《液化气瓶焊接装置机械设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液化气瓶焊接装置机械设计（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、洛阳理工学院课 程 设 计 说 明 书课程名称： 设计课题： 专 业： 指导教师： 班 级： 姓 名： 年 月 日课 程 设 计 任 务 书 系 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 设计题目： 课程设计内容与要求：指导教师 设计（论文）开始日期 设计（论文）完成日期 课 程 设 计 评 语 第 页 系 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 设计题目： 课程设计篇幅：图 纸 张说明书 页指导教师评语： 年 月 日 指导教师 洛阳理工学院目录前言2第一章 液化气瓶的分析31.1、液化气瓶的使用背景31.2、液化气瓶的结构及尺寸参数31.3、液化气瓶的材料选择4第二章液化气瓶工艺分析62.1、
2、液化气瓶的成形工艺62.2、确定焊缝位置72.3、焊接接头形式82.4、液化气瓶的焊接方法的选择9第三章液化气瓶焊接参数的选择103.1、焊丝的选择103.2、焊剂的选择103.3、焊接电流、电压和焊接速度的选择113.4、工艺参数的确定143.4.1、焊接参数143.4.2、装配间隙143.4.3、筒体环缝埋弧焊焊丝的偏距e143.5、焊接设备的选择15第四章焊接工装的选择164.1、工件夹紧装置164.2、减速器及电机的选用174.3、汽缸的选用19总结20参考文献21前言焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接过程的实质是两块金属的冶
3、金结合，焊接属于不可拆连接。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。液化气瓶的焊接装置课程设计是焊接专业课程学习中的一个重要环节，是焊接工艺设计、生产设计、焊接夹具设计及焊接辅助机构设计的综合学习课程。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。第一章 液化气瓶的分析1.1、液化气瓶的使用背景液化气是目前家庭里最常用的能源，它是一种清洁的和产热量高的
4、新型能源，不管城市或农村大都采用罐装的液化气，但它是一种易燃易爆的气体，因此对于液化气的贮存也必须通过生产专门的罐体来保证它的使用安全。液化气瓶是一种常温下使用的低压容器，它的特点是密封性能必须好，同时还要保证能够承受一定的压力，同时还要适应一定的温度变化。1.2、液化气瓶的结构及尺寸参数图1.1 液化气瓶的结构液化气瓶的结构如图1.1所示，主要包括护罩、瓶阀、瓶耳、阀座、衬圈和底座组成。其中液化气瓶的主体部分是由上下瓶体组成，上下部分之间是通过焊接完成装配的。本课程设计所要完成的液化气瓶的参数：直径：350mm高度：600mm厚度：6mm内部压强：1.5Mpa1.3、液化气瓶的材料选择根据设
5、计任务要求：液化气瓶承载压力为1.5MPa，厚度为6mm。1、焊接性要求 液化气瓶在生产制造过程中涉及大量的焊接工作，因此对于材料的焊接性能要求较高。材料中的碳、硫、磷等元素都是严重影响材料焊接性的成分，尤其是硫磷元素是十分有害的，在焊缝中容易诱发裂纹。因此，在保证材料强度的情况下，尽量减少碳、硫、磷的含量。2、强度要求 钢材的强度一般是由拉伸试验来测定的，故通常称抗拉强度。随着工业的发展，对液化气瓶的工作压力要求越来越高，如果还用强度较低的钢材制造，就必须增加钢板的厚度，这不仅给加工带来不便，同时还会浪费资源。为解决这一矛盾，就需使用高强度的钢材，这也是一种发展趋势。3）、塑性要求 乙炔瓶的
6、加工过程中涉及冲压、弯曲，这都要求钢材具有良好的塑性。按现行压力容器用钢标准规定，用于制造压力容器用钢的最低伸长率不得小于17%。4）、冲击韧度要求 从材料角度来讲，钢材的缺口冲击韧度越高，结构的抗脆断的能力越强。为确保压力容器的安全使用，对压力容器用钢的冲击韧度提出了较高的要求。压力容器用钢板标准规定，乙炔气瓶用钢板的常温下V形缺口冲击吸收功不得小于34J。压力容器用钢的常温力学性能如表1.1：表1.1压力容器用钢的常温力学性能钢号标准号使用状态厚度范围抗拉强度/MPa屈服强度/MPaQ235AGB912-1989热轧4.51637523516MnRGB6654-1996热轧或正火61651
