材料成型機(jī)控制工程專業(yè)畢業(yè)論文19065

1、重慶大學(xué)本科畢業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）筒體和磁路圈自動化焊接生產(chǎn)的設(shè)計學(xué) 生：xxxx 學(xué) 號：xxxxxx指導(dǎo)老師：xxxxx專 業(yè)：材料成型機(jī)控制工程graduation design(thesis) of chongqing universitydesign of cylinder and magnetic circuit automatic welding productionundergraduate： supervisor：major： material forming machine control projectschool of materials science and en

2、gineering, chongqing universityjune 2013摘要 目前國內(nèi)電機(jī)筒體和磁路圈自動化焊接生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品合格率低。本論文通過收集筒體和磁路圈焊接生產(chǎn)的信息，做一次深入的研究。通過分析研究，完成從筒體和磁路圈焊接方法的選擇、工藝參數(shù)的設(shè)計、工裝夾具的設(shè)計到焊接接頭質(zhì)量檢測。本次論文主要研究筒體和磁路圈焊接及整個過程中出現(xiàn)的問題，通過研究焊接材料，分析材料焊接性，主要是材料碳含量分析，從而選擇以其相對應(yīng)的焊接方法。焊縫深度與板材厚度有關(guān)，不同的板厚直接影響到焊接方法的選擇及工藝參數(shù)的設(shè)定。對比不同的焊接方法，選擇最適合焊接本產(chǎn)品的方法，在依據(jù)母材焊接性分析及焊縫厚度

3、設(shè)定適宜的工藝參數(shù)及填充材料。本論文研究重點在于產(chǎn)品焊接工裝夾具的設(shè)計。優(yōu)良的工裝夾具不僅可以保證焊接質(zhì)量，而且可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。在保證質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)成本。工裝夾具設(shè)計包含焊接自動化設(shè)備的選擇。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下考慮生產(chǎn)效率和成本，設(shè)計一套優(yōu)良的工裝夾具和選擇合適的自動化焊接設(shè)備。然后完成整個工藝流程，填寫工藝流程卡。最后檢測焊接接頭質(zhì)量，對焊接工藝參數(shù)進(jìn)行相對的調(diào)整，完成整個筒體和磁路圈自動化焊接生產(chǎn)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：筒體和磁路圈，焊接性，工裝夾具，檢測abstractat present the automatic of cylinder and magnetic circu

4、it welding production efficiency is low and product qualified rate is low. in this paper，it make a in-depth research by collecting automatic welding production information. through the analysis research，accomplish the choice of welding method，the design of process parameters，the design of the jigs a

5、nd fixtures to the weld quality inspection. this paper mainly studies cylinder and magnetic circuit welding and the problems appeared in the process. to choose with its corresponding welding method by studying the welding material，analyzing of material weldability and the carbon content of material.

6、 weld depth related to plate thickness, different thickness has direct influence on the choice of welding method and setting of process parameters. for different welding method, choosing the most suitable welding method of the product, in according to the parent metal weldability analysis and weldin

7、g seam thickness setting appropriate technological parameters and filling materials. this thesis research is focused on products of welding jig design. the good not only can ensure the quality of welding jig, but also can improve the efficiency of production. on the premise of quality assurance to r

8、educe the production cost. jigs and fixtures design include the choice of welding automation equipment. to guarantee the quality of products under the premise of considering the production efficiency and cost, design a set of excellent jig and choose the appropriate automated welding equipment. then

9、 complete the whole process, fill in process card. finally，it testing quality of welded joint, the welding process parameters to adjust relative, to complete the whole cylinder, and magnetic circuit design of automatic welding production.keyword: cylinder and magnetic circuit, weldability, jig and f

10、ixture tooling, examine目 錄摘要abstract1 緒論1 1.1焊接行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1 1.2 焊接工裝夾具現(xiàn)狀和發(fā)展2 1.3課題任務(wù)3 1.4重點研究內(nèi)容32筒體和磁路圈焊接性分析4 2.1母材性能檢驗分析4 2.2工藝焊接性實驗 4 2.2.1 碳當(dāng)量的計算4 2.2.2 10#鋼碳當(dāng)量計算5 2.2.3 裂紋敏感系數(shù)pcm計算和預(yù)熱溫度估算53焊接選型8 3.1焊接方法的選擇8 3.1.1 10號鋼的可焊性 9 3.1.2焊接方法的選擇9 3.2填充材料的選擇13 3.2.1焊絲的選用14 3.2.2 co2氣體保護(hù)焊焊絲144 設(shè)計焊接工藝參數(shù)17 4.

