1、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 焊接结构的装配第二节 焊接结构的焊接工艺,第一节 焊接结构的装配,一、装配方式的分类 二、装配的基本条件 三、定位原理及定位基准 四、装配中的测量 五、装配用工夹具及设备 六、装配的基本方法 七、装配工艺过程的制定及典型结构件的装配,返回,第二节 焊接结构的焊接工艺,一、制定焊接工艺的原则及内容 二、
2、焊接方法、焊接材料及焊接设备的选择 三、焊接参数的选定 四、焊接热参数的确定 五、焊接工艺评定 六、典型结构的焊接工艺评定程序,返回,一、装配方式的分类,1.按结构类型及生产批量的大小分类 （1）单件小批量生产 （2）成批生产 2.按工艺过程分类 （1）由单独的零件逐步组装成结构 （2）由部件组装成结构 3.按装配工作地点分类 （1）固定式装配 （2）移动式装配,返回,二、装配的基本条件,装配的基本条件：定位、夹紧、测量,1.定位：就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。如图5-1所示。零件的正确定位，不一定与产品设计图上定位一致，应考虑焊后的焊接变形，如图5-2所示。 2.夹紧：就是借助
3、通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以固定的过程。 3.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。,返回,三、定位原理及定位基准,1.定位原理：零件在空间的定位是利用六点定位法则进行的，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。 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、
4、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。如图5-3所示 （2）定位基准的选择 1）装配定位基准尽量与设计基准重合。 2）同一构件一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。 3）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 4）所选择的定位基准应便于装配中的零件定位与测量。,返回,四、装配中的测量,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。 一般多以定位基准作为测量基准，如图5-3所示。当以定位基准用为测量基准不得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
5、原则，重新选择合适的点、线、面作为测量基准。如图5-1。 2.各种项目的测量： （1）线性尺寸的测量：是指焊件上被测点、线、面与测量基准间的距离。可用卷尺、盘尺、直尺等来测量 （2）平行度的测量 （3）垂直度的测量 （4）同轴度的测量：指焊件上具有同一轴线的几个零件，装配时其轴线的重合程度，如图5-9所示。 （5）角度的测量：利用各种角度样板来测量零件间的角度。如图5-10,返回,平行度的测量,1）相对平行度的测量：相对平行度是指焊件上被测的线（或面）相对于测量基准线（或面）的平行度，如图5-4。在测量时应注意： a)测量的点应多一些，以避免焊件不直而造成的误差 b)测量工具应垂直于基准 c)
6、直接测量不方便时，间接测量 2）水平度的测量 a)用水平尺测量 b)用软管水平仪测量：如图5-5 c)用不准仪测量：如图5-6,返回,垂直度的测量,1）相对垂直度的测量：相对垂直度是指焊件上被测的直线（或面）相对于测量基准线（或面）的垂直程度。尺寸较小的可利用90角尺直接测量。当焊件尺寸很大时，可采用辅助线测量法，即用高刻度尺作为辅助线测量直角三角开的斜边。 对于桁架类结构，可以用间接测量法，如图5-7所示。 2）铅垂度的测量：是测定焊件上线或面是否与水平面垂直。常用吊线外向型或经纬仪（如图5-8)测量。,返回,五、装配用工夹具及设备,1.装配用工具及量具：如图5-11，5-12所示 2 .装
7、配用夹具：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。 （1）螺旋夹具：弓形螺旋夹（又称C形夹，如图5-13）、螺旋拉紧器（如图5-14a、b）、螺旋压紧器（如图5-14c、d）、螺旋推撑器（如图5-14e、f） （2）楔条夹具：如图5-15所示。 （3）杠杆夹具：如图5-16所示。 3.装配用设备,返回,装配用设备,对装配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
8、，使用方便，成本低。1.装配用平台：主要有铸铁平台、钢结构平台、导轨平台、水泥平台、电磁平台 2.胎架：又称模架 制作胎架时应注意以下几点：,返回,制作胎架时应注意以下几点：,1）胎架工作面的形状应怀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焊件施行装、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，以便于装配中对焊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准下沉或胎架变形而影响产品的形状和
9、尺寸。,返回,六、装配的基本方法,返回,1.装配前的准备 2.零件的定位方法 3.零件的装配方法 4.装配中的定位焊,装配前的准备,（1）熟悉产品图样和工艺规程 （2）装配现场和装配设备的选择 （3）工量具的准备 （4）零、部件的预检和除锈 （5）适当划分部件,返回,零件的定位方法,（1）划线定位 （2）销轴定位 （3）挡铁定位 （4）样板定位,返回,零件的装配方法,（1）划线定位装配法：如图5-17、5-18所示 （2）工装定位装配法： 1）样板定位装配法：如图5-19、5-20所示 2）定位元件定位装配法：如图5-21、5-22所示 3）胎夹具装配法：如图5-23所示 （3）固定式装配法
10、（4）移动式装配法,返回,装配中的定位焊,进行定位焊时应注意以下几点： 1）定位焊焊条或焊丝应与正式焊缝所使用的焊条或焊丝牌号和质量相同。 2）定位焊应选用直径小于4mm的焊条或co2气体保护焊直径小于1.2mm的焊丝，焊接电流应比正式焊缝时大10%15% 3）定位焊焊缝中有缺陷，应铲掉并重新焊接。 4）定位焊缝的引弧和熄弧处应圆滑过渡 5）定位焊缝长度一般根据板厚选取1520mm，间距为50300mm。,返回,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 2.装配顺序的制定 3.典型结构件的装配,返回,装配工艺过程的制定,1.装配工艺过程制定的内容 2.装配工艺方法的选择
