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1、1学生学号学生学号 实验课成绩实验课成绩学学 生生 实实 验验 报报 告告 书书实验课程名称实验课程名称综合实验（二） 典型焊接结构的焊接工艺设计与制造开开 课课 学学 院院材料科学与工程指导教师姓名指导教师姓名学学 生生 姓姓 名名学生专业班级学生专业班级22011-2012学年第1学期实验教学管理基本规范实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学 水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效 果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。1、 本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程
2、可根据具体情况参照执行或暂不执行。2、 每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。3、 实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。4、 学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。5、 教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验
3、项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。6、 实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。附表：实验考核参考内容及标准附表：实验考核参考内容及标准观测点考核目标成绩组成实验预习1 预习报告 2 提问 3 对于设计型实验，着重考查设计方案的 科学性、可行性和创新性对实验目的和基本原理 的认识程度，对实验方 案的设计能力20%实验过程1 是否按时参加实验 2 对实验过程的熟悉程度 3 对基本操作的规范程度 4 对突发事件的应急处理能力 5 实
4、验原始记录的完整程度 6 同学之间的团结协作精神着重考查学生的实验态 度、基本操作技能；严 谨的治学态度、团结协 作精神30%结果分析1 所分析结果是否用原始记录数据 2 计算结果是否正确 3 实验结果分析是否合理 4 对于综合实验，各项内容之间是否有分 析、比较与判断等考查学生对实验数据处 理和现象分析的能力； 对专业知识的综合应用 能力；事实求实的精神50%3实验课程名称：综合实验（二）实实验验项项目目名名称称典型焊接结构的焊接工艺设计与制造实实验验成绩成绩实实 验验 者者专业班级专业班级组组 别别第三组同同 组组 者者实验日期实验日期2011 年 12 月 22 日一、实验目的一、实验目
5、的熟悉低碳钢焊接工艺文件内容，学习和掌握焊接工艺文件的制定；熟悉低 碳钢焊接焊前准备和工艺过程，加深理解电弧焊方法的特点、焊接工艺参数对 焊缝成形及焊接质量的影响，了解焊接质量的评定方法和过程。二、实验内容二、实验内容1、完成规定的典型焊接结构的焊接工艺设计（见图 1） ，母材 Q235A；2、完成典型焊接结构制造；3、焊接缺陷的分析处理；4、焊接变形的控制和矫正；图 1 焊接工字梁其中实验数据为 L=500mm，B=80mm，H=120mm，A1=8mm，A2=12mm。三、实验设备、仪器及耗材三、实验设备、仪器及耗材、主要焊接及切割设备：手工电弧焊机、半自动 CO2 气体保户焊机、手工及
6、自动切割设备、碳弧气刨设备等; 2、焊接材料：药芯焊丝、实芯焊丝、焊条、CO2 气体、氧气、CO2 气体、乙炔、 碳棒等等; 3、Q235A 钢板。 4、各类工具4四、实验要求四、实验要求1、完成规定结构的制造，翼板至少两块钢板对接，焊接方法自选，焊接工艺自 定并实施焊接； 2、用 CAD 图表述结构尺寸并进行相关焊缝标注； 3、不同尺寸及不同形式的焊缝制定相应的工艺卡（工艺卡以表格的形式，应有 相应的焊接接头图） ； 4、工艺卡应独立设计表格，其内容可相同，表格应有区别。五、实验步骤五、实验步骤1、制定焊接工艺文件（装配、整形、焊接方法、焊接规范参数、焊接材料准备、 焊接顺序等） ，焊接工艺
7、卡片采用表格形式。教师审定后实施。2、根据焊接梁结构确定所用钢板尺寸3、依据所定钢板尺寸下料及坡口加工4、装配5、整形6、根据你所制定的焊接工艺文件焊接7、焊接质量检验、焊接缺陷分析处理8、焊后变形矫正56、实验过程记录实验过程记录1、焊接工艺卡焊接工艺卡母材Q235焊接位 置平焊清根手 段砂轮,碳刨焊接方 法CO2气体保护焊成型工 艺双面焊焊丝直 径1.2mm焊接材 料H08Mn2SiA（焊丝）焊后热处理消除热 应力焊接规范参数电流(A)电压 （V)伸出长 度(mm)气体流 量 (L/min )电源种类和极性一层150-17018-2110-1410-15直流反接焊接层反面170-20020
8、-2310-1410-15直流反接 序号施焊要求1焊前将待焊区域及附近20mm 范围内的水分、油污及赃物去除 干净 2焊缝余高3mm 3注意根本焊透4焊缝外观检验合格后，筒体经行20%X-RT 射线探伤，按 JB4730-94 级合格 节点图表 1 对接接头焊缝工艺卡6表 2 交接接头焊接工艺卡72 2、根据焊接梁结构确定所用钢板尺寸、根据焊接梁结构确定所用钢板尺寸根据梁结构确定所用钢板尺寸为： 12 120505图 2 腹板实际切割所需尺寸80505 8 图 3 翼板实际切割过程所用尺寸考虑到火焰切割后平整度不够以及开坡口所需要加工余量，故相应增加了尺寸。3、依据所定钢板尺寸下料及坡口加工依
