◇学习目标◇

1．能够运用矫正方法矫正梁构件板材，满足装配要求。

2．能运用划线工具进行划线操作，符合图纸要求。

3．能运用装配工具、夹具及测量工具完成梁柱装配，达到梁装配质量要求。

4．能根据工艺卡选用二氧化碳气体保护焊平、横角焊的焊接工艺参数。

5．通过预留反变形，减小翼板平位焊接的变形。

6．能使用通用焊接工装固定梁、柱构件，减少变形。

7．能根据工艺要求完成二氧化碳气体保护焊平位、横角焊的操作。

8．能够根据图纸技术要求对工字梁进行焊缝外观和几何尺寸检验。

9．能按照7S要求，整理现场，保养焊机，填写保养记录。

建议学时：35学时。

◇学习过程◇

一、腹板与翼板的矫正及表面清理

1．矫正（又称为矫形）就是使钢板或工件在外力作用下产生与原来变形相反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、褶皱、表面不平等变形，从而获得正确形状的过程。对尺寸不大，变形不太严重的钢材可进行手工矫正。手工矫正常用的工具是各类锤，配以平台、垫铁等。表9-3-1所示为手工矫正方法及图示。

表9-3-1　手工矫正方法及图示

2．如图9-3-1所示，腹板与翼板矫正之后要采用__________________________________工具清理钢板表面的____________________________、__________________________。

图9-3-1　钢板表面清理示意图

二、二氧化碳气体保护焊的基本练习

（一）平敷焊

根据图9-3-2，完成平敷焊练习，表9-3-2所示为焊接参数表。

图9-3-2　焊接图纸

表9-3-2　焊接参数表

基本操作方法：

1．引弧。

二氧化碳气体保护焊与焊条电弧焊引弧方法稍有不同，不采用划擦引弧法，主要采用直击引弧法，且引弧时不必抬起焊炬。图9-3-3所示为二氧化碳保护焊引弧。

图9-3-3　二氧化碳保护焊引弧

2．焊接接头。

焊缝连接时接头好坏会直接影响焊缝质量，其接头方法如图9-3-4所示。

图9-3-4　焊接接头

3．焊接方法。

根据焊炬的运动方向有左向焊法和右向焊法两种，如图9-3-5所示。

图9-3-5　焊接方法

左向焊法特点：电弧推着熔池走，不直接作用在工件上，焊道平而宽，不容易观察焊缝，气体保护效果好，熔深小，飞溅较小。

右向焊法特点：电弧躲着熔池走，直接作用在工件上，熔深大，飞溅较小，容易观察焊道，焊道窄而高，气体保护效果不太好。

4．焊枪角度，如图9-3-6所示。

图9-3-6　焊枪角度

根据以上资讯，完成平敷焊练习，检测并完成表9-3-3。

表9-3-3　考核表

（二）V形坡口板对接平焊

根据图纸9-3-7所示，完成V形坡口板对接平焊练习。

1．根据施工图样，此次焊接任务为V形坡口对接平焊，坡口角度60°，由两块300 mm×125 mm×10 mm的Q235钢板对接。

2．坡口间隙、钝边自定，单面焊双面成形，利用二氧化碳气体保护焊焊成一块。

3．检查钢板平直度，并修复平整。为保证焊接质量，需在坡口两侧正反面 20 mm内除锈、除油打磨干净，露出金属光泽，避免产生气孔、裂纹，难以引弧。

4．板材组对装配的反变形自定，装配符合图样要求。

5．焊接操作，定位焊长度10~15 mm；按照给定的参考参数进行焊接。

6．焊后清理表面的飞溅物、焊渣等。

表9-3-4为V形坡口板对接平焊工艺参考表。

图9-3-7　V形坡口板对接平焊图纸

表9-3-4　V形坡口板焊接工艺参数表

1．装配及定位焊。

定位焊作为正式焊缝的一部分，为保证焊接质量，装配定位很重要。为了保证_____________________________________，必须留有合适的间隙、和合理的钝边。根据打底焊熔滴过渡方式________________________________，（短路过渡、颗粒过渡）确定钝边p=0~0.5 mm，间隙b=2.5~3 mm（始端2.5终端3），反变形约___________________，错边量≤________________mm。定位焊时，在试件两端坡口内侧点固，定位焊长度_________________mm，高度5~6 mm，以保证固定点强度。装配间隙及定位焊、试件对接平焊的反变形如图9-3-8所示。

