全功能焊接工作台.docx
《全功能焊接工作台.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全功能焊接工作台.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
全功能焊接工作台
云南机电职业技术学院
《焊接结构生产》
课程
设计
论文
机械工程系焊接技术及自动化专业10151班
课程
设计
题目：
全功能焊接工作台制造工艺
论文
发题日期：
2012年
5月
21日
设计、论文
自
2012年
5月
21日
完成期限：
至
2012年
6月
8日
设计组组长：
赵雄
设计组成员：
李健、龙斌、余海
指导教师：
牛冲老师
系主任：
黄晓明老师
摘要：
全能焊接工作台是为焊接小型焊件而设置的工作台。
解决了以往工作台不利焊接的缺点，它可以手动升降，自由旋转角度。
操作者可以利用全能焊接工作台自由旋转角度、升降高度，把不利焊接的位置转变为利于焊接的位置，从而提高焊接效率和焊接质量。
关键词：
升降、旋转、效率、质量。
概述························································3
第1章结构分析·············································4
1.1工作台结构分析·····································4
1.2工作台零件结构图···································5
第二章焊接工作台制造前准备·································7
2.1制造前准备·········································7
2.11工具材料准备·······································7
2.2焊前准备···········································7
2.2.1下料···············································7
2.2.2冲孔··············································7
2.23打磨···············································8
2.2.3测量··············································8
第3章焊接工作台的焊接及装配·······························9
3.1底座与支架的装配焊接·······························9
3.11焊件装配···········································9
3.12焊接···············································10
3.2管与管之间的装配焊接·······························14
3.21焊前准备···········································14
3.22加工坡口···········································14
3.2.3组队··············································14
3.2.4定位焊············································15
3.2.5预热··············································15
3.3角接接头的装配焊接·································17
3.3.1装配··············································17
3.2焊接···············································18
