3焊接制造
3.1常见焊接方法工艺要求
3.1.1 焊条电弧焊工艺要求（定位焊）[12] [16]
目前常用此种焊接方法进行定位焊。以下是定位焊接的要求：
（1） 焊条
定位焊用的焊条应和正式焊接用的相同，焊前同样进行再烘干。不许使用费条或不知型号的焊条。
（2） 位置
双面焊且背面须清根的焊缝，定位焊缝最好布置在背面；形状对称的构件，定位焊缝也应对称布置；有交叉焊缝的地方不设定位焊缝，至少离开交叉点50mm；定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上。
（3） 焊缝尺寸
定位焊的尺寸视结构的刚性大小而定，原则是：在满足转配强度要求的前提下，尽可能小一些。从减小变形和填充金属考虑，可缩小定位焊的间距。TB10212-1998《铁路钢桥制造规范》规定，定位焊接的长度为50～100mm，焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2。埋弧焊的定位焊尺寸和位置：板厚小于25mm时，定位焊缝长50～70mm，间距300～500mm；板厚大于25mm时，定位焊缝长70～100mm，间距200～300mm。
（4） 工艺
施焊条件应和正式焊缝的焊接相同，由于焊道短，冷却快，焊接电流应比正常焊接的电流大15％～20％。对于刚度大或有淬火倾向的焊件，应适当预热，以防止焊缝开裂；收弧时注意填满弧坑，防止该处开裂。在允许的条件下，可选用塑性和抗裂性较好而强度略低的焊条进行定位焊接。对于开裂的定位焊缝，必须先查明原因，然后再清除开裂的焊缝，在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。
3.1.2 埋弧焊工艺要求[12] [5] [16]
（1）打底焊道
熔深大师自动埋弧焊的基本特点，焊接有坡口的对接接头时，为保证能焊透但不至于烧穿， 在接头根部焊接第一道焊缝，称为打底焊道。焊接方法可以是焊条电弧焊或二氧化碳气体保护焊。使用的焊条或填充焊丝必须使其焊缝金属具有相似于埋弧焊焊缝金属的化学成分和性能。打底焊道尺寸必须足够大，以承受住施工过程中所施加的任何载荷。焊完打底焊道之后，须打磨或刨削接头根部，以保证在无缺陷的清洁金属上熔敷第一道正面埋弧焊缝。
如果打底焊道的质量符合要求，则可保留作为整个接头的一部分。焊接质量要求高时，可在埋弧焊缝完成之后用碳弧气刨或机械加工方法将此打底焊道除掉。然后再焊上永久性的埋弧焊缝。
（2）其它要求
1）采用埋弧焊焊接的焊缝，应在焊缝的端部连接引弧、熄弧板（引板）；引板的材质、厚度和坡口应与所焊件相同。引板长度不小于80mm；
2）埋弧自动焊缝焊接过程中不应断弧，如有断弧则必须将停弧处刨成1：5斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接处应修磨均匀。
3.1.3 二氧化碳气体保护焊工艺要求[12] [16]
（1）CO2气体纯度应不大于99.5﹪，气体流量：细丝（小于1.6mm）短路过渡焊接时一般5～15L/min，粗丝（大于1.6mm）焊接时在10～20L/min。如果焊接电流较大，焊接速度较快，焊丝伸出长度较长或在室外作业，气体流量应适当加大。
（2）如有要求可采用药芯焊丝焊接，具体工艺见相关标准。
3.1.4 栓钉（螺柱）焊要求[12] [16]
（1）栓钉和保护瓷环规格符合现行国家标准。
（2）栓钉焊端和母材表面应具有清洁的表面，无漆层、轧鳞和油水污垢等。但允许有少量锈迹。
（3）质量控制。投产前应对所选的焊接工艺进行评定，通常是与生产相同的条件下对焊成接头作破坏性试验。如弯曲等。
3.1.5 焊缝磨修和返修焊要求[16]
1．杆件焊接后，两端的引板或产品试板必须用气割切掉，并磨平切口，不得损伤杆件；
2．垂直应力方向的对接焊缝必须除去余高，并顺应力方向磨平；
3．焊脚尺寸、焊坡或余高等超出规定的上限值的焊缝及小于1mm且超差的咬边必须修磨匀顺；
4．焊缝咬边超过1mm或焊脚尺寸不足时，可采用手弧焊进行返修焊；
5．应采用碳弧气刨或其他机械方法清除焊接缺陷，在清除缺陷时应刨出利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽；
6．焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm；
7．用埋弧焊返修焊缝时，必须将焊缝清除部位的两端刨成1：5的斜坡；
8．翻修焊缝应按原焊缝质量要求检验；同一部位的返修焊不宜超过两次。
3.1.6 其它要求[16]
1．焊工和无损检测人员必须通过考试并取得资格证书，且只能从事资格证书中认定范围内的工作。
2．焊接工艺必须根据焊接工艺评定报告编制，施焊时应严格执行焊接工艺，焊接工艺评定应符合相关标准。
