第五單元焊接結構

生產(chǎn)工藝規(guī)程的編制學習目標：通過學習，使學生掌握焊接結構工藝性審查、焊接結構的工藝過程分析的方法；掌握焊接工藝評定及焊接結構生產(chǎn)工藝規(guī)程編制的有關知識；能夠編制簡單焊接結構的工藝規(guī)程。綜合知識模塊一

焊接結構的工藝性審查能力知識點1焊接結構工藝性審查的目的焊接結構的工藝性，是指設計的焊接結構在具體的生產(chǎn)條件下能否經(jīng)濟地制造出來，并采用最有效的工藝方法的可行性。為了提高設計產(chǎn)品結構的工藝性，工廠應對所有新設計的產(chǎn)品和改進設計的產(chǎn)品以及外來產(chǎn)品圖樣，在首次生產(chǎn)前進行結構工藝性審查。圖5-1雙孔叉的連桿結構形式在工藝性審查中應實事求是，多分析比較，以便確定最佳方案，舉例說明：三種方案比較如圖5-1a所示的帶雙孔叉的連桿結構形式，裝配和焊接不方便；圖5-1b所示結構是采用正面和側面角焊縫連接的，雖然裝配和焊接方便，但因為是搭接接頭，疲勞強度低，也不能滿足使用性能的要求；圖5-1c所示結構是采用鍛焊組合結構，使焊縫成為對接形式，既保證了焊縫強度，又便于裝配焊接，可見是合理的接頭形式。工藝性審查的目的通過分析可知，焊接結構工藝性審查的目的是保證結構設計的合理性、工藝的可行性、結構使用的可靠性和經(jīng)濟性。通過工藝性審查可以及時調整和解決工藝性方面的問題，加快工藝規(guī)程編制的速度，縮短新產(chǎn)品生產(chǎn)準備周期，減少或避免在生產(chǎn)過程中發(fā)生重大技術問題。通過工藝性審查，還可以提前發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)品中關鍵零件或關鍵加工工序所需的設備和工裝，以便提前安排定貨和設計。能力知識點2工藝性審查的步驟1．產(chǎn)品結構圖樣審查制造焊接結構的圖樣是工程的語言，它主要包括新產(chǎn)品設計圖樣、繼承性設計圖樣和按照實物測繪的圖樣等。由于它們工藝性完善程度不同，因此工藝性審查的側重點也有所區(qū)別。在生產(chǎn)前無論哪種圖樣都必須按以下內容進行圖面審查，合格后才能交付生產(chǎn)準備和生產(chǎn)使用。對圖樣的基本要求繪制的焊接結構圖樣，應符合機械制圖國家標準中的有關規(guī)定。圖樣應當齊全，除焊接結構的裝配圖外，還應有必要的部件圖和零件圖。由于焊接結構一般都比較大，結構復雜，所以圖樣應選用適當?shù)谋壤?，也可在同一圖中采用不同的比例繪出。對圖樣的基本要求當產(chǎn)品結構較簡單時，可在裝配圖上直接把零件的尺寸標注出來。根據(jù)產(chǎn)品的使用性能和制作工藝需要，在圖樣上應有齊全合理的技術要求，若在圖樣上不能用圖形、符號表示時，應有文字說明。2．產(chǎn)品結構技術要求審查焊接結構技術要求，主要包括使用要求和工藝要求。使用要求一般是指結構的強度、剛度、耐久性（抗疲勞、耐腐蝕、耐磨和抗蠕變等），以及在工作環(huán)境條件下焊接結構的幾何尺寸、力學性能、物理性能等。而工藝要求則是指組成產(chǎn)品結構材料的焊接性及結構的合理性、生產(chǎn)的經(jīng)濟性和方便性。為了滿足焊接結構的技術要求，首先要分析產(chǎn)品的結構，了解焊接結構的工作性質及工作環(huán)境；然后必須對焊接結構的技術要求以及所執(zhí)行的技術標準進行熟悉、消化理解；并結合具體的生產(chǎn)條件來考慮整個生產(chǎn)工藝能否適應焊接結構的技術要求。這樣可以做到及時發(fā)現(xiàn)問題，提出合理的修改方案，改進生產(chǎn)工藝，使產(chǎn)品全面達到規(guī)定的技術要求。知識點3工藝性審查的內容在進行焊接結構工藝性審查前，除了要熟悉該結構的工藝特點和技術要求以外，還必須了解被審查產(chǎn)品的用途、工作條件、受力情況及產(chǎn)量等有關方面的問題。在進行焊接結構的工藝性審查時，主要審查以下幾方面內容。1．必須有利于減小應力集中應力集中不僅是降低疲勞強度的主要原因，也是降低材料塑性，引起結構脆斷的主要原因，對結構強度有很壞的影響。為了減少應力集中，應盡量使結構表面平滑，截面改變的地方應平緩并有合理的接頭形式。一般常從以下幾個方面考慮：（1）盡量避免焊縫過于集中圖5-2a用八塊小肋板加強軸承套，許多焊縫集中在一起，存在著嚴重的應力集中，不適合承受動載荷。采用圖5-2b的形式，不僅改善了應力集中的情況，也使工藝性得到改善。圖5-2肋板的形狀與位置比較a）不合理b）合理圖5-3焊縫布置與應力集中的關系圖5-3a中焊縫布置，都有不同程度的應力集中，而且可焊到性差，若改成圖5-3b所示結構，其應力集中和可焊到性都得到改善。（２）盡量采用合理的接頭形式對于重要的焊接接頭應采用開坡口的焊縫，防止因未焊透而產(chǎn)生應力集中。應設法將角接接頭和T形接頭，轉化為應力集中系數(shù)較小的對接接頭。接頭轉化，減小應力集中圖5-4是這種轉化的應用實例，將圖5-4a的接頭轉化為圖5-4b的形式，實質上是把焊縫從應力集中的位置轉移到?jīng)]有應力集中的地方，同時也改善了接頭的工藝性。應當指出，在對接接頭中只有當力能夠從一個零件平緩地過渡到另一個零件上去時，應力集中才是最小的。圖5-4接頭轉化的應用實例a）不合理b）合理（３）盡量避免構件截面的突變在截面變化的地方必須采用圓滑過渡或平緩過渡，不要形成尖角。例如，搭接板存在銳角時（圖5-5a）應把它改變成圓角或鈍角（圖5-5b）。又如肋板存在尖角時（圖5-6a）應將它改變成圖5-6b的形式。在厚板與薄板或寬板與窄板對接時，均應在接合處有一定的斜度，使之平滑過渡。圖5-5搭接接頭中搭板的形式a）不合理b）合理圖5-6肋板的合理形式a）不合理b）合理（４）應用復合結構復合結構具有發(fā)揮各種工藝長處的特點，它可以采用鑄造、鍛造和壓制工藝，將復雜的接頭簡化。把角焊縫改成對接焊縫，不僅降低了應力集中，而且改善了工藝性。圖5-7就是應用復合結構，把角焊縫改為對接焊縫的實例。圖5-7采用復合結構的應用實例a）原設計的板焊結構b）改進后的復合結構2．從減小焊接應力與變形的角度

