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Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date焊接综合实训指导书.1doc焊接综合实训指导书第一章 下料基础知识1.1 钢和钢材的分类正确合理地选择和使用材料，首先要了解化工机械制造所用材料的基本知识。所用的材料有金属材料和非金属材料两大类，在金属材料中应用最多的是钢。1.1.1钢的分类含碳量低于 2.11 的铁碳合金称为钢。钢中除含有铁、碳外，还含有硅（Si ）、锰（ Mn ）、硫（S）、磷（ P ）等元素。钢具有高的强度和韧性，同时具有良好的工艺性能，可以进行各种加工，因而获得广泛应用。钢的分类方法很多，常用的分类方法有以下 3 种。 （1）按化学成分分类 碳素钢 按含碳量的高低分为低碳钢，含碳量小于0.25 % ；中碳钢，含碳量在 0.250.6 之间；高碳钢，含碳量大于0.6的钢。在碳素钢中含碳量越高，硬度越高，强度也越高，但塑性却降低。碳素钢按含硫磷量的多少，分普通碳素钢和优质碳素结构钢。普通碳素钢中含硫量不超过0.055%，含磷量不超过0.045 %；优质碳素钢中含硫量不超过0.030 %0.040 %，含磷量不超过0.0350.040 %。 合金钢 钢中含有一种或多种合金元素的钢称为合金钢。按合金元素的总含量多少又分低合金钢，合金元素的总含量小于5 %；中合金钢，合金元素的总含量在5 %10 %；高合金钢，合金元素的总含量大于 10。（2）按用途分类 压力加工用钢（热压力加工或冷拔坯料）。 切削加工用钢，用于制造各种工具，如切削刀具、量具、模具等工具钢多数是高、中碳钢或合金钢，如碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢等。工具钢还可以按具体用途分为刃具用钢、量具用钢和模具用钢。 特殊钢，具有特殊的物理和化学性能的钢，如不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、电热合金、磁性材料等。（3）按冶炼方法分类按冶炼方法分类有以下几种 平炉钢 按炉衬材料又分为酸性平炉钢和碱性平炉钢。一般用于冶炼碳素钢和普通低合金钢。 转炉钢 转炉钢又分底吹转炉钢、侧吹转炉钢和氧气顶吹转炉钢三种。一般用于冶炼碳素钢和普通低合金钢。 电炉钢 电炉钢又分电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢和电渣炉钢。其中应用最广泛的是电弧炉钢。电炉钢主要用于冶炼合金钢。按脱氧程度的不同，碳素钢又分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。1.1.2钢材的分类钢材按其断面的形状特征来分，可分为板材（钢板）、管材（钢管）、型材（型钢）和线材（钢丝）四大类。他们分别有钢板轧机，钢管轧机、型钢轧机和拉丝机轧制和控制组成。在轧制前，必须对钢锭表面进行精整，即用火焰加热、砂轮打磨、风凿凿削等方法清除钢锭表面的气泡、裂纹、粘沙、结疤等缺陷，以免在轧制过程中扩大，影响材质。轧制分热轧和冷轧两种。钢锭用热轧，轧制前加热至高温，以提高其塑性、减少其变形抗力，经热轧后，钢的致密性得到提高，同时还可细化晶粒，减少钢中化学成分的不均匀程度，因而使钢的机械性能得到提高。但在轧制的同时，钢锭中的夹杂物沿金属变形方问被拉长，形成纤维组织。使钢材纵、横向的机械性能不同，例如在顺纤维方向的抗拉强度高，而在垂直于纤维方向的抗拉强度低；垂直于纤维方向的剪切强度高，而顺纤维方向的剪切强度低。冷轧是在常温下进行的，它以热轧半成品作为坯料，冷轧可得到表面光洁、尺寸精确、机械性能好的成品，如冷轧钢板、冷轧型钢等。（1）板材 主要分为薄钢板（0.2mm4mm）、中厚钢板（4mm25mm）和厚钢板（大于25mm）。钢板的表示方法为厚×宽×长，如1.0mm×750mm×1500mm，冷0.35mm×1000mm×2000mm。（2）管材 主要分成有缝和无缝。无缝钢管 无缝钢管由整块金属轧制而成，断面上无接缝。根据生产方法，无缝钢管又分热轧管、冷拔管、挤压管等；按断面形状分圆形和异形两种。