工字梁焊接结构的焊接工艺设计与制造

学生实验报告书

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

开课学院材料科学与工程

指导教师姓名

学生姓名

学生专业班级

2011--2012学年第1学期

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

实验课程名称：综合实验（二）

一、实验目的

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

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

１、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

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

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

六、实验过程记录

1、焊接工艺卡

表1 对接接头焊缝工艺卡

表2 交接接头焊接工艺卡

2、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

120

505

图2 腹板实际切割所需尺寸

80

505 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

30°30°

8

8

150

350

50°

120

50°

图4 翼板和腹板下料图

4、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

5、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

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。

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