焊接工艺论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇焊接工艺论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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2后桥壳类别及焊接工艺设计

第一类：桥壳为三段式桥壳，即主体部分为桥壳法兰盘、变形轴管、桥壳中段（桥壳中段上下半壳、加强圈、帽壳）。优点：产品焊缝较少，焊接应力小、密封性好，焊接工艺简单。缺点：成本较高。焊接工艺为：（1）点定、焊接桥壳中段上下半壳与加强圈；（2）桥壳与加强圈焊接完毕后与帽壳焊接；（3）桥壳中段与变形轴管使用专机自动焊接环焊缝；（4）桥壳中段与变形管焊接后机加工变形管两端；（5）使用压装专机将桥壳法兰盘压入变形管两端并在压装专机上使用二氧化碳保护焊点定；（6）将压装点定后的桥壳法兰盘使用专机自动焊接环焊缝。（7）根据桥壳设计情况使用专用支架工装点定焊接各油管支架及钢板弹簧支座。

第二类：桥壳为上下半壳扣合焊接结构。此种结构中有两种结构：结构1型：上下半壳扣合无镶块结构。结构2型：上下半壳扣合有镶块结构。两种结构的主要区别在冲压上下半壳扣合焊接有无三角镶块。产品主体结构为：桥壳法兰盘，上、下半壳，加强圈、帽壳。结构1型优点：主体为冲压成型成本较低。缺点：焊缝较第一类结构长、焊接变形量大。结构2型优点：上下半壳、镶块均为冲压焊接结构、板材利用率高，成本最少。缺点：三角镶块为焊接应力集中区，易出现焊缝开裂等问题。对焊接质量要求较高，一般要求熔深达到60%以上，应力集中点要求90%或更高。焊接工艺：（1）点定上下半壳、加强圈、桥壳法兰盘；（2）（结构2）点定四块三角镶块（结构1无此工艺步骤）；（3）使用专机焊接上下半壳直缝焊道；（4）手工或使用专机焊接三角镶块焊道（结构1无此工艺步骤）；（5）使用专机自动焊接加强圈环焊缝；（6）使用专机定位压紧帽壳并自动焊接帽壳环焊缝；（7）使用专机自动焊接桥壳法兰盘环焊缝；（8）根据桥壳设计情况使用专用支架工装点定焊接各油管支架及钢板弹簧支座。

3焊丝选型及工艺参数设定

焊丝选型：根据板材的性能查找《焊接手册》中表2-1-1常见结构钢力学性能及匹配焊接材料选用焊丝型号。如选用Q235板材的C、D级需要使用焊丝型号ER50-6。选型原则为：焊丝性能大于板材性能。工艺参数设定：皮卡车型的后桥壳板材厚度一般为5mm左右，焊丝一般选用直径为1.2mm，焊接过程采用短路过渡，电流设定范围为180-240A，电压设定值为参考值（上下浮动为2V），计算公式为：200A以下，U=0.04I+16，200A以上，U=0.04I+20。

4后桥壳焊接密封性检验及焊接强度检验

由于后桥壳为驱动桥对桥壳的密封性要求较高，所以焊接完成后必须100%进行密封检验。现一般均采用高压充气后浸水试漏检验，如出现焊接不良导致的密封不良，可采用补焊焊接。如需补焊的焊道较长大于50mm需要断续焊接避免补焊量过大导致的桥壳整体出现弯曲变形，导致产品报废。焊接强度检验：采用剖切试验。第一步采用火焰切割将焊道剖开，第二步使用铣床将焊道铣出光亮面，第三步使用200目金相砂纸打磨光亮面，对焊道剖切面抛光，第四步使用4%的硝酸酒精浸泡。第五步对焊道熔深测量计算熔深并出具检验报告。

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2船体焊接工艺知识库

2．1船体焊接工艺知识要素分析

在船体生产制造中，焊接工艺必须根据相应的标准或规范进行严格的焊接工艺评定（WPQ），形成焊接工艺评定报告（PQR），其后，生成焊接工艺指导书（WPS），并且依据WPS制定焊接工艺规程，以保证产品的焊接质量和性能。船体焊接工艺设计中主要关注如下几个方面的问题：焊接方法的选择、焊接位置的选择、坡口形式的设计、加工步骤的安排和工艺成本分析等。船体焊接工艺设计中许多问题的可统计性差，影响因素多，因素与因素之间的相互联系难以明确表达。因此，解决这类问题要借助于经验知识，比较适合于选用工艺知识库。

2．2船体焊接工艺知识库组成

船体焊接工艺知识库包含6大类库：焊接工艺基础参数库、母材库、焊材库、焊接规范参数库、检验项目库、施焊要求库。其中：焊接工艺基础参数包括：焊接方法库、接头形式库、坡口信息库、设备信息库，母材库包括：种类及规格库、力学性能库。

2．3船体焊接工艺知识库信息模型

系统客户端依据系统功能，设计开发了不同的用户接口，满足不同工艺设计和管理人员的需求。系统服务端负责工艺数据的处理和工艺决策的推理。数据库服务器主要为焊接工艺设计系统提供信息的存储、查询和管理服务，积累基础焊接知识、推理规则和专家经验，是企业的重要信息资源之一。