异形钢管有方形、椭圆形、三角形、星形和带翅管等各种复杂形状；根据用途不同，有厚壁管和薄壁管。无缝钢管主要用做石油化工用的裂化管、锅炉管及汽车、拖拉机、航空用的高精度结构钢管。材料有普通碳素钢、优质碳素结构钢和合金结构钢。热轧无缝钢管的外径自32630mm，壁厚自2575mm , 长度312.5m 冷拔无缝钢管的外径自6200mm ，壁厚0.2514mm ，长度1.59m 。对于锅炉上承受一定压力和温度的管子，常用锅炉无缝钢管，其成分有碳素无缝钢管和合金无缝钢管。有缝钢管有缝钢管又称焊接钢管，用钢带焊成，有镀锌与不镀锌两种，前者称为白铁管，后者称为黑铁管。镀锌的有缝钢管常做水管，因其外表面镀上层锌，可以防止水锈。不镀锌的有缝钢管用于普通低压或无压力的管道系统中。管子的规格在公称中用外径和壁厚表示，在英制中则以内径（英寸）表示。钢管的尺寸标记方法是：外径×壁厚×长度如外径为 57mm，壁厚3.5mm，长度6000mm 的热轧无缝钢管，则应标记为：“管57×3.5mm×6000mm”。对水煤气输送管应在尺寸前用文字说明，如：煤气管“20mm×2.75mm×1500mm ”。（3）型材型钢的种类很多，根据断面形状分简单断面型钢和复杂断面型钢两种简单断面的型钢有圆钢、方钢、六角钢、扁钢和角钢；复杂断面的型钢有槽钢、工字钢、钢轨及其他异型钢材等。圆钢、方钢和六角钢圆钢是断面圆形的钢材，分热轧、锻制和冷拉三种。热轧圆钢的直径为 5250mm，其中 59mm 的常用做拉拔钢丝的原料，叫做线材。线材由于是成盘供应的，所以又名叫热轧盘料。锻制圆钢的直径较粗，其直径50250mm，常用于制造轴的毛坯。冷拉圆钢直径为3100mm，其尺寸精度较高。方钢是断面为方形的钢材，分热轧和冷拉两种热轧方钢的边长为5250mm，冷拉方钢的边长为 3100mm。六角钢是断面为六角形钢材热轧六角钢内切圆直径自 870mm ，冷拉六角钢尺寸自375mm 。圆钢、方钢、六角钢的长度通常为 26m 。圆钢、方钢、六角钢在冷作中一般用作撑条、箍、轴、螺栓、螺母等，也可作锻造毛坯之用。扁钢扁钢是断面为长方形的钢材，在冷作件中应用广泛，可以弯成扁钢圈，也可制作框架、拉条等。扁钢的尺寸用厚度、宽度和长度来表示热轧扁钢的宽度为10200mm，厚度为360mm ，长度为39m 。扁钢的尺寸表示方法是厚度×宽度×长度，如“扁钢 10mm×50mm×2000mm " ，表示扁钢的厚度为10mm ，宽度为 50mm，长度为 2000mm。扁钢一般采用 Q235A、35、 45 、14Mn、16Mn、15MnTi、 14MnZSi 等。角钢角钢分等边角钢和不等边角钢。角钢在冷作件中，常用于制造圈、框架、梁、柱和其他轻型的钢结构。角钢的规格用边长和边厚的尺寸表示，其标记方法为 b×b×dL 或 B×b×d L , b 或B为角钢的边长，d 为角钢的边厚，L为角钢的长度。如边宽为50mm、边厚5mm、长 3000mm 的热轧等边角钢，标记为“50×50×33000”。角钢的大小也可用号数来表示，号数表示边长的厘米数，例如 4 号角钢，即边长为 40mm 的等边角钢角钢规格从220号，长度为 319m ，同一号角钢常有 25 种不同的边厚。槽钢槽钢分普通热轧槽钢、热轧轻型槽钢和普通低合金钢轻型槽钢。其断面形状如图所示：h为槽钢的高度，b为腿宽，d为腰厚，t为平均腿厚，r为内面圆角半径，r1为边端圆角半径。槽钢在钢结构中常用作柱、框架或轻型的梁，车辆制造中用作底盘。和角钢一样，在受力较大的结构中，可将槽钢成对地组合在一起使用。工字钢工字钢分为热轧普通工字钢、热轧轻型工字钢和普通低合金热轧工字钢。工字钢在钢结构中通常用作立柱、框架和横梁。工字钢的规格以号数表示，号数表示工字钢的高度（厘米数），如10号工字钢，其高度为10cm。目前生产的普通工字钢的规格从1063号。在相同的高度下，轻型的工字钢比普通的工字钢的腿窄、腰薄、重量轻、工字钢的长度为519m。工字钢常用的材料是Q235-AF、Q235A等或者普通低合金钢、如16Mn、16MnCu。（4）线材钢材中的线材通常称为钢丝，按直径分有特细的0.1mm，细的0.10.5mm，较细的0.51.5mm、中等的1.53.0mm，粗的3.06.0mm，较粗的6.08.0mm和特粗的8.0mm。