課程設(shè)計---液化氣瓶焊接工藝設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　?。ㄒ夯瘹馄亢附庸に囋O(shè)計）</p><p>　　院系： 工學院機械系 </p><p>　　課程： 熱加工工藝課程設(shè)計 </p><p>　　姓名： 楊淮冰 </p&

2、gt;<p>　　專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　班級： 10機電2班 </p><p>　　學號： 100105083 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 李慧 </p><p>　?。ㄒ夯瘹馄亢附庸に囋O(shè)計）<

3、;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　焊接是一門重要的材料加工工藝，在日常生活中使用很廣泛。現(xiàn)已16Mn鋼液化氣瓶的焊接為例，分析說明焊接工藝的工藝流程，工件加工方法及焊接性能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液化氣瓶，焊接工藝，焊接工藝流程，焊接工藝特點，機械加工方法 </p><p>　　weld

4、ing technique technologies of liquefied gas bottle</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Abstract: Welding is a fabrication or sculptural process that joins materials, usually metals or

5、thermoplastics, by causing coalescence. This is often done by melting the workpieces and adding a filler material to form a pool of molten material (the weld pool) that cools to become a strong joint, with pressure somet

6、imes used in conjunction with heat, or by itself, to produce the weld. This is in contrast with soldering and brazing, which involve melting a lower-melting-point material between the</p><p>　　Keywords: Bond

7、ing technology, machining operations, the liquefied gas bottle, 16Mn steel technological process </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.緒 論 -----------------------------------------------

8、----5</p><p>　　2.液化氣瓶簡介 --------------------------------------------6</p><p>　　2.1.制造關(guān)鍵點 -------------------------------------------6</p><p>　　2．2已知容器材料的簡介及設(shè)計要求 --------------------

9、-----6</p><p>　　3.16Mn鋼材料的焊接性分析 ----------------------------------7</p><p>　　4.確定焊縫位置 --------------------------------------------8</p><p>　　5.焊接接頭的形式設(shè)計 ----------------------------

10、----------9~10</p><p>　　5.1 焊接接頭的選擇 ----------------------------------------9</p><p>　　5.2 坡口的設(shè)計 --------------------------------------------9~10</p><p>　　6.焊接方法的選擇 ----------------

11、--------------------------11</p><p>　　7.焊接材料的選擇 ------------------------------------------12</p><p>　　8.焊接工藝參數(shù)的確定 ------------------------------------13~15</p><p>　　8.1.焊條電弧焊 ------

12、----------------------------------13~14</p><p>　　8.2．CO?氣體保護焊工藝參數(shù) ---------------------------14~15</p><p>　　8.3．焊接熱處理參數(shù) ----------------------------------15</p><p>　　8.3.1.焊接預(yù)熱溫度 --

13、--------------------------------15</p><p>　　8.3.2.焊后熱處理 ------------------------------------15</p><p>　　9.液化氣瓶的焊接工藝設(shè)計過程 --------------------------16</p><p>　　10.課程設(shè)計總結(jié) -------------

14、--------------------------17</p><p>　　11.致 謝 ----------------------------------------------18</p><p>　　11.參考文獻 -------------------------------------------19</p><p><b>　　1.緒論&l

15、t;/b></p><p>　　焊接是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達到原子結(jié)合的一種加工方法。焊接過程的實質(zhì)是兩塊金屬冶金結(jié)合，焊接屬于不可拆卸連接。焊接在制造業(yè)中具有十分重要的作用，廣泛用于船體，爐殼，建筑構(gòu)架，起重機械，鍋爐等場合。許多設(shè)備中的大型結(jié)構(gòu)，幾乎都是焊接結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，隨著科學技術(shù)的進步，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，焊接結(jié)構(gòu)正朝著大型、高容量、高參數(shù)、耐磨、耐蝕、耐低溫、耐動

16、載的方向發(fā)展，這就是不僅需要為焊接生產(chǎn)提供質(zhì)量更高、性能更好的各種焊機、焊接材料和焊接工藝，而且提供各種性能優(yōu)異的焊接工裝設(shè)備，使焊接生產(chǎn)實現(xiàn)機械化和自動化，減少人為因素干擾，達到保證和穩(wěn)定焊接質(zhì)量、改善焊工勞動條件、提高生產(chǎn)率、促進文明生產(chǎn)的目的。</p><p>　　本設(shè)計通過液化氣瓶焊接的工藝設(shè)計，熟悉焊接方法的選擇，焊接材料的選擇，焊接工藝要求等</p><p><b>

17、　　2.液化氣瓶簡介</b></p><p><b>　　:</b></p><p><b>　　2.1.制造關(guān)鍵點</b></p><p>　?。?）封頭 ：圓形封頭的材料為整塊鋼板，在油壓機上用凸凹模一次熱壓成形。</p><p>　　（2）筒體 ：本次筒體有一個筒節(jié)拼接而成，筒節(jié)采

