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焊接生产与工程管理太原科技大学焊接教研室主讲：阴旭焊接结构生产工艺过程按照工艺过程中各工序的内容以及相互之间的关系，都有着大致相同的生产步骤。焊接结构生产步骤一、生产组织与准备二、备料加工1.原材料准备2.材料预处理3.基本元件加工三、装配与焊接四、结构质量检验第一章焊接生产备料焊接结构的备料加工一般要经过钢材的矫正、预处理、划线、放样、下料、弯曲、压制、校正等工序，这对保证产品质量、缩短生产周期、节约材料等方面均有重要的影响。本章将着重讲授钢材的矫正方法、焊接件的加工方法和工艺。第一节焊接生产材料入厂检验第二节钢材预处理第三节划线、放样第四节热切割技术第五节弯曲成形第六节剪切返回主目录焊接生产材料入厂检验焊接生产材料入厂检验是焊接质量保证的重要措施，归属于焊前检验。原材料及焊接材料在化学成分、力学性能等方面的入厂检验，具体检验方法一般分为检查原材料生产厂家所提供的材质证明书、按照技术标准对实物进行复检。原材料的检验焊接结构使用的金属种类很多，相同种类的金属材料亦有不同的型号、牌号。使用时应根据金属材料的出厂质量检验证明书（或合格证）加以鉴定，同时，还须进行外部质量检查和抽样复核，以检查在运输过程中产生的外部缺陷，防止材料型号错乱。对于存在严重外部缺陷的原材料应标记、取出，严禁转入后续生产工序，对于没有出厂证明或新使用的材料必须进行化学成分分析、力学性能试验及焊接性试验后才能投产使用。根据焊接结构生产实际要求，焊接生产常用的原材料一般包括板材、型材、管材等规格形式，材料品种按照化学成分分主要有碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金钢、低合金高强度钢；按用途分主要有结构钢、工具钢、特殊钢；按照冶炼方法分有平炉钢、转炉钢、和电炉钢。焊接金属结构使用的主要原材料为不同规格的钢板，钢板不得有机械分层和严重的金相组织分层，钢板表面不得有裂纹、气泡、结疤、折叠、夹杂、压入的氧化皮等缺陷，以上表面缺陷允许用修磨的方法清除，清除深度不应使钢板小于标准规定的最小厚度，而且要达到表面平滑过渡。钢板入厂检验时，还需要根据同一牌号、同一质量等级、同一炉罐号、同一规格、同一热处理状态等供货条件对化学成分、力学性能（一般为一个拉伸试样、一个弯曲试样、三个V型缺口冲击试样）进行复检，钢材的V型缺口夏比冲击试验结果不符合标准规定时，应从同一批钢材上再取一组（三个V型缺口冲击试样）进行试验，累计六个V型缺口冲击试样的平均值不得低于标准规定值，允许其中两个V型缺口冲击试样低于标准规定值，但低于标准规定值70%的试样只允许有一个，如果钢材有探伤要求的，还要对钢板按照进行超声波探伤检查，钢材的其他检验项目的复检验收、包装、标志和质量证明书应符合国家标准或技术协议的相关规定。对同一批次的原材料进行编号，并做好标记移植（主要采用打钢印的方式），保证每种钢板与其材质单实现对应，便于查找、追踪、核对等工作焊接材料检验焊条检验技术焊条检验主要分为外观质量检验、工艺性能检验、理化性能的检验或其他特殊性能检验。检验的主要依据是相应的国家标准。没有国家标准的品种，可按企业标准或制造企业与用户所签署的协议进行检验。焊条检验依据GB/T5117《碳钢焊条》、GB/T5118《低合金钢焊条》、GB/T983《不锈钢焊条》、GB984《堆焊焊条》等标准进行。⑴焊条外观质量的检验焊条外观质量不仅直接反应焊条制造的综合技术水平，还直接影响焊条的使用性能和焊接质量。焊条的外观质量检验主要包括以下内容：焊条偏心度、焊条直径、焊条长度、药皮强度、耐潮性、裂纹、起泡、竹节、损伤、破头、包头、磨尾长度和印字等。①焊条偏心度的检验焊条偏心度是指焊条断面药皮中心与焊芯中心的偏移，焊条偏心度的检测主要采用铁磁性偏心测定仪（对具有铁磁性的焊条）或无磁性偏心测定仪（无磁性焊条）等器材。焊条偏心度的技术要求见表1-1。表1-1焊条偏心度的技术要求焊条直径/mm偏心度/%国家标准企业标准（压涂时）≤2.5≤7≤53.2~4.0≤5≤4≥5≤4≤3②焊条尺寸的检验焊条尺寸一般包括焊条长度、焊条直径、夹持端长度。