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1、哈尔滨理工大学焊接课程设计(二号黑体)（题目：小初黑体）班 级：（小二黑体）学 号：（小二黑体）姓 名：（小二黑体）指导老师：（小二黑体）（题目：小二黑体）设计任务书（小三黑体，将任务书内容完整放入）哈尔滨理工大学材料成型和控制专业课程设计任务书设计题目10: 自行车车架接头焊接设计设计要求及相关数据：钢铝混装赛车用自行车车架接头，由一个前叉接头和两个缩颈管接头组成，前叉接头材料为ZG65Mn，缩颈管接头材料为45钢，直径分别为40mm，壁厚1.5mm，搭接长度为35mm。1).进行焊接性分析；2）该结构材料间连接特点、连接界面组织和性能简明分析；连接设备及介绍，设计具体焊接工艺(包含焊接方法
2、、焊接材料选择（钎料、钎剂及其力学性能）和焊接工艺参数（氧化膜去除、钎缝间隙确实定、加热温度、保温时间、设备）)确实定。3）依据工作时受载状态，简明分析该结构承载情况。1.2. 结构介绍3. 车架结构之所以是由两个三角组成,其原因不仅有些人体工程学原因,使用习惯原因,制造加工工艺性原因,最终就是受力状态原因.车架上一个大三角和一个小三角设计首先是出于结构稳定性考虑(三角结构是平面几何结构里比较稳定一类);然后说说受力特点,车架上应力最集中部位是五通,其次是尾钩,所以五通和尾钩通常来说全部是车架上材料最厚、最粗部位;倾斜立管有利于分解人体自重带来正向压力,从而改善五通应力状态;部分运动自行车架粗
3、壮头管有利于承受摇车加速和路面颠簸带来压力和振动.包含被焊材料性能分析、应用场所、焊接性分析、所焊零件（器件）结构和承载特点分析等内容（小三黑体）3.1 材料性能分析；（小四宋体）前叉接头材料为ZG65Mn耐磨钢铸件标准：GB 5680-85化学成份：碳 C ：0.620.70硅 Si：0.170.3锰 Mn：0.901.20硫 S ：0.045磷 P ：0.040铬 Cr：0.25镍 Ni：0.25力学性能：硬度 ：187241HB热处理规范及金相组织：热处理规范：正火， 840 885，空冷;回火， 600 650，空冷。缩颈管接头材料为45钢45#是钢牌号，是一个优质碳素结构.化学成份元
4、素百分比(%)：碳C:0.420.50；铬Cr：0.25；锰Mn：0.500.80；镍Ni：0.25；磷P：0.035；硫S：0.035；硅Si：0.170.37. 45号钢广泛应用于机械，未热处理时：HB229；热处理：正火；冲击功：Aku39J；强度较高，塑性和韧性尚好，45#钢板淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格,经过热处理，再淬火能够达成HRC42-46，这么既能确保它良好机械性能，又能得到表面硬度要求， 3.2 应用场所（小四宋体）ZG65Mn耐磨钢铸件含有很好耐磨性。可用于铸造起重机械和矿山机械车轮。45钢用于制作承受负荷较大小截面调质件和应力较小大
5、型正火零件，和对心部强度要求不高表面淬火零件，如梢子,导柱，表针等部件。3.3 所焊结构承载分析 3.7.1 车架振动强度1）车架和试验用前叉、前叉合件、鞍管组装后，安装在专用振动试验机上；2）车架安装时，前后轮心轴应成水平，如使用前轮和后轮直径不一样车价应使车轮接地点成水平；3）装有鞍管车架试件，应将鞍管固定在最小插入深度标识处，然后在鞍座部位装一个鞍形荷重座，并分别在左右吊杆上装圆形重锤。荷重座、吊杆及重锤总重量应符合要求荷重量。荷重座应用夹具紧固在距鞍管顶端20mm处中心位置；4）中轴部位荷重应用圆形重锤，固定在中轴部位左右两侧；5）前管部位荷重用紧固螺母将重锤和重锤座固定在前管上。然后
