材料成型机控制工程专业毕业论文19065

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1、 重庆大学本科毕业学生毕业设计（论文） 筒体和磁路圈自动化焊接生产的设计 学 生：XXXX 学 号：XXXXXX 指导老师：XXXXX 专 业：材料成型机控制工程 Graduation Design(Thesis) of Chongqing University Design of Cylinder and magnetic circuit automatic

2、welding production Undergraduate： Supervisor： Major： Material Forming Machine Control Project School of materials science and engineering, Chongqing University June 2013 摘要 目前国内电机筒体和磁路圈自动化焊接生产效

3、率低，产品合格率低。本论文通过收集筒体和磁路圈焊接生产的信息，做一次深入的研究。通过分析研究，完成从筒体和磁路圈焊接方法的选择、工艺参数的设计、工装夹具的设计到焊接接头质量检测。本次论文主要研究筒体和磁路圈焊接及整个过程中出现的问题，通过研究焊接材料，分析材料焊接性，主要是材料碳含量分析，从而选择以其相对应的焊接方法。焊缝深度与板材厚度有关，不同的板厚直接影响到焊接方法的选择及工艺参数的设定。对比不同的焊接方法，选择最适合焊接本产品的方法，在依据母材焊接性分析及焊缝厚度设定适宜的工艺参数及填充材料。本论文研究重点在于产品焊接工装夹具的设计。优良的工装夹具不仅可以保证焊接质量，而且可以提高产品生

4、产的效率。在保证质量的前提下降低生产成本。工装夹具设计包含焊接自动化设备的选择。在保证产品质量的前提下考虑生产效率和成本，设计一套优良的工装夹具和选择合适的自动化焊接设备。然后完成整个工艺流程，填写工艺流程卡。最后检测焊接接头质量，对焊接工艺参数进行相对的调整，完成整个筒体和磁路圈自动化焊接生产的设计。 关键词：筒体和磁路圈，焊接性，工装夹具，检测 II 重庆大学本科学生毕业设计（论文）

5、 ABSTRACT III ABSTRACT At present the automatic of cylinder and magnetic circuit welding production efficiency is low and Product qualified rate is low. In this paper，it make a in-depth research by collecting automatic welding producti

6、on information. Through the analysis research，accomplish the choice of welding method，the design of process parameters，the design of the jigs and fixtures to the weld quality inspection. This paper mainly studies cylinder and magnetic circuit welding and the problems appeared in the process. To choo

7、se with its corresponding welding method by studying the welding material，analyzing of material weldability and The carbon content of material. Weld depth related to plate thickness, different thickness has direct influence on the choice of welding method and setting of process parameters. For diffe

8、rent welding method, choosing the most suitable welding method of the product, in according to the parent metal weldability analysis and welding seam thickness setting appropriate technological parameters and filling materials. This thesis research is focused on products of welding jig design. The g

9、ood not only can ensure the quality of welding jig, but also can improve the efficiency of production. On the premise of quality assurance to reduce the production cost. Jigs and fixtures design include the choice of welding automation equipment. To guarantee the quality of products under the premis

10、e of considering the production efficiency and cost, design a set of excellent jig and choose the appropriate automated welding equipment. Then complete the whole process, fill in process card. Finally，it testing quality of welded joint, the welding process parameters to adjust relative, to complete

11、 the whole cylinder, and magnetic circuit design of automatic welding production. Keyword: cylinder and magnetic circuit, weldability, Jig and Fixture Tooling, examine 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 目录 目 录 摘要Ⅰ ABSTRACTⅡ 1 绪论1 1.1焊接行业的现

12、状及发展趋势1 1.2 焊接工装夹具现状和发展2 1.3课题任务3 1.4重点研究内容3 2筒体和磁路圈焊接性分析4 2.1母材性能检验分析4 2.2工艺焊接性实验 4 2.2.1 碳当量的计算4 2.2.2 10#钢碳当量计算5 2.2.3 裂纹敏感系数Pcm计算和预热温度估算5 3焊接选型8 3.1焊接方法的选择8 3.1.1 10号钢的可焊性 9 3.1.2焊接方法的选择9 3.2填充材料的选择13 3.2.1焊丝的选用14 3.2.2 CO2气体保护焊焊丝14 4 设计焊接工艺参数17 4

