊接缺陷。

3)盡量減小結構剛度。剛度過大會引起對應力集中的敏感性和拘束應力。4)不采用厚截面，厚截面易形成三向拉應力約束塑性變形，降低斷裂韌性。5)對附件或不受力的焊縫設計給予足夠重視。3.焊接結構的制造

① 任何焊縫都看成是工作焊縫，焊縫內外質量同樣重要。② 在保證焊透的前提下減少焊接線能量。

③ 充分考慮應變時效引起局部脆性的不利影響，要注意加工硬化。④ 減小或消除焊接殘余內應力。焊后熱處理。

⑤不能隨意在構件上打火引弧；減少錯邊、角變形、焊接接頭內外缺陷。

9.3焊接結構的疲勞斷裂

9.3.1疲勞破壞的基本特征和類型

材料在循環應力作用下，經較長時間形成裂紋或發生斷裂的現象。1.疲勞破壞的基本特征

（1）都經歷裂紋萌生、穩定擴展和失穩擴展3個階段

（2）裂紋斷口呈脆性：斷口裂紋源、光滑裂紋擴展區和粗糙斷裂區。（3具有突發性：疲勞裂紋的萌生和穩定擴展不易發現，斷裂突然發生。2.疲勞破壞的基本類型（1）高周疲勞。（2）低周疲勞。（3）熱疲勞。（4）腐蝕疲勞。（5）接觸疲勞。9.3.2疲勞極限的表示法：疲勞壽命和疲勞極限兩種。

1.疲勞壽命：裂紋形成前的應力循環次數稱疲勞的無裂紋壽命，裂紋形成后直到疲勞斷裂的應力循環次數稱疲勞的裂紋擴展壽命。材料總疲勞壽命為兩者之和。

① S-N曲線（疲勞曲線）。應力σ為縱，以達到疲勞破壞應力循環次數N為橫。② p-S-N曲線。應力σ為縱，以一定存活率的疲勞壽命N為橫，繪出存活率—應力—壽命曲線。疲勞設計時可根據所需存活率，利用與其相應的S-N曲線設計。P-S-N曲線代表了更全面應力—壽命關系，比S-N曲線有更廣泛的用途。

2.疲勞極限。

1）應力循環特性。：勞強度的數值與應力循環特性有關。應力循環特性參量： σmax—應力循環內的最大應力；σmin—應力循環內的最小應力；

σm=（σmax+σmin）/2—平均應力；σa=（σmax-σmin）/2—應力振幅； r=σmin/σmax，r的變化范圍在-1～1之間。2）疲勞強度常用表示方法。

對稱交變載荷，σmin=-σmax而r=-1（見圖16a），其疲勞強度用σ-1表示。脈動載荷，σmin=0而r=0（見16b），其疲勞強度用σ0表示。

拉伸變載荷，σmin和σmax均為拉應力，但大小不等，r在0～1之間。其疲勞強度用σr表示。圖9-16具有不同循環特性的變動載荷

疲勞圖：疲勞強度和循環特性關系。在各種循環特征下測得一系列疲勞極限σr，又稱材料疲勞極限曲線、等壽命曲線。可以根據應力循環特征r確定出材料疲勞極限，或進行疲勞強度設計。

①ax-r曲線以r為橫，以σmax為縱坐標。將σmax與r的關系表示出來，ACB曲

線上任一點的縱坐標即該點所對應循環特征r的疲勞極限。

②σm-σa曲線以平均應力σm為橫，應力幅σa為縱。ACB為試驗曲線，上面任一點縱、橫坐標和等于相應循環特征的疲勞極限，即σr=σm+σa。A點為對稱循環的疲勞極限σ-1；B點為σm接近于零的疲勞極限等于材料靜載強度（σ+1=σb)；C點為脈動循環疲勞極限σ0。在曲線ACB以內的任意點，表示不發生疲勞破壞。

9.3.3影響焊接結構疲勞強度的因素

1.應力集中和表面狀態。2.焊接殘余應力。3.焊接缺陷。4.熱影響區金屬性能變化的影響。

9.3.4提高焊接結構疲勞強度的措施 1.降低應力集中 2.調整殘余應力場

3.改善材料的組織和性能。

小結：焊接結構的破壞方式及防治措施。作業：1、2、4

項目十 焊接質量檢驗

知識點：

1.焊接質量檢驗的分類及檢驗。2.非破壞性檢驗、破壞性檢驗。技能點：

1.焊接質量檢驗的分類及檢驗方法。

2.外觀、強度、致密性及無損探傷檢驗，力學性能試驗、化學分析及腐蝕試驗方法。

10.1焊接質量檢驗的分類及檢驗過程

10.1.1焊接質量檢驗的分類

焊接質量的檢驗方法分為破壞性檢驗、非破壞性檢驗和聲發射3類。

1.破壞檢驗

① 力學性能試驗：拉伸（室溫、高溫）試驗、彎曲試驗、硬度試驗、沖擊試驗、斷裂韌性試驗、疲勞試驗及其他試驗。

② 化學分析試驗：化學成分分析試驗、腐蝕試驗、含氫量測定試驗。

③ 金相檢驗：宏觀組織檢驗、微觀組織檢驗、斷口分析（成分和形貌）檢驗。④ 其他：如焊接性試驗、事故分析等。2.非破壞性檢驗

（1）外觀檢查（2）無損檢驗

① 表面檢查：磁粉探傷（MT）；滲透探傷（PT），包括：著色和熒光檢驗。② 內部檢查：超聲探傷（UT）；射線探傷（RT），包括，X射線、γ射線和高能射線探傷。

③ 接頭的強度試驗：水壓試驗、氣壓試驗。④ 致密性檢驗：氣密性試驗、氨滲漏試驗等。3.聲發射檢測

10.1.2焊接質量檢驗過程

把焊接檢驗工作擴展到整個焊接生產和產品使用過程中去，才能更充分、更有效地發揮各種檢驗方法的積極作用，達到預防和及時防止由缺陷所造成的廢品和事故的目的。

焊接的檢驗過程，基本上由焊前檢驗、焊接過程檢驗、焊后檢驗、安裝調試質量檢驗和產品服役質量檢驗等5個環節組成，其中前3個過程是構件生產過程中的焊接檢驗過程。

1.焊前檢驗

焊前檢驗是指焊件投產前應進行的檢驗工作，是焊接檢驗的第一階段，其目的是預先防止和減少焊接時產生缺陷的可能性。包括的項目有以下幾方面。

① 檢驗焊接基本金屬、焊絲、焊條的型號和材質是否符合設計或規定的要求。② 檢驗其他焊接材料，如埋弧自動焊劑的牌號、氣體保護焊保護氣體的純度和配比等是否符合工藝規程的要求。

③ 焊接工藝措施進行檢驗，以保證焊接能順利進行。

④ 檢驗焊接坡口的加工質量和焊接接頭的裝配質量是否符合圖樣要求。⑤ 檢驗焊接設備及其輔助工具是否完好，接線和管道連接是否合乎要求。⑥ 檢驗焊接材料是否按照工藝要求進行去銹、烘干、預熱等。⑦ 對焊工操作技術水平進行鑒定。

