工字梁焊接结构的焊接工艺的设计与制造
工字梁T型对接及角焊缝组合焊缝焊接变形的探讨
工字梁T型对接及角焊缝组合焊缝焊接变形的探讨摘要：结合梁纵梁工字梁腹板与上下翼板T型对接及角焊缝组合焊缝焊后易产生较大不对称焊接变形。
通过分析，找出了坡口开设不合理是焊接变形过大的主要原因，并提出相应改进措施。
0 概况西固黄河大桥主纵梁采用2500x1000x36（80）mm工字型截面。
腹板与上下翼缘板要求熔透，腹板板厚28mm，焊接量大，如何控制变形是制造的关键。
焊接规范参数通过试验确定，一般不会是造成焊接变形过大的因素。
本文主要探讨分析主纵梁工字钢焊接变形的两个主要原因：焊接顺序和焊接破口。
1 纵梁焊接工艺1.1 焊接方法纵梁工字成型焊缝采用采用药芯焊丝CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊填充盖面，药芯焊丝为E501T-1LΦ1.2mm，埋弧焊丝为H08Mn2E Φ4.0mm，焊剂为SJ101q。
1.2 焊接顺序纵梁工字型钢的断面为对称结构，焊前先将翼板与腹板点固成工字形截面，焊接时再按照图1顺序焊接。
1、2侧为大坡口侧，3、4为清根侧。
图1 焊接顺序图2 焊接坡口1.3 焊接坡口腹板开设如图2所示坡口，考虑到满足熔透要求反面需清根后再焊接，所以坡口为不对称坡口，先焊接大坡口侧，后焊接小坡口侧。
1.4 焊接规范焊接规范经试验验证，热输入符合要求，焊接试板检验均为合格，变形较小，且满足生产要求的效率。
2 问题理想状态下焊接完成后纵梁工字梁翼缘板应仅有关于腹板对称的较小的角变形，实际焊完后则如图3所示。
从示意图及现场照片可以明显看出，焊接完成后，翼板与腹板垂直度出现较大偏差，且该偏差相对于腹板左右不对称，即翼板较明显的偏向一侧。
较大的焊接变形，后期矫正处理工作量大，浪费工时和资源，且难以保证质量。
图3 实际焊接变形示意图及现场3 问题分析3.1 主要影响因素焊接变形是由于焊接时不均匀加热引起的。
然而，不均匀加热是其固有特点，因此焊接变形不可避免。
但焊接变形可通过合理的焊接顺序、适当的坡口，控制在较小的范围，最终产品经过稍微矫正或不矫正即可满足要求。
机车工字型中梁组焊工装设计及焊接变形控制
由于 中梁各 焊 缝 的焊 角 大 ， 焊 后 产 生 的 纵 其 向收缩 量 △ 直 接 影 响 心 盘 距 、 车体 全 长 尺 寸及 旋 转锁 的组 装 ， 中梁全 长需 预 留出一定 的收缩量 ，
收稿 Ｅ期 ：０ １ ５１ ｔ ２１－ ． ０ ６
基 金项 目： 宁省科技计划 资助项 目（， ９ ２０ ７ 辽 ２０ ２ ０ １ ） ０ 作 者简介 ： 傅利斌 （９ ０一） 男 ， １７ ， 副教授 ， 士研究生 博
于 ５ｍ 旁 弯 只允 许 凸 向外 侧 ， 字 形截 面 的角 ｍ， 工
变形 应 加 以控制 ．
焊接 性 良好 ， 泛 应 用 于桥 梁 、 辆 、 帕 、 筑 、 广 车 船 建 压力 容 器 等． 中梁 焊 接 采 用 富 氩 气 体 （０ Ａ ＋ ８％ ｒ
２ ％Ｃ 保护 的焊接 方法 ， ０ Ｏ） 操作 简单 、 生产效率 高、 熔深 好 、 焊接 变形 和 飞溅小 、 焊缝 成形 美 观 、 对 油和锈的敏感性很低等优点． 焊接材料： 用牌号 选 Ｅ ５ — 气体保护焊丝 ， Ｒ ０６ 焊丝 的价格低 廉 ， 焊接成 本低 ．
对于工 字型 中梁 钢结构 的组对 和焊接 ， 其关键 在于控制组 对尺寸 和焊接变形 ． 组对 尺寸可 采用工 装 保证 ， 接变形 一 般 可采 用合 理 的焊接 工 艺 、 焊 反
２ 组对焊接难点分析、 计算及解决措施
