焊接工艺设计
《焊接工艺》教学大纲
《焊接工艺课程设计》课程教学大纲一、《焊接工艺课程设计》课程说明（一）课程代码：K1410103（二）课程英文名称：Course Project for welding Technology（三）开课对象：焊接技术与工程（四）课程性质和地位：《焊接工艺课程设计》是针对焊接技术与工程专'业高年级学生开设的•门专业必修实践课程。
使学生对焊接工艺的制定有一个比较深刻的认识，了解焊接工艺制定的整个过程，能运用所学知识，结合实验室的现有设备，制定出给定材料的焊接工艺，并完成焊接和相关性能的检测。
（五）教学基本内容与基本要求本课程是学生在学完了焊接方法与设备专业课程之后，进一步加强专业知识的实践操作而开设的课程。
学生利用所学原理，将包括焊接工艺的制定、焊接、性能检测几大块内容加以应用。
目的在于增强学生对焊接工艺的实践运用，加深对理论知识的理解，做到理论与实践的融会贯通。
（六）教学内容、学时数、学分数及学时数具体分配教学时数：I周（14学时）学分数：1学分教学时数具体分配：（七）教学方式以实践操作为主，外加一定内容的课堂讲授。
（八）教学方法本课程采用实验室实践操作。
（九）考核方式和成绩记载说明1.考核要求：考试课2.考核方式：实践操作与课程报告撰写结合3.考试成绩：平时成绩30%,以出勤考核情况、报告修改及实验操作表现为平时成绩, 课程报告成绩占70%。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一节焊接工艺的制定教学要求：通过本章的教学使学生知道如何查找文献，利用文献了解各种焊接方法的发展现状，并制定出给定材料的焊接工艺。
教学时数：2学时教学内容：1、文献知识查找。
2、焊接工艺的制定。
重点难点：重点为焊接工艺的制定。
难点为焊接工艺的制定。
考核要求：1、文献知识查找。
（识记）2、焊接工艺的制定。
（掌握）第二节焊接教学要求：通过本章的教学使学生用自己制定的焊接工艺对试板进行焊接，并针对焊接情况，对焊接工艺随时进行调整。
焊接工艺设计规范标准
焊缝质量标准4.1 保证项目4.1.1 焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及烘焙记录。
4.1.3 Ⅰ、Ⅱ级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规的规定，检查焊缝探伤报告。
4.1.4 焊缝表面Ⅰ、Ⅱ级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。
Ⅱ级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷，且Ⅰ级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。
4.2 基本项目4.2.1 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。
4.2.2 表面气孔：Ⅰ、Ⅱ级焊缝不允许；Ⅲ级焊缝每50mm 长度焊缝允许直径≤0.4t；且≤3mm 气孔2 个；气孔间距≤6 倍孔径。
4.2.3 咬边：Ⅰ级焊缝不允许。
Ⅱ级焊缝：咬边深度≤0.05t，且≤0.5mm，连续长度≤100mm，且两侧咬边总长≤10%焊缝长度。
Ⅲ级焊缝：咬边深度≤0.lt，且≤lmm。
注：t 为连接处较薄的板厚。
4.3 允许偏差项目，见表5-1。
5 成品保护5.1 焊后不准撞砸接头，不准往刚焊完的钢材上浇水。
低温下应采取缓冷措施。
5.2 不准随意在焊缝外母材上引弧。
5.3 各种构件校正好之后方可施焊，并不得随意移动垫铁和卡具，以防造成构件尺寸偏差。
隐蔽部位的焊缝必须办理完隐蔽验收手续后，方可进行下道隐蔽工序。
5.4 低温焊接不准立即清渣，应等焊缝降温后进行。