18、用半自動切割下料，下料前先劃線。筒體在三輥卷板機上冷卷而成，筒節(jié)的坡口加工見下面的坡口設(shè)計部分。</p><p>　　2．2已知容器材料的簡介及設(shè)計要求:</p><p>　　（1）結(jié)構(gòu)名稱：液化氣瓶</p><p><b>　?。?）壁厚：3mm</b></p><p>　?。?）設(shè)計壓力：520MPa</p&g

19、t;<p>　?。?）材料：16Mn鋼</p><p>　?。?）生產(chǎn)類型：大量生產(chǎn)</p><p>　　3. 16Mn鋼材料的焊接性分析</p><p>　　16Mn鋼是低合金鋼，其各元素含量如下：</p><p>　　C：0.12%-0.20%； Mn:1.20%-1.60%；Si:0.2%-0.55%</p>

20、<p>　　根據(jù)碳當量法評定此焊件的可焊性：</p><p><b>　　Ωce<0.4%</b></p><p>　　故16Mn鋼材的淬硬傾向不明顯，可焊性優(yōu)良。</p><p><b>　　4．確定焊縫位置</b></p><p>　　現(xiàn)對筒體有A,B兩種焊接方案：焊縫位置如

21、圖</p><p>　　方案A:在筒體兩頭各用一次環(huán)焊將兩個端頭焊住。</p><p>　　方案B：直接將筒體經(jīng)過拉伸成為兩個大的部分，經(jīng)過環(huán)焊一次。</p><p>　　方案A中所有焊縫均為對接焊縫，此方案使上下封頭拉伸變形小，且易成型，但是焊縫多，焊接工作量大，且軸向焊縫處于拉應(yīng)力最高位置，且長距離的軸向焊縫不能保證此液化瓶的氣密性即焊接過程中易使缸體變形和彎曲

22、產(chǎn)生過量扭轉(zhuǎn)彎曲，材料應(yīng)力將非常大，則此瓶體受到破壞的可能性將非常大。</p><p>　　B方案雖然經(jīng)過巨大的拉伸過程，但是材料具有一定的強度和抗拉強度，可以抵抗變形，而不致使材料發(fā)生斷裂，由于徑向拉應(yīng)力一般為軸向拉應(yīng)力的2倍，若去除軸向拉應(yīng)力則完全可避免A的缺點。</p><p>　　綜上所述，對于這種瓶體尺寸不大的焊接件，選用B方案的焊縫位置比較合理。</p><

23、p>　　5．焊接接頭的形式設(shè)計</p><p>　　5.1 焊接接頭的選擇：</p><p>　　焊接接頭基本形式有對接接頭，搭接接頭和角接頭三種形式。</p><p>　　對于瓶體與瓶嘴的接頭，采用角接頭即可，因為此接頭縫結(jié)構(gòu)形式簡單，受力不大，而角接頭更省工時，且最經(jīng)濟簡單，并可滿足使用要求。如圖5.1.1</p><p><

24、b>　　圖5.1.1角接頭</b></p><p>　　對于瓶體環(huán)縫則采用對接接頭，因為對接接頭受力比較均勻，尤其對于焊接成形的重要受力焊縫，承載能力強，施焊方便，而搭接頭則會導(dǎo)致應(yīng)力分布不均勻，疲勞強度很低，這嚴重影響氣瓶的使用及安全性，故使用對接接頭是必要的和具有安全性的。如圖5.1.2</p><p><b>　　圖5.1.2對接頭</b>&l

25、t;/p><p>　　5.2 坡口的設(shè)計：</p><p>　　坡口是為了保證焊縫的有效厚度，根部焊透并能容納填充金屬所設(shè)制的接口。</p><p>　　對于焊接瓶體與瓶嘴的焊縫，則不開坡口的角焊縫即可。</p><p>　　而瓶體主環(huán)縫接頭則采用V型坡口，由于V型坡口可焊到性好，而X型及U型焊接成本較高，操作復(fù)雜，V型坡口焊后易使材料受力分布均

26、勻，滿足使用及安全要求。如圖5.2</p><p><b>　　6．焊接方法的選擇</b></p><p>　　根據(jù)常用的焊接成形方法則可分為：焊條電弧焊，焊劑埋弧焊，CO2氣體保護焊，氬氣保護焊，氧乙炔氣焊等成形法。 </p><p>　　對于連接瓶體與瓶嘴則采用焊條電弧焊，焊條電弧焊是采用高溫電弧為熱源，焊條藥皮作為

27、保護介質(zhì)，將兩塊金屬頭局部熔化，填充、凝固成永久牢固整體的方法，此方法適用于要求堅固，致密焊縫，較高力學性能的接頭，完全符合此接頭使用性能和安全要求，且此方法操作簡單，易于控制。</p><p>　　對于筒體的環(huán)焊縫采用CO2氣保護焊方法焊接成形。CO2氣保護焊是以CO2氣體為保護氣體的電弧焊，CO2氣體保護焊電弧熱量集中，加工面積小，適宜于薄鋼板件的焊接，并且CO2氣體有冷卻作用，一般情況下焊接工件變形小，焊縫