分析結構的合理性（1）盡可能地減少結構上的焊縫數(shù)量和焊縫的填充金屬量這是設計焊接結構時一條最重要的原則。因為它不僅僅對減少焊接應力與變形有利，而且對許多方面都有利?？蚣苻D角設計方案圖5-8所示的框架轉角，就有兩個設計方案，圖5-8a是用許多小肋板，構成放射形狀來加固轉角；圖5-8b設計是用少數(shù)肋板構成屋頂?shù)男螤顏砑庸剔D角。圖5-8b的方案不僅提高了框架轉角處的剛度與強度，而且焊縫數(shù)量又少，減少了焊后的變形和復雜的應力狀態(tài)。圖5-8框架轉角處加強肋布置的比較a)不合理b)合理（2）盡可能地選用

對稱的構件截面和焊縫位置當焊縫位置對稱于構件截面的中性軸或使焊縫接近中性軸時，在焊后能得到較小的彎曲變形。圖5-9為各種截面的構件，圖5-9a構件的焊縫都在x—x軸一側，焊后由于焊縫縱向收縮，最容易產(chǎn)生彎曲變形；圖5-9b構件的焊縫位置對稱于x—x軸和y—y軸，焊后彎曲變形較小，且容易防止；圖5-9c構件由兩根角鋼組成，焊縫位置與截面重心并不對稱，若把距重心近的焊縫設計成連續(xù)的，把距重心遠的焊縫設計成斷續(xù)的，就能減少構件的彎曲變形。圖5-9構件截面和焊縫位置

與焊接變形的關系a)不合理b)、c)合理（3）盡可能地減小焊縫截面尺寸在不影響結構的強度與剛度的前提下，盡可能地減小焊縫截面尺寸或把連續(xù)角焊縫設計成斷續(xù)角焊縫，減少塑性變形區(qū)的范圍，使焊接應力與變形減少。（4）采用合理的裝配焊接順序對復雜的結構應采用分部件裝配法，盡量減少總裝焊縫數(shù)量并使之分布合理，這樣能大大減少結構的變形。為此，在設計結構時就要合理地劃分部件，使部件的裝配焊接易于進行和焊后經(jīng)矯正能達到要求，這樣就便于總裝。由于總裝時焊縫少，結構剛性大，焊后的變形就很小。（5）盡量避免各條焊縫相交如圖5-10所示三條角焊縫在空間相交。圖5-10a在交點處會產(chǎn)生三軸應力，使材料塑性降低，同時可焊到性也差，并造成嚴重的應力集中。若把它設計成圖5-10b所示的形式，能克服以上缺點。圖5-10空間相交焊縫方案比較a)不合理b)合理3．有利于施工及改善工人的勞動條件（１）盡量使結構具有良好的可焊到性可焊到性是指結構上每一條焊縫都能得到很方便的施焊，在工藝性審查時要注意結構的可焊到性，避免因不易施焊而造成焊接質量不好。圖5-11所示構件，圖5-11a所示三個結構都沒有必要的操作空間，很難施焊；如果改成圖5-11b的形式，就具有良好的可焊到性。圖5-11

可焊到性比較a)不合理b)合理（２）保證接頭具有

良好的可探到傷性嚴格檢驗焊接接頭質量是保證結構質量的重要措施，對于結構上需要檢驗的焊接接頭，必須考慮到是否檢驗方便。對高壓容器，其焊縫往往要求100%射線探傷。圖5-12a所示接頭無法進行射線探傷或探傷結果無效，應改為圖5-12b所示的接頭形式。圖5-12射線探傷可探傷性比較a)不合理b)合理（3）盡量選用焊接性好的材料

來制造焊接結構在結構選材時首先應滿足結構工作條件和使用性能的需要，其次是滿足焊接特點的需要。在滿足第一個需要的前提下，首先考慮的是材料的焊接性，其次考慮材料的強度。另外，在結構設計的具體選材時，為了使生產(chǎn)管理方便，材料的種類、規(guī)格及型號也不宜過多。4．從焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟性角度

