《車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件（179頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,?#?,埋弧焊：埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護條件，因此，它主要適用于水平面焊縫焊接。埋弧焊焊劑的成分主要是,MnO,、,SiO,2,等金屬及非金屬氧化物，和手弧焊一樣，難以用來焊接鋁、鈦等氧化性強的金屬及其合金。,CO,2,電弧焊：,已占鐵道車輛生產(chǎn)中焊接工作量的,80%,以上，以細(xì)絲,CO,2,電弧焊為,主。,不僅適用于車體鋼結(jié),構(gòu)制造，也適用于車輛修理，例如堆焊磨耗件和焊補鑄鐵件等。,埋弧焊：埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護條件，因此，它主要,1,電阻焊：又稱接觸焊，屬壓焊范疇。它是將準(zhǔn)備連接的

2、工件置于兩電極之間加壓，并對焊接處通以電流，利用工件電阻產(chǎn)生的熱量加熱并形成局部熔化,(,或達到塑性狀態(tài),),，斷電后，在壓力繼續(xù)作用下，形成牢固接頭。電阻焊有兩個最顯著的特點,:,一是利用電流通過焊接區(qū)的電阻產(chǎn)生的熱量進行加熱,;,二是在壓力作用下，通電加熱、冷卻，形成接頭。,電阻焊：又稱接觸焊，屬壓焊范疇。它是將準(zhǔn)備連接的工件置于兩電,2,(,二,),焊接新技術(shù)新設(shè)備簡介,,國外改善高強度鋼低氫焊條的新舉措,,防止氫裂的途徑不外是焊接方法和工藝、焊接材料、焊前預(yù)熱、焊后處理幾個方面。,為減少焊條涂料所含的水分，在堿性焊條的涂料中，在不影響其它性能的情況下，應(yīng)盡可能減少長石、粘土、云母等含化

3、合水較多的鋁硅酸鹽類的成分。其次，雖然水玻玻在烘干時水分,易迅速消除，但不完全徹底。,(二)焊接新技術(shù)新設(shè)備簡介 國外改善高強度鋼低氫焊條的新舉措,3,2.,藥芯焊絲,CO,2,電,弧,焊,CO,2,焊的突出問題是金屬飛濺大，焊縫成形不如理弧焊好，為解決這些問題，可將實心焊,絲改為藥芯焊絲。,,目前，細(xì)徑藥芯焊絲,(,ф,1.6~2.0),作為高效、節(jié)能、低成本焊材的代表，巳成為焊材發(fā)展的,方向。,3.,混合氣體保護焊,(l),在,CO,2,氣體中加入少量的氧氣,(,一般為,4%-30%),，即可實現(xiàn),CO,2,+O,2,混合氣體保,護焊,。,2.藥芯焊絲CO2電弧焊,4,其特點是：,①能采用

4、強規(guī)范進行焊接，電弧穩(wěn)定，飛濺很小，并由于熔池表面覆蓋有較多的熔渣，可以改善焊縫的表面成形；,②由于加入氧氣，加劇了電弧區(qū)中的氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)放出的熱，可使熔池的溫度提高,200~300℃,，故熔化速度高、熔深大，對于,10~12 mm,的厚鋼板，不開坡口可以一次焊透；,,其特點是：,5,③,由于氧氣的加入降低了弧柱中的游離氫和溶入液體金屬中的氫的濃度，使焊縫金屬含氫量降低。,但由于,CO,2,+O,2,混合保護氣體的氧化性很強，要求焊絲有足夠的,Si,Mn,含量以增強脫氧能力。,③由于氧氣的加入降低了弧柱中的游離氫和溶入液體金屬中的氫的濃,6,,（,2,）,CO,2,+Ar,的混合氣體保護

5、焊，就是在,CO,2,氣體中加入少量的氬氣,(,一般為,5%~10%),。這樣在焊接薄板時，不易燒穿，無飛濺，可使焊縫更光滑、成形更加美觀。,（2） CO2+Ar的混合氣體保護焊，就是在CO2氣體中加,7,Ar+He,的混合氣體保護焊,(3) Ar+He,的混合氣體保護焊，被廣泛用于大厚度的鋁及鋁合金的焊接。氬氣最獨特的優(yōu)點是電弧在氬中燃燒非常穩(wěn)定，而氦氣最大的優(yōu)點是它的電弧析熱大、溫度高。采用,Ar+He,混合氣體保護，可提高生產(chǎn)率，改善焊縫熔深和焊縫金屬的潤濕性。非熔化極焊接時，,He,的比例可加到,60%~70%,，甚至更多。熔化極焊接時，,He,的比例不宜超過,10%,，否則，會產(chǎn)生

6、較多的飛濺。,Ar+He的混合氣體保護焊 (3) Ar+He的混合氣體保,8,4.,埋弧焊,,埋弧焊采取的措施有多絲埋弧焊和在坡口中加入鐵粉等。多絲埋弧焊是采用雙絲或多絲，前后相距,30~60mm,。這種方法的焊縫成形原理與一般埋弧焊不同：其第一絲采用大電流、低電壓，主要負(fù)責(zé)熔透；第二絲、第三絲則用較小電流、較高電壓進行填充蓋面。這樣，焊接接頭可用大鈍邊、小坡口，從而減少了填充金屬體積，而且還可以單面焊雙面成形。,4.埋弧焊 埋弧焊采取的措施有多絲埋弧焊和在坡口中加,9,在坡口上撒放合金鐵粉、金屬顆粒、短焊絲等，以充分利用單絲單電弧的熱量，提高填充金屬的熔化量，也是提高焊接生產(chǎn)率的方

7、法之一。,預(yù)熱焊絲埋弧焊可提高焊接效率。它采用附加交流預(yù)熱電源，在焊絲進入電弧前，利用焊絲本身的電阻熱加熱焊絲，從而在不增加對母材熱輸入量的情況下，增加焊絲的伸出長度，提,高焊絲的熔化速度，達到高效率焊接的目的。,,在坡口上撒放合金鐵粉、金屬顆粒、短焊絲等，以充分利用單絲單電,10,5,、低壓電弧對焊,低壓電弧對焊是近年來國外首先發(fā)展起來的一種全新的焊接工藝。它主要是利用低壓氣氛,(0.1~10 kPa),中燃燒的電弧在被焊工件表面形成一層十分均勻的熔融金屬，然后在頂鍛力的作用下，形成牢固可靠的焊接接頭。與常規(guī)的對焊工藝相比。該工藝具有獨特的優(yōu)點：,5、低壓電弧對焊,11,(1),能夠完成各種

8、同種或異種金屬的焊接；,,(2),焊接質(zhì)量優(yōu)異，接頭產(chǎn)生未焊透的幾率極低，,,(3),接頭強度高，至少達到母材的,95%,；,,(4),接頭氣密性好；,,(5),對工件的斷面形狀無任何限制，接頭變形小，對管件內(nèi)斷面無任何大的影響。,(1)能夠完成各種同種或異種金屬的焊接；,12,由于低壓電弧對焊具有其他焊接方法無可比擬的優(yōu)點，所以，該工藝可以廣泛地應(yīng)用于各種管、棒及管板的焊接。利用該工藝方法現(xiàn)已成功地進行了鋁合金、鎳合金與低碳鋼、鋁合金與低碳鋼、銅合金與低碳鋼管的接頭，以及工具鋼與結(jié)構(gòu)鋼鉆頭和切削刀具等的焊接，技術(shù)經(jīng)濟,效果顯著。該工藝作為一種優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能的新技術(shù)，具有十分可觀的應(yīng)用前景和