11、 1）互换法 2）选配法 3）修配法,返回,装配顺序的制定,1.整装-整焊 2.随装随焊 3.分部件装配焊接-总装焊接 1）分部件装配焊接-总装焊接的优越性： 2）分部件装配焊接-总装焊接的部件的划分： 3）确定分部件装配焊接-总装焊接顺序时应考虑的问题,返回,分部件装配焊接-总装焊接的优越性,a)可以提高装配-焊接质量，改善工人的劳动条件 b)容易控制和减小焊接应力及焊接变形 c)可以缩短产品的生产周期 d)可以提高生产面积的利用率，减少和简化总装时所用的工位数 e)在成批和大量生产时可广泛采用专用的胎架。,返回,分部件装配焊接-总装焊接的部件划分,返回,1.尽可能使各部件本身是一个完整的构
12、件，便于各部件间最后的总装 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 3.划分部件时，应考虑现场生产能力和条件对部件在质量上、体积上的限制 4.在大量生产的情况下，考虑生产均衡性的要求,确定分部件装配焊接-总装焊接顺序时应考虑的问题,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和变形，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,返回,典型结构件的装配,1.钢板的拼接 2.T形梁的装配 1）划线定位装配法：常在小批量或单件生产时采用 2）胎夹具装配法：成批量生产时采用，如图
13、5-25所示 3.箱形梁的装配 1)划线装配法：如图5-26a 2胎夹具装配法：批量生产时采用 4.圆筒节的对接装配 1）筒体的卧装：如图5-28所示 2）筒体的立装：如图5-29所示,返回,钢板的拼接,钢板拼接时应注意以下几点： 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250300mm用3050mm长的定位焊缝固定 3.厚度较大的材料定位前可先在焊缝坡口两侧各80100mm范围内进行预热。 4.对于薄板，为防波浪变形，拼板时可以把薄板四周用短焊缝固定在平台上，然后在两侧压上重物，定位焊采用分段退焊法。,返回,一、制定焊接工艺的原则及内容,1.制定焊接工艺的原则
14、 2.制定焊接工艺的内容,返回,制定焊接工艺的原则,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，应考虑彩预热、后热等措施防止焊接缺陷产生。 5）有得于实现机械化、自动化生产，有利于采用先进的焊接工艺方法。 6）有利于提高劳动生产率和降低成本。,返回,制定焊接工艺的内容,1）根据产品中各接头焊缝的特点，合理地选择焊接方法及相应的焊接设备与焊接材料。 2）合理地选择焊接参数。 3）合理地接材料。 4）合理地选择焊接
15、热参数。 5）选择或设计合理的烛工艺装备。,返回,二、焊接方法、焊接材料及焊接设备选择,1.选择焊接方法： 2.选择焊接材料： 3.选择焊接设备：,返回,三、焊接参数的选定,1.分析材料的焊接性。 2.考虑焊接热循环对母材和焊缝的热作用。 3.确定合理的焊接方法。 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。,返回,四、焊接热参数的确定,1.预热：是焊前对焊件进行全部或局部加热。 2.后热：是焊后立即对焊件全部（或局部）利用预热装置进行加热到300500并保温12h后空冷的工艺措施。
16、3.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，提高焊接头的塑性和韧性。 3）促使残余氢逸出。 4）可提高断裂韧度，但有些钢会产生回火脆性 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。,返回,五、焊接工艺评定,1.焊接工艺评定的目的：验证焊接工艺指导书的正确性。 2.焊接工艺评定的条件与规则： 3.焊接工艺评定的方法： 4.焊接工艺评定程序：,返回,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）改变焊接参数。 4）改变热规范参数。,
17、返回,焊接工艺评定程序,（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。 （2）编制“焊接工艺指导书”或“焊接工艺评定任务书” （3）焊接试件的准备 （4）焊接设备及工艺装备的准备 （5）焊工准备 （6）试件的焊接 （7）焊接工艺评定试件的性能试验 （8）编制“焊接工艺评定报告”,返回,编制“焊接工艺指导书”或“焊接工艺评定任务书”的内容,1）焊接工艺指导书的编号和日期 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 6）母材的钢号、分类号 7）母材熔敷金属的厚度范围 8）焊接
18、材料的选择 9）焊接位置、立焊的焊接方向 10）预热、层间温度、焊后热处理的温度及保温时间 11）每层焊缝的焊接工艺参数 12）焊接设备及仪表 13）编制人和审批人的签字、日期等,返回,六、典型结构的焊接工艺评定程序,1.锅炉、压力容器的焊接工艺评定程序 2.船舶结构的焊接工艺评定程序,返回,锅炉、压力容器的焊接工艺评定程序,（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 2）按新产品施工立项 3）按产品制造过程中的重大更改项 （2）下达焊接工艺规程设计书 （3）编制焊接工艺规程设计书 （4）编制焊接工艺评定试验执行计划 （5）评定试板的焊接 （6）评定试板的检验 （7）编写焊接工
19、艺评定报告,返回,船舶结构的焊接工艺评定程序,1）由造船厂设计所或有关技术部门根据产品的具体情况提出焊接工艺评定项目并开列焊接工艺评定试验申请单 2）编写试验计划书送交验船师审批。 3）加工试板，领取试验用的焊接材料 4）烘干焊接材料、组装试板，将试板编号 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 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、背弯试样的受拉面进行打磨，棱角按要求倒角 10）对试样进行力学性能试验，并拍外观照片备案 11）各项检验合格后，编写焊接工艺评定报告 12）焊接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。,返回,