中梁是 鱼腹 形 变截 面 工 字 梁结 构 ， 底 架 主 为 要 的承 载部件 ． 中梁 总 长度 为 １ ０ ｍ， 有 四 ６４０ｍ 共
条焊缝 ， 焊接量大． 其制造难点 为： 中梁是鱼腹 ①
形变 截 面工字 梁结 构 ， 其上 下盖 板厚度 不一 ， 且 上
工字梁设计解析
常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作者：孟祥永学号：21330122系部：模具技术系专业：焊接技术及自动化题g:工字梁生产工艺设计校内指导教师：骆敏企业指导教师评阅者:2016年4月毕业设计（论文）中文摘要随着建造工业的发展，工字梁被广泛的运用于其中。
工字形的截面形状是前辈工程师研究创造的，它能节省大量的材料而获得儿乎相近于外轮廓一样的矩形截面的惯性矩以抗弯，同时，山于钢的强度很高，也有足够的抗剪能力。
只有工字钢能办得到, 如工字形的截面和H形截面。
节省大量的材料也减轻了构件的自身重量。
而工字梁的丄艺生产的关键点在于装配和焊接，在焊接过程中通常都会产生焊接变形，对焊接变形的处理和预防同样也很重要。
其良好的力学性能，承载能力在厂房建造等诸多方面有广泛的应用。
这次我的设计任务是工字梁的生产流程的分析，制造工序分析，确定制造要求、难点，以及焊接变形的控制措施。
关键字：工字梁力学性能焊接焊接变形生产流程291结构与母材性能分析 (1)1.1工字形梁结构分析 (1)1.1.1结构特点及应用 (1)1.1.2受力情况 (1)1.2母材性能分析 (1)1.2. 1 Q235-A钢简介 (1)1.2.2化学成分及其影响 (2)1.2.3Q235-A钢的力学性能 (3)1.2.4Q235-A钢的焊接性分析 (3)2生产工艺流程图 (5)3装配焊接工艺流程 (6)3.1钢材规格的选用 (6)3.2材料复检与预处理 (7)3. 2. 1 复检 (7)3. 2.2 预处理 (7)3.3加工余疑与放样、划线、号料 (9)3. 3.1加工余量 (9)3. 3.2放样、划线、号料 (10)3. 4下料方法及设备 (11)3.5装配与焊接 (14)3. 5.1翼板与腹板的装配焊接 (14)3. 5.2肋板焊缝的焊接工艺 (16)3. 5.3肋板纵向角焊缝的焊接工艺 (16)4.焊接变形 (18)4.1焊接变形种类 (18)4.2减少和预防焊接变形的方法 (19)4. 2.1退火消除焊接变形法 (19)4. 2.2 刚性固泄法 (20)4.2.3反变形法 (20)4. 2.4正确的焊接顺序 (21)5自动埋弧焊 (23)5.1自动埋弧焊的原理 (23)5.2自动埋弧焊的特点及应用 (23)5. 2.1自动埋弧焊的特点 (23)5. 2.2自动埋弧焊的应用 (25)5.3自动埋弧焊的焊接工艺 (25)5.3.1埋弧焊的焊接材料及选用 (25)5.3.2埋弧焊的冶金过程的特点 (27)5.3.3埋弧焊焊接工艺 (27)6参考文献 (29)1.引言1.11字梁的概述工字梁的定义：工字形断面的轧制铁梁、钢梁或铸钢梁;亦指工字形断面的组合梁，尤其是用于钢铁结构（如钢架建筑物）中的梁工字梁的力学原理：在两个支架上水平放置一个横梁，当横梁受到垂直于轴线向下的压力时，横梁发生弯曲。
梁及柱的焊接
第二节 柱的焊接 柱的结构 在工作状态承受压力的杆件叫做柱。 1.柱的分类
根据断面形状的不同，柱分为工字柱、梅 花形柱、箱形柱、圆形柱等，断面形状
图9-12 柱的断面形状
工形柱
梅花形柱
箱形柱
圆形柱
根据结构不同，柱分为实腹柱和格构柱。 实腹柱见图9-13，采用型钢或钢板组成， 型钢实腹柱焊接量小，加工简单，但受到 型钢尺寸的限制。钢板实腹柱适应性强， 可根据要求制作各种大小尺寸的柱，但焊 接量大，制造比较复杂。格构柱见图9-14， 一般采用型钢拼焊而成，格构柱构造简单， 质量轻，省材料，风的阻力小，但焊缝短， 不利于自动化焊接。
