第四章焊接结构设计

《电焊工》第四章运条训练教案任课教师：胡国宁教学环节与时间分配教学内容师生活动设计意图导入新课（3分钟）讲授新课（10分钟）巩固练习（17分钟）归纳小结（5分钟）作业安排（5分钟）讲：焊接接头是连接构件的基础，焊接接头的好坏会影响构件的强度。

展示常见的焊接接头。

一、焊接接头形式教师讲解：用焊接方法连接的接头称为焊接接头(简称接头)，焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。

由于焊件的结构形状、厚度及技术要求不同，其焊接接头的形式及坡口形式也不相同。

常用的坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口和U形坡口。

对各种接头的介绍：实物展示1.对接接头两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，见图4-1。

对接接头是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式。

有两种形式：（1）不开坡口的对接接头（I形坡口的对接接头）钢板厚度在6mm以下的焊件，一般不开坡口，为使焊接时达到一定的熔透深度，留有1~2 mm的根部间隙。

（2）开坡口的对接接头开坡口的主要目的是保证接头根部焊透，以便于清除熔渣，获得优质的焊接接头，而且坡口还可以调节焊缝的熔合比(即母材金属在焊缝中占的比例)。

2.T形接头讲解定义：一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头，称为T形接头。

教师展示焊接接头构件，学生专心听讲。

教师实物展示，演示。

学生实操。

引入新课，培养学习兴趣。

3.角接接头讲解定义：两焊件端面间构成大于30小于135夹角的接头，如图4-3所示。

4.搭接接头讲：两焊件部分重叠构成的接头称为搭搓接头如图4-4所示。

二、坡口的选择原则讲：坡口的选择有什么要求？考虑那方面的因素？⑴保证焊件焊透;⑵坡口的形状容易加工;⑶尽可能节省焊接材料,提高生产率;⑷焊接后焊件变形尽可能小。

三、焊缝形式讲解：焊缝是构成焊接接头的主体部分,焊缝按不同的分类方法可有以下几种划分:1.按焊缝的空间位置分类,有平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。

2.按焊缝的结构形式分类，有对接焊缝、角焊缝及塞焊缝三种形式。

18.金属的塑性变形是在切应力作用下，主要通过滑移来进行的；金属中的位错密度越高，则其强度越高，塑性越差。

19.金属结晶的必要条件是一定的过冷度，金属结晶时晶粒的大小主要决定于其形核率。

20.用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢，零件渗碳后，一般需要经过淬火+低温回火才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。

21.珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物22.冷变形金属在加热时随加热温度的升高，其组织和性能的变化分为3个阶段，即回复、再结晶、晶粒长大。

23.在实际生产中，常采用加热的方法使金属发生再结晶，从而再次获得良好塑性，这种工艺操作称为再结晶退火。

24.从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以再结晶温度为界限区分的25.随着变形量的增加，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象叫做加工硬化。

26.实验室里开了六个电炉，温度分别为910℃、840℃、780℃、600℃、400℃、200℃，现有材料15钢、45钢、T12钢。

问：若要制作轴，一般选用45钢；进行调质处理（淬火+高温回火）；获得回火索氏体；淬火为了获得马氏体，提高钢的强度、硬度和耐磨性，高温回火是为了去除淬火应力，得到稳定的组织，提高综合力学性能，保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。

27.Fe-Fe3C相图ECF、PSK的含义，亚共析钢从液态缓慢冷却到室温时发生的组织转变过程：L、L+A、A、A+F、P+F 塑性变形阻力增强，强度、硬度提升，固溶强化。

低碳钢的拉伸曲线：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷。

理论结晶温度与实际结晶温度之差为过冷度。

冷却速度越大，过冷度越大。

第二章铸造1.灰铸铁的组织是钢的基体加片状石墨。

它的强度比σb比钢低得多，因为石墨的强度极低，可以看作是一些微裂纹，裂纹不仅分割了基体，而且在尖端处产生应力集中，所以灰铸铁的抗拉强度不如钢。

2.灰铸铁为什么在生产中被大量使用？灰铸铁抗压强度较高，切削加工性良好，优良的减摩性，良好的消振性，低的缺口敏感性，优异的铸造性能。

《金属工艺学》内蒙古工业大学《机械制造基础C》课程考试大纲一、课程简介本课程是一门讲述有关机械零件加工方法的综合性很强的技术基础课。

考试内容根据学时少，内容多，实践性强的特点，重点考察常用材料成型方法。

机械零件的各种加工方法的实质，工艺特点及结构工艺性。

考试以基本概念、基本知识、基本原理为主，为学习其它课程及以后从事机械和机电方面的工作奠定必要的基础。

二、课程考试内容及所占比重1基本概念和要点40%2重点内容40%3难点20%三、试题类型及所占比例单项选择10分、填空28分、判断16分、改错9分、简答20分、画图8分、加工方案9分四、考试方式闭卷笔试五、成绩评定方式平时成绩20%，卷面成绩80%。

《机械制造基础C》课程教学大纲一、课程名称机械制造基础C二、课程英文名Fundamentals of Mechanical Manufacture C三、课程编码040203214四、课程类别技术基础课五、学时数、学分数、开课学期40学时；2.0学分；第三或四学期六、适用专业工程近机类各本科专业七、编制者解瑞军，讲师八、编制日期2004年6月九、课程的目的与任务机制基础是高等学校机械类、近机类专业必修的技术基础课。