⑧ 檢驗焊接產品圖樣和焊接工藝規程等技術文件是否齊備。

2.焊接過程檢驗

焊接過程中的檢驗是焊接檢驗的第二階段，由焊工在操作過程中進行，其目的是為了防止由于操作原因或其他特殊因素的影響而產生的焊接缺陷，便于及時發現問題并加以解決，包括以下幾方面: ① 檢驗在焊接過程中焊接設備的運行情況是否正常。② 對焊接工藝規程和規范規定的執行情況進行檢驗。③ 檢驗焊接夾具在焊接過程中的夾緊情況是否牢固。

④ 檢驗操作過程中可能出現的未焊透、夾渣、氣孔、燒穿等焊接缺陷等。⑤ 焊接接頭質量的中間檢驗，如厚壁焊件的中間檢驗等。

焊前檢驗和焊接過程中檢驗，是防止產生缺陷、避免返修的重要環節。盡管多數焊接缺陷可以通過返修來消除，但返修要消耗材料、能源、工時，增加產品成本。通常返修要求采取更嚴格的工藝措施，造成工作的麻煩，而返修處可能產生更為復雜的應力狀態，成為新的影響結構安全運行的隱患。

3.焊后檢驗

雖然在前兩個階段都進行了檢驗，但由于制造過程中的外在因素的影響，焊件仍可能出現缺陷，因此，必須進行焊后檢驗，需按產品的設計要求逐項檢驗。包括的項目主要有：檢驗焊縫尺寸、外觀及探傷情況是否合格；產品的外觀尺寸是否符合設計要求；變形是否控制在允許范圍內；產品是否在規定的時間內進行了熱處理等。成品檢驗方法有破壞性和非破壞性兩大類，有多種方法和手段，具體采用哪種方法，主要根據產品標準、有關技術條件和用戶的要求來確定。

4.安裝調試質量檢驗

包括兩個方面：其一，現場組裝的焊接質量的檢驗；其二，對產品制造時的焊接質量進行現場復查。

5.產品服役質量的檢驗

主要包括產品運行期間的質量監控、產品檢修質量的復查、服役產品質量的現場處理和焊接結構破壞事故的現場調查分析等4個方面。

10.2非破壞性檢驗

非破壞性檢驗又稱無損檢驗，是指在不損壞被檢驗材料或成品的性能、完整性的條件下進行檢測缺陷的方法。10.2.1外觀檢驗

外觀檢驗是用肉眼借助樣板、焊接檢驗尺或用低倍（約10倍）放大鏡及量具觀察焊件，檢查焊縫的外形尺寸是否符合要求以及有無焊縫外氣孔、咬邊、滿溢以及焊接裂紋等表面缺陷的方法，所以也稱為目視檢查。10.2.2強度檢驗

強度試驗是利用對產品進行超載試驗來判斷接頭強度及受壓元件是否合格，包括水壓試驗和氣壓試驗。

1.水壓試驗 2.氣壓試驗 10.2.3致密性檢驗

致密性檢驗的目的是為了檢查焊縫的致密性，應在焊縫經外觀檢查后進行，主要用來發現貯存液體或氣體容器焊縫內的貫穿性裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等不致密缺陷。

1.氣密性試驗2.氨滲漏試驗3.吹氣試驗4.煤油滲漏試驗5.真空試漏法 10.2.4無損探傷檢驗

不損壞被檢查材料或成品的性能和完整性而檢測其缺陷的方法稱為無損（探傷）檢驗。

1.射線探傷 2.超聲波探傷 3.磁力探傷 4.滲透探傷

10.3破壞性檢驗：

從焊件或試件上切取試樣，或以產品（或模擬體）的整體破壞做試驗，測定焊接接頭、焊縫及熔敷金屬的強度、塑性和沖擊吸收功等力學性能及耐腐蝕性能等。包括力學試驗、化學分析、腐蝕試驗、金相檢驗、焊接性試驗等。10.3.1力學性能試驗

1.拉伸試驗 2.彎曲試驗 3.沖擊試驗 4.壓扁試驗 5.硬度試驗 6.疲勞試驗

10.3.2化學分析及腐蝕試驗

1.焊縫化學分析 2.腐蝕試驗 3.金相試驗

小結：焊接質量檢驗在保證焊接產品質量和工程質量上發揮著愈來愈重要的作用，是焊接生產必不可少的重要工序。作業：2、3、5

第二篇：焊接工藝指導書

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湖北鄂東長江公路大橋 A、D 匝道 鋼箱梁制作與安裝 焊接工藝指導書

中國十五冶金建設有限公司 湖北鄂東長江大橋項目經理部 湖北鄂東長江大橋項目經理部 二 OO 九年五月

目

一、編制依據

二、焊接質保體系程序

三、焊接工藝規程 錄

目前進場焊接 焊接設備技術參數及操作細

四、目前進場 焊接 設備技術參數及操作細 則 附件： 附件：

1、焊接人員證件復印件、2、焊接工藝評定報告、編制依據

本質保資料按《公路橋涵施工技術規范》 本質保資料按《公路橋涵施工技術規范》JTJ041-2000、施工技術規范、《鐵路鋼橋制造規范》TB10212-98、低合金高強度結構鋼》 鐵路鋼橋制造規范》、低合金高強度結構鋼》 《 GB/T1591-94、《 金 屬 材 料 室溫拉伸試驗方法》

GB/T228-2002、金 屬 材 料 夏 比 擺 錘 沖 擊 試 驗 方 法 》 《 GB/T229-2006、金屬材料 彎曲試驗方法》、《 彎曲試驗方法》 GB232-1999、承、《 壓設備無損檢測第二部分:射線檢測》 《鋼 壓設備無損檢測第二部分 射線檢測》JB/T4763.2-2005、鋼 射線檢測、《 焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》 焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》GB11345-89 等 編制。編制。焊接質保體系程序

1、優化生產管理體系和質量保證體系的人員組成，建立健全責任制。建立了以項目經理為組長、項目總工程師為副組長、項目經理部各部 門負責人、各施工主任、技術負責人為主要成員的質量管理領導小組，建立健全崗位責任制，完善質量監督控制網絡，實行全面質量管理，使焊接的每個環節都得到控制。

2、宣傳教育，改變人們對質量的陳舊觀念，提高質量意識。加強了 宣傳教育力度，嚴格執行質量管理制度，實行科學管理，召開多種形 式的評比會、現場會、分析會、宣傳會。在項目施工中做到“三工教 育”（工前教育、工中指導、工后講評）；“三不交接”（無自檢記錄不 交接、無施工記錄不交接、無專職質檢員簽字不交接）；

3、增加自檢與抽檢頻率。對每道切割切口嚴格把關，保證自檢頻率。由項目總工組織項目經理部工程部和質檢部對施工隊伍的原材料、機 械設備、人員數量質量、焊接工藝方法、關鍵工序和焊接質量進行抽 檢。

4、建立健全對各崗位人員在崗及責任落實情況的檢查制度，即上級 對下級檢查，監理對承包人的檢查等。建立健全項目經理、項目副經理、總工程師、項目經理部各部門 及負責人、施工技術負責人、檢測員的崗位責任制，加強崗位責任制 的落實工作的檢查，項目經理部檢查各部、各施工隊的質量保證體系，施工隊檢查各施工組乃至各序操作人的質量保證體系。

