前言:我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計基本知識文章,供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發(fā),助您在寫作的道路上更上一層樓。
本課程作為工業(yè)工程專業(yè)的一門實踐性強(qiáng)的專業(yè)核心課程,其主要任務(wù)是學(xué)習(xí)產(chǎn)品功能的設(shè)定、常用材料的種類和特性以及加工工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則以及與產(chǎn)品造型有關(guān)的通用結(jié)構(gòu)設(shè)計知識,使學(xué)生掌握與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的基本知識,具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本技能,能夠完成簡單產(chǎn)品設(shè)計中從功能定義到材料選擇以及最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
1.1本課程的知識模塊包括:①產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識;②塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則;③鈑金類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則;④模具基礎(chǔ)知識;⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計;⑥產(chǎn)品典型結(jié)構(gòu)。其目的是使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力,在實際應(yīng)用中養(yǎng)學(xué)生的新產(chǎn)品開發(fā)以及應(yīng)用計算機(jī)繪圖的能力。
1.2課程的重點內(nèi)容包括:①常用塑膠材料基本知識;②常用金屬材料基本知識;③常用表面處理知識;④產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計總原則;⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系分析與結(jié)構(gòu)繪圖的基本要求。
2《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的教學(xué)思路
2.1選用教材。目前還沒有適合工業(yè)工程專業(yè)使用的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》教材,所以國內(nèi)普遍做法是選用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方面教材,暫定的教材是黎恢來編寫的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計實例教程》。該教材將作者十幾年的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)而成,系統(tǒng)、精細(xì)、全面地介紹了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計知識及設(shè)計全過程,明確了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念和崗位職責(zé),并通過講解一款電子產(chǎn)品的全套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程,幫助學(xué)生融會貫通,更加高效地學(xué)習(xí)和掌握實用技巧。
2.2教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)工業(yè)工程專業(yè)的整體人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的具體要求,將《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》分為六大模塊,每個模塊里面包括若干的章節(jié),各章節(jié)之間既自成體系,又互相有銜接,條理清晰,通俗易懂。
①“產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識”模塊,主要介紹注塑工藝?yán)碚摗⒊S盟苣z材料和金屬材料基本知識,以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類方面,介紹ABS、PS、PP、PVC等的應(yīng)用范圍、注塑模工藝條件和化學(xué)和物理特性,重點是使學(xué)生了解注塑件的常見問題分析及解決,比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面,介紹一些金屬的特性和應(yīng)用范圍,比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識方面,主要涉及塑料二次加工的基本知識,學(xué)生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內(nèi)覆膜等表面處理工藝。
②“塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”模塊,重點介紹塑料件在設(shè)計和修改階段需掌握的通用設(shè)計規(guī)范,比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設(shè)計,能夠分析塑料件的加強(qiáng)筋、孔、支撐面的使用范圍。在細(xì)節(jié)部分,應(yīng)了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設(shè)計。