1.1.3钢材的重量计算钢材重量的理论计算方法是用钢材的断面积乘以长度，再乘钢材的密度，其计算式为：式中 G钢材的重量， kg ；F 钢材的断面积（ mm 2），L钢材的长度， m ；金属的密度， ( g / c m3 ) ，碳钢为 7.85 ，铝为 2.73 ，纯铜为 8.9 等。由上式算的是钢材的理论重量，因钢材在制造过程中允许有一定的偏差，所以理论上的计算值与实际重量间有一定的误差显然，用上式计算钢材的重量比较复杂。钢材重量的简易计算方法可以简化上述的计算，节省计算时间，通俗易懂。计算钢板的重量时，可根据每平方米面积每毫米厚的钢板重量为 7. 85kg ，所以以7.85 作为系数，计算时只要先求出钢板的面积（m 2） , 然后再乘系数 7.85，再乘钢板的厚度（ mm ）就得所求的重量，其简易计算公式为：式中 G钢材的重量， kg； S钢板的面积，m 2； t钢板的厚度，mm1.2 钢材的矫正钢板和型钢在轧制过程中，可能产生残余应力而变形，或者在下料的过程中，钢板经过剪切、气割等工序加工后因钢材受外力、加热等因素的影响，会使表面产生不平、弯曲、扭曲等变形缺陷，另外，钢材因环境因素的影响，会产生铁锈、氧化皮等，这些都将影响零件和产品的质量，因此，必须对变形钢材进行矫正及预处理。钢材预处理是把钢板、型钢、管子等材料在下料装焊之前进行抛丸清理、喷保护漆、烘干等的处理工艺。而矫正是使材料在加工之前保持一种良好的平直状态，以利于零件的加工。1.2.1钢材变形的原因 从钢材的生产到零件加工的各个环节，都可能导致变形。钢材的变形主要来自以下几个方面。1 钢材在轧制过程中引起的变形 钢材在轧制过程中可能产生残余应力而变形。例如，在轧制钢板时，由于轧辊沿长度方向受热不均匀、轧辊弯曲、轧辊间隙不一致，而使板料在宽度方向的压缩不均匀，导致长度方向延伸不相等而产生变形。2 钢材因运输和不正确堆放产生的变形 焊接结构使用的钢材，均是较长、较大的钢板和型材，如果吊装、运输和存放不当，钢材就会因自重而产生弯曲、扭曲和局部变形。 3 钢材在下料过程中引起的变形 钢材在划线以后，一般要经过气割、剪切、冲裁、等离子弧切割等工序。而气割、等离子弧切割过程是对钢材的局部进行加热而使其分离的过程。对钢材的不均匀加热必然会产生残余应力，进而导致钢材产生变形，尤其是在气割窄而长的钢板时，边上的一条钢板弯曲得最明显。在剪切、冲裁等工序时，由于工件的边缘受到剪切，必然产生很大的塑性变形。综上所述，造成钢材变形的原因是多方面的。当钢材的变形大于技术规定的允许偏差时，划线前必须进行矫正。1.2.2钢材的矫正原理钢材在厚度方向可以假设是由多层纤维组成的。钢材平直时，各层纤维长度都相等，钢材弯曲后，各层纤维长度不一致。矫正是通过采用加压或加热的方法，把已伸长的纤维缩短，把缩短的纤维拉长。最终使钢板厚度方向的纤维趋于一致。1.2.3钢材的矫正方法 矫正就是将变形的钢材在外力作用下产生塑性变形（永久性变形），使钢材中局部收缩的纤维拉长，伸长的纤维缩短，达到金属各部分的纤维长度均匀，以消除表面不平、弯曲、扭曲和波浪变形等变形的缺陷，从而获得正确的形状。钢材的矫正可以在冷态或热态下进行。冷态矫正简称冷矫，热态矫正简称热矫。经常采用的方法有手工矫正、机械矫正、火焰矫正和高频热点矫正四种（，矫正方法的选用，与工件的形状、材料的性能和工件的变形程度有关，同时与制造厂拥有的设备有关。 （1）手工矫正 手工矫正是采用手工工具，对已变形的钢材施加外力，以达到矫正变形的目的。手工矫正由于矫正力小，劳动强度大，效率低，所以常用于矫正尺寸较小的薄板钢材。手工矫正时，根据刚度大小和变形情况不同，有反向变形法和锤展伸长法。手工矫正一般在常温下进行，在矫正中尽可能减少不必要的锤击和变形，防止钢材产生加工硬化。对于强度较高的钢材，可将钢材加热至 7501000 的高温，以降低其强度、提高塑性，减小变形抗力，提高矫正效率。（2）机械矫正 冷作用的轧制钢材和工件的变形情况都比较有规律，所以许多钢材和工件一般采用机械方法进行矫正。机械矫正是利用三点弯曲使构件产生一个与变形方向相反的变形，使结构件恢复平直。机械矫正使用的设备有专用设备和通用设备。专用设备有钢板矫正机、圆钢与钢管矫正机、型钢矫正机、型钢撑直机等；通用设备指一般的压力机、卷板机等。