13、.1 焊丝直径、焊接电流和焊接电压的设定18 4.2焊速、气流量及焊丝干伸长的选择19 4.3焊接电源19 5焊接工装夹具设计21 5.1焊接工装夹具21 5.1.1焊接工装夹具分类与组成21 5.1.2焊接工装夹具的特点21 5.2焊接工装夹具的设计22 5.2.1设计要求22 5.2.2设计方案的确定23 5.2.3 定位器的选择和设计23 5.2.4 夹具体的设计23 5.2.5夹紧机构的设计23 5.3焊接工装夹具的组合安装及检验24 6 自动化焊接机械及焊接检验26 6.1选择合适的变位机械26

14、6.2焊接机器人28 6.3焊接检验28 7结论33 参考文献34 致谢35 V 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 1 绪论 - 2 - - 38 -

15、 1 绪论 焊接是现代制造中最重要的工艺技术之一，它在所有行业中的应用越来越广泛，从机械制造、航空航天、造船、化工、能源、交通、建筑到电子工业、家用电器等，同时它对经济性、质量与可靠性的要求也越来越高。它已经从单一的加工工艺发展成为新兴的综合性先进技术。目前发达国家的焊接结构用钢超过其本国钢产量的60%。而我国焊接结构用钢在40%左右。随着我国工业的高速发展，可以预言，今后的十年将是焊接行业发展最快的十年。 1.1焊接行业的现状及发展趋势 焊接设备方面，我国焊接设备近十年来发展较快，已有近10家电焊机厂通过技术改造或技术引进建成10

16、多条焊机组生产线，生产能力成倍翻，焊机种类不断增加。长春、唐山、天津、上海和成都等电机厂从国外引进摩擦焊机、CO2气体保护焊机和电阻焊机等先进焊机的制造技术和装备，有些厂还引进了焊机组装生产线和先进的检测设备和仪器，是我国焊机制造水平得到较快的提高，重点骨干企业以达到国外同行80年代初的水平[1]。 在焊接材料方面，目前我国焊接材料生产厂家约有800家，其中焊条生产企业在600家以上；CO2气体保护焊丝生产企业约100家；钎料生产企业300来家；埋弧焊30多家；共生产品种576个。我国焊接材料总量已跃居世界第一位，年生产能力180万吨。其中焊条生产占比重80%，CO2气体保护焊丝占比重9.3

17、3%，焊剂占比重6.66%，埋弧焊丝占比重5.33%。由以上数据可以看出我国焊接自动化水平相当低下，比发达国家落后30到70个百分点。所以今后我国焊接行业应及时的点整产品结构，开发市场上急需的特种焊条，由于种种原因国内生产焊材的企业尚不能完全供应这些焊条，很多都需要通过进口，在增加工程成本的同时花费大量外汇。 在机辅具与工装方面，我国焊接辅助机械和器具制造行业今年来有一定的发展。焊接辅助机械、滚轮架、操作机和变位器的产量已达1000多套，各种焊枪和焊钳的年总产量为10万余把。与国外同行相比还很低，随着对焊接产品的要 求逐步提高，焊接辅助设备得到了高速的发展，目前与国外相比还存在的有：（1

18、）品种少，从焊前的各种钢材加工、处理设备到焊中的各种辅助设备，有很多都是空白；（2）国产焊接操作机、变位器和滚轮架的功能少，自动化程度低，加工精度差，外表加工质量粗糙，制造技术落后，与外国同类新一代相比，至少落后20年；（3）焊枪焊嘴质量不稳定，使用寿命短，为制定统一标准；（4）焊接专用工具、夹具的生产与每年焊接生产量不成比例。 在焊接结构制造行业中，高效节能的CO2气体保护在全国范围内推广应用，应用率超过30%，焊接自动化和自动化程度达到40%～50%，焊接专机将得到普遍应用。在汽车和工程机械、锅炉和重型机械制造行业将在较大范围内采用焊接机器人，焊接中心和柔性制造系统，计算机集成制造系统和

19、智能制造系统将开始在焊接结构中初步得到实际应用。激光、电子束等高能束焊接方法在航天飞行器、汽车、核能设备、医疗器械等制造业将迅速扩大其应用范围[2]~ [5]。 1.2 焊接工装夹具现状和发展 焊接工装夹具就是将焊件准确定位和有效夹紧，便于焊接进行装配和焊接，保证焊接结构精度方面要求的工艺装备。焊装夹具也称焊接工装夹具，它与焊接变位机械装备在焊接结构生产中总称为工艺装备。其中，工装夹具包括夹紧器、定位器、推拉装置等。夹紧器是焊装夹具中最基本、应用量最多的设备，通过夹紧器对焊接工件的夹紧，可有效保证焊接工件的焊接精度和焊接质量。焊接工装夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高

