焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)第四單元課件_第1頁
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文檔簡介

1、第四單元 焊接結(jié)構(gòu)的裝配與焊接工藝【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 了解焊接結(jié)構(gòu)裝配工藝的基本條件及特點(diǎn);掌握裝配工藝的基本方法和裝配工藝過程;熟悉典型結(jié)構(gòu)的裝配工藝;了解焊接結(jié)構(gòu)焊接工藝的基本原則及其內(nèi)容;掌握焊接工藝方法及焊接參數(shù)的選擇與確定。綜合知識模塊一 焊接結(jié)構(gòu)的裝配工藝 裝配是將加工好的零、部件按產(chǎn)品圖樣和技術(shù)要求,采用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ㄟB接成部件或整個產(chǎn)品的過程。焊接是將已裝配好的結(jié)構(gòu),用規(guī)定的焊接方法、焊接參數(shù)進(jìn)行焊接加工,使各零、部件連接成一個牢固整體的工。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中,裝配和焊接是兩道重要的生產(chǎn)工序,根據(jù)工藝要求通常以兩種方式完成這兩道工序,一種是先裝配后焊接,一種是邊裝配邊焊接。裝配基本條件

2、及裝配基準(zhǔn)1.裝配的基本條件對焊件進(jìn)行定位、夾緊和測量,是裝配工序的三個基本條件。(1)定位 定焊件在空間的位置或焊件間的相對位置。圖4-1所示為工字梁在平臺6上的裝配。兩翼板4的相對位置由腹板3和擋鐵5定位,腹板的高低由墊鐵2定位,工字梁端部由擋鐵7定位。(2)夾緊借助夾具等外力使焊件準(zhǔn)確到位,并將定位后的焊件固定。如圖4-1所示,翼板與腹板間相對位置確定后,通過調(diào)節(jié)螺桿1實(shí)現(xiàn)夾緊。(3)測量在裝配過程中,對焊件間的相對位置和各部件尺寸進(jìn)行一系列的技術(shù)測量,從而鑒定定位的正確性和夾緊力的效果,以便調(diào)整。如圖4-1所示,工字梁定位夾緊后,需要測量兩翼板的相對平行度、腹板與翼板的垂直度(用90角

3、尺8測量)和工字梁高度尺寸等項(xiàng)指標(biāo)。2.基準(zhǔn)的選擇 小知識對于一個零件來說,在各個方向往往只有一個主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn),而這個主要設(shè)計(jì)往往同時(shí)又用作裝配基準(zhǔn)?;鶞?zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對象上各幾何要素間的位置關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 基準(zhǔn)一般分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是指在零件圖上用來確定其他點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)是指焊件在加工制造過程中所應(yīng)用的基準(zhǔn),其中包括原始基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、檢查基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)等。 在結(jié)構(gòu)裝配過程中,工件在夾具或平臺上定位時(shí),用來確定工件位置的點(diǎn)、線、面,稱為定位基準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)裝配常以零件、部件的內(nèi)外表面,已加工的孔及縱環(huán)向基準(zhǔn)線,構(gòu)件中心線進(jìn)行定位與找正。常

4、用構(gòu)件定位找正方法見表4-1。例如圖4-1中的平臺6在裝配工字梁時(shí),既是整個結(jié)構(gòu)的支承面,又是工字梁裝配的定位基準(zhǔn)。通常根據(jù)下列原則選擇定位基準(zhǔn):1)盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。2)同一個構(gòu)件上與其他構(gòu)件有連接或裝配關(guān)系的各個零件,應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn),以保證構(gòu)件安裝時(shí)與其他構(gòu)件的正確連接或配合。3)應(yīng)選擇精度較高又不易變形的零件表面或棱線作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免由于基準(zhǔn)面、線的變形造成的定位誤差。4)所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)便于裝配過程中焊件的定位與測量。圖4-2容器上各接口間位置圖4-2所示為容器上各接口間的相對位置,接口的橫向定位以筒體軸線為定位基準(zhǔn)。接口的相對高度則以M面為定位基準(zhǔn)。