机械矫正通过机械动力或液压力对材料的不平直处给予拉伸、压缩或弯曲作用，使材料恢复平直状态。（3）火焰矫正 火焰矫正法是利用火焰对钢材的伸长部位进行局部加热，使其在较高温度下发生塑性变形，冷却后收缩而变短，这样使构件变形得到矫正。火焰矫正操作方便灵活，所以应用比较广泛。 火焰矫正的原理是采用火焰对钢材的变形部位进行局部加热，利用钢材热胀冷缩的特性，使加热部分的纤维在四周较低温度部分的阻碍下膨胀，产生压缩塑性变形，冷却后纤维缩短，使纤维长度趋于一致，从而使变形得以矫正。 决定火焰矫正效果的因素主要有以下几点： 火焰加热的方式：火焰加热的方式主要有点状加热、线状加热和三角形加热；火焰加热的位置：火焰加热的位置应选择在金属纤维较长的部位或者凸出部位图 所示。火焰矫正的步骤 ：分析变形的原因和钢结构的内在联系；正确找出变形的部位；确定加热方式、加热部位和冷却方式；矫正后检验。（4）高频热点矫正高频热点矫正 是在火焰矫正的基础上发展起来的一种新工艺，它可以矫正任何钢材的变形，尤其对尺寸较大、形状复杂的工件，效果更显著。其原理是：通人高频交流电的感应圈产生交变磁场，当感应圈靠近钢材时，钢材内部产生感应电流（即涡流），使钢材局部的温度立即升高，从而进行加热矫正。加热的位置与火焰矫正时相同，加热区域的大小取决于感应圈的形状和尺寸。感应圈一般不宜过大，否则加热慢；加热区域大，也会影响加热矫正的效果。1.2.4钢材的预处理清除钢材表面铁锈、油污、氧化皮等为后续加工做准备的工艺称为预处理。（1）机械除锈法 机械除锈法常用的主要有喷砂（或喷丸），手动砂轮或钢丝刷，砂布打磨，刮光或抛光等。喷砂（或喷丸）工艺是将干砂（或铁丸）从专门压缩空气装置中急速喷出，轰击到金属表面，将其表面的氧化物、污物打落，这种方法清理较彻底，效率也较高。但喷砂（或喷丸）工艺粉尘大，需要在专用车间或封闭条件下进行，同时经喷砂（或喷丸）处理的材料会产生一定的表面硬化，对零件的弯曲加工有不良影响。另外，喷砂（或喷丸）也常用在结构焊后涂装前的清理上。钢材经喷砂（或喷丸）除锈后，随即进行防护处理，其步骤为： 用经净化过的压缩空气将原材料表面吹净。 涂刷防护底漆或浸入钝化处理槽中做钝化处理，钝化剂可用质量分数为 10 的磷酸锰铁水溶液处理 10min ，或用质量分数为 2 的亚硝酸溶液处理 lmin 。 将涂刷防护底漆后的钢材送入烘干炉中，用加热到 70 的空气进行干燥处理。 （2）化学处理法 化学除锈法化学除锈法即用腐蚀性的化学溶液对钢材表面进行清理。此方法效率高，质量均匀而稳定，但成本高，并会对环境造成一定的污染。一般分为酸洗法和碱洗法。酸洗法可除去金属表面的氧化皮、锈蚀物等污物；碱洗法主要用于去除金属表面的油污。其工艺过程一般是将配制好的酸、碱溶液装入相内，将工件放入浸泡一定时间，然后取出用水冲洗干净，以防止余酸的腐蚀。1.3 钣金展开方法钣金产品的展开下料技术是钣金工的理论性和操作性均很强的知识。在制作各种结构时，一些新的、不常见的结构，往往不能靠一些简单的经验来完成，因此，系统地学习钣金展开知识对钣金工来说是十分必要的。由于在钣金展开课程里已经详细介绍了各种展开的方法，在这里只能简单的介绍一下常用的展开方，实例不再列举。1.3.1平行线展开法平行线展开法是钣金展开的的常用方法之一，主要适用于柱面的展开。平行线法的展开原理是将零件的表面，看作由无数条相互平行的素线组成，取两相邻素线及其两端线所围成的微小面积作为平面，只要将每一小平面的真实大小，依次顺序地画在平面上，就得到了零件表面的展开图。所以只要零件表面的素线或棱线互相平行的几何形体，如各种棱柱体、圆柱体和圆柱曲面等都可用平行线法展开。下面以典型的结构的讲述平行线法展开。1.3.2放射线展开法放射线法适用于零件表面的素线相交于一点的形体，如：圆锥、椭圆锥、棱锥等表面的展开。放射线法的展开原理是将零件的表面由锥顶起作出一系列放射线，将锥面分成一系列小三角形，每一小三角形作为一个平面，将各三角形依次展开画在平面上，就得所求的展开图。1.3.3三角形展开法由于平行线法适用于展开表面的素线相平行的零件；而放射线法适用于展开表面素线相交于一点的零件，所以平行线法和放射线法，在应用中各有一定的局限性。在实际展开中会碰到各种形状的零件，这些零件只能用三角形展开法。