20、速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，焊接工装夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展 。 从50年代开始发展的中国机械制造业，以手工焊和电阻点焊作为主要加工手段，跨出了高端机械制造的第一步，其焊装夹具也主要是以手工操作为主。夹紧器的应用经历了以手动夹紧器为主，到以拉杆式气缸驱动夹紧机构为主，再到现今的以气动一体式夹紧器为主的一个发展过程。 目前，国内夹紧器主要分为两大类：一类是以主流汽车厂如上海大众、一汽大众、上海通用、武汉神龙等欧系汽车厂应用为代表的一体式夹紧器；另一类是以北京现代、广州本田、天津丰田等日韩系汽车厂应用为代表的拉杆式气缸驱动夹紧机构。而一体

21、式夹紧器以其优越的技术性能被越来越多的国内汽车制造企业所青睐，在焊装夹具上使用一体式夹紧器已成为一种趋势和潮流，如长安汽车厂的6350线，长安汽车五厂的CV9线，长安福特的340线，东南汽车的戴-克线，上海汇众及一些汽车零配件制造厂都已经开始使用一体式夹紧器，并逐步开始由原先的日韩系拉杆式气缸夹紧机构向一体式夹紧器升级换代。 中国的汽车制造业已有50多年的历史，只是在近几年中才得到了飞速的发展。相比之下，我国汽车制造业的工艺水平，特别是焊接工装夹具水平，显得越来越不适应这种快速发展速度的要求。这种现象的存在原因在于我国机械加工行业的传统习惯中，焊接制造工艺的地位不高，而在世界先进发达国家，焊

22、接工艺则备受关注[7]~ [12]。 其发展趋势： （1）.现阶段（简单，粗糙，分立） ； （2）.未来三五年（精细，标准，复合）； （3）.未来五八年（高效，系统，自动化，环保）； （4）.未来十年以后（智能化，跟机器人同步）。 1.3课题任务 （1）仔细阅读毕业设计（论文）任务书，明确设计任务要求。 （2）查阅国内外与自动化焊接生产设计及筒体和磁路圈焊接相关的资料（10篇以上），了解和掌握自动化焊接生产技术及其发展趋势，目前最新的自动化焊接技术。 （3）查阅、选择与本课题相关的外文资料（不少于2万英文字母）并完成翻译。 （4）学习相关自动化焊接知识

23、，掌握各种焊接方法的原理及工艺，并在此基础上完成生产工艺流程的设计。 （5）分析产品结构特点，结合手弧焊和CO2气体保护焊原理及工艺，找出影响产品产率低的因素，提出解决方案，并完成焊接生产设计。 （6）在老师的指导下独立完成开题报告、毕业论文等。 （7）参加毕业答辩。 1.4重点研究内容 （1）明确焊接生产内容及流程，对产品进行焊接性分析； （2）对比选着焊接方法； （3）设计与产品相符的工装夹具。 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 2 筒体和磁路圈焊接性分析 重庆大学本科学生毕业设

24、计（论文） 2 筒体和磁路圈焊接性分析 2筒体和磁路圈焊接性分析 根据本次论文要求，此次被焊件筒体和磁路圈用材为优质碳素结构钢10#。 其特性适用范围：机械强度低，塑性、韧性好，冷状态下容易模压成形，容易切削加工，焊接性能好，为提高表面硬度可进行渗碳和氰化处理。用于制造强度不高的焊接件、冷冲压件、锻件和渗碳零件如螺栓、垫圈，隔板、外壳等。 2.1母材性能检验分析 10#钢的标准的化学成分和机械性能见表2.1和表2.2。 表2.1 10#钢的化学成分（%） 碳 C 硅 Si 锰 Mn 硫

25、S 磷 P 铬 Cr 镍 Ni 铜 Cu 0.07～0.14 0.17～0.37 0.35～0.65 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.15 ≤0.15 ≤0.25 表2.2 10#钢的力学性能 抗拉强度 σb (MPa) 屈服强度 σs (MPa) 伸长率 δ5 (%) 硬断面收缩率ψ (%) 硬度 试样尺寸 ≥335 ≥205 ≥31 ≥55 ≤137HBs 试样尺寸纵向25mm 2.2工艺焊接性实验 2.2.1 碳当量的计算 钢铁材料的焊接性能一般是指焊