6、进行试验。6）振动计算公式：式中：G自由落体加速度；n半振幅，单位为厘米（cm）；f振动频率，在6.6Hz10Hz之间，但应避免其共振频率。7）试验完成后，按要求要求对试件进行目测检验。3.7.2 车架冲击强度将车架和试验用前叉组合按GB 3565-第27章要求方法进行试验4. 焊接方法确实定、其依据及分析（小三黑体）1 拟用焊接方法某车辆厂长久以来关键采取液化石油气焊从事自行车前叉、车架等生产，积累了一定经验，但产品成本较高且焊接质量有时不够稳定。多年来，伴随生产发展前后开发了BMX一20轻便自行车、人力三轮车和电动车车架等新产品，为了降低产品成本，提升生产效率，企业考虑改用其它焊接方法。首
7、先考虑采取手工电弧焊，但因其飞溅多、电流易击穿管壁，焊接质量不能确保而被放弃。然后选择了CO2 气体保护焊.5. 焊丝焊材选择及分析（小三黑体）焊丝材料要求使用焊丝含有很好工艺性能和足够机械性能及抗裂性能，降低焊缝金属中含氧量和预防产生气孔等。焊丝中须含有足够数量硅、锰、铝等脱氧元素。为降低飞溅，焊丝含碳量必需限制在0.1%以下。故选择焊丝牌号为H08Mn2SiA，焊丝表面镀铜，可预防生锈，并改善焊丝导电性能，提升焊接过程稳定性。使用前要根本清除焊丝表面油及污垢。6. 焊接设备及具体焊接工艺（小三黑体）3.1 拟用焊接设备及辅助装置关键设备由焊机(包含焊接电源、控制系统等)、送丝机构、焊枪、供
8、气装置等几部分组成。(1)焊机NBC一200型，其技术数据符合产品要求。其中电源用硅整流式直流电源，它和旋转式电源相比含有性能好、无噪声、结构简单等优点。电源技术数据如表2所表示。表 2 电源技术参数电源电压工作电压调整范围焊接电流调整范围整流方法调压方法380（V）14V30V40A200A三相桥全波抽头控制系统关键是对供气、送丝和供电等实施控制。控制程序以下：(2)送丝机构 采取等速送丝系统，送丝方法为推丝式。依据所选焊丝直径(08 mm)，选择弹簧钢丝软管，内径为15 mm，长度取25 m左右。(3)焊枪选择手枪式焊枪。使用前在喷嘴内外表面涂以硅油，方便于清除飞溅物。(4)供气系统 包含
9、气瓶和隶属供气装置。隶属供气装置包含电热式预热器、干燥器、减压器和3011型浮标式流量计等，选择流量调整范围在015 Lmin气阀。3.2 关键焊接材料（1）焊丝H08Mn2SiADHQ49-1(H08Mn2SiA)是低合金钢镀铜焊丝,因为焊丝中含有Mn、Si等合金元素，从而有效地预防了焊丝出现气孔和夹渣倾向。因为该焊丝表面经过镀铜处理，施焊时导电性能良好，送丝流畅，飞溅较少，焊缝美观。 用途：焊接低碳钢及对应低合金钢结构，(1)CO2气体液体状态CO2采取钢瓶灌装，满瓶(80%容积)压力在57 MPa之间。CO2气体中水气是关键有害杂质，对焊缝质量有很大影响，过高水气含量将造成焊缝产生气孔。
10、为确保焊接质量，要求所购CO2气体纯度995% ，水、氮含量不得超出01 %。但实际所购CO2 气体通常达不到这一要求，含水量偏高，故要求施焊前现场采取下列方法：a将新灌气瓶倒置放水(放水结束仍将气瓶放正)；经倒置放水后气瓶仍需先放气23 min。b当瓶中气压降至980 kPa时，该气瓶不再使用。这是因为当瓶中液态CO2。全部挥发后气体压力降至980 kPa时，CO2气体中所含水分将是CO2气液两相共存时3倍左右，继续使用将可能造成焊缝气孔产生。另外，为深入降低CO2气体中水分，在供气系统中设置了干燥器。3.3 焊接规范确定CO2气体保护焊是一个熔化极电弧焊。其熔滴过渡形式关键有2种：短途经渡