11、1 焊絲直徑、焊接電流和焊接電壓的設(shè)定18 4.2焊速、氣流量及焊絲干伸長的選擇19 4.3焊接電源195焊接工裝夾具設(shè)計21 5.1焊接工裝夾具21 5.1.1焊接工裝夾具分類與組成21 5.1.2焊接工裝夾具的特點21 5.2焊接工裝夾具的設(shè)計22 5.2.1設(shè)計要求22 5.2.2設(shè)計方案的確定23 5.2.3 定位器的選擇和設(shè)計23 5.2.4 夾具體的設(shè)計23 5.2.5夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計23 5.3焊接工裝夾具的組合安裝及檢驗246 自動化焊接機(jī)械及焊接檢驗26 6.1選擇合適的變位機(jī)械26 6.2焊接機(jī)器人28 6.3焊接檢驗287結(jié)論33參考文獻(xiàn)34 致謝351 緒論焊接是現(xiàn)代制造

12、中最重要的工藝技術(shù)之一，它在所有行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，從機(jī)械制造、航空航天、造船、化工、能源、交通、建筑到電子工業(yè)、家用電器等，同時它對經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量與可靠性的要求也越來越高。它已經(jīng)從單一的加工工藝發(fā)展成為新興的綜合性先進(jìn)技術(shù)。目前發(fā)達(dá)國家的焊接結(jié)構(gòu)用鋼超過其本國鋼產(chǎn)量的60%。而我國焊接結(jié)構(gòu)用鋼在40%左右。隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展，可以預(yù)言，今后的十年將是焊接行業(yè)發(fā)展最快的十年。1.1焊接行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 焊接設(shè)備方面，我國焊接設(shè)備近十年來發(fā)展較快，已有近10家電焊機(jī)廠通過技術(shù)改造或技術(shù)引進(jìn)建成10多條焊機(jī)組生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力成倍翻，焊機(jī)種類不斷增加。長春、唐山、天津、上海和成都等電機(jī)廠從

13、國外引進(jìn)摩擦焊機(jī)、co2氣體保護(hù)焊機(jī)和電阻焊機(jī)等先進(jìn)焊機(jī)的制造技術(shù)和裝備，有些廠還引進(jìn)了焊機(jī)組裝生產(chǎn)線和先進(jìn)的檢測設(shè)備和儀器，是我國焊機(jī)制造水平得到較快的提高，重點骨干企業(yè)以達(dá)到國外同行80年代初的水平1。在焊接材料方面，目前我國焊接材料生產(chǎn)廠家約有800家，其中焊條生產(chǎn)企業(yè)在600家以上；co2氣體保護(hù)焊絲生產(chǎn)企業(yè)約100家；釬料生產(chǎn)企業(yè)300來家；埋弧焊30多家；共生產(chǎn)品種576個。我國焊接材料總量已躍居世界第一位，年生產(chǎn)能力180萬噸。其中焊條生產(chǎn)占比重80%，co2氣體保護(hù)焊絲占比重9.33%，焊劑占比重6.66%，埋弧焊絲占比重5.33%。由以上數(shù)據(jù)可以看出我國焊接自動化水平相當(dāng)?shù)拖?/p>

14、，比發(fā)達(dá)國家落后30到70個百分點。所以今后我國焊接行業(yè)應(yīng)及時的點整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開發(fā)市場上急需的特種焊條，由于種種原因國內(nèi)生產(chǎn)焊材的企業(yè)尚不能完全供應(yīng)這些焊條，很多都需要通過進(jìn)口，在增加工程成本的同時花費大量外匯。 在機(jī)輔具與工裝方面，我國焊接輔助機(jī)械和器具制造行業(yè)今年來有一定的發(fā)展。焊接輔助機(jī)械、滾輪架、操作機(jī)和變位器的產(chǎn)量已達(dá)1000多套，各種焊槍和焊鉗的年總產(chǎn)量為10萬余把。與國外同行相比還很低，隨著對焊接產(chǎn)品的要求逐步提高，焊接輔助設(shè)備得到了高速的發(fā)展，目前與國外相比還存在的有：（1）品種少，從焊前的各種鋼材加工、處理設(shè)備到焊中的各種輔助設(shè)備，有很多都是空白；（2）國產(chǎn)焊接操作機(jī)、變位器

15、和滾輪架的功能少，自動化程度低，加工精度差，外表加工質(zhì)量粗糙，制造技術(shù)落后，與外國同類新一代相比，至少落后20年；（3）焊槍焊嘴質(zhì)量不穩(wěn)定，使用壽命短，為制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；（4）焊接專用工具、夾具的生產(chǎn)與每年焊接生產(chǎn)量不成比例。在焊接結(jié)構(gòu)制造行業(yè)中，高效節(jié)能的co2氣體保護(hù)在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，應(yīng)用率超過30%，焊接自動化和自動化程度達(dá)到40%50%，焊接專機(jī)將得到普遍應(yīng)用。在汽車和工程機(jī)械、鍋爐和重型機(jī)械制造行業(yè)將在較大范圍內(nèi)采用焊接機(jī)器人，焊接中心和柔性制造系統(tǒng)，計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和智能制造系統(tǒng)將開始在焊接結(jié)構(gòu)中初步得到實際應(yīng)用。激光、電子束等高能束焊接方法在航天飛行器、汽車、核能設(shè)備、醫(yī)療器