6、加強工地檢測的管理，確保儀器設備符合規定、檢測操作符合標

準、檢測結果數據可信。配備齊全的檢測、測量儀器設備。儀器設備均經過國家計量部門 標定。操作人員熟悉檢測規程、操作步驟和注意事項，并對所使用的 儀器設備性能完全了解，操作過程中檢測人員應在規定范圍操作，保 證檢測數據真實可信，嚴禁偽造修改數據。

7、完善科技文件的管理制度，所有科技文件、科技材料及時歸檔，確保所提交的科技文件、材料（質量保證資料）全面、真實、完整。建立健全完善的資料管理體系和資料流程，按照流程和分類對質量保 證資料進行上報、收集、整理、歸檔，上述過程，由工程部、質檢部 組織人員對質量保證資料的全面性、真實性、完整性、及時性進行檢 查。焊 接 工 藝 規 程

1、基本要求： 1.1 鋼箱梁結構件的所有焊縫必須嚴格按照焊接工藝評定報告所制定 的焊接工藝執行。1.2 焊工應經過考試并取得合格證后方能從事焊接工作。焊工停焊時 間超過六個月，應重新考核。1.3 焊縫金屬表面焊波均勻，無裂紋。不允許有沿邊緣或角頂的未熔 合溢流、燒穿、未填滿的火口和超出允許限度的氣孔、夾渣咬肉等缺 陷。焊接后應等焊縫稍冷卻后再敲去熔渣。1.4、所有對接焊縫均為I級焊縫，必須焊透，咬合部分不小于0.2 mm。腹板與面板及底板之間貼角焊縫，并開坡口焊透，焊縫標準為I級，支座處橫隔板與面底板及腹板為貼角焊縫，必須焊透，焊縫標準為I 級焊縫。其它橫隔板與腹板必須焊透，焊縫均為II級焊縫。1.5、所有 I、II 級焊縫都應進行外觀檢查，內部質量檢驗以超聲波和

射線探傷為主。

2、焊接用材料： 2.1、所有水平對接焊縫用埋弧自動焊，焊絲用 H08MnA,規格： φ4。焊劑 HJ350。《熔化焊用鋼絲》GB/T14957-94。2.2、腹板與頂板、底板，隔板與頂板、底板及加勁肋與各板的焊接 均采用 C02 氣保焊，焊絲為 ER50-6,焊絲直徑為φ1.2。執行標準《焊 絲選用指南》 《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》。GB/T8110-1995。2.3 CO2 氣體保護焊的氣體純度應大于 99.5%。

3、焊縫質量要求： 3.1 試板焊接后對焊縫進行外觀檢查，不得有裂紋、未熔合、夾渣、焊瘤等缺陷，外觀質量符合 TB10212-98 中表 4.7.11-1 的規定。3.2 焊縫無損檢驗 3.3 無損檢驗在焊接 24 小時后進行。3.4 對接焊縫及熔透角焊縫應符合 GB11345-89Ⅰ級標準； 頂板、底板、腹板的對接焊縫應符合 GB11345-89Ⅰ級標準，腹板與頂板、底 板坡口角焊縫應符合 GB11345-89Ⅰ級標準，橫隔板與腹板間坡 口角焊縫應符合 JB/T6061-92Ⅱ級標準。3.5 接頭力學性能試樣的制取及試驗 3.5.1 接頭力學性能試驗項目及試樣數量按 TB10212-98 的規定執行，即： 試件型式 對接接頭試件 驗 試驗項目 接頭拉伸（拉板）試 1 試樣數量（個）

焊縫金屬拉伸試驗 接頭側彎試驗① 低溫沖擊試驗② 接頭硬度試驗 熔透角焊縫、坡口角焊 縫、T 型接頭試件 焊縫金屬拉伸試驗 接頭硬度試驗 1 1 6 1 1 1 注：①側彎試驗彎曲角度 α=180o。板厚≤16mm°時，d=2a，板厚 ＞16mm 時，d=3a。②低溫沖擊試驗缺口開在焊縫中心及熱影響區（熔合線外 1mm）處各 3 個。3.5.2 焊接接頭力學性能的試樣的制取和試驗按照 GB2649～2655-89 執行。3.5.3 每一組試板進行一次宏觀斷面酸蝕試驗，試驗方法應符合《鋼 的低倍組織及缺陷酸蝕試驗方法》（GB226）的規定。另外，通 過斷面檢查，還應滿足以下要求： 1）等厚或不等厚板對接焊縫，必須全熔透。2）熔透角焊縫必須全熔透。3）坡口角焊縫的熔深達到設計要求。

4、工藝要求 4.1、鋼箱梁零部件制作的切割、焊接設備其使用性能必須滿足要求。4.2、焊接時，不得使用生銹的焊絲和受潮結塊的焊劑及熔燒過的渣 殼。4.3、焊絲在使用前應清除油污、鐵銹，焊劑的粒度埋弧自動焊宜用 1.0～3.0mm，埋弧半自動焊宜用 0.5～1.5mm。4.4、為防止氣孔和裂紋的產生，焊條使用前應按產品說明書規定的 烘焙時間和溫度進行烘焙，低氫型焊條經烘焙后應放入保溫桶內，隨 用隨取。4.5、施焊前，焊工應復查焊件接頭質量和焊區處理情況，當不符合 要求時應經修整合格后方可施焊。4.6 施焊前應對焊縫邊緣 30～50mm 范圍內的鐵銹、油污、水分等雜 質進行清除和烘烤。4.7、對接接頭、T 型接頭、角接接頭及對接焊縫及對接和角接配合焊 縫，應在焊縫兩端設置引弧板和引出板，其材質和坡口形式應與焊件 相同，引弧和引出的焊縫長度：埋弧焊應為 80mm 以上，手工焊和氣 保焊為 50mm 以上，焊接完畢應采用氣割切除引弧和引出板，并應磨平整，不得用錘擊落。4.8、為防止起弧坑缺陷出現在應力集中的端部，角焊縫轉角處宜連 續繞角施焊，起落弧點距焊縫端全部宜大于 10 mm。4.9、每層焊接宜連續施焊，每一層焊道焊完后應及時清理檢查清除 缺陷后再焊。施焊時母材的非焊接部位嚴禁引弧。4.10、總體組裝時，則先將各小構件焊接校正后再與底板和腹板焊接，對于底板、腹板之間焊接則需采用分段退焊法和合理的焊接順序等措 施，防止焊接變形。有頂緊要求的肋板，應從頂緊端開始向另一端施 焊。4.11、定位焊縫所采用的焊接材料型號應與焊件材質相匹配，焊腳尺 寸不得大于設計焊腳尺寸的 1/