3船体焊接工艺过程智能化应用工具包

基于知识库的快速化、智能化，实现了船体焊接工艺过程智能化应用工具包的系统设计。通过智能化应用工具包，根据焊接工艺设计的特点，可以选择产生式规则表示方法，作为船舶焊接工艺决策基础。选择产生式规则表示除了符合焊接工艺知识特点外，还具有易于扩展、易于进行一致性检查等实现方面的优势。根据对焊接工艺决策需求分析，在引入知识管理技术对焊接工艺知识库构建的基础上，焊接工艺设计系统可以建立焊接工艺决策过程。

3．1焊接工艺设计集成环境

作为用户建立产品结构的应用平台，是系统应用的重要前提，此模块将用以建立工艺评定数据、文档的存储线索，同时，也作为PDM与焊接工艺规程设计系统进行数据集成的接口模块，可以从PDM系统中得到产品数据，建立焊接工艺设计产品结构。

3．2焊接工艺指导工具

完成焊接工艺指导书（WPS）的编制、校对、审核、归档、浏览、打印等工作。焊接工艺指导为工艺人员提供一个方便实用的工艺设计环境和工具，将工艺人员从大量繁琐的工艺标准的选择、工艺资源的查找、工艺指导书的填写和工序图的绘制等工作中解放出来，减轻工艺人员的劳动强度，促进企业工艺设计的自动化、标准化和规范化。

3．3焊接工艺规划工具

焊接工艺规程，又称焊接细则，是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础，以具体产品为服务对象的详尽焊接工艺。每当有新产品出现时，焊接工艺评定可能会有可替代的，但多数焊接工艺规程要重新编制，因此，企业内部积存了高于工艺评定1倍甚至几倍的焊接工艺规程，造成重复编制和遗漏等现象时有发生。

3．4焊接工艺评定工具

产品投产之前，必须对所采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验，验证合格后，方可用于产品的焊接生产。由于影响焊接性能和质量的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如预热温度、热处理温度、焊接能量超出规定的范围，都要进行焊接工艺评定试验。因此，各船厂积累了大量的焊接工艺评定规则。

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二、双面电弧焊接物理过程分析

（一）电弧收缩效应

将双面电弧焊接、TIG焊（TungstenInertGasWelding）焊枪同等离子焊焊枪、VPPAW电源进行组合应用的情况下，处于EN周期内会出现收缩的状况，同传统等离子焊接工艺处理后的形状有明显的不同。但在应用G-PAW及双面电弧焊接焊接工艺的时候，如果处于EP周期内，则会使得等离子弧作用在一个位置上。在以上两个不同的周期内，通常将焊接溶深的确定归根于EN周期。由此可见，电弧收缩效应的根本原因是双面电弧焊接的熔深影响，在此作用下可以提高热能的利用率，处理中厚度材料，不会造成较宽的焊缝。应用双面电弧焊接工艺进行焊接处理时，为了形成焊接回路，可以对电流利用TIG焊枪进行引导，从而导致电弧能够直接穿透匙孔，使热能汇聚在一个工作点，熔透能力明显增强。同时也要注意到在焊枪的引导下，作用于工件的电流还存在感应磁场，而磁场轴线方向则为电流的主要流向，将电弧、电流组合成为一个整体，进一步增大收缩效应，焊接熔深显著加深，生产效益大幅度提高。

（二）电磁场分析

双面电弧焊接过程中会产生的电磁场，但电位梯度在被焊接工件与电极之间存在很大的差异，会形成焊接电流的电磁场Fm及电场力Fe，分别相应的计算公式得出。其中电流的电磁场在x、y两个方向上都存在分量，即fm（x）和fm（y），在y方向的fm（y）会使该方向上的等离子粒子速度加快，缩短作用于工件的时间，而在x方向的fm（x）会使该方向上的电流集中在一起，同工件距离逐渐缩短的同时电流慢慢减小；同理，x、y两个方向上也都存在电场力Fe的分量，即为fe（x）和fe（y），fe（y）会使该方向上的离子加速，极快达到工件位置，而x方向的fe（x）存在发散电流的现象，但不同的是随着与工件距离的缩短，电路强度会逐渐增大。

（三）熔池流场分析

通过模拟实验的方式对双面电弧焊接工艺进行分析，可以发现其熔池流场受浮力、电流电磁力及工件表面张力的影响，研究不同因素对熔池形状变化的干扰。熔池金属在不同张力的作用下会产生定向流动，方向为从内到外，熔池的宽度呈现出逐渐缩短的趋势。金属熔池在浮力的影响下会出现两种不同方向的流体，其中在下表面中，流体方向同焊接电流产生的电磁场方向相一致，都为从外到内，可以扩展熔池深度；而上部焊接工件的单面工作与浮力产生作用在时间上同时发生，其流体的方向是从内到外。工件焊接部位会通过大量的电流，这就导致电流电磁场的强度更大，另一方面由于焊接熔池的传热与流体流动的作用，会进一步增大磁场强度，磁场下形成从外到内的熔池流向，为挖掘焊接熔池提供了有利的条件，也对焊接熔深的增大有很大的帮助。