9、推廣價值,。,由于低壓電弧對焊具有其他焊接方法無可比擬的優(yōu)點，所以，該工,13,6.,微機控制焊縫自動跟蹤系統(tǒng),在焊接過程中實現(xiàn)焊縫自動對中和自動跟蹤，這一直是弧焊過程自動化的一個主要間題。,焊縫自動跟蹤按傳感器工作原理可分為機械方法、機械電氣方法、光電方法、電磁方法、激光方法和電視方法等。,,6.微機控制焊縫自動跟蹤系統(tǒng),14,采用微機控制的焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，大大提高了焊縫自動跟蹤控制精度和適應(yīng)性能。從調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，焊縫自動跟蹤調(diào)節(jié)應(yīng)該是以電弧相對于焊縫中心位置偏差作為被調(diào)量，電弧位移為操作量的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)電弧相對于焊縫中心位,置發(fā)生偏差時，能自動檢測這一偏差，然后經(jīng)放大，由執(zhí)行機構(gòu)

10、調(diào)整焊,縫,位置，使電弧回到中心位置。,采用微機控制的焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，大大提高了焊縫自動跟蹤控制精,15,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,16,當(dāng)K≤8mm，a可取K值；,在車體鋼結(jié)構(gòu)制造中，從備料、部件組裝到總組裝，經(jīng)常采用反變形法預(yù)制撓度，以便減小焊接變形或者獲得結(jié)構(gòu)需要的撓度。,焊接后，焊件不可避免地要產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。,為減少焊條涂料所含的水分，在堿性焊條的涂料中，在不影響其它性能的情況下，應(yīng)盡可能減少長石、粘土、云母等含化合水較多的鋁硅酸鹽類的成分。,③ 盡可能采用整體壓型結(jié)構(gòu)以減少焊縫數(shù)量。,鋁合金可根據(jù)其狀態(tài)圖分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。,6．結(jié)合車輛焊接的實際情況

11、，列舉焊接應(yīng)力和變形存在的表現(xiàn)，并分析其產(chǎn)生的原因。,(一) 鋁合金的種類及焊接特性,③ 剛性固定法：將焊件暫時夾固在平臺上焊接是簡單易行的方法，但對于厚度為2～3mm的薄板，僅僅在薄板邊緣夾固是不夠的。,V形坡口 Δl橫=0.,(5) 結(jié)構(gòu)上開孔的位置和焊縫的距離太近時，焊接中孔可能會變形，甚至孔被焊縫堵住。,其特點是電弧功率大，熱量集中，熱影響區(qū)小，生產(chǎn)率高。,自由狀態(tài)時，焊接開始階段間隙將有些增大，而隨著電弧向前移動，兩板逐漸靠近，甚至發(fā)生重疊，如圖4-28所示。,考慮焊縫收縮量時，要注意以下兩點：,在焊接生產(chǎn)中采用焊接機器人代替手工操作或一般機械操作巳成為現(xiàn)代焊接生產(chǎn)的一個發(fā)展方向。

12、,機器人按輸入信息和示教方式可分為：手控操作機器人、固定程序機器人、可變程序機器人、示教重現(xiàn)機器人、數(shù)控機器人和智能機器人。,(3) 應(yīng)盡量采用能減小變形的設(shè)計，即用擠壓型材、波紋板結(jié)構(gòu)，以及斷續(xù)角焊縫或點焊等。,車體鋼結(jié)構(gòu)的車頂板、側(cè)墻板和鐵地板等，板厚均在3 mm以下，所以焊后極易局部喪失穩(wěn)定而隆起波浪形；,(一) 火焰矯正法基本原理,二、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析,7.,焊接機器人,在焊接生產(chǎn)中采用焊接機器人代替手工操作或一般機械操作巳成為現(xiàn)代焊接生產(chǎn)的一個發(fā)展方向。,自從,1962,年第一臺點焊機器人問世以來，目前世界上已擁有數(shù)十萬臺的各種焊接,機器人，例如用于焊接生產(chǎn)的弧焊機器人、接觸焊機器

13、人、噴涂和氣焊機器人等。,,,當(dāng)K≤8mm，a可取K值； 7.焊接機器人,17,,機器人按輸入信息和示教方式可分為,：,手控操作機器人、固定程序機器人、可變程序機器人、示教重現(xiàn)機器,人、數(shù)控機器人和智能機器人,。前,3,種機器人也可以稱其為機械手或操,作機，后,3,種機器人采用計算機及具備信息處理和存儲能力，其中示教重現(xiàn)機器人是目前焊接機器人的基本形式。,,機器人按輸入信息和示教方式可分為：手控操作機器人、固定程序,18,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,19,智能機器人裝備有高性能傳感器，它具有視覺觸覺等多種反饋適應(yīng)控制機能。對于弧焊機器人來講，在焊接過程中能發(fā)出有關(guān)焊接坡口狀況、電弧位置等

14、信息，使其具有人工焊接時相同的控制機能。智能機器人是當(dāng)前機器人發(fā)展的方向。,焊接機器人在飛機、船舶和汽車制造等領(lǐng)域的應(yīng)用比較普遍，而在鐵道車輛制造方面還有待于發(fā)展。,智能機器人裝備有高性能傳感器，它具有視覺觸覺等多種反饋適應(yīng)控,20,二、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析,,焊接結(jié)構(gòu)的主要特點如下：,,(,１,),焊接接頭的整體性、這是焊接結(jié)構(gòu)區(qū)別于鉚接結(jié)構(gòu)的一個重要特性，它一方面賦予焊接結(jié)構(gòu)高密封性和高剛度，但另一方面焊縫中任何缺陷所產(chǎn)生的應(yīng)力集中也直接牽連到結(jié)構(gòu)本體。,二、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析 焊接結(jié)構(gòu)的主要特點如下：,21,(,２,),焊接結(jié)構(gòu)有較大的焊接應(yīng)力和變形：絕大多數(shù)焊接方法都采用局部加熱，故不可

15、避免地將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形。焊接應(yīng)力和變形不但可能引起工藝缺陷，而且在一定條件下，將影響,結(jié)構(gòu)的承載能力,：,諸如強度、剛度和受壓穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計和施工時應(yīng)充分考慮焊接應(yīng)力和變形。,(２)焊接結(jié)構(gòu)有較大的焊接應(yīng)力和變形：絕大多數(shù)焊接方法都采,22,(3),焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中變化范圍大,：,焊縫除了起連接元件的作用外，在外力作用下它與基本金屬一起變形。因此，焊縫的布置和焊縫的形狀就必然會影響應(yīng)力的分布，使應(yīng)力集中在較大范圍內(nèi)變化。應(yīng)力集中對結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和疲勞有很大的影響，因此，采取合理的工藝和,設(shè)什，可以控制焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中以提高其強度和壽命。,,(3)焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中變化范圍大：焊縫除

16、了起連接元件的作,23,(,一,),常用,焊,接接頭形式及其特性,,,對接接頭是焊接結(jié)構(gòu)中最常用的接頭形式。,搭接接頭應(yīng)用于板料工件，搭接長度一般大于板厚的,4,倍。,搭接接頭的疲勞強度較低，不是焊接結(jié)構(gòu)的理想接頭。,,丁字接頭和角接頭通常是將相互垂直,(,或成一定角度,),的被連接件用角焊縫連接起來的接頭。它們在受到外力作用時的應(yīng)力狀況相仿。角接頭多用于箱形構(gòu)件上。對于丁字接頭應(yīng)避,免采用單面角焊縫，因為這種接頭的根部有很深的缺口，其承載能力非常低。,,(一)常用焊接接頭形式及其特性 對接接頭是焊接結(jié)構(gòu)中最常,24,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,25,型鋼組合件作車體鋼結(jié)構(gòu)各梁時，其連

