| 题目：MAG焊中对接接头坡口设计分析 | ||||||||||||||||
焊接材料、结构、方法是影响焊接质量的关键因素，材料和方法一定时，焊接结构的设计则尤为重要，焊接结构主要与钢板厚度、坡口类型有关[3]。而焊接接头是焊接结构中不可拆卸的组成部分，焊接接头的质量决定着焊接结构的质量，正确地设计焊接接头是保证焊接接头及焊接结构质量的关键。焊接接头设计应考虑的因素很多，除接头的使用性和可靠性外，还必须充分考虑其工艺性[4]。焊接接头设计的工艺性，是指设计的焊接接头，在具体的生产条件下(一定的焊接方法、焊接工艺)，能否以优的质量、高的效率、低的消耗，少的成本制造出来的可行性具体包括接头焊接 的可达性，接头检测的可达性，接头形式与坡口类型[5]。 焊缝坡口形式是MAG焊焊接接头重要的工艺参数。开坡口的目的在于使焊接生产顺利进行 ,确保焊接质量和接头的性能 ,减小焊接变形和焊接材料的消耗 ,带来良好的经济效益。坡口形式的选择 ,不仅直接影响到焊接结构的生产成本 ,而且将直接影响到接头的化学成分、组织和力学性能。因此 ,研究坡口形式对接头性能的影响规律 ,可以为正确选择坡口形式提供理论依据 ,这对保证焊接生产质量将具有重大的现实意义[6]。 对接接头的设计主要包括接头的坡口形式选择、坡口尺寸（坡口角度、坡口面度、钝边、根部间隙）的确定等内容。常规MAG焊工艺，在焊接热输入不宜增加的情况下，其焊接熔深比较有限，且在实际焊接过程中，由于焊接应力变形的原因，焊接间隙为“0”时，根部熔深有限，常出现未熔合、未焊透的焊接缺陷，背面成形困难，单面焊双面成形的 焊接工艺受到极大的限制。[7]在对接接头设计当中我们应该避免出现这样的问题。 而目前人们还是习惯性地沿用传统焊条电弧焊的接头设计，对比焊条电弧焊MAG焊有以下几个方面的优势。 (1)MAG焊采用混合气体保护，热量集中，受热面积少。有关资料表明，焊条电弧焊加热的最小面积为10-3平方厘米焊加热的最小面积为10-4平方厘米，仅为前者的1/10所以MAG焊热量利用率高,有效功率系数大,焊接熔深增加。 (2)MAG焊电流密度大，MAG焊采用φ1.0焊丝短路过渡时，焊接电流一般为160-220A，电流密度为160-220A/mm2；采用φ1.6焊丝射流过渡时，焊接电流一般为300-370A，其电流密度为189-231A/mm2；而采用焊条电弧焊时，φ4焊条的焊接电流一般为160-220A，其电流密度只有189-231A/mm2，远小于MAG焊。所以，MAG焊电流密度大，电弧穿透力强，熔深大，单道焊缝厚度大。厚钢板的焊接多采用多层多道焊[8]，通常实验我们采用中厚板。可设计单道焊双面成形。 (3)MAG焊采用的是氩气和二氧化碳混合气体保护的焊接方法，不必像焊条电弧焊那样需考虑焊条药皮熔渣的上浮而设计较大的坡口角度（坡口面角度），此外，MAG焊焊丝直径较细，焊丝容易深入坡口底部，在间隙较小时，有利于根部焊透。按照上述原则设计的焊接接头，一方面可以减少焊丝的填充量，节省因坡口加工产生的母材消耗，节省了气体的消耗量和电能，降低了成本，提高了劳动生产率。另一方面可以减少焊接热影响区的宽度，减少焊接应力与变形，提高焊接质量[9]。 通过相关文献的查找，MAG焊对接接头还具有以下特点：MAG焊不开坡口的最大厚度可由焊条电弧焊的6mm，提高到12mm；开坡口接头的坡口角度可由焊条电弧焊一般的60°减少到30°左右，钝边高度可比焊条电弧焊增加1.5-2.5mm，根部间隙可减少1-2mm[10]. 除了MAG对接接头的设计，我们必须进行焊接工艺设计，对对焊接接头进行无损检测以及对焊接接头进行拉伸、弯曲和冲击等力学性能测试[11]，其次无损检测与力学性能测试顺序不能混淆，即焊接完成后应进行磁粉、超声等无损检测，判定试样是否存在焊接缺陷，检验合格后进行去应力退火处理，然后再进行力学性能试样的加工和试验[12],即拉伸、弯曲、冲击试验以及金相、硬度试验,通过金相观察，分析焊接接头的宏观形貌以及显微组织。 参考文献
12.武永寿,刘拥军,马寅.环境温度对Q345C钢MAG焊接头力学性能的影响[J].电焊机,2016,46(10):40-44. 2. 选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。 2.1选题依据 MAG(Metal Aative Gas ARE Welding)焊是熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称。它是在氩气中加入少量的氧化性气体（氧气,二氧化碳或其混合气体）混合而成的一种混合气体保护焊。目前我国常用的是80%Ar+20%二氧化碳的混合气体，由于混合气体中氩气占的比例较大，故常称为富氩混合气体保护焊。MAG焊既有氩弧焊的特点，如电弧稳定、飞溅少，易获得喷射过渡，又具有氧化性，克服了纯氩弧焊时表面张力过大，液体金属粘稠，斑点漂移等问题，改善了焊缝成形。同时在氩气中加入的二氧化碳，加剧了电弧中的氧化反应，氧化反应放出的热量，增加了熔深，提高了焊丝熔化系数。因此MAG焊现已在焊接结构制造中得到了广泛的应用。