三角形法展开是将零件的表面分成一组或很多组三角形，然后求出各组三角形每边的实长，并把它的实形依次画在平面上，得到展开图。必须指出，用放射线作展开图时，也是将锥体表面分成若干三角形，但这些三角形均围绕锥顶的。用三角形法展开时，三角形的划分是根据零件的形状特征进行的。用三角形法展开时，必须求出各素线的实长，这是准确地作好展开图的关键，下面就来介绍线段实长的求法。1.4 划线、放样与下料1.4.1识图与划线 1焊接结构的施工图焊接结构是以钢板和各种型钢为主体组成的，焊接结构图的特点是：1）一般钢板与钢结构的总体尺寸相差悬殊，可按不同的比例画出。2）为了表达焊缝位置和焊接结构，大量采用了局部剖视和局部放大视图。 3）为了表达板与板之间的相互关系，除采用剖视外，还大量采用虚线的表达方式，因此，图面纵横交错的线条非常多。4）连接板与板之间的焊缝一般不用画出，只标注焊缝代号。5）为了便于读图，同一零件的序号可以同时标注在不同的视图上。 2划线划线是在毛坯或工件上，用划线工具划出待加工部位的轮廓线或作为基准的点线。划线时应根据设计图样上的图形和尺寸，准确地按 1: 1 的比例在待下料的钢材表面上划出加工界线。划线的作用是确定零件各加工表面的余量和孔的位置，使零件加工时有明确的标志；还可以检查毛坯是否正确；对于有些误差不大，但已属不合格的毛坯，可以通过借料得到挽救。划线的精度要求在0.250.5mm 范围内。 （1）划线的基本规则 1）垂线必须用作图法。2）用划针或石笔划线时，应紧抵直尺或样板的边沿。 3）用圆规在钢板上划圆、圆弧或分量尺寸时，应先打上样冲眼，以防圆规尖滑动。 4）平面划线应遵循先画基准线，后按由外向内，从上到下，从左到右的顺序划线的原则。先画基准线，是为了保证加工余量的合理分布，划线之前应该在工件上选择一个或几个面或线作为划线的基准，以此来确定工件其他加工表面的相对位置。（2）划线的方法划线可分为平面划线和立体划线两种。1）平面划线与几何作图相似，在工件的一个平面上划出图样的形状和尺寸。也可以采用样板一次划成。2）立体划线是在工件的几个表面上划线，亦即在长、宽、高三个方向上划线。 （3）划线时应注意的问题： 熟悉焊接结构的图样和制造工艺，根据图样检验样板、样杆，核对选用的钢号、规格应符合规定的要求；检查钢板表面是否有麻点、裂纹、夹层及厚度不均匀等缺陷；划线前应将材料垫平、放稳，划线时要尽可能使线条细且清晰，笔尖与样板边缘间不要内倾和外倾；划线时应标注各道工序用线，并加以适当标记，以免混淆；钢板两边不垂直时，一定要去边；划尺寸较大的矩形时，一定要检查对角线。 1.4.2放样根据构件图样，按 1 : 1 的比例或一定比例在放样台或平板上画出其所需图形的过程称为放样。1 放样方法放样方法是指将零件的形状最终划到平面钢板上的方法，主要有实尺放样、展开放样和光学放样等 （1）实尺放样 根据图样的形状和尺寸，用基本的作图方法，以产品的实际大小划到放样台的工作称为实尺放样。（2）展开放样把各种立体的零件表面摊平的几何作图过程称为展开放样 （3）光学放样 用光学手段（比如摄影）将缩小的图样投影在钢板上，然后依据投影线进行划线。 2放样程序 放样程序一般包括结构处理、划基本线型和展开三个部分。结构处理又称结构放样，它是根据图样进行工艺处理的过程。一般包括确定各连接部位的接头形式、图样计算或量取坯料实际尺寸、制作样板与样杆等。划基本线型是在结构处理的基础上，确定放样基准和划出工件的结构轮廓。展开是对不能直接划线的立体零件进行展开处理，将零件摊开在平面上。1.4.3下料下料也称为号料，提示利用样板或者图纸，直接在板料及型钢上，划出零件形状的加工界限的操作。下料的方法很多，有样板下料、放样下料、草图下料、计算下料、实物下料和自动下料等。（具体下料这里不再详细介绍，课参照教材金属结构展开下料与成型技术）1.5 下料方法即用各种方法将毛坯或工件从原材料上分离下来的工序。下料分为手工下料和机械下料。1、手工下料手工下料的方法主要有克切、锯削、气割等。机械下料的方法有剪切、冲裁等。气割这是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量实现切割的方法。l ）气割的操作过程 开始气割时，首先应点燃割炬，随即调整火焰。