它是研究常用机械零件的制造方8 第三篇焊接第一章电弧焊49 第二章其它常用焊接方法0.510 第三章常用金属材料的焊接 111 第四章焊接结构设计 1.512 第四篇切削加工第一章金属切削的基础知识6 213 第二章常用加工方法综述 514 第三章典型表面加工分析 315 第四章工艺过程的基础知识 216 第五章零件结构的工艺性 117 36 4十二、课程的教学内容、重点和难点与教学进度安排第一篇铸造（7学时）第一章铸造工艺基础（3学时）了解铸造性能的一般概念（流动性、收缩性、合金的偏析）和影响因素，掌握铸造性能对铸件质量的影响，重点理解铸造缺陷（缩孔、缩松、裂纹、变形等）产生的原因及预防措施。

第四章埋弧焊教学目的：使学员掌握埋弧焊的工作原理及特点教学要求：1、埋弧焊的原理；2、埋弧焊的设备结构；3、埋弧焊的操作技术和安全特点。

教学重点：1、埋弧焊的原理；2、埋弧焊的工艺。

教学难点：埋弧焊的工艺参数。

课时：8课时。

第一节埋弧焊的工作原理及特点埋弧焊也是利用电弧作为热源的焊接方法。

埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧不外露，埋弧焊由此得名。

所用的金属电极是不间断送进的光焊丝。

二。

埋弧焊的优点和缺点1、埋弧焊的主要优点（1）所用的焊接电流大，相应输入功率较大。

加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率较高，熔深大。

工件的坡口可较小，减少了填充金属隔量。

单丝埋弧焊在工件不开口的情况下，一次可熔透20mm。

（2）焊接速度高，以厚度8~10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50~80cm/min,手工电弧焊则不超过10~13cm/min.（3）焊剂的存在不仅能隔开熔化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢凝固。

液体金属与熔化的焊剂间有较多时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。

焊剂还可以向焊缝金属补充一些合金元素，提高焊缝金属的力学性能。

（4）在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果比其它电弧焊方法好。

（5）自动焊接时，焊接参数可能过自动调节保持稳定。

与手工电弧焊相比，焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度可大大降低。

（6）没有电弧光辐射，劳动条件较好。

2、埋弧焊主要缺点（1）由于采用颗粒状焊剂，这种焊接方法一般只适用于平焊位置。

其他位置焊接需采用特殊措施以保证焊剂能覆盖焊接区。

（2）不能直接观察电弧与坡口的相对位置，如果没有采用焊缝自动跟踪装置，则容易焊偏。

（3）埋弧焊电弧的电场强度较大，电流小于100A时电弧不稳，因而不适于焊接厚度小于1mm的薄板。

三、埋弧焊的适用的范围由于埋弧焊熔深大，生产率高，机械化操作的程度高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝。

在造船、锅炉与压力容器、桥梁、起重机械、铁路车辆、工程机械、重型机械和冶金机械、核电站结构、海洋结构等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用的焊接方法之一。

目录第一章管材对接焊缝试件焊接结构设计概述 (2)1.1管材对接焊缝试件焊接结构设计简介 (3)1.2管材对接焊缝试件材料的选择 (3)第二章管材对接焊缝试件工艺设计 (4)2.1确定焊缝的位置 (5)2.2焊接接头形式的设计 (5)2.3焊接方法的选择 (8)2.4焊接材料的选择 (9)2.5焊接工艺参数的选择 (9)2.6焊接工艺卡片的制定 (11)第三章结构设计的工艺过程 (12)3.1焊接原材料的准备 (12)3.2焊前准备 (13)3.3焊接过程 (13)3.4焊后处理及检验 (13)第四章课程设计总结 (14)第五章参考文献 (14)附表一： (15)附表二： (16)第一章管板角接焊缝试件焊接结构设计概述1.1管板角接焊缝试件焊接结构设计简介1.1.1管板角接焊缝试件的结构组成及制造关键点（1）组成；主要有板材、半管（2）制造关键点焊接时，被焊工件的装夹精度以及管板角接焊接1.1.2管板角接焊缝试件的简介及设计要求（1）简介：管材对接焊缝试件是以Φ50mm壁厚为5mm半管与板厚为10的板材焊接的构件，属于非承插焊接。

（2）设计要求：壁厚：管材5mm、板材10mm生产类型：单件生产1.2管板角接焊缝试件材料的选择20MnV（碳素钢（碳含量小于等于0.3%）、普通合金结构钢）的化学成分如下：碳C：0.17～0.24硅Si：0.17～0.37锰Mn：1.30～1.60硫S：允许残余含量≤0.35磷P：允许残余含量≤0.35铬Cr：允许残余含量≤0.30镍Ni：允许残余含量≤0.30铜Cu：允许残余含量≤0.30钒V：0.07～0.1220MnV的性能：20MnV强度、塑性、韧性及淬透性均比20Mn2好。

20MnV相当于20CrNi 钢，可用于制造锅炉、高压容器及管道等。

20MnV钢的强度、塑性、韧性及淬透性均比20Mn2钢为好，钢在油中临界淬透直径达7～14mm，可切削性尚好，渗碳时晶粒长大倾向小，但热处理时有回火脆性。