碳钢焊条的尺寸要求见表1-2。当焊条直径≤4.0mm时，焊条夹持端长度为10~30mm，当焊条直径≥5.0mm时，焊条夹持端长度为15~35mm。表1-2碳钢焊条的尺寸要求（mm）焊条直径焊条长度基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差1.6±0.06200~250±2.02.0；2.5250~3503.2；4.0；5.0350~4505.6；6.0；6.4；8.0450~700③焊条药皮裂纹凡属下列情况之一者，可判为该项不合格：纵向裂纹或龟裂纹，总长度大于20mm；横向裂纹长度超过焊条半圆周。⑵焊条的焊接工艺性能的检验焊条的工艺性能是指焊条在整个焊接过程中所表现的各种特性，如电弧稳定性、再引弧性、熔渣的流动性、覆盖性、脱渣性、飞溅大小、焊缝成形、全位置焊接的适用性、焊接烟尘大小等。⑶焊条熔敷金属化学成分试验焊条熔敷金属化学成分分析必须准确可靠，其影响因素有焊接工艺参数、取样及分析方法等。各种焊条所采用的化学成分试验方法并不完全相同，但均应符合相应标准的有关规定。通常在平焊位置进行堆焊试样，取样采用切削加工方法。⑷焊条熔敷金属力学性能试验①焊条熔敷金属拉伸试验试件从熔敷金属力学性能试板的焊缝区域内制取，试件数量为一件。熔敷金属拉伸试验执行GB228《金属拉伸试验方法》，应测定抗拉强度、屈服点、断后伸长率、断面收缩率等数值。②焊条熔敷金属V型缺口冲击试验执行GB2650《焊接接头冲击试验方法》。一般碳钢焊条、低合金钢焊条和部分不锈钢焊条需要进行熔敷金属V型缺口冲击试验，试件从熔敷金属力学性能试板上制取，试件数量为五件。数据处理时以五个冲击试样的冲击吸收功为基本数值，舍去其中的最大值和最小值，并计算该焊接材料其余三个试验数值的平均值，在工程实际中对焊接材料的V型缺口冲击试验数据的平均值和最小值都有要求。③焊条熔敷金属硬度试验执行GB2654《焊接接头及堆焊金属硬度试验方法》，可选用布氏、洛氏或维氏硬度计进行测定，试样的测试面与支承面应相互平行。堆焊焊条熔敷金属硬度试验需要制取一个试样，测定洛氏硬度时取5至10点，测定布氏硬度时取5点。焊丝检验技术⑴气体保护电弧焊用焊丝的检验①气体保护电弧焊用焊丝的化学成分试样一般从焊丝上截取≤1mm的焊丝段，并根据需要检测的焊丝化学元素种类和试验方法，测量焊丝的化学成分。②焊丝的尺寸检查包括焊丝直径、挺度、松弛直径和翘距，一般焊丝直径在Φ0.8~1.6mm时，其允许偏差为+0.01~-0.04mm。焊丝直径在Φ0.8~1.2mm时，焊丝的抗拉强度应≥930MPa。当焊丝盘外径≥200mm时，松弛直径应≥250mm。③焊丝的表面质量必须光滑平整，不应有毛刺、划痕、锈蚀和氧化皮等，焊丝的镀铜层要均匀牢固。④气体保护电弧焊用焊丝熔敷金属力学性能试验的试板焊缝射线探伤应符合GB/T3323《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》中的Ⅱ级规定，试板射线探伤前应去除垫板。⑤气体保护电弧焊用焊丝熔敷金属拉伸试验方法、试样形式与焊条熔敷金属拉伸试验相同，试样数量为一件。气体保护电弧焊用焊丝熔敷金属V型缺口冲击试验方法、试样形式与焊条熔敷金属V型缺口冲击试验相同，但不同型号焊丝的熔敷金属V型缺口冲击试验温度及试验数值要求却不一定相同，具体要求应符合GB/T8110《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》中的相关规定。⑵药芯焊丝的检验碳钢药芯焊丝、低合金钢药芯焊丝、不锈钢药芯焊丝的检验一般需要进行熔敷金属化学成分试验、拉伸试验、V型缺口冲击试验、力学性能试板的射线探伤检测、角焊缝试验。⑶埋弧焊用焊丝的检验根据GB/T14957《熔化焊用钢丝》和GB/T17854《埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂》标准规定，主要检测焊丝外观尺寸、化学成分、表面质量等内容。