液化气瓶焊接工艺设计.

课程设计说明书

课程：金属热加工工艺课程设计

题目：液化气瓶焊接工艺设计

姓名：霍新宇

专业：机械设计与制造

班级：机械二班

学号：1406170079

指导教师：王晓燕

课题完成时间：2015/11/27 至2010/12/3

机械工程学院机械系机械设计与制造专业机械二班班

学号 1406170079姓名霍新宇指导老师王晓燕

设计题目：液化气瓶焊接工艺设计

课程名称：热加工工艺课程设计

课程设计时间：11月 27 日至 12 月 4 日共 1 周

课程设计工作内容与基本要求（已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料）（纸张不够可加页）

1、已知技术参数

图1 16Mn钢液化气瓶体

2、设计任务要求（完成后需要提交的文件和图表等）

（1）设计任务

1）选择焊接方法。

2）确定焊接接头及坡口形式。

3）选择焊接填充材料。

4）提出焊接工艺要求。

（2）设计要求

1）设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。

2）按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书（不少于3000字）。

3、工作内容及计划安排

熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作 1天

工艺设计和工艺计算 2天

编制焊件焊接工艺卡 1天

确定焊件焊接工艺步骤 2天

编写设计说明书 1天

4、主要参考资料

《热加工工艺基础》、《金属成型工艺设计》、《机械设计手册》。

系主任审批意见：

液化气瓶焊接工艺设计

摘要

焊接是将两个分离的金属工件,通过局部加热、加压或两者并用等手段，使其达到原子间扩散与结合而连接成为一个不可拆卸整体的加工方法。焊接在制造业中具有十分重要的作用，广泛的运用于船体，炉壳，建筑构架，起重机械，锅炉，压力容器，运输车辆，家用电器等场合，焊接已普遍地取代了铆接。焊接和铸、锻工艺结合起来，解决了大型设备制造的困难。焊接还可用于铸、锻件缺陷的修补和机器零件磨损的修复。本设计通过液化气瓶焊接的工艺设计，熟悉焊接方法的选择，焊接材料选择，焊接工艺要求等

关键词：焊接,热加工,铸造,锻造

目录

摘要 (3)

1.绪论 (4)

2.设计步骤：

2.1焊缝位置的确定 (6)

2.2焊接接头的设计 (10)

2.3焊接方法及材料选择 (11)

2.4焊接工艺措施及要求 (12)

2.5焊接工艺及流程 (12)

2.6工艺卡 (13)

3.总结 (15)

4.参考文献 (15)

1 绪论

焊接是一门制造技术，适应于现在工业发展的需要以现代工业为基础发展起来的，而且直接服务于机械设计制造。焊接技术的发展与制造工业的需要紧密相关，许多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生产规模的日益扩大，焊接结构正朝着大型、高容量、高参数、耐磨、耐蚀、耐低温、耐动载的方向发展，这就是不仅需要为焊接生产提供质量更高、性能更好的各种焊机、焊接材料和焊接工装设备，使焊接生产实现机械化和自动化，减少人为因素干扰，达到保证和稳定焊接质量、改善焊工劳动条件、提高生产率、促进文明生产的目的。

2 设计步骤

（1）焊缝位置的确定

产品概况：

产品基本介绍

结构名称：液化石油汽瓶体；

组成：瓶体，甁嘴；

材料：16MnR(R表示压力容器用刚)；

壁厚：3mm；

生产类型：大量生产；

工作压力为2.5Mpa，是由上下封头经冲压成形并焊接而成。

可知，该容器为中压容器，应采用薄壁构件接头形式。

工艺参数

焊接时，为保证焊接质量，必须选择合理的工艺参数，所选定的焊接工艺参数总称为焊接工艺规范。例如，手工电弧焊的焊接工艺规范包括：焊接电流、焊条直径、焊接速度、电弧长度（电压）和多层焊焊接层数等，其中电弧长度和焊接速度一般由操作者在操作中视实际情况自行掌握，其他参数均在焊接前确定。

1）．焊条直径

焊条直径根据焊件的厚度和焊接位置来选择。一般，厚焊件用粗焊条，薄焊件用细焊条。立焊、横焊和仰焊的焊条应比平焊细。平焊对接时焊条直径的选择如表4-3所示：

表4-3焊条直径的选择（mm）

工件厚度 2 3 4～7 8～12 ≥13

焊条直径 1.6～2.0 2.5～3.2 3.2～4.0 4.0～5.0 4.0～5.8

2）．焊接电流和焊接速度

焊接电流是影响焊接接头质量和生产率的主要因素。电流过大，金属熔化快，熔深大、金属飞溅大，同时易产生烧穿、咬边等缺陷；电流过小，易产生未焊透、夹渣等缺陷，而且生产率低。确定焊接电流时，应考虑到焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊接位置等因素，其中主要的是焊条直径。一般，细焊条选小电流，粗焊条选大电流。