图9-2 焊接箱形梁断面形状
根据梁的截面形状是否有变化，又可分为 等截面梁和变截面梁两大类。等截面梁结 构简单，制造方便，如图9-3 a)所示。变截 面梁主要是根据梁长度方向上的受力大小 不同，通过改变盖板的厚度、腹板的宽度 或腹板的外形来达到梁截面尺寸的变化， 图9-3 b)是双层翼板梁，图9-3 c)是不等厚 翼板对接梁，图9-3 d)是鱼腹形梁，图9-3 e) 是等高空腹梁，图9-3 f)是不等高空腹梁。
图9-3 焊接梁的外形
梁与梁的对接
梁与梁的对接包括上、下盖板的对接和梁腹板 的对接，一般盖板对接坡口冲上，平位施焊； 腹板对接焊缝立位施焊，腹板厚度较薄时，开 单面坡口，如果腹板厚度较厚，开双面坡口。 随着陶质衬垫的开发和推广使用，通常采用陶 质衬垫单面焊双面成形工艺，避免对接焊缝背 面气刨清根，见图9-5。因为在焊接下盖板对接 焊缝时，受到腹板的遮挡，正对腹板处焊接操 作和焊缝清理受到障碍，为了保证下盖板对接 焊缝与腹板正对段的焊接质量，腹板端部应开 适当的过焊孔，如图9-5详图A所示。
图9-19 柱脚结构
简支双轴对称焊接工字型钢梁的设计
（ｍ３ ｃ ）
（） １
｜
式 中 ， 为截 面 塑 性 发 展 系 数 ，选 择 截 面 时取 ｒ＝ ｒ ｘ ｘ
ｂ ｔ这样 ， ・ 。 选定的截面尺寸全部出来 了。 算出截面的
惯 性 矩 Ｉ（ｍ４ 抵抗 矩 Ｗ ｃ ） ｘｃ ） 及 （ｍ３。当 ≥ ， ， 及
［ ｅ ｏｄ ｌｅｔ ｎ Ｋ ｙ ｗ ｒｓ ｓｃ ｏ ｍｏ ｎ ｆｉｅ ｉ；ｅｔ ｎ ｍｏ ｎ ｆ ｉ ｍｅｔｏ ｎｒａ ｓ ｉ ｍｅｔ ｏ ｔ ｃ ｏ
ｒ ｓｓｉｉ ； ｐ ｉ ｍ ｅｔｏ ｅ ｏ ｏ ｃ ｈ ｉｈ ；ｔｅ ｇｈ ｒｇｄ ｔ； ｅｉｔ ｔ ｏ ｔ ｖｙ ｍｕ ｓ ｃｉｎ；ｃ ｎ ｍｉ ｅｇ ｔｓｒｎ ｔ； ｉｉ ｉ ｙ
：
钢结构设计手册给 出的公式是 Ａ 一 Ｆ
ｈ０
Ｏ
，
笔者 以为 ， 当梁高尾数为 ５ 及 ｌ０的整数时 ， ０ Ｏ 在翼 缘面积 Ａ 及翼缘截面尺寸 ｂ ｔ ・未确 定之前 ，。 无法 确 定的， 根据 以往的设计经验 ， ｈ以代 ｈ， 用 。并考虑
一
个 验 数． Ａ１ 一 ］ 经 系 １￣ ｔ１ 。 １ －［ ， ．Ｗ
ｌ ｃ ｌｐ ｒ ｎ ｅ ｃ ｏ ａ ； ｅ ｍａ ｎ ｅ
表 中， Ｐ 为集中荷载标准值 ， ； ｑ 为均布线荷载
ｒ ｌ １
简支 双轴 对称 焊接 工 字 型钢 梁 （ 以下 简称 为 钢
标准值， ／ ｚ ｋ ｍ；为钢梁跨度， ； Ｉ Ｎ ｍ 『 为允许挠度的
Ｌ Ｊ
梁） 在受弯构件中是一种常用 的梁， 它受力明确， 构
倒数 。
造简单， 连接方便 ， 在两层 以上钢框架结构中， 了 除
焊接结构制造工艺过程制订
焊接结构制造工艺过程制订本章主要介绍工艺规程的基本知识、编制工艺规程的步骤、焊接生产中常用的工艺卡片的使用和典型产品工艺规程的编制。
第一节焊接结构生产工艺规程的基本知识一、生产过程和工艺过程所谓生产过程是指由金属轧制的型材及金属坯料，经过多道工序的加工后，成为半成品或成品，这之间所有劳动过程的总和。
所谓工艺过程，是逐步改变其工件（原材料、毛坯、零件、半成品或成品）的几何形状、尺寸、力学性能、化学性能等的生产过程，它是在生产过程中完成工艺技术要求的技术措施的过程。
二、工艺过程的基本组成1. 工序在一个工作地点，连续完成一个零件（或同时几个零件）的那部分工艺过程，称为工序。
划分工序的主要依据是工作地点是否改变和加工是否连续完成。
工序是工艺过程的基本组织部分，并且是生产计划的基本单元。