5、若以N面為定位基準(zhǔn)進(jìn)行裝配,則M面與接口、的距離由(H2-h1)和(H2-h2)兩個尺寸來保證,其定位誤差是這兩個尺寸誤差之和,這樣會使誤差增大。裝配工作中,焊件和裝配平臺(或夾具)相接觸的面稱為裝配基準(zhǔn)面。通常按下列原則進(jìn)行選擇:1)曲面和平面同時(shí)存在時(shí),應(yīng)優(yōu)先選擇工件的平面作為裝配基準(zhǔn)面。2)工件有若干個平面時(shí),應(yīng)選擇較大的平面作為裝配基準(zhǔn)面。3)選擇工件最重要的面(如經(jīng)機(jī)械加工的面)作為裝配基準(zhǔn)面。4)選擇裝配過程中最便于工件定位和夾緊的面作為裝配基準(zhǔn)面。在實(shí)際裝配中,基準(zhǔn)的選擇要完全符合上述原則,有時(shí)是不可能的,因此,在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。裝配用工量夾具與設(shè)備1.裝配用工具及

6、量具 常用的工具主要有大錘、小錘、鏨子、手砂輪、撬杠、扳手及各種劃線用的工具等,如圖4-3所示。所使用量具有鋼卷尺、金屬直尺、水平尺、90角尺、線錘及各種定位樣板等,如圖4-4所示。 圖4-3常用的裝配工具圖4-4常用的裝配量具千斤頂是常用的一種工具,可作為夾具使用,圖4-5所示為液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。液壓千斤頂利用杠桿手動對液壓加壓,壓力油將活塞頂起,可以產(chǎn)生頂、推的作用。使用完后,利用千斤頂?shù)臏p壓閥減壓,將壓力油放回油倉中,活塞會自動退回。千斤頂使用時(shí),應(yīng)與重力作用面垂直,不能歪斜,以免滑脫傾倒;在松軟的地面使用時(shí),應(yīng)在千斤頂下面墊好枕木,以免受力后下陷或歪斜傾倒。為防止意外,當(dāng)重物升起時(shí)

7、,重物下面要隨時(shí)塞入支承墊塊。2.裝配夾具 裝配夾具,是指在裝配中用來對零件施加外力,使其獲得可靠定位的工藝裝備。它包括通用夾具和裝配胎架上的專用夾具。(1)螺旋夾具螺旋夾具是通過絲桿與螺母間的相對運(yùn)動來傳遞外力,以緊固零件。它具有夾、壓、拉、頂和撐等多種功能。1)弓形螺旋夾(又稱C形夾)是利用絲桿起夾緊作用,常用的弓形螺旋夾有如圖4-6所示的幾種結(jié)構(gòu)形式。圖4-6弓形螺旋夾的結(jié)構(gòu)形式2)螺旋拉緊器是利用螺母在絲桿上的相對運(yùn)動起拉緊作用,結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。(2)楔條夾具楔條夾具是借助機(jī)械方法獲得外力,通過楔條的斜面將外力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力,達(dá)到夾緊焊件的目的,圖4-8是楔條夾具的應(yīng)用示例。(3)杠

8、桿夾具杠桿夾具是利用杠桿的增力作用夾持零件,圖4-9所示為幾種簡易杠桿夾具的形式及應(yīng)用。2.裝配夾具裝配夾具,是指在裝配中用來對零件施加外力,使其獲得可靠定位的工藝裝備。它包括通用夾具和裝配胎架上的專用夾具。(1)螺旋夾具螺旋夾具是通過絲桿與螺母間的相對運(yùn)動來傳遞外力,以緊固零件。它具有夾、壓、拉、頂和撐等多種功能。1)弓形螺旋夾(又稱C形夾)是利用絲桿起夾緊作用,常用的弓形螺旋夾有如圖4-6所示的幾種結(jié)構(gòu)形式。2)螺旋拉緊器是利用螺母在絲桿上的相對運(yùn)動起拉緊作用,結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。(2)楔條夾具楔條夾具是借助機(jī)械方法獲得外力,通過楔條的斜面將外力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力,達(dá)到夾緊焊件的目的,圖4-8是

9、楔條夾具的應(yīng)用示例。(3)杠桿夾具杠桿夾具是利用杠桿的增力作用夾持零件,圖4-9所示為幾種簡易杠桿夾具的形式及應(yīng)用。3.裝配用設(shè)備裝配常用設(shè)備有平臺、轉(zhuǎn)胎、專用胎架等。(1)裝配用平臺 1)鑄鐵平臺是由許多塊鑄鐵組成的,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,工作表面需要加工,平面度比較高。為了便于緊固工件,平臺需要加工出一定數(shù)量的方形或圓形的通孔,也可以加工出一定數(shù)量的T形槽道。常用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的裝配以及鋼板和型鋼的熱加工彎曲。2)鋼結(jié)構(gòu)平臺是由型鋼和厚鋼板焊制而成的,它的上表面一般不經(jīng)過切削加工,所以平面度不及鑄鐵平臺。常用于制作大型焊接結(jié)構(gòu)或制作桁架結(jié)構(gòu)。3)導(dǎo)軌平臺是由安裝在水泥基礎(chǔ)上的許多導(dǎo)軌排列組成的,每根導(dǎo)軌的