4.1把各部件装配起来···································18
第四章小结··················································19
概述
焊接工作台（weldingbench）定义：
为焊接小型焊件而设置的工作台。
焊接工作台，是用来进行工件的焊接工艺，和铆焊平板不同，工作面为平面或T型槽，具有良好的铸造性，耐磨性和切削加工性,生产工艺规范，经合金化后具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
因此焊接平台在工业生产中获得广泛应用。
焊接工作台在使用时要先进行安装调试，然后才可以使用。
在没有安装调试合格的焊接平台上工作是没有意义的工作，使用过程中，要注意避免工件和焊接平台的工作面有过激的碰撞，防止损坏铸铁平板的工作面；工件的重量更不可以超过焊接平台的额定载荷，否则会造成工作质量降低，还有可能损坏焊接平台的结构，甚至会造成焊接平台变形，使之损坏，无法使用。
机械制造中,金属结构件的焊接质量对整个设备的质量影响是非常重大的。
与铸件相比,结构件具有制造周期短、成本较低等优点,所以在单件、小批量的机械产品生产中,国外已大量使用结构件来代替各类铸件。
目前,我国也正在大力推广以焊代铸,所以焊接的质量将直接影响到能否实行这一替代。
目前生产中,焊接（特别是手工焊接）尚存在着内在质量不稳定、外形不美观、劳动强度大、劳动效率低等问题。
这除了要采用先进的焊接设备和提高焊工的焊接水平，还要为焊接提供适合的工作平台。
综合各方面原因，所以就设计了全功能的焊接工作台。
全能焊接工作台解决了以往工作台不利焊接的缺点，它可以手动升降，自由旋转角度。
操作者可以利用全能焊接工作台自由旋转角度、升降高度，把不利焊接的位置转变为利于焊接的位置，从而提高焊接效率和焊接质量。
第一章结构分析
一、焊接工作台为焊接小型焊件而设置的工作台。
焊接作台，是用来进行工件的焊接工艺，和铆焊平板不同，工作面为平面或T型槽，具有良好的铸造性，耐磨性和切削加工性,生产工艺规范，经合金化后具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
它主要包括五个零部件如图2-2所示。
可以手动升降，自由旋转角度。
操作者可以利用全能焊接工作台自由旋转角度、升降高度，把不利焊接的位置转变为利于焊接的位置，从而提高焊接效率和焊接质量。
表1-1工作台加工工艺过程卡
工作台加工工艺过程卡
产品型号
部件图号
共页
产品名称
工作台
部件名称
第页
工序
工序名称
工序内容
车间
工艺装备及设备
辅助材料
工时定额
1
检验
材料要符合国家标准的质量证书
检验
2
画线
号料，画线
画线
3
切割下料
按画线尺寸切割下料
下料
切割机
4
刨边
按要求刨个板材和管的坡口
机加
刨边机
5
焊接
按焊接工艺组焊T形接头
焊机
手工焊
焊条
6
焊接
按焊接工艺组焊环焊缝
焊机
手工焊
焊条
二、结构图
2.1零件图（如图1.1所示）
图1.1零件图
2.2工作台（如图1.2所示）
图1.2焊接工作台
第二章焊接工作台制造前准备
一、工作台制造前准备
1.设备准备：
所需设备有：
逆变焊机一台、切割机一台、预热及热处理设备、电钻氧乙炔火焰切割设备一套、铸铁平台、高温烘干箱、角磨机、焊条保温桶、錾子、清渣锤、钢丝刷、焊缝万能量规。
工具准备：
5m卷尺一把、90°角尺一把、画笔、石笔角磨机、钢丝刷、小锤、3.7钻头、圆规、8颗10mm的螺母100mm的螺栓E4315碱性焊条，直径为2.5-3.2mm，焊前经400℃烘干。
表2-1下料表
结构序号
结构名称
材料
数量
规格
1
底座圆板
Q235
1
700×30
2
钢管
Q235
1
Ф89×9×180
3
钢管
Q235
2
Ф94×3×100
4
钢管
Q235
3
Ф70×3×400
5
钢管
Q235
1
Ф60×3×400
6
方板
Q235
3
200×100×20
7
圆板
Q235
1
Ф100×5
8
方板
Q235
1
250×100
9
方板
Q235
1
300×200
二、工作台制造焊前准备