焊接结构生产工艺过程的主要工序有：划线、下料、成形、边缘加工、制孔、装配、焊接、矫正、成品检验、涂漆等。
2. 工位工件在加工设备所占的每个工作位置称为工位。
3. 工步工件在某一加工工序中，所用的加工设备、工具和各工艺规范均保持不变的那部分工作称为工步。
第二节焊接结构加工工艺规程的编制一、工艺规程的作用编制工艺规程是生产中一项技术措施，在生产中能起到下列作用：1）合理地选择工艺方案，在结构满足正常工作、安全运行的前提下达到最佳的经济效益。
2）根据工艺方案进行生产，组织各工序的技术检验。
有利于尽早发现质量问题，并尽快消除焊接废品。
3）便于组织生产部门根据生产计划和工艺规程下达任务，组织调度安排生产，质量检验、劳动组织、材料供应及成本的核算等，使整个生产有计划进行。
4）在新产品投入生产前，要依据产品的工艺规程进行车间平面设计、设备的选用布置、专用夹具和工艺装备的设计与制造、原材料及人员的配备，以及各辅助部门的安排等。
5）可以不断地积累生产经验，提高企业技术素质和技术水平。
二、编制工艺规程的依据1．产品图样和产品的技术要求1）审查焊接结构总装图、部件图及零件图2）产品生产的技术要求2. 产品的生产纲领某种产品（或零、部件）包括备件和废品在内的年产量称为该产品的生产纲领。
Q460高强钢焊接工字形截面梁整体稳定性能与设计方法研究
Q460 高强钢焊接工字形截面梁整体稳定性能与设计方法研究随着现代工业的发展和建筑工程的不断更新，高强钢材在结构工程中的应用越来越广泛。
高强钢焊接工字形截面梁具有强度高、质量轻、抗震性能好等优点，已经成为工业建筑和桥梁工程领域的重要结构形式之一。
本文将着重研究该梁的整体稳定性能与设计方法。
一、高强钢焊接工字形截面梁的结构特点高强钢焊接工字形截面梁是由钢板焊接而成，其截面形状呈工字形状，因此具有强度高、刚度大、自重轻的特点。
它的焊接节点能够形成一个整体，实现节点的协同作用，从而形成一种高效的受力体系，其材料的性能优异，可以实现更高的承载能力和稳定性能。
二、高强钢焊接工字形截面梁的整体稳定性能1.弯曲稳定性高强钢焊接工字形截面梁在承受弯矩时，由于截面形状的特殊设计和强度高弹性变形小的特点，其受力状态非常稳定。
钢板和焊接点之间的组合结构，在受到弯曲荷载时能够形成一个稳定性强的整体，不易产生塑性变形和振动，从而保证了其稳定的受力表现。
2.屈曲稳定性高强钢焊接工字形截面梁在压缩荷载作用下，由于其材料的优异性能，具有很强的抗压强度，其截面结构设计也能够在承受轴向压力时具有很好的刚度和稳定性，确保梁体不发生局部屈曲，从而保障整个结构的安全。
3.抗剪强度高强钢焊接工字形截面梁在受到剪力作用时，由于设计合理的截面形状，结构能够有效的承受荷载，从而产生强度的稳定抵抗，梁体不会产生局部塑性变形和坍塌。
三、高强钢焊接工字形截面梁的设计方法高强钢焊接工字形截面梁在设计时，需要考虑以下因素：1.钢板的选择在选择钢板时，需要考虑其强度、可焊性和耐腐蚀性等因素，以保证梁体的整体性和功能。
2.截面形状的设计高强钢焊接工字形截面梁的截面形状具有很关键的作用，其设计应该考虑到受力状态的变化，使得整个结构具有良好的强度和稳定性，以满足实际工程的需要。
3.有效长度的确定在确定有效长度时，需要综合考虑梁体的承载能力和构件的长度，并根据不同的受力状态选用合适的计算方法，从而保证结构的整体稳定性。
钢桥工字梁的高效焊接工艺
和应力集 中裂纹。通过控制焊接 参数 可以有 效的避免 咬 边缺陷的产生。车问生产时前 几根焊接工 字梁熔深达 到 要求 但是翼板 上焊缝 咬边 缺陷严重 ，经检查 是使用 的电 弧电压明显高于工艺要求 ，这也是导致 咬边现象产生 的 主要原因 ；后来通过降低电弧电压与采用 稍低的焊接 速 度解决 了焊缝 咬边 问题 。另 外 ，生产 中发现 焊剂层 的厚