10、上表面都經(jīng)過切削加工,并有緊固焊件用的螺栓溝槽。這種平臺用于制作大型焊接結(jié)構(gòu)件。4)水泥平臺是由水泥澆灌而成的一種簡易而又適合于大面積工作的平臺,澆灌前在一定的部位預(yù)埋拉樁、拉環(huán),以便裝配時(shí)用來固定焊件。在水泥平臺面上還放置交叉形扁鋼(扁鋼面與水泥面平齊),作為導(dǎo)電板或用于固定焊件。水泥平臺可以拼接鋼板、框架和構(gòu)件,又可以在上面安置胎架進(jìn)行較大部件的裝配。5)電磁平臺是由型鋼和鋼板焊制而成的平臺及電磁鐵組成的。電磁鐵能將鋼板或型鋼吸緊固定在平臺上,減少焊件的焊接。(2)胎架胎架經(jīng)常用于某些形狀比較復(fù)雜,要求精度較高的結(jié)構(gòu)件,它的主要優(yōu)點(diǎn)是利用夾具對各個焊件進(jìn)行方便而精確的定位。利用胎架進(jìn)行裝配

11、,既可以提高裝配精度,又可以提高裝配速度。但由于胎架制作費(fèi)用較大,所以只為某種專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造,適用于流水線或批量生產(chǎn)。如圖4-10所示,H型梁裝配胎架等。裝配胎架應(yīng)符合下列要求:1)胎架工作面的形狀應(yīng)與焊件被支承部位的形狀相適應(yīng)。2)胎架結(jié)構(gòu)應(yīng)便于在裝配中對焊件施行裝、卸、定位、夾緊和焊接等操作。3)胎架上應(yīng)劃出中心線、位置線、水平線和檢驗(yàn)線等,以便于裝配中對焊件隨時(shí)進(jìn)行校正和檢驗(yàn)。4)胎架上的夾具應(yīng)盡量采用快速夾緊裝置,并有適當(dāng)?shù)膴A緊力;定位元件應(yīng)尺寸準(zhǔn)確并耐磨,保證焊件定位準(zhǔn)確。1.線性尺寸的測量 線性尺寸,是指焊件上被測點(diǎn)、線、面與測量基準(zhǔn)間的距離。線性尺寸的測量,主要是利用各種刻度尺

12、(卷尺、盤尺、鋼直尺等)來完成。2.平行度的測量(1)相對平行度的測量相對平行度是指焊件上被測的線(或面)相對于測量基準(zhǔn)線(或面)的平行度。測量相對平行度,通常采用多點(diǎn)對應(yīng)的線性尺寸的測量,若尺寸相等即平行,如圖4-11所示。有時(shí)還需要借助大平尺測量相對平行度,例如測量圓錐臺與工件下端面的平行度。測量時(shí)要轉(zhuǎn)換大平尺的方位,以獲得多點(diǎn)測量,若測得數(shù)據(jù)都相等,即錐臺與工件下端面平行。 能力知識點(diǎn)3裝配中的測量測量是檢驗(yàn)焊件裝配質(zhì)量的一個工序,裝配中的測量項(xiàng)目主要有線性尺寸、平行度、垂直度、同軸度及角度等。 測量中,為衡量被測點(diǎn)、線、面的尺寸和位置精度而選作依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為測量基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、

13、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)三者合一時(shí),可以有效地減小裝配誤差。一般情況下,多以定位基準(zhǔn)作為測量基準(zhǔn)。當(dāng)以定位基準(zhǔn)作測量基準(zhǔn)不利于保證測量的精度或不便于進(jìn)行測量時(shí),就應(yīng)重新選擇合適的測量基準(zhǔn)。(2)水平度的測量水平度就是衡量焊件上被測的線(或面)是否處于水平位置。施工裝配中常用水平尺、軟管水平儀、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等量具或儀器來測量焊件的水平度。1)水平尺測量時(shí),將水平尺放在工件的被測平面上,查看水平尺上玻璃管內(nèi)氣泡的位置,如氣泡在中間則表明水平。使用水平尺時(shí)既要輕拿輕放,又要避免因工件表面的局部凹凸不平而影響測量結(jié)果。2)軟管水平儀是由一根較長的橡皮管(或尼龍管),兩端各接一根玻璃管所構(gòu)成,管內(nèi)注入液體。