③“鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”模塊,介紹鈑金類產(chǎn)品設(shè)計的工藝要求,包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝,并且讓學(xué)生了解壓鑄類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝要求。在此模塊的教學(xué)中,應(yīng)引入企業(yè)實際產(chǎn)品案例進(jìn)行講解,以便于學(xué)生更好地掌握鈑金件的設(shè)計規(guī)范。
④“塑料模和鈑金模基礎(chǔ)知識”模塊,介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結(jié)構(gòu),包括模具概述,模具的分類、注塑機(jī)介紹等,重點講解的是注塑模結(jié)構(gòu)里面的澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和行位與斜頂,以及二板模和三板模之間的區(qū)別和應(yīng)用,以“實用、夠用”為度,學(xué)生只需了解典型的模具結(jié)構(gòu),不需要進(jìn)行后期的模具設(shè)計。
⑤“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計”模塊,主要介紹殼體形狀結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、卡扣結(jié)構(gòu)、螺釘柱結(jié)構(gòu)、螺紋連接結(jié)構(gòu)和嵌件連接結(jié)構(gòu)等知識,以及各個特征的定義、作用和設(shè)計原則,特別是特征在使用時的相互配合關(guān)系。拓展知識方面,要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設(shè)計規(guī)則,以及模具設(shè)計與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的聯(lián)系。
⑥“典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”模塊,重點介紹目前國內(nèi)普遍使用的三大產(chǎn)品(電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品和電動產(chǎn)品)的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計知識。每類產(chǎn)品選取一款經(jīng)典的已批量的產(chǎn)品作為藍(lán)本,深入解剖結(jié)構(gòu)知識在產(chǎn)品設(shè)計的運用。比如電子產(chǎn)品選手機(jī)為代表產(chǎn)品,講解手機(jī)產(chǎn)品各零部件的結(jié)構(gòu)、前殼與底殼的止口設(shè)計、LCD屏限位結(jié)構(gòu)設(shè)計和電池固定結(jié)構(gòu)設(shè)計,以及內(nèi)藏攝像頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。家電產(chǎn)品則以電吹風(fēng)為例,學(xué)生要掌握電吹風(fēng)的功能、材料、結(jié)構(gòu)工藝性等,了解CAD軟件在電吹風(fēng)設(shè)計中的應(yīng)用,能對產(chǎn)品塑料件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。在此過程中,還要掌握項目管理方面的知識。
2.3教學(xué)方法。在教學(xué)中,提倡基于工作過程為導(dǎo)向的項目化教學(xué),理論教學(xué)與實踐練習(xí)相結(jié)合,增加實踐課時的比例,培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計的實踐能力。教師引導(dǎo)學(xué)生建立實用合理的知識結(jié)構(gòu),強(qiáng)化學(xué)生的自覺體驗和掌握知識的遷移能力,淡化理論和實踐的界限。在基礎(chǔ)知識夠用的前提下,采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、項目教學(xué)法,通過在具備多媒體教學(xué)設(shè)施的校內(nèi)實訓(xùn)基地開展新產(chǎn)品和新工藝的開發(fā)工作,使學(xué)生體會具體產(chǎn)品的外觀造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程,提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實際應(yīng)用能力。
3《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》在工業(yè)工程專業(yè)總體實訓(xùn)的具體應(yīng)用
關(guān)鍵詞:工業(yè)工程 產(chǎn)品設(shè)計 總體實訓(xùn)
工業(yè)工程是目前世界上被大家認(rèn)可的可以有效地提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的把生產(chǎn)技術(shù)與科學(xué)管理有效地結(jié)合起來的一門相對邊緣的學(xué)科。它涵蓋了管理工程、制造工程和系統(tǒng)工程的相關(guān)內(nèi)容。伴隨著世界現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,工業(yè)工程專業(yè)的課程體系也得到了不斷的完善,所含內(nèi)容逐漸豐富。但隨著學(xué)科的不斷擴(kuò)充,教學(xué)內(nèi)容越來越廣泛,工業(yè)工程專業(yè)高速發(fā)展帶來的弊端也日益凸顯,尤其突出的就是實踐環(huán)節(jié)薄弱,實際經(jīng)驗不足。這些弊端不能僅從高校單方面的角度來解決,而應(yīng)該聯(lián)合企業(yè)共同探求實際可行的方案。