17、接處的丁字接頭和角接接頭一般采用型切法。,,,型鋼組合件作車體鋼結(jié)構(gòu)各梁時，其連接處的丁字接頭和角接接,26,橫向收縮量約相當(dāng)于2～4 m長焊縫的縱向收縮量，或者按下式估算對接焊縫的橫向收縮量：,角變形也能引起波浪變形。,橫向收縮量約相當(dāng)于2～4 m長焊縫的縱向收縮量，或者按下式估算對接焊縫的橫向收縮量：,應(yīng)該采用合適的裝配焊接夾具。,因此，首先要定出正確的加熱位置和加熱形狀，如果位置錯了或者加熱形狀不對，都不能得到預(yù)期的效果，甚至適得其反。,生產(chǎn)中估算焊縫縱向收縮量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為0.,對于搭接或丁字接頭，在滿足強度要求的前提下，設(shè)計成焊角尺寸較小的焊縫。,為了獲得良好的焊縫成形而不致引起焊縫處

18、塌陷，在焊接過程中可采用易拆除的臨時墊板。,(4) 角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的，按切應(yīng)力計算強度；,當(dāng)焊接薄板結(jié)構(gòu)時，薄板件的縱向應(yīng)力分布如圖4-32(b)所示。,2．貨車車體的各個焊接結(jié)構(gòu)都有哪些特點?列舉車體鋼結(jié)構(gòu)中常采用的幾種焊接接頭，并描述各種接頭的實例。,機械：壓力機或調(diào)梁機；,同時還要考慮焊接工作量、坡口加工的難易、預(yù)防焊接變形以及方便焊接等問題。,焊縫金屬截面等于母材截面(F=δh)。,因此，在設(shè)計和施工時應(yīng)充分考慮焊接應(yīng)力和變形。,考慮焊縫收縮量時，要注意以下兩點：,它采用附加交流預(yù)熱電源，在焊絲進入電弧前，利用焊絲本身的電阻熱加熱焊絲，從而在不增加對母材熱輸入量的情況下，

19、增加焊絲的伸出長度，提高焊絲的熔化速度，達到高效率焊接的目的。,鋯鎢極利于防止電極污染基體金屬，這種電極的尖端容易保持半球形，適合于交流電。,防止氫裂的途徑不外是焊接方法和工藝、焊接材料、焊前預(yù)熱、焊后處理幾個方面。,該工藝作為一種優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能的新技術(shù)，具有十分可觀的應(yīng)用前景和推廣價值。,(,二,),坡口的選擇,,為了增加熔深，保證焊透，在焊接厚板時需要開坡口。對接接頭的坡口一般根據(jù)板厚和焊接方法選取，如圖,4,一,6,所示。同時還要考慮焊接工作量、坡口加工的難易、預(yù)防焊接變形以及方便焊接等問題。,,橫向收縮量約相當(dāng)于2～4 m長焊縫的縱向收縮量，或者按下式估,27,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工

20、藝教學(xué)課件,28,,(,三,),合理地確定焊縫尺寸,,焊縫尺寸直接關(guān)系到焊接工作量和焊接變形的大小，焊縫尺寸大，不僅焊接工作量大，而且焊接變形也大。因此，在保證結(jié)構(gòu)承載能力的條件下，設(shè)計時應(yīng)盡量采用較小的焊縫尺寸。,,,(三)合理地確定焊縫尺寸 焊縫尺寸直接關(guān)系到焊接工作量和焊,29,,角焊縫的焊角尺寸可由強度計算確定。在保證強度的條件下，應(yīng)盡量減小焊角尺寸。因為,過大的焊角尺寸不僅會多消耗焊接材料和工時，增加熱影響區(qū)的寬度，同時還會引起過大的焊接變形和應(yīng)力。如果通過強度計算，角焊縫所需焊角極小，還應(yīng)該考慮工藝上的可能性問題。因為焊角尺寸太小的焊縫，冷卻速度過快，容易產(chǎn)生一系列的焊接缺陷，如裂

21、紋、熱影響區(qū)硬度過,高等,。,因此，一般都根據(jù)板厚來選取工藝上可能的最小焊角尺寸。,,角焊縫的焊角尺寸可由強度計算確定。在保證強度的條件下，應(yīng)盡,30,低合金結(jié)構(gòu)鋼由于對冷卻速度更敏感，在同樣厚度條件下，最小焊角尺寸應(yīng)該比表中的數(shù),據(jù)稍大一些。,,低合金結(jié)構(gòu)鋼由于對冷卻速度更敏感，在同樣厚度條件下，最小焊角,31,(,四,),合理地布,置焊,縫,,(1),避免焊縫過分集中，否則焊接接頭變形大，應(yīng)力集中嚴(yán)重，容易產(chǎn)生缺陷。如圖４一,7(,ｂ,),所示的接頭形式是合理的，而圖,(a),所示的接頭形式應(yīng)當(dāng)盡量避免,。,,(四)合理地布置焊縫 (1)避免焊縫過分集中，否則焊接接頭,32,(2),焊縫

22、對稱布置，并盡量使其接近中性軸，以利于減少焊接變形。,(3),盡管質(zhì)量優(yōu)良的焊接接頭可以與母材等強度，但焊縫中可能存在工藝缺陷，減弱結(jié)構(gòu)的承載能力，所以焊接接頭應(yīng)避開應(yīng)力最高位置。重要部件或承受交變載荷的焊接接頭應(yīng)避開斷面突變的位置，至少應(yīng)采取措施避免產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。圖,4,一,8(a),所示結(jié)構(gòu)不宜采用，而,圖,(b),所示結(jié)構(gòu)較為合理。,,,(2)焊縫對稱布置，并盡量使其接近中性軸，以利于減少焊接變形,33,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,34,(4),對于重要的焊接結(jié)構(gòu)，當(dāng)焊接厚度不同的鋼板時，必須使兩者中心線一致，以免產(chǎn)生附加的彎曲力矩。為避免應(yīng)力集中，最好采用等截面連接，接口處

23、厚板要做成斜坡,(,單面或雙面,),，如圖,4-9,所示，其斜坡長度,L≥3(δ1-δ2),。,(4) 對于重要的焊接結(jié)構(gòu)，當(dāng)焊接厚度不同的鋼板時，必須使兩,35,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,36,三、鋁型材焊接工藝特點,埋弧焊焊劑的成分主要是MnO、SiO2等金屬及非金屬氧化物，和手弧焊一樣，難以用來焊接鋁、鈦等氧化性強的金屬及其合金。,4．DK19鋁合金車體結(jié)構(gòu),－ 系數(shù)。,氧過量時，在熔池表面上會出現(xiàn)密集的黑點，使電弧不穩(wěn)定，飛濺較大。,① 反變形法（誤差補償法）,③ 剛性固定法：將焊件暫時夾固在平臺上焊接是簡單易行的方法，但對于厚度為2～3mm的薄板，僅僅在薄板邊緣夾固是不夠的。

24、,拉伸－加熱調(diào)直法(簡稱SSH法)。,表4-4為鎢極氬弧焊時鋁合金焊件的坡口形式及尺寸。,對于丁字接頭應(yīng)避免采用單面角焊縫，因為這種接頭的根部有很深的缺口，其承載能力非常低。,角變形也能引起波浪變形。,同時采用拉伸和加熱，可以在低的拉伸力和低的加熱溫度下，就能防止波浪變形。,橫向收縮量約相當(dāng)于2～4 m長焊縫的縱向收縮量，或者按下式估算對接焊縫的橫向收縮量：,如圖4-41所示，先將薄板用孔板壓緊在平臺上，然后用氣體火焰從孔眼處對鋼板進行加熱，同時澆水速冷。,(5) 角焊縫的破斷面(計算斷面)A—A在角焊縫截面的最小高度上，如圖4-15所示，其計算高度a為：,(3) 容易形成熱裂紋。,(3)接頭