14、加注液體時(shí)要圖4-12軟管水平儀測量水平從一端注入,防止管內(nèi)有空氣。測量時(shí),觀察兩玻璃管內(nèi)的水面高度是否相同(圖4-12)。軟管水平儀通常用來測量較大結(jié)構(gòu)的水平度。3)水準(zhǔn)儀由望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器和基座等組成,利用它測量水平度不僅能衡量各測點(diǎn)是否處于同一水平,而且能給出準(zhǔn)確的誤差值,便于調(diào)整。圖4-13是用水準(zhǔn)儀來測量球罐柱腳水平的例子。球罐柱腳上預(yù)先標(biāo)出基準(zhǔn)點(diǎn),把水準(zhǔn)儀安置在球罐柱腳附近,用水準(zhǔn)儀測視。如果水準(zhǔn)儀測出各基準(zhǔn)點(diǎn)的讀數(shù)相同,說明各柱腳處于同一水平面;若不同,則可根據(jù)由水準(zhǔn)儀讀出的誤差值調(diào)整柱腳高低。3.垂直度的測量(1)相對垂直度的測量相對垂直度是指工件上被測的直線(或面)相對于測量基準(zhǔn)

15、線(或面)的垂直度。很多產(chǎn)品在裝配工作中對其垂直度的要求是十分嚴(yán)格的。例如高壓電線鐵塔等呈棱錐形的結(jié)構(gòu),往往由多節(jié)組成。裝配時(shí),技術(shù)要求的重點(diǎn)是每節(jié)兩端面與中心線垂直。只有每節(jié)的垂直符合技術(shù)要求之后,才有可能保證總體安裝的垂直度。尺寸較小的焊件可以利用90角尺直接測量;當(dāng)焊件尺寸很大時(shí),可以采用輔助線測量法,即用刻度尺作為輔助線測量直角三角形的斜邊長。例如,兩直角邊各為1000mm,則斜邊長應(yīng)為1414.2mm,以此類推。另外,也可用直角三角形直角邊與斜邊之比值為345的關(guān)系來測定。 對于一些桁架類結(jié)構(gòu)上某些部位的垂直度難以直接測量時(shí),可采用間接測量法測量。圖4-14是對塔類桁架進(jìn)行端面與中心

16、線垂直度間接測量的例子。首先過桁架兩端面的中心拉一鋼絲,再將桁架置于測量基準(zhǔn)面上,并使鋼絲與基準(zhǔn)面平行。然后用90角尺測量桁架兩端面與基準(zhǔn)面的垂直度,若桁架兩端面垂直于基準(zhǔn)面,必同時(shí)垂直于桁架中心線。(2)鉛垂度的測量鉛垂度是指測定工件上線或面是否與水平面垂直。常使用吊線錘與經(jīng)緯儀進(jìn)行測量。采用吊線錘時(shí),將線錘吊線拴在支桿上,測量工件與吊線之間的距離來測鉛垂度。 當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸較大而且鉛垂度要求較高時(shí),可采用經(jīng)緯儀來測量鉛垂度。經(jīng)緯儀主要由望遠(yuǎn)鏡、垂直度盤、水平度盤和基座等組成,它可測角、測距、測高、測定直線、測鉛垂度等。圖4-15是用經(jīng)緯儀測量球罐柱腳的鉛垂度實(shí)例。先把經(jīng)緯儀安置在柱腳的橫軸方向

17、上,目鏡上十字線的縱線對準(zhǔn)柱腳中心線的下部,將望遠(yuǎn)鏡上下微動觀測。若縱線重合于柱腳中心線,說明柱腳在此方向上垂直,如果發(fā)生偏離,就需要調(diào)整柱腳。然后,用同樣的方法把經(jīng)緯儀安置在柱腳的縱軸方向觀測,如果柱腳中心線在縱軸上也與縱線重合,則柱腳處于鉛垂位置。4.同軸度的測量 同軸度是指工件上具有同一軸線的幾個零件,裝配時(shí)其軸線的重合程度。測量同軸度的方法很多。以測量三節(jié)圓筒組成的筒體(圖4-16)為例,可在各節(jié)圓筒的端面安上臨時(shí)支撐,在支撐中間找出圓心位置并鉆出直徑為2030mm的孔,然后由兩外端面中心拉一根細(xì)鋼絲,使其從各支撐孔中通過,觀測鋼絲是否處于各孔中間,測想一想在裝配時(shí),怎樣測量平面度呢?