7、0345液化气瓶属于一种常温下的压力容器，其主体材料应符合GB5842-1996和GB6653-94标准的要求。由于液化气瓶是一种受压容器，对钢材的机械性能和化学成份有较高的要求，液化气瓶制造过程中上、下封头要进行冲压成型，上、下封头之间用焊接方式进行连接，因此，对于液化气瓶的主体（指筒体、封头等受压元件）材料，必须采用平炉、电炉或吹氧转炉冶炼的镇静钢，要求具有良好的冲压和焊接性能，主体材料应符合GB6653-94焊接气瓶用钢板的规定，同时，还要符合GB5842-1996液化石油气钢瓶对主体材料化学成份的规定。由于16MnR钢比Q235具有良好的抗拉强度和屈服强度，同16MnR钢在热轧或正火的
8、热处理下，其厚度在6mm25mm之间的最低冲击试验温度为-20，16MnR的材料性能符合家庭常用液化气瓶的使用环境，故液化气瓶的材料选用16MnR。16MnR钢的化学成分如表1.2表1.2 16MnR钢的化学成分钢号化学成分（%）CSiMnSP16MnR020020055121。600030003516MnR钢的机械性能如表1.3表1.3 16MnR钢的机械性能钢号机械性能Sb(10Mpa)Ss(10Mpa)Ss(10Mpa)%Akv(20摄氏度)16MnR5106403452131第二章 液化气瓶工艺分析2.1、液化气瓶的成形工艺液化气瓶的材料是6mm的中厚板经过卷制形成的上下瓶体两部分组成
9、，上下瓶体通过对接后，采用焊接完成了整个瓶体的制造。液化气瓶的封头可根据不同的直径、厚度与材料，将预先割好的圆形钢板坯料，在液压机或旋压机上以冷成形或热成形方法制成所需形状的封头。其中液化气瓶上下两部分对接形成的环焊缝是整个制造过程中最重要的环节，也是整个液化气瓶焊接自动化生产所要解决的重要问题。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。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
10、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1.610Mpa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热处理，至少要进行去应力退火。2.2、确定焊缝位置液化气瓶的焊缝有两种方案可供选择：在图2.1的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2-2在图2.1的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
11、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。2.3、焊接接头形式液化气瓶的制造其实也很简单，它通常有两个带直边的模压封头组成，中间有一条环缝，它批量大，又有一定的技术要求，目前绝大数的环缝是内部加衬垫后用埋弧自动焊完成的。中厚板I型坡口埋弧焊是一种优秀的焊接新工艺、新方法，无坡口对接熔透焊，节约焊材、省工时、提高劳动效率、增加经济效益、工艺操作简单。I型坡口焊接既要保证焊透，又不要让焊缝余高超高和得到良好的焊缝外观，因此，I型坡口对接熔透焊工艺参数在选择和确定上进行优化。常见的I型坡口钢板对接，厚度在14mm以下，经过现场实际摸索和优化工艺，中厚
12、板钢板对接坡口均可设置成I型即无坡口熔透焊，既节省了该类中厚钢板对接坡口加工时间，节省焊材、加快生产时间，又能保证对接质量。图2.2 I型坡口由于液化气瓶的瓶体材料是6mm的中厚板，所以可以采用I型坡口对其进行焊接。在焊接过程中为了防止烧穿、保证接头根部焊透和焊缝背面成形，沿接头背面预置同种材料衬垫或铜衬垫。接口形式如图2.2所示。2.4、液化气瓶的焊接方法的选择目前在生产中常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、CO2气体保护焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等。焊接方法的选择主要是依据焊件材料、焊件厚度、焊缝厚度及坡口形式等因素来确定，此外还要考虑生产效率及经济性。在气瓶的焊接生产中属于
13、大量生产，因此对效率的要求较高，埋弧自动焊至今仍然是工业生产中最常用的一种焊接方法。适于批量较大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。根据所选选的接口形式，可以采用埋弧自动焊进行焊接。埋弧自动焊的主要优点是： （1）生产率高 埋弧焊的焊丝伸出长度（从导电嘴末端到电弧端部的焊丝长度）远较手工电弧焊的焊条短，一般在50mm左右，而且是光焊丝，不会因提高电流而造成焊条药皮发红问题，即可使用较大的电流（比手工焊大510倍），因此，熔深大，生产率较高。对于20mm以下的对接焊可以不开坡口，不留间隙，这就减少了填充金属的数量。 （2）焊缝质量高 对焊接熔池保护较完善，焊缝金属中杂质较少，只要焊接工艺选择恰当，较易获得稳定高质量的焊缝。 （3）劳动条件好 除了减轻手