26、缝及热影响区是否容易形成裂纹焊接接头是否出现脆性等等。通过大量的实验结果，人们发现钢的焊接性能与其化学成分关系很大，尤其是碳含量。 当碳含量高时，焊接区容易产生裂纹，合金元素含量增加也容易产生开裂的现象，因此可以用合金成分的“碳当量”概念来表示焊接性能的好坏，常用的碳当量[C]的经验计算公式为： [C]=C + Mn/6 + (Ni+Cu)/15 + (Cr+Mo+V)/5① 式中的元素符号代表这些元素在钢中的重量百分比。经验表明，当[C]小于 0.4%时，钢材焊接冷裂倾向不大，焊接性良好；[C]在0.4%〜0.6 %之间时，钢材的焊接冷裂倾向较显著，焊接性较差，焊接时需要

27、预热钢材和采取其它工艺措施 来防止裂纹；当[C]大于0.6%时，钢材焊接冷裂严重，焊接性能很差，基本上不适合于焊接，或者只有在严格的工艺措施下和较高的预热温度下才能进行焊接操作 [13]。 2.2.2 10#钢碳当量计算 根据公式[C]=C + Mn/6 + (Ni+Cu)/15 + (Cr+Mo+V)/5；10#钢的碳当量[C]范围有[C]1 ≦C（min）+Mn（min）/6+（Ni+Cu）/15+（Cr+Mo+V）/5 ≦0.07+0.35/6+（0.15+0.25）/15+0.15/5 ≦0.185 ② [C]2 ≦C（ma

28、x）+Mn（max）/6+（Ni+Cu）/15+（Cr+Mo+V）/5 ≦ 0.14+0.65/6+（0.15+0.25）/15+0.15/5 ≦0.305 ③ 即10#钢的碳当量范围小于0.185%～0.305% 小于0.4%，钢材焊接冷裂倾向不大，焊接性良好。 2.2.3 裂纹敏感系数Pcm计算和预热温度估算 关于化学成分对冷裂敏感性的影响，实际就是对钢淬硬倾向的影响，钢的碳当量越高，淬硬性越大，即增加冷裂纹的敏感性。 60年代后建立的冷裂敏感性指数Pc和Pw就是以Pcm为基础，并考虑扩散氢含量和拘束条

29、件建立的。它是目前应用比较广泛的冷裂纹判据，其是以δb=500～1000mm2的钢种为研究对象，用Y形坡口做裂纹实验，公式如下 Pc=Pcm + [H]/60 + δ/600④ Pw=Pcm + [H]/60 + R/400000⑤ Pcm——钢种合金元素的碳当量； [H]——扩散氢含量（mL/100g）； δ为板厚（mm）；R为拘束度（N/mmmm）。 根据Pc或Pw对生产裂纹的敏感性，在大量实验的基础上建立了避免冷裂纹所需预热温度的经验公式： To=1440Pc – 392 ℃⑥ 板厚与拘束度的关系图2-1

30、 油板厚与拘束的关系图可以看出，在板厚拘束系数K1一定时，呈现出随板0厚增大而增大的趋势，当板厚增大到一定程度时，拘束度达到并保持一定数值[14]。 碳当量Pcm及板厚与预热温度To的关系图2-2 X坐标厚度单位为（mm）左图a E=17KJ/cm，[H]=4.0 mL/100g；右图b E=30KJ/cm，[H]=2.5 mL/100g 由上图可知，当板厚一定时，材料碳当量越大，预热温度越大；以上是按整体预热考虑的，对于一些大型的焊接结构，采用整体预热是很困难的，因此常用局部预热来防止冷裂纹。一般情况下，局部预热的范围以焊

31、缝两侧各100～200mm为宜。但要注意，由于局部预热会产生附加应力，因而不宜过高。 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3焊接选型 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 焊接选型 3焊接选型 3.1焊接方法的选择 筒体和磁路圈用材为10#钢。牌号

32、：10钢；执行标准：GB/T699-1999。10号钢可塑性和韧性都很良好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差，使用于制造要求受力不大、韧性高的零件，如汽车车身、贮器、深冲压器皿、管子、垫片等，可用作冷轧、冷冲、冷镦、冷弯、热轧等工艺成形，也可用作心部强度不高的渗碳件、碳氮共渗件等。 筒体和磁路圈焊接由三种部件焊成，磁路圈、固定凸缘和环座。图1为成品图。磁路圈长355.5mm，直径为191mm切精度要求-0.3mm。实际焊接生产中焊接一件产品大约用时1h，7个月完成100台。 筒体和磁路圈成品图