2、焊縫長度為 50～100 mm 并應在距 端部 30 mm 以上。4.12、焊縫出現裂紋時，焊工不得擅自處理，應查清原因，定出修補 工藝并經批準后方可處理。

4.13、焊接完畢，焊工應清理焊縫表面的熔渣及兩側的飛濺物，檢查 焊縫外觀質量，檢查合格后應在兩端明顯部位打上焊工鋼印。其內部 質量的檢查應在焊后 24 小時進行。4.14、埋弧自動焊焊接中不應斷弧，如有斷弧則必須將停弧處刨成 1： 5 斜坡后在繼續搭接 50 mm 施焊。4.15、埋弧自動焊焊劑覆蓋厚度不應小于 20mm，埋弧半自動焊不應 小于 10 mm，焊接后應稍冷卻再敲去熔渣。

5、工藝要點： 5.1 本工程的接頭形式 5.1.1 對接焊縫 a．板單元制造中對接焊縫 1）底板對接； 2）頂板對接； b．工地連接對接焊縫 1）節段間頂、底板橫向對接焊縫； 2）邊腹板、中腹板對接焊縫。3）邊縱腹板肋板嵌補段對接焊縫； 4）底板及頂板 T 型肋嵌補段對接焊縫。5.1.2 熔透角焊縫 a．節段整體焊接中熔透角焊縫 1）頂板與腹板間熔透角焊縫； 2）底板與腹板間熔透角焊縫； 3）橫隔板與腹板間熔透角焊縫； b 工地連接融透角焊縫 1)腹板與頂板及底板熔透角焊縫； 5.1.3 坡口角焊縫 a．節段整體焊接中坡口角焊縫 1）橫隔板與頂板間坡口角焊縫。2）橫隔板與底板間坡口角焊縫。3）挑梁與頂板、腹板及堵板角焊縫。5.1.4T 型角焊縫 a．板單元制造中 T 型角焊縫 1）T 型加勁肋角焊縫 b ．梁段整體焊接和梁段間焊接 T 型角焊縫 1）橫隔板與底板間角焊縫； 2）T 型肋與底板間角焊縫； 3）T 型肋與底板角間焊縫； 4）腹板與縱向加勁板間角焊縫： 5）頂板與加勁板間間角焊縫： 6)支點處加勁板與底板間角焊縫： 7）支點處加勁板與腹板間角焊縫： 8）支點處加勁板與隔板間角焊縫 C 工地連接 T 型角焊縫 1）T 型肋嵌補段與頂板、底板角焊縫 2)腹板加勁肋嵌補段角焊縫 5.2 本工程擬采用的焊接方法 焊接方法 手工電弧焊 CO2 氣體保 護焊（底）板的組合焊 埋弧自動焊平頂板、底板、適用位置平、橫、立、仰 施焊部位 附屬設施焊接 頂板、底板、對接縫組合焊的打底、平、橫、立、仰 腹板對接、橫隔板對接焊，腹板與頂 對接縫組合焊等

6、熔化焊縫缺陷返修： 6.1、焊縫表面缺陷超過相應的質量驗收標準時，對氣孔、夾渣、焊 瘤、余高過大等缺陷應用砂輪打磨、鏟鑿、鉆等方法去除，必要時應 進行焊補；對焊縫尺寸不足、咬邊、弧坑未填滿等缺陷應進行焊補。6.2、經無損檢測確定焊縫內部存在超標缺陷時，應進行返修，返修 應符合下列規定：

1、返修前應由施工企業編寫返修方案；

2、應根據無損檢測確定的缺陷位置、深度，用砂輪打磨或碳弧 氣刨清除缺陷。

3、清除缺陷時應將刨槽加工成四側邊斜面角大于 10°的坡口，并應修整表面、磨除氣刨滲碳層。

4、焊補時應在坡口內引弧，熄弧時應填滿弧坑；多層焊的焊層 之間接頭應錯開，焊縫長度不小于 100mm。

5、返修部位應連續焊成。如中斷焊接時，應采取后熱、保溫措 施，防止產生裂紋。再次焊接前宜用磁粉或滲透探傷方法檢查，確認 無裂紋后方可繼續補焊；

6、焊縫 正、反面各作為一個部位，同一部位返修不宜超過兩次；

7、對兩次返修后仍不合格的部位應重新制訂返修方案，經工程 技負責人審批并報監理工程師認可后方可執行；

8、返修焊接應填報返修施工記錄及返修前后的無損檢測報告，作為工程驗收及存檔資料。6.3、碳弧氣刨應符合下列規定：

1、碳弧氣刨工必須經過培訓合格后方可上崗操作；

2、如發現“夾碳”，應在夾碳邊緣 5～10mm 處重新起刨，所刨 深度應比夾碳處深 2～3mm；發生“粘渣”時可用砂輪打磨。

7、鋼箱梁焊接順序： 7.1、焊縫標準和位置及焊角高度按設計焊接圖紙進行焊接 7.2、根據以上質量要求，總體裝配的焊接順序為： 腹板與底板 板、頂板

8、焊接工藝 8.1、對接接頭埋弧自動焊工藝參數見下表: 腹板與頂板 支點處加勁板 橫隔板與腹板 裝飾板 挑梁與腹 板厚

第三篇：焊接工藝規程

焊接工藝規程

一、材料介紹

1.Q345化學成分如下表（%）：

元素

C≤

Mn

Si≤

P≤

S≤

Al≥

V

Nb

Ti

含量

0.2

1.0-1.6

0.55

0.035

0.035

0.015

0.02-0.15

0.015-0.06

0.02-0.2

Q345C力學性能如下表（%）：

機械性能指標

伸長率（%）

試驗溫度0℃

抗拉強度MPa

屈服點MPa≥

數值

δ5≥22

J≥34

σb（470-650）

σs（324-259）

其中壁厚介于16-35mm時，σs≥325Mpa；壁厚介于

35-50mm時，σs≥295Mpa

2.Q345鋼的焊接特點

2.1

碳當量(Ceq)的計算

Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

計算Ceq=0.49%，大于0.45%，可見Q345鋼焊接性能不是很好，需要在焊接時制定嚴格的工藝措施。

2.2

Q345鋼在焊接時易出現的問題

2.2.1

熱影響區的淬硬傾向

Q345鋼在焊接冷卻過程中，熱影響區容易形成淬火組織-馬氏體，使近縫區的硬度提高，塑性下降。結果導致焊后發生裂紋。

2.2.2

冷裂紋敏感性

Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。

二、焊接施工流程

坡口準備→點固焊→預熱→里口施焊→背部清根（碳弧氣刨）→外口施焊

→里口施焊→自檢/專檢→焊后熱處理→無損檢驗（焊縫質量一級合格）

三、焊接工藝參數的選擇

通過對Q345鋼的焊接性分析，制定措施如下：

1.焊接材料的選用

由于Q345鋼的冷裂紋傾向較大，應選用低氫型的焊接材料，同時考慮到焊接接頭應與母材等強的原則，選用E5015

（J507）型電焊條。

化學成分見下表（%）：

元素

C

Mn

Si

S

P

Cr

Mo

V

Ti

含量

0.071

1.11

0.53

0.009

0.016

0.02

0.01

0.01

0.01

力學性能見下表：

機械性能指標

σb（Mpa）

σs（Mpa）

δ5（%）

Ψ（%）

AkvJ-30℃

數值

440

540

164

114

2.坡口形式：（根據圖紙和設備供貨）

3.焊接方法：采用手工電弧焊（D）。

4.焊接電流：為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規范焊接。具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝（焊接順序如圖一所示）。焊道的寬度不大于焊條的3倍，焊層厚度不大于5mm。第一層至第三層采用Ф3.2電焊條，焊接電流100-130A；第四層至第六層采用Ф4.0的電焊條，焊接電流120-180A。