焊接速度是指焊条沿焊缝长度方向单位时间移动的距离，它对焊接质量影响很大。焊速过快，易产生焊缝的熔深浅、熔宽小及未焊透等缺陷；焊速过慢，焊缝熔深、熔宽增加，特别是薄件易烧穿。确定焊接电流和焊接速度的一般原则是：在保证焊接质量的前提下，尽量采用较大的焊接电流值，在保证焊透且焊缝成形良好的前提下尽可能快速施焊，以提高生产率。

焊接工艺参数对焊缝形状的影响。

焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（例如，焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称为焊接工艺参数。工艺参数对焊缝形状的影响如下：（1）焊接电流当其它条件不变时，增加焊接电流，焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变（或略有增加），见图16a。

（2）电弧电压当其它条件不变时，电弧电压增大，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余高略有减少，见图16b。

（3）焊接速度 当其它条件不变时，焊接速度增加，焊缝宽度、焊缝厚度和余高都减少，见图 16c 。

焊接电流、电弧电压和焊接速度是焊接时的三大焊接工艺参数，选用时，应当考虑到这三者之间的相互适当配合，才能得到形状良好，符合要求的焊缝。 埋弧焊工艺规范如下

焊丝牌号：H08A 或H08MnA 焊 剂：HJ43 焊丝直径：2.mm 焊丝超前量：26~28mm 焊接电流：260~280A 电弧电压：26~27 焊接速度：36m/h

有两种方案可供选择

在图a

）方案中，将筒体布置成两条环形焊缝和一条轴向直焊缝且均为对

接焊缝。在此方案上下封头拉深变形较小，容易成形，但焊缝多，焊接工作量大，且轴向焊缝处于拉应力最高位置，则瓶体受到破坏的可能性很大。

图b）方案中，则仅在中部设有一条环缝，由于径向拉应力一般为轴向拉应力的2倍，若去掉了轴向拉应力则完全可避免方案a）的缺点，因此对这种瓶体尺寸不大的焊接件，可优先选用方案b）的焊缝位置比较合理。

(2)焊接接头的设计

根据施焊金属件的空间位置，常见的焊接接头型式有：对接接头、搭接接头、角接接头和丁字接头等。其中对接接头受力均匀，是应用最多的接头型式。搭接接头受力时将产生附加弯矩，而且消耗金属量大，但不需开坡口，装配尺寸要求不高。

焊件坡口

根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工出一定几何形状的沟槽称为坡口。连接瓶体与瓶嘴的焊缝，一般采用不开坡口的角焊缝即可。而瓶体主环缝的接头形式，宜采用衬环对接或缩口对接，这样不仅可以防止烧穿，而且便于上下封头的定位装配。下图为衬环对接。

角焊缝两焊件接合面构成直交或接近直交所焊接的焊缝，

角焊缝

衬环对接

同时为确保环焊缝和直焊缝焊透，尽管焊件厚度不大，仍应按对接形式并开设V形坡口。并且瓶体环缝上装焊的内衬环或缩口厚度及宽度，均应根据V形坡口尺寸确定，而焊缝强度的校核计算省略。

(3)焊接方法及材料选择

焊接方法的选择应充分考虑材料的焊接性，焊接厚度，焊缝长短，生产批量及焊接质量的因素

任务容器用16MnR为低合金机构刚属于Q345，具有良好的综合力学性能，焊接性能，工艺性能及冲击性能。

16MnR低合金结构钢的化学成分

机械性能

由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015（J507）型电焊条。

由于瓶体在运输和使用过程中均需承受一定冲撞和压力，质量要求较高且为批量生产，因此选用焊接质量稳定，生产率高的埋弧焊。

若无埋弧焊设备时，也可采用焊条电弧焊，瓶嘴装焊时由于其焊缝直径较小，可选用焊条电弧焊焊接。

(4)焊接工艺措施及要求

瓶体上下封头拉伸成形后，由于开口端变形大，冷变形强化严重，加上板材纤维组织的影响，在残余应力作用下很容易发生裂纹。为防止裂纹的产生，拉伸后应立即进行再结晶退火工艺。

同时，为减少焊缝气孔和夹渣等焊接缺陷，焊接接缝附近必须严格清除氧化皮，铁锈及油污等，尤其对承受内压力为1.6~10Mpa的中压容器要求更为严格。为去除焊接残余应力，并改善焊接接头的组织与性能，这类瓶体焊后应立即进行2处理，至少要进行去应力退

（5）焊接工艺及流程

液化气瓶的冲压及装焊等工艺过程依次为：落料——拉深——再结晶退火——冲孔——除锈——装焊衬环，瓶嘴——装配上下封头——除锈——焊接主环缝—

—正火——水压试验——气密试验，如下图

装焊图

（6）工艺卡

衬

环

对

接