但是，目前在MAG焊接头设计中，人们仍沿用焊条电弧焊的设计思路，如按焊条电弧焊的经验来选用坡口的形状尺寸和设计角焊缝焊脚等。出现这种情况的原因有两方面，一是在我国焊条电弧焊仍是主要的焊接方法，人们往往习惯地把其作为参照物；二是国家目前在焊接方面还没有单独的标准，如坡口的形状尺寸，而只有GB/T985-1988《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》通用标准，未能体现出不同焊接方法的特点。由于上述两方面原因，使得设计MAG焊焊接接头时，不能充分发挥其熔深大、成本低等优越性，造成不必要的材料浪费等。由此我们通过理论分析和焊接对比试验，对MAG焊焊接接头的设计进行了研究，提出了一些设计原则，生产实践证明，这些原则具有较大的实用价值。 2.2主要研究内容 本论文主要研究对在MAG焊中焊接接头坡口设计分析，采样对接接头，通过对比传统的焊条电弧焊焊接接头的设计思路，采用不同的焊接接头设计，分析接头的显微组织和力学性能。 2.3研究思路 研究思路整体规划：
2.3.1母材的焊接性分析 1.母材的基本分析 ①分析Q345钢的基本特点 ②分析Q345钢的化学成分 ③分析Q345钢的力学性能 2.母材的焊接性分析 ①Q345钢的碳当量分析 ②Q345钢的焊接性 3.分析Q345钢在焊接时可能出现的问题 ①分析焊接缺陷 ②解决问题的措施 2.3.2焊接方法与设备分析 1.因为母材是Q345进行对接，一般采用的焊接方法有埋弧焊、焊条电弧焊、气体保护焊和熔化极活性气体保护焊（MAG焊）等，本次试验采用的是MAG焊。同时对比焊条电弧焊进行分析。 ①MAG焊原理分析 ②MAG焊特点分析 2.MAG焊焊接设备 ①焊机的选用 焊机在设备中是关键部分，必须根据具体工作条件正确选择焊机，确保焊接过程的顺利进行，提高生产效率，并获得良好的焊接接头。一般焊接普通低碳钢、低合金钢、民用建筑钢等产品，所以Q345焊接应选用直流焊机。 ②焊枪的选用 焊枪是指焊接过程中，执行焊接操作部分，它使用灵活，方便快捷，工艺简单。焊枪应起到送丝、送气和导电的作用。 3.MAG焊接材料 ①保护气体 ②焊丝 4.Q345钢MAG焊接可行性分析 2.4研究具体方案分析 本论文研究具体方案主要体现在焊接对比实验以及焊接性能分析中： （1）焊接对比实验 ①对比试验一：坡口设计 试验材料母材为Q345钢,板厚为10mm： MAG焊开30°V形坡口，钝边3mm，间隙1mm。MAG焊焊丝ER50-6φ1.2，保护气80%Ar+20%二氧化碳(瓶装)，单面焊双面成形。坡口示意图如图1所示： 图1 MAG焊坡口示意图 焊条电弧焊开60°V形坡口，钝边1.5mm，间隙3mm；焊条电弧焊焊条E5015φ3.2,φ4单面焊双面成形。坡口示意图如图2所示： 图2 焊条电弧焊坡口示意图 ②对比试验二：焊缝厚度 焊缝厚度是指焊缝的正面到焊缝背面的距离，对接接头焊缝厚度试验，是对不开坡口的对接接头。以下分别采用焊条电弧焊和MAG焊进行焊接来比较它们的断面焊缝厚度。 试验材料母材Q345钢，板厚为10mm，接头不开坡口，留1mm间隙。 焊接材料及焊接要求焊条电弧焊E4304φ4MAG焊焊丝ER50-6φ1.2，保护气80%Ar+20%二氧化碳；两者均为单层单道焊。 检验项目外观成形检查，5个断面宏观金相焊缝厚度检验。 ①确定焊接工艺路线 图3 焊接工艺路线图 ②焊接工艺的制定 ③制定焊接工艺卡 （2）焊接质量检验 ①Q345钢对接的MAG焊的常见的焊接缺陷原因分析和解决措施 ②常用检测方法分析 焊缝外观检测 焊缝内部检测：进行无损检测 ③检测方案的确定：本次试验方案采用超声波无损检测 （3）焊接性能分析 焊接接头的显微组织分析：进行金相组织分析、显微硬度分析 焊接接头力学性能分析：进行拉伸试验、弯曲试验及冲击试验 ①用金相显微镜观察金相组织，分析接头显微组织特点。 ②在焊缝截面中部的水平方向进行硬度测试。 ③拉伸试验按照 GB /T 2651—2008《焊接接头拉伸试 验方法》，并且参考 GB /T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》，制备拉伸试样。 ④按照 GB /T 2653—2008《焊接接头弯曲试验方法》，进行了焊接接头弯曲试验。与拉伸试验类似，在 板厚方向截取正弯试样。 ⑤按照 GB /T 2650—2008《焊接接头冲击试验方法》，制备冲击试样. （4）结论分析 ①MAG焊对接接头分析 ②焊条电弧焊对接接头分析 ③对接接头对比分析 ④MAG焊对接接头坡口设计分析 3.工作进度及具体安排。
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| 4.指导教师意见（对课题方案的可行性、深度、广度及工作量的意见）。 指导教师： 年 月 日 |
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| 5.教研室意见 教研室主任： 年 月 日 |
MAG焊中对接接头坡口设计分析（开题报告）
论文库：材料 时间：2022-01-16 14:18:31 点击：次