5.預熱溫度：由于Q345鋼的Ceq＞0.45%，在焊接前應進行預熱，預熱溫度T0=100-150℃，層間溫度Ti≤400℃。

6.焊后熱處理參數：為了降低焊接殘余應力，減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能，在焊后應對焊縫進行熱處理。熱處理溫度為：600-640℃，恒溫時間為2小時（板厚40mm時），升降溫速度為125℃/h。

四、現場焊接順序：

1.焊前預熱

在翼緣板焊接前，首先對翼緣板進行預熱，恒溫30分鐘后開始焊接。

焊接的預熱、層間溫度、熱處理由熱處理控溫柜自動控制，采用遠紅外履帶式加熱爐片，微電腦自動設定曲線和記錄曲線，熱電偶測量溫度。預熱時熱電偶的測點距離坡口邊緣15mm-20mm。

2.焊接

2.1

為了防止焊接變形，每個柱接頭采用二人對稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時（里口為靠近腹板的坡口），第一層至第三層必須使用小規范操作，因為它的焊接是影響焊接變形的主要原因。在焊接一至三層結束后，背面進行清根。在使用碳弧氣刨清根結束后，必須對焊縫進行機械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴重造成裂紋。外口焊接應一次焊完，最后再焊接

里口的剩余部分。

2.2

當焊接第二層時，焊接方向應與第一層方向相反，以此類推。每層焊接接頭應錯開15-20mm。

2.3

兩名焊工在焊接時的焊接電流、焊接速度和焊接層數應保持一致。

2.4

在焊接中應從引弧板開始施焊，收弧板上結束。焊接完成后割掉并打磨干凈。

3.焊后熱處理：焊口焊接完成后應在12小時內進行熱處理。如不能及時進行熱處理應采取保溫、緩冷措施。在進行熱處理時，應采用兩根熱電偶測溫，熱電偶點焊在焊口的里外側。

Q345鋼的焊接溫度曲線如下圖

4.焊接檢驗

根據《鋼結構工程施工及驗收規范》的要求，焊口采用超聲波探傷法進行檢驗，檢驗比例為100%。

五、現場技術管理

1.編制詳細的焊接施工作業指導書。

2.全過程控制焊接工藝是確保質量的核心。

每個柱接頭的焊接時，應有專人監控焊接工藝，如焊工不按作業指導書施工應立即終止焊接。在焊接過程中，熱處理人員應全程監控層間溫度，如超標應立即通知焊工暫停。

3.提高施工人員質量意識是貫徹焊接工藝的關鍵

在施工前，進行全員交底，并且開取施工工藝卡。交底中詳細講解焊接工藝特點及嚴格控制現場焊接工藝的必要性和控制要點。

六、結論

按此焊接工藝措施施工，經過實際施工的驗證，此焊接工藝措施不僅能在現場指導對Q345鋼的焊接，而且能夠保證焊接質量。

對Q345鋼，是一種可焊性很好的鋼材，采用埋弧焊絲H08MnA沒有問題。只是焊劑，所用的SJ301屬燒結焊劑，建議用熔煉焊劑HJ431完全滿足質量要求，并且對焊劑的烘干要求也不是太高。q345鋼板也就是熱軋鋼16Mn，這種鋼的焊接性比較好，對焊接線能量的敏感性比正火鋼以及調質鋼等小，在選擇焊接材料的時候除了要考慮強度匹配的問題，還要考慮熔合比和冷卻速度以及熱處理等方面因素。

q345鋼板埋弧焊是采用H08MNA和H08A，要具體情況而定。當不開坡口對接焊時，由于母材溶入量較多，用普通的低碳鋼焊絲H08A配合高硅高錳焊劑即能達到要求。如是大坡口對接焊時，由于母材熔入量減少，如再用H08A就使焊縫的強度偏低，因此要采用含Mn高的焊絲H08MNA或H10Mn2來補充焊縫中的含Mn量。另外不開坡口的角焊縫時，雖然母材的溶入量也不多，但是由于冷卻速度比對接焊接時大，因此在焊接的時候還是采用低碳鋼焊絲效果好些，如采用H08MNA或H10Mn2可能會引起焊縫強度偏高、塑性偏低的后果

焊接Q345R對應的焊絲為H10Mn2

+SJ101或者H10MnSi+HJ431

表7

低合金高強鋼焊接材料的選用

鋼?號

強度級別

（MPa）

手弧焊

埋?弧?焊

電?渣?焊

CO2焊焊絲

焊條

焊劑

焊絲

焊劑

焊絲

09Mn2

09Mn2Si

09MnV

294

E43

HJ430

HJ431

SJ301

H08A

H08MnA

H10MnSi

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

16Mn

16MnCu

14MnNb

343

E50

SJ501

薄板：H08A

H08MnA

HJ431

HJ360

H08MnMoA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

YJ502-1

YJ502-3

YJ506-4

HJ431

HJ430

中板開坡口對接

開I形坡口對接

SJ301

H08MnA

H10Mn2

HJ350

厚板深坡口

H10Mn2

H08MnMoA

15MnV

15MnVCu

16MnNb

392

E50

E55

HJ430

HJ431

開I形坡口對接

H08MnA

中板開坡口對接

H10Mn2

H10MnSi

HJ431

HJ360

H10MnMo

H08Mn2MoVA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

HJ250

厚板深坡口

HJ350

SJ101

H08MnMoA

15MnVN

15MnVNCu

15MnVTiRe

441

E55

E60

SJ431

H10Mn2

HJ431

HJ360

H10MnMo

H08Mn2MoVA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

HJ350

HJ250

SJ101

H08MnMoA

H08Mn2MoA

18MnMoNb

14MnMoV

14MnMoVCu

490

E60

E70

HJ250

HJ350

SJ101

H08Mn2MoA

H08Mn2MoVA

H08Mn2NiMo

HJ431

HJ360

H10Mn2MoA

H10Mn2MoVA

H10Mn2NiMoA

H08Mn2SiMoA

16Mn鋼的焊接工藝。

16Mn鋼屬于碳錳鋼，碳當量為0.345%～0.491%，屈服點等于343MPa（強度級別屬于343MPa級）。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預熱。但由于16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下（如冬季露天作業）或在大剛性、大厚度結構上焊接時，為防止出現冷裂紋，需采取預熱措施。不同板厚及不同環境溫度下16Mn鋼的預熱溫度，見表8。

16Mn鋼手弧焊時應選用

E50型焊條，如堿性焊條E5015、E5016，對于不重要的結構，也可選用酸性焊條E5003、E5001。對厚度小、坡口窄的焊件，可選用E4315、E4316焊條。