16、械等制造業(yè)將迅速擴(kuò)大其應(yīng)用范圍2 5。1.2 焊接工裝夾具現(xiàn)狀和發(fā)展 焊接工裝夾具就是將焊件準(zhǔn)確定位和有效夾緊，便于焊接進(jìn)行裝配和焊接，保證焊接結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備。焊裝夾具也稱焊接工裝夾具，它與焊接變位機(jī)械裝備在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中總稱為工藝裝備。其中，工裝夾具包括夾緊器、定位器、推拉裝置等。夾緊器是焊裝夾具中最基本、應(yīng)用量最多的設(shè)備，通過夾緊器對焊接工件的夾緊，可有效保證焊接工件的焊接精度和焊接質(zhì)量。焊接工裝夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，焊接工裝夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展 。從50年代開始發(fā)展的中

17、國機(jī)械制造業(yè)，以手工焊和電阻點焊作為主要加工手段，跨出了高端機(jī)械制造的第一步，其焊裝夾具也主要是以手工操作為主。夾緊器的應(yīng)用經(jīng)歷了以手動夾緊器為主，到以拉桿式氣缸驅(qū)動夾緊機(jī)構(gòu)為主，再到現(xiàn)今的以氣動一體式夾緊器為主的一個發(fā)展過程。 目前，國內(nèi)夾緊器主要分為兩大類：一類是以主流汽車廠如上海大眾、一汽大眾、上海通用、武漢神龍等歐系汽車廠應(yīng)用為代表的一體式夾緊器；另一類是以北京現(xiàn)代、廣州本田、天津豐田等日韓系汽車廠應(yīng)用為代表的拉桿式氣缸驅(qū)動夾緊機(jī)構(gòu)。而一體式夾緊器以其優(yōu)越的技術(shù)性能被越來越多的國內(nèi)汽車制造企業(yè)所青睞，在焊裝夾具上使用一體式夾緊器已成為一種趨勢和潮流，如長安汽車廠的6350線，長安汽車五

18、廠的cv9線，長安福特的340線，東南汽車的戴-克線，上海匯眾及一些汽車零配件制造廠都已經(jīng)開始使用一體式夾緊器，并逐步開始由原先的日韓系拉桿式氣缸夾緊機(jī)構(gòu)向一體式夾緊器升級換代。中國的汽車制造業(yè)已有50多年的歷史，只是在近幾年中才得到了飛速的發(fā)展。相比之下，我國汽車制造業(yè)的工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平，顯得越來越不適應(yīng)這種快速發(fā)展速度的要求。這種現(xiàn)象的存在原因在于我國機(jī)械加工行業(yè)的傳統(tǒng)習(xí)慣中，焊接制造工藝的地位不高，而在世界先進(jìn)發(fā)達(dá)國家，焊接工藝則備受關(guān)注7 12。其發(fā)展趨勢：（1）.現(xiàn)階段（簡單，粗糙，分立） ； （2）.未來三五年（精細(xì)，標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)合）； （3）.未來五八年（高效，系統(tǒng)，

19、自動化，環(huán)保）； （4）.未來十年以后（智能化，跟機(jī)器人同步）。1.3課題任務(wù)（1）仔細(xì)閱讀畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)要求。（2）查閱國內(nèi)外與自動化焊接生產(chǎn)設(shè)計及筒體和磁路圈焊接相關(guān)的資料（10篇以上），了解和掌握自動化焊接生產(chǎn)技術(shù)及其發(fā)展趨勢，目前最新的自動化焊接技術(shù)。（3）查閱、選擇與本課題相關(guān)的外文資料（不少于2萬英文字母）并完成翻譯。（4）學(xué)習(xí)相關(guān)自動化焊接知識，掌握各種焊接方法的原理及工藝，并在此基礎(chǔ)上完成生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計。（5）分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合手弧焊和co2氣體保護(hù)焊原理及工藝，找出影響產(chǎn)品產(chǎn)率低的因素，提出解決方案，并完成焊接生產(chǎn)設(shè)計。（6）在老師的指導(dǎo)下獨立完

20、成開題報告、畢業(yè)論文等。（7）參加畢業(yè)答辯。1.4重點研究內(nèi)容（1）明確焊接生產(chǎn)內(nèi)容及流程，對產(chǎn)品進(jìn)行焊接性分析；（2）對比選著焊接方法；（3）設(shè)計與產(chǎn)品相符的工裝夾具。2筒體和磁路圈焊接性分析根據(jù)本次論文要求，此次被焊件筒體和磁路圈用材為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10#。其特性適用范圍：機(jī)械強(qiáng)度低，塑性、韌性好，冷狀態(tài)下容易模壓成形，容易切削加工，焊接性能好，為提高表面硬度可進(jìn)行滲碳和氰化處理。用于制造強(qiáng)度不高的焊接件、冷沖壓件、鍛件和滲碳零件如螺栓、墊圈，隔板、外殼等。2.1母材性能檢驗分析10#鋼的標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分和機(jī)械性能見表2.1和表2.2。表2.1 10#鋼的化學(xué)成分（%）碳 c硅 si錳 mn

