滾圈擋塊焊接工藝的改造及應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文2014屆滾圈擋塊焊接工藝的改造及應(yīng)用 學(xué)生姓名 李二 學(xué) 號(hào) 110311143 分 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械制造與自動(dòng)化 班 級(jí) 畢業(yè)指導(dǎo)教師 企業(yè)指導(dǎo)教師 完成日期 滾圈擋塊焊接工藝的改造及應(yīng)用摘 要：我們科學(xué)地制定了滾圈擋塊的焊條電弧焊修復(fù)工藝，正確選材，規(guī)范參數(shù)，把握合理的焊接順序和焊接方向，妥善控制焊接應(yīng)力與變形，基本解決滾圈擋塊在烘干混勻筒的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受到載荷大、振動(dòng)頻繁而引起的焊縫開裂問題。延長烘干混勻筒運(yùn)轉(zhuǎn)的工作周期，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性準(zhǔn)，3 m × 20 m烘干混勻筒運(yùn)行特點(diǎn)及其滾圈擋塊的作用，

2、對(duì)其原來的焊接工藝進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)工藝后的滾圈擋塊不僅彌補(bǔ)了焊縫頻繁開裂、壽命短的不足,同時(shí)亦可提升滾圈的運(yùn)行精度，延長烘干混勻筒運(yùn)轉(zhuǎn)的工作周期，提高設(shè)備利用。關(guān)鍵詞：滾圈擋塊，裂紋，焊條電弧焊，修復(fù)工藝 目 錄 引 言 4第一章 筒體、擋塊特性及焊接性分析 5 1.1筒體、擋塊的材料特性、焊接性分析 5 1.2焊接性分析 6第二章 焊接工藝 72.1焊前準(zhǔn)備 72.2確定修復(fù)工藝 9、2.3 焊接器材的工藝性能要點(diǎn)92.4焊接規(guī)范選擇 102.5主要修復(fù)工藝舉措 11第三章 質(zhì)量檢驗(yàn) 123.1質(zhì)檢 123.2焊接安全 123.3 焊接注意事項(xiàng)要求 13第四章 焊后處理 14 結(jié)論 15 致

3、謝 16參考文獻(xiàn) 17引 言浙江漓鐵集團(tuán)球團(tuán)廠80萬噸的球團(tuán)生產(chǎn)線于2002年8月份投入生產(chǎn)，其主要設(shè)備是185KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)3mx20m烘干混勻筒，承擔(dān)精礦粉末混勻和烘干至含水率7.5-8%等任務(wù)。為便于排料和烘干，我們將混勻筒筒體（Q345B）安裝成 3°傾角（如圖1），但是，由于設(shè)備運(yùn)行過程中負(fù)荷大、振動(dòng)頻繁，使得滾圈及固定滾圈的擋塊（Q345B）承受很大交變工作應(yīng)力。另一方面，擋塊數(shù)量多，分布集中（如圖2所示），焊接時(shí)容易產(chǎn)生較大應(yīng)力集中。使用不到一年，擋塊與筒體的連接焊縫出現(xiàn)裂紋，甚至脫落現(xiàn)象。不僅嚴(yán)重地影響烘干混勻筒的安全運(yùn)行，也制約了燒結(jié)球團(tuán)的產(chǎn)量。在2005年5月至20

4、06年10月期間，本人對(duì)烘干筒的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀察和分析，通過改進(jìn)擋塊焊接修復(fù)工藝入手，合理控制焊接應(yīng)力與變形，取得了很好效果。 圖1烘干混勻筒結(jié)構(gòu)示意圖1.筒體2.托輪裝置3.滾圈4.上沿?fù)鯄K5.傳動(dòng)裝置6.下沿?fù)鯄K7.檔托輪裝置第一章 筒體、擋塊特性及焊接性分析1.1 筒體、擋塊的材料特性、焊接性分析筒體、擋塊（材質(zhì)均為Q345B）是熱軋鋼，主要通過Mn、Si等合金元素的固溶強(qiáng)化作用來保證鋼的強(qiáng)度，還可以加入微量的V、Nb或Ti，利用其碳化物和氮化物的沉淀析出和細(xì)化晶粒，進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度，改善塑性和韌性。Q345B屬于CMn系列，其組織是細(xì)晶粒鐵素體珠光體，是非熱處理強(qiáng)化鋼。Q34