分析結構的合理性（1）盡量減少勞動生產(chǎn)量焊接結構生產(chǎn)中，如果不努力節(jié)約人力和物力，不斷提高生產(chǎn)率和降低成本，就會失去競爭能力。除了在工藝上采取一定的措施外，還必須從設計上使結構有良好的工藝性。減少生產(chǎn)勞動量的辦法有很多，歸納起來有以下幾個方面：1）合理地確定焊縫尺寸確定工作焊縫的尺寸，通常用等強度原則來計算求得。但只靠強度計算有時還是不夠的，還必須考慮結構的特點及焊縫布局等問題。例如，焊腳小而長度大的角焊縫，在強度相同情況下具有比大焊腳短焊縫省料省工的優(yōu)點，如圖5-13所示。圖5-13等強度的長短角焊縫圖5-13中焊腳為2K長度為L和焊腳為K長度為2L的角焊縫強度相等，但焊條消耗量后者僅為前者的一半。2）盡量取消多余的加工對單面坡口背面不進行清根焊接的對接焊縫，若通過修整表面提高接頭的疲勞強度是多余的，因為焊縫反面依然存在應力集中。對結構中的聯(lián)系焊縫，因為焊縫受力不大，若要求開坡口或焊透也是多余的加工。如圖5-14中工字梁的上下翼板拼接處焊上加強蓋板，就是多余的，由于焊縫集中反而降低了工字梁承受動載荷的能力。5-14工字梁示意圖3）盡量減少輔助工時焊接結構生產(chǎn)中輔助工時一般占有較大的比例，減少輔助工時對提高生產(chǎn)率有重要意義。結構中焊縫所在位置應使焊接設備調整次數(shù)最少，焊件翻轉的次數(shù)最少。圖5-15a為箱形截面構件的對接焊縫，焊接過程中焊件翻轉一次，就能焊完四條焊縫；圖5-15b設計為角焊縫，如果采用“船形”位置焊接，需要翻轉焊件三次，若用平焊位置焊接則需多次調整機頭。從焊前裝配來看，圖5-15a方案也比圖5-15b要容易些。盡量減少輔助工時圖5-15箱形截面構件4）盡量利用型鋼和標準件型鋼具有各種形狀，經(jīng)過相互組合可以構成剛性更大的各種焊接結構。對同一種結構如果用型鋼來制造，則其焊接工作量會比用鋼板制造要少得多。圖5-15中箱形截面構件，若用兩個槽鋼組成時，其焊接工作量可減少一半。盡量利用型鋼和標準件圖5-16為一根變截面工字梁結構，圖5-16a是用三塊鋼板組成，如果用工字鋼組成，可將工字鋼用氣割分開（圖5-16c所示），再組裝焊接起來（圖5-16b所示），就能大大減少焊接工作量。5-16型鋼組合工字梁a)由三塊鋼板組成b)氣割工字鋼c)組裝焊接工字鋼5）有利于采用先進的焊接方法埋弧焊的熔深比焊條電弧焊大，有時不需開坡口，從而節(jié)省工時；采用二氧化碳氣體保護焊時，不僅成本低、變形小且不需清渣。在設計結構時應使接頭易于使用上述較先進的焊接方法。圖5-17a所示箱形結構的形式可用焊條電弧焊焊接，若做成圖5-17b形式，就可使用埋弧焊和二氧化碳氣體保護焊。圖5-17箱形結構a）焊條電弧焊焊接b）埋弧焊或二氧化碳氣體保護焊（2）使用材料一定要合理合理地使用材料，不僅可以降低成本，而且可以減輕產(chǎn)品重量，便于加工和運輸?shù)龋栽诠に囆詫彶闀r應給予重視。一般來說，零件形狀越簡單，材料的利用率就越高。圖5-18為法蘭盤備料的三種方案：圖5-18a是用沖床落料制作；圖5-18b是用扇形片拼接；圖5-18c是用氣割板條熱彎而成圖5-18法蘭盤的備料方案比較a）沖床落料制作b）扇形片拼接c）氣割板條熱彎而成法蘭盤的備料方案比較材料的利用率按a、b、c順序提高，但生產(chǎn)的工時也按此順序增加，哪種方案好要綜合比較才能確定。通常是法蘭直徑小，生產(chǎn)批量大時，可選用a方案；尺寸大、批量大時，采用b方案能節(jié)約材料，經(jīng)濟效果好；法蘭直徑大且窄，批量小，宜選用c方案。圖5-19鋸齒合成梁圖5-19b是鋸齒合成梁，如果用工字鋼通過氣割方法（如圖5-19a所示）再焊接成鋸齒合成梁，就能節(jié)約大量的鋼材和焊接工時。知識點4焊接齒輪的工藝性審查齒輪毛坯多為鑄造生產(chǎn)。但是當齒輪直徑大于1m以上時仍采用鑄造工藝生產(chǎn)，則廢品率和生產(chǎn)成本都將會進一步增高。另外，由于齒輪的工作特點，決定齒輪不能只用一種材料制造，所以在重型機械中，過去一直用鑄造方式制作的大中型齒輪越來越多地被焊接齒輪所代替。焊接齒輪的工藝性審查對于這類焊接結構，最容易受傳統(tǒng)鑄造或鍛造結構的影響，因此應認真審查分析。下面以如圖5-20所示的輻板式圓柱齒輪為例作些介紹。