21、硫 s磷 p鉻 cr鎳 ni銅 cu0.070.140.170.370.350.650.0350.0350.150.150.25 表2.2 10#鋼的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度 b (mpa)屈服強(qiáng)度 s (mpa)伸長率 5 (%)硬斷面收縮率 (%)硬度試樣尺寸33520531 55137hbs試樣尺寸縱向25mm2.2工藝焊接性實驗 2.2.1 碳當(dāng)量的計算 鋼鐵材料的焊接性能一般是指焊縫及熱影響區(qū)是否容易形成裂紋焊接接頭是否出現(xiàn)脆性等等。通過大量的實驗結(jié)果，人們發(fā)現(xiàn)鋼的焊接性能與其化學(xué)成分關(guān)系很大，尤其是碳含量。當(dāng)碳含量高時，焊接區(qū)容易產(chǎn)生裂紋，合金元素含量增加也容易產(chǎn)生開裂的現(xiàn)象，因此可以用合

22、金成分的“碳當(dāng)量”概念來表示焊接性能的好壞，常用的碳當(dāng)量c的經(jīng)驗計算公式為：c=c + mn/6 + (ni+cu)/15 + (cr+mo+v)/5 式中的元素符號代表這些元素在鋼中的重量百分比。經(jīng)驗表明，當(dāng)c小于 0.4%時，鋼材焊接冷裂傾向不大，焊接性良好；c在0.4%0.6 %之間時，鋼材的焊接冷裂傾向較顯著，焊接性較差，焊接時需要預(yù)熱鋼材和采取其它工藝措施 來防止裂紋；當(dāng)c大于0.6%時，鋼材焊接冷裂嚴(yán)重，焊接性能很差，基本上不適合于焊接，或者只有在嚴(yán)格的工藝措施下和較高的預(yù)熱溫度下才能進(jìn)行焊接操作 13。 2.2.2 10#鋼碳當(dāng)量計算 根據(jù)公式c=c + mn/6 + (ni+c

23、u)/15 + (cr+mo+v)/5；10#鋼的碳當(dāng)量c范圍有c1 c（min）+mn（min）/6+（ni+cu）/15+（cr+mo+v）/5 0.07+0.35/6+（0.15+0.25）/15+0.15/5 0.185 c2 c（max）+mn（max）/6+（ni+cu）/15+（cr+mo+v）/5 0.14+0.65/6+（0.15+0.25）/15+0.15/5 0.305 即10#鋼的碳當(dāng)量范圍小于0.185%0.305% 小于0.4%，鋼材焊接冷裂傾向不大，焊接性良好。2.2.3 裂紋敏感系數(shù)pcm計算和預(yù)熱溫度估算 關(guān)于化學(xué)成分對冷裂敏感性的影響，實際就是對鋼淬硬傾向的

24、影響，鋼的碳當(dāng)量越高，淬硬性越大，即增加冷裂紋的敏感性。 60年代后建立的冷裂敏感性指數(shù)pc和pw就是以pcm為基礎(chǔ)，并考慮擴(kuò)散氫含量和拘束條件建立的。它是目前應(yīng)用比較廣泛的冷裂紋判據(jù)，其是以b=5001000mm2的鋼種為研究對象，用y形坡口做裂紋實驗，公式如下 pc=pcm + h/60 + /600 pw=pcm + h/60 + r/400000pcm鋼種合金元素的碳當(dāng)量；h擴(kuò)散氫含量（ml/100g）；為板厚（mm）；r為拘束度（n/mmmm）。根據(jù)pc或pw對生產(chǎn)裂紋的敏感性，在大量實驗的基礎(chǔ)上建立了避免冷裂紋所需預(yù)熱溫度的經(jīng)驗公式： to=1440pc 392 板厚與拘束度的關(guān)系

25、圖2-1 油板厚與拘束的關(guān)系圖可以看出，在板厚拘束系數(shù)k1一定時，呈現(xiàn)出隨板0厚增大而增大的趨勢，當(dāng)板厚增大到一定程度時，拘束度達(dá)到并保持一定數(shù)值14。 碳當(dāng)量pcm及板厚與預(yù)熱溫度to的關(guān)系圖2-2x坐標(biāo)厚度單位為（mm）左圖a e=17kj/cm，h=4.0 ml/100g；右圖be=30kj/cm，h=2.5 ml/100g由上圖可知，當(dāng)板厚一定時，材料碳當(dāng)量越大，預(yù)熱溫度越大；以上是按整體預(yù)熱考慮的，對于一些大型的焊接結(jié)構(gòu)，采用整體預(yù)熱是很困難的，因此常用局部預(yù)熱來防止冷裂紋。一般情況下，局部預(yù)熱的范圍以焊縫兩側(cè)各100200mm為宜。但要注意，由于局部預(yù)熱會產(chǎn)生附加應(yīng)力，因而不宜過高