5、5B主要化學(xué)成分和力學(xué)性能見表1和表2表1 Q345B主要化學(xué)成分（%）鋼號(hào)CSiMnSQ345B0.120.200.200.551.201.600.04VNbAlP0.02-0.150.015-0.0600.02-0.200.04表2Q345B在20溫度下的力學(xué)性能 鋼號(hào)臂厚（mm）b(Mpa)s(Mpa)(%)345B16470630345221.2焊接性分析（1）Q345B的碳當(dāng)量：0.20.270.030.5Q345B碳當(dāng)量0.5，鋼材淬硬傾向不算嚴(yán)重，焊接性尚好，但隨著板厚的增加需要采取一定預(yù)熱措施，焊接時(shí)需要采取適當(dāng)預(yù)熱，控制線能量等工藝措施。（2）Q345B鋼主要焊接問題：熱影響

6、區(qū)有較大的淬硬傾向。焊接接頭的冷裂紋。常在焊縫金屬和熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。在焊接強(qiáng)度級(jí)別高的厚板時(shí)，最易產(chǎn)生冷裂紋。滾圈檔塊產(chǎn)生的焊接裂紋，絕大多數(shù)都是冷裂紋。熱裂紋。Q345B產(chǎn)生熱裂紋的可能性比冷裂紋小得多，只有在原材料化學(xué)成份不符合規(guī)格（如含S、C量偏高）時(shí)才有可能產(chǎn)生。圖 2 下沿?fù)鯄K坡口加工示意圖第二章 焊接工藝2.1焊前準(zhǔn)備（1）坡口及應(yīng)力槽加工：如圖2所示，刨削加工擋塊50°倒角和60°應(yīng)力槽，要求應(yīng)力槽用成型刀加工，頂端有R3R5圓角。（2）清理：在坡口兩側(cè)約50mm范圍內(nèi)，嚴(yán)格去除水、油、銹及臟物等。（3）焊接材料選擇：E5016焊條、交直流兩用。E5016

7、低氫堿性焊條，應(yīng)在350430烘干12小時(shí)，烘干的焊條應(yīng)在100150保溫箱內(nèi)，隨 圖3滾圈擋塊焊接順序示意圖1.擋塊2.筒體3.滾圈圖4筒體上滾圈擋塊焊縫分布示意圖1上沿?fù)鯄K 2.滾圈 3.下沿?fù)鯄K隨取。（4）焊機(jī)選擇：BX3500交流弧焊機(jī)2臺(tái)。（5）定位：如圖3所示，24塊擋塊均布在筒體四周。具體工藝參數(shù)詳見下表1。2.2確定修復(fù)工藝從出料端依次組裝上托輪裝置、傳動(dòng)裝置、下托輪裝置。注意，圖 2 坡口及應(yīng)力槽加工示意圖（1）托輪裝置必須首先確定下沿?fù)鯄K劃線、定位、焊接，然后完成滾圈、上沿檔塊組裝、定位、焊接。（2）上、下沿?fù)鯄K只能三面圍焊，絕不允許四周圍焊，而且圍焊方向及焊腳尺寸如圖4所

8、示2.3焊接器材的工藝性能要點(diǎn) 不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號(hào)、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類型，焊接性能要求來確定。首先要確定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等等，焊接方法的種類非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制定焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號(hào)（或牌號(hào)）、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗(yàn)方法等等。2.4焊接規(guī)范選擇（1）焊條選擇：按照焊接接頭力學(xué)性能的“等強(qiáng)匹配”原則，采用E50系列；根據(jù)擋塊工作條件及使用要求，選擇抵抗塑性、沖擊韌性和抗裂性較高的堿性焊條E