预热火焰通常采用中性焰或轻微氧化焰。用预热火焰将切割处的金属加热至燃烧温度，并注意割嘴与工件表面的距离保持 1015mm 。把切割氧气喷射至已达到燃点的金属时，金属便开始剧烈地燃烧，产生大量的氧化物（熔渣），氧化物呈液体状态。液态熔渣被高压氧气流吹走。这样由上层金属燃烧时产生的热传至下层金属，使下层金属又预热到燃点，切割过程由表面深入到整个厚度。2、机械下料（1）剪切 它是冷作制作过程中下料的主要方法之一。一般在斜口剪床、龙门剪床、圆盘剪床等专用机床上进行。（2）热切割 机械热切割包括数控切割、等离子弧切割、光电跟踪切割等。（3）冲裁 冲裁是利用模具使板料分离的冲压工艺方法。1.6 坯料的边缘加工钢板的边缘加工，主要是指焊接结构件的坡口加工，常用的方法有机械切割和气割两类。采用机械加工方法可加工各种形式的坡口，如 I 、 V 、 U 、 X 及双 U 形等，也可用热切割方法切割坡口。机械加工坡口常用的设备有刨边机、坡口加五机和铣床、车床等。坡口加工机体积小，工效是铣床或刨床的 20 倍。所加工的板材，除厚度外，在理论上不受直径、长度、宽度的限制，下图所示为坡口加工机。-第二章 焊接结构的装配装配是将焊前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。装配工序的工作量大，约占整体产品制造工作量的 30%40% ，装配质量和顺序直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率，对产品制造周期、生产成本、都具有重要的意义。2.1 装配方式的分类装配方式可按结构类型及生产批量、工艺过程、工艺方法及工作地点来分类。 2.1.1按结构类型及生产批量的大小分类 （1）单件小批量生产 单件小批量生产的结构经常采用划线定位的装配方法。（2）成批生产 成批生产的结构通常在专用的胎架上进行装配。2.1.2按工艺过程分类 （l）由单独的零件逐步组装成结构对结构简单的产品，可以是一次装配完毕后进行焊接；当装配复杂构件时，大多数是装配与焊接交替进行。 （2）由部件组装成结构装配工作是将零件组装成部件后，再由部件组装成整个结构并进行焊接。 2.1.3按装配工作地点分类 （l）固定式装配 装配工作在固定的工作位置上进行，这种装配方法一般用在重型焊接结构或产量不大的情况下。 （2）移动式装配 焊件沿一定的工作地点按工序流程进行装配，在工作地点上设有装配用的胎具和相应的工人。2.2 装配的基本条件在金属结构装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配，简称部装；将零件或部件装配成最终产品的过程称为总装。通常装配后的部件或整体结构直接送入焊接工序，但有些产品先要进行部件装配焊接，经矫正变形后再进行总装。装配需要对零件进行定位、夹紧和测量，这是装配的三个基本条件。 2.2.1定位 定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。如图所示为在平台 6 上装配工字梁。2.2.2夹紧 夹紧就是借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以固定的过程。如图中翼板与腹板间的相对位置确定后，是通过调节螺杆来实现夹紧的。2.2.3测量 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。定位是整个装配工序的关键。 2.3 定位原理及定位基准2.3.1定位原理零件在空间的定位是利用不在同一平面上的六个定位点进行的，这些点单独及联合限制物体的六自由度，以实现物体空间位置的确定。在实际装配中，可由定位销、定位块、挡铁等定位元件作为定位点；也可以利用装配平台或焊件表面上的平面、边棱等作为定位点；还可以设计成胎架模板形成的平面或曲面代替定位点；有时在装配平台或焊件表面划出定位线起定位点的作用。 2.3.2定位基准及其选择 ( l ）定位基准 在结构装配过程中，必须根据一些指定的点、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。