过程装备制造课件

3、焊丝及焊剂： 4、焊接规范： 注意对深度与宽度的影响 电流 H=KmI；B、a 略为增加 电压 V对B影响较大；H、a略为下降 速度 对H、B影响较大，减少。 5、例子：
三、气体保护焊
1、CO2气体保护焊 利用CO2作为保护气体，焊丝产生电弧进 行焊接。 特点：热量集中、冷却好变形少、适应性 好（位置、尺寸）、成本低，飞溅大（短路 过渡）、氧化（补Mn、Si） 用于低碳、低合金钢一般结构的焊接，重 要焊接结构很少采用。
§3－2 封头制造 一、封头形状与参数 表7－4 二、冲压 分为冷、热冲压。 条件为：材料、厚度与毛坯直径比d/D0
2、不可展形状 近似展开。等弧长、等面积、经验法。 例：（板书） 二、号料（放样） 切割下料线尺寸= 展开计算尺寸－卷制伸长＋焊缝收缩－焊缝坡 口间隙＋边缘加工余量＋切割余量＋划线公差 除以上因素，还必须考虑排料的合理。 三、标记
第三章 成形加工
板料弯卷、封头冲压、弯管
§3－1 弯卷 钢板在卷板机上弯卷成圆筒（锥）形。有 冷卷与热卷 一、冷卷 1、变形率、临界变形率（规定－热处理） 2、最小半径
工艺规程编制示例
§1－4 焊后热处理
整体或局部加热至金属材料相变温度以 下，保温后均匀冷却。 一、目的 1、残余应力的释放—加热温度；保温时间 2、稳定结构的形状与尺寸 3、改善接头、母材力学性能 二、参数规范
1、加热温度、及速度 2、保温时间 3、冷却速度 三、实施方法 1、炉内加热（炉）：整体、分段 2、炉外加热（电－热）：局部 四、需要热处理的条件
A、组成 焊芯：焊缝材料的重要部分，一般与被 焊材料相同，且标准高于被焊材料。 药皮：有引导和稳定电弧的作用，同时 产生气体及造渣，隔绝空气以保护熔池及凝固 后的焊缝不被氧化或氮化；熔渣与液态金属形 成冶金处理作用，去除有害杂质（如氧、氢、 硫、磷等）；使飞溅减少。 基本成分
B、型号编制：分类号－最小抗拉强度－ 焊接位置－适用电源及药皮种类。 C、酸、碱类焊条（按熔渣性质） 酸性：焊接稳定性好、操作容易、条件低 碱性：有益元素多、焊接质量好（脱氢、 硫、磷能力强）、抗裂性好。工艺性较差。
1、钢材要求及常见偏差 表6－13、6－14 2、方法 机械式：常温（冷）下施加变形力。 （表6－15）拉、压、辊式、型钢矫正 火焰式：利用局部温度产生塑性变形后的 冷却造成局部收缩改变材料整体形状。
§2－2 划线 在坯料上划出下料、加工要切割的位置线 包括展开计算与放样等。 要考虑所有后续工序所需的尺寸要求（切 割、坡口、焊缝、变形等）。 一、展开计算 1、可展形状 A、圆筒 中性层、板厚、公称直径、高、低压筒节 B、圆锥
二、焊接接头的组织与性能 在焊接过程中，在局部高温作用下完成 一次不同规范的热处理。 各点线能量 qv=q/v=h*I*U/v （可利用设置工艺参数） 接头分为焊缝与热影响区。 1、焊缝：加热及冷却速度快，晶粒比较 细小；焊条中的合金成分以及药皮保护； 焊缝性能不低于母材。 焊缝形状影响组织性能
2、热影响区（母材上） A、熔和区：与焊缝交界，部分熔化 B、过热区：固相高温、奥氏体、晶粒大 C、正火区：Ac3线以上、重结晶、正火 D、部分相变区：部分重结晶、部分粗晶 对于焊接接头来说，影响质量最大的是热 影响区，尤其是过热区。 3、改善 减少热影响区宽度－增加速度、 减少电流、预热 4、易淬火钢 正火区产生淬火
第二章 壳体的制造准备
预处理、划线
§2－1 预处理
包括净化、矫形、涂保护漆 一、净化 1、作用：主要为耐腐蚀。内容为除锈、除 氧化层、除油污。 2、方法： A、喷砂 B、抛丸
C、化学净化（根据材料选择） 酸洗：针对钢材，主要用稀盐酸与硫酸 除油：有机溶液、碱溶液 清理完成后的氧化、磷化、钝化（针对 铝与不锈钢） 3、设备的净化 机械清洗：拆解、主要在干燥环境 化学清洗：整体、废液问题 二、矫形 纠正前生成环节发生的超允许误差的变形
