課程設計--焊接工藝設計說明書

1、<p><b>　　凈 化 器</b></p><p><b>　　焊接工藝設計說明書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1產品的技術要求及原始數(shù)據(jù)分析1</p><p><b>　　1.1產品概況1</b&g

2、t;</p><p>　　1.2 產品的技術要求1</p><p>　　1.3產品各部分所用材料選擇2</p><p>　　2備料加工工藝過程2</p><p><b>　　2.1接管2</b></p><p><b>　　2.1.1尺寸2</b></p>

3、;<p>　　2.1.2加工方法3</p><p><b>　　2.2補強圈3</b></p><p><b>　　2.2.1尺寸3</b></p><p>　　2.2.2加工方法4</p><p><b>　　2.3補強板4</b></p>

4、<p><b>　　2.4上封頭5</b></p><p><b>　　2.4.1尺寸5</b></p><p>　　2.4.2加工方法5</p><p><b>　　2.5下封頭6</b></p><p><b>　　2.5.1尺寸6<

5、/b></p><p>　　2.5.2 加工方法6</p><p><b>　　2.6筒體7</b></p><p><b>　　2.6.1尺寸7</b></p><p>　　2.6.2 加工方法7</p><p>　　2.7壓蓋座和壓蓋8</p>

6、<p><b>　　2.7.1尺寸8</b></p><p>　　2.7.2加工方法9</p><p>　　2.8 法蘭、M16螺桿(2個)，M16六角螺帽（2個9</p><p><b>　　2.9底腳10</b></p><p>　　3裝配—焊接工藝設計方案說明與分析10

7、</p><p>　　3.1產品材料的可焊性分析10</p><p>　　3.2 焊接工藝分析與設計10</p><p>　　3.2.1采用手工電弧焊部位10</p><p>　　3.2.2采用埋弧自動焊11</p><p>　　3.2.3采用手工電弧焊打底焊，接著埋弧自動焊11</p><

8、;p><b>　　4裝配步驟12</b></p><p>　　5焊接技術要求12</p><p>　　6產品質量檢驗13</p><p>　　6.1外觀檢驗13</p><p>　　6.2致密性檢驗13</p><p>　　6.3強度檢驗14</p><p&g

9、t;<b>　　7焊后處理14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p>　　1產品的技術要求及原始數(shù)據(jù)分析</p><p><b>　　1.1產品概況</b></p><p><b>　?。?）名稱：凈化器</b>&l

10、t;/p><p>　?。?）技術要求：容積：0.25m3；設計壓力：55kgf/cm2；設計溫度≤320℃; 介質：壓縮空氣；焊縫系數(shù)0.8；腐蝕裕度：1mm；耐壓壓力：87kgf/cm2</p><p>　?。?）簡圖如圖1所示，各部分組成：兩個法蘭、兩個接管、一個補強圈、一個補強板、一個上封頭、筒體、一個下封頭、三個底腳、壓蓋座、一個壓蓋，絲對M16、螺帽M16。</p>

11、<p>　　（4）作用：使進入凈化器中的空氣保持一定的壓力，并凈化容器中的氣體，去除空氣中的雜質、油污、粉塵和水分等等。</p><p><b>　　圖1：凈化器簡圖</b></p><p>　　1.2 產品的技術要求</p><p>　　合理選擇凈化器各部件材料，切割允許偏差0.5mm；零部件加工按照焊接工藝要求確定，包括畫線、

12、切割、機加工等工藝；組裝前嚴格檢查并清除零件加工時殘余的銳角，毛刺和異物；裝配焊接應該按照裝配—焊接的次序及所用的焊接工藝方法依次進行；焊接檢驗和修整根據(jù)產品的技術條件進行。</p><p>　　1.3產品各部分所用材料選擇</p><p><b>　　2備料加工工藝過程</b></p><p>　　焊接結構的備料加工一般要經過鋼材的矯正、預處

13、理、劃線、放樣、下料、彎曲、壓制、校正等工序，這對保證產品質量、縮短生產周期、節(jié)約材料等方面均有重要的影響。</p><p><b>　　2.1接管</b></p><p><b>　　2.1.1尺寸</b></p><p>　　長度75mm，壁厚5mm，內徑102mm，接管其中一端為30°棱邊，如圖</p

14、><p><b>　　圖2：接管</b></p><p><b>　　2.1.2加工方法</b></p><p>　　（1）原材料復驗。鋼廠所提供的20號鍋爐鋼（簡稱20g）無縫鋼管成品</p><p>　　（2）劃線。留出3mm余量加工坡口。</p><p>　?。?）切割下料