6 应注意的质量问题6.1 尺寸超出允许偏差：对焊缝长宽、宽度、厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差，应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方准焊接，焊接时精心操作。
6.2 焊缝裂纹：为防止裂纹产生，应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序，避免用大电流，不要突然熄火，焊缝接头应搭10～15mm，焊接中不允许搬动、敲击焊件。
6.3 表面气孔：焊条按规定的温度和时间进行烘焙，焊接区域必须清理干净，焊接过程中选择适当的焊接电流，降低焊接速度，使熔池中的气体完全逸出。
焊接工艺优化设计与实践
焊接工艺优化设计与实践第一章：焊接工艺概述焊接工艺是指利用高温将两个或多个金属材料或非金属材料连接在一起的技术。
焊接工艺广泛应用于制造业、汽车工业、航空航天、石油天然气、建筑等行业。
焊接工艺的主要分类包括手工焊、自动焊、半自动焊和机器人焊等。
第二章：焊接工艺的优化设计焊接工艺的优化设计要考虑材料的物理和力学性质、焊接接头的形状和尺寸、焊接材料的类型和规格等因素。
下面介绍几种常见的焊接工艺优化设计方法。
1.基于Taguchi法的优化设计Taguchi法是一种常用的质量设计的方法，它可以最小化工艺变异，提高产品质量，并降低生产成本。
在焊接行业中，Taguchi 法可以用于确定最佳参数组合，并降低工艺故障和不良率。
2.神经网络模型的优化设计神经网络是一种广泛应用于工业领域的人工智能技术。
在焊接行业中，通过搭建一个神经网络模型，可以快速、准确地预测焊接工艺的参数，并根据预测结果优化设计焊接工艺。
3.模拟方法的优化设计模拟方法是一种基于计算机模拟的焊接优化设计方法。
它可以模拟焊接过程中的热、力、冷却等物理过程，通过优化设计模拟结果来得到最佳的焊接工艺参数。
第三章：焊接工艺的实践除了优化设计，焊接工艺的实践也是非常重要的。
下面介绍几种焊接实践的方法。
1.焊接前的准备工作在焊接前，首先需要对焊接材料进行清洁和准备，包括去除材料表面上的油脂和脏物，并保证它们在焊接时处于干燥状态。
此外还需要选择适合的焊接工艺、焊接设备和焊接材料，并确定焊接接头的形状和尺寸。
2.焊接过程的控制控制焊接过程中的温度、焊接速度、压力和焊接角度等参数，以保证焊接质量的稳定性和一致性。
此外还需要对操作人员进行培训，保证他们能够正确的操作焊接设备，并及时发现并处理焊接中出现的问题。
3.焊接后的检验和测试经过焊接后，需要对焊接接头进行检验和测试，以确保焊接接头满足设计要求和相关标准。
检验和测试的方法包括外观检查、尺寸测量、无损检测和机械性能测试等。
焊接工艺及参数设计
20XX
焊接工艺及 参数设计
焊接工艺及参数设计
目录
焊接工艺及参数设计
1)GTAW焊接可以获得更深更窄的熔化深度 和焊接熔池，这对于确保根焊质量非常重 要。手工电弧焊的熔深相对较浅，无法获 得足够深的熔穿，会影响根焊质量。GTAW 焊接可以聚焦热源，获得适宜的熔深
2)GTAW焊接热输入集中，熔池液态金属流 动性好，可以获得更细致，更均匀的晶粒 结构，改善焊接区的力学性能。而电弧焊 热输入相对分散，熔池流动性差，容易产 生缺陷
3)GTAW焊接使用的惰性氩气可以有效防止 焊接区在高温下发生氧化。电弧稳定，熔 池保护效果好。而手工电弧焊容易产生气 孔等缺陷
4)GTAW焊接热影响区窄小，对焊接材料的 热影响也较小。L360QS钢和625合金都不易 发生热影响退火，GTAW焊接不会明显降低
材料韧性
焊接工艺及参数设计