25、形式不受限制，并可省略焊后清理熔渣等工序,3．電弧焊接接頭的靜載強度計算,(一) 火焰矯正法基本原理,火焰：(1) 角變形的矯正；,(5),結(jié)構(gòu)上開孔的位置和焊縫的距離太近時，焊接中孔可能會變形，甚至孔被焊縫堵住。為此應(yīng)采取移孔位、孔位處焊縫不焊或焊后加工等辦法加以克服。,三、鋁型材焊接工藝特點(5) 結(jié)構(gòu)上開孔的位置和焊縫的距離太,37,(6),采用搭接段焊或搭接塞焊接頭時，由于結(jié)合面上存在著縫隙，水汽可以滲透到縫隙中，而涂在結(jié)合面上的防銹漆已在焊接過程中被燒壞，焊后又無法補涂，使結(jié)合面很容易產(chǎn)生夾銹。因此，在容易積存水汽的地方，不宜沒計這兩種形式的焊接接頭。圖,4-11(a),所示結(jié)構(gòu)，圓

26、弧形包板嚴(yán)重腐蝕；圖,4-11(b),為修改后的結(jié)構(gòu)，解決了包板腐蝕問題。,(6) 采用搭接段焊或搭接塞焊接頭時，由于結(jié)合面上存在著縫,38,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,39,4,．設(shè)計接頭應(yīng)考慮焊接方法的特點,采用埋弧焊時，為了節(jié)省輔助時間，提高生產(chǎn)效率，盡可能采用同一形式的焊接接頭，以使焊接設(shè)備和焊接規(guī)范的調(diào)整次數(shù)最少。同時，焊縫的位置應(yīng)使焊接件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)最少。,4．設(shè)計接頭應(yīng)考慮焊接方法的特點采用埋弧焊時，為了節(jié)省輔助時,40,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,41,5,．應(yīng)保證可焊到性,設(shè)計結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮焊縫是否容易施焊，如圖,4-13,(a),所示的結(jié)構(gòu)不能保證焊接操作的最小空間

27、和焊條的適當(dāng)角度，采用圖,4-13,(b),所示結(jié)構(gòu)較為合理。,在封閉空間操作對工人健康十分有害，因此容器的焊接接頭應(yīng)盡量采用單面,V,形或,U,形坡口，使焊接工作在容器外部進行，將在容器內(nèi)施焊的工作量減少到最低限度。,,5．應(yīng)保證可焊到性,42,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,43,(,四,),焊接接頭靜強度計算,1,．工作焊縫和聯(lián)系焊縫,當(dāng)焊縫與被連接件串聯(lián)，它承擔(dān)著傳遞全部載荷的作用，一旦斷裂，結(jié)構(gòu)就立即失效，這種焊縫稱為工作焊縫，其應(yīng)力稱為工作應(yīng)力。,當(dāng)焊縫與被連接件并聯(lián)，它傳遞很小的載荷，主要起連接件之間相互聯(lián)系的作用，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會立即失效．這種焊縫稱為聯(lián)系焊縫，其應(yīng)力

28、稱為聯(lián)系應(yīng)力。,(四) 焊接接頭靜強度計算1．工作焊縫和聯(lián)系焊縫,44,在設(shè)計時，無需計算聯(lián)系焊縫的強度，而工作焊縫的強度必須計算。對于具有雙重性的焊縫，它既有工作應(yīng)力又有聯(lián)系應(yīng)力，則只計算工作應(yīng)力而不考慮聯(lián)系應(yīng)力。,在設(shè)計時，無需計算聯(lián)系焊縫的強度，而工作焊縫的強度必須計算。,45,2,．焊接接頭強度的簡化計算與假設(shè),在靜載條件下，為了計算方便作了如下假設(shè)：,(1),殘余應(yīng)力對于接頭強度沒有影響；,(2),焊趾和加厚高等處的應(yīng)力集中對于接頭強度沒有影響；,(3),接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)力計算；,2．焊接接頭強度的簡化計算與假設(shè)在靜載條件下，為了計算方便作,46,3．工字梁焊接時的變

29、形,應(yīng)力集中對結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和疲勞有很大的影響，因此，采取合理的工藝和設(shè)什，可以控制焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中以提高其強度和壽命。,電阻焊有兩個最顯著的特點:一是利用電流通過焊接區(qū)的電阻產(chǎn)生的熱量進行加熱;二是在壓力作用下，通電加熱、冷卻，形成接頭。,一般情況下，熱量越大矯正變形的能力越強。,1．薄板波浪變形的矯正,基體金屬或填加金屬表面除油時，可以利用稀釋劑、汽油、石油醚、三氯乙烯和金屬乙烯等有機溶劑將其浸泡清洗，或用浸有這些溶劑的清潔布擦洗。,(二)焊接新技術(shù)新設(shè)備簡介,低壓電弧對焊是近年來國外首先發(fā)展起來的一種全新的焊接工藝。,應(yīng)力集中對結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和疲勞有很大的影響，因此，采取合理的工藝和設(shè)

30、什，可以控制焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中以提高其強度和壽命。,在設(shè)計時，無需計算聯(lián)系焊縫的強度，而工作焊縫的強度必須計算。,系數(shù)η由所用焊接方法和焊接材料確定，用一般焊條手弧焊焊成的焊縫采用較低的系數(shù)，用低氫型焊條或自動焊的焊縫采用較高的系數(shù)，見表4-3。,因此，在設(shè)計和施工時應(yīng)充分考慮焊接應(yīng)力和變形。,一般預(yù)熱溫度控制在200～250℃之間。,氬氣最獨特的優(yōu)點是電弧在氬中燃燒非常穩(wěn)定，而氦氣最大的優(yōu)點是它的電弧析熱大、溫度高。,在坡口上撒放合金鐵粉、金屬顆粒、短焊絲等，以充分利用單絲單電弧的熱量，提高填充金屬的熔化量，也是提高焊接生產(chǎn)率的方法之一。,同時，在薄板的邊緣點固，這樣才會取得好的效果。,(4

31、) 角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的，按切應(yīng)力計算強度；,第二絲、第三絲則用較小電流、較高電壓進行填充蓋面。,與常規(guī)的對焊工藝相比。,應(yīng)該采用合適的裝配焊接夾具。,(4),角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的，按切應(yīng)力計算強度；,(5),角焊縫的破斷面,(,計算斷面,)A—A,在角焊縫截面的最小高度上，如圖,4-15,所示，其計算高度,a,為：,3．工字梁焊接時的變形(4) 角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的,47,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,48,(6),加厚高和少量的熔深對于接頭的強度沒有影響，但埋弧自動焊和,CO2,焊的熔深較大，應(yīng)予考慮，,如圖所示,，其角焊縫計算斷面厚度,a,為：,,當(dāng),K

32、≤8mm,，,a,可取,K,值；當(dāng),K>8mm,，,p,一般可取,3mm,。,,,(6) 加厚高和少量的熔深對于接頭的強度沒有影響，但埋弧自動,49,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,50,3,．電弧焊接接頭的靜載強度計算,(1),對接接頭靜載強度計算：計算對接接頭時，不考慮焊縫加厚高， 計算厚度取兩板中較薄者，焊縫計算長度取實際長度。所以計算基本金屬強度的公式也完全適用于計算這種接頭。如果焊縫金屬的許用應(yīng)力與基本金屬相等，則可不必進行強度計算。,3．電弧焊接接頭的靜載強度計算(1) 對接接頭靜載強度計算：,51,全部焊透的對接接頭如,圖,4-16,所示，其各種受力情況的計算公式列于,表,4

33、-2,(1),～,(5),式。,① 受拉、壓的搭接接頭的計算：各種承受拉或壓的搭接接頭如,圖,4-17,所示，其靜強度計算公式列于,表,4-2,(6),～,(8),式。,,全部焊透的對接接頭如圖4-16所示，其各種受力情況的計算公式,52,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,53,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,54,②,受彎矩的搭接接頭計算：如,圖,4-18,所示，搭接接頭在搭接平面內(nèi)受彎曲力矩時可采用分段計算法，計算公式列于,表,4-2,(9),式。其計算過程如下：,,② 受彎矩的搭接接頭計算：如圖4-18所示，搭接接頭在搭接平,55,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,56,此外，平