( 2 ）定位基准的选择 l ）装配定位基准尽量与设计基准重合；2 ）同一构件上与其他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2.4 装配中的测量测量是检验定位质量的一个工序，装配中的测量包括：正确、合理地选择测量基准；准确地完成零件定位所需要的测量项目。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。2各种项目的测量 ( 1 )线性尺寸的测量 线性尺寸的测量主要是利用刻度尺来完成，特殊场合利用激光测距仪来进行。( 2 )平行度的测量 l ）相对平行度的测量 其基本原理是测量焊件上线的两点到基准的距离，若相等就平行。下图是相对平行度测量的例子。2 ）水平度的测量。水平度就是衡量零件上被测的线（或面）是否处于水平位置。施工装配中常用水平尺、软管水平仪、水准仪、经纬仪等量具或仪器来测量零件的水平度。( 3 )垂直度的测量l ）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。装配时，技术要求的重点是每节两端面与中心线垂直。只有每节的垂直度符合要求之后，才有可能保证总体安装的垂直度。尺寸较小的焊件可以利用 90°角尺直接测量；当焊件尺寸很大时，可以采用刻度尺作为辅助线测量直角三角形的斜边长。例如，两直角边各为 1000mm ，斜边长应为 1414 . 2mm 。另外，也可用直角三角形直角边与斜边之比值为 3 : 4 : 5 的关系来测定。2 ）铅垂度的测量 常用吊线锤或经纬仪测量。采用吊线锤时，将线锤吊线栓在支杆上，通过测量焊件与吊线之间的距离来测量铅垂度。当结构尺寸较大而且铅垂度要求较高时，常采用经纬仪来测量铅垂度。经纬仪主要由望远镜、垂直度盘、水平度盘和基座等组成，如图 a 所示。它可测角、测距、测高、测定直线、测铅垂度等。图 b 是用经纬仪测量球罐柱脚的铅垂度实例。先把经纬仪安置在柱脚的横轴方向上，目镜上十字线的纵线对准柱脚中心线的下部，将望远镜上下微动观测。若纵线重合于柱脚中心线，说明柱脚在此方向上垂直。( 4 ）同轴度的测量同轴度是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。2.5 装配用工夹具及设备 2.5.1装配用工具及量具如图a所示几种常用装配工具的示意图，图b所示为常用装配量具的示意图。 图a 常用的装配工具图b 常用的量具工具2.5.2装配用夹具装配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。包括通用夹具和装配胎架上的专用夹具。装配夹具按夹紧力来源分为手动夹具和非手动夹具两大类。(1）螺旋夹具螺旋夹具是通过丝杆与螺母间的相对运动来传递外力，以紧固零件。l）弓形螺旋夹2）图c所示螺旋拉紧器、压紧器。图c 弓形螺旋夹的形式图 d 螺旋拉紧器的形式(2）楔条夹具楔条夹具是用锤击或用其他机械方法获得外力，利用楔条的斜面将外力转变为夹紧力，从而达到对焊件的夹紧。见图e。图e 楔条夹具的应用实例 (3）杠杆夹具杠杆夹具是利用杠杆原理将工件夹紧的。图f所示为几种简易杠杆夹具的形式及应用。图f 几种简易杠杆夹具的形式及应用2.5.3装配用设备装配用设备有平台、转胎、专用胎架等。平台有：l）铸铁平台。2）钢结构平台。3）导轨平台。4）水泥平台。5）电磁平台 （2）胎架胎架又称为模架，在焊件结构不适于以装配平台作支承（如船舶、机车车辆底架、灼机和各种容器结构等）或者在批量生产时，就需要制造胎架来支承工件进行装配。胎架常用于某些形状比较复杂、要求精度较高的结构件。它的主要优点是利用夹具对各个零件进行方便而精确的定位。有些胎架还可以设计成能够翻转的，可把焊件翻转到适合于焊接的位置（利用胎架进行装配，既可以提高装配精度，又可以提高装配速度。2.6 装配的基本方法 2.6.1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）工具的准备（4）零、部件的预检和除锈（5）适当划分部件2.6.2零件的定位方法（l）划线定位（2）销轴定位（3）挡铁定位（4）样板定位2.6.3零件的装配方法（1）划线定位装配法（2）工装定位装配法（3）固定式装配法（4）移动式装配法2.6.4装配中的定位焊定位焊，用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证整体结构件得到正确的几何形状和尺寸，定位焊缝一般比较短，而且该焊缝作为正式焊缝留在焊接结构之中，故所使用的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。