钢材的预处理矫正：钢材的较平和型材的矫直表面处理：去污、除锈防护：喷涂底漆钢材的矫正一、钢材变形的原因1.轧制过程中引起的变形2.钢材因运输和不正确堆放产生的变形3.钢材在下料过程中引起的变形钢材在划线前允许偏差值见表4-1。二、钢材的矫正原理钢材平直和弯曲时纤维长度的变化返回本章首页偏差名称简图允许值钢板、扁钢的局部挠度角钢、槽钢、工字钢、管子的垂直度角钢两边的垂直度工字钢、槽钢翼缘的倾斜度表4-1钢材在划线前允许偏差141141.5ff≥≤≤51000Lf≤100b≤80b≤三、钢材的矫正方法1.手工矫正（1）反向变形法反向弯曲矫正示意图见表4-2，反向扭曲矫正的应用见表4-3。（2）锤展伸长法矫正锤展伸长法矫正的应用见表4-4。名称变形示意图矫正示意图矫正要点钢板对于钢性较好的钢材，其弯曲变形可采用反向弯曲进行矫正。由于钢板在塑性变形的同时，还存在弹性变形，当外力消除后会产生回弹，因此为获得较好的矫正效果，反向弯曲矫正时应适当过量角钢圆钢槽钢表4-2反向弯曲矫正名称变形示意图矫正示意图矫正要点角钢当钢材产生扭曲变形时，可对扭曲部分施加反扭矩，使其产生反向扭曲，从而消除变形扁钢槽钢表4-3反向扭曲矫正的应用变形名称矫正图示矫正要点薄板中间凸起锤击由中间逐渐向四周，锤击力由中间轻至四周重边缘波浪形锤击由四周逐渐向中间，锤击力由四周轻向中间重纵向波浪形用拍板抽打，仅适用初矫的钢板对角翘起沿无翘起的对角线进行线状锤击，先中间后两侧依次进行表4-4锤展伸长法矫正的应用变形名称矫正图示矫正要点扁钢旁弯平放时，锤击弯曲凹部。或竖起锤击弯曲的凸部扭曲将扭曲扁钢的一端固定，另一端用叉形扳手反向扭曲角钢外弯将角钢一翼边固定在平台上，锤击外弯角钢的凸部内弯将内弯角钢放置于钢圈的上面，锤击角钢靠立肋处的凸部（续）变形名称矫正图示矫正要点角钢扭曲将角钢一端的翼边夹紧，另一端用叉形扳手反向扭曲，最后再用锤击矫直角变形角钢翼边小于90°，用型锤扩张角钢内角角钢翼边大于90°，将角钢一翼边固定，锤击另一翼边槽钢弯曲变形槽钢旁弯，锤击两翼边凸起处；槽钢上拱，锤击靠立肋上拱的凸起处（续）机械矫正冷矫正应该是和火焰矫正相对应的另一种矫正方法，又称为机械矫正。机械矫正容易金属的冷作硬化，消耗材料的塑性储备，只能用于塑性良好的材料，不允许对塑性较差和脆性材料进行机械矫正。在实际的生产中，机械矫正会用到专用大型的油压机、水压机、顶床或者直接进行人工大锤的敲打。矫平机的工作原理金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减少，甚至会趋于一致。随着反复压弯程度的减少，其弹复后的残留弯曲必然会趋近于零值而达到矫正的目的。辊式钢板矫平机主要应用于矫正各种规格板材，利用材料的“包辛格效应”对板材进行多次反复弯曲，逐渐减小压弯挠度，使多种原始曲率逐步变为单一曲率，并最终将其矫平，达到工艺要求的平整精度。设备的主要组成机架部分机架是机器的主体，由底座、立柱、连接梁组成，用４根拉紧螺栓联接成一个封闭的预应力框架结构。机架为焊接结构，焊接后经退火处理以消除内应力。机架有足够的强度和刚度，可保证在最大负荷下有较小的弹性挠度，满足板材的矫正需要。辊子部分辊子部分是机器的工作部分，包括工作辊和支承辊。工作辊材质为６０ＣｒＭｏＶ，调质处理硬度为ＨＢ２８６～ＨＢ３２１，表面淬火硬度为ＨＲＣ５６～ＨＲＣ６３，淬硬层深度为６ｍｍ～１０ｍｍ。活动横梁活动梁为单片闭式焊接结构，焊后整体退火处理以消除内应力，它具有足够的刚度和强度，保证板材的矫平精度和减少矫平次数。利用滑块两侧的导向面，活动横梁可上、下移动和转角，活动梁等移动件可横向从机架框架中抽出，易于维护和修理。活动梁安装有４套液压活塞缸作为边上辊升降装置，产生的重载液压力可静载时压下或边矫边压，具备强力矫平机的硬件条件。液压活塞缸保持活动梁的平衡，有足够的力量消除活动梁与丝杆丝母之间的间隙，使工作辊开口大大增加，并保持稳定的状态，有利于原始不平度超标板材的进出料及矫平。压下转角机构压下机构和转角机构是合在一起的，压下转角机构装在机架及联接梁的上部，