1 工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)
工業(yè)工程專業(yè)以制造業(yè)為對象、制造業(yè)信息化為背景,培養(yǎng)具備綜合應(yīng)用現(xiàn)代制造工程、現(xiàn)代管理理論、信息技術(shù)應(yīng)用和系統(tǒng)工程方法的知識、素質(zhì)和能力,培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)對生產(chǎn)管理和信息化建設(shè)需求,富有責(zé)任心、主動性和創(chuàng)造力的,知識面寬、適應(yīng)能力和溝通能力強(qiáng),具有解決制造領(lǐng)域復(fù)雜問題能力的、既懂技術(shù)又會管理的高層次復(fù)合型人才。工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)生首先應(yīng)具有較扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ),以及較好的人文、藝術(shù)和社會科學(xué)基礎(chǔ),而在素質(zhì)和技能方面,應(yīng)具備基本的工程素質(zhì),能夠看懂工程圖紙,并運用機(jī)械工程的基本理論和方法解決簡單產(chǎn)品的設(shè)計、工藝問題。另外,還應(yīng)掌握包含在工業(yè)工程學(xué)科里面必需的系統(tǒng)工程、制造工程和管理工程等學(xué)科的基礎(chǔ)理論和基本技能。在具體實施企業(yè)方案時,應(yīng)能夠靈活應(yīng)用工業(yè)工程專業(yè)的基本理論和方法,解決企業(yè)在生產(chǎn)、物流和倉儲管理的實際問題。
2 《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》的課程設(shè)置規(guī)劃
本課程作為工業(yè)工程專業(yè)的一門實踐性強(qiáng)的專業(yè)核心課程,其主要任務(wù)是學(xué)習(xí)產(chǎn)品功能的設(shè)定、常用材料的種類和特性以及加工工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則以及與產(chǎn)品造型有關(guān)的通用結(jié)構(gòu)設(shè)計知識,使學(xué)生掌握與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的基本知識,具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本技能,能夠完成簡單產(chǎn)品設(shè)計中從功能定義到材料選擇以及最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
2.1 本課程的知識模塊包括:①產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識;②塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則;③鈑金類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則;④模具基礎(chǔ)知識;⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計;⑥產(chǎn)品典型結(jié)構(gòu)。其目的是使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力,在實際應(yīng)用中培養(yǎng)學(xué)生的新產(chǎn)品開發(fā)以及應(yīng)用計算機(jī)繪圖的能力。
2.2 課程的重點內(nèi)容包括:①常用塑膠材料基本知識;②常用金屬材料基本知識;③常用表面處理知識;④產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計總原則;⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系分析與結(jié)構(gòu)繪圖的基本要求。
3 《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的教學(xué)思路
3.1 選用教材。目前還沒有適合工業(yè)工程專業(yè)使用的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》教材,所以國內(nèi)普遍做法是選用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方面教材,暫定的教材是黎恢來編寫的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計實例教程》。該教材將作者十幾年的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)而成,系統(tǒng)、精細(xì)、全面地介紹了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計知識及設(shè)計全過程,明確了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念和崗位職責(zé),并通過講解一款電子產(chǎn)品的全套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程,幫助學(xué)生融會貫通,更加高效地學(xué)習(xí)和掌握實用技巧。