5)GTAW焊接过程控制灵活，可以适时调节电流、电压、火花间隙等参数，更好适应焊接部 位和材料的变化 将双金属复合管的焊接接头分为根焊层、封焊层、过渡层以及填充焊和盖面焊层四个层域 ，不同的层域在焊接的过程中都存在需要注意的问题，具体探究分析如下 根焊层在焊接的过程中应该按照不锈钢材料的焊接方法以及焊接工艺进行焊接，在焊接的 过程中不宜采用较高的焊接热输入，焊枪的摆动幅度不能太大，应该尽量保证焊枪对准， 这样可以保证良好的背面成型
焊接工艺设计的一般程序
焊接工艺设计的一般程序总结出一套焊接工艺设计的一般程序，让焊接工艺设计者有着手点和落脚点，让设计者知道在焊接工艺设计中应该做哪些工作及工作的先后顺序，确保焊接工艺设计顺利进行，并提高工作效率，提升焊接工艺质量。
1 焊接工艺设计流程焊接工艺设计的一般流程如图1。
2 焊接工艺设计依据分析2.1 设计图纸及文件分析接到焊接工艺设计任务后，首先要研究设计图纸及设计文件。
了解产品的基础信息：包括尺寸、精度、重量、使用条件（工作温度、压力、载荷的形态、介质等）等；掌握产品引用的标准、焊接结构的力学性能要求、质量要求及技术要求等。
根据以上设计图纸及文件分析产品设计的特点，需要特殊控制的事项，生产制造及使用过程的的特殊要求，进而分析出焊接工艺设计的重点和难点，以及需要注意的问题；根据这些问题结合自己的理论知识和实践经验有针对性的查阅相关资料，提出解决办法。
2.2 材料焊接性能分析根据设计图纸及相关技术文件确定的材料，对此材料的焊接性能进行分析和研究。
主要从工艺焊接性和使用焊接性研究焊图1 焊接工艺设计流程图接接头在特定的焊接工艺下，能否获得优质致密、无缺陷（无缺陷是指没有产生超过相关标准规定的缺陷，下同）和具有一定使用性能的焊接接头的能力；研究焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种性能的程度，包括常规的力学性能（强度、塑性、韧性等）或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。
对于每种材料的特点，了解其在焊接及使用过程中容易产生哪些缺陷及不足，对这些缺陷及不足逐一进行工艺控制，找出最优化的工艺方案进行控制，以便得到理想的焊接接头。
例如：一般含碳量越高的钢材的淬硬倾向越大，越易出现冷裂纹，在焊接高碳含量的钢材时，我们通常要注意控制焊接前、中、后的温差及冷却速度来避免淬硬组织及冷裂纹等缺陷的产生；对于要求低温冲击韧性的钢材，我们就要从控制焊接接头的冲击吸收功不低于相关标准或相关文件规定的方面去控制。
焊接工艺规程设计教材(PPT 131页)
4.2焊接接头及坡口型式
1.对接接头
(1)按照焊件厚度及坡口准备的不同，对接接头可 分为不开坡口、单边V形、V形坡口、U形坡口 、单边U形、K形坡口、X形坡口、U形V形混 合坡口和双U形坡口等(见图)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.2焊接接头及坡口型式
坡口型式选择，主要根据被焊工件厚度、焊后 应力变形大小、坡口加工的难易程度、焊条的 消耗量以及焊接工艺等各方面的因素来考虑。
4.2焊接接头及坡口型式
1.对接接头
(2)在不同厚度钢板对接时，由于接头处断面有突 然变化，会造成应力集中，如焊缝两边钢板中 心线不一致，受力时将产生附加弯矩，这些都 将影响接头强度。双面或者单面削薄(图)。
4.2焊接接头及坡口型式 3.角接接头
图示为不允许的角接焊缝结构。 这些角焊缝 应力分布不均，在焊缝根部有较大应力集中， 在压力容器的受压件上是禁止采用的。
4.2 焊接接头及坡口型式 4.搭接接头
焊前准备简便，但受力时产生附加弯曲应力 ，降低了接头强度。
4.3 焊接应力和变形
结构焊接时总是要产生焊接变形和应力。在焊 接过程中，焊件中产生的随时间而变化的变形 和内应力分别称为瞬时变形和焊接瞬时应力。 焊后温度冷却至室温时留存于焊件中的变形和 应力分别称为焊接残余变形和焊接残余应力。
4.3 焊接应力和变形