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1.1合金元素的影响

2205钢含有较多的合金元素，焊接过程中易形成金属相、碳氮化合物等，这些会影响接头力学性能和耐蚀性能。氮在保证焊缝金属和焊后热影响区内形成足够量的奥氏体方面具有重要作用。氮和镍一样是形成奥氏体和扩大奥氏体元素且能力远远大于镍。在高温下，氮稳定奥氏体的能力也比镍大，可防止焊后出现单相铁素体，并能阻止有害金属相的析出。由于焊接热循环的作用，自熔焊或填充金属成分与母材相同时，焊缝金属的铁素体量急剧增加，甚至出现纯铁素体组织。为了抑制焊缝中铁素体的过量增加，一般采取在焊接材料中提高镍或是加氮这两条途径。通常镍的含量比母材高出2%~4%，如2205填充金属的镍含量就高达8%~10%。用含氮的填充材料比只提高镍的填充材料效果更好，两种元素都可以增加奥氏体相的比例并使其稳定，但加氮不仅能延缓金属间相的析出,而且还可提高焊缝金属的强度和耐蚀性能。目前，填充材料一般都是在提高镍的基础上，再加入与母材含量相当的氮。

1.2热循环的影响

双相不锈钢焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头组织比例有较大的影响，无论焊缝还是热影响区都会有相变发生，这对焊接接头的性能有很大影响。双相钢含量与冷却速度（t8/5）之间的关系；从图中可见，在t8/5的冷却速度在合适的范围内才能得到合适比例的双相组织。因后续焊道对前层焊道有热处理作用，多层多道焊对焊缝相比例是有益的。多层多道焊可促使焊缝金属中的铁素体进一步转变为奥氏体，成为以奥氏体占优势的两相组织；毗邻焊缝的热影响区中的奥氏体相也相应增多，且能细化铁素体晶粒，减少碳化物和氮化物从晶内和晶界析出，从而使整个焊接接头的组织和性能显著改善。也正是由于焊接热循环的影响，双相不锈钢焊接时要求与介质接触的焊道应先焊接，这一点与奥氏体不锈钢焊接顺序的要求恰恰相反。

1.3焊接工艺参数的影响

焊接工艺参数对组织的平衡起着关键的作用。2205钢在焊接时，若线能量过小，热影响区冷却速度快，奥氏体来不及析出，过量的铁素体就会在室温下过冷保持下来。若线能量过大，冷却速度太慢，尽管可以获得足量的奥氏体，但也会引起热影响区的铁素体晶粒长大以及σ相等有害金属相的析出，造成接头脆化。所以焊件尺寸一定时，焊接线能量及层间温度影响着焊接接头的冷却速度，进而影响焊缝的最终组织。为了保证焊接接头的相比例合适，最佳的措施是控制焊接线能量和层间温度，并使用合适的填充金属。

1.4气体保护的影响

钨极氩弧焊时，可在氩气中加入2%氮气，防止焊缝氮元素的损失，有助于铁素体与奥氏体的平衡。

2、2205钢的焊接工艺方案

本文针对2205钢焊接存在的系列问题，采用以下焊接工艺进行焊接实验。双相钢管材、管件在焊接前应使用铁素体检测仪进行基础参数检测，以确认本批次双相钢材料的铁素体含量基础参数，供焊接完成后，与焊缝铁素体含量对比。

2.1焊接接头坡口型式

试验中管道直径为168mm、壁厚为7mm。采用GTAW与SMAW组合焊接工艺。开V型坡口的对接接头型式，焊道设计为3层。其中最底层为氩弧焊打底1层；过渡层采用手工氩弧焊1层；盖面采用手工电弧焊1层。

2.2对口装配及点固焊

坡口机加工完成后，将坡口及两侧20mm范围内的污物、油垢、水渍等清除干净后组对，试件对口错边量≤0.5mm。

2.3焊接

2.3.1背面气体保护及氩弧焊打底

氩弧焊打底焊接时要充98%Ar+2N2惰性气体进行保护。充氩保护流量开始时可为20~30L/min,施焊过程中流量应保持在5~15L/min，确保可靠保护。氩弧焊打底时，双相钢不允许自熔焊，焊接时必须填充焊丝；管道焊接时使用背部保护措施。焊接工艺参数按表2执行；打底焊层厚度在2~3mm范围内，要注意焊缝饱满，焊接时焊接速度不能太快。焊接第2层时，为了避免背面焊缝合金元素的烧损也要保证背面可靠保护。

2.3.2手工电弧焊盖面焊接

本试件采用焊条电弧焊进行盖面焊接。焊接时每层焊道的厚度不大于所用焊条直径，焊条摆动方式为稍微摆动，确保在热输入量不超标的情况下成形良好。手工电弧焊施焊完毕，应将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净。所有焊缝不能一次成形，每层焊缝必须根据焊层的宽度分3~4道焊接完成。每道焊缝的焊接都应采用短弧、窄道、快速焊接手法进行焊接。每道焊接完成后，必须等待焊缝温度下降至100℃以下时方可进行下一道的焊接。在紧急的情况下，采取水冷方式如图3。焊缝层与层之间必须清理，清理时采用SS刷子（220目）；所有焊缝焊后必须进行酸洗。

3、焊接检验

经过测试发现，按照上述焊接工艺，可以得到完全合格的焊接接头。按JB4708—2000进行焊接工艺评定，平均抗拉强度高达782MPa，塑性断裂在热影响区；4支侧弯试样无裂纹出现。采用国产焊接材料，经过严格的工艺措施，使焊缝品质达到了使用要求，而且合格率100%。