9、据所定钢板尺寸下料及坡口加工30 308 81503505012050500图 4 翼板和腹板下料图84、焊接顺序及应力分析焊接顺序及应力分析图 5 工字梁上下角焊缝对称分布在相同数值的焊接规范下进行焊接，每道焊缝引 起的变形量并非互相抵消，而且先焊的引起的变形最大，但最后焊接的焊缝变 形一般总是和最先焊的焊缝引起的变形方向一致，所以在装配完毕以后，焊接 顺序也是很重要的，正确的焊接顺序能减少变形，根据图5出现的弯曲变形会很 小。图 6 扭曲变形产生的根本原因主要是焊缝的角变形沿焊缝长度分布不均匀,在焊 接工字梁的时候如图所示的焊接顺序和焊接方向，则会产生如图 6 所示的扭曲 变形，这主要是角
10、变形沿焊缝长度逐渐增大的结果。如果改变焊接顺序，沿同 向焊接，就会克服这种扭曲变形，这是因为两条相邻的焊缝同时同向同一个方 向焊接，这样就会相互抵消各自的焊接变形95、装配、装配装配时为保证腹板在翼板的中间位置，可在两块翼板中心出画上标记，在将其 中一块翼板和腹板装好，用直角尺确保垂直度，并靠在压块上进行点固，同样 的方法将第二块翼板也点固在一起。6 整形整形焊后出现变形的矫正的方法为： （1） 、机械矫正法机械矫正法是利用外力使构件产生与焊接变形相反的变形，使两者抵消。 焊接变形是由于塑性区缩短而造成的，而机械矫正法就是通过外力使那些 缩短的部分拉长，以此来矫正焊接变形，外力通常是采用压力机
11、。 此外还可以用锤击法来延展焊缝及附近区域的金属，以减小变形。 还可用碾压法，碾压焊缝及两侧使之伸长。 运用此法，对冷作硬化大的材料要引起注 意，高强钢要注意冷脆。 （2）火焰矫正法 该法是利用火焰局部加热时产生的 压缩塑性变形使较长部位的金属缩短来达 到矫正变形的目的。所以说本法的基本原 理与前者正好相反，前者是使短的部分拉 长而后者是使长的部位缩短。具体做法是 用气焊焊炬在工件较长的部位加热。为了 提高矫形效率，可以在加热的同时在加热 点周围喷水冷却来限制火焰加热的范围，提高对加热点的挤压作用。7、根据所制定的焊接工艺文件焊接、根据所制定的焊接工艺文件焊接焊接顺序： （1）用反变形法对接翼
12、板。 （2）将翼板和腹板整体组装在一起，用点固的方式整体固定装配，注意几条焊 缝间交叉放置，间距至少是板厚的 20 倍。 （3) 长条角焊缝的焊接顺序是底面左侧-上面右侧-上面左侧-底面右侧。108、焊后结构照片焊后结构照片11129、焊后分析、焊后分析焊后工字梁出现了明显的变形，其中以翼板与腹板的角焊缝的的角变形为主。此工字梁翼 板于腹板的垂直度不是很好，很显然是由于焊接时缺少必要的工装夹具，导致在焊接过程 中无法控制变形。13表 3：箱形梁的结构参数变化。单位（mm）由表 3 知，在翼板的对接中，钢板发生了收缩变形，长度方向上收缩量为 2mm 左右。宽 度方向上的收缩量为 1mm。高度方向
13、为 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底面左侧22.3-22.5160-1959.53 分 28 秒上面右侧22.3-22.5150-18593 分 37 秒底面右侧22.3-22.5163-1949.53 分 18 秒上面左侧22.2-22.5160-19293 分 36 秒表 4：焊接工艺参数 由上表可计算得出 翼板正面焊速为 196212mm/min，
14、反面焊速为 497527mm/min 角焊缝焊速为 138151mm/min 由表 4 可知，本次实验的焊接速度余高角焊缝厚度翼板1正4.3底面左侧4.8翼板1反3.1上面右侧6.2翼板2正4.2底面右侧6.3翼板2反2.8上面左侧5.9表 5 焊缝参数由焊接参数计算可知，正面对接接头的余高超出了预设的 3mm，说明焊接速度过慢，焊丝 的熔敷量过大。由于腹板跟翼板上焊脚高度保持一致，故焊脚高 k=角焊缝厚度。角焊缝 k 值由上到下分别为 6.79mm、8.77mm、8.91mm、8.34mm。除了底面左侧焊缝，其他的 k 值均大于预设 的 8m，这里的焊接速度而是过慢，焊丝的熔敷量过大。焊后长
15、结构的长度原长123平均值长505502502503502.5宽83 82.58282.82高 110108109108108147、思考题思考题1、你是如何控制焊接变形的？你所制造的焊接结构焊后变形如何？如变形太大，、你是如何控制焊接变形的？你所制造的焊接结构焊后变形如何？如变形太大， 如何矫正？如何矫正？ 答：通过选择焊接顺序、反变形法、恰当的焊接规范的选择以及开坡口来进行控制。焊接 顺序的角焊缝为同方向焊，对接焊缝为左下右上左上右下，对接焊缝焊前采用反变形法，事先反向弯曲一个小角度。同时在保证结构的承载能力的条件下，采用开坡 口的焊缝可以比一般角焊缝减少焊缝金属，对减小变形有利。这次焊后
16、变形比较大，原因是没有合适的工装夹具，基本上是用手扶着焊，导致无法 精确控制变形。在本次实验中，主要采用了机械矫正的方法。由于火焰矫正对技术要求较高，只是现 场了解了下，主要是靠焊后小锤敲击的方法来矫正。2、有无焊接缺陷出现？原因是什么？、有无焊接缺陷出现？原因是什么？ 答：首先是角变形。由于没有夹具，无法再对接接头焊接时准确对准，同时对反变形法操 作不熟练，导致焊后出现多次角变形。不得不将翼板重新切割，再次打磨进行对接接头焊 接。 其次是未焊透。原因有两个。一个是由于之前翼板存在一定程度的角变形，导致跟腹 板无法保持一定距离。使得前后距离保持不一致。如下图腹板翼板另一个原因是焊接规范中电流实际使用时比预定稍小，预定为 18