15、：用HD3070精細等離子切割機（切割厚度6.4mm，采用電流30A，切割速度635mm/min，切割氣體氧氣，保護氣體氮氣），從成品鋼管上截取長160mm鋼管。鋼管的其中一端用CG1-3小車式半自動氣割機（切割厚度5～60mm）加工成角度為30°棱邊。 </p><p><b>　　2.2補強圈</b></p><p><b>　　2.2.1尺

16、寸</b></p><p>　　外徑：190mm，內徑122mm，壁厚12mm，在上面有個M10的螺紋通孔，通孔中心線到鄰近一端的距離為16mm，沖壓后內徑會產生一個角度，具體尺寸及形狀如圖3所示</p><p><b>　　圖3：補強圈</b></p><p><b>　　2.2.2加工方法</b></

17、p><p>　　（1） 原材料復驗： 20g鋼板，鋼板尺寸：能夠從它上面截取一個直徑為190mm的圓形鋼板。</p><p>　?。?） 矯正：采用CDW43S12×2500型多輥鋼板矯正機對鋼板進行矯正，這種矯正機輥子數(shù)目為5~11個，鋼板在空隙較板厚略小的兩排輥子中間通過，在垂直板的平面內反復彎曲，使鋼板整體均勻的伸長，此伸長消除原有的不平處，達到了矯正的目的。</p>

18、;<p>　?。?） 劃線、放樣：留出2mm余量進行切割后的清理加工。</p><p>　?。?） 切割下料：采用HD3070精細等離子切割機（切割厚度12.7mm，采用電流100A，切割速度1625mm/min，切割氣體氧氣，保護氣體氮氣）切割加工出所需形狀尺寸的雙圓環(huán)形鋼板。</p><p>　?。?） 沖壓成形：放在一定形狀的沖壓模上，將雙圓環(huán)形鋼板沖壓成形。</

19、p><p>　?。?） 加工螺紋：用鉆孔機打孔，在此基礎上用攻絲套扣加工出M10的螺紋。</p><p><b>　　2.3補強板</b></p><p>　　與補強圈類似，但不完全相同。與2.2.2加工方法中（5）稍有差別，沖壓前兩者形狀尺寸完全相同，由于沖壓成形時所用的沖壓模不同，成形后的形狀有差別。其形狀尺寸如圖4所示</p>

20、<p><b>　　圖4：補強板</b></p><p><b>　　2.4上封頭</b></p><p><b>　　2.4.1尺寸</b></p><p>　　厚度：16mm，與筒體焊接處留有20mm的直邊，直邊的端部要加工出30°棱邊，預留鈍邊高度2mm。整個封頭成碟形，與接

21、管連接處加工成通孔，通孔的直徑112mm，通孔處要加工出40°棱邊，如圖5所示。</p><p><b>　　圖5：上封頭</b></p><p><b>　　2.4.2加工方法</b></p><p>　?。?） 原材料復驗： 20g鋼板，鋼板尺寸：能夠從它上面截取一個直徑為540±10mm的圓形鋼板

22、。</p><p>　?。?） 矯正：采用CDW43S12×2500型多輥鋼板矯正機對鋼板進行矯正。</p><p>　?。?） 劃線、放樣：留出2mm余量進行切割后的坡口加工和清理加工。</p><p>　?。?） 切割下料：采用KLG-50空氣等離子切割機（切割厚度1～20mm，切割電流50A）切割，得到所需形狀尺寸的圓形鋼板。</p>

23、<p>　?。?） 加熱：將圓形鋼板置于電阻爐中加熱到A3點（相變點大約950℃）以上。</p><p>　?。?） 沖壓成形：將加熱后的鋼板放在沖壓機沖頭下的凹模上，在凸模的沖擊作用下形成碟形封頭。有個20mm的直邊被夾具夾緊，防止外圈收縮，影響尺寸精度。</p><p>　?。?）加工通孔：用KLG-50空氣等離子切割機在封頭中心加工出直徑為112mm通孔，并用CG1-3小車

24、式半自動氣割機加工出棱邊。</p><p><b>　　2.5下封頭</b></p><p><b>　　2.5.1尺寸</b></p><p>　　厚度：16mm，與筒體焊接處留有20mm的直邊，直邊的端部要加工出30°棱邊，預留鈍邊高度2mm。整個封頭成碟形，與接管連接處加工成通孔，通孔的直徑78mm，通孔處