3.2 教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)工業(yè)工程專業(yè)的整體人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的具體要求,將《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》分為六大模塊,每個模塊里面包括若干的章節(jié),各章節(jié)之間既自成體系,又互相有銜接,條理清晰,通俗易懂。①“產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識”模塊,主要介紹注塑工藝?yán)碚摗⒊S盟苣z材料和金屬材料基本知識,以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類方面,介紹ABS、PS、PP、PVC等的應(yīng)用范圍、注塑模工藝條件和化學(xué)和物理特性,重點是使學(xué)生了解注塑件的常見問題分析及解決,比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面,介紹一些金屬的特性和應(yīng)用范圍,比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識方面,主要涉及塑料二次加工的基本知識,學(xué)生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內(nèi)覆膜等表面處理工藝。②“塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”模塊,重點介紹塑料件在設(shè)計和修改階段需掌握的通用設(shè)計規(guī)范,比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設(shè)計,能夠分析塑料件的加強(qiáng)筋、孔、支撐面的使用范圍。在細(xì)節(jié)部分,應(yīng)了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設(shè)計。③“鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”模塊,介紹鈑金類產(chǎn)品設(shè)計的工藝要求,包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝,并且讓學(xué)生了解壓鑄類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝要求。在此模塊的教學(xué)中,應(yīng)引入企業(yè)實際產(chǎn)品案例進(jìn)行講解,以便于學(xué)生更好地掌握鈑金件的設(shè)計規(guī)范。④“塑料模和鈑金模基礎(chǔ)知識”模塊,介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結(jié)構(gòu),包括模具概述,模具的分類、注塑機(jī)介紹等,重點講解的是注塑模結(jié)構(gòu)里面的澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和行位與斜頂,以及二板模和三板模之間的區(qū)別和應(yīng)用,以“實用、夠用”為度,學(xué)生只需了解典型的模具結(jié)構(gòu),不需要進(jìn)行后期的模具設(shè)計。⑤“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計”模塊,主要介紹殼體形狀結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、卡扣結(jié)構(gòu)、螺釘柱結(jié)構(gòu)、螺紋連接結(jié)構(gòu)和嵌件連接結(jié)構(gòu)等知識,以及各個特征的定義、作用和設(shè)計原則,特別是特征在使用時的相互配合關(guān)系。拓展知識方面,要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設(shè)計規(guī)則,以及模具設(shè)計與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的聯(lián)系。⑥“典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”模塊,重點介紹目前國內(nèi)普遍使用的三大產(chǎn)品(電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品和電動產(chǎn)品)的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計知識。每類產(chǎn)品選取一款經(jīng)典的已批量的產(chǎn)品作為藍(lán)本,深入解剖結(jié)構(gòu)知識在產(chǎn)品設(shè)計的運用。比如電子產(chǎn)品選手機(jī)為代表產(chǎn)品,講解手機(jī)產(chǎn)品各零部件的結(jié)構(gòu)、前殼與底殼的止口設(shè)計、LCD屏限位結(jié)構(gòu)設(shè)計和電池固定結(jié)構(gòu)設(shè)計,以及內(nèi)藏攝像頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。家電產(chǎn)品則以電吹風(fēng)為例,學(xué)生要掌握電吹風(fēng)的功能、材料、結(jié)構(gòu)工藝性等,了解CAD軟件在電吹風(fēng)設(shè)計中的應(yīng)用,能對產(chǎn)品塑料件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。在此過程中,還要掌握項目管理方面的知識。
3.3 教學(xué)方法。在教學(xué)中,提倡基于工作過程為導(dǎo)向的項目化教學(xué),理論教學(xué)與實踐練習(xí)相結(jié)合,增加實踐課時的比例,培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計的實踐能力。教師引導(dǎo)學(xué)生建立實用合理的知識結(jié)構(gòu),強(qiáng)化學(xué)生的自覺體驗和掌握知識的遷移能力,淡化理論和實踐的界限。在基礎(chǔ)知識夠用的前提下,采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、項目教學(xué)法,通過在具備多媒體教學(xué)設(shè)施的校內(nèi)實訓(xùn)基地開展新產(chǎn)品和新工藝的開發(fā)工作,使學(xué)生體會具體產(chǎn)品的外觀造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程,提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實際應(yīng)用能力。