表8

焊接16Mn鋼的預熱溫度

焊件厚度（mm）

不同氣溫下的預熱溫度計（℃）

16以上

16～24

25～40

40以上

不低于－10℃不預熱，－10℃以下預熱100～150℃

不低于－5℃不預熱，－5℃以下預熱100～150℃

不低于0℃不預熱，0℃以下預熱100～150℃

均預熱100～150℃

16Mn鋼埋弧焊時H08MnA焊絲配合焊劑HJ431（開I形坡口對接）或H10Mn2焊絲配合焊劑HJ431（中板開坡口對接），當需焊接厚板深坡口焊縫時，應選用H08MnMoA焊絲配合焊劑HJ431。

16Mn鋼是目前我國應用最廣的低合金鋼，用于制造焊接結構的16Mn鋼均為16MnR和16Mng鋼。

低溫用鋼的焊接工藝。

工作溫度等于或低于－20℃的低碳素結構鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼，其牌號及成分，見表9。對低溫用鋼的主要要求是應保證在使用溫度下具有足夠的塑性及抵抗脆性破壞的能力。

表9

低溫容器用鋼的牌號及成分

鋼

號

化學成分（質量分數）（%）

C

Mn

Si

V

Ti

16MnDR

09MnTiCuREDR

09Mn2VDR

06MnNbDR

≤0.20

≤0.12

≤0.12

1.20～1.60

1.40～1.70

1.40～

0.20～0.60

≤0.40

0.20～0.05

0.04～0.10

0.03～0.08

≤0.07

1.70

1.20～1.60

0.17～0.37

鋼

號

化學成分（質量分數）（%）

Cu

Nb

RE

S

P

≤

16MnDR

09MnTiCuREDR

09Mn2VDR

06MnNbDR

0.20～0.40

0.02～0.05

0.15(加入量)

0.035

0.035

0.035

0.030

0.035

0.035

0.035

0.030

低溫用鋼由于含碳量低,淬硬傾向和冷裂傾向小，所以焊接性良好。焊接時，為避免焊縫金屬及熱影響區形成粗晶組織而降低低溫韌性，要求采用小的焊接線能量，焊接電流不宜過大，宜用快速多道焊以減輕焊道過熱，并通過多層焊的重熱作用細化晶粒，多道焊時要控制層間溫度不得過高，如焊接06MnNbDR低溫用鋼時，層間溫度不得大于300℃。

焊接低溫用鋼的焊條，見表10。

表10

焊接低溫用鋼焊條

焊

條

牌

號

焊條型號

主

要

用

途

J506G

J507GR

W707

W707Ni

W907Ni

W107Ni

E5016G

E5015G

TW70-7Cu

E5515C1

E5515C2

TW10-7Cu

焊接－40℃工作的16MnDR

鋼

焊接－70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe鋼

焊接－70℃工作的低溫鋼及2.5%Ni鋼

焊接－90℃工作的3.5%Ni鋼

焊接－100℃工作的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni鋼

低溫用鋼焊后可進行消除應力熱處理，以降低焊接結構的脆斷傾向。

3）埋弧焊焊接材料的選配：

鋼材

焊劑型號，焊絲牌號

牌號

等級

Q235

A、B、C

F4A0——H08A

D

F4A2——H08A

Q345

A

F5004——H08A,F5004——H08MnA,F5004——H10Mn2

B

F5014——H08A,F5014——H08MnA,F5014——H10Mn2

F5011——H08A,F5011——H08MnA,F5011——H10Mn2

C

F5024——H08A,F5024——H08MnA,F5024——H10MnA

F5021——H08A,F5021——H08MnA,F5021——H10MnA

D

F5034——H08A,F5034——H08MnA,F5034——H10MnA

F5031——H08A,F5031——H08MnA,F5031——H10MnA

E

F5041

第四篇：焊接工藝紀律

關于在項目部嚴格執行焊接施工工藝紀律的通知

山東振遠建設工程有限公司：

簽發：

根據現場焊接管理需要和實際施工情況，為控制低溫再熱器及省煤器的焊接質量，嚴格按照公司作業指導書制定焊接工藝進行施工，依據公司焊接過程管理程序的相關規定，特制定此焊接施工工藝紀律，以嚴肅現場焊接施工工藝和現場管理，確保本工程各項焊接施工質量。

1．管理范圍：此焊接施工工藝紀律，針對民權項目部內所有現場焊接施工項目及焊接相關人員。

2．項目施工前由公司技術人員負責編制焊接或熱處理作業指導書，并進行技術交底和交底簽證后，方可從事相應項目的焊接及熱處理作業；焊口預熱或熱處理作業前，由公司焊接（熱處理）技術人員編制熱處理工藝卡由技術負責人批準后，熱處理人員依據《焊接熱處理工藝卡》進行熱處理作業。

3．焊接作業人員須嚴格按照經審批的焊接作業文件以及有關標準、規范、規章、制度、交底要求等進行焊接作業，如有違反，一經發現將給予200元/次的罰款。4．持證上崗管理：所有進入現場焊接人員（從事鍋爐受熱面作業）必須經現場考核合格后，持證上崗，且不得超越其考核合格項目（允許施焊范圍）進行焊接。5．焊接時，焊縫內嚴禁填塞異物；焊接引弧須在焊縫坡口內進行，坡口必須打磨干凈，露出金屬光澤；嚴禁在管道、支架或設備上隨意引弧或試驗電流；氣割件須打磨、清理干凈氧化物后方可進行焊接；焊后，及時清理熔渣，并對所焊焊縫進行自檢。

6.用于集箱的焊口的焊接材料，應按要求烘烤，帶保溫筒領取焊接材料，保溫筒到現場后立即接通電源，焊條隨用隨取。焊工在使用前應先確認焊接材料是否正確，避免導致錯用焊材情況，錯用材料將給與當事人500元的罰款。

7.現場疏水管道恢復，應先進行光譜分析后，再進行焊接，防止焊材錯用。8.焊工在焊接時及焊后未對焊縫認真自檢，致使焊縫存有：脫節、超標咬邊、超標錯口或彎折、坡口未熔合、嚴重未焊透、砂眼、焊瘤、藥皮未清理、低于母材、尺寸不夠等表面缺陷。對于現場出現的上述問題，將視情況而定，給與返工、整改，拒不整改者將給與200～500元罰款，并清除出民權項目部。

9.焊接作業人員須服從焊接管理人員（包括業主等相關管理人員）的質量、技術管理、監督，對于拒絕接受管理者，將給與500元/次的罰款，并清除出民權項目部。

10.水壓試驗焊口要求無泄漏，對于水壓焊口的泄露處罰，將根據業主對公司的考核及影響，公司將加倍處罰，并從工程款中扣除。

11.本焊接施工工藝紀律自簽發之日起生效，并根據現場施工情況及時補充修改。

民權檢修維護項目部

2012年04月29日

抄送：山東振遠建設工程有限公司 抄報：項目部領導

第五篇：汽車車身焊接工藝設計教案

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淺析汽車車身的焊接工藝設計

在 汽車廠中，焊接生產線相對于涂裝線和總裝線來說，剛性強，多品種車型的通用性差，每更新換代一種車型，均需要更新車間大量專用設備和生產工藝。焊接工藝設 計可以稱得上是焊接生產線的“靈魂”，涉及的專業知識較多，如機械化、電控、非標設備、建筑、結構、水道、暖通、動力、電氣、計算機、環保和通訊等，從宏 觀上決定車間的工藝水平、物流、投資和預留發展，具體決定著生產線的工藝設備種類和數量、夾具形式、物流工位器具形式、機械化輸送方式及控制模式等。因 此，焊接工藝設計在焊接生產線的開發中占有舉足輕重的地位，是產生高性價比焊接生產線的關鍵。