4、实验结果分析

实验证明，2205钢焊接接头的力学及抗蚀性能需保证其接头中的相比例合适，而控制双相比例的关键是控制焊接接头的焊接热循环。因此，2205钢在焊接前不需要预热，预热会造成焊接接头冷却速度降低；层间温度应控制在150℃以下。因2520钢导热性良好且热膨胀系数低，焊接时可采用直接水冷的方式来增加冷却速度而不至于产生焊接缺陷；但在焊接下一道焊缝时应当注意彻底清除水汽，如有水汽则会导致焊缝出现气孔、裂纹等焊接缺陷。在组对时，应当严格控制其组对质量，不能强力组对，否则焊后很难矫正，更会在矫正过程中产生比较大的残余应力，会造成抗蚀性下降。焊口的加工最好采用机械加工。焊接时必须采取多层多道、选用合适的规范参数等焊接操作工艺措施来保证焊缝的双相组织比例；并充分利用层道间的热循环作用来改善组织和细化晶粒，提高焊缝的韧性。2205双相不锈钢焊后热处理对提高焊接接头的性能改善作用不大，一般焊后不进行焊后热处理。

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1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。

2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。

3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。

以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。

二、工艺窗口

简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。

如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。

无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。

三、工艺设置

回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。

工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。

器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。

四、工艺管制和监控

以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。

时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。

1．对故障的改正成本高；

2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；

3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；

4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；

5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；

6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。

较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？

我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。

这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：

1．100%不间断的检查；

2．实时测量和监督；

3．提供预警；

4．完整的纪录方便质量跟踪；

5．完整的报告可以提高客户的信心。

除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。

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2焊接性分析

主机架座超高锰钢是经水韧处理后得到纯奥氏体组织，材料具有良好的韧性和综合性能。当超高锰钢加热到300℃以上时，原溶解到奥氏体金属中的碳就会从奥氏体晶粒内向晶界析出，并聚集在晶界形成碳化物，破坏了奥氏体组织的完整性；晶界碳化物的聚集会使超高锰钢脆化，力学性能大幅度下降，还可导致超高锰钢热影响区产生裂纹。所以焊接时，需采取冷焊工艺，控制热输入量等，使超高锰钢基体在焊接过程中保持较低温度，减少基体在300℃以上停留时间。超高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1.5倍，是碳素钢的2倍。体积收缩率和线收缩率较大，焊接过程中容易出现应力和裂纹。焊接时应减少热输入量和采取降低应力等措施。ZCuAl9Mn2铝青铜焊接时的主要问题是铝的氧化，生成致密而难熔的AlO薄膜覆盖在熔滴23和熔池的表面，易在焊缝中产生夹渣、气孔和未熔合等缺陷。因此，焊前应清除表面氧化物，焊接过程中宜快速冷却，降低在较高温度的停留时间，防止铝的氧化。因铝青铜的热导率λ=64w（m•k）比纯铜和黄铜低，并且有较窄的结晶区间，焊接时可以不采取预热措施。超高锰钢与铝青铜焊接时，如选择铝青铜焊接材料，液态铜对近缝区钢的晶界有较强的渗透作用，在拉应力作用下单相奥氏体的超高锰钢容易产生渗透裂纹。防止措施：选择合适的焊接材料或堆焊过渡层等。

3焊接材料的选择

铝青铜焊接时，相匹配的焊条是T237。但它与超高锰钢在一起焊接时，在超高锰钢侧的近缝区有产生渗透裂纹的倾向，不能直接使用焊接。因Ni与Cu能无限互溶，可排除Cu的有害作用，当Ni的质量分数高于16%时的焊缝在碳钢上不会产生渗透裂纹。所以，选择镍铜焊条Ni207进行过渡层堆焊，可有效地避免渗透裂纹产生。

4焊前准备

将机架座和衬板上原焊接处的残留焊肉、熔合部分及周围30mm范围内表面的氧化膜清除干净，并露出金属光泽。焊条按规定进行烘干，并放在100℃的保温筒内随用随取。准备一台直流焊接电源和一把带圆头的小锤（重0.5kg，圆头直径R5mm）。

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目前国内第一台压水堆核电机组引进了国外的压水堆核电机组，组成了新型的压水堆的核电机组，核电机组包含了具有自主知识产权的压水堆、重水堆等堆型，在大部分的压水堆核电机组上；在建的核电站成为我国首台30万kW核电机组。另外，在消化引进核电机组的优势的基础上又设计了新一代能动压水堆核电机组，布置了改进型的半核电机组，经过自主设计、引进和消化吸收之后，构成了目前由核岛、常规岛及BOP组成的核电机组。我国民用核安全机械设备制造中的焊接工艺评定标准在我国目前有着评定不统一的特点，遵照法国的和美国的核武岛机械设备设计制造要求以及焊接评定标准的。国内的核电站核武岛设计的设计院进行焊接工艺评定标准的特点，又编制了相关的核安全评定标准，并且结合核电工程焊接工艺评定的技术条件制定了相关的法规和要求。核电站具体的引用标准是按照文件设计中关于焊接工艺评定进行的，设备、产品的焊接工艺的评定技术标准。