25、不開坡口，如圖6所示。</p><p><b>　　圖6：下封頭</b></p><p>　　2.5.2 加工方法</p><p>　　與上封頭相似。區(qū)別：</p><p>　　第（7）步加工通孔時，在風頭中心加工出直徑為78mm通孔，在20mm的直邊端部用CG1-3小車式半自動氣割機加工出棱邊。</p>

26、<p><b>　　2.6筒體</b></p><p><b>　　2.6.1尺寸</b></p><p>　　壁厚：16mm，外徑：410±1mm，由兩端焊接而成：一段長700mm，一段長1350mm，總長2051mm。如圖7所示。</p><p><b>　　圖7筒體：</b>

27、</p><p>　　2.6.2 加工方法</p><p>　　原材料復驗。20g鋼板，長1300mm，寬750mm，厚16mm和長1300mm,寬1400mm，厚16mm兩塊鋼板。</p><p>　?。?）劃線、放樣。留出的5mm余量加工坡口。</p><p>　?。?）切割下料：將原材料用KLG-50空氣等離子切割機切割。</p&

28、gt;<p>　　（3）卷制成形：把切割下來的鋼板用不對稱三輥式卷板機將切割下來的鋼板卷成圓筒形，采用溫卷變形。這種卷板機的特點：剩余直邊小，結構較簡單，但坯料需調頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。使用于卷制薄而短的輕型筒節(jié)。一般32×3200mm以下。具體過程：剩余直邊與預彎—對中—卷圓—矯圓。</p><p>　?。?）焊接：采用手弧焊打底焊加埋弧焊的焊接工藝。如圖8所示

29、。</p><p><b>　　圖8焊接破口：</b></p><p>　?。?）加工通孔：用KLG-50空氣等離子切割機在長1350mm的筒體上加工出直徑為112mm通孔，并用CG1-3小車式半自動氣割機加工出棱邊，為焊接坡口作準備。</p><p><b>　　2.7壓蓋座和壓蓋</b></p><

30、p><b>　　2.7.1尺寸</b></p><p>　　壓蓋座：內直徑：60mm，外直徑：140mm，突臺高度10mm，壓蓋座上加工兩個M16螺孔，且加工出一段螺紋。如圖9所示。</p><p><b>　　圖9：壓蓋座</b></p><p>　　壓蓋：內直徑：80mm，外直徑：140mm，下陷高度10mm，壓

31、蓋上加工兩個M16螺孔，與壓蓋座的相對應。如圖10所示。</p><p><b>　　圖10：壓蓋</b></p><p><b>　　2.7.2加工方法</b></p><p>　　采用砂型鑄造方法來生產壓蓋座和壓蓋。</p><p>　　（1）對廢鋼，生鐵等材料進行熔煉，調整鐵水的成分，檢驗其是

32、否符合ZG200-400的成分。</p><p>　?。?）制作砂型，然后進行澆注。</p><p>　?。?）對澆注出來的坯料進行機加工：用車床加工出突臺，鉆孔機進行打孔，攻絲套扣加工出螺紋。</p><p>　　2.8 法蘭、M16螺桿(2個)，M16六角螺帽（2個）</p><p>　　都是標準件，盡量選擇成品，也可以自己生產。其尺寸形

33、狀如圖10所示。</p><p><b>　　圖10:法蘭</b></p><p><b>　　2.9底腳</b></p><p>　　用Q235鋼板焊接而成，其作用：支撐整個容器，使其保持平衡。</p><p>　　3裝配—焊接工藝設計方案說明與分析</p><p>　　包

34、括產品材料的可焊性分析、焊接工藝分析、焊接材料與方法設備的選擇，規(guī)范參數(shù)與過程中的工藝技術措施等綜合性分析。</p><p>　　3.1產品材料的可焊性分析</p><p>　　在凈化器的制作過程中，采用三種材料，分別是20g、Q235、ZG200-400，三種材料的化學成分已在1.3中列出，根據(jù)碳當量公式計算出三種材料的CE均小于0.4，說明其冷裂敏感性小，不易產生冷裂，焊接性好。如：2

35、0g鋼的力學性能：交貨狀態(tài)，以不熱處理或熱處理（退火、正火和高溫回火）狀態(tài)交貨。抗拉強度≥410N/mm2，屈服強度≥245N/mm2，伸長率≥25%，斷面收縮率≥55%，硬度，未熱處理≤156HB。焊接性能：強度比15g稍高 ，很少淬火，無回火脆性。冷變形塑性高，電弧焊和接觸焊的焊接性能好，氣焊時厚度小，外形要求嚴格或形狀復雜的制件上易發(fā)生裂紋。切削加工性冷拔或正火狀態(tài)較退火狀態(tài)好。</p><p>　　3.2

