1、.學生學號 實驗課成績學 生 實 驗 報 告 書實驗課程名稱綜合實驗（二）典型焊接結構的焊接工藝設計與制造開 課 學 院材料科學與工程指導教師姓名學 生 姓 名學生專業班級2011-2012學年第1學期實驗教學管理基本規范實驗是培養學生動手能力、分析解決問題能力的重要環節；實驗報告是反映實驗教學水平與質量的重要依據。為加強實驗過程管理，改革實驗成績考核方法，改善實驗教學效果，提高學生質量，特制定實驗教學管理基本規范。1、 本規范適用于理工科類專業實驗課程，文、經、管、計算機類實驗課程可根據具體情況參照執行或暫不執行。2、 每門實驗課程一般會包括許多實驗項目，除非常簡單的驗證演示性實驗項目可以不

2、寫實驗報告外，其他實驗項目均應按本格式完成實驗報告。3、 實驗報告應由實驗預習、實驗過程、結果分析三大部分組成。每部分均在實驗成績中占一定比例。各部分成績的觀測點、考核目標、所占比例可參考附表執行。各專業也可以根據具體情況，調整考核內容和評分標準。4、 學生必須在完成實驗預習內容的前提下進行實驗。教師要在實驗過程中抽查學生預習情況，在學生離開實驗室前，檢查學生實驗操作和記錄情況，并在實驗報告第二部分教師簽字欄簽名，以確保實驗記錄的真實性。5、 教師應及時評閱學生的實驗報告并給出各實驗項目成績，完整保存實驗報告。在完成所有實驗項目后，教師應按學生姓名將批改好的各實驗項目實驗報告裝訂成冊，構成該實

3、驗課程總報告，按班級交課程承擔單位（實驗中心或實驗室）保管存檔。6、 實驗課程成績按其類型采取百分制或優、良、中、及格和不及格五級評定。附表：實驗考核參考內容及標準觀測點考核目標成績組成實驗預習1 預習報告2 提問3 對于設計型實驗，著重考查設計方案的科學性、可行性和創新性對實驗目的和基本原理的認識程度，對實驗方案的設計能力20%實驗過程1 是否按時參加實驗2 對實驗過程的熟悉程度3 對基本操作的規范程度4 對突發事件的應急處理能力5 實驗原始記錄的完整程度6 同學之間的團結協作精神著重考查學生的實驗態度、基本操作技能；嚴謹的治學態度、團結協作精神30%結果分析1 所分析結果是否用原始記錄數據

4、2 計算結果是否正確3 實驗結果分析是否合理4 對于綜合實驗，各項內容之間是否有分析、比較與判斷等考查學生對實驗數據處理和現象分析的能力；對專業知識的綜合應用能力；事實求實的精神50%實驗課程名稱：綜合實驗（二）實驗項目名稱典型焊接結構的焊接工藝設計與制造實驗成績實 驗 者專業班級組 別第三組同 組 者實驗日期2011年12月22日一、實驗目的熟悉低碳鋼焊接工藝文件內容，學習和掌握焊接工藝文件的制定；熟悉低碳鋼焊接焊前準備和工藝過程，加深理解電弧焊方法的特點、焊接工藝參數對焊縫成形及焊接質量的影響，了解焊接質量的評定方法和過程。二、實驗內容 1、完成規定的典型焊接結構的焊接工藝設計（見圖1），

5、母材Q235A； 2、完成典型焊接結構制造； 3、焊接缺陷的分析處理； 4、焊接變形的控制和矯正； 圖1 焊接工字梁其中實驗數據為L=500mm，B=80mm，H=120mm，A1=8mm，A2=12mm。三、實驗設備、儀器及耗材、主要焊接及切割設備：手工電弧焊機、半自動CO2氣體保戶焊機、手工及自動切割設備、碳弧氣刨設備等;2、焊接材料：藥芯焊絲、實芯焊絲、焊條、CO2氣體、氧氣、CO2氣體、乙炔、碳棒等等;3、Q235A鋼板。4、各類工具四、實驗要求1、完成規定結構的制造，翼板至少兩塊鋼板對接，焊接方法自選，焊接工藝自定并實施焊接；2、用CAD圖表述結構尺寸并進行相關焊縫標注；3、不同尺寸