三、焊接应力与变形 1、应力的产生： 局部高温－膨胀受限－塑性变形－冷却 不均－收缩受限－“缝拉板压” 防止：A、共同加热（HT） B、热处理 2、变形的发生与防止 形式：由于焊缝的收缩，造成各种变形 收缩、角变形、弯曲、扭曲、波浪 防止： A、消除原因：分散、均匀 B、变形产生后矫正
§1－2 压力容器的焊接接头 一、分类 按受压部位不同，GB150－1998
二、热卷 在再结晶温度（0.4T熔）以上进行的弯卷。 要控制好最高温度与加热速度。 三、卷板机与工艺 1、三辊式 （各种图形与调整计算板书）
2、四百度文库式
3、立式
4、卷板机主要参数
表7－1。 最小直径Dmin=1.15~1.2 d1 5、使用条件改变调整厚度 A、材料 B、宽度 C、卷曲直径 6、回弹估算 计算Dn’ 、Dl 7、减薄量
D、选用：在同种材料的基础上，主要以 “等强”为原则。
*3、焊接冶金： A、特点 局部高温：氧化严重、烧损强烈。 速度快：10S时间、反应不完全、不均 匀；杂质、气体来不及浮出。 空气环境：Fe的氧化、氮化。 B、工艺措施 隔绝空气、焊前清理。 补充合金 加入脱氧剂等，排出气体
4、焊接规范（参数综合、变化） A.焊条直径：与工件厚度、方式等相关 B.电流： 大小直接影响焊接质量。主要通过热量造 成接头组织性能变化。 一般原则在保证质量情况下尽量小。原因
3、熔化极氩弧焊（MIG） 焊丝作为电极，电弧为热源，气体为保护 介质。 熔滴过渡问题（气体介质） A、过渡方式： 自由过渡： 滴状（轴向、非轴向） 阻碍力如大于重力， 无规则，不利于控制
喷射（射滴、射流） 过渡方向由电弧力 决定，可控。 条件合适可行成细 小高速的连续过渡。 短路过渡： 熔滴接通两电 极形成短路，造成 电弧断续。 混合过渡：
G.焊接冷却时间t8/5:
材料在800－500的冷却时间 常用的焊接工艺参数。利用它可控制焊接 接头处材料的相变。间接评判线能量的正确 与否。 注意它与温度、材料硬度之间的关系。图 确定方法：公式计算、测定、图算（线算
图） 例：（p89）
二、埋弧焊： 在粒状焊剂覆盖下，金属由电弧熔化后 凝固，焊丝电极由机械装置送进并移动形成 焊缝。 1、特点：保护好、熔深大、工作条件 好，适应性差（平板、大圆环）。 2、设备：电源、焊机（自动焊车）、 辅助设备：工件变位、焊机变位、焊剂垫、 夹具等，主要要满足大型工件及自动工作。
第一章 钢制压力容器的焊接
§1－1 焊接基本知识 一、电弧焊成形原理 电弧放电产生热，造成局部高温，熔化 电极（焊条）与工件连接处材料，冷却凝固 后使被焊材料形成永久性连接。 1、焊接电弧的产生 电弧：在局部介质中有大量电子（高密 度）流通过的导电现象。
焊接电弧是在电极与工件间长时间、稳定 存在的电弧。 产生过程： 短路－电流密度瞬间增大－焊条熔化并蒸 发（爆断）－电极分离－电子向正极运动－ 并碰撞介质－电离（形成正反馈，造成雪崩 式电离）－高能量使（局部）温度急剧升高 （5000-8000K）－保证条件维持－稳定电弧
图，预测各种条件下性能的可能性。 D、热影响区最高硬度法（HAZ）：间接
3、使用性试验方法 A、力学性能试验 拉伸、弯曲、冲击、应变时效敏感性、硬
度 B、抗脆断性试验 某温度下发生无塑性变形的完全断裂NDT。
三、碳钢的焊接 ？哪些种类，哪种焊接性最好 线能量大小 是否预热 四、低合金钢 哪些种类、09MnCuPTi是哪种 国产屈服强度为500MPa的高强钢牌号 9％镍钢常用于什么工作环境 耐热钢中重要的元素是什么 五、奥氏体不锈钢
B、影响过渡类型的因素 电流大小 电弧力逐渐 加大，形成喷射 过渡。 焊丝材料与 大小 导热性好不易形成射流。 气体成份 发热大易产生射流
C、焊接设备 电源：加入脉冲电源 维弧的基值电流＋峰值（脉冲）电流
四、电渣焊
利用熔渣的电阻作用，熔化填充金属及工 件形成焊缝。
五、窄间隙焊 是在应用已有的焊接方法和工艺的基础 上，加上特殊的焊丝、保护气、电极向狭窄 的坡口内导入技术以及焊缝自动跟踪等特别 技术而形成的一种专门技术。 特点： 坡口简单、厚壁、线能 量小热影响少、内部裂纹少、 方位广、成本低。技术复杂