36、 焊接工藝分析與設計</p><p>　　3.2.1采用手工電弧焊部位</p><p>　　上封頭與接管，補強圈的焊接，接管與法蘭，接管與筒體，下封頭與壓蓋座，底腳與下封頭的焊接。</p><p>　?。?）焊接方法分析：手工電弧焊是應用最廣泛的一種焊接方法，設備簡單，操作方便，在焊接生產中起著舉足輕重的作用。</p><p>　?。?）采用

37、ZX5-160B國產橋式全控整流晶閘管式弧焊整流焊機，電源采用直流反接，焊接電壓：36V，額定空載電壓：60V，焊接速度15cm/min。焊條采用J427（E4315）比較好，焊前烘干，烘干溫度350℃，烘干時間60min。打底焊縫（第一層焊縫）焊條直徑：4.0mm,焊接電流200A；第二層焊縫：焊條直徑：5.0mm，焊接電流250A。</p><p>　?。?）焊前不需要預熱，焊后進行600℃～650℃回火熱處

38、理。</p><p>　　3.2.2采用埋弧自動焊</p><p><b>　　兩個筒體的焊接。</b></p><p>　?。?）焊接方法分析：</p><p>　　埋弧焊是電弧在焊劑下燃燒以進行焊接的熔焊方法。這種方法生產率高，焊接質量好，勞動條件好，節(jié)約金屬和電能。但也存在缺點，如焊接使用的位置受到限制，焊接厚度受

39、到限制，對焊件坡口加工與裝配要求嚴格。但它至今仍是鍋爐、壓力容器、船舶、橋梁、起重機械、工程機械、冶金機械以及海洋結構、核電設備等制造的主要焊接手段，特別是對于中厚板、長焊縫的焊接具有明顯的優(yōu)越性。</p><p>　　（2）采用MZ1-1000交直流埋弧焊機，電源電壓380V，焊接電流1000A，變速送絲，結構緊湊，控制系統(tǒng)簡單，重量輕，使用方便，可焊接各種型式與位置的焊接。選用焊絲型號：H08A，直徑5mm。

40、焊劑型號HJ433，焊前需250℃烘干2h。</p><p>　　(3) 焊前不需要預熱，焊后進行600℃～650℃回火熱處理。</p><p>　　(4)焊接過程中注意：將兩個筒體放在滾輪架上，用小鋼板經電焊固定，然后采用埋弧自動焊，焊槍不動，工件以一定的速度旋轉，完成焊接。</p><p>　　3.2.3采用手工電弧焊打底焊，接著埋弧自動焊</p>

41、<p>　　下封頭與筒體進行的焊接，上封頭與筒體的焊接。</p><p>　?。?）手工電弧焊接采用ZX5-160B國產橋式全控整流晶閘管式弧焊整流焊機。電源采用直流反接，工作電壓：36V，額定空載電壓：60V，額定焊接電流：160A，焊接速度15cm/min。焊條采用J427比較好，但價格有些昂貴，J422也可以。手工電弧焊打底焊時，注意母材兩邊的熔合，采用兩邊擺動焊接的手法。焊接電流要適當，既要保

42、證熔合，又不能焊穿。</p><p>　　（2）埋弧自動焊采用MZ-630埋弧自動焊機。焊接電流880A，焊接電壓40V，焊接速度21.5cm/min。焊絲型號H08A，直徑5mm。焊劑型號HJ434，焊前需300℃烘干2h。</p><p>　?。?）由于所選材料冷裂傾向小，焊前不需要預熱，焊后需要進行回火處理（600℃～650℃）。</p><p><b&

43、gt;　　（4）焊接過程</b></p><p>　　將筒體放在滾輪架上，用起吊裝置將封頭吊起并移至焊接合適位置，用小鋼板經過點焊固定，隨著滾輪轉動使筒體和封頭同步轉動，先經過手工電弧焊打底，在經過固定在焊縫位置的埋弧自動焊將筒體和封頭焊成一體。</p><p><b>　　4裝配步驟</b></p><p>　　由于在備料加工的過

44、程中對所有的零部件沒有進行表面局部清理，在焊接之前，采用機械或者化學的方法，去除所有銹漬、油漬和切割時產生的雜物等。</p><p>　?。?）焊兩段筒體，采用埋弧自動焊，將筒體放在滾輪架上進行焊接。</p><p>　?。?）接管焊在上封頭通孔處——補強圈焊在接管和筒體上——法蘭與接管進行對接焊接。</p><p>　　（3）容器的上部：先將接管焊在筒體上——套上