18、得其同軸度。5.角度的測量 裝配中,通常是利用各種角度樣板測量零件間的角度。圖4-17是利用角度樣板測量角度的實(shí)例。焊接結(jié)構(gòu)的裝配工藝 焊接結(jié)構(gòu)裝配過程中,將兩個以上的焊件裝配成部件的過程稱為部件裝配,簡稱部裝;將焊件或部件裝配成最終產(chǎn)品的過程稱為總裝。1.裝配前的準(zhǔn)備裝配前的準(zhǔn)備工作,通常包括如下幾方面:(1)熟悉產(chǎn)品圖樣和工藝規(guī)程要清楚各部件之間的關(guān)系和連接方法,選擇好裝配基準(zhǔn),確定裝配方法和順序。(2)裝配現(xiàn)場和裝配設(shè)備的選擇依據(jù)產(chǎn)品的大小和結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜程度選擇或安置裝配平臺和裝配胎架。裝配工作場地應(yīng)盡量設(shè)置在起重機(jī)的工作區(qū)間內(nèi),而且要求場地平整、清潔,通道暢通。(3)工量具的準(zhǔn)備裝配中

19、常用的工、量、卡夾具和各種專用吊具,都必須配齊并組織到場。(3)工量具的準(zhǔn)備裝配中常用的工、量、卡夾具和各種專用吊具,都必須配齊并組織到場。 此外,根據(jù)裝配需要配置的其他設(shè)備,如焊機(jī)、氣割設(shè)備、鉗工操作臺、風(fēng)砂輪等,也必須安置在規(guī)定的場所。(4)零、部件的預(yù)檢和除銹產(chǎn)品裝配前,對于上道工序轉(zhuǎn)來或零件庫中領(lǐng)取的零、部件都要進(jìn)行核對和檢查,以便于裝配工作的順利進(jìn)行。同時(shí),對零、部件的連接處的表面進(jìn)行去毛刺、除銹垢等清理工作。(5)正確掌握裝配公差標(biāo)準(zhǔn)制定裝配工藝時(shí)必須注明結(jié)構(gòu)的特殊要求及公差尺寸。特別是由若干焊件組成的結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)控制在最大與最小公差值范圍之內(nèi)。2.裝配中的定位焊 定位焊也稱

20、點(diǎn)固焊,是用來固定各焊接零件之間的相互位置,以保證整個結(jié)構(gòu)件得到正確的幾何形狀和尺寸的焊接方式。定位焊的位置和尺寸應(yīng)以不影響焊接接頭和結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及工作能力為原則。 定位焊縫一般比較短小,而且該焊縫作為正式焊縫留在焊接結(jié)構(gòu)之中,故對所使用的焊條或焊絲應(yīng)與正式焊縫所使用的焊條或焊絲牌號相同,而且必須按正式焊縫的工藝條件施焊。進(jìn)行定位焊時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):進(jìn)行定位焊時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)定位焊縫比較短小,并且保證焊透,故應(yīng)選用直徑小于4mm的焊條或直徑小于1.2mm的CO2氣保護(hù)焊焊絲。定位焊時(shí),工件溫度較低,熱量不足而容易產(chǎn)生未焊透,所以定位焊縫焊接電流應(yīng)較焊接正式焊縫時(shí)大1015。2)定位焊縫中不

21、允許有焊接缺陷(未焊透、夾渣、裂紋、氣孔等)。3)定位焊縫的起弧和結(jié)尾處應(yīng)圓滑過渡,否則,在焊正式焊縫時(shí)在該處易造成未焊透、夾渣等缺陷。4)定位焊縫長度尺寸一般根據(jù)板厚選取,一般金屬結(jié)構(gòu)裝配時(shí)定位焊縫的尺寸可參考表4-2選取,薄板可適當(dāng)減小。對于強(qiáng)行裝配的結(jié)構(gòu),因定位焊縫承受較大的外力,應(yīng)根據(jù)具體情況,定位焊縫長度可適當(dāng)加大,間距適當(dāng)減小。對于裝配后需要調(diào)運(yùn)的工件,定位焊縫應(yīng)能保證焊件不分離,因此,對起吊受力部分的定位焊縫,可加大尺寸或數(shù)量;或在完成一定的正式焊縫以后吊運(yùn),以保證安全。3.裝配工藝過程的制訂 裝配工藝過程制訂的內(nèi)容主要包括:在各裝配工序上采用的裝配方法,焊件、組件、部件的裝配順