4.3.1 焊接应力和变形产生的原因
冷却时，由于焊缝附近金属在焊接过程中已发 生了不可恢复的压缩塑性变形，它同样受到两 侧金属的约束。为保持整体的一致性，而均衡 地收缩了Δι‘，且焊缝区要产生一定量的弹性 拉伸，两侧金属产生一定量的弹性压缩。于是 在焊缝区及其附近的金属中就存在拉应力，在 两侧金属中则存在压应力。构件中的应力处于 平衡状态。由此可知，平板对接焊后比焊前缩 短了Δι’，同时焊缝区产生了拉应力，远离焊 缝的两侧金属受压应力。即室温下保留下来焊 接应力与变形—焊接残余应力和残余变形。
手工电弧焊焊接工艺设计
手工电弧焊焊接工艺本工艺适用于低碳钢和低合金高强度各种大型钢构造工程制造重要构造的焊接。
一、焊前准备1.根据施焊构造钢材的强度等级，各种接头形式选择相等强度等级牌号和适宜焊条直径。
2.当施工环境温度低于0℃，或钢材的碳当量大于0.41％及构造刚性过大，构件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃~100℃,预热范围为板厚的5倍，但不小于100mm。
3.工件厚度大于6mm对接焊时，为确保焊透强度，在板材的对接边沿开切V形或X形坡口，坡口角度a为60°,钝边p=0〜1mm,装配间隙b=0〜1mm,如图1。
当板厚差44mm时，应对较厚板材的对接边缘进展削斜处理，如图2。
图1|图24.焊条烘焙：酸性药皮类型焊条焊前烘焙150℃义2保温2小时；碱性药皮类焊条焊前必须进展300〜350℃义2烘焙，并保温2小时才能使用。
5.焊前接头清洁要求，在坡口或焊接处两侧30mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、铁锈等脏物及氧化皮，必须去除干净。
6.在板缝两端如余量小于50mm时，焊前两端应加引弧、熄弧板，其规格不小于50X50mm。
二、焊接材料的选用1.首先考虑母材强度等级与焊条等级相匹配和不同药皮类型焊条的使用特性。
2.考虑物件的工作条件，凡承受动载荷、高应力或形状复杂，刚性较大，应选用抗裂性能和冲击韧性号的低氢型焊条。
3.在满足使用性能和操作性能的前提下，应适中选用规格大效率高的铁粉焊条，以提高焊接生产效率。
三、焊接标准1.应根据板厚选择焊条直径，确定焊接电流，如表。
该电流为平焊位置焊接，立、横、仰焊时焊接电流应降低10〜15%;>16mm板厚焊接底层选?3.2mm焊条，角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大。
2.为使对接焊缝焊透，其底层焊接应选用比其他层焊接的焊条直径较小。
3.厚件焊接，应严格控制层间温度，各层焊缝不宜过宽，应考虑多道多层焊接。
4.对接焊缝正面焊接厚，反面使用碳气刨扣槽，并进展封底焊接。
焊接工艺设计
焊接工艺设计一、焊接作为一种常见的金属连接技术，在制造和建筑行业中具有广泛应用。
焊接工艺的设计对于确保焊接连接的质量、稳定性和可靠性至关重要。
本文将对焊接工艺设计的主要方面进行详细介绍，以提高焊接工艺的效率和质量。
二、焊接工艺设计的主要步骤1.材料准备：在进行焊接工艺设计之前，首先需要对焊接材料进行充分的准备工作。
这包括选择适当的焊接材料，检查其质量，确保焊接接头的材料相容性。
2.焊接方法选择：根据焊接材料的种类、厚度和应用领域等因素，选择合适的焊接方法。
常见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊、激光焊等，每种方法都有其适用的场景。
3.焊接设备选择：根据选择的焊接方法，选用相应的焊接设备。
这可能包括焊接机器、电源、电极、气体等。
确保设备的质量和性能符合焊接任务的需求。
4.焊接工艺参数设定：在进行焊接之前，需要设置焊接工艺参数，如焊接电流、电压、焊接速度等。
这些参数的合理设置对于获得稳定、高质量的焊接接头至关重要。