圖5-20輻板式圓柱焊接齒輪a)單輻板式b)三輻板式1．焊接齒輪的工作特點焊接齒輪在工作時可能受到下列幾種力的作用：齒輪自身轉動時產(chǎn)生的離心力；由傳動軸傳來的轉動力矩或由外界作用的圓周力；由于工作部分結構形狀和所處的工作條件不同而引起的軸向力和徑向力；由于各種原因引起的振動和沖擊力。2．焊接齒輪的結構特點焊接齒輪分為工作部分和基體部分。工作部分是指直接與外界接觸并實現(xiàn)功能的部分，如輪齒；基體部分由輪緣、輪輻和輪轂三者組成，主要對工作部分起支撐和傳遞力的作用。焊接齒輪的結構特點制造時可選用不同的材料以滿足齒輪各部位的工作要求。如輪緣、輪轂的表面受力大，可選用強度高的低合金鋼生產(chǎn)；而輻板傳遞載荷，需要足夠的韌性，強度要求可低些，選用Q235低碳鋼制造。（1）輪轂對于承受載荷不大，精度要求不高的輪結構，輪轂可以用圓鋼焊在輪輻上，然后再加工出軸孔和鍵槽。對于一些直徑稍大的齒輪，其輪轂除了采用鋼車削而成外，更宜采用厚壁管制作。輪轂一般常用的焊接輪轂形式如圖5-21a所示。有時為了防止輪子的偏擺、震動以及提高承載能力，常常在輪轂與輪輻之間焊接加強筋，如圖5-21b所示。為保證輪轂與輪輻的精度，可以在輪轂上加工出定位臺階，如圖5-21c所示。圖5-21輪轂的焊接結構a)一般焊接輪轂形式b)增加加強筋c)加工出定位臺階（2）輪輻根據(jù)輪結構的尺寸和承載大小不同，其輪輻結構也有所不同，可以分為輻板式和輻條式兩種。輻板式結構簡單，能夠傳遞較大的扭轉力矩。焊接齒輪多采用輻板結構，最常用和較簡單的辦法是切割圓形鋼來制作輪輻。輪輻如圖5-20和圖5-22所示為齒輪和飛輪的輻板式焊接結構。由于齒輪要求較高的強度、剛度以及較大的慣性矩來儲存動能，因此，輪輻都是由厚鋼板焊接制作而成的。如果輪輻已經(jīng)采用加強筋加固，其厚度可以適當?shù)販p小。輪輻當輪緣寬度較小時可采用單輻板，加放射狀筋板以增強剛度，如圖5-22b所示。當輪緣較寬或存在軸向力，則采用雙輻板或多輻板式輪輻結構，如圖5-20b所示。圖5-22常見的輪輻結構a)圓形輻板b)放射狀輻板（3）輪緣輪緣是輪結構的執(zhí)行構件，也多是輪的工作面。根據(jù)輪的工作用途和尺寸大小不同，輪緣可分別采用圓鋼車制、鋼板彎曲成形、鑄鋼或鍛鋼件。對較大尺寸的零件，還可以分段制造，然后拼焊成環(huán)形輪緣。輪緣對于一些重型焊接齒輪，可以用如圖5-20b所示的寬緣多輻焊接結構，以提高重載齒輪的剛性和抗震性能。圖5-23所示為輪緣毛坯的幾種生產(chǎn)方式：圖5-23a為分段鍛造后拼焊；圖5-23b為利用鋼板氣割下料后拼焊；圖5-23c為鋼板卷圓后焊成筒體，然后逐個切割下來。圖5-23輪緣毛坯的制備a)分段鍛造后拼焊b)利用鋼板氣割下料后拼焊c)鋼板卷圓后焊接齒輪的焊接輪緣、輪輻和輪轂之間可以采用T形接頭或對接接頭，它們均為受力焊縫，其中輪輻和輪轂之間的焊接接頭所受的載荷較大。另外，對于重要的焊接齒輪，T形接頭應按輻板開坡口，以便焊透焊縫根部。對于轉速較高或經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷的焊接齒輪，最好采用對接接頭。3．焊接齒輪工藝性審查結論1）焊接齒輪的整體結構應做到勻稱和緊湊，輪體上焊縫分布相對于轉動軸線應均勻對稱以保證機械的平衡。2）根據(jù)輪體上各組成部分所處的地位和工作特點不同，對材料要求不同，因此應按實際需要選擇材料，同時注意材料的焊接性。焊接齒輪工藝性審查結論3）由于齒輪采用輻板式焊接結構，輪緣和輪轂對焊縫剛性約束大，基體上兩條環(huán)行封閉的焊縫在焊接過程中最容易產(chǎn)生裂紋，因此在設計時，應選用抗裂性能較好的低氫型焊接材料，并在工藝上采用預熱或對工件實施對稱焊接等措施。4）從焊接齒輪受力上分析，基體是在動載荷下工作，其破壞形式主要是疲勞破壞。因此基體的焊接結構需要盡量避免一切引起應力集中的因素。如接頭應開坡口并兩面施焊、焊縫避開應力集中區(qū)、在應力集中部位采用大圓弧過渡等。焊接齒輪工藝性審查結論焊接齒輪工藝性審查結論5）焊接齒輪的結構形式不應受傳統(tǒng)結構的影響，要在受力分析的基礎上發(fā)揮焊接工藝的特長，通過對各構件的合理組合，有可能會獲得強度高、剛性好和重量輕的新結構。綜合知識模塊二