1、車身焊接工藝設計的前提條件 1.1產品資料

a.產品的數學模型（簡 稱數模）。在汽車制造行業中，一般情況下用UG,Catia,ProE等三維軟件均能打開數模（如圖1），并在其中獲取數據或進行深人的工作。在工藝設計 過程中，將所有數模裝配在一起就構成了一個整車數模，從數模中可以獲得零部件的結構尺寸、位置關系。由數模還可以生成整車、分總成、沖壓件的各種視圖（包 括軸測圖），以及可以輸出剖面圖。

b.全套產品圖紙。

c.樣車、樣件（包括整車車身總成、各大總成、分總成和沖壓件）。

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d.產品零部件明細表（包括各部件的名稱、編號，沖壓件的名稱、編號、數量，標準件的規格、數量）。

工藝設計時，業主必須提供上述a、b、c中至少1項，d項可以從前3項中分析出來，正常狀態下d項（如圖2）早在汽車設計結束時就已經確定了。如果僅提供b項，那么需要增加大量的車身拆解、分析工作。

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1.2工廠設計的參數

工廠設計的參數包括以下幾方面： a.生產綱領即年產量；

b.年時基數即生產班次、生產線的利用率等；

c.生產線的自動化程度（機器人＋自動焊鉗焊點數／全車身焊點數x 100%=自動化率）；

d.生產線的工藝水平要求（如主要設備選用原則、生產線的輸送方式，電氣控制水平等）；

e.各種材料、外購件的選用原則（如型材、控制元件、氣動元件、電機、減速器）； f.各種公用動力介質的供應方式、能力、品質等參數，建廠所在地的環境狀況如溫度、濕度等；

g.當生產線布置在原有廠房內時，應收集原有房的土建、公用有關資料，如廠房柱頂標高、屋架承載能力、電力和動力介質的余富程度等。

2、工藝分析 2.1工藝線路分析

根據業主提供的產品資料進行產品工藝線路分析（如業主僅提供樣車及樣件則需經過樣車分析→樣車拆解→樣車測量→樣車再裝配過程），完成裝焊工藝線路圖或爆炸圖設計。

2.1.1產品分塊

同類型車身的分塊基本相 同（一般車身均由地板、側圍、前／后圍、門、頂蓋等大總成組成），但各總成之間的連接方式及順序往往有較大區別，合理的分塊才能保

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證車身的裝配和焊接。例 如，解放平頭駕駛室的裝配順序就比較特殊，先形成側后圍焊接總成（左／右側圍與后圍形成焊接總成），而后形成駕駛室總成。

2.1.2確定基準

整個車身的設計、制造、檢驗均建立在同一坐標系上，在車身設計時一般已經考慮到裝配、焊接、總裝配和搬運過程中所需的基準（孔、面），車身裝焊的整個過程必須建立在一定的基準上 才能保證整車的幾何形狀和尺寸，同時這些基準也是夾具設計、制造、調整、檢測和維修的基準。確定基準時應注意以下幾個方面：

a.基準的統一性，在焊接過程中基準是逐步傳遞的； b.基準應便于測量；

c.基準應保證零件的準確定位； d.基準應考慮便于焊接操作。

2.1.3確定車身裝配的幾何精度及檢測的基準面

幾何基準是零件或部件的某個明顯部位，用來確定該零部件在X,Y,Z坐標系統內的理論位置；準確的部件基準位置用以保證裝配的幾何形狀的準確性，因此基準位置對裝配工作非常重要，在研究焊接過程之前需要仔細分析部件的基準，必須與用戶一起完成幾何形狀的分析，由用戶確定其基準位置、或由設計人員確定后再取得用戶同意。

為了使這些基準能一直保持準確，在夾具制造與安裝調試過程中必須嚴格控制以下幾方面。a.在制造焊裝夾具時進行調整（檢測）；b.在生產時，對裝配好的部件的最后幾何尺寸進行校核；C．在維修裝焊夾具時進行檢測。

2.1.4確定裝配順序

車身的每個沖壓件、分總成和總成都是按照嚴格的順序進行組裝、焊接從而完成整個車身焊接的，每個零件的裝配順序必須保證能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊點分析

表明焊點的主要參數（焊點的數量、位置、幅度、重要程度）是產品設計時決定的，但目前部分業主僅提供產品數模而沒有產品圖紙。這時，焊點的主要參數需要工藝設計人員確定。

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2.1.5.1定形焊點的確定

相對復雜的工件之間的焊 接，往往需經過組裝、補焊的過程完成。在組裝工位，由于生產節拍限制、設備數量布置空間需要和夾具有效空間占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必須完 成部分焊點，這些焊點應能保證工件離開夾具時的形狀尺寸，這部分焊點稱為定形焊點，一般情況下定形焊點占總焊接點數的1/3左右。

2.1.5.2焊點分組

車身每個總成上都要完成許多焊點，在編制工藝時必須對焊點進行分組，即將1把焊鉗在1個工作節拍內完成的焊點分為1個焊點組。

2.1.5.3焊鉗初步選型

焊點分組工作完成后即可進行焊鉗選型，確定焊點組的數量即焊鉗的最小數量，根據工件的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（X 形,C形）及喉深、開檔、行程、電極形狀，焊鉗的吊掛形式（橫吊、縱吊、轉環）根據焊點位置和操作位置確定。焊鉗型號的確定要在夾具總圖設計完成之后，根 據選定的焊鉗制造商提供的型譜進行焊鉗型號的選擇，對于在型譜中找不到合適焊鉗焊接的焊點，需要重新設計焊鉗與之匹配。2.2編制工藝過程卡

在具備前提條件下，經過工藝分析，就可以開始編制裝焊工藝過程卡。工藝過程卡是裝焊線設計、制造和調試整個過程的指導性文件，是裝焊線全部工作的基礎，裝焊工藝過程卡的編制深度和質量對裝焊線設計、制造。調試整個過程的質量甚至成敗起決定性作用。2.2.1生產節拍

一般生產節拍可按式（1)計算：

T節＝全年工作日x每日班次x每班工時xK1 x K2/年綱領（1）式中，K1 為工時利用率，一般取 0.9；K2為設備利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位設置及工位生產周期

工位是構成生產線的基本 單元，工位生產周期必須小于或等于生產線節拍。工位生產周期是從待焊接零部件上料（裝件）開始到完成本工位全部作業并將工件取出的整個過程時間，同時應考 慮工時利用率及設備利用率。工位生產周期與操作工人的熟練程度有很大關系，一般準確的工位生產周期需由實測確定，工藝設計舊寸應使所有工位的工位生產周期 盡可能相等并接近生產節拍。

2.2.3工作密度

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工作密度是指一個工位上設置的焊接設備數量及操作工人數量，主要由工件外形尺寸、焊接工藝方法和焊接工作量決定。

a.按工件外形尺寸決定工作密度。

外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm，工作密度取1；外形尺寸小于2 000 mmxl 500 mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm，工作密度取3-4.b.按照焊接工作量和生產節拍確定工作密度。2.2.4工時定額估算