5.焊接接头设计：设计焊接接头的几何形状和连接方式。
确保焊接接头的强度、密封性和耐腐蚀性能。
常见的接头设计包括对接接头、搭接接头、角接头等。
6.预热和后热处理：对于某些特殊材料或厚度较大的工件，可能需要进行预热或后热处理，以减小焊接残余应力，提高焊接接头的性能。
三、焊接工艺设计的关键考虑因素1.焊接材料的选择：不同的焊接材料有不同的熔点、热膨胀系数和导电性等特性，需要根据具体情况选择合适的焊接材料。
2.焊接接头的设计：焊接接头的设计直接影响到焊接的质量和性能，需要考虑接头的类型、几何形状、连接方式等因素。
3.环境条件：确保焊接工作区域的环境条件符合焊接的要求，包括通风情况、温度、湿度等。
4.焊接过程监控：在焊接过程中进行实时监控，采集关键参数，及时发现并纠正焊接过程中的问题，确保焊接接头的质量。
5.安全措施：制定并严格执行焊接现场的安全措施，包括焊接工人的防护装备、紧急处理流程等。
四、常见焊接工艺的特点和应用1.电弧焊：通过电弧产生高温，使工件熔化并形成连接。
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焊接工艺设计
焊接时，为保证焊接质量，必须选择合理的工艺参数，所选定的焊接工艺参数总称为焊接工艺规范。
例如，手工电弧焊的焊接工艺规范包括：焊接电流、焊条直径、焊接速度、电弧长度（电压）和多层焊焊接层数等，其中电弧长度和焊接速度一般由操作者在操作中视实际情况自行掌握，其他参数均在焊接前确定。
1．焊条直径
焊条直径根据焊件的厚度和焊接位置来选择。
一般，厚焊件用粗焊条，薄焊件用细焊条。
立焊、横焊和仰焊的焊条应比平焊细。
平焊对接时焊条直径的选择如表1所示：
表1焊条直径的选择（mm）
2．焊接电流和焊接速度
焊接电流是影响焊接接头质量和生产率的主要因素。
电流过大，金属熔化快，熔深大、金属飞溅大，同时易产生烧穿、咬边等缺陷；电流过小，易产生未焊透、夹渣等缺陷，而且生产率低。
确定焊接电流时，应考虑到焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊接位置等因素，其中主要的是焊条直径。
一般，细焊条选小电流，粗焊条选大电流。
焊接低碳钢时，焊接电流和焊条直径的关系可由下列
经验公式确定：I=（30～60）d
式中：I为焊接电流（A），d为焊条直径（mm）。
焊接速度是指焊条沿焊缝长度方向单位时间移动的距离，它对焊接质量影响很大。
焊速过快，易产生焊缝的熔深浅、熔宽小及未焊透等缺陷；焊速过慢，焊缝熔深、熔宽增加，特别是薄件易烧穿。
确定焊接电流和焊接速度的一般原则是：在保证焊接质量的前提下，尽量采用较大的焊接电流值，在保证焊透且焊缝成形良好的前提下尽可能快速施焊，以提高生产率。
3．焊缝的空间位置
按焊缝在空间所处的位置，可分为平焊、仰焊、立焊和横焊四种。
其中平焊操作方便，易于保证焊接质量，生产率高，应尽可能地应用。
其他位置施焊，金属液因重力作用容易下流，施焊困难，应尽量避免。
若确需采用这些位置时，应采取一定的焊接措施。
4．焊接接头形式
根据施焊金属件的空间位置，常见的焊接接头型式有：对接接头、搭接接头、角接接头和丁字接头等。
其中对接接头受力均匀，是应用最多的接头型式。
搭接接头受力时将产生附加弯矩，而且消耗金属量大，但不需开坡口，装配尺寸要求不高。
5.焊件坡口
根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工出一定几何形状的沟槽称为坡口。
手弧焊时，当被焊工件较薄（板厚≤6mm）时，可采用I型坡口，当焊件厚度大于6mm时，为了保证焊缝区焊透，按板厚的不同，需要在接头处开出
一定形状的坡口，对接接头常见的坡口形状如图4-27所示。
对于I形坡口、V 形坡口、U形坡口，均可根据焊件厚度进行单面焊或双面焊，而X形坡口必须双面焊.。