26、。3焊接選型3.1焊接方法的選擇 筒體和磁路圈用材為10#鋼。牌號：10鋼；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：gb/t699-1999。10號鋼可塑性和韌性都很良好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性優(yōu)良，無回火脆性，淬透性和淬硬性均差，使用于制造要求受力不大、韌性高的零件，如汽車車身、貯器、深沖壓器皿、管子、墊片等，可用作冷軋、冷沖、冷鐓、冷彎、熱軋等工藝成形，也可用作心部強(qiáng)度不高的滲碳件、碳氮共滲件等。筒體和磁路圈焊接由三種部件焊成，磁路圈、固定凸緣和環(huán)座。圖1為成品圖。磁路圈長355.5mm，直徑為191mm切精度要求-0.3mm。實際焊接生產(chǎn)中焊接一件產(chǎn)品大約用時1h，7個月完成100臺。

27、筒體和磁路圈成品圖3-1筒體和磁路圈由8個固定凸緣分別焊在磁路圈兩端，成對稱分布，固定凸緣一端與同向的磁路圈一端間隔5mm，在固定凸緣端176.5mm處，焊上一個環(huán)座。 固定凸緣圖3-2 環(huán)座圖3-33.1.1 10號鋼的可焊性 10號鋼可焊性為良好時，合金元素含量(評定可焊性的概略指標(biāo),%):0 ； 含碳量(評定可焊性的概略指標(biāo),%):0.25； 其特點為: 在普通條件下可焊接,環(huán)境溫度低于(-5)時需預(yù)熱.板厚大于20mm,結(jié)構(gòu)剛度大時,需預(yù)熱并在焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，沸騰鋼是在不完全脫氧情況下獲得,含氧量較高,硫磷等雜質(zhì)分布不均勻,時效敏感性及冷脆傾向大,焊接時熱裂傾向大,一般不宜于承

28、受動載或嚴(yán)寒下(-20)工作的重要焊接結(jié)構(gòu).鎮(zhèn)靜鋼的雜質(zhì)分布很均勻,含氧量承受動載或低溫條件下(-40)工作的重要焊接結(jié)構(gòu)。3.1.2焊接方法的選擇對于面向生產(chǎn)流水線的焊接，一般優(yōu)先考慮自動半自動化焊接方法。在考慮生產(chǎn)成本和焊接接頭質(zhì)量及生產(chǎn)效率前提下對比分析，選出最合適焊接筒體和磁路圈自動化焊接的焊接方法。一.鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊時常被稱為tig焊，是一種在非消耗性電極和工作物之間產(chǎn)生熱量的電弧焊接方式；電極棒、溶池、電弧和工作物臨近受熱區(qū)域都是由氣體狀態(tài)的保護(hù)隔絕大氣混入，此保護(hù)是由氣體或混合氣體流供應(yīng)，通常是惰性氣體，必須是能提供全保護(hù)，因為甚至很微量的空氣混入也會污染焊道。 原理：鎢極

29、氬弧焊是用鎢棒作為電極加上氬氣進(jìn)行保護(hù)的焊接方法，其方法構(gòu)成如圖所示。焊接時氬氣從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成保護(hù)層隔絕空氣，以防止其對鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的，從而獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。焊接過程中根據(jù)工件的具體要求可以加或者不加填充焊絲。圖3-4 鎢極惰性氣體保護(hù)焊1-噴嘴 ，2-鎢極， 3-電弧，4焊縫 ，5-工件 ，6-熔池， 7-填充焊絲 ， 8-惰性氣體 特點：（1） 氬氣具有極好的保護(hù)作用，能有效的隔絕周圍空氣；它本身既不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不溶于金屬，使得焊接過程中的冶金反應(yīng)簡單易控制，因此獲得較高質(zhì)量的焊縫提供良好條件。(2) 鎢極電弧非常穩(wěn)定，即使在很小電流情況下（10a

30、）仍可穩(wěn)定燃燒，特別適用于薄板材料焊接。(3) 熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入容易調(diào)整所以這種焊接方法可進(jìn)行全方位焊接，也是實現(xiàn)單面焊雙面成型的理想方法。(4) 由于填充焊絲不通過電流，故不產(chǎn)生飛濺，焊縫成型美觀。(5) 交流氬弧焊在焊接過程中能夠自動清除焊件表面的氧化膜作用，因此，可成功地焊接一些化學(xué)活潑性強(qiáng)的有色金屬，如鋁、鎂及合金。(6) 鎢極承載電流能力較差，過大的電流會引起鎢極的熔化和蒸發(fā)，其微粒有可能進(jìn)入熔池而引起夾鎢。因此，熔敷速度小、熔深淺、生產(chǎn)率低。(7) 采用氬氣較貴，熔敷率低，且氬弧焊機(jī)有較復(fù)雜，和其它焊接方法（如焊條電弧焊、埋弧焊co2­氣體保護(hù)焊）比較，