34、板對接后還會產(chǎn)生角變形，如圖4-28(d)所示。,當(dāng)K≤8mm，a可取K值；,(1) 對接接頭靜載強度計算：計算對接接頭時，不考慮焊縫加厚高， 計算厚度取兩板中較薄者，焊縫計算長度取實際長度。,一般在拼焊大面積平板時，合理的焊接順序為：先焊短的橫向焊縫，后焊長的縱向焊縫。,(２)焊接結(jié)構(gòu)有較大的焊接應(yīng)力和變形：絕大多數(shù)焊接方法都采用局部加熱，故不可避免地將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形。,機器人按輸入信息和示教方式可分為：手控操作機器人、固定程序機器人、可變程序機器人、示教重現(xiàn)機器人、數(shù)控機器人和智能機器人。,2．貨車車體的各個焊接結(jié)構(gòu)都有哪些特點?列舉車體鋼結(jié)構(gòu)中常采用的幾種焊接接頭，并描述各種接頭的實例

35、。,工字梁的變形復(fù)雜，如圖4-31所示。,這種鋁合金可以通過軋制、擠壓、拉拔、鍛造等方法制成板材、管材、棒材與線材、型材等。,(2)焊縫對稱布置，并盡量使其接近中性軸，以利于減少焊接變形。,③焊接溫度場分布復(fù)雜。,兩板對接結(jié)構(gòu)的彎曲方向和寬板的彎曲方向一致。,焊縫區(qū)域外的焊接壓應(yīng)力常常超過薄板的臨界應(yīng)力值，使薄板局部喪失穩(wěn)定而隆起，形成波浪形，如圖4-32(a)所示。,(2)焊縫對稱布置，并盡量使其接近中性軸，以利于減少焊接變形。,這樣在焊接薄板時，不易燒穿，無飛濺，可使焊縫更光滑、成形更加美觀。,在設(shè)計時，無需計算聯(lián)系焊縫的強度，而工作焊縫的強度必須計算。,與手工鎢極氬弧焊相比，效率提高3~

36、4倍，并隨著焊件厚度的增大，生產(chǎn)率明顯提高。,同時采用拉伸和加熱，可以在低的拉伸力和低的加熱溫度下，就能防止波浪變形。,三、車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形及防止措施,(1) 殘余應(yīng)力對于接頭強度沒有影響；,,,,,,此外，平板對接后還會產(chǎn)生角變形，如圖4-28(d)所示。,57,(3),丁字接頭強度計算：,①,載荷平行于焊縫的丁字接頭計算：用,圖,4-19,(a),所示的丁字接頭，如果開坡口并焊透，其強度按對接接頭計算；焊縫金屬截面等于母材截面,(F=δh),。當(dāng)不開坡口時，按,表,4-2,中,(10),式進行計算。,(3) 丁字接頭強度計算：① 載荷平行于焊縫的丁字接頭計算：,58,由于產(chǎn)生最大應(yīng)力的危

37、險點是在焊縫的最上端，該點同時有兩個切應(yīng)力起作用，一個是由,M=PL,引起的,τ,M,，一個是由,Q=P,引起的,τ,Q,。,τ,M,和,τ,Q,是互相垂直的，所以該點的合成應(yīng)力為它們的向量和，即：,,,由于產(chǎn)生最大應(yīng)力的危險點是在焊縫的最上端，該點同時有兩個切應(yīng),59,,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,60,②,彎矩垂直于板面的丁字接頭計算：,圖,4-19,(b),所示的丁字接頭，如開坡口并焊透，其強度按對接接頭計算用,表,4-2,中,(5),式。當(dāng)接頭不開坡口用角焊縫連接，可用,表,4-2,中,(11),式計算。,② 彎矩垂直于板面的丁字接頭計算：圖4-19 (b)所示的丁,61,(4

38、),焊縫許用應(yīng)力：,焊縫許用應(yīng)力的大小與許多因素有關(guān)，如焊接工藝、焊接材料以及焊接檢驗方法的精確程度等。,確定焊縫的許用應(yīng)力有以下兩種方法：,(4) 焊縫許用應(yīng)力：焊縫許用應(yīng)力的大小與許多因素有關(guān)，如焊,62,①,按基本金屬的許用應(yīng)力乘以一個系數(shù)來確定焊縫的許用應(yīng)力，即：,,式中 － 焊縫的許用應(yīng)力；,－ 基本金屬的許用應(yīng)力；,－ 系數(shù)。,,,,,① 按基本金屬的許用應(yīng)力乘以一個系數(shù)來確定焊縫的許用應(yīng)力，即,63,系數(shù),η,由所用焊接方法和焊接材料確定，用一般焊條手弧焊焊成的焊縫采用較低的系數(shù)，用低氫型焊條或自動焊的焊縫采用較高的系數(shù)，見,表,4-3,。這種方法的優(yōu)點是可以在知道基本

39、金屬許用應(yīng)力的條件下設(shè)計焊接接頭，多用于結(jié)構(gòu)設(shè)計。,② 采用已經(jīng)規(guī)定的具體數(shù)值：這種方法多為某類產(chǎn)品行業(yè)所用，可查有關(guān)手冊。,,系數(shù)η由所用焊接方法和焊接材料確定，用一般焊條手弧焊焊成的焊,64,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,65,三、鋁型材焊接工藝特點,(,一,),鋁合金的種類及焊接特性,1,．鋁合金的種類,鋁合金可根據(jù)其狀態(tài)圖分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。,三、鋁型材焊接工藝特點(一) 鋁合金的種類及焊接特性,66,變形鋁合金是將純鋁和合金元素在反射爐或電爐中進行熔煉和鑄造，并在,450~480℃,的高溫下將鑄錠加工成一定形狀的鋁合金。這種鋁合金可以通過軋制、擠壓、拉拔、鍛造等方法制成

40、板材、管材、棒材與線材、型材等。,變形鋁合金是將純鋁和合金元素在反射爐或電爐中進行熔煉和鑄造，,67,鑄造鋁合金是將純鋁及所添加的合金進行熔煉．然后注入砂模或金屬模中而制成的鑄件。,熱處理強化型鋁合金經(jīng)熱處理后強度顯著提高。,例如，退火狀態(tài)下硬鋁的抗拉強度為,160~220MPa,，經(jīng)過淬火及時效后，其抗拉強度增至,312.4~460MPa,。,鑄造鋁合金是將純鋁及所添加的合金進行熔煉．然后注入砂?；蚪饘?68,非熱處理強化型鋁合金不能通過熱處理來提高其機械性能，而只能用冷作變形強化。這種合金的特點是強度中等，塑性良好，具有滿意的焊接性。,非熱處理強化型鋁合金不能通過熱處理來提高其機械性能，而

41、只能用,69,2,．鋁合金的焊接特性,(1),具有強氧化能力。在其表面生成一層致密的,Al,2,O,3,薄膜，這層薄膜會吸收水分，并在焊接過程中形成氣孔、夾渣等缺陷，從而降低了焊接接頭的機械性能。因此，鋁合金在焊前需去除,Al,2,O,3,薄膜，并在焊接過程中防止熔池繼續(xù)受到氧化。,2．鋁合金的焊接特性(1) 具有強氧化能力。在其表面生成一層,70,(2),熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率高。鋁合金的熱導(dǎo)率大約是低碳鋼的四倍。,在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因此焊接鋁合金時比焊接鋼材要消耗更多的熱量。,為達到高質(zhì)量焊接接頭，必須采用能量集中、功率大的熱源，并采取預(yù)熱等措施。,(2) 熱導(dǎo)率和電