焊接生產(chǎn)工藝過程分析在生產(chǎn)準備工作中，進行工藝分析，編制工藝方案，是作為指導產(chǎn)品工藝準備工作的依據(jù)。除單件小批生產(chǎn)的簡單產(chǎn)品外，都應具有工藝方案，它是工藝規(guī)程設計的依據(jù)。進行工藝分析可以設計出多個工藝方案，進行比較，確定一個最優(yōu)方案供編制工藝規(guī)程和繼續(xù)進行其他準備工作。因此，在制定工藝方案，編制工藝文件之前，仔細地進行焊接生產(chǎn)全過程的工藝分析是十分必要的。能力知識點1

焊接工藝過程分析的原則首先，從焊接結構生產(chǎn)的要求入手，包括技術要求、經(jīng)濟要求、勞動保護、安全衛(wèi)生，明確焊接結構生產(chǎn)的規(guī)模和方式，使確定的工藝方案在保證產(chǎn)品質量的同時，充分考慮生產(chǎn)周期、成本和環(huán)境保護。焊接工藝過程分析的原則其次，根據(jù)本企業(yè)能力，積極采用國內外先進工藝技術和裝備，以不斷提高企業(yè)工藝水平和生產(chǎn)能力。能力知識點2

生產(chǎn)綱領對工藝分析的影響工藝分析是在焊接結構生產(chǎn)要求和可能實施的生產(chǎn)工藝過程之間，尋求矛盾和解決矛盾的辦法。焊接工藝過程分析的目的，是根據(jù)不同的生產(chǎn)綱領選擇來確定最佳工藝方案。生產(chǎn)綱領是指某產(chǎn)品或零、部件在一年內的產(chǎn)量（包括廢品）。生產(chǎn)綱領對工藝分析的影響按照生產(chǎn)綱領的大小，焊接生產(chǎn)可分為三種類型：單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)。不同的生產(chǎn)類型，其特點是不一樣的，因此所選擇的加工路線、設備情況、人員素質、工藝文件等也是不同的。生產(chǎn)類型的劃分見表5-1。表5-1生產(chǎn)類型劃分生產(chǎn)類型產(chǎn)品類型及同種零件的年產(chǎn)量（件）重型中型輕型單件生產(chǎn)5以下10以下100以下成批生產(chǎn)小批生產(chǎn)5~10010~200100~500中批生產(chǎn)100~300200~500500~5000大批生產(chǎn)300~1000500~50005000~50000大量生產(chǎn)1000以上5000以上50000以上（1）單件生產(chǎn)當產(chǎn)品的種類繁多，數(shù)量較小，重復制造較少時，其生產(chǎn)性質可認為是單件生產(chǎn)。編制工藝規(guī)程時應選擇適應性較廣的通用裝配焊接設備、起重運輸設備和其他工裝設備，這樣可以在最大程度上避免了設備的閑置。單件生產(chǎn)使用機械化生產(chǎn)是得不償失的，所以可選擇技術等級較高的工人進行手工生產(chǎn)。應充分挖掘工廠的潛力，盡可能降低生產(chǎn)成本。（2）大量生產(chǎn)當產(chǎn)品的種類單一，數(shù)量很多，工件的尺寸和形狀變化不大時，其性質接近于大量生產(chǎn)。因為要長時間重復加工，所以宜采用機械化、自動化水平較高的流水線生產(chǎn)，每道工序都由專門的機械和工裝完成，加工同步進行，生產(chǎn)設備負荷越大越好。（3）成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)的產(chǎn)品具有周期性重復加工的特點。機械化程度介于單件生產(chǎn)和大量生產(chǎn)之間。應部分采用流水線作業(yè)，但加工節(jié)奏不同步。能力知識點3

工藝過程分析方法及內容工藝過程分析應遵循“在保證技術條件的前提下，取得最大經(jīng)濟效益”的原則。進行工藝過程分析時主要從兩方面著手：1．從保證技術條件的要求進行工藝分析2．從采用先進工藝的可能性進行分析1．從保證技術條件