28、含氫少， 抗裂性較高較其他焊接方法更具優(yōu)勢。 </p><p><b>　　7．焊接材料的選擇</b></p><p>　　對于焊條電弧焊部分的焊接材料，16Mn鋼的抗拉強度為520Mpa,根據(jù)其抗拉強度等級，按“等強度原則”選用相同強度等級的焊條，并同時考慮焊縫金屬的韌性和塑性，可選用E5015焊條，此焊條為堿性焊條，低氫鈉型藥皮，可直流反接

29、。</p><p>　　對于CO?氣體保護焊，它選用焊絲做電極，靠焊絲和焊件間產(chǎn)生的電弧熔化工件局部金屬與焊絲，焊接此16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼時，常采用H8Mn2SiA焊絲，此焊接材料在焊接過程中可以彌補燒損的原有合金元素，保證焊接金屬具有良好的塑性及韌性，可減少焊接裂紋。</p><p>　　8.焊接工藝參數(shù)的確定</p><p>　　8.1.焊條電弧焊：</p

30、><p>　　對焊條電弧焊參數(shù)： 其主要包括焊條直徑，焊接電流，焊接電壓，焊接速度及層數(shù)。如表8.1.1</p><p>　　表8.1.1焊條直徑的選擇</p><p>　　焊接電流的選擇： i=(30~50)d(A)</p><p>　　表8.1.2焊接電流與焊接直徑的關(guān)系</p><p>　　根據(jù)圖8.1.1可知

31、，焊條直徑應(yīng)選擇2.5mm-3.2mm;</p><p>　　根據(jù)8.1.2，焊接電流應(yīng)選擇100A-130A,焊接層數(shù)為1層，一般弧長控制在14mm之間，相應(yīng)電弧電壓在16V-25V之間，否則電弧過長會引起電弧不穩(wěn)定，金屬飛濺等不利于焊接的因素出現(xiàn)。</p><p>　　8.2．CO?氣體保護焊工藝參數(shù)</p><p>　　其工藝參數(shù)有選擇電弧電壓，焊接電流，焊接

32、速度，氣體流量計焊絲直徑等</p><p>　　表8.2.1 鋼的CO?氣體保護焊對接平焊參數(shù)</p><p>　　通常焊接電流和焊接電壓參數(shù)選擇最為關(guān)鍵，其可決定電弧形態(tài)及熔滴過渡形式；根據(jù)焊接使用性能及各方面要求則CO?氣體保護焊選擇焊絲直徑1.2mm，干伸長12-14mm,焊接電流95-105A，電弧電壓21-22V，焊接速度50cm/min，氣體流量8L/min.</p>

33、;<p>　　8.3．焊接熱處理參數(shù)</p><p>　　8.3.1.焊接預(yù)熱溫度：</p><p>　　當碳當量小于0.4%時，焊接前不用預(yù)熱，當碳當量（0.4%-0.6%）時，焊接前可預(yù)熱100℃-200℃，當碳當量大于0.6%時，焊接前則預(yù)熱200℃-370℃。</p><p>　　故根據(jù)碳當量則16Mn鋼焊接前可預(yù)熱100℃-200℃。<

34、/p><p>　　8.3.2.焊后熱處理：</p><p>　　常用金屬材料焊后熱處理均需消應(yīng)力熱處理，由其焊接特性可知該焊接完成后應(yīng)加熱至580℃-680℃進行熱處理。</p><p>　　9．液化氣瓶的焊接工藝設(shè)計過程</p><p>　　液化氣瓶的沖壓及裝焊等工藝過程設(shè)計依次為：</p><p>　　落料——拉深——

35、再結(jié)晶退火——沖孔——除銹——裝焊襯環(huán)，瓶嘴——裝配上下封頭——除銹——焊接主環(huán)縫——回火——水壓試驗，其裝焊尺寸應(yīng)參考圖2.</p><p><b>　　10．課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　焊接時一門重要的材料加工工藝，已經(jīng)成為一門獨立的科學，有著廣泛的應(yīng)用，可以預(yù)料，在推動我國經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)與科學研究中，焊接必將發(fā)揮其不可替代的作用。</p>

36、<p>　　但是，通過近兩星期對液化氣瓶焊接的課程設(shè)計中，我才知道自己對所學專業(yè)知識太少，終于知道“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，明白了自己的不足，今后更應(yīng)有側(cè)重的學習，要注重細節(jié)，今后還有兩年的學習，希望在本專業(yè)能更加精進。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　能完成此次課程設(shè)計，對本人低拙的能力而言實屬不易，慶幸的是得到

37、了很多老師和同學的幫助，特別是劉萬福老師認真地幫我分析思路，開拓視野，特此對我的老師表示最誠摯的感謝！</p><p>　　由于我的學術(shù)水平有限，所做設(shè)計難免有不足之處，懇請各位老師和學友批評和指正！ </p><p><b>　　11.參考文獻</b></p><p>　　王愛珍，機械工程材料[M].北京：北京航空航天大學出版社2009&l

38、t;/p><p>　　王愛珍，熱加工工藝基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學出版社2009</p><p>　　王愛珍，金屬成形工藝設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學出版社2009</p><p>　　中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊[M] .北京：機械工業(yè)出版社 1992</p><p>　　機械工程手冊電機工程手冊編委會編. 機械工程手冊[M