42、導(dǎo)率高。鋁合金的熱導(dǎo)率大約是低碳鋼的四倍。,71,電導(dǎo)率對熔化焊幾乎無影響，但對于電阻焊卻是一個非常重要影響因素。鋁比鋼有較高的電導(dǎo)率，這意味著需要較高的電流來產(chǎn)生相同的熱效應(yīng)。因此，在電阻焊和滾焊時，要選用很大的焊接電流，通常采用直流沖擊波點焊機和滾焊機進行焊接。,電導(dǎo)率對熔化焊幾乎無影響，但對于電阻焊卻是一個非常重要影響因,72,(3),容易形成熱裂紋。鋁的線膨脹系數(shù)為,23.5×10-6,／℃，約為鋼的,2,倍，凝固時的體積收縮率達,6.5,％～,6.6,％。因此，在焊接某些鋁合金時，往往由于過大的收縮內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋。,(3) 容易形成熱裂紋。鋁的線膨脹系數(shù)為23.5×10-6／,73

43、,(4),容易形成氣孔。鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，在高溫下溶入的大量氫氣，在焊后冷凝過程中來不及析出而聚集在焊縫中形成氣孔。,(4) 容易形成氣孔。鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，在高溫,74,(5),高溫下強度和塑性低。在高溫下鋁的強度和塑性很低，以致不能支承住液體金屬而使焊縫成形不良，甚至形成塌陷或燒穿。因此，一般情況下需要用夾具和墊板。,(5) 高溫下強度和塑性低。在高溫下鋁的強度和塑性很低，以致,75,(6),合金元素的蒸發(fā)和燒損。某些鋁合金中含有低沸點的合金元素,Mg,和,Zn,等，這些元素在高溫下極易蒸發(fā)和燒損，從而改變了焊縫金屬的化學(xué)成分，同時也降低了焊接接頭的機械性能。,

44、(7),無色澤變化。鋁合金從固態(tài)變成液態(tài)時，無明顯的顏色變化，因此，在焊接過程中給操作者帶來一定困難。,(6) 合金元素的蒸發(fā)和燒損。某些鋁合金中含有低沸點的合金元,76,(1) 對接接頭靜載強度計算：計算對接接頭時，不考慮焊縫加厚高， 計算厚度取兩板中較薄者，焊縫計算長度取實際長度。,三、鋁型材焊接工藝特點,(2)焊縫對稱布置，并盡量使其接近中性軸，以利于減少焊接變形。,搭接接頭應(yīng)用于板料工件，搭接長度一般大于板厚的4倍。,二、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析,鑄造鋁合金是將純鋁及所添加的合金進行熔煉．然后注入砂?；蚪饘倌Ｖ卸瞥傻蔫T件。,目前，細(xì)徑藥芯焊絲(ф1.,式中 δ－板厚(mm)。,(1)

45、具有強氧化能力。,氧過量時，在熔池表面上會出現(xiàn)密集的黑點，使電弧不穩(wěn)定，飛濺較大。,低壓電弧對焊是近年來國外首先發(fā)展起來的一種全新的焊接工藝。,V形坡口 Δl橫=0.,某些鋁合金中含有低沸點的合金元素Mg和Zn等，這些元素在高溫下極易蒸發(fā)和燒損，從而改變了焊縫金屬的化學(xué)成分，同時也降低了焊接接頭的機械性能。,預(yù)熱溫度主要取決于焊件大小及焊縫金屬的冷卻速度。,(3)接頭形式不受限制，并可省略焊后清理熔渣等工序,如果通過強度計算，角焊縫所需焊角極小，還應(yīng)該考慮工藝上的可能性問題。,角變形也能引起波浪變形。,(1) 殘余應(yīng)力對于接頭強度沒有影響；,三、鋁型材焊接工藝特點,焊縫自動跟蹤按傳感器工作原

46、理可分為機械方法、機械電氣方法、光電方法、電磁方法、激光方法和電視方法等。,(,二,),鋁型材的坡口形式及焊前處理,1,．坡口形式,焊接較厚的鋁合金焊件時，為了充分焊透，必須開坡口進行焊接。,可根據(jù)鋁合金焊接接頭形式、焊接方法、焊件厚度、焊接位置、有無襯墊和是否清根等條件來選擇坡口形式。,鋁合金的焊接坡口形式主要有,V,形、,X,形、,K,形等。表,4-4,為鎢極氬弧焊時鋁合金焊件的坡口形式及尺寸。,(1) 對接接頭靜載強度計算：計算對接接頭時，不考慮焊縫加厚,77,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,78,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,79,2,．焊前處理,鋁合金的表面覆蓋著極薄而致密的

47、氧化膜。,焊接時這層氧化膜不僅妨礙熔化金屬的熔合，而且有時還含有,Al,2,O,3,·H,2,O,、,Al,2,O,3,·3H,2,O,等形成的結(jié)晶水，是生成氣孔的根源。,油污和其它臟物，也會成為氣孔和其它缺陷產(chǎn)生的根源，必須予以清除。,2．焊前處理鋁合金的表面覆蓋著極薄而致密的氧化膜。,80,(1),除油處理?；w金屬或填加金屬表面除油時，可以利用稀釋劑、汽油、石油醚、三氯乙烯和金屬乙烯等有機溶劑將其浸泡清洗，或用浸有這些溶劑的清潔布擦洗。這些溶劑均具有可燃性，處理時必須嚴(yán)加注意。,(1) 除油處理?；w金屬或填加金屬表面除油時，可以利用稀釋,81,(2),氧化膜的清除，可以用機械的或化學(xué)的

48、方法清除氧化膜。,機械方法有機械切削、吹砂處理、噴丸處理及銼刀、細(xì)鋼絲刷及鋼絲棉清理等方法。其中手工或電動細(xì)鋼絲刷清理方法最為常用。,化學(xué)方法是用酸或堿溶解材料表面的方法。在,5,％～,10,％的氫氧化鈉溶液,(,約,70℃),中浸泡,30s,～,1min,后用清水沖洗，然后在約,15,％的硝酸水溶液,(,常溫,),中浸泡約,2min,，用清水沖洗后，再用溫水沖洗干凈，最后進行干燥處理。,(2) 氧化膜的清除，可以用機械的或化學(xué)的方法清除氧化膜。,82,(,三,),鋁型材的焊接,鋁合金的焊接方法很多，各種方法有其不同的應(yīng)用場合。在焊接生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)鋁合金的牌號、焊件厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件以及

49、焊接接頭質(zhì)量要求等因素加以選擇。,(三) 鋁型材的焊接鋁合金的焊接方法很多，各種方法有其不同的,83,1.,鎢極氬弧焊及優(yōu)點,(1),焊絲端部及熔池受到氬氣保護，使其不與空氣中的氧和氮等氣體反應(yīng)，氬氣既不與金屬起化學(xué)作用，也不熔解于金屬中，使焊接冶金反應(yīng)變得簡單和容易控制；,(2),熱量集中，焊件的熱影響區(qū)狹窄，焊接變形小；,1.鎢極氬弧焊及優(yōu)點 (1)焊絲端部及熔池受到氬氣保護，使,84,(3),接頭形式不受限制，并可省略焊后清理熔渣等工序,(4),由于交流電氬弧焊時產(chǎn)生的“陰極破碎”作用，可以較徹底地清除掉焊件表面的氧化膜,;,(5),電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫成形美觀、光滑，焊接接頭質(zhì)量優(yōu)良。

50、,(3)接頭形式不受限制，并可省略焊后清理熔渣等工序,85,手工鎢極氬弧焊,的坡口形式及尺寸主要由焊件厚度確定。參看,表,4-4,。,為了獲得良好的焊縫成形而不致引起焊縫處塌陷，在焊接過程中可采用易拆除的臨時墊板。墊板可用石墨或不銹鋼制成。墊板厚度為,2,～,5mm,，寬度為,20,～,50mm,。,,手工鎢極氬弧焊的坡口形式及尺寸主要由焊件厚度確定。參看表4-,86,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,87,板厚超過,10mm,的焊件焊接時或重要結(jié)構(gòu)點固焊時，應(yīng)采取預(yù)熱措施。預(yù)熱溫度主要取決于焊件大小及焊縫金屬的冷卻速度。板材越厚，預(yù)熱溫度越高。一般預(yù)熱溫度控制在,200,～,250℃,之間