9、50163.2或4.0，使用前必須按規(guī)定烘干。（2）焊接順序和方向：滾圈擋塊焊接順序如圖3所示，要求有二名焊工分中對(duì)稱交叉施焊，而每塊擋塊定位后，逐一按照焊接順序和方向完成焊縫如圖4所示。（3）焊條電弧焊主要工藝參數(shù)詳見下表1表1焊條電弧焊主要工藝參數(shù)焊條規(guī)格焊接電流（A）焊接層數(shù)適用焊接電源用途平焊立焊3.2901208011056交、直流電源焊接10013095125/交、直流電源定位焊4.016020014018045交、直流電源焊接 2.5主要修復(fù)工藝舉措（1）擋塊材質(zhì)選擇：Q345系列中選用抗裂性較好的B級(jí)材料（或C級(jí)），避免使用A級(jí)。（2）材料加工：下沿?fù)鯄K刨削加工坡口，避免火焰氣

10、割的熱作用引起擋塊坡口面層淬硬、熱應(yīng)力作用。在制備坡口同時(shí)，在相距3位置開U型應(yīng)力槽，擋塊根部應(yīng)有較緩和的過渡，如圖2所示，能較好釋放擋塊的焊接應(yīng)力，避免應(yīng)力集中。上沿檔塊不需要特殊機(jī)械加工，直接圍焊即可。（3）接頭形式：擋塊焊接接頭形式如圖4所示，焊縫應(yīng)布置在工作最有效的地方，下沿?fù)鯄K承擔(dān)烘干混勻筒滾圈的主要工作力，因此，連接板的根部應(yīng)有較緩和的過渡。（4）選用多層多道焊，小規(guī)范施焊。（5）焊接應(yīng)盡可能采用短弧直線運(yùn)條法。（6）錘擊焊縫消應(yīng)力。 第三章 質(zhì)量檢驗(yàn)3.1 質(zhì)量檢驗(yàn)1、焊后清除表面熔渣和飛濺物，用低倍放大鏡檢查有無焊接缺陷。2、對(duì)焊縫與熱影響區(qū)進(jìn)行著色探傷，不得有裂紋存在，焊縫咬

11、邊深度小于0.5，累計(jì)長度不能超過焊縫總長15。3、筒體35r/min動(dòng)平衡測(cè)試，能滿足滾圈橫、縱向雙向振幅振動(dòng)量的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。3.2焊接安全 1、金屬焊接作業(yè)人員，必須經(jīng)專業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)，考試合格方準(zhǔn)上崗獨(dú)立操作。非電焊工嚴(yán)禁進(jìn)行電焊作業(yè)。 2、操作時(shí)應(yīng)穿電焊工作服、絕緣鞋和戴電焊手套、防護(hù)面罩等安全防護(hù)用品，高處作業(yè)時(shí)系安全帶。3、電焊作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)周圍10m范圍內(nèi)不得堆放易燃易爆物品。4、操作前應(yīng)首先檢查焊機(jī)和工具，如焊鉗和焊接電纜的絕緣、焊機(jī)外殼保護(hù)接地和焊機(jī)的各接線點(diǎn)等，確認(rèn)安全合格方可作業(yè)。5、嚴(yán)禁在易燃易爆氣體或液體擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)、運(yùn)行中的壓力管道和裝有易燃易爆物品的容器內(nèi)以及受力構(gòu)件上

12、焊接和切割。6、施焊地點(diǎn)潮濕或焊工身體出汗后而使衣服潮濕時(shí)，嚴(yán)禁靠在帶電鋼板或工件上，焊工應(yīng)在干燥的絕緣板或膠墊上作業(yè)，配合人員應(yīng)穿絕緣鞋或站在絕緣板上。7、焊工必須站在穩(wěn)固的操作平臺(tái)上作業(yè)，焊機(jī)必須放置平穩(wěn)、牢固，設(shè)有良好的接地保護(hù)裝置。3.3 焊接注意事項(xiàng)（1）用酸性焊條J422開坡口，雖然能提高工作效率，但必須嚴(yán)格控制電弧切割電流值，提高切割熟練程度。（2）加強(qiáng)螺絲周圍焊應(yīng)該在過渡層焊接前用Z3083.2正常規(guī)范參數(shù)來完成。施焊時(shí)，焊條與工件近似成直角，保持短弧、薄焊道，焊道寬度不超過焊芯直徑的兩倍。（3）J427焊條焊接填充層時(shí)適當(dāng)控制熱輸入，避免大規(guī)范施焊。（4）相鄰焊縫不僅重疊，而