1.下料：
根据图样使用切割机切割Q235的钢管，58mm的钢管切成长为150mm,60的钢管切成长为300mm，三根93的钢管切成两根长为150mm，一根长为300mm，再用切割机把Q235的钢板切成尺寸长为200mm、宽为100mm的方板3块，两块长300mm、宽200mm的方板。
2、冲孔
根据图样打孔，先用角尺和石笔在长200mm宽100mm和一块长300mm宽200mm的板上划线，然后用电钻打孔。
由于有几个空直径过大，所以只能用圆规或石笔先在板上划线再用乙炔火焰割，如图3-2所示：
图2.1
3、打磨：
将下好的材料使用角磨机将切口处的毛刺打磨干净、便于装配，将火焰切割的切口熔渣打磨掉。
4、测量：
使用5m卷尺测量下好的材料是否符合要求，如不符合，在装配焊接时进行调配，最终达到要求。
装配前必须将各焊接处及距焊接边缘20mm范围内的铁锈（不包括轧制氧化皮）污垢、油腻、毛刺、涂料及熔渣等清除干净。
5装配时的临时点焊若是以后焊缝的一部分，则所用焊条及其要求应和正式焊缝一样。
第三章焊接工作台的焊接及装配
一、支架与底座的装配焊接（板管的装配焊接）
1、装配
（1.）1、将管子锉钝边0.5～1㎜。
（2、）将管子及孔板的坡口范围20㎜及内外表面上的油、锈及其它污物，至露出金属光泽。
（3、）装配间隙为3㎜。
（4、）定位焊长度为10㎜~15㎜
（5、）管板水平固定焊,施焊时分两个半圈,各两层每半圈都存在仰、立、平三种不同位置的焊接。
2、焊接
（1、）焊材
焊条牌号：
E5015
焊条直径：
Φ3.2
焊条烘干温度：
350°-420°（1-2小时）
（2、）电流
采用ZX系列手工电弧焊机作为焊接电源，反极性法，并配有电流表，电压表作为测试规范的依据
（3、）接头形式（如图）
图3.1
（4、）采用三层三道焊接成形
（5、）焊接范围（见表4-1）
表3-1
焊接层次
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
焊接速度（M/H）
1
3.2
100-110
3-4.5
2
3.2
110-120
7-9
3
3.2
110-120
7-9
3.焊接工艺
（1、）焊前准备
①用锉刀或砂轮把管子及板坡口两侧20mm内的油、锈、水等污垢清理干净。
②定位装配
管板首先水平放置，定位焊以薄透为宜。
定位焊三处
定位焊
图3.2
（2、）操作方法
①起弧：
先在试板上调好电流，直至所需电流大小为止。
一切正常后在如图所示处的板上划擦引弧，待电弧稳定燃烧后引至坡口处中心处尽量压低电弧，并稳弧1-2秒，当管口发出电弧击穿声后立即进入正常运条。
②运条：
由于水平管板是由仰焊，立焊，平焊等多种焊接方法组成其各种焊接方法如下：
a.仰焊采用间断短弧直线形或直线往返形运条法；
b.立焊采用间断短弧的锯齿形跳弧法或月牙形横向摆动运条法；
c.平焊采用直线形运条法。
（3、）接头方法：
a．热接：
当弧坑尚处红热状态时，在离弧坑后10-15mm处引弧焊到收弧处，电弧往熔孔里伸进稍作停留。
此时焊条与焊件夹角为45°，接头动作越快越好。
b．冷接：
在弧坑已经凝固冷却的情况下用砂轮将弧坑打磨成斜坡，然后在弧坑前10-15mm处引燃电弧焊至收弧处将焊条往熔孔重压一下。
并稍作停留，然后正常焊接。
（4、）收弧方法：
封底焊时，焊条在焊缝一侧往下回焊一小段后熄弧，盖面时焊条在弧坑处稍作停留，焊满弧坑后熄弧。
4、焊条角度控制图3.3
5、打底焊（采用断弧焊如图）
图3.4
（1、）在仰焊6点位置前5～8㎜处的坡口处内引弧,焊条在根部与板之间作微小的横向摆动,当母材熔化的铁水与焊条的熔滴连在一起后,然后进行正常手法进行。
（2、）灭弧动作要快,不要拉长电弧,同时灭弧与接弧时间要短,灭弧的频率为每分钟50～60次。
每次重新引燃电弧时，焊条中心要对准熔池前沿焊接方向2/3处,每接弧一次焊缝增长2㎜左右。
（3、）焊接时电弧在管和板上要稍作停留，并在板侧的停留时间要长一些。
（4、）焊接过程中要使熔池大小的形状保持一致，使熔池中的铁水清晰明亮。
溶孔始终深入每侧母材0.5~1mm。
（5、）更换焊条时的连接，当熔池冷却后，必须将收弧处打磨出斜坡方向接头。