51、。多層焊時，要保證層間溫度不低于預(yù)熱溫度。,板厚超過10mm的焊件焊接時或重要結(jié)構(gòu)點固焊時，應(yīng)采取預(yù)熱措,88,鎢極氬弧焊可以使用交流和直流兩種電源，對于直流來說還有極性的選擇問題。,采用交流電焊接。在交流負(fù)極性的半波里,(,鋁焊件為陰極,),，陰極有去除氧化膜的作用,(“,陰極破碎”作用,),。在交流正極性的半波里,(,鎢極為陰極,),，鎢極可以得到冷卻，同時發(fā)射足夠的電子．有利于電弧穩(wěn)定。,鎢極氬弧焊可以使用交流和直流兩種電源，對于直流來說還有極性的,89,氬氣必須滿足下列含最的要求：,氬氣大于,99.97,％，氮氣小于,0.04,％，氧氣小于,0.03,％，水分小于,0.07,％。,氮超

52、標(biāo)時，焊縫表面會產(chǎn)生淡黃色或草綠色的氮化物及氣孔。氧過量時，在熔池表面上會出現(xiàn)密集的黑點，使電弧不穩(wěn)定，飛濺較大。水分會導(dǎo)致熔池沸騰，并形成氣孔。,氬氣必須滿足下列含最的要求：,90,鎢極有純鎢極、釷鎢極、鈰鎢極和鋯鎢極等。,交流,TIG,焊時的電弧穩(wěn)定，在正常使用狀態(tài)下，電極的損耗及其尖端的污染也較少，熔化后能形成并容易保持光潔的半球形。因此，通常多采用純鎢極。但是，純鎢極比含釷、鋯的鎢極的工作溫度略高，并由于飛濺而造成的損耗也較多。,鎢極有純鎢極、釷鎢極、鈰鎢極和鋯鎢極等。,91,釷鎢極含釷,l,％～,2,％。它的電子發(fā)射能力強，允許的電流密度高，電弧燃燒較穩(wěn)定，適合于直流正極性焊接。,鈰

53、鎢極中含有鈰,l.8,％～,2.2,％。與釷鎢極相比，最大允許電流密度可增加,5,％～,8,％，直流時陰極壓降降低,10,％，比釷鎢電極更容易引弧，電弧穩(wěn)定性好。,鋯鎢極利于防止電極污染基體金屬，這種電極的尖端容易保持半球形，適合于交流電。,釷鎢極含釷l％～2％。它的電子發(fā)射能力強，允許的電流密度高，,92,電極直徑應(yīng)根據(jù)使用電流的大小選用，電流過大，會使電極熔化。,表,4-5,為不同直徑的鎢極適用的電流范圍。,鋁的焊接變形產(chǎn)生的機理基本上與鋼相同，但與鋼相比，鋁的凝固收縮量和膨脹系數(shù)大而剛性又小，所以同樣的焊接接頭，鋁發(fā)生的收縮、變形和翹曲等現(xiàn)象要比鋼嚴(yán)重。,,電極直徑應(yīng)根據(jù)使用電流的大小選

54、用，電流過大，會使電極熔化。表,93,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,94,(1),坡口間隙的大小及其均勻性對焊接接頭的變形、錯位和收縮均有很大的影響。,應(yīng)該采用合適的裝配焊接夾具。,(2),焊接裝配應(yīng)盡量在地面上和采用自動焊的轉(zhuǎn)胎進行平焊。,(3),應(yīng)盡量采用能減小變形的設(shè)計，即用擠壓型材、波紋板結(jié)構(gòu)，以及斷續(xù)角焊縫或點焊等。,(1) 坡口間隙的大小及其均勻性對焊接接頭的變形、錯位和收縮,95,2,、熔化極氬弧焊,熔化極氬弧焊,(MIG),用焊絲本身作電極，可以大大提高焊接電流。,其特點是電弧功率大，熱量集中，熱影響區(qū)小，生產(chǎn)率高。與手工鎢極氬弧焊相比，效率提高,3~4,倍，并隨著焊件厚

55、度的增大，生產(chǎn)率明顯提高。,這種焊接方法廣泛應(yīng)用于中厚度和大厚度鋁合金板材的焊接。,2、熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊(MIG)用焊絲本身作電極，可以,96,主要的規(guī)范參數(shù)有：,焊接電流、電弧電壓、焊接速度及氬氣流量。,電流和電壓決定了電弧形態(tài)及熔滴過渡形式。,電弧電壓一般較低,(27,～,31V),，使電弧略帶輕微爆聲，使焊絲端部的熔滴呈“亞射流過渡”,(,介于射流過渡和短路過渡之間的一種過渡形式,),。這樣陰極破碎區(qū)大，焊縫成形好，焊接缺陷也較少 。,主要的規(guī)范參數(shù)有：焊接電流、電弧電壓、焊接速度及氬氣流量。,97,4,．,DK19,鋁合金車體結(jié)構(gòu),DK19,型地鐵客車是長春客車廠試制的我國第一

56、輛鋁合金車體的地鐵客車。鋁合金車體具有重量輕、耐腐蝕、壓延性能好、壽命長等優(yōu)點，是比較理想的輕型車體結(jié)構(gòu)之一，如,圖,4-23,所示。,4．DK19鋁合金車體結(jié)構(gòu)DK19型地鐵客車是長春客車廠試制,98,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,99,焊接結(jié)構(gòu)件接縫連接處的幾何形狀，特別是對于受力大、焊接件斷面大的處所，其坡口的形狀特別重要。,對比較薄的斷面之間的連接，要注意盡量加大鑲嵌面積，以提高接口處的連接強度，如,圖,4-24,所示。,圖,4-25,為枕梁連接組成圖。,焊接結(jié)構(gòu)件接縫連接處的幾何形狀，特別是對于受力大、焊接件斷面,100,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,101,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝

57、配焊接工藝教學(xué)課件,102,鋁合金車體焊接結(jié)構(gòu),鋁合金車體焊接結(jié)構(gòu),103,,鋁合金車體內(nèi)部結(jié)構(gòu),鋁合金車體內(nèi)部結(jié)構(gòu),104,城軌車體裝配前,城軌車體裝配前,105,城軌車體裝配中,,城軌車體裝配中,106,鋁合金貨車,鋁合金貨車,107,第二節(jié) 車體鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形,第二節(jié) 車體鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形,108,一、焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生機理,焊接過程的特殊表現(xiàn)：,①焊接時的溫度變化范圍大，沸點至室溫。,②焊接時可能出現(xiàn)相變，物理力學(xué)參數(shù)變化。,③焊接溫度場分布復(fù)雜。,圖,4-26,為薄板焊接時的一個典型溫度場。,一、焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生機理焊接過程的特殊表現(xiàn)：,109,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教

58、學(xué)課件,110,焊接過程中在接近熱源處取一橫截面的溫度及殘余應(yīng)力如,圖,4-27,所示。,板條端面的位移就是殘余變形。,綜上所述，焊件不均勻的局部加熱和冷卻是焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的根本原因。焊接后，焊件不可避免地要產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。,,焊接過程中在接近熱源處取一橫截面的溫度及殘余應(yīng)力如圖4-27,111,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,112,二、常見焊接結(jié)構(gòu)的殘余變形,1,．板材對接時的變形,為了保證板材的對接質(zhì)量，常在兩板之間留有一定的間隙。,自由狀態(tài)時，焊接開始階段間隙將有些增大，而隨著電弧向前移動，兩板逐漸靠近，甚至發(fā)生重疊，如,圖,4-28,所示。,板材對接前需點固或用夾