2核电工程焊接工艺评定转移依据

核电工程中项目的焊接工艺为了使之成为企业的重要质保活动，使施工单位能够按照焊接的标准要求生产处合格的产品，对于焊接工艺的正确性进行了相关试验，并得到了结果评价。焊接工艺评定管理是一项重要的工作。焊接工艺评定工作对于核电工程承包商来说，必须加以规范化，并且成为焊接工艺评定转移实施的依据。（1）根据核电安全局在评定转移研讨会的主要议题，其中包含了核工业焊接工艺评定的转移申请，根据焊接工艺评定的单位按照要求执行，焊接的工艺评定转移具有如下要求。按照核电项目承诺的标准体系开展焊接的工艺评定转移工作，并获得了项目的营运单位的批复；按照营运单位焊接的工艺评定项目的转移标准和法规进行焊接工艺评定转移事项的实施，国家核安全局和地区监督站堆焊接工艺应该按照工艺评定转移的项目和运营单位的批复，抄送国家核安全局的地区监督站，评定实施监督和转移工作，以及焊接部位的信息；负责堆焊接工艺转移评定，清单中包含了焊机评定项目的实施日期，对于焊接工艺转移的责任单位实施监督检查控制，确保转移工作能够按照法规标准和转移方案进行工作。（2）进行焊接工艺的评定，按照压水堆核导机械设备设计和建造的规则要求，两个不同的核电国内工程项目需要将转移工作进行评定，将焊接工艺的评定扩大到车间后者现场，符合下列要求方可。首先是在车间或现场完成焊接工艺的评定试验，要求条件不允许在制造商之间进行转让；按照核岛安装企业中的技术注意事项和监督的规定，进行技能和经验的转移，保证其连续性。对于工艺评定中的转移项要求同一承包商能够实现相互的转移，并且遵循相同的设计和建造标准以及规范，进行工艺的评定和相互的转换；在转移的焊接工艺进行评定的时候，焊接的工艺评定及使用的焊材牌号和商标，焊材要具有相同的型号，并且符合相同的采购技术条件，方能与焊接的工艺评定相符；根据国际性焊接和钎焊评定的相关规定，焊接工艺的评定转移要符合锅炉和压力容器规范的国际性转移要求。要求规定，制造商和承包商是按照规范的要求，将生产中具有责任控制的组织，包括两家和两家以上的不同的名称的公司，在焊接工艺上加以评定，并进行有效的操作和控制。这一组织是包含了质量控制体系以及质量保证程序的组织，不要求重复进行工艺评定。制造商和承包商拥有了不同拥有者的操作管理权限，能够规范制造商和承包商在原工艺评定期间的PQR和WPS，当操作管理被保持并使用后不需要进行重新评定。（3）常规岛和BOP工程焊接的工艺评定，符合焊接工艺评定转移的要求。按照人员、管理、评定的等效性规定，加以技能和经验的连续性，使之具有同等的效力，在同一施工单位进行现场评定后，质量管理体系中的设备、和将同一施工单位的监督经验及另一个车间或现场对应焊接，进行不重复的评定。根据工艺评定的转移要求，电力行业的全部焊接经过审批后的评定资料得到了批准及描述，同一个质量管理体系内的通用章节以及工艺评定、标准在实施后的焊接工艺评定中基本可以进行覆盖。核电工程中的常用的焊接工艺评定标准，包含了焊接工艺评定转移的要求，其中缺少明确的条款规定，如现场设备和工业管道焊接的工程施工规范要求。此外，不可重复进行焊接，统一在同一效力的设备和质量管理体系中，施工规范对焊接工艺评定转移的规定应保证技能和经验的连续性，升级后的现场设备和同一项评定工业管道焊接进行了取消。