（6、）收弧时,将焊条逐渐引向坡口斜前方,或将电弧往回拉一小段,在慢慢提高电弧,使熔池逐渐变小填满弧坑后熄弧。
（7、）焊接技巧一看、二听、三准。
看：
观察熔池形状和大小，并基本保持一致，熔池应为椭圆形。
听：
注意听电弧击穿坡口根部发出的“噗噗”声，如果没有这种声音就是没焊透。
准：
溶孔端点位置要准确。
1、填充层焊接
图3.5
保证坡口两边熔合好，短弧焊，一层填满，焊缝要平整，不能凸出过高，焊缝不能过宽，为盖面层的施焊打好基础。
7、盖面焊
图3.6
（1、）清除打底焊道熔渣，特别是死角。
（2、）盖面层焊接，可采用连弧或断弧焊。
（3、）采用月牙形或横向锯齿形摆动。
（4、）焊条摆动坡口边缘时，要稍作停留。
8、注意事项
（1、）施焊时管板不得转动角度。
以人动焊件不动为准则。
（2、）点焊时，电流应比施焊时的电流稍大，且保证焊透。
（3、）盖面时，电弧在坡口上下侧停留时间稍长，且保持角焊的最佳成型。
（4、）清渣时，要待熔渣时冷却后再进行，不得在高温时用尖锤敲击，清渣后要用钢丝刷刷净。
二、管与管之间的焊接
1.焊接环境及焊条选用和电源极性施焊环境应能保证焊件焊接时所需的足够温度和焊工操作时所需的足够温度和焊工操作技能不受影响。
焊条采用碱性焊条，碱性焊条在焊前要进行烘干处理，其烘干温度是350—400℃保温时间是1—2小时。
烘干时焊条必须分层平放，3.2mm的焊条最多不能超过五层，4mm的焊条最多不能超过三层，且重复烘干次数不能超过三次，并且随用随取，焊接时所用的焊条必须放在保温桶中。
焊接电源及极性应用碱性焊条必须选择直流焊接电源。
为提高焊接电弧燃烧的稳定性，减少飞溅和气孔的产生，必须采用直流反极性接法。
钢管坡口加工、组队，定位焊，预热，转动焊接，外观检查及热处理。
2.钢管坡口加工：
管道平坡口的形式和坡口尺寸应按设计文件要求进行，坡口加工宜采用机械加工方法或氧乙炔切割等热加工方法，在采用热加工方法加工坡口后应去除坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整。
3.组队：
焊件组队前应将坡口及其内外侧表面不小于10mm范围内的油、污垢、毛刺等清除干净。
表3-1
工程名称
管与管的焊接
工艺卡编号
材质
规格
焊接方法
SMAW
焊工资格
焊评编号
无损检测
合格等级
Ⅱ
适用范围
适用于管子壁厚等于3～5㎜的管子与其它管子壁厚大于等于5㎜的管子相连的角焊缝（不考虑管子外径）
焊接工
艺参数
层数
焊接方法
焊材及规格
电源极性
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊接速度（Cm/min）
1
SMAW
E4303
φ2.5
交流
50～65
18～20
14～16
2
SMAW
E4303φ3.2
交流
100～120
20～22
12～14
3
SMAW
E4303φ3.2
交流
100～120
20～22
12～14
坡口尺寸及溶敷图
焊
接
技
术
要
求
1、焊前准备：
a、在坡口及坡口边缘各20mm范围内，
将油、污、锈、垢、氧化皮清除，直至呈现金属光泽。
b、定位焊缝为3条，每2条定位焊缝间距为120°，
定位焊缝长度为5～8mm、厚度为3～4mm。
2、焊接操作：
焊接时按上面工艺参数进行焊接，
同时调整焊条角度，将电弧偏向厚的一边，使两边
尽量受热均匀。
日期
签名
4.定位焊：
在组队完成后定位焊，定位焊焊缝长度及数量根据管径的不同而不同，我们所用的管径都小于100mm，所以定位焊缝长度在5—10mm，定位焊后立即检查如果有缺陷应立即清除重新定位。
5.预热：
焊前预热应符合设计文件的规定，一般预热温度不低于200℃预热宽度以焊缝中心为基准每侧不少于焊件厚度的三倍且不小于50mm，测温方式可采用点加热，条件不具备时，方可采用火焰加热法。
6.转动焊接：
施焊顺序依次为打底层、填充层、盖面层。
打底层：
在坡口表面引弧，然后将电弧引到起焊位置，待钝边熔透后即沿焊缝施焊，施焊位置大概在三点到两点之间（按时钟点）在焊接过程中要注意观察熔池大小及击穿情况，采用断弧法焊接，打底完成后应彻底清除熔渣，特别是焊缝与坡口的结合线上更要严格清理。