33、3-1 筒体和磁路圈由8个固定凸缘分别焊在磁路圈两端，成对称分布，固定凸缘一端与同向的磁路圈一端间隔5mm，在固定凸缘端176.5mm处，焊上一个环座。 固定凸缘图3-2 环座图3-3 3.1.1 10号钢的可焊性 10号钢可焊性为良好时，合金元素含量(评定可焊性的概略指标,%):0 ； 含碳量(评定可焊性的概略指标,%):＜0.25； 其特点为: 在普通条件下可焊接,环境温度低于(-5℃)时需预热.板厚大于20mm,结构刚度大时,需预热并在焊后进行消除应力热处理，沸腾钢是在不完

34、全脱氧情况下获得,含氧量较高,硫磷等杂质分布不均匀,时效敏感性及冷脆倾向大,焊接时热裂倾向大,一般不宜于承受动载或严寒下(-20℃)工作的重要焊接结构.镇静钢的杂质分布很均匀,含氧量承受动载或低温条件下(-40℃)工作的重要焊接结构。 3.1.2焊接方法的选择 对于面向生产流水线的焊接，一般优先考虑自动半自动化焊接方法。在考虑生产成本和焊接接头质量及生产效率前提下对比分析，选出最合适焊接筒体和磁路圈自动化焊接的焊接方法。 一.钨极氩弧焊 钨极氩弧焊时常被称为TIG焊，是一种在非消耗性电极和工作物之间产生热量的电弧焊接方式；电极棒、溶池、电弧和工作物临近受热区域都是由气体状态的保护隔绝大

35、气混入，此保护是由气体或混合气体流供应，通常是惰性气体，必须是能提供全保护，因为甚至很微量的空气混入也会污染焊道。 原理：钨极氩弧焊是用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法，其方法构成如图所示。焊接时氩气从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的，从而获得优质的焊缝。焊接过程中根据工件的具体要求可以加或者不加填充焊丝。 图3-4 钨极惰性气体保护焊 1-喷嘴 ，2-钨极， 3-电弧，4焊缝 ，5-工件 ，6-熔池， 7-填充焊丝 ， 8-惰性气体 特点：（1） 氩气

36、具有极好的保护作用，能有效的隔绝周围空气；它本身既不与金属起化学反应，也不溶于金属，使得焊接过程中的冶金反应简单易控制，因此获得较高质量的焊缝提供良好条件。 (2) 钨极电弧非常稳定，即使在很小电流情况下（<10A）仍可稳定燃烧，特别适用于薄板材料焊接。 (3) 热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调整所以这种焊接方法可进行全方位焊接，也是实现单面焊双面成型的理想方法。 (4) 由于填充焊丝不通过电流，故不产生飞溅，焊缝成型美观。 (5) 交流氩弧焊在焊接过程中能够自动清除焊件表面的氧化膜作用，因此，可成功地焊接一些化学活泼性强的有色金属，如铝、镁及合金。 (6) 钨极承载电流能

37、力较差，过大的电流会引起钨极的熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而引起夹钨。因此，熔敷速度小、熔深浅、生产率低。 (7) 采用氩气较贵，熔敷率低，且氩弧焊机有较复杂，和其它焊接方法（如焊条电弧焊、埋弧焊CO2­气体保护焊）比较，生产成本较高。 (8) 氩弧周围受气流影响较大，不易室外工作。 适用性：钨极氩弧焊，以人工或自动操作都适宜，且能用于持续焊接、间续焊接（有时称为‘跳焊’）和点焊，因为其电极棒是非消耗性的，故可不需加入熔填金属而仅熔合母材金属做焊接，然而对于个别的接头，依其需要也许需使用熔填金属。 钨极氩弧焊是一种全姿势位置焊接方式，且特别适于薄板的焊接—经常可薄至

38、0.005英寸。 焊接的金属：钨极氩弧焊的特性使其能使用于大多数的金属和合金的焊接，可用钨极氩弧焊焊接的金属包括碳钢、合金钢、不透钢、耐热合金、难熔金属、铝合金、镁合金、铍合金、铜合金等等。 铅和锌很难用钨极氩弧焊方式焊接，这些金属的低熔点使焊接控制极端的困难，锌在1663F汽化，而此温度仍比电弧温度低很多，且由于锌的挥发而使焊道不良，表面镀铅、锡、锌、镉或铝的钢和其它在较高温度熔化的金属，可用电弧焊接，但需特殊的程序。在镀层的金属中的焊道由于“交互合金”的结果。很可能具有低的机械性质为防止在镀层的金属焊接中产生交互合金作用，必须将要焊接的区域的表面镀层清除，焊接后在修补。 母材厚度:

39、 钨极氩弧焊能应用于广泛厚度范围的金属焊接，此方式非常适合于焊接3mm厚以下对象，因为其电弧产生强烈的、集中热量，而产生高焊接速度，使用熔填金属能做多道焊接。 虽然6.25mm以上的厚度的母材金属，通常使用其它焊接方式。但是，需高品质的厚焊件有使用钨极氩弧焊做多层焊接。例如在8m直径的火箭发动器，15mm厚的外壳制造中，以钨极氩弧焊使用填充金属做纵向和圆周多道焊接，虽然对此厚的金属而言，此焊接方式较慢，但因为焊道的高品质要求，故而使用TIG焊接。 钨极氩弧焊可成功的焊接多种“箔厚度”的合金，薄板焊接需要精密的装置固定，对于箔厚度的金属。需使用机械或自动焊接，“高温电离子电弧焊接”经常被记为

40、是钨极氩弧焊的一种变化，对于焊接薄板具有更多的优点。 二.CO2气体保护焊 CO2气体保护焊是焊接方法中的一种，是以CO2为保护气体，进行焊接的方法。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。在焊接时不能有风，适合室内作业。 原理：CO2气体保护焊（简称CO2焊）是以二氧化碳气为保护气体进行焊接的方法。（有时采用CO2+Ar的混合气体）。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。焊接时抗风能力差，适合室内作业。由于它成本低，二氧化碳气体易生产，广泛应用于各大小企业。由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通

41、常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。 特点：（1） 焊接生产率高。其焊接生产率比焊条高出1-3倍。 （2）焊接成本低。CO2焊的材料成本只是焊条电弧焊和埋弧焊的40%-50%。 （3） 焊接能耗低。与焊条电弧焊和无机氩弧焊相比，相同厚度、相同长度的焊缝进行焊接，CO2焊对焊丝和母材的熔化率更高，有更大的焊接

42、速度，消耗的电能得以降低，是一种比较节能的焊接方法。 （4） 适用范围广。薄板可焊到1mm左右，厚板可采用多成焊道焊接，不受结构条件的制约。 （5） CO2焊是一种低氢型或超低氢型焊接方法，焊缝含氢量低，康裂纹性好。 （6） 焊后不需要清渣，明弧焊接便于观察，有利于机械化操作。 （7） 焊接保护效果良好。CO2气体密度大，并且受电弧加热后体积膨胀也较大，在隔离空气保护焊接电弧和熔池方面效果良好。 缺点：（1） 不能用于非铁金属焊接，只能用于低碳钢和低合金钢等黑色金属焊接。 （2） CO2的熔滴过渡不如MIG焊稳定飞溅量较大。 (3) CO2焊产生很大的烟尘，操作环境不好。

43、三.熔化极氩弧焊 原理：熔化极氩弧焊在寒假原理上与CO2焊相近，同样采用熔化极焊丝做电弧的一极，从焊枪嘴中喷出气体对焊接区进行保护，焊丝融化金属从焊丝端部脱落过渡到熔池，与母材融化金属共同形成焊缝。 特点：（1）与焊条电弧焊、CO2气体电弧焊、埋弧焊相比，熔化极氩弧焊可以焊接几乎所有的金属。 （2）与TIG焊相比，母材熔深和焊接变形都好于TIG焊，焊接生产率高。 (3）与CO2电弧焊相比，电弧状态稳定，熔滴过渡平稳。几乎不产生飞溅，熔透也比较深。 (4)熔化极氩弧焊直流反接焊接铝及铝合金，对母材表面的氧化膜有较好的阴极雾化清理作用。 (5)电极焊丝不需要加入特殊脱氧剂，使用与母材同

44、等成分的焊丝即可进行焊接。 缺点：(1)使用氩气保护，焊接成本比较高，生产效率低于CO2电弧焊。 (2)焊接准备工作要求严格，包括焊接材料的清理和焊接区的清理。 (3)厚板焊接中封底焊焊缝成型不如TIG质量好。 四. 埋弧焊 埋弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。近年来，虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法，但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看，埋弧焊约占10%左右，且多

45、年来一直变化不大。 优点：（1）生产效率高。一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧的熔深和焊丝熔敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次熔深可达20mm）另一方面由于焊剂和熔渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅 也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。 （2）焊接金属的品质良好、稳定。电弧及熔化极金属受到焊剂的保护，没有空气污染。通过自动控制可以保持弧长处于一定数值，因此形成的焊剂金属品质良好，而且也很稳定。 （3） 焊缝外观非常美观、融化金属凝固过程中受到熔渣的覆盖，能够得到美观的焊缝外形。 （4）焊接成本低。由于生产率高、缺陷少、