的要求進行工藝分析焊接結構的技術條件，一般可歸納為獲得優(yōu)質的焊接接頭和獲得準確的外形尺寸兩個方面。（1）保證獲得優(yōu)質的焊接接頭焊接接頭的質量應滿足產(chǎn)品設計的要求，主要表現(xiàn)在焊接接頭的性能應符合設計要求和焊接缺陷應控制在規(guī)定范圍之內兩個方面。焊接方法對接頭質量的影響一般來說，影響焊接接頭質量的主要因素，可歸納為以下三個方面：1）焊接方法的影響。不同焊接工藝方法的熱源具有不同的性質，它們對焊接接頭質量有著不同的影響。例如電渣焊時，由于熱源移動緩慢而熱輸入又大，因而使焊接接頭具有粗大的金相組織，要對焊件進行一定的熱處理以后，才能獲得所需的力學性能。焊接方法對接頭質量的影響又如埋弧自動焊時，由于熱源具有電流大、移動快的特點，這就使得很多因素都能夠導致氣孔的形成，如焊劑受潮、焊絲和焊件上的鐵銹及油污以及生產(chǎn)管理中的一些問題（如裝配后沒即時施焊引起接縫處生銹）等。在進行工藝分析時，這些都是選擇工藝方法和確定相應措施的依據(jù)。材料成分和性能對接頭質量的影響2）材料成分和性能的影響在焊接熱過程作用下，母材與焊縫金屬中發(fā)生了相變與組織變化，在熔化金屬中進行著冶金反應，所有這些都將影響著焊接接頭的各種性能。例如，碳鋼結構的焊接接頭內，隨著母材含碳量的增加，使鋼的淬硬傾向增大，熱影響區(qū)內容易產(chǎn)生冷裂紋，同時也促使焊縫中氣孔和熱裂紋的產(chǎn)生，這些都增加了產(chǎn)生缺陷的可能性。材料成分和性能對接頭質量的影響合金結構鋼中各種合金元素對焊接性的影響更為顯著。焊后在熱影響區(qū)容易產(chǎn)生塑性差的組織和冷裂紋；在焊縫內會形成塑性差的焊縫金屬或產(chǎn)生熱裂紋。材料成分和性能對接頭質量的影響結構形式對接頭質量的影響3）結構形式的影響由于結構因素而引起的焊接缺陷是很常見的，在剛性非常大的接頭處，由于應力很大或冷卻速度大，都是產(chǎn)生裂紋的主要原因。結構形式對接頭質量的影響有時在接頭某一個方向上散熱不好，會產(chǎn)生嚴重的咬邊缺陷，降低了焊接接頭的動載強度?？珊傅叫圆缓玫慕宇^，在一般情況下難以得到優(yōu)良的接頭質量（如容易產(chǎn)生成形不好、未焊透等）。保證獲得優(yōu)質的焊接接頭總之，影響焊接接頭質量的因素很多，但這些因素不是單一存在的，而是相互作用，錯綜復雜。在分析接頭質量時，既要考慮到如何獲得優(yōu)質的焊縫，又要考慮到不同工作條件下對結構所提出的技術要求。（2）保證獲得準確的外形和尺寸在焊接結構的技術條件中，另一個主要方面是要求獲得準確的外形和尺寸。這不僅關系到它的使用性能，而且還因為焊接過程絕大多數(shù)是在不對稱的局部加熱的情況下完成的。保證獲得準確的外形和尺寸在焊接接頭和焊接結構中產(chǎn)生應力與變形也是不可避免，這就給焊接結構生產(chǎn)帶來許多麻煩。所以在焊接工藝分析時應結合產(chǎn)品結構、生產(chǎn)性質和生產(chǎn)條件，提出控制變形的措施，確保技術條件的要求。要做到這一點，必須考慮以下兩個方面的問題：保證獲得準確的外形和尺寸1）考慮結構因素的影響。根據(jù)結構的剛性大小和焊縫分布，分析焊后每條焊縫可能引起焊接變形的方向及大小程度，找出對技術條件最不利的那些焊縫。保證獲得準確的外形和尺寸2）采用適當?shù)墓に嚧胧??？紤]如何安排裝配、焊接順序，才能防止和減小焊接應力與變形。在此基礎上考慮焊接方法、焊接參數(shù)、焊接方向的影響，使用反變形法或剛性固定法等措施。2．從采用先進工藝可能性進行分析在進行工藝分析的過程中，首先應分析使用先進技術的可行性。采用先進技術，可大大簡化工序，縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟效益。這里從三個方面來討論：（1）采用先進的工藝方法所謂先進的工藝方法，是對某一種具體的焊接結構而言。如果同一結構可以用幾種焊接方法焊接，其中有一種焊接方法相對的生產(chǎn)率高而且焊接接質量好，同時對其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)也無不利的影響，工人勞動條件也好，就可以說這種方法就是先進的焊接工藝方法。例如某廠高壓鍋爐的鍋筒縱縫焊接，筒體材料為20g鋼，壁厚為90mm，如圖5-24所示。在制造高壓汽包的生產(chǎn)中，用電渣焊代替多層埋弧自動焊后，使生產(chǎn)率提高了一倍，成本降低了25%左右。采用先進的工藝方法圖5-24高壓鍋爐的鍋筒兩種工藝方法比較1）用電渣焊代替多層埋弧自動焊以后，大約50%的工序得到取消或簡化，在生產(chǎn)過程中完全取消了機械加工和預熱工序，便生產(chǎn)過程大為簡化。2）從兩種工藝方法的生產(chǎn)率來比較，多層埋弧自動焊的機動時間為100%，電渣焊焊完同樣長度焊縫的機動時間為44%。兩種工藝方法比較3）從焊縫質量來比較：獲得優(yōu)良焊縫的穩(wěn)定程度，電渣焊比多層埋弧自動焊要大。生產(chǎn)經(jīng)驗證明，在汽包制造中電渣焊的返修率僅為5%，而多層埋弧自動焊為15%~20%。4）從技術經(jīng)濟指標看，也說明了電渣焊的優(yōu)越性。（2）焊接生產(chǎn)過程的機械化與自動化焊接結構的生產(chǎn)過程，可部分實現(xiàn)加工機械化與自動化，也可全盤實現(xiàn)，這要根據(jù)具體條件來決定。在產(chǎn)品進行批量生產(chǎn)時，應優(yōu)先考慮機械化與自動化。對于單件小批生產(chǎn)的產(chǎn)品，一般不必采用。但是如果產(chǎn)品的種類具有相似性，工裝設備具有通用性時，可以先進行方案對比再做出選擇。（3）改進產(chǎn)品結構