6、及不同形式的焊縫制定相應的工藝卡（工藝卡以表格的形式，應有相應的焊接接頭圖）；4、工藝卡應獨立設計表格，其內容可相同，表格應有區別。五、實驗步驟1、制定焊接工藝文件（裝配、整形、焊接方法、焊接規范參數、焊接材料準備、焊接順序等），焊接工藝卡片采用表格形式。教師審定后實施。2、根據焊接梁結構確定所用鋼板尺寸3、依據所定鋼板尺寸下料及坡口加工4、裝配5、整形6、根據你所制定的焊接工藝文件焊接7、焊接質量檢驗、焊接缺陷分析處理8、焊后變形矯正6、 實驗過程記錄1、 焊接工藝卡焊接工藝卡母材Q235焊接位置平焊清根手段砂輪,碳刨焊接方法CO2氣體保護焊成型工藝雙面焊焊絲直徑1.2mm焊接材料H08Mn

7、2SiA（焊絲）焊后熱處理消除熱應力焊接規范參數電流(A)電壓（V)伸出長度(mm)氣體流量 (L/min)電源種類和極性焊接層一層150-17018-2110-1410-15直流反接反面170-20020-2310-1410-15直流反接序號施焊要求1焊前將待焊區域及附近20mm范圍內的水分、油污及贓物去除干凈2焊縫余高<3mm3注意根本焊透4焊縫外觀檢驗合格后，筒體經行20%X-RT射線探傷，按JB4730-94級合格節點圖表1 對接接頭焊縫工藝卡 表2 交接接頭焊接工藝卡2、根據焊接梁結構確定所用鋼板尺寸根據梁結構確定所用鋼板尺寸為： 12 120 505 圖2 腹板實際切割所需尺

8、寸 80 505 8圖3 翼板實際切割過程所用尺寸考慮到火焰切割后平整度不夠以及開坡口所需要加工余量，故相應增加了尺寸。3、 依據所定鋼板尺寸下料及坡口加工 30° 30° 8 8 150 350 50° 120 50° 500圖4 翼板和腹板下料圖4、 焊接順序及應力分析 圖5工字梁上下角焊縫對稱分布在相同數值的焊接規范下進行焊接，每道焊縫引起的變形量并非互相抵消，而且先焊的引起的變形最大，但最后焊接的焊縫變形一般總是和最先焊的焊縫引起的變形方向一致，所以在裝配完畢以后，焊接順序也是很重要的，正確的焊接順序能減少變形，根據圖5出現的彎曲變形會很小。 圖

9、6扭曲變形產生的根本原因主要是焊縫的角變形沿焊縫長度分布不均勻,在焊接工字梁的時候如圖所示的焊接順序和焊接方向，則會產生如圖6所示的扭曲變形，這主要是角變形沿焊縫長度逐漸增大的結果。如果改變焊接順序，沿同向焊接，就會克服這種扭曲變形，這是因為兩條相鄰的焊縫同時同向同一個方向焊接，這樣就會相互抵消各自的焊接變形5、裝配裝配時為保證腹板在翼板的中間位置，可在兩塊翼板中心出畫上標記，在將其中一塊翼板和腹板裝好，用直角尺確保垂直度，并靠在壓塊上進行點固，同樣的方法將第二塊翼板也點固在一起。6整形焊后出現變形的矯正的方法為：（1）、機械矯正法 機械矯正法是利用外力使構件產生與焊接變形相反的變形，使兩者抵

10、消。焊接變形是由于塑性區縮短而造成的，而機械矯正法就是通過外力使那些縮短的部分拉長，以此來矯正焊接變形，外力通常是采用壓力機。此外還可以用錘擊法來延展焊縫及附近區域的金屬，以減小變形。還可用碾壓法，碾壓焊縫及兩側使之伸長。運用此法，對冷作硬化大的材料要引起注意，高強鋼要注意冷脆。（2）火焰矯正法該法是利用火焰局部加熱時產生的壓縮塑性變形使較長部位的金屬縮短來達到矯正變形的目的。所以說本法的基本原理與前者正好相反，前者是使短的部分拉長而后者是使長的部位縮短。具體做法是用氣焊焊炬在工件較長的部位加熱。為了提高矯形效率，可以在加熱的同時在加熱點周圍噴水冷卻來限制火焰加熱的范圍，提高對加熱點的擠壓作用