二
1
．
。
第二 面 第
一
8 80
750 880
0 40
．
、
焊 接工 艺试验
面
0
．
46
3
l
试验条件及 方法
，
第二 面
0 40
．
试验 工 字 梁 钢 材 为 Q2 3 5 c 碳 素 结 构 钢
0 22 ％
．
Ⅲ
，
、
<
×
图 2 为其 中
观 金相 照 片
，
一
组 不开 坡 口
T
形 接头 试 样 焊缝 断 面 宏
有别 于建筑钢结 构 中 H 形 钢翼腹板 间贴角焊
，
根
一
据以往的经 验 对 于
般都是腹板开坡 口
，
a 16 r
m
腹板板厚 要 求熔 透 的工 字梁
。
反 面 清根 焊接
、
但传统 工 艺在 生 产 制
、
图
1
腹板不开 坡 口 装焊
造中存在着坡 口 准 备 工 作量 大
焊缝 熔 合不 良 需碳 弧 气
。
表
T
。
本 文采
l
第
一
面
860 860
760
H型焊接工字钢制作施工方案
10
C02气体保护焊机
CPZX—500型
10
11
半自动切割机
CG1-30
5
12
大号气焊枪
HO1-30
10
13
油压千斤顶
100t
2
14
磁力钻
Φ25
4
15
超声波探伤机
CTS-26
1
16
手工弧焊机
AX-500、AX-320
5、2
17
大拖车
12m
1
临时租用
18
空压机
9M3
1
8质量保证措施
8.1编制焊接工艺卡。
9.4现场使用电气焊时必须对周围的易燃易爆品进行清除或覆盖隔离。
9.5使用剪板机剪切钢板时应放置平稳，剪切时上剪未复位不可送料，手不得伸入压力下方，不准用剪切超过规定厚度和压不到的窄钢板。
9.6现场吊装钢板时必周围闲杂人员不得进入吊装区域内。
9.7现场钢材下料后余留的边角料必须及时清理，以防止刮碰受伤。
H型钢梁柱的主要焊缝焊接作为该单项工程的特殊工序。
保证焊接质量，应对其检查作以下要求：
①焊缝探伤选用超声波探伤，焊缝质量等级达到二级。
②焊缝过渡平缓，成形良好。
③焊缝在影响区表面不允许出现裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷。
④焊缝咬边深度应小于0.5mm，咬边连续长度不应大于100mm。
⑤焊缝上的溶渣和两侧飞贱应清除干净。
8.8H型钢组装时应有适当的工具和设备，如定位器、夹具、坚固的基础（或胎具）以保证组装有足够的精度。
8.9现场凡是下雨天或风速大于8m/s，又无防护措施时应停止室外焊接工作。
9安全保障措施
9.1进入施工现场必须待安全帽、工作服。
工字梁装配焊接
2-2、弯曲变形
工字钢焊后的弯曲变形表现在构件实际中心线偏离设计中心 线;产生一定的挠度;弯曲变形分为两种：焊缝横向收缩引起的 弯曲变形和焊缝纵向收缩引起的弯曲变形&如图4所示&腹板在 焊接时;高温部分焊缝受热膨胀受阻;产生压缩塑性变形;腹板 在膨胀力的作用下发生图4中b的变形：冷却时由于压缩塑性变 形的存在;高温部分在冷却后受拉力作用;其反作用力使腹扳发 生图4中c的变形&在焊接图1中3;4角焊缝时;由于先焊的1;2 角焊缝使腹板与翼扳已构成一个T形梁;构件的刚性有所增大; 焊后产生较小的弯曲变形;和前面产生的弯曲变形只能部分抵 消&
2-3、扭曲变形
扭曲变形产生的根本原因主要是焊缝的角变形沿焊缝长度 分布不均匀;在焊接工字梁的时候如图6所示的焊接顺序和焊 接方向;则会产生如图所示的扭曲变形;这主要是角变形沿焊缝 长度逐渐增大的结果&如果改变焊接顺序
如图5-d所示就会克服这种扭曲变形;这是因为两条相邻的焊缝同 时同向同一个方向焊接;这样就会相互抵消各自的焊接变形； 扭曲变形还由于构件本身的形状不规则、装配不当、搁置位置 不正确等&