4 《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》在工業(yè)工程專業(yè)總體實訓(xùn)的具體應(yīng)用
在面向制造業(yè)的工業(yè)工程專業(yè)總體實訓(xùn)里,結(jié)合各校的實際情況,以典型產(chǎn)品的流水線裝配設(shè)計為主體,總體實訓(xùn)內(nèi)容分為五個階段:前期的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、產(chǎn)品設(shè)計與組裝環(huán)節(jié)、生產(chǎn)線裝配改善環(huán)節(jié)、三維系統(tǒng)模擬環(huán)節(jié)、總結(jié)交流環(huán)節(jié)。在這些實訓(xùn)中,可以實現(xiàn)“教-學(xué)-做”一體化的行動教學(xué),讓理論和實踐緊密結(jié)合,從而使學(xué)生在知識和技能上達(dá)到雙重提高;另一方面,可以鍛煉學(xué)生的綜合專業(yè)知識運用能力,提高團(tuán)隊協(xié)作能力,也有利于提升學(xué)生的實際動手能力,更好地讓學(xué)生參與企業(yè)模擬項目,融入企業(yè)生產(chǎn)實踐。在產(chǎn)品設(shè)計與組裝環(huán)節(jié),教師把學(xué)生分成六人左右的項目組,根據(jù)企業(yè)的某一個典型產(chǎn)品布置項目任務(wù)書。學(xué)生綜合考量校內(nèi)實訓(xùn)基地的實際條件和設(shè)備,運用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的知識,共同完成項目。在此過程中,教師可以對新產(chǎn)品提出具體的要求,比如產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸不能過大,必須與生產(chǎn)線相匹配;結(jié)合人因工程學(xué),運用動作分析和雙手操作分析,在工藝上要符合車間的零部件裝配順序,有利于工序和工位的確定;新產(chǎn)品各零部件的裝配要牢固可靠,可以滿足多次拆卸而不容易損壞;產(chǎn)品的價格應(yīng)合理,要用最少的成本做出符合客戶要求的產(chǎn)品;考慮試驗的可行性和零部件的可修改性。
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關(guān)鍵詞:壓力容器;焊接質(zhì)量;分析
“質(zhì)量-市場-效益-生存-發(fā)展”已成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活的生命線,隨著科學(xué)技術(shù)和世界范圍的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和交往迅速發(fā)展,質(zhì)量也成為一個永恒的、跨越國界的主題。壓力容器能否安全運行,首先取決于它的制造質(zhì)量,而焊接質(zhì)量又是壓力容器制造質(zhì)量的關(guān)鍵。
1 壓力容器焊接常見的缺陷及原因分析
廣義的焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭處產(chǎn)生不符合設(shè)計或工藝文件要求的缺陷,亦稱為焊接缺欠。焊接過程中有著許多不能夠人為控制的因素,焊件出現(xiàn)缺陷是不可能完全避免。焊接缺陷按其形成的部位可分為焊縫內(nèi)部缺陷和焊縫外部缺陷兩大類,其中內(nèi)部缺陷有未熔透、未熔合、夾渣、內(nèi)部氣孔、內(nèi)部裂紋等;外部缺陷有焊縫尺寸與形狀不符合要求、咬邊、焊瘤、凹坑(包括弧坑)、塌陷、燒穿、表面氣孔、表面裂紋等。
1.1 壓力容器焊接常見的內(nèi)部缺陷
夾渣是指焊后非金屬夾雜物殘留在焊道之間或焊縫與坡口側(cè)壁之間的焊渣,究其原因主要是焊接過程中的被焊邊緣和各層焊縫清渣不干凈;焊條角度和運條技法不當(dāng);焊接電流過小,焊接速度過快;坡口設(shè)計加工不合適等。氣孔是指在焊接過程中,熔池金屬高溫時產(chǎn)生和吸收的氣泡,在凝固時未能及時逸出,殘存于焊縫之中所形成的空穴。氣孔的產(chǎn)生有很多原因,主要的原因表現(xiàn)為焊接材料不干凈或受潮,未按規(guī)定溫度烘干;焊接線能量過小且熔池冷卻速度大導(dǎo)致氣體難以逸出;焊接區(qū)未能得到有效保護(hù)等。未焊透和未熔合是焊接時會產(chǎn)生的嚴(yán)重缺陷,未熔合是指在熔焊時,焊縫金屬與母材金屬之間熔化不良的現(xiàn)象。未焊透是指焊接時,母材金屬未熔化,焊縫金屬沒有進(jìn)入接頭根部。未焊透和未熔合一般出現(xiàn)在焊縫坡口中間。
1.2 壓力容器焊接常見的外部缺陷
焊接裂紋是一種會造成極大安全隱患的嚴(yán)重缺陷,裂紋是指焊縫及附近區(qū)域內(nèi)部或表面有裂紋。它具有尖銳的缺口和較大的長寬比,通常在焊接接頭中是不允許存在的。焊接材料或工件化學(xué)成分不當(dāng)、焊縫深寬比太大、焊縫金屬冷卻凝固過快、焊道太窄(特別是角焊縫和底層焊道)、焊接工藝不合理等都是造成焊接裂紋的主要原因。咬邊則是由于焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng),操作不當(dāng)、焊接電流大、焊接速度太快或焊接材料與母材化學(xué)成分匹配不當(dāng)造成的焊趾(或焊根)處出現(xiàn)的低于母材表面的凹陷或溝槽。
2 加強(qiáng)壓力容器焊接質(zhì)量控制的相應(yīng)措施
壓力容器是典型的焊接結(jié)構(gòu),其制造質(zhì)量不可僅僅看做是焊接技術(shù)部門或檢驗部門的職責(zé),因為壓力容器的生產(chǎn)過程很復(fù)雜,涉及的因素很多,諸如設(shè)計、材料、工藝規(guī)范、焊接設(shè)備、檢驗手段及人的因素(操作技能、個性、情緒)等均能直接影響焊接質(zhì)量。