11、。7、根據所制定的焊接工藝文件焊接焊接順序：（1）用反變形法對接翼板。（2）將翼板和腹板整體組裝在一起，用點固的方式整體固定裝配，注意幾條焊縫間交叉放置，間距至少是板厚的20倍。（3) 長條角焊縫的焊接順序是底面左側-上面右側-上面左側-底面右側。8、 焊后結構照片9、焊后分析焊后工字梁出現了明顯的變形，其中以翼板與腹板的角焊縫的的角變形為主。此工字梁翼板于腹板的垂直度不是很好，很顯然是由于焊接時缺少必要的工裝夾具，導致在焊接過程中無法控制變形。 結構的長度原長焊后長123平均值長505502502503502.5寬83 82.58282.82高 110108109108108表3：箱形梁的結

12、構參數變化。單位（mm）由表3知，在翼板的對接中，鋼板發生了收縮變形，長度方向上收縮量為2mm左右。寬度方向上的收縮量為1mm。高度方向為1mm。U（V)I(A)Q(L/min)t翼板1正22.3-22.5150-1701024秒4翼板1反22.2-22.5180-200109秒65翼板2正22.3-22.5196-208922秒6翼板2反22.222.5190-20099秒1底面左側22.3-22.5160-1959.53分28秒上面右側22.3-22.5150-18593分37秒底面右側22.3-22.5163-1949.53分18秒上面左側22.2-22.5160-19293分36秒表4

13、：焊接工藝參數由上表可計算得出翼板正面焊速為196212mm/min，反面焊速為497527mm/min角焊縫焊速為138151mm/min由表4可知，本次實驗的焊接速度余高角焊縫厚度翼板1正4.3底面左側4.8翼板1反3.1上面右側6.2翼板2正4.2底面右側6.3翼板2反2.8上面左側5.9表5 焊縫參數由焊接參數計算可知，正面對接接頭的余高超出了預設的3mm，說明焊接速度過慢，焊絲的熔敷量過大。由于腹板跟翼板上焊腳高度保持一致，故焊腳高k=。角焊縫k值由上到下分別為6.79mm、8.77mm、8.91mm、8.34mm。除了底面左側焊縫，其他的k值均大于預設的8m，這里的焊接速度而是過慢

14、，焊絲的熔敷量過大。7、 思考題1、你是如何控制焊接變形的？你所制造的焊接結構焊后變形如何？如變形太大，如何矯正？  答：通過選擇焊接順序、反變形法、恰當的焊接規范的選擇以及開坡口來進行控制。焊接順序的角焊縫為同方向焊，對接焊縫為左下右上左上右下，對接焊縫焊前采用反變形法，事先反向彎曲一個小角度。同時在保證結構的承載能力的條件下，采用開坡口的焊縫可以比一般角焊縫減少焊縫金屬，對減小變形有利。 這次焊后變形比較大，原因是沒有合適的工裝夾具，基本上是用手扶著焊，導致無法精確控制變形。 在本次實驗中，主要采用了機械矯正的方法。由于火焰矯正對技術要求較高，只是現場了解了下，主要是靠焊后小錘敲

15、擊的方法來矯正。2、有無焊接缺陷出現？原因是什么？答：首先是角變形。由于沒有夾具，無法再對接接頭焊接時準確對準，同時對反變形法操作不熟練，導致焊后出現多次角變形。不得不將翼板重新切割，再次打磨進行對接接頭焊接。其次是未焊透。原因有兩個。一個是由于之前翼板存在一定程度的角變形，導致跟腹板無法保持一定距離。使得前后距離保持不一致。如下圖 腹板 翼板 另一個原因是焊接規范中電流實際使用時比預定稍小，預定為180200A，但實際多為160190A，導致熱輸入量過小。在這里，另一個比較重要的焊接速度因素反而影響不大。因為我們的焊接速度控制的很好，熔敷量也足夠。這次的未焊透主要就是實際電流過小。 還出現了弧坑。由于收弧和斷弧操作不當在焊道末端形成的低洼部分，其原理是焊條停留時間短，填充金屬不夠。 還出現了飛濺。這主要是CO2氣體保護焊短路過渡中不可避免的缺陷，8、 實驗總結 在本次試驗中，我們設計的是很簡單的工字梁，但在實驗過程中基本上把學過的知識都綜合了一遍。在這次的實際操作中，我發現以前主要關注的焊接規范必須要與實際生產中相結合，并嚴格執行才能取得所得焊縫。之前的課堂學習主要把精力放在了焊