31、生產(chǎn)成本較高。(8) 氬弧周圍受氣流影響較大，不易室外工作。 適用性：鎢極氬弧焊，以人工或自動操作都適宜，且能用于持續(xù)焊接、間續(xù)焊接（有時稱為跳焊）和點焊，因為其電極棒是非消耗性的，故可不需加入熔填金屬而僅熔合母材金屬做焊接，然而對于個別的接頭，依其需要也許需使用熔填金屬。鎢極氬弧焊是一種全姿勢位置焊接方式，且特別適于薄板的焊接經(jīng)常可薄至0.005英寸。 焊接的金屬：鎢極氬弧焊的特性使其能使用于大多數(shù)的金屬和合金的焊接，可用鎢極氬弧焊焊接的金屬包括碳鋼、合金鋼、不透鋼、耐熱合金、難熔金屬、鋁合金、鎂合金、鈹合金、銅合金等等。鉛和鋅很難用鎢極氬弧焊方式焊接，這些金屬的低熔點使焊接控制極端的困難，

32、鋅在1663f汽化，而此溫度仍比電弧溫度低很多，且由于鋅的揮發(fā)而使焊道不良，表面鍍鉛、錫、鋅、鎘或鋁的鋼和其它在較高溫度熔化的金屬，可用電弧焊接，但需特殊的程序。在鍍層的金屬中的焊道由于“交互合金”的結(jié)果。很可能具有低的機(jī)械性質(zhì)為防止在鍍層的金屬焊接中產(chǎn)生交互合金作用，必須將要焊接的區(qū)域的表面鍍層清除，焊接后在修補(bǔ)。母材厚度: 鎢極氬弧焊能應(yīng)用于廣泛厚度范圍的金屬焊接，此方式非常適合于焊接3mm厚以下對象，因為其電弧產(chǎn)生強(qiáng)烈的、集中熱量，而產(chǎn)生高焊接速度，使用熔填金屬能做多道焊接。雖然6.25mm以上的厚度的母材金屬，通常使用其它焊接方式。但是，需高品質(zhì)的厚焊件有使用鎢極氬弧焊做多層焊接。例如

33、在8m直徑的火箭發(fā)動器，15mm厚的外殼制造中，以鎢極氬弧焊使用填充金屬做縱向和圓周多道焊接，雖然對此厚的金屬而言，此焊接方式較慢，但因為焊道的高品質(zhì)要求，故而使用tig焊接。鎢極氬弧焊可成功的焊接多種“箔厚度”的合金，薄板焊接需要精密的裝置固定，對于箔厚度的金屬。需使用機(jī)械或自動焊接，“高溫電離子電弧焊接”經(jīng)常被記為是鎢極氬弧焊的一種變化，對于焊接薄板具有更多的優(yōu)點。二.co2氣體保護(hù)焊co2氣體保護(hù)焊是焊接方法中的一種，是以co2為保護(hù)氣體，進(jìn)行焊接的方法。在應(yīng)用方面操作簡單，適合自動焊和全方位焊接。在焊接時不能有風(fēng)，適合室內(nèi)作業(yè)。 原理：co2氣體保護(hù)焊（簡稱co2焊）是以二氧化碳?xì)鉃楸?/p>

34、護(hù)氣體進(jìn)行焊接的方法。（有時采用co2+ar的混合氣體）。在應(yīng)用方面操作簡單，適合自動焊和全方位焊接。焊接時抗風(fēng)能力差，適合室內(nèi)作業(yè)。由于它成本低，二氧化碳?xì)怏w易生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于各大小企業(yè)。由于二氧化碳?xì)怏w的0熱物理性能的特殊影響，使用常規(guī)焊接電源時，焊絲端頭熔化金屬不可能形成平衡的軸向自由過渡，通常需要采用短路和熔滴縮頸爆斷、因此，與mig焊自由過渡相比，飛濺較多。但如采用優(yōu)質(zhì)焊機(jī)，參數(shù)選擇合適，可以得到很穩(wěn)定的焊接過程，使飛濺降低到最小的程度。由于所用保護(hù)氣體價格低廉，采用短路過渡時焊縫成形良好，加上使用含脫氧劑的焊絲即可獲得無內(nèi)部缺陷的高質(zhì)量焊接接頭。因此這種焊接方法目前已成為黑色金屬材

35、料最重要焊接方法之一。特點：（1） 焊接生產(chǎn)率高。其焊接生產(chǎn)率比焊條高出1-3倍。（2）焊接成本低。co2焊的材料成本只是焊條電弧焊和埋弧焊的40%-50%。（3） 焊接能耗低。與焊條電弧焊和無機(jī)氬弧焊相比，相同厚度、相同長度的焊縫進(jìn)行焊接，co2焊對焊絲和母材的熔化率更高，有更大的焊接速度，消耗的電能得以降低，是一種比較節(jié)能的焊接方法。（4） 適用范圍廣。薄板可焊到1mm左右，厚板可采用多成焊道焊接，不受結(jié)構(gòu)條件的制約。（5） co2焊是一種低氫型或超低氫型焊接方法，焊縫含氫量低，康裂紋性好。（6） 焊后不需要清渣，明弧焊接便于觀察，有利于機(jī)械化操作。（7） 焊接保護(hù)效果良好。co2氣體密度