45、補強圈，將其焊在接管和筒體上——法蘭與筒體焊接。</p><p>　?。?）下封頭與壓蓋座焊接</p><p>　?。?）下封頭與筒體進行焊接——上封頭與筒體進行焊接。</p><p>　?。?）將三個底腳焊在下封頭上。</p><p>　?。?）用點焊機將銘牌焊在適當位置。</p><p>　　（8）將兩個M10的螺

46、釘旋入補強圈的螺孔里，擰緊——將兩個M16的螺桿旋入壓蓋座里，安裝壓蓋，把螺母擰緊固定。</p><p><b>　　5焊接技術要求</b></p><p>　　（1）必須按圖樣、工藝文件，技術標準施焊。</p><p><b>　?。?）焊接環(huán)境。</b></p><p>　　在出現(xiàn)下列任一情況時

47、需采取有效防護措施否則禁止施焊。</p><p>　　a. 風速：大于10m/s。</p><p>　　b. 相對濕度大于90%。</p><p><b>　　c. 雨雪環(huán)境。</b></p><p>　　d. 焊件溫度低于-20°C。當焊件溫度為0~-20ºC時，應在開始焊處100mm范圍內預熱道1

48、5ºC以上。</p><p>　　（3） 應在引弧板或坡口內引弧，禁止在非焊接部位引弧，焊縫應在引出板上收弧，弧坑應填滿。</p><p>　?。?） 防止地線電纜線焊鉗與焊件打弧。</p><p>　?。?） 電弧擦傷處的弧坑需要打磨，使其均勻過度到母材表面，若打磨后的厚度低于規(guī)定值則需要補焊。</p><p>　?。?） 角焊

49、縫的根部應保證焊透。</p><p>　?。?） 接弧處應保證焊透與融合。</p><p>　?。?） 層間溫度不超過規(guī)定范圍。</p><p>　?。?） 每條焊縫應盡可能一次焊完。</p><p><b>　　6產品質量檢驗</b></p><p><b>　　6.1外觀檢驗 <

50、;/b></p><p>　　焊接接頭的外觀檢驗是一種手續(xù)簡便而又應用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內容，主要是發(fā)現(xiàn)焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察，借助標準樣板、量規(guī)和放大鏡等工具進行檢驗。若焊縫表面出現(xiàn)缺陷，焊縫內部便有存在缺陷的可能。 </p><p><b>　　6.2致密性檢驗 </b></p><p>　　

51、貯存液體或氣體的焊接容器，其焊縫的不致密缺陷，如貫穿性的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透和疏松組織等，可用致密性試驗來發(fā)現(xiàn)。致密性檢驗方法有：煤油試驗、載水試驗、水沖試驗等。如：上封頭處焊有補強圈，補強圈上有個M10的螺紋通孔。補強圈焊接好以后，采用載水試驗，從這個地方充氣打壓，可以檢驗出補強圈是否焊好而不漏氣。 </p><p><b>　　6.3強度檢驗 </b></p><

52、p>　　受壓容器，除進行密封性試驗外，還要進行強度試驗。本凈化器焊件采用水壓試驗，壓力為14MPa。能檢驗在壓力下工作凈化器的焊縫致密性，水壓試驗危險性小，進行試驗時，必須遵守相應的安全技術措施，以防試驗過程中發(fā)生事故。 </p><p><b>　　7焊后處理</b></p><p>　　焊接完成后表面要進行磷化處理，并涂上薄薄一層置換型防銹油。并在檢驗合格后

53、涂漆</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?）《機械工程手冊》―第26、43、42篇</p><p>　　（2）《焊接結構生產》 邢曉林主編</p><p>　?。?）《電弧焊》 姜煥中主編</p><p>　　（4）《容器設備制圖》石油工業(yè)出版社</p>

54、;<p>　?。?）《焊接結構及生產設計》 天津大學賈安東主編</p><p>　?。?）《焊接手冊》第一、第三卷 </p><p>　　（7） GB-3323-87《鋼熔化焊對接接頭探傷射線照相和質量等級》</p><p>　?。?） GB-1152-81《鍋爐及壓力容器對接焊縫超聲波探傷》</p><p>　　（

55、9） 焊接手冊 1、3冊.機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?0） 焊接冶金學.機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?1） 焊接結構及生產設計.化學工業(yè)</p><p>　?。?2） 鋼結構焊接與制造.化學工業(yè)出版社</p><p>　　（13） 焊接結構生產.化學工業(yè)出版社</p><p>　?。?4