創(chuàng)造先進的工藝過程在進行工藝分析時，應當創(chuàng)造性地采用全新的工藝過程，有些產(chǎn)品只要結構形式稍加改變，工藝過程就變化很大，可明顯提高產(chǎn)品質量及生產(chǎn)率，機械化與自動化水平也提高了，因此，可以說這就是先進的工藝過程。實踐證明，先進工藝過程的創(chuàng)造，往往是從改進產(chǎn)品結構形式或某些接頭型式開始的。改進產(chǎn)品結構，創(chuàng)造先進工藝例如小型受壓容器，常見的結構形式如圖5-25所示，工作壓力為1.6MPa，壁厚為3~5mm。它由兩個壓制的橢圓封頭和一個圓筒節(jié)組成，用一條縱焊縫和兩條環(huán)焊縫焊成。對于單件、小批量生產(chǎn)來說，這種結構形式是合理的。圖5-25帶圓筒節(jié)的小型容器帶圓筒節(jié)的小型容器對于單件、小批量生產(chǎn)來說，這種結構形式是合理的。它的主要工藝過程是：壓制橢圓封頭→滾圓筒節(jié)→焊縱焊縫→裝配→焊接兩條環(huán)縫。這種工藝過程的優(yōu)點是封頭壓制容易、模具費??；其缺點是工序多、焊縫多、需要滾圓設備，裝配也麻煩。改進產(chǎn)品結構，創(chuàng)造先進工藝在產(chǎn)量多的時候就不宜用上述的工藝過程，可將容器改成圖5-26所示的結構形式，就能簡化工藝過程使生產(chǎn)率大幅度提高。它的主要工藝過程是：壓制杯形封頭→裝配→焊接環(huán)焊縫。圖5-26無圓筒節(jié)的小型容器無圓筒節(jié)的小型容器優(yōu)點：很明顯工序、焊縫都減少了，裝配也很容易，所以生產(chǎn)率和產(chǎn)品質量都提高了，而工人的勞動條件也有改善；缺點：是模具費用多，但由于產(chǎn)量多平均每個產(chǎn)品所負擔的模具費用就不多了。這種結構還取消了圓筒節(jié)，節(jié)約了購置滾圓筒節(jié)設備的費用和車間生產(chǎn)面積，所以在大批量生產(chǎn)的情況下，采用5-26所示的結構是合理的。最后還要考慮安全生產(chǎn)和改善工人的勞動條件。生產(chǎn)必須要安全，要防觸電、防輻射、注意通風等。在焊接帶有人孔的容器環(huán)縫時，應設計成不對稱的雙V形坡口，內淺外深，這樣可以減少容器內的焊接量，勞動條件比對稱雙V形坡口改善了很多。工藝過程分析的方法綜合知識模塊三焊接工藝評定能力知識點1焊接工藝評定的目的重要的焊接結構如壓力容器、鍋爐、能源與電力設備的金屬結構、橋梁、重要的建筑結構等，在編制焊接工藝規(guī)程之前都要進行焊接工藝評定。焊接工藝評定通常，企業(yè)接受新的結構生產(chǎn)任務，進行工藝分析，初步制定工藝之后，就要下達焊接工藝評定任務書，擬定焊接工藝評定指導書，根據(jù)規(guī)定的焊接試件、試樣，進行檢驗、加工、試驗，測定焊接接頭是否具有所要求的性能。然后作出焊接工藝評定報告，編制焊接工藝規(guī)程，作為焊接生產(chǎn)的依據(jù)。焊接工藝評定焊接工藝評定的目的在于驗證焊接工藝指導書的正確性，焊接工藝正確與否的標志在于焊接接頭的使用性能是否符合要求。焊接工藝評定有兩個功能：其一是驗證施焊單位擬定的焊接工藝的正確性；其二是評定施焊單位焊制焊接接頭的使用性能符合設計要求的能力。焊接工藝評定經(jīng)過焊接工藝評定合格后，提出“焊接工藝評定報告”，作為編制“焊接工藝規(guī)程”時的主要依據(jù)之一。焊接工藝評定是為驗證所擬定的焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及結果評價。能力知識點2

焊接工藝評定的原則及程序1．制定焊接工藝應遵循的基本原則（1）保證質量獲得外觀和內在質量滿意的焊接接頭，焊接變形在允許的范圍之內，應力盡量小。（2）提高焊接生產(chǎn)率如便于施焊、可達性好、翻轉次數(shù)少、可利用焊接夾具及焊接變位機械使焊接在最有利的位置進行、實現(xiàn)機械化和自動化焊接等。2．焊接工藝評定程序在對待生產(chǎn)的焊接結構進行了焊接生產(chǎn)工藝分析之后，能夠確定在焊接生產(chǎn)中遇到的各種焊接接頭；對這些接頭的有關數(shù)據(jù)，如材質、板厚（管壁厚度）、焊接位置、坡口形式及尺寸、焊接方法等進行整理編號；進而確定需要進行焊接工藝評定的焊接接頭。（1）編制“焊接工藝評定指導書”通常由生產(chǎn)單位的設計或工藝技術管理部門提出需要焊接工藝評定的項目，對于所提出的焊接工藝評定項目經(jīng)過一定審批程序后，根據(jù)有關法規(guī)和產(chǎn)品的技術要求編制焊接工藝評定任務書。編制“焊接工藝評定指導書”工藝評定任務書的內容包括：產(chǎn)品訂貨號、接頭形式、母材金屬牌號與規(guī)程、對接頭性能的要求、檢驗項目和合格標準。根據(jù)焊接工藝評定任務書的要求，通常由焊接工程師編制焊接工藝評定指導書。其內容包括以下幾個方面：焊接工藝評定指導書焊接工藝評定指導書的內容包括以下幾個方面：1）結構名稱、接頭名稱、文件編號。2）母材的鋼號、分類號和規(guī)格。3）接頭形式、坡口及尺寸（簡圖或施工圖）。4）焊接方法。5）焊接參數(shù)及熱參數(shù)。6）焊接材料。7）焊接位置（立焊時還必須包括焊接方向）。8）焊前準備、焊接要求、清根、錘擊等在內的其他技術要求等。9）編制的日期、編制人、審批人的簽字。焊接工藝評定指導書（2）試件的準備與焊接根據(jù)制定的焊接工藝指導書，由焊接工程師或技術人員根據(jù)有關標準的規(guī)定，進行焊接試件的準備與焊接。主要內容有：1）按標準規(guī)定的圖樣，選用材料并加工成待焊試件。焊接工藝評定的試件，可分為全焊透開坡口對接焊試件、局部焊透開坡口對接焊試件以及角接焊縫試件，在以上三種試件中還可分成板材試件和管材試件，對于橫焊和塞焊焊縫的工藝評定試驗則采用模擬試件。試件的準備與焊接2）使焊接工藝評定所用的焊接設備、裝備和儀表處于正常工作狀態(tài)。3）試件焊接是焊接工藝評定的關鍵環(huán)節(jié)之一。要求焊工按焊接工藝評定指導書的規(guī)定認真操作，同時應有專人做好實焊記錄。它是現(xiàn)場焊接的原始資料，是焊接工藝評定報告的重要依據(jù)。（3）試件檢驗與測試需要對焊接好的試件進行各種檢驗和性能測試，主要包括焊縫缺陷檢驗和力學性能試驗兩個部分。（4）編制焊接工藝評定報告在完成了各項檢測后，焊接工程師匯集所有試驗記錄和試驗報告，可以編制“焊接工藝評定報告”。它實際上也是評定的記錄，故其內容包括了焊接工藝評定指導書的內容。所不同的是，所有項目不是擬定的，而是實際采用的記錄。編制焊接工藝評定報告編寫內容大體分成兩大部分：第一部分是記錄焊接工藝評定試驗的條件，包括試件材料牌號、類別號、接頭形式、焊接位置、焊接材料、保護氣體、預熱溫度、焊后熱處理制度和焊接能量參數(shù)等；第二部分是記錄各項檢驗結果，其中也包括拉伸、彎曲、沖擊、硬度、宏觀金相、無損檢驗和化學成分分析結果等。編制焊接工藝評定報告焊接工藝評定結論為“合格者”，即可將全部評定用資料匯總，做為一份完整的評定材料存檔保存，以備編制焊接工藝規(guī)程時應用。如評定結論為“不合格”者，應分析原因，提出改進措施，修改焊接工藝指導書，重新進行評定直到合格為止。綜合知識模塊四