晶间腐蚀 温度对贫铬的影响 添加什么元素能减少碳化铬，称为替铬 让碳化铬中的碳重新分解溶入奥氏体是 什么工艺处理 热裂产生的主要因素有哪些 六、铝合金 高强铝合金最常见缺陷 Al2O3与铝的熔点 七、钛合金
优点 吸氧的条件、有何影响 变形与校正 八、不同金属的焊接 1、以焊接材料为主，熔合被焊材料 2、过渡层：（熔合比高）影响性能， 3、保证化学成份（耐蚀性） 4、对较弱一方表面加强保护过渡
重要焊接要先确定线能量再确定电流等参数
C.电弧电压： 主要电弧长度有关，弧长造成焊接面积扩 大，缺陷增加。尽量用短弧。
D.速度： 尽量取大，保证效率以及小的线能量。 E.焊接层数： 焊缝每层厚度 不能太厚，<5mm， 估算公式 n=d/d ,一层熔透深度最大为6～8 多层焊有利于产生细密的晶体组织（？） F.焊接线能量： 根据工艺参数判定，应使其范围尽量大， 条件更易符合要求。
2、钨极氩弧焊（TIG） 高熔点钨棒作为电极（不 熔化），另熔化焊丝做为补充 材料，利用堕性气体－氩气作 为保护气体，电弧产热进行焊 接。 A、特点：保护性好、 电弧稳定、飞溅少，电流受 电极限制、成本高。
B、极性： 直流正接：工件接正极。有利于提高电流 使用范围。深窄焊缝 直流反接：电流受限，少用 交流：电流部份限制，但对工件表面有清 理作用。存在直流分量、需配起弧辅助装置 C、钨极与保护气：钨、铈、氩、氦、氢 D、焊接规范 电流、电压、速度（喷嘴） 例：铝镁合金的焊接。
角接接头
4、搭接 连接不同平面，有附 加弯矩。费料。工艺较简 单，操作方便。不易焊透。 有较大的应力集中。受力 不大的结构、异种材料。
三、坡口形式 接头的连接处的形状。 需要考虑板厚、质量、加工方法、焊接工 艺，保证焊透。 基本形态：
§1－2 各种熔化焊
一、手工电弧焊： 最基本的一种焊接方式。应用广泛、设备 简单、成本低、操作条件容易达到（操作技术 不低）。 1、焊接设备： 焊机（直流、交流）、焊钳、电缆、面罩、 手套。 2、焊条
§1－3 常用材料的焊接
一、焊接材料的选择 1、规定：JB/T4709-92，必须质量证明书。 2、原则：同性能。（相同材料与不同材料） A、碳钢：力学性能。 B、低合金钢：化学性能与力学性能。 C、低温合金钢：力学性能的冲击韧性。 D、高合金钢：力学性能与耐腐蚀性。 E、不同材料按低强度一方。收缩不一致 （奥氏体钢）注意抗裂。
二、金属材料的焊接性 包括工艺性与使用性，互相影响。 1、评定方法 A、实际焊接法 B、模拟焊接法 C、理论估算法 2、工艺估算方法 A、碳当量法：碳含量是对冷裂、脆化等 影响最大的因素。 一般C含量在0.25％以下。部份0.45％
但在不同其他元素的含量下，含碳量的影 响是不同的，故用碳当量表示，有不同条件。 国际焊接学会CE(IIW) 新CEN 化学成份冷敏感指数Pcm （多合金元素） B、低合金钢冷裂敏感性估算 P、T0（计算预热温度）、t100 C、CCT法：利用冷却金相组织转变关系
过程装备制造与检测
福州大学 朱建风
绪论
一、课程内容： 主要介绍过程装备（压力容器为主）的 制造基本方法（手段及工艺）以及质量检测 的基本方法。 1、过程装备的制造特点： 单件、非标、安全、压力、中空、腐蚀性、 连续工作 2、压力容器的制造方法： 分单层、多层。
3、例子
二、学习方法 讲授与实验。 考试：书面。 注重基本知识点，基本分析与计算。 前续课程有必要回顾与复习（金属材料学） 参考书：《化工机械制造工艺》，化工出 版社，姚慧珠、郑海泉
二、接头的基本形式与特点 对接、T接、角接、搭接 1、对接 力学性能良好，承载力强，工艺性较好。 最常用的接头形式。注意余高、应力集中
2、T接 焊缝形状角形， 转折处应力集中。 注意开坡口，焊 透。工作焊缝与 联系焊缝的区别。 3、角接 特殊位置（折角 处），焊缝可灵活改变（角与直），工艺性 不好。