图9-3-8　装配及定位焊、试件对接平焊的反变形

2．打底焊。

按照工艺规程调整焊接参数，在试件右端固定点引弧，焊丝对准固定点最高端并接触，焊枪与___________________垂直，与焊缝方向成___________________角，引弧后小锯齿摆动或者直线向___________________焊接，至固定点低端，压低电弧稍做停顿，击穿根部打开熔孔后，小锯齿形摆动，向左焊接，在坡口两侧稍做停顿，避免焊缝正面中间凸起，两侧形成沟槽。焊丝始终对准距熔池前边缘1 mm处，焊枪摆动均匀，摆动幅度、前移尺寸大小均匀，电弧的在正面燃烧，电弧的通过间隙在坡口背面燃烧，用来击穿熔孔，保护背面熔池。打底层焊道表面应平整而两侧稍向下凹，焊道厚度不得超过4 mm，如图9-3-9所示。

图9-3-9　打底焊

3．填充焊。

清理打底层熔渣，用扁铲铲除接头高点和焊瘤，使底层焊道基本平整。按照工艺规程调整焊接参数，在试件右端20 mm处引弧，快速拉到最右端压低电弧稍做停顿，待形成熔池，锯齿摆动，比打底层摆动幅度大，坡口两边稍做停顿，保证焊缝有足够的熔深。填充层的表面最后距离坡口表面0.5~1 mm，如图9-3-10所示。

图9-3-10　盖面焊

4．盖面焊。

清除填充焊道熔渣，按照工艺规程调整焊接参数，清除喷嘴飞溅物，与填充焊方法基本相同，由于盖面焊道比填充焊道较宽，摆动幅度稍大，中间不能一带而过，而要均匀摆动，否则盖面焊道表面中间凹陷。焊枪摆到坡口面两侧压住两边0.5~1 mm。避免产生咬边的__________________焊接缺陷，如图9-3-11所示。

图9-3-11　填充焊

5．完成V形坡口板对接平焊练习，检测并完成表9-3-5。

表9-3-5　考核表

续表

（三）T形接头横角焊

根据图纸（图9-3-12），完成T形接头横角焊练习。

图9-3-12　T形接头横角焊图纸

技术要求：

1．装配间隙自定。

2．焊脚尺寸K=10±1。

3．角焊缝的截面形状为等腰三角形。

T形接头横角焊工艺参数，如表9-3-6所示。

表9-3-6　T形接头横角焊工艺参数

1．装配及定位焊。

在焊件两端对称进行定位焊，定位焊缝长度为10~15 mm，如图9-3-13所示。

图9-3-13　装配及定位焊(www.daowen.com)

2．第一层焊道焊接。

采用左向焊法，一层一道。焊丝与水平板夹角为35°~45°，焊炬倾角为10°~20°，焊炬角度如图9-3-14所示。

图9-3-14　第一层焊道焊接

3．第二层焊道（盖面层）焊接（见图9-3-15）。

图9-3-15　第二层焊道（盖面层）焊接

4．完成T形接头横角焊练习，检测并完成表9-3-7。

表9-3-7　考核表

三、工字梁的焊接

请同学们根据工字梁图纸技术要求，完成工字梁产品的焊接，并交验转下工序。

1.各小组根据成员能力情况，对工字梁焊接任务进行分工。

2．为了控制或减小工字梁焊后残余变形，请同学们确定各焊缝的焊接顺序。

焊接顺序：__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________。

步骤一：上下翼板的装配及定位焊。

查阅《焊工工艺学（第四版）》，完成下列问题。

1．________________是按照一定的技术要求，将若干零件装成一个组件或部件，或将若干零件、部件装成一个机械的工艺过程。

2．装配中的测量包括线性尺寸的测量、平行度的测量、垂直度的测量、同轴度的测量、角度的测量。工字梁的装配测量主要是____________、____________。