36、大，并且受電弧加熱后體積膨脹也較大，在隔離空氣保護(hù)焊接電弧和熔池方面效果良好。缺點：（1） 不能用于非鐵金屬焊接，只能用于低碳鋼和低合金鋼等黑色金屬焊接。 （2） co2的熔滴過渡不如mig焊穩(wěn)定飛濺量較大。(3) co2焊產(chǎn)生很大的煙塵，操作環(huán)境不好。三.熔化極氬弧焊原理：熔化極氬弧焊在寒假原理上與co2焊相近，同樣采用熔化極焊絲做電弧的一極，從焊槍嘴中噴出氣體對焊接區(qū)進(jìn)行保護(hù)，焊絲融化金屬從焊絲端部脫落過渡到熔池，與母材融化金屬共同形成焊縫。特點：（1）與焊條電弧焊、co2氣體電弧焊、埋弧焊相比，熔化極氬弧焊可以焊接幾乎所有的金屬。（2）與tig焊相比，母材熔深和焊接變形都好于tig焊，焊

37、接生產(chǎn)率高。(3）與co2電弧焊相比，電弧狀態(tài)穩(wěn)定，熔滴過渡平穩(wěn)。幾乎不產(chǎn)生飛濺，熔透也比較深。(4)熔化極氬弧焊直流反接焊接鋁及鋁合金，對母材表面的氧化膜有較好的陰極霧化清理作用。(5)電極焊絲不需要加入特殊脫氧劑，使用與母材同等成分的焊絲即可進(jìn)行焊接。缺點：(1)使用氬氣保護(hù)，焊接成本比較高，生產(chǎn)效率低于co2電弧焊。(2)焊接準(zhǔn)備工作要求嚴(yán)格，包括焊接材料的清理和焊接區(qū)的清理。(3)厚板焊接中封底焊焊縫成型不如tig質(zhì)量好。四. 埋弧焊埋弧焊（含埋弧堆焊及電渣堆焊等）是一種電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。其固有的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點，使其成為壓力容器、管段

38、制造、箱型梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。近年來，雖然先后出現(xiàn)了許多種高效、優(yōu)質(zhì)的新焊接方法，但埋弧焊的應(yīng)用領(lǐng)域依然未受任何影響。從各種熔焊方法的熔敷金屬重量所占份額的角度來看，埋弧焊約占10%左右，且多年來一直變化不大。優(yōu)點：（1）生產(chǎn)效率高。一方面焊絲導(dǎo)電長度縮短，電流和電流密度提高，因此電弧的熔深和焊絲熔敷效率都大大提高。（一般不開坡口單面一次熔深可達(dá)20mm）另一方面由于焊劑和熔渣的隔熱作用，電弧上基本沒有熱的輻射散失,飛濺 也少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。（2）焊接金屬的品質(zhì)良好、穩(wěn)定。電弧及熔化極金屬受到焊劑的保護(hù)，沒有空氣污染。通過自動控

39、制可以保持弧長處于一定數(shù)值，因此形成的焊劑金屬品質(zhì)良好，而且也很穩(wěn)定。（3） 焊縫外觀非常美觀、融化金屬凝固過程中受到熔渣的覆蓋，能夠得到美觀的焊縫外形。（4）焊接成本低。由于生產(chǎn)率高、缺陷少、品質(zhì)穩(wěn)定，其焊接成本和焊條電弧焊相比有大幅度降低。（5）操作環(huán)境良好。雖然是大電流焊接但由于電弧處于焊劑中，幾乎沒有有害光線、煙塵、輻射熱等對操作者的影響。缺陷：（1）設(shè)備費用高。(2)對坡口精度有要求。(3） 適用于碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼等鋼材料的焊接上，焊接有色金屬存在困難。(4) 焊接姿勢受到限制。(5)焊縫金屬的沖擊韌性普遍不好。(6) 主要用于自動焊、長焊縫、中等以上厚度板的焊接。根據(jù)上述幾

40、種焊接方法原理及優(yōu)點缺點的對比，焊接筒體和磁路圈環(huán)形焊縫的焊接，考慮焊接工件厚度在10-20mm的范圍，以及焊接姿勢的限制，埋弧焊并不適用于此類產(chǎn)品的焊接上。出于焊接母材為10號鋼，鎢極氬弧焊及熔化極氬弧焊在焊接鋼板厚度在10到20mm范圍生產(chǎn)效率低，并且鎢電極材料消耗相當(dāng)厲害，氬氣等惰性氣體相對比較貴，生產(chǎn)成本高。所以綜合考慮生產(chǎn)效率，成本控制及在保證焊接質(zhì)量的前提下，初步選定焊接方法為co2氣體保護(hù)焊。3.2填充材料的選擇針對co2氣體保護(hù)焊，焊接時用的填充材料為焊絲。焊絲一般實芯焊絲，所謂實芯焊絲就是通過一定方法加工而成的適用于熔化焊方法及根據(jù)用戶要求的一定直徑的以盤狀或棒狀供貨的實芯線