二、焊接操作
1-2、制作意义 焊接工字梁是3块一定规格尺寸的钢板组焊而成;如图1．两
块翼板与腹板通过两个T型接头结合成一整体&T型接头施焊过 程中;随着焊接温度的变化;体积也发生变化;即局部的膨胀和 收缩;焊件的局部膨胀收缩引起工件的变形&在焊接过程中;由 于焊接热循环的特点;使焊件受到的是不均匀的加热;因此;焊 接金属受热膨胀及冷却收缩的程度也不同;这样;在焊件内部就 产生了应力;引起焊件变形&型钢在制造过程中;工件的变形量 是最重要的质量控制点之一&
2、工字梁的焊接变形及原因分析 在制作工字梁的时候;会出现局部的变形图1一、角变形；二、
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学生实验报告书实验课程名称综合实验（二）典型焊接结构的焊接工艺设计与制造开课学院材料科学与工程指导教师姓名学生姓名学生专业班级2011 -- 2012 学年第 1 学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。
为加强实验过程管理.改革实验成绩考核方法.改善实验教学效果.提高学生质量.特制定实验教学管理基本规范。
1、本规范适用于理工科类专业实验课程.文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。
2、每门实验课程一般会包括许多实验项目.除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外.其他实验项目均应按本格式完成实验报告。
3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。
每部分均在实验成绩中占一定比例。
各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。
各专业也可以根据具体情况.调整考核内容和评分标准。
4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。
教师要在实验过程中抽查学生预习情况.在学生离开实验室前.检查学生实验操作和记录情况.并在实验报告第二部分教师签字栏签名.以确保实验记录的真实性。
5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩.完整保存实验报告。
在完成所有实验项目后.教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册.构成该实验课程总报告.按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。
6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。
实验课程名称：综合实验（二）实验项目名称典型焊接结构的焊接工艺设计与制造实验成绩实验者专业班级组别第三组同组者实验日期2011年12月22日一、实验目的熟悉低碳钢焊接工艺文件内容.学习和掌握焊接工艺文件的制定；熟悉低碳钢焊接焊前准备和工艺过程.加深理解电弧焊方法的特点、焊接工艺参数对焊缝成形及焊接质量的影响.了解焊接质量的评定方法和过程。
二、实验内容1、完成规定的典型焊接结构的焊接工艺设计（见图1）.母材Q235A；2、完成典型焊接结构制造；3、焊接缺陷的分析处理；4、焊接变形的控制和矫正；图1 焊接工字梁其中实验数据为L=500mm.B=80mm.H=120mm.A1=8mm.A2=12mm。