13、且焊接方向要相反。第四章 焊后處理（1）焊后去渣、去飛濺，用510倍放大鏡檢驗(yàn)焊縫表面質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)有氣孔、夾渣等缺陷，打磨后立即補(bǔ)焊。（2）完成過渡層焊縫后，經(jīng)檢測(cè)，熱影響區(qū)的硬度200HB244HB之間，焊縫硬度一般為130170HV。焊縫金屬抗拉強(qiáng)度240N/mm2,其值母材HT150相近，并具有一定的塑性。（3）表面層修磨處理：法蘭連接工作面基本保持平整，表面粗糙度控制在左右，非工作面焊縫與鑄件保持圓滑過渡，每側(cè)焊縫是坡口棱線增寬24mm，焊縫余高控制在34mm范圍之內(nèi)。（4）焊后鑄件在草木灰中緩冷。結(jié) 論1. 2006年10月設(shè)備年度檢修的時(shí)候組織實(shí)施新的焊接工藝后，烘干混勻筒滾圈擋塊

14、使用至今，未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，大大降低了設(shè)備的故障停機(jī)率，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益2. 了解到畢業(yè)設(shè)計(jì)必須把理論和實(shí)際相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)與創(chuàng)新意識(shí)相結(jié)合，個(gè)人和集體協(xié)作相互結(jié)合。經(jīng)過這次的設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步了解了這一項(xiàng)課題的研究、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)過程，這對(duì)我們?cè)诮窈蟮墓ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中起到了很大的幫助3學(xué)到了在學(xué)習(xí)中未涉及過的知識(shí)。在大學(xué)的課堂上，所學(xué)的都是學(xué)校安排的系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)所用到的知識(shí)點(diǎn)較多，針對(duì)課題要求，查閱相關(guān)資料，然后吸收利用，以提高自己的自學(xué)和應(yīng)用能力，而且還能增長新的知識(shí)。為自己增加更多的知識(shí)，使下面的設(shè)計(jì)能更順利的進(jìn)行4畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)以前學(xué)過的理論知識(shí)起到了回顧作用

15、，并對(duì)其加以了進(jìn)一步的頑固。5畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，而且培養(yǎng)了我們的耐心、仔細(xì)的工作作風(fēng)，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生之間、學(xué)生與指導(dǎo)老師之間的友情。致 謝 在這一個(gè)多月的時(shí)間里，我翻閱了不計(jì)其數(shù)的參考書，瀏覽了好多網(wǎng)站，有些難題解決了，有些難題沒有解決，而那些沒有解決的難題都是在趙巧良老師的指導(dǎo)下完成的，在一開始做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，趙老師給我們指定了參考書，給我們講解了設(shè)計(jì)的大體過程，當(dāng)我們遇到困時(shí)趙老師總是放下正在忙碌的事情事情給我門指導(dǎo)，十分感謝謝老師的指導(dǎo)；還要感謝同學(xué)的幫助，在我遇到困難時(shí)他總是在一旁鼓勵(lì)我堅(jiān)持下去，同時(shí)還要感謝我的舍友對(duì)我的幫助和支持，謝謝你們。最后感謝在百忙中評(píng)閱論文和參加答辯的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，在此出現(xiàn)錯(cuò)誤、漏洞一定不少，望各位老師不吝賜教。參考文獻(xiàn)1王紹林焊工工藝學(xué)M北京：中國勞動(dòng)出版社，20022田錫唐焊工手冊(cè)(修訂版