填充层可根据具体情况采用单道焊或采用连弧焊接，进行填充时应许选用较大的电流正确的焊接角度，运条方法采用月牙形式锯齿形摆，幅度应逐层加大，注意坡口两侧稍作停留。
用多道焊时注意相邻焊道间的重叠量，以避免焊道间产生沟槽而引起夹渣，填充完成后清理熔渣，打磨干净。
盖面层：
所用的电流稍小一点，要使熔池形状和大小保持均匀一致，左右焊条摆动到坡口边缘时应稍作停顿，以免产生咬边。
换焊条收弧时应对稍填熔滴铁水，迅速更换焊条，并在弧坑前约10mm左右引燃后将电弧退至弧坑的三分之二处，填满弧坑后，就可以正常进行焊接，接头时（最好采用热接法）应注意，不要使接头位置偏离。
外观检查及焊后的消除应力退火焊接完成后检查焊缝外观，焊缝表面成型良好，焊缝边缘应圆滑过渡到母材，焊缝表面不允许有裂纹、气孔、未熔合、咬边等缺陷。
焊后消除应力退火：
焊后把焊件总体或局部均匀加热至相变点以下某一温度（一般600—650℃）保温一定时间，然后均匀缓慢冷却，从而消除应力退火。
二、角接接头的装配焊接
表3-2角接接头焊接工艺卡
1.如图所示把把已加工好的200mmx100mm方形钢板和100mmx5mm圆形钢板进行T型接头式的焊接。
采用划线定位进行装配，以保证垂直度。
把园形铁板放在铸铁平台上固定，用90°坚持在铁板上划线，然后把方铁板装配上去，再用90°角尺测量垂直度，焊前将坡口面和靠近坡口上、下两侧20mm内钢板上的油污、铁锈、水分及其它污物打磨干净，直到漏出金属光泽为止。
用手工电弧焊在方板两端进行定位，定位之后再用90°角尺测量垂直度，如有偏差进行矫正，没有偏差用夹具把方板夹起来以防焊接过程中变形。
然后用多道焊进行焊接，焊三层。
2.打底焊接：
采用直线运条，用短弧进行焊接，速度均匀，焊条中心与焊缝夹角中心重合，注意排渣和铁水的熔敷效果。
3.盖面焊接：
第二道焊缝用直线运条，运条平稳，第二道焊缝要盖第一层焊缝的1/2到2/3左右，焊缝与底板之间融合良好，边缘整齐。
4.第三道焊缝：
操作同第二条焊缝，要覆盖第二条焊缝的1/3到1/2左右，焊条速度均匀，不能太慢，否则容易产生咬边或焊瘤，使焊缝不美观。
5.采用碱性焊条时，焊前经350~400℃烘干2h；酸性焊条时，焊前经100~150℃烘干2h。
6.第一层用100~110的电流进行焊接，中间层把电流调到120~130进行焊接，盖面层用110~120的电流进行焊接，每部完成之后必须用小锤敲渣。
7.把五个装配焊接完成的零、部件，用螺栓进行最后的总装配，如下图所示一台全功能的焊接工作台装配完成。
第四章小结
全能焊接工作台的设计完了，这次设计主要以装配与焊接为主，因此对与装配与焊接我们应当重视，装配与焊接是焊接结构生产过程中的核心，直接关系到焊接结构的质量和生产效率。
同一种焊接结构，由于其生产批量、生产条件不同，或由于结构形式不同，可有不同的装配方式、不同的焊接工艺、不同的装配—焊接顺序，也就会有不同的工艺过程。
装配是将焊前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。
装配工序的工作量大，约占整体产品制造工作量的30％~40％，且装配的质量和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率。
所以，提高装配工作的效率和质量，对缩短产品制造周期、降低生产成本、保证产品质量等方面，都具有重要的意义。
焊接是将已装配好的结构，用规定的焊接方法、焊接参数进行焊接加工，使各零、部件连接成一个牢固整体的工艺过程。
制订合理的焊接工艺对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，降低生产成本非常重要。
当然这次设计使我们对板管之间的装配和焊接方面的认识又有了更深层次的认识、了解，同时也是我们对所掌握的焊接生产的知识的一次验证。
在设计过程中，我们通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
参考文献
1.焊接生产结构机械工业出版社
2.弧焊电源机械工业出版社
3.焊接方法与设备机械工业出版社
4.熔焊原理机械工业出版社
5.金属材料焊接机械工业出版社
升级会员 