三、实验设备、仪器及耗材１、主要焊接及切割设备：手工电弧焊机、半自动CO2气体保户焊机、手工及自动切割设备、碳弧气刨设备等;2、焊接材料：药芯焊丝、实芯焊丝、焊条、CO2气体、氧气、CO2气体、乙炔、碳棒等等;3、Q235A钢板。
4、各类工具四、实验要求1、完成规定结构的制造.翼板至少两块钢板对接.焊接方法自选.焊接工艺自定并实施焊接；2、用CAD图表述结构尺寸并进行相关焊缝标注；3、不同尺寸及不同形式的焊缝制定相应的工艺卡（工艺卡以表格的形式.应有相应的焊接接头图）；4、工艺卡应独立设计表格.其内容可相同.表格应有区别。
五、实验步骤1、制定焊接工艺文件（装配、整形、焊接方法、焊接规范参数、焊接材料准备、焊接顺序等）.焊接工艺卡片采用表格形式。
教师审定后实施。
2、根据焊接梁结构确定所用钢板尺寸3、依据所定钢板尺寸下料及坡口加工4、装配5、整形6、根据你所制定的焊接工艺文件焊接7、焊接质量检验、焊接缺陷分析处理8、焊后变形矫正六、实验过程记录1、焊接工艺卡焊接工艺卡母材Q235 焊接位置平焊清根手段砂轮,碳刨焊接方法CO2气体保护焊成型工艺双面焊焊丝直径1.2mm焊接材料H08Mn2SiA（焊丝）焊后热处理消除热应力焊接规范参数电流(A) 电压（V)伸出长度(mm)气体流量(L/min)电源种类和极性焊接层一层150-170 18-21 10-14 10-15 直流反接反面170-200 20-23 10-14 10-15 直流反接序号施焊要求1 焊前将待焊区域及附近20mm范围内的水分、油污及赃物去除干净2 焊缝余高<3mm3 注意根本焊透4 焊缝外观检验合格后.筒体经行20%X-RT射线探伤.按JB4730-94ш级合格节点图表1 对接接头焊缝工艺卡表2 交接接头焊接工艺卡2、根据焊接梁结构确定所用钢板尺寸根据梁结构确定所用钢板尺寸为：图2 腹板实际切割所需尺寸图3 翼板实际切割过程所用尺寸考虑到火焰切割后平整度不够以及开坡口所需要加工余量.故相应增加了尺寸。
3、依据所定钢板尺寸下料及坡口加工图4 翼板和腹板下料图4、焊接顺序及应力分析图5工字梁上下角焊缝对称分布．在相同数值的焊接规范下进行焊接.每道焊缝引起的变形量并非互相抵消.而且先焊的引起的变形最大.但最后焊接的焊缝变形一般总是和最先焊的焊缝引起的变形方向一致.所以在装配完毕以后.焊接顺序也是很重要的.正确的焊接顺序能减少变形.根据图5出现的弯曲变形会很小。
图6扭曲变形产生的根本原因主要是焊缝的角变形沿焊缝长度分布不均匀,在焊接工字梁的时候如图所示的焊接顺序和焊接方向.则会产生如图6所示的扭曲变形.这主要是角变形沿焊缝长度逐渐增大的结果。
如果改变焊接顺序.沿同向焊接.就会克服这种扭曲变形.这是因为两条相邻的焊缝同时同向同一个方向焊接.这样就会相互抵消各自的焊接变形5、装配装配时为保证腹板在翼板的中间位置.可在两块翼板中心出画上标记.在将其中一块翼板和腹板装好.用直角尺确保垂直度.并靠在压块上进行点固.同样的方法将第二块翼板也点固在一起。
6整形焊后出现变形的矫正的方法为：（1）、机械矫正法机械矫正法是利用外力使构件产生与焊接变形相反的变形.使两者抵消。
焊接变形是由于塑性区缩短而造成的.而机械矫正法就是通过外力使那些缩短的部分拉长.以此来矫正焊接变形.外力通常是采用压力机。
此外还可以用锤击法来延展焊缝及附近区域的金属.以减小变形。
还可用碾压法.碾压焊缝及两侧使之伸长。
运用此法.对冷作硬化大的材料要引起注意.高强钢要注意冷脆。
（2）火焰矫正法该法是利用火焰局部加热时产生的压缩塑性变形使较长部位的金属缩短来达到矫正变形的目的。
所以说本法的基本原理与前者正好相反.前者是使短的部分拉长而后者是使长的部位缩短。
具体做法是用气焊焊炬在工件较长的部位加热。
为了提高矫形效率.可以在加热的同时在加热点周围喷水冷却来限制火焰加热的范围.提高对加热点的挤压作用。