3．________________是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。按其功能不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。

4．焊接装焊顺序有三种类型：整装整焊、随装随焊和部件装焊-总装焊。整装整焊工艺是：__________________________________________________________；

随装随焊工艺是：____________________________________________________；

部件装焊-总装焊工艺是：____________________________________________。

5．工字梁的装焊顺序采取______________________________________类型。

6．装配过程中零件的夹紧通常是通过定位夹具来实现的，查阅并填写下列夹具的名称及适用范围（表9-3-8）。

表9-3-8　夹具名称及适用范围

7．通过小组讨论分析，确定工字梁装配方法。

8．通过查阅《焊工工艺学（第四版）》和上网查询资料及小组讨论分析，组合以下工序，制定出工字梁装配、焊接工艺步骤。

①翼板加工，②腹板加工，③翼板与腹板装配，④焊接焊缝1，⑤焊接焊缝2， ⑥焊接焊缝3，⑦焊接焊缝4，⑧焊接焊缝5，⑨焊接焊缝6，10焊缝外观检测，11整 体结构检测，12变形矫正

9．小组测量检验装配质量（表9-3-9）。

表9-3-9　小组测量检验装配质量表

小贴士

1．定位焊。

装配中的定位焊也称点固焊，是用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证整个结构件得到正确的几何形状和尺寸的焊接方式。定位焊的位置和尺寸应以不影响焊接接头和结构的质量及工作能力为原则。定位焊缝一般比较短小，而且该焊缝作为正式焊缝留在焊接结构之中，故对所使用的焊条或焊丝应与正式焊缝所使用的焊条或焊丝牌号相同，而且必须按正式焊缝的工艺条件施焊。

2．进行定位焊时应注意以下几点。

（1）定位焊缝比较短小，并且保证焊透，故应选用直径小于4 mm的焊条或直径小于1.2 mm的CO2气保护焊焊丝。定位焊时，工件温度较低，热量不足而容易产生未焊透，所以定位焊缝焊接电流应较焊接正式焊缝时大10%~15%。

（2）定位焊缝中不允许有焊接缺陷（未焊透、夹渣、裂纹、气孔等）。

（3）定位焊缝的起弧和结尾处应圆滑过渡，否则，在焊正式焊缝时在该处易造成未焊透、夹渣等缺陷。

（4）定位焊缝长度尺寸一般根据板厚选取，一般金属结构装配时定位焊缝的尺寸可参考表中选取，薄板可适当减小。对于强行装配的结构，因定位焊缝承受较大的外力，应根据具体情况，定位焊缝长度可适当加大，间距适当减小。对于装配后需要调运的工件，定位焊缝应能保证焊件不分离，因此，对起吊受力部分的定位焊缝，可加大尺寸或数量，或在完成一定的正式焊缝以后吊运，以保证安全。

步骤二：上下翼板的平位焊接。

表9-3-10　平对接接头工艺卡

查阅《焊工技能训练（第四版）》，完成下列问题。

1．接头可分热接和冷接两种方法。

（1）热接法：当弧坑还处在红热状态时，在弧坑下方10~15 mm处的斜坡上引弧，并焊至收弧处，使弧坑根部温度逐步升高，然后将焊条沿预先做好的熔孔向坡口根部顶一下，使焊条与试件的下倾角增大到90°左右，听到“噗噗”声后，稍作停顿，恢复正常焊接。停顿时间一定要适当，__________，易使背面产生焊瘤；__________，则不易接头。另外焊条更换的动作越快越好，落点要准。