22、序,裝配方法,裝配技術(shù)要求,檢驗(yàn)方法,以及選用何種能提高裝配質(zhì)量和生產(chǎn)率的裝備、胎卡具和工具等。 (1)裝配工藝方法的選擇零件備料及成形加工的精度對裝配質(zhì)量有著直接的影響,但加工精度越高,其工藝成本就越高。根據(jù)不同產(chǎn)品和不同生產(chǎn)類型的條件,經(jīng)常采用的零件裝配的工藝方法主要有互換法、選配法和修配法等幾種。1)互換法的實(shí)質(zhì)是用控制焊件的加工誤差來保證裝配精度。這種裝配法焊件是完全可以互換的,裝配過程簡單,生產(chǎn)率高,對裝配工人的技術(shù)水平要求不高,便于組織流水作業(yè),但要求焊件的加工精度較高。2)選配法是考慮焊件的加工成本,適當(dāng)放寬加工的公差帶。裝配時(shí)需挑選尺寸合適的焊件進(jìn)行裝配,以保證規(guī)定的裝配精度要

23、求。這種方法便于焊件加工,但裝配時(shí)要由工人挑選,增加了裝配工時(shí)和裝配難度。3)修配法是指焊件預(yù)留修配余量,在裝配過程中修去多余部分的材料,使裝配精度滿足技術(shù)要求。此種方法對焊件的制作精度可放得較寬,但增加了手工裝配的工作量,而且裝配質(zhì)量取決于工人的技術(shù)水平。(2)裝配順序的確定在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)時(shí),確定部件或結(jié)構(gòu)的裝配順序,不能單純從裝配工藝角度去考慮,還需從以下兩個方面來確定裝配焊接順序。1)考慮對裝配工作是否方便、焊接方法及其可焊到性因素。2)對焊接應(yīng)力與變形的控制是否有利,以及其他一系列生產(chǎn)問題。恰當(dāng)?shù)剡x擇裝配焊接順序是控制焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與變形的有效措施之一。例如,選擇工字梁肋板的裝配順序就

24、有兩種不同的方案:其一是將肋板與工字梁的翼緣板、腹板一起裝配完畢后再進(jìn)行焊接,這時(shí)翼緣焊縫對工字梁翼緣板引起的角變形是比較小的,但是四條較長的翼緣焊縫就不能采用自動焊接來完成,而在生產(chǎn)工字梁時(shí)采用自動焊接是合理的,為了解決上述矛盾,提高生產(chǎn)效率和改善焊接質(zhì)量,應(yīng)考慮另一個方案,即先不將肋板裝配到工字?jǐn)嗝嫔?,待四條翼緣焊縫完成自動焊接后再進(jìn)行。這樣做的缺點(diǎn)是翼緣板角變形相當(dāng)嚴(yán)重,為使其變形減少,需要采取預(yù)先反變形來加以預(yù)防或者采取焊后再矯正的辦法。裝配基本方法 焊接生產(chǎn)中應(yīng)用的裝配方式與方法,可根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸、復(fù)雜程度以及生產(chǎn)性質(zhì)等進(jìn)行選擇。1.劃線定位裝配法 劃線定位裝配法是利用在零件表

25、面或裝配臺表面劃出工件的中心線、接合線、輪廓線等作為定位線,來確定零件間的相互位置,以定位焊固定進(jìn)行裝配。這種裝配方法工作量大,并要求有熟練的操作技術(shù)。常用于簡單的單件小批量裝配或總裝時(shí)的部分較小型零件的裝配,盡量考慮采用通用裝配夾具。 如圖4-18所示,圖4-18a是以劃在工件底板上的中心線和接合線作定位基準(zhǔn)線,以確定槽鋼、立板和三角形加強(qiáng)肋的位置;圖4-18b是利用大圓筒蓋板上的中心線和小圓筒上的等分線(中心線)來確定兩者的相對位置。 圖4-19所示為鋼屋架的劃線定位裝配。先在裝配平臺上按11的實(shí)際尺寸劃出屋架零件的位置和結(jié)合線(稱為地樣)如圖4-19a所示。然后依照地樣將零件組合起來,如