3焊接工艺的评定转移

转移材料、人员、车间、环境等的焊接工艺是设置在同一个车间，承包商的现场的活动按照焊接技术规格束和图纸要求进行项目的转移，为将核电工程项目的焊接工艺转移，核电工程承包商要做好以下工作。首先，对焊接工艺的评定标准要进行熟悉，并保证焊接工艺的评定能够符合转移的要求。（1）对核电工程项目的质保体系，焊接工程的技术人员应进行分析和对比，应熟练使用组织机构、职责、焊接管理模式和相关的程序，做好核电工程焊接的工艺评定标准的制定工作，对焊接工艺评定进行转移的同时，包括对焊接设备的无损监测，施工技术上要进行评定考试等，焊接的工艺评定转移的可行性焊接的工程师和技术人员在经验、资格、母材和焊接材料的试验，施工环境的对比分析等。（2）负责两个核电工程以上项目的焊接工程技术人员，要确定焊接工艺评定转移的标准，进行焊接工艺评定转移分析的工作，主要进行的内容包括做好焊接工艺评定转移的报告，编制核电工程焊接工艺评定转移标准，做好焊接工艺评定转移的清单。承包商方面的项目经理担负的责任包括对比和分析承包商在两个核电工程项目中的质量保证体系，对比分析核电工程项目的人、机情况，评定焊接的工艺技术和制订注意事项、质量监督管理、焊接工艺评定转移清单、焊接工艺评定报告管理等内容等清单。（3）焊接工艺评定转移管理程序的编制。将焊接工艺评定转移的规范进行有序的编制，在焊接工艺实施前，做好工艺评定，完成焊接工艺评定，并要求相关人员遵照评定转移管理的程序，签字并。要求承包商的内部部门在进行焊接工艺评定转移时，明确自身职责、焊接工艺评定转移流程及焊机工艺评定转移的管理，做好焊接评定转移的相关记录。（4）焊接工艺转移报告的评定，由核电工程总承包商负责审查和评定，由承包商工程技术人员负责完成报告，将报告转移到总承包单位，总承包商收到焊机工艺评定转移报告后，综合考虑焊机工艺评定转移报告，对核电工程焊机工艺评定转移报告进行评审，实地考察承包商焊接能力，重点审查内容包括：焊接工艺评定报告、焊接质量保证体系、焊接材料、设备、资格、环境等方面的标准。在进行承包商的焊接工艺评定转移报告的审查的时候，总承包单位应组织评审专家，邀请核电工程设计的设计院设计专家等，并要求负责核电工程的总承包商、监理单位和业主单位的代表全程参与焊接工艺评定转移报告评审。（5）焊机工艺评定转移实施流程为承包商编制焊机工艺评定转移管理程序，进行焊接工艺评定转移前的焊接技术条件对比，承包商完成焊接工艺评定转移报告和拟转移项目清单的编校、审批并签署总经理承诺，承包商向总承包单位上报焊接工艺评定转移报告和拟转移项目清单，总承包单位根据对承包商焊机能力考查实际情况，编制考察报告，总承包单位组织对承包商递交的焊机工艺规定转移报告和拟转移项目清单进行审查。拟转移的焊机工艺评定报告是否用于该安全相关设备焊接，如果是，则核电业主批复总承包单位复查后的焊接工艺评定转移报告和拟转移项目清单，承包商对批复的焊接工艺评定转移报告和拟转移项目清单以及批复意见归档，承包商根据批复意见整理被转移的焊接工艺评定报告并报告总承包单位好监理单位审核，承包商根据总承包单位审核结果被转移的焊接工艺评定报告，并下发相关部门。

4结束语

为保证核电工程的承包商对焊接工艺的质量控制，对于核电工程项目的质量监督主体进行审核应由监理单位负责。核电工程承包商的焊接工艺负责对评定转移报告进行审查，质量保证体系的运行是对核电工程项目图纸中的材料、焊接方法等加以重点的审查，关注核电工程承包商的焊接工艺评定能否满足项目的要求，并做好现场施工的巡检，及检查旁站等，做好超标的焊缝返修方案的审查，对焊接不符合项的跟踪处理等环节加以控制。

作者:刘新收 单位:中国核工业二三建设有限公司

参考文献

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[5]路浩，肖金枝，魏艳红，等.基于ISO15614–2标准的焊接工艺评定数据库系统[J].焊接，2013（6）：42–45.

篇（8）

前言

随着科学技术的发展，大型重要构件的焊接越来越多，仅仅依靠手工焊接难于满足焊接质量和焊接效率的要求，焊接自动化将成为焊接技术发展的必然趋势。在此介绍新型爬行式弧焊机器人的焊接工艺问题，其目的是为了实现大型构件的全位置自动化焊接。

该系统对国内外现有的焊接设备和方法来说是全新的，所以在整个设计、完善和试验过程中不可避免的遇到了很多问题和困难，在此就焊接试验过程中所遇到的问题和采取的解决办法做一说明。

一、爬行式弧焊机器人系统

爬行式弧焊机器人系统的构成主要由永磁履带爬行机构、激光图像传感系统、信息处理及跟踪控制系统所组成。爬行机构是机器人的运动动力系统；图像传感与信息处理系统构成焊接识别系统，以识别焊缝，与跟踪控制系统一起组成焊缝跟踪系统，以实现运动中的焊缝跟踪和焊接。

在十字滑块的上滑块上固定有螺丝可调节钢臂，其平行于机器人车体，用以焊枪的对准调节。前端为摆动器，其上可夹持焊枪，用以完成焊接过程焊枪的摆动，参数可调。

为了保证焊接电流在试验过程中稳定可靠，以使焊接试验能够较准确地反映该套系统用于焊缝跟踪焊接的实际效果，焊接用电源和送丝机构选用芬兰KEMPPI公司生产的KEMPPIPR0500，它的焊接模式、焊接脉冲、电流、电压等多项焊接参数均可随时手动调整，在焊接过程中并能根据已有参数自动稳定焊接电流、电压。

二、焊接工艺与试验

采用该系统我们做了两种位置的焊接试验，分别为立焊和横焊（大型构件主要的焊接位置分为立焊和横焊，针对这两种焊接位置来进行试验研究。）在实际手工焊接的过程中!这两种位置的焊接所采用的焊接方法有很大差异，工艺方法也就有很大不同。