工時定額＝焊接工作時間＋輔助工作時間

每一工位或工序的時間定額一般由裝件、夾具動作夾緊、焊接、松開夾具和將工件送至下一工位的時間累計構成，也可用焊接時間放大而得出，即概算定額，工序時間定額（工時）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是幾種焊接方法焊接速度的一般狀況估算值，其焊接速度與焊點及焊縫的間距、分布、焊鉗及焊槍的接近性、工人操作難易程度等有一定的關系，故僅供工藝編制參考。a.手工焊鉗點焊15點/min;b．機械手焊鉗點焊20點/min;c.C02半自動焊300 mm/min;d.機械手C02自動焊400 mm/min;e.螺柱焊（手工8 個/min;f.凸焊螺母（手工）3個/min;g.銅釬焊100 mm/min。

2.2:5工藝卡的內容

a.焊件（總成或合件）簡圖一般為軸測圖（立體圖），圖中：應標出進入裝配沖壓零件的名稱、圖號及數量；同時要標出焊點的位置、數量，甚至施焊的順序；各種標準件如螺母、螺柱、支架等位置、數量及焊接方法。b二工藝過程描述：從工件（零、合件）的裝入、定位夾緊、焊接及焊后將合件送往下工序的整個過程，按先后順序既簡單又全面的描述。

c.工序所采用的夾具、設備、輔具及工具的名稱、編號及數量作定性及定量分析。

d.給出工序的時間定額，甚至分每一工步給出，而工時的確定有如下幾種方法：憑經驗；采用人工模仿，秒表測定；計算機仿真。

2.2.6工藝卡的格式

工藝卡格式見焊接工藝卡附表（如表1）。

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2.2.7工藝卡編制的工作量

以三廂轎車為例估算：簡圖約100張，工藝卡約200張，需要3個有經驗的能夠獨立工作的技術人員花兩個月的時間完成。

3、工藝設計

工藝設計是焊接生產線設計的基礎，其他專業（機械化、非標設備、土建、公用、電控）設計均以工藝設計文件為指導，工藝設計文件的深度必須滿足相關專業的設計需要。工藝設計文件一般包括以下內容。

3.1工藝設備安裝圖

標明工藝設備安裝位置、設備外形、編號，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，預留面積（如果有），起重設備質量、跨度、軌道線，機械化運輸懸

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鏈、單軌等的范圍軌跡，水、電、氣供應點及局部通風位置的坐標等。

3.2設備明細表 3.3焊機、時控箱布置圖

表示焊機、時控箱及相關設備的型號、數量、安裝位置、安裝方式、接管尺寸等內容，供公用各專業設計支管線和焊機、時控箱安裝時使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設備安裝圖中表示。

3.4焊鉗、平衡器布置圖

表示焊鉗、平衡器的型號、數量、安裝位置、吊掛方式，供焊鉗安裝使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝平面圖中表示。

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3.5滑軌、滑車布置圖

表示滑軌型號、長度位置，滑車形式、尺寸、位置、數量，供機械化專業設計滑軌、滑車安裝圖使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設備安裝圖中表示。

3.6標準設備訂貨任務書 3.7非標設備設計任務書

說明對機械化運輸方式的要求，與機械化相關的吊掛要求，設備長、寬、高及其技術要求，工藝參數，最大工件尺寸、面積和質量等。

3.8夾具設計任務書

夾具設計任務書（如圖3）是夾具設計的指導文件，也是夾具最終驗收的依據，所以夾具任務書一定要得到甲方的認可并簽字。

3.8.1編制的前提條件

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a.已編好的工藝卡，認為確實可行并得到用戶的認可。

b.按合同與業主商定的技術條件，如手動或氣動，外購件的來源等。3.8.2編制步驟

a.根據工藝卡了解裝配順序、焊接順序、焊鉗類型、操作位置來確定工件的位置，以及工作臺面的高度，同時確定臺面是固定或是可旋轉（水平或垂直），是否需要帶舉升取件的裝置。

b.確定進人裝配的零部件定位及夾緊點，并表示出來，給出序號。c.確定定位銷及支承夾緊器的形式，并將斷面圖畫出。d.確定測量點及計算出其數據（理論數據）。3.9檢具設計任務書 3.10工位器具設計任務書

工位器具設計任務書是工位器具設計的指導文件，也是工位器具最終驗收的依據；工位器具任務書必須符合設計深度要求，必須經業主簽字確認后方可進行工位器具設計。說明放置工件的名稱、編號、數量，工件放置形式、運輸形式，必要時畫出簡圖及注明尺寸。

3.11公用管道司令圖

用以指導廠房管線設計的管線總體布置：規劃圖，避免管線之間或管線與建筑物／構筑物之間直接相碰或不滿足規定的安全距離要求。

3.12車間土建資料 3.13 車間公用資料

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4、工藝設計的主要注意事項

a.汽車車身在裝焊過程中，合理分塊非常重要，而車身總成的分塊大體相同，但往往對頭接縫處有所變化，要認真分析。分塊決定夾具的套數、工藝流程，是工藝設計的第一步。

b.工藝設計不能只顧眼前，應該遠近結合、滾動發展，做到近期合理、遠期可行。c.要充分考慮混線生產的可能性，在夾具設計任務書和工藝設備選型上盡可能柔性化。

d.生產方式盡可能精益，盡量減少在制品存放，大型外覆蓋件的物流盡量短；靈活布局車間內的各條生產線，使各生產線之間工件輸送及與其他車間的銜接盡量短捷、順暢，提高生產效率。

e.生產線的布置要考慮空中機械化運輸設備和水、電、氣管線布置流暢。f.小件生產盡量集中布置，提高設備利用率。按照工藝流程在線旁布置小件的模式，從節約成本的角度看是不可取的。

g.焊鉗的選型不容易做好，在焊接生產線調試過程中更換5%的焊鉗是比較低的，故需要進行三維焊鉗與夾具的焊接過程動態模擬，提高選型準確性。

h.有條件的項目建議應用數字化工廠軟件虛擬焊接車間，將以往設計中不宜發現的問題經過計算機仿真，較早地被發現和解決，提高設計方案、圖紙的準確性和節拍平衡。

i: 工藝設計不能脫離生產管理系統，計算機系統在那些工位取得生產信息，就要求在設備定貨技術任務書明確功能及接口條件。

5、結束語

焊接工藝設計涉及的知識 領域寬，受到制約同樣比較多，比如產品系列、用戶觀

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念、工藝水平、質量精度要求、周邊物流狀況、投資限制、原有廠房及廠區等，因此要求工藝設計人員見多識 廣。生產線技術水平和自動化率不是越高越好，也不是生產線投資越低越好，在保證產品質量的前提下，高性價比的焊接生產線是工藝設計永恒的追求目標。隨著我 國汽車行業自主品牌的不斷增加，焊接工藝設計也必實現由國外設計多而轉變成國內設計多，將會有更多的自主品牌焊接生產線得到廣泛應用。

——四川綿陽理工學院

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