46、品质稳定，其焊接成本和焊条电弧焊相比有大幅度降低。 （5）操作环境良好。虽然是大电流焊接但由于电弧处于焊剂中，几乎没有有害光线、烟尘、辐射热等对操作者的影响。 缺陷：（1）设备费用高。 (2)对坡口精度有要求。 (3） 适用于碳素钢、低合金钢、不锈钢等钢材料的焊接上，焊接有色金属存在困难。 (4) 焊接姿势受到限制。 (5)焊缝金属的冲击韧性普遍不好。 (6) 主要用于自动焊、长焊缝、中等以上厚度板的焊接。 根据上述几种焊接方法原理及优点缺点的对比，焊接筒体和磁路圈环形焊缝的焊接，考虑焊接工件厚度在10-20mm的范围，以及焊接姿势的限制，埋弧焊并不适用于此类产品的焊接上。出于

47、焊接母材为10号钢，钨极氩弧焊及熔化极氩弧焊在焊接钢板厚度在10到20mm范围生产效率低，并且钨电极材料消耗相当厉害，氩气等惰性气体相对比较贵，生产成本高。所以综合考虑生产效率，成本控制及在保证焊接质量的前提下，初步选定焊接方法为CO2气体保护焊。 3.2填充材料的选择 针对CO2气体保护焊，焊接时用的填充材料为焊丝。焊丝一般实芯焊丝，所谓实芯焊丝就是通过一定方法加工而成的适用于熔化焊方法及根据用户要求的一定直径的以盘状或棒状供货的实芯线材焊丝。焊丝一般适用于熔化极气体保护焊，，埋弧自动焊等焊接方法。 3.2.1焊丝的选用 CO2焊的特点就是高效，可全方位焊接，焊接成本低；

48、但抗风能力差，室外作业能力差。根据焊件对焊接工艺及理化性能、可焊性、美观性、焊接效率等选择相应的焊丝及配套材料。 本次论文主要是针对筒体和磁路圈的焊接，母材为10号钢。选用MAG焊丝。本部分气体保护焊包括：低碳钢、低合金高强度钢、耐大气腐蚀钢、低温钢极低合金耐热钢用MAG焊丝。对于低碳钢和低合金钢用MAG焊丝的选用是以焊缝强度作为主要依据，辅以焊缝塑韧性综合选材；强度应以等强或者弱强匹配做为原则。 气体保护焊接用气体的要求； 气体种类 纯度要求（%） 水分限制（%） 其它要求 CO2 ≧99.50 ≦0.005 O2≦0.1% Ar ≧99.99

49、 ≦0.002 N2≧0.007% H2≦0.002% O2 ≧99.99 ≦0.002 N2≦0.007% 实心焊丝是目前最常用的焊丝。它是由热轧线材经拉拔加工制成，广泛应用于各种自动和半自动焊接工艺中。可分为碳素钢结构焊丝、合金结构钢焊丝和不锈钢焊丝三类。 3.2.2 CO2气体保护焊焊丝 CO2气体保护焊常用焊丝的化学成分和用途，表3-1 焊丝牌号 合金元素（%） 用途 C Si Mn Cr Ni Mo S不大于 P不大于 H10MnSi ≦0.14 0.60～0.90 0.80～1.10 ≦0.20 ≦0.30 - 0.030

50、 0.040 焊接低碳钢，低合金钢 H80MnSi ≦0.10 0.70～1.0 1.0～1.30 ≦0.20 ≦0.30 - 0.030 0.040 焊接低碳钢，低合金钢 H08MnSiA ≦0.10 0.60～0.85 1.40～1.70 ≦0.02 ≦0.25 - 0.030 0.035 H08Mn2SiA ≦0.10 0.0～0.95 0.60～0.85 ≦0.02 ≦0.25 - 0.030 0.035 H04Mn2SiTiA ≦0.04 0.70～1.10 0.70～0.95 TI0.20～0.40 0

51、.025 0.025 焊接低合金钢强度钢 H04MnSiAlTiA ≦0.04 0.40～0.80 0.70～1.10 TI0.35～0.65Al0.20～0.40 0.025 0.025 H10MnSiMo ≦0.14 0.70～1.10 0.40～0.80 ≦0.02 ≦0.30 0.15～0.25 0.030 0.040 H08Cr3Mn2MoA ≦0.10 0.30～0.50 0.70～1.10 2.5～3.0 0.35～0.50 0.030 0.30 焊接贝氏体钢 H18CrMnSiA 0.70～1.10