1．试验材料

为符合在工业生产中的造船、制罐等实际用材情况，选用普通碳钢焊丝选用直径1.2mm镀膜焊丝。

2．焊接工艺

（1）焊接方法

采用氩气、CO2混合气体保护MIG脉冲焊；背面使用陶瓷衬垫；单面焊双面成形工艺&盖面根据焊接位置为立焊一道、横焊多道成形。

（2）焊接坡口

a.立焊。坡口选用“V”型坡口，具体坡口形式及尺寸如图2所示。焊前坡口及周围20mm范围内清除水、油、锈等，露出金属光泽，以保证激光图像传感系统对焊缝的顺利识别。

b.横焊。坡口选用不对称"v"型坡口，具体坡口形式及尺寸。焊前需处理坡口表面。

（3）工艺规范

在试验过程中，除对焊机参数的整定和正确调节外，焊枪位置、焊枪的摆动、焊接速度对焊接质量、焊缝成形都有很大的影响。因为这些量依靠手调、特别是焊枪位置、焊枪摆动，在实际操作中不便于测量，调节难度较大。

a.焊枪位置包括焊枪头与工件位置、焊丝与坡口位置（要考虑摆动幅度的影响。

b.焊枪摆动由调节摆动器来实现，主要参数有摆动速度%左中右3个位置的停留时间。

c.焊接速度um为焊前设定值，焊接过程中可调。

d.焊前对焊机电压补尝进行整定，整定值2.6V作为焊机内设参量。常用调节量有送丝速度us、焊接电压U和脉冲幅值。

（4）焊接各项参数

a.立焊

立焊打底时焊枪垂直于工件mm左右上方，加摆后焊丝靠两边坡口1～2mm，第二道盖面，焊枪垂直上调5～8mm，摆动幅度适当调大。

b.横焊

横焊打底时焊枪微向下扎，使焊丝在加有摆动时不至太靠下边坡口，焊枪顺焊接方向向下斜摆，大约与水平成75°～80°；盖面三道成形，均不加摆动，且每次要根据上道次焊接的效果和位置从新调整焊枪姿态第一道盖面枪头略向下扎，二道时较平，末道枪头略向上抑。

三、试验结果

a.在早期试验中，电流、电压值与焊速的匹配总不令人满意。采用的MIG脉冲焊，其宜于用较小的平均电流进行焊接，特点是熔池体积小，不易淌流，且在脉冲峰值电流作用下，熔滴的轴向性好，故比起普通氩弧焊更有利于焊缝成形，在全位置焊中有很好的效果。试验中早期打底焊焊速一般在8cm/min以上，相应电流值也较高，在95～105A之间，焊接过程不太稳定，背面成形有时也不理想。究其原因，在于脉冲幅值的影响，脉冲电流使熔滴呈喷射过渡，在较大脉冲电流下较小的电压易造成大飞溅、淌流，而大电压表面成形也不理想。我们在试验中不断摸索，后在稳定幅值的前提下适当减小电流、电压并且降低焊速，这样在横向和垂直位置的焊接过程中，充分发挥出了脉冲焊工艺在全位置焊上的优点，焊接过程稳定，飞溅小，两面成形都很理想。立焊焊前加衬垫样板、立焊背面成形、打底和盖面成形样例。

b.手工焊盖面横焊工艺采用的是加摆停留的方法，由于人工操作的灵活性，焊接过程中摆动频率、幅度和停留时间均可实时改变，故一般宽度的盖面焊可一次成形。由于该机器人缺乏人的灵活性，我们通过模仿人工的盖面过程横焊，采用高焊速加快速摆动或不加摆动多道成形的横焊盖面方法。这样就避免了横焊盖面淌流的发生，也取得了不错的效果。打底焊、盖面第一道、第二道、最后盖面成形。

篇（9）

①焊接坡口应在胎架上进行，工件应放平，防止因焊接内应力产生扭曲变形。②先焊接隔板与腹板的立焊缝（隔板与内侧腹板之间的熔透焊缝先少量焊接，待顶板安装焊接及横梁接头安装焊接完成后再全部焊完），再焊接隔板与底板的平焊缝，最后焊接箱内腹板与底板之间的角焊缝。焊接顺序应从中间往两边，由下往上依次对称焊接。③顶板安装完成后，采用富氩气体保护焊对插入部位坡口焊缝进行焊接。焊接时，两侧应对称同时焊接。④焊接杆件棱角焊缝和T形坡口角焊缝时，采用富氩混合气体保护焊打底，埋弧自动焊填充盖面。⑤24小时后对插入部位的焊缝全长范围进行超声波探伤检查。

2杆件的划线

①工件找正：将工件平卧放置在支撑平台上，插入顶板的腹板面朝下，另侧腹板面朝上。腹板面应平行于划线平台。以划线平台为基准，用水准仪对工件进行抄平，误差应小于1mm。②划出杆件两端系统中心线。③划出腹板上各向系统中心线。④对照施工图及划线图，划出钻孔胎模十字对位线，并检查。⑤划出另一侧腹板各向系统中心线。

3杆件的钻孔

①采用覆盖式钻孔胎模钻出节点板上及腹板一端的部分孔群。剩余孔群可采用补孔样板钻出。②采用覆盖式钻孔胎模，通过腹板上一端已钻孔群定位，钻出另一端部分孔群。其余孔群采用补孔样板钻出。③对无法在杆件外面用台式钻床钻制的腹板孔群，可采用磁力钻在杆件箱内通过补孔样板补钻出剩余孔群。④采用覆盖式钻孔胎模钻出杆件顶板箱体部位两端孔群。伸出桥面板部位两端孔群，待横梁接头、桥面板纵肋等附连件安装焊接完成后，再钻出。⑤采用局部钻孔胎模钻出底板两端孔群及一处横梁底板连接孔群。⑥采用小覆盖胎模，通过已钻的一处横梁底板连接孔群定位，依次钻出其余底板连接孔群。