焊接結構工藝規(guī)程的編制能力知識點１工藝過程的概念及組成1．焊接結構加工工藝過程的概念制造一臺焊接結構產(chǎn)品必須經(jīng)過一系列的勞動過程，主要包括：１）原材料準備、材料及零部件的運輸和儲存。焊接結構產(chǎn)品的勞動過程２）生產(chǎn)準備工作。即組織計劃的制定、工藝規(guī)程的擬定、工藝裝備的設計制造及準備等。３）毛坯的制造。通過鑄、鍛、焊等方法將原料制成毛坯。４）結構零件的加工和熱處理。５）產(chǎn)品的焊接和裝配。６）焊接產(chǎn)品的檢驗、調試和油漆包裝等。生產(chǎn)過程由上述過程可以看出，焊接產(chǎn)品的勞動過程相當復雜。我們將金屬材料軋制的型材或制成的金屬坯料，經(jīng)過多道工序加工后，制成半成品或成品的各個勞動過程的總和稱為生產(chǎn)過程。工藝過程、輔助生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程既包括直接改變零件形狀、尺寸和材料性能或將零、部件進行裝配焊接等所進行的加工過程，如劃線下料、成形加工、裝配焊接及熱處理等；同時也包括各種輔助生產(chǎn)過程，如材料供應、零部件的運輸保管、質量檢驗、技術準備等。前者稱為工藝過程，后者稱為輔助生產(chǎn)過程。2．加工工藝過程的組成焊接結構產(chǎn)品的工藝過程是由一系列的工序依次排列組合而成的。通過各種工序可以將原材料或毛坯逐漸制成成品。（１）工序定義：由一個或一組工人，在一臺設備或一個工作地點對一個或同時幾個焊件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。工序是工藝過程的最基本組成部分，是生產(chǎn)計劃的基本單元，工序劃分的主要依據(jù)是加工工藝過程中工作地是否改變和加工是否連續(xù)完成。工序焊接結構生產(chǎn)工藝過程的主要工序有放樣、劃線、下料、成形加工、邊緣加工、裝配、焊接、矯正、檢驗、油漆等。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品由原材料或半成品所經(jīng)過的毛坯制造、機械加工、裝配焊接、油漆包裝等加工所通過的路線叫工藝路線或工藝流程，它實際上是產(chǎn)品制造過程中各種加工工序的順序和總和。（２）工位在某一工序中，工件在加工設備上所占的每個工作位置稱為工位。例如在轉胎上焊接工字梁上的四條焊縫，如用一臺焊機，工件需轉動四個角度，即有四個工位，圖5-27a所示。如用兩臺焊機，焊縫1、4同時對稱焊→翻轉→焊縫2、3同時對稱焊，工件只需裝配兩次，即有兩個工位，如圖5-27b所示。圖5-27工字梁的焊接工位（３）工步工步是工藝過程的最小組成部分，它還保持著工藝過程的一切特性。在一個工序內工件、設備、工具和工藝規(guī)范均保持不變的條件下所完成的那部分動作稱為工步。工步構成工步的某一因素發(fā)生變化時，一般認為是一個新的工步。例如，厚板開坡口對接多層焊時，打底層用CO2氣體保護焊，中間層和蓋面層均用焊條電弧焊，一般情況下，蓋面層選擇的焊條直徑較粗，電流也大一些，則這一焊接工序是由三個不同的工步組成。能力知識點2

焊接結構加工工藝規(guī)程1．工藝規(guī)程的概念在實際生產(chǎn)中，對于某個產(chǎn)品的焊接加工，常?？梢圆捎脦追N不同的方案來完成。根據(jù)產(chǎn)品對象的技術要求和工廠的實際情況，從可能有的多種方案中，篩選一個最佳方案，并用文字和圖表示出來，作為組織生產(chǎn)技術文件和進行技術準備的依據(jù)。這種被規(guī)定下來的、為本單位生產(chǎn)人員所遵守的指導性技術文件稱為工藝規(guī)程。2．加工工藝規(guī)程的作用編制工藝規(guī)程是生產(chǎn)中一項技術措施，它是根據(jù)產(chǎn)品的技術要求和工廠的生產(chǎn)條件，以科學理論為指導，結合生產(chǎn)實際所擬定的加工程序和加工方法?？茖W的工藝規(guī)程具有如下作用：加工工藝規(guī)程的作用1）工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件。工藝規(guī)程是在總結技術人員和廣大工人實踐經(jīng)驗的基礎上，根據(jù)一定的工藝理論和必要的工藝試驗制定出來的。按照合理的工藝規(guī)程組織生產(chǎn)，可以使結構在滿足正常工作和安全運行的條件下達到高質、優(yōu)產(chǎn)和最佳的經(jīng)濟效益。加工