52、 0.90～1.10 0.30～0.50 0.80～1.10 ≦0.30 - 0.025 0.030 焊接高强度钢 焊接过程中，采用CO2作为保护气体可以有效地防止空气进入焊接区。但是，由于CO2具有氧化性，而使得焊丝中各种元素在焊接过程中被剧烈的氧化。 反应式如下： CO2 + Fe = FeO + CO CO2 + Mn = MnO + CO 2CO2 + Si = SiO2 + 2CO 此外，CO2在高温下分解出的原子也会使合金元素氧化。 由于合金元素氧化烧损，必然影响焊缝金属的化学成分与力学性能。 如果焊丝中的Mn，Si含量不足

53、，其脱氧作用较差。致使熔池结晶后期容易产生CO气孔。因此，CO2气体保护焊焊丝必须含有较高的Mn和Si等脱氧元素的含量，最常用的焊丝有H08Mn2SiA等。其有较好的工艺性能和力学性能。适宜低碳钢和δs≦500MPa（50kgf/mm2）的低合金钢。 CO2气体保护焊常用焊丝的化学成分和用途见表3-2 钢种 牌号 化学成分 C Mn Si Cr Ni Mo V 其他 S P 用途 不大于 碳素结构钢 H08 H08A H08E H08Mn H08MnA H15A H15Mn ≦0.10 ≦0.10 ≦0.10 ≦0.10 ≦

54、0.10 0.11~0.18 0.11~0.18 0.03~0.05 0.30~0.550.03~0.05 0.80~1.10 0.80~1.10 0.35~0.65 0.80~1.10 ≦0.03 ≦0.03 ≦0.03 ≦0.07 ≦0.07 ≦0.03 ≦0.07 ≦0.02 ≦0.02 ≦0.02 ≦0.02 ≦0.02 ≦0.02 ≦0.02 ≦0.03 ≦0.03 ≦0.03 ≦0.03 ≦0.03 ≦0.03 ≦0.03 0.040 0.030 0.025 0.040 0.030 0.030

55、0.040 0.040 0.030 0.025 0.040 0.030 0.030 0.040 用于碳素钢的电弧焊，气焊，埋弧焊，电渣焊和气体保护焊 合金结构钢 H10Mn2 H08Mn2Si H08Mn2SiA H10MnSi H10MnSiMo H10MnSiMoTiA H08MnMoA H08Mn2MoA H10Mn2MoA H08Mn2MoVA H10Mn2MoVA H08CrMoA H13CrMoA H18CrMoA H08CrCrMoVA H08CrNi2MoA H30CrMnSiA H10MoCrA ≦0.12 ≦0.11

56、 ≦0.11 ≦0.14 ≦0.14 0.08~0.12 ≦0.01 0.06~0.11 0.08~0.13 0.06~0.11 0.08~0.13 ≦0.01 0.11~0.16 0.15~0.22 ≦0.01 0.05~0.10 0.25~0.35 ≦0.12 1.50~.90 1.70~2.10 1.80~2.10 0.80~1.10 0.90~1.20 1.00~1.30 1.20~1.60 1.60~1.90 1.70~2.00 1.60~1.90 1.70~2.00 0.40~0.70 0.40~0.70 0.40

57、~0.70 0.40~0.70 0.50~0.85 0.80~1.10 0.40~0.70 ≦0.07 0.65~0.95 0.65~0.95 0.60~0.90 0.70~1.10 0.40~0.70 ≦0.25 ≦0.25 ≦0.40 ≦0.25 ≦0.40 0.15~0.35 0.15~0.35 0.15~0.35 0.15~0.35 0.10~0.30 0.90~1.20 0.15~0.35 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20 ≦0.20

58、 ≦0.20 0.80~1.10 0.80~0.10 0.80~0.10 1.00~1.30 0.70~1.00 0.80~1.10 0.45~0.65 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 ≦0.30 1.40~1.80 ≦0.30 0.15~0.25 0.20~0.40 0.30~0.50 0.50~0.70 0.60~0.80 0.50~0.70 0.60~0.80

59、 0.40~0.60 0.15~0.25 0.50~0.70 0.20~0.40 0.20~0.40 0.40~0.60 0.06~0.12 0.06~0.12 0.15~0.35 （加入） Ti0.05~0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.040 0.040 0.030 0.030 0.030 0.025 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.025 0.030 0.025 0.025 0.030 0.040 0.040 0.030 0.040 0.040 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.025 0.030 0.030 用于合金钢的电弧焊，气焊，埋弧焊，电渣焊和气体保护焊等 根据等强或弱强原则，本次焊接筒体和磁路圈选用牌号为H08Mn2SiA