（2）冷接法：当弧坑已经冷却，用砂轮或扁铲在已焊的焊道收弧处打磨一个10~15 mm的斜坡，在斜坡上引弧并__________，使弧坑根部温度逐步升高，当焊至斜坡最低处时，将焊条沿预先做好的熔孔向坡口根部顶一下，听到“噗噗”声后稍作停顿，并提起焊条进行正常焊接。

2．填充层焊接时，应使其比母材表面低__________且应呈凹形，不得熔化坡口棱边，以利于盖面层保持平直。

3．根据工艺卡，完成上下翼板的平位焊接，并进行自检（表9-3-11）。

表9-3-11　对接接头评分标准

续表

步骤三：腹板与翼板角焊缝的焊接。

表9-3-12　T形角接接头工艺卡

续表

查阅《焊工技能训练（第四版）》，完成下列问题：

1．同学们根据图纸的要求，认真想一想，完成二氧化碳气体保护焊T形接头横角焊的操作要领是什么？

2．焊接过程中，如果焊枪对准的位置不正确，过低或都会使熔液下淌，造成焊缝的下垂；如果、焊速过快或焊枪朝向垂直板，致母材温度过高，则会引起焊缝好咬边，产生焊瘤。

3．根据任务卡，完成角接接头的焊接，并进行自检（表9-3-13）。

表9-3-13　角接接头评分标准

四、学习拓展

1．焊接变形及减小变形的措施。

查阅《焊工工艺学（第四版）》，根据表9-3-14中的图写出对应焊接结构焊后的6种残余变形，并写出它们的特点。

表9-3-14

2．在制作工字梁的时候，会出现局部的____________变形、____________变形、____________变形。

3．减小变形的措施。

焊接产品减小变形的措施主要有焊接过程中控制变形和焊接完成以后矫正变形。查阅相关资料分析下列措施那些属于焊接过程中控制变形的有____________、那些属于焊接完成以后矫正变形的有________________________________。

A．采用反变形 B．采用小锤锤击中间焊道

C．利用工卡具刚性固定 D．用大锤、或机械设备碾压

E．用火焰局部加热

F．采用合理的焊接顺序

4．焊后出现变形的矫正的方法主要有机械矫正法和火焰矫正法两种。

（1）如图9-3-16所示，______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，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。

图9-3-16　机械矫正法

（2）如图9-3-17所示，______利用火焰局部加热时产生的压缩塑性变形使较长部位的金属缩短来达到矫正变形的目的。所以说本法的基本原理与前者正好相反，前者是使短的部分拉长而后者是使长的部位缩短。具体做法是用气焊焊炬在工件较长的部位加热。为了提高矫形效率，可以在加热的同时在加热点周围喷水冷却来限制火焰加热的范围，提高对加热点的挤压作用。

图9-3-17　火焰矫正法

5．对工字梁工件图进行工艺分析，从焊接变形的特点考虑，工字梁焊接应如何减小变形？小组讨论后把应采取的措施记录在下面。

小贴士

（1）纵向收缩变形：构件焊后在焊缝方向发生收缩。

（2）横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝方向发生收缩。构件焊后出现的收缩变形是难以修复的，必须在构件下料时加余量。

（3）弯曲变形：构件焊后发生弯曲。这种焊接变形是由于构件上的焊缝不对称或焊件断面形状不对称、焊缝的纵向收缩和横向收缩而产生的变形。

（4）角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角变形。主要由于焊缝截面形状不对称，或施焊层次不合理致使焊缝在厚度方向上横向收缩量不一致所产生的。

（5）波浪边形：焊后构件呈波浪形。这种变形在薄板焊接时容易产生。原因是由于焊缝的纵向收缩和横向收缩在拘束度较小结构部位造成较大的压应力而引起的变形；或由几条相互平行的角焊缝横向收缩产生的角变形而引起的组合变形；或由上述两种原因共同作用而产生的变形。

（6）扭曲变形：焊后沿构件的长度出现螺旋形变形。这种变形是由于装配不良、施焊程度不合理，致使焊缝纵向收缩和横向收缩没有一定规律而引起的变形。