26、圖4-19b所示。此裝配也稱“地樣裝配法”。 2.工裝定位裝配法(1)樣板定位裝配它是利用樣板來確定零件的位置、角度等的定位,然后夾緊并經(jīng)定位焊完成裝配的裝配方法。所使用的工藝裝備需要專門設(shè)計(jì),這種裝配方法有較高的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。常用于鋼板與鋼板之間的角度裝配和容器上各種管口的安裝。常用于鋼板與鋼板之間的角度裝配和容器上各種管口的安裝。 圖4-20所示為斜T形結(jié)構(gòu)的樣板定位裝配,根據(jù)斜T形結(jié)構(gòu)立板的斜度,預(yù)先制作樣板,裝配時(shí)在立板與平板接合線位置確定后,即以樣板去確定立板的傾斜度,使其得到準(zhǔn)確定位后實(shí)施定位焊。 斷面形狀對稱的結(jié)構(gòu),如鋼屋架、梁、柱等結(jié)構(gòu),可采用樣板定位的特殊形式仿形復(fù)制法進(jìn)行

27、裝配,圖4-21所示為簡單鋼屋架部件裝配過程:先用“地樣裝配法”將半片屋架裝配完,然后吊起翻轉(zhuǎn)后放置在平臺上,再以這半片鋼屋架為樣板(稱仿模),在其對應(yīng)位置放置對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)板和各種桿件,用夾具卡緊后定位焊,便復(fù)制出與仿模對稱的半片新屋架。這樣連續(xù)地復(fù)制裝配出一批屋架,與原先用地樣裝配的屋架相互組合后,便成為一扇扇完整的鋼屋架。(2)定位元件定位裝配法用一些特定的定位元件(如板塊、角鋼、銷軸等)構(gòu)成空間定位點(diǎn)來確定零件的位置,并用裝配夾具夾緊裝配。它不需劃線,裝配效率高,質(zhì)量好,適用于批量生產(chǎn)。 圖4-22所示為在大圓筒外部加裝鋼帶圈時(shí),在大圓筒外表面焊上若干定位擋鐵,以這些擋鐵為定位元件,確定鋼

28、帶圈在圓筒上的高度位置,并用弓形螺旋夾緊器把鋼帶圈與筒體壁夾緊密貼,定位焊牢,完成鋼帶圈裝配。 圖4-23為雙臂角杠桿的焊接結(jié)構(gòu),它由三個軸套和兩個臂桿組成。裝配時(shí),臂桿之間的角度和三孔距離用活動定位銷和固定定位銷定位;兩臂桿的水平高度位置和中心線位置用擋鐵定位;兩端軸套高度用支承墊定位,然后夾緊定位焊完成裝配。它的裝配全部是用定位器定位后完成的,裝配質(zhì)量可靠,生產(chǎn)效率高。(3)胎卡具(又稱胎架)裝配法對于批量生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu),若需裝配的零件數(shù)量較多,內(nèi)部結(jié)構(gòu)又不很復(fù)雜時(shí),可將工件裝配所用的各定位元件、夾緊元件和裝配胎架三者組合為一個整體,構(gòu)成裝配胎卡具。 圖4-24a所示為汽車橫梁結(jié)構(gòu),它由拱

29、形板4、槽形板3、角形鐵6和主肋板5等零件組成。其裝配胎卡具如圖4-24b所示,它由定位擋鐵8、螺旋壓緊器9、回轉(zhuǎn)軸10共同組合連接在胎架7上。裝配時(shí),首先將角形鐵置于胎架上,用活動定位銷11定位并用螺旋壓緊器9固定,然后裝配槽形板和主肋板,它們分別用擋鐵8和螺旋壓緊器壓緊,再將各板連接處定位焊。該胎卡具還可以通過回轉(zhuǎn)軸10回轉(zhuǎn),把工件翻轉(zhuǎn)到使焊縫處于最有利的施焊位置焊接。3.隨裝隨焊法 隨裝隨焊法是先將若干個焊件組裝起來,隨之焊接相應(yīng)的焊縫、然后再裝配若干個焊件,再進(jìn)行焊接,即裝配焊接交替進(jìn)行,直至全部焊件裝完并焊完,成為符合要求的構(gòu)件。例如,大型立式儲罐和球形容器的工地建造。4.整裝整焊法

30、 整裝整焊法是將全部焊件按圖樣要求裝配起來,然后轉(zhuǎn)入焊接工序,將全部焊縫焊完。5.部件組裝法 部件組裝法是將整個結(jié)構(gòu)分解成若干個部件,先由焊件裝配成部件,然后再由部件裝配焊接成結(jié)構(gòu)件,最后再把它們總裝焊成整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。這種類型適合批量生產(chǎn),可實(shí)行流水作業(yè),幾個部件可同步進(jìn)行,有利于應(yīng)用各種先進(jìn)的焊接工藝和工藝裝備,并簡化了工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造,有利于控制焊接變形和應(yīng)力,采用先進(jìn)的焊接工藝方法。這種方法可適用于批量生產(chǎn),將整個結(jié)構(gòu)分解為若干部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。如鐵道車輛、汽車殼體結(jié)構(gòu)、起重機(jī)橋架、船體結(jié)構(gòu)等。6.焊件固定裝配法 焊件固定式裝配方法是裝配工作在一處固定的工作位置上裝配完全部零、部件。這