3．焊接工艺宜在室内进行，环境湿度应小于80%；焊接低合金钢的环境温度不低于5℃，焊接普通碳素钢不应低于0℃；主要杆件应在组装后24h 内焊接。
4．焊接前必须彻底清除等焊区域内的有害物，焊接时严禁在母材的非焊接部位引弧，焊接后应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅。
5．焊接材料应通过焊接工艺评定确定；焊剂、焊条必须按产品说明书烘干使用；焊剂中的脏物，焊丝上的油锈等必须清除干净；CO2气体的纯度应大于99.5%。
6．焊前预热温度应通过焊接性试验和焊接工艺评定确定；预热范围一般为焊缝每侧100mm以上，距焊缝30~50mm范围内测温。
7．采用埋弧焊、CO2气体(混合气体)保护焊及低氢型焊条手工焊方法焊接的接头，组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物，使其表面显露出金属光泽。清除范围应符合图3-1-1的规定。
图3-1-1组装前的清除范围
3.2 焊接工艺评定[16] [17] [18]
具体可参照GBT19866-2005《焊接工艺规程及评定的一般原则》、TB10212-1998《铁路钢桥制造规范》附录C和 DL/T868-2004《电力行业焊接评定规程》。
3.3 焊接残余应力与变形的控制[5] [12] [13]
3.3.1控制焊接残余应力的工艺措施
（1）采用合理的焊接顺序和方向
1） 先焊接收缩量较大的焊缝，使焊缝能较自由的收缩。
2） 焊缝交叉时，先焊错开的短焊缝，后焊直通长焊缝，使焊缝有较大的横向收缩余地。
3） 先焊在工作时受力较大的焊缝，使内应力合理分布。
（2）降低焊缝的拘束度
在焊接镶块的封闭焊缝或其它拘束度大的焊缝时，可采用反变形法降低焊件的局部刚度，从而减小焊缝的拘束度 。
（3）锤击焊缝
可用头部带小圆弧的工具锤击焊缝，使焊缝得到延展，降低内应力，锤击应保持均匀适度，避免锤击过分，以防止产生裂缝。一般不锤击第一层和表面层。
（4）局部加热造成反变形（加热减应区法）在焊接结构的适当部位加热使之伸长，加热区的伸长带动焊接部位，使它产生一个与焊缝收缩方向相反的变形。在加热区冷却收缩时，焊缝就可能比较自由地收缩，从而减少内应力。
（5）采用线能量小的工艺措施和焊接方法，或强制冷却措施。
（6）预拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）。
3.3.2 焊后降低或消除残余应力的方法
有用机械力或冲击能的办法和热处理方法。具体工艺措施略。
3.3.3控制焊接变形的工艺措施
（1）反措施
当构件刚度过大(如大型箱形梁等),采用上述强制反变形有困难时，可以先将梁的腹板在下料拼板时作成上挠的，然后再进行装配焊接（如桥式起重机箱形大梁）。
在薄板上焊接骨架时，对薄板采用加热（SH法）、机械预拉伸（SS法）、或者两者同时使用(SSH法）使其伸长，然后再薄板上装配焊接骨架，薄板预拉伸和加热后再冷却所产生的拉应力可以有效地降低焊接应力防止失稳波浪变形。
在薄板对接时也可采用在焊缝两侧一定距离处适当宽度上加热，使焊缝得到拉伸，从而减少压缩塑性变形，降低残余内应力，而消除波浪变形，此法即为低应力无变形法（LSND法）。
（2）刚性固定法
对防止弯曲变形的效果远不如反变形法。但对角变形和波浪变形较有效。例如法兰面的角变形。
焊接薄板时为防止波浪变形，在焊缝两侧紧压固定，加压位置应尽量接近焊缝并保持压力均匀。为此，可采用带一定挠度的压块或者采用琴键式的多点压块。
（3）选用合理的焊接方法和规范
选用能量比较集中的焊接方法，如CO2保护焊、等离子弧焊代替气焊和手工电弧焊进行薄板焊接可减少变形量。
焊缝不对称的焊件，可通过选用适当的焊接工艺参数，在没有反变形或夹具的条件下，控制弯曲变形。
在焊缝两侧采用直接水冷或水冷铜块散热，可限制和缩小焊接热场，减少变形。但对有淬火倾向的钢材应慎用。
（4）选择合理的装配焊接次序
把结构适当地分成部件，分别装配焊接，然后再拼焊成整体。使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝能自由地收缩而不影响整体结构。按照这个原则生产复杂的大型焊接结构既有利于控制焊接变形，又能扩大作业面，缩短生产周期。
3.3.4矫正焊接残余变形的方法
(1) 机械矫正法
利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，使两者互相抵消。
(2) 火焰矫正法
本法是利用火焰局部加热时产生压缩塑性变形，使较长的金属在冷却后收缩，来达到矫正变形的目的。
(3) 强电磁脉冲矫正法（电磁锤法）
其基本原理与电磁成形相同，不过反其道而行之，可以利用它来矫正变形。