进行定位焊时应注意以下几点： l ）由于定位焊缝比较短，并且要求保证焊透，故应选用直径小于 4mm 的焊条或 CO2气保护焊直径小于 12mm 的焊丝。又由于焊件温度较低，热量不足而容易产生未焊透，故定位焊缝焊接电流应较焊接正式焊缝时大 1015。 2 ）定位焊缝有未焊透、夹渣、裂纹、气孔等焊接缺陷时，应该铲掉并重新焊接，不允许留在焊缝内。 3 ）定位焊缝的引弧和熄弧处应圆滑过渡，否则，在焊正式焊缝时在该处易造成未焊透、夹渣等缺陷。 4 ）定位焊缝长度一般根据板厚选取1520mm ，间距为50300mm 。板薄取小值，板厚取大值。对于强行装配的结构，因定位焊缝承受较大的外力，应根据具体情况适当加大定位焊缝长度，间距适当缩小。对于装配后需吊运的焊件，定位焊缝应保证吊运中零件不分离，因此对起吊中受力部分的定位焊缝，可加大尺寸或数量；或在完成一定的正式焊缝以后吊运，以保证安全。第三章 焊接工艺制定3.1 制定焊接工艺的原则及内容 3.1.1制定焊接工艺的原则 l ）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，应考虑采用预热、后热等措施防止焊接缺陷产生。5 ）有利于实现机械化、自动化生产。6 ）有利于提高劳动生产率和降低成本。3.1.2制定焊接工艺的内容 l ）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 ）合理地选择焊接材料中焊丝及焊剂牌号、气体保护焊时的气体种类、气体流量、焊丝伸出长度等。 4 ）合理地选择焊接热参数。5 ）选择或设计合理的焊接工艺装备。如焊接胎具、焊接变位机、自动焊机的引导移动装置等。3.2 焊接方法、焊接材料及焊接设备的选择3.2.1选择焊接方法选择焊接方法必须了解各种焊接方法的生产特点及适用范围，同时，考虑各种焊接方法对装配工作的要求。在成批或大量生产时，对于能够用多种焊接方法来生产的产品，应进行试验和经济比较，核算成本，选择最佳的焊接方法。 3.2.2 选择焊接材料选择了焊接方法后，可根据所选焊接方法的工艺特点来确定焊接材料。确定焊接材料时，还必须考虑到焊缝的力学性能、化学成分以及在高温、低温或腐蚀介质工作条件下的性能要求等。3.2.3 选择焊接设备焊接设备的选择应根据已选定的焊接方法和焊接材料，同时还要考虑焊接电流的种类、焊接设备的功率、工作条件等方面，使选用的设备能满足焊接工艺的要求。3.3 焊接参数的选定焊接参数的选定主要考虑以下几方面：l ）分析材料的化学成分和结构因素共同作作用下的焊接性。 2 ）考虑焊接热循环对母材和焊缝的热作用。3 ）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。 4 ）参考现成的技术资料和成熟的焊接工艺。 3.4 焊接热参数的确定3.4.1预热预热是焊前对焊件进行全部或局部加热，目的是减缓焊接接头加热时的温度梯度及冷却速度，减少或避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷裂纹的产生。预热温度的高低，应根据钢材淬硬倾向的大小、冷却条件和结构刚度等因素通过焊接性试验而定。3.4.2后热后热是在焊后立即对焊件全部（或局部）利用预热装置进行加热到 300 一 500oC 并保温 12h 后空冷的工艺措施，其目的是防止焊接区扩散氢的聚集，避免延迟裂纹的产生。3.4.3焊后热处理焊接结构的焊后热处理，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，提高焊接接头的塑性和韧性。 3 ）促使残余氢逸出。4 ）对有些钢材，可以使其断裂韧度得到提高。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。第四章 焊接检验焊