59、具夾緊。,,二、常見焊接結(jié)構(gòu)的殘余變形1．板材對接時的變形,113,,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,114,生產(chǎn)中估算焊縫縱向收縮量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為,0.15,～,0.30 mm,／,m,；橫向收縮量約相當(dāng)于,2,～,4 m,長焊縫的縱向收縮量，或者按下式估算對接焊縫的橫向收縮量：,,V,形坡口,Δ,l,橫,=0.1,δ,+0.6,X,形坡口,Δ,l,橫,=0.1,δ,+0.4,式中,δ,－板厚,(mm),。,生產(chǎn)中估算焊縫縱向收縮量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為0.15～0.30 mm,115,焊接兩塊寬度不同的鋼板時，除產(chǎn)生縱向和橫向收縮外，還會產(chǎn)生彎曲，如,圖,4-28(c),所示。兩板對接結(jié)構(gòu)的彎曲方

60、向和寬板的彎曲方向一致。,此外，平板對接后還會產(chǎn)生角變形，如,圖,4-28(d),所示。其數(shù)值大致在,2°,～,3°,之間。在焊接,X,形坡口時，角變形較小，這種情況下的角變形只是由于,X,形坡口兩側(cè)不是同時焊接引起的。,焊接兩塊寬度不同的鋼板時，除產(chǎn)生縱向和橫向收縮外，還會產(chǎn)生彎,116,2,．丁字梁焊接時的變形,丁字梁焊后將產(chǎn)生復(fù)雜的變形，如,圖,4-29(a),所示。焊縫的縱向收縮將引起丁字粱長度方向的縮短，這通常是較小的，而彎曲變形則較大，一般腹板向焊縫所在的方向凹進，而自由端向上凸起。如果翼板截面較腹板的截面大，就會產(chǎn)生與上述相反的變形，如,圖,4-29(b),所示。,2．丁字梁焊接

61、時的變形,117,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,118,3,．工字梁焊接時的變形,工字梁的變形復(fù)雜，如,圖,4-31,所示。整體變形由縱向縮短、垂直方向的彎曲和水平方向的彎曲組成。,所有的焊縫都對稱地分布，但因焊接次序有先后而破壞了對稱性，最后形成彎曲變形。,,3．工字梁焊接時的變形,119,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,120,4,．薄板焊接時波浪變形,當(dāng)焊接薄板結(jié)構(gòu)時，薄板件的縱向應(yīng)力分布如,圖,4-32(b),所示。焊縫區(qū)域外的焊接壓應(yīng)力常常超過薄板的臨界應(yīng)力值，使薄板局部喪失穩(wěn)定而隆起，形成波浪形，如,圖,4-32(a),所示。由于焊后焊縫區(qū)域內(nèi)總是產(chǎn)生拉應(yīng)力，所以焊縫區(qū)的

62、材料不會喪失穩(wěn)定，橫向波浪變形不能越過焊縫，只在焊縫兩側(cè)形成局部變形。,,4．薄板焊接時波浪變形當(dāng)焊接薄板結(jié)構(gòu)時，薄板件的縱向應(yīng)力分布,121,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,122,三、車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形及防止措施,(,一,),車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析,車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的特點：客車車體外板的波浪變形和鋼骨架的彎曲變形約占車體全部變形量的,90,％，其余是角變形和尺寸誤差。,波浪變形中，側(cè)墻外板占,68,％，車頂板占,20,％，端板占,12,％。外表面的波浪變形，嚴(yán)重地影響車輛的外形美觀。,三、車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形及防止措施(一) 車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分,123,車體鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲變形的原因，

63、主要是焊縫在結(jié)構(gòu)上分布不對稱。如,圖,4-33,，焊后牽引梁將產(chǎn)生向上凸起的彎曲變形。,如,圖,4-34,，車頂彎梁、側(cè)柱、地板橫梁等壓型件，斷面形狀為“乙”形，它們和車頂板、側(cè)墻板、鐵地板的連接焊縫在結(jié)構(gòu)斷面上分布不對稱，于是焊后它們將產(chǎn)生向上凸起或旁彎變形。,,車體鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲變形的原因，主要是焊縫在結(jié)構(gòu)上分布不對稱。,124,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,125,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,126,車體鋼結(jié)構(gòu)的車頂板、側(cè)墻板和鐵地板等，板厚均在,3 mm,以下，所以焊后極易局部喪失穩(wěn)定而隆起波浪形；,角變形也能引起波浪變形。,YZ25,型客車車頂端部鋼結(jié)構(gòu)頂板的波浪變形，

64、如,圖,4-35,所示。,車體鋼結(jié)構(gòu)的車頂板、側(cè)墻板和鐵地板等，板厚均在3 mm以下，,127,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,128,(,二,),防止車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的措施,1,．防止尺寸誤差,尺寸誤差主要是焊縫縱向和橫向收縮而造成的工件縮短。,誤差補償法：一般都在焊前下料時放長或放寬尺寸。,(二) 防止車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的措施1．防止尺寸誤差,129,考慮焊縫收縮量時，要注意以下兩點：,(1),線膨脹系數(shù)大的材料，焊后收縮量也大。不銹鋼和鋁的線膨脹系數(shù)比低碳鋼大。,(2),焊縫的縱向收縮隨焊縫長度的增加而增加；焊縫的橫向收縮則隨焊縫寬度的增加而增加。,制造車體鋼結(jié)構(gòu)時，中梁、鐵地板、側(cè)

65、墻、車頂?shù)炔考?，在焊前都須留有一定的收縮余量。,考慮焊縫收縮量時，要注意以下兩點：,130,2,．防止彎曲變形,車體鋼結(jié)構(gòu)在制造中的彎曲變形對使用性能影響很大，矯正也很困難。,必須在裝配,-,焊接前就能估計出變形方向和變形量，并在施焊過程中加以控制。,焊接變形的大小不僅與焊接過程有關(guān)，而且在很大程度上決定于結(jié)構(gòu)設(shè)計。,2．防止彎曲變形車體鋼結(jié)構(gòu)在制造中的彎曲變形對使用性能影響很,131,(1),結(jié)構(gòu)設(shè)汁方面,① 盡量選用對稱的結(jié)構(gòu)、截面和焊縫位置。,例如,圖,4-36,所示為,C62,型敞車的中梁結(jié)構(gòu)，采用兩根槽鋼拼對起來。,焊縫配置對稱，制造中合理調(diào)整焊接規(guī)范和焊接次序，就可減少和防止焊接變

66、形。,,(1) 結(jié)構(gòu)設(shè)汁方面,132,,車體鋼結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝教學(xué)課件,133,②,在保證結(jié)構(gòu)承載能力的條件下，盡可能地減少焊縫的數(shù)量、斷面尺寸和長度。,各梁、柱和板材的連接焊縫可設(shè)計成斷續(xù)焊縫。對于搭接或丁字接頭，在滿足強度要求的前提下，設(shè)計成焊角尺寸較小的焊縫。焊角小，熱量少，變形小。,② 在保證結(jié)構(gòu)承載能力的條件下，盡可能地減少焊縫的數(shù)量、斷面,134,③,盡可能采用整體壓型結(jié)構(gòu)以減少焊縫數(shù)量。,如客車雨檐和大腰帶，設(shè)計成單獨的壓型件，或?qū)⒂觊芎蛡?cè)頂板、大腰帶和下墻板沖壓成一體。,在沖壓設(shè)備能力允許的條件下，沖壓成一體的結(jié)構(gòu)，可減少縱向搭接長焊縫，減小了焊接變形，同時大大減輕了雨檐和大腰帶部位的腐蝕。,③ 盡可能采用整體壓型結(jié)構(gòu)以減少焊縫數(shù)量。,135,(2),制造工藝方面,①,反變形法（誤差補償法）,預(yù)先將焊件作出基本上能抵消焊接變形的反變形來達到防止焊接變形的目的，這種方法叫做反變形法。它既可以防止彎曲變形，又可以防止角變形。反變形有彈性反變形和塑性反變形兩種。,(2) 制造工藝方面① 反變形法（誤差補償法）,136,彈性反變形的特點是：,在焊接過程中，焊件受到剛性夾具的作