41、材焊絲。焊絲一般適用于熔化極氣體保護(hù)焊，埋弧自動焊等焊接方法。3.2.1焊絲的選用 co2焊的特點就是高效，可全方位焊接，焊接成本低；但抗風(fēng)能力差，室外作業(yè)能力差。根據(jù)焊件對焊接工藝及理化性能、可焊性、美觀性、焊接效率等選擇相應(yīng)的焊絲及配套材料。 本次論文主要是針對筒體和磁路圈的焊接，母材為10號鋼。選用mag焊絲。本部分氣體保護(hù)焊包括：低碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、耐大氣腐蝕鋼、低溫鋼極低合金耐熱鋼用mag焊絲。對于低碳鋼和低合金鋼用mag焊絲的選用是以焊縫強(qiáng)度作為主要依據(jù)，輔以焊縫塑韌性綜合選材；強(qiáng)度應(yīng)以等強(qiáng)或者弱強(qiáng)匹配做為原則。 氣體保護(hù)焊接用氣體的要求；氣體種類純度要求（%）水分限制（%）其

42、它要求co299.500.005o20.1%ar99.990.002n20.007% h20.002%o299.990.002n20.007%實心焊絲是目前最常用的焊絲。它是由熱軋線材經(jīng)拉拔加工制成，廣泛應(yīng)用于各種自動和半自動焊接工藝中。可分為碳素鋼結(jié)構(gòu)焊絲、合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲和不銹鋼焊絲三類。3.2.2 co2氣體保護(hù)焊焊絲 co2氣體保護(hù)焊常用焊絲的化學(xué)成分和用途，表3-1焊絲牌號合金元素（%）用途csimncrnimos不大于p不大于h10mnsi0.140.600.900.801.100.200.30-0.0300.040焊接低碳鋼，低合金鋼h80mnsi0.100.701.01.01.3

43、00.200.30-0.0300.040焊接低碳鋼，低合金鋼h08mnsia0.100.600.851.401.700.020.25-0.0300.035h08mn2sia0.100.00.950.600.850.020.25-0.0300.035h04mn2sitia0.040.701.100.700.95ti0.200.400.0250.025焊接低合金鋼強(qiáng)度鋼h04mnsialtia0.040.400.800.701.10ti0.350.65al0.200.400.0250.025h10mnsimo0.140.701.100.400.800.020.300.150.250.0300.04

44、0h08cr3mn2moa0.100.300.500.701.102.53.00.350.500.0300.30焊接貝氏體鋼h18crmnsia0.701.100.901.100.300.500.801.100.30-0.0250.030焊接高強(qiáng)度鋼 焊接過程中，采用co2作為保護(hù)氣體可以有效地防止空氣進(jìn)入焊接區(qū)。但是，由于co2具有氧化性，而使得焊絲中各種元素在焊接過程中被劇烈的氧化。 反應(yīng)式如下： co2 + fe = feo + co co2 + mn = mno + co2co2 + si = sio2 + 2co此外，co2在高溫下分解出的原子也會使合金元素氧化。 由于合金元素氧化燒

45、損，必然影響焊縫金屬的化學(xué)成分與力學(xué)性能。如果焊絲中的mn，si含量不足，其脫氧作用較差。致使熔池結(jié)晶后期容易產(chǎn)生co氣孔。因此，co2氣體保護(hù)焊焊絲必須含有較高的mn和si等脫氧元素的含量，最常用的焊絲有h08mn2sia等。其有較好的工藝性能和力學(xué)性能。適宜低碳鋼和s500mpa（50kgf/mm2）的低合金鋼。co2氣體保護(hù)焊常用焊絲的化學(xué)成分和用途見表3-2鋼種牌號化學(xué)成分cmnsicrnimov其他sp用途不大于碳素結(jié)構(gòu)鋼h08h08ah08eh08mnh08mnah15ah15mn0.100.100.100.100.100.110.180.110.180.030.050.300.5

46、50.030.050.801.100.801.100.350.650.801.100.030.030.030.070.070.030.070.020.020.020.020.020.020.020.030.030.030.030.030.030.030.0400.0300.0250.0400.0300.0300.0400.0400.0300.0250.0400.0300.0300.040用于碳素鋼的電弧焊，氣焊，埋弧焊，電渣焊和氣體保護(hù)焊合金結(jié)構(gòu)鋼h10mn2h08mn2sih08mn2siah10mnsih10mnsimoh10mnsimotiah08mnmoah08mn2moah10mn2moah08mn2movah10mn2movah08crmoah13crmoah18crmoah08crcrmovah08crni2moah30crmnsiah10mocra0.120.110.110.140.140.080.120.010.060.110.080.130.060.110.080.130.010.110.160.150.220.010.050.100.250.350.121.50.901.702.101.802.100.801.100.901.201.001.301.201.601.601.901.702.001.601.901.702.00