11、和细颗粒过渡形式，通常前者适适用于薄板(壁)件焊接，故车架采取短途经渡。同时采取细焊丝、小电流、低电弧电压，能够提升短路频率，从而使焊接过程稳定，焊速快，焊接效率高，变形小，焊缝成形好。因为短途经渡电弧断续燃烧，所以电弧热量低，很适适用于薄壁管材各个位置焊接。合理选择焊接规范是取得优良焊接质量和较高生产率关键条件。CO2气体保护焊规范参数关键包含焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极性和回路电感等，依据BMX一20产品要求，经过数次试焊比较后确定出以下比较适宜焊接规范：3.3.1 焊丝直径焊丝直径通常是依据焊件厚薄、施焊位置和效率等要求选择。焊劫薄板或中厚板全位
12、置焊缝时，多采取1.6mm以下焊丝（称为细丝CO2气保焊）。焊丝直径选择残照下表：表 3焊丝直径选择焊丝直径（mm）0.50.80.81.01.01.21.21.61.61.62.02.02.5熔滴过渡形式短途经渡细颗粒过渡短途经渡细颗粒过渡短途经渡细颗粒过渡细颗粒过渡可焊板厚（mm）0.432428212212810施焊位置多种位置平焊、横角多种位置平焊、横角平焊、横角平焊、横角平焊、横角由车架焊接要求（车架采取短途经渡。同时采取细焊丝），依据上表，最终确定焊丝直径为0.8 mm。3.3.2 焊接电流焊接电流大小关键取决于送丝速度。送丝速度越快，则焊接电流就越大。焊接电流对焊缝熔深影响最大。
13、当焊接电流为60250A，即以短途经渡形式焊接时，焊缝熔深通常为1mm2mm；只有在300A以上时，熔深才显著增大。若电流过大，易击穿管壁。初选焊接电流为60100A。3.3.3 电弧电压短途经渡时，则电弧电压可用下式计算： U=0.04I+162 (V) U=0.04*100+162=1820V此时，焊接电流通常在200A以下，焊接电流和电弧电压最好配合值见表4。可见焊接电流选择60100A，焊接电压选择1820V时满足焊接电流和电弧电压最好配合值。当电流在200A以上时，则电弧电压计算公式以下。 U=0.04I+202 (V) 此时，为细颗粒过渡。表 4 CO2焊短途经渡时焊接电流和电弧电
14、压最好配合值焊接电流（A）70120130170180210220260电弧电压（V）平焊1821.519.52320242125仰焊和立焊1819182118223.3.4 焊接速度半自动焊接时，熟练焊工焊接速度为18m/h36m/h；自动焊时，焊接速度可高达150m/h。可将焊接速度定为：1540 mh。3.3.5 焊丝伸出长度通常焊丝伸出长度约为焊丝直径10倍左右，并随焊接电流增加而增加。因为选择了0.8 mm焊丝，可将焊丝伸出长度定为810mm。3.3.6 CO2气体流量正常焊接时，200A以下薄板焊接，CO2流量为10L/min25L/min。200A以上厚板焊接，CO2流量为15L/min25L/min。粗丝大规范自动焊为25L/min50L/min。考虑到焊接电流较小，最终选定CO2气体流量为815 Lmin。7. 接头组织、强度及可靠性预期（小三黑体）3.5 焊接质量控制方法和方法能够看出，CO2气体保护焊焊后接头比其它接头抗冲击性愈加好。3.5.1气孔影响 1、气孔对焊缝质量危害 气孔产生对焊缝性能有很大影响，不仅减小焊缝有效工作截面，使焊缝力学性能下降，而且破坏了焊缝致密性，轻易造成容器泄漏，气孔严重时，会使金属结构在工作时破坏，造成重大人身伤害，所以，我们在焊接中应避免气孔产生。