4附属件的组焊

①采用组装胎膜，通过底板已钻孔群定位出腹板位置并焊接；②安装桥面板纵肋，并从中间往两边焊接。如焊接后对极边孔距不能保证，可将纵肋两端1000mm处断开，先安装和焊接中间部位，焊后安装和焊接纵梁两端1000mm段。③采用组装胎膜，通过节点板上已钻孔群，定位腹板接头板，并进行焊接。

篇（10）

铝、镁、钛等这些轻金属把航空航天器推上了天，没有这些轻金属就没有现在的航空航天业，轻金属对航空航天业的发展至关重要，然而，随着科技的进步，航空航天事业的发展，对材料的要求也越来越高，不但要提高飞行器的性能，还要减轻自重以节约能源降低费用，铝、镁、钛这些轻金属的合金材料应运而生，在航空航天领域得到了广泛应用。随着航空航天工业中有色合金较大范围的使用，对合金构件的需求也不段提高，电子束焊接工艺是适用于有色合金的焊接工艺之一。

1 电子束焊的原理

电子束焊的电子束是从电子枪中产生的，电子枪中的阴极受热发射电子，该电子被高压电场加速以及电磁透镜聚焦后，就会形成具有极高能量密度的电子束，电子束撞击到工件表面，电子巨大的动能就会转变为热能，使金属迅速熔化，实现对工件的焊接[1，2]。

2 电子束焊的特点[3，4]

（1）功率密度高，电子束功率可从几十千瓦到一百千瓦以上。电子束束斑的功率密度可达106～108W/cm2，比电弧功率密度约高100～1000倍。

（2）焊接速度快，焊接热影响区小，焊接变形小。

（3）电子束穿透能力强，焊缝深宽比大。

（4）焊接过程中不行引入焊接材料，焊缝的纯洁度高。

3 有色合金的电子束焊接工艺

3.1 钛合金

钛及钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好、温度适应范围广等一系列突出优点，航空航天科研事业和生产的发展与钛合金的推广应用有着密不可分的联系[5]。钛合金在航空航天工业中有着广阔的应用前景。

电子束焊接工艺在真空环境下进行，可避免空气对钛合金的污染，降低裂缝等缺陷的几率，是一种非常适合钛合金的焊接技术[6]。

朱少旺[7]对Ti60合金薄板对接件进行了电子束焊接工艺研究。通过电子束焊接性实验，他研究了电子束焊接工艺的参数对焊缝表面成形及焊接接头显微组织、力学性能的影响，探索了焊后缓冷工艺和焊后热处理对焊接接头组织及性能所起作用。闫伟[8]对Ti-55高温钛合金板材进行了一些电子束焊接试验，为确定Ti-55板材的焊接方法及工艺做了技术储备。

3.2 铝合金

由于铝合金具有耐腐蚀性好，比模量、比强度、疲劳强度高，以及电导性和热导性好等特点，在航空航天、交通工具、机械制造、电工化工等行业中应用广泛。铝及铝合金的电子束焊接工艺是目前国内外学者的研究热点，电子束焊接工艺是铝合金焊接的重要方法之一。

王亚荣等[9]研究了焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响。王常建等[10]对电子束焊接工艺在2219铝合金扩张段上的应用进行了研究，研究表明电子束焊接技术能够减少焊接变形，降低焊接缺陷。陈国庆等[11]研究了SiCp/2024与2219铝合金电子束焊接。

3.3 镁合金

镁是最轻的工业金属材料，密度只有铝的三分之二，镁及镁合金具有密度低、强度高的优点。航空航天器轻量化的要求使得镁合金有着广阔的应用前景。目前镁合金的应用已经遍及航天航空、汽车、船舶、体育用品、电子等多个领域[12]。由于电子束焊接工艺具有良好的焊接效果，其在镁合金的焊接领域得到了广泛的应用。

朱智文等[13]研究了AZ31镁合金电子束焊焊接接头微观组织特征，研究结果显示AZ31镁合金电子束焊接接头成形良好，焊缝组织细小，表明电子束焊是AZ31镁合金的有效焊接方法。叶宏等[14]研究了AZ91D镁合金真空电子束深熔焊接熔池气泡流数值模拟，建立了真空电子束焊接熔池二维气泡流数学模型。

4 结束语

随着航空航天业的发展以及有色合金的广泛应用，对有色合金焊接工艺的研究已成为热点，电子束焊接工艺在我国已有多年的发展历史，应用在很多领域，也为我国的航空航天事业做出了巨大的贡献，电子束焊接工艺的发展必将推进有色合金在航空航天业的应用。

参考文献

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[6]付鹏飞，黄锐，刘方军，等.TA12钛合金电子束焊接组织性能及残余应力分析[J].焊接学报，2007，28（2）：82-84.

[7]朱少旺.Ti60合金电子束焊接接头组织及性能研究[D].哈尔滨工业大学，2009.

[8]闫伟.Ti55钛合金板材的CO2激光焊与电子束焊的实验研究[D].东北大学，2006.

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[10]王常建，胡春海，刘丽莉.电子束焊接工艺在2219铝合金扩张段上的应用[A].陕西省焊接学术会议论文集[C].22-24.

[11]国庆，张秉刚，杨勇，等.SiCp/2024与2219铝合金电子束焊接[J].焊接学报，2015，36（3）：27-30.