2.1 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計
在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,設(shè)計者應(yīng)綜合考慮壓力容器的結(jié)構(gòu)形狀、使用要求、變形大小、焊件厚度、坡口加工的難易程度、焊接材料的消耗量等因素,以確定接頭形式和總體結(jié)構(gòu)形式。
2.2 焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇
制造壓力容器的材料種類很多,總體上可以分為金屬材料和非金屬材料。目前除了極少數(shù)的低壓容器采用非金屬材料外,絕大多數(shù)都采用金屬材料,而且多用鋼材,主要是碳鋼和合金鋼。在滿足工作性能要求的前提下,焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先選擇焊接性好的材料。壓力容器用鋼的良好焊接性能是保證壓力容器產(chǎn)品安全可靠的首要條件。如碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.25%的低碳鋼和碳當(dāng)量小于0.4%的低合金鋼,塑性和沖擊韌性優(yōu)良,都具有良好的可焊性,設(shè)計中應(yīng)盡量選用。對于焊接性較差的鋼,只要采取合適的焊接工藝措施,也能獲得質(zhì)量較好的焊接接頭。
對于同種金屬的焊接,在選擇焊接材料時,應(yīng)盡量使它的成分接近基體金屬的成分。而對于異種金屬的焊接,必須考慮它們的焊接性及其差異。一般要求接頭強(qiáng)度不低于被焊鋼材中的強(qiáng)度較低者。
2.3 焊接過程的工藝設(shè)計
用焊接方法制造、安裝、修理、改造壓力容器的主要受壓元件前,施焊單位應(yīng)編寫焊接工藝指導(dǎo)書,并進(jìn)行焊接工藝評定,在符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求后,應(yīng)提交完整的焊接工藝評定報告,并根據(jù)該報告和圖樣的要求制訂焊接工藝流程。除設(shè)計規(guī)定外,焊接配件時不得強(qiáng)力對正。焊接裝配和定位焊的質(zhì)量應(yīng)符合工藝文件要求后才允許焊接。焊接工的操作水平對焊縫質(zhì)量起著決定性的作用,因此,還應(yīng)注重焊接工的操作水平,最好是持有國家考試證書經(jīng)基本知識考試和焊接操作技能考試合格的高級焊工,熟悉焊接工藝參數(shù)、焊接順序、操作方法及其對焊接質(zhì)量的影響,掌握焊接質(zhì)量管理體系、規(guī)章制度、工藝文件、工藝紀(jì)律、焊接工藝評定、焊工管理規(guī)則等基本知識。
2.4 焊后熱處理
焊后熱處理是指工件焊完之后對焊接區(qū)域或焊接工件進(jìn)行的熱處理,其作用主要是消除或部分消除焊接殘余應(yīng)力和改善焊接區(qū)的性能等有害影響,穩(wěn)定零部件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。壓力容器用鋼熱處理的常見類型有退火、固溶、正火、回火、淬火、低溫消除應(yīng)力、析出熱處理等。
2.5 焊接的質(zhì)量檢驗
焊接過程中焊接出現(xiàn)缺陷是不可能完全避免,要控制焊接的質(zhì)量,焊接檢驗過程是必不可少的。其中包括原材料檢驗、各工序的質(zhì)量檢驗和設(shè)備的整體質(zhì)量檢驗。
工序的質(zhì)量檢驗是制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它主要包括尺寸和幾何形狀及材質(zhì)性質(zhì)兩方面的檢驗,其中材質(zhì)方面的質(zhì)量檢驗主要指焊接接頭的質(zhì)量檢驗。焊接接頭的檢驗內(nèi)容包括從圖樣設(shè)計到產(chǎn)品制出整個生產(chǎn)過程中所使用的材料、工具、設(shè)備、工藝過程和成品質(zhì)量的檢驗,主要分為三個階段:焊前檢驗、焊接過程中的檢驗和焊后成品的檢驗。檢驗方法根據(jù)對產(chǎn)品是否造成損傷可分為破壞性檢驗和無損檢測兩類。
(1)焊前檢驗。焊前檢驗包括檢驗技術(shù)文件(圖樣、工藝規(guī)程)是否齊備、焊接材料(焊條、焊絲)和母材金屬的質(zhì)量檢驗、毛坯裝配和焊接件邊緣質(zhì)量的檢驗、焊接設(shè)備是否完善,以及焊工操作水平的鑒定等。(2)焊接過程中的檢驗。包括焊接工藝規(guī)范的檢驗、焊縫尺寸的檢查、夾具情況和結(jié)構(gòu)裝置質(zhì)量的檢查等。(3)焊后成品檢驗。焊后成品檢驗是焊接質(zhì)量檢驗的關(guān)鍵,是焊件質(zhì)量最后的評定。常見的焊后成品檢驗方法很多,常用的有以下兩種:一是外觀檢驗,主要是肉眼觀察。主要是發(fā)現(xiàn)焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察,借助標(biāo)準(zhǔn)樣板、量規(guī)和放大鏡等工具進(jìn)行檢驗。二是物理方法檢驗。物理方法檢驗的主要手段是無損檢測,設(shè)備的整體質(zhì)量檢驗除外形尺寸測量外,一般只做耐壓試驗和泄漏試驗。
3 結(jié)束語
焊接產(chǎn)品質(zhì)量的好壞,將直接影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的安全性。通過分析壓力容器焊接過程中所存在的缺陷,我們可以知道,焊接產(chǎn)品的質(zhì)量除了取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、施工工藝等因素外,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,還應(yīng)在制造過程中對焊接材料、焊接工藝和焊縫檢驗進(jìn)行控制,減少和避免焊接缺陷的產(chǎn)生,以便及時消除缺陷,這樣才能確保壓力容器的生產(chǎn)安全。
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