7、根据所制定的焊接工艺文件焊接焊接顺序：（1）用反变形法对接翼板。
（2）将翼板和腹板整体组装在一起.用点固的方式整体固定装配.注意几条焊缝间交叉放置.间距至少是板厚的20倍。
（3) 长条角焊缝的焊接顺序是底面左侧-上面右侧-上面左侧-底面右侧。
8、焊后结构照片9、焊后分析焊后工字梁出现了明显的变形.其中以翼板与腹板的角焊缝的的角变形为主。
此工字梁翼板于腹板的垂直度不是很好.很显然是由于焊接时缺少必要的工装夹具.导致在焊接过程中无法控制变形。
由表3知.在翼板的对接中.钢板发生了收缩变形.长度方向上收缩量为2mm左右。
宽度方向上的收缩量为1mm。
高度方向为1mm。
表4：焊接工艺参数由上表可计算得出翼板正面焊速为196~212mm/min.反面焊速为497~527mm/min角焊缝焊速为138~151mm/min由焊接参数计算可知.正面对接接头的余高超出了预设的3mm.说明焊接速度过慢.焊丝的熔敷量过大。
由于腹板跟翼板上焊脚高度保持一致.故焊脚高k=角焊缝厚度。
角焊缝k值由上到下分别为6.79mm、8.77mm、8.91mm、8.34mm。
除了底面左侧焊缝.其他的k值均大于预设的8m.这里的焊接速度而是过慢.焊丝的熔敷量过大。
七、思考题1、你是如何控制焊接变形的？你所制造的焊接结构焊后变形如何？如变形太大.如何矫正？答：通过选择焊接顺序、反变形法、恰当的焊接规范的选择以及开坡口来进行控制。
焊接顺序的角焊缝为同方向焊.对接焊缝为左下→右上→左上→右下.对接焊缝焊前采用反变形法.事先反向弯曲一个小角度。
同时在保证结构的承载能力的条件下.采用开坡口的焊缝可以比一般角焊缝减少焊缝金属.对减小变形有利。
这次焊后变形比较大.原因是没有合适的工装夹具.基本上是用手扶着焊.导致无法精确控制变形。
在本次实验中.主要采用了机械矫正的方法。
由于火焰矫正对技术要求较高.只是现场了解了下.主要是靠焊后小锤敲击的方法来矫正。
2、有无焊接缺陷出现？原因是什么？答：首先是角变形。
由于没有夹具.无法再对接接头焊接时准确对准.同时对反变形法操作不熟练.导致焊后出现多次角变形。
不得不将翼板重新切割.再次打磨进行对接接头焊接。
其次是未焊透。
原因有两个。
一个是由于之前翼板存在一定程度的角变形.导致跟腹板无法保持一定距离。
使得前后距离保持不一致。
如下图腹板翼板另一个原因是焊接规范中电流实际使用时比预定稍小.预定为180~200A.但实际多为160~190A.导致热输入量过小。
在这里.另一个比较重要的焊接速度因素反而影响不大。
因为我们的焊接速度控制的很好.熔敷量也足够。
这次的未焊透主要就是实际电流过小。
还出现了弧坑。
由于收弧和断弧操作不当在焊道末端形成的低洼部分.其原理是焊条停留时间短.填充金属不够。
还出现了飞溅。
这主要是CO气体保护焊短路过渡中不可避免的缺陷.2八、实验总结在本次试验中.我们设计的是很简单的工字梁.但在实验过程中基本上把学过的知识都综合了一遍。
在这次的实际操作中.我发现以前主要关注的焊接规范必须要与实际生产中相结合.并严格执行才能取得所得焊缝。
之前的课堂学习主要把精力放在了焊接材料的选择.焊缝的成型原理.焊接结构的选择.焊后检验等理论知识.这次用最简单的Q235焊接结构同样简单的工字梁却发现实际操作跟理论是有区别的.保证工艺卡跟现场操作的一致是需要严格的标准来执行。
这点在焊接规范中的电流电压选择.焊速控制中尤为重要。
在这次实验中.工装夹具的重要性也得到了体现。
我们由于缺少必要的工装夹具.无法体现刚性固定法中对焊缝加热跟收缩变形的控制。
导致出现较大的焊接缺陷。
这次实验让我学到了很多课堂上学不到的知识.我相信.这会对我以后的学习跟工作起到很重要的帮助。