31、種裝配方法一般用在重型焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品或產(chǎn)量不大的情況下。7.焊件移動裝配法 焊件移動式裝配方法是焊件順著一定的工作地點(diǎn)按工序流程進(jìn)行裝配。在工作地點(diǎn)上設(shè)有裝配的胎具和相應(yīng)的工人。在產(chǎn)量較大的生產(chǎn)中或流水線生產(chǎn)中通常也采用這種方式。能力知識點(diǎn)6典型結(jié)構(gòu)的裝配工藝1.鋼板的拼接 鋼板拼接是最基本的部件裝配,多數(shù)的鋼板結(jié)構(gòu)或鋼板型鋼混合結(jié)構(gòu)都要先進(jìn)行這道工序。鋼板拼接分為厚板拼接和薄板拼接。拼接時(shí),焊縫應(yīng)錯開,防止十字交叉焊縫,焊縫與焊縫之間的最小距離應(yīng)大于3倍板厚,而且不小于100mm,容器結(jié)構(gòu)焊縫之間通常錯開500mm以上。鋼板拼接時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)按要求留出裝配間隙和保證接口處平齊。2)厚

32、板對接定位焊可以按間距250300mm,用3050mm長的定位焊縫固定。如果局部應(yīng)力較大,可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)縮短定位焊縫的距離。3)厚度大于34mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼板和大于或等于30mm的低合金結(jié)構(gòu)鋼板拼接時(shí),為防止低溫時(shí)焊縫產(chǎn)生裂紋,當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),可先在焊縫坡口兩側(cè)各80100mm范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱,其預(yù)熱溫度及層間溫度應(yīng)控制在100150之間。4)對于厚度在3mm以下的薄鋼板,焊縫長度在2m以上時(shí),焊后容易產(chǎn)生波浪變形。拼板時(shí)可以把薄鋼板四周用短焊縫固定在平臺上,然后在接縫兩側(cè)壓上重物,接縫定位焊縫長為8mm,間距為40mm,采用分段退焊法。焊后用錘子或鉚釘槍輕打焊縫,消除應(yīng)力后鋼板即可平直。

33、 圖4-25所示為厚板拼接的一般方法。先按拼接位置將各板排列在平臺上,然后將各板靠緊,或按要求留出一定的間隙。這時(shí)如果板縫處出現(xiàn)高低不平,可用壓馬調(diào)平(圖4-25b),即可施定位焊連接。定位焊位置離開焊縫交叉處和焊縫邊緣一定距離,且焊點(diǎn)間有間距。若板縫對接采用自動焊,應(yīng)根據(jù)焊接規(guī)程的要求,開或不開坡口。如不開坡口,應(yīng)須先在定位焊處鏟出溝槽,使定位焊縫的余高與未定位焊的接縫基本相平,不影響自動焊的質(zhì)量。對于采用埋弧焊的對接焊縫,應(yīng)在電磁平臺焊劑墊上進(jìn)行更方便。2.T形梁的裝配 T形梁是由翼板和腹板組合而成,一般分以下兩種裝配:(1)劃線定位裝配法在小批量或單件生產(chǎn)時(shí)采用,先將腹板和翼板矯直、矯平

34、,然后在翼板上劃出腹板的位置線,并打上樣沖眼。將腹板按位置線立在翼板上,并用90角尺校對兩板的相對垂直度,然后進(jìn)行定位焊。定位焊后再經(jīng)檢驗(yàn)校正,才能焊接。(2)胎卡具裝配法成批量裝配T形梁時(shí),采用圖4-26所示的簡單胎卡具。裝配時(shí),不用劃線,將腹板立在翼板上,端面對齊,以壓緊螺栓的支座為定位元件來確定腹板在翼板上的位置,并由水平壓緊螺栓和垂直壓緊螺栓分別從兩個方向?qū)⒏拱迮c翼板夾緊,然后在接縫處定位焊。3.箱形梁的裝配(1)劃線裝配法圖4-27a所示為箱形梁,是由腹板2、翼板1、4及肋板3組成。裝配前,圖4-27箱形梁的裝配先把翼板、腹板分別矯正平直,板料長度不夠時(shí)應(yīng)先前進(jìn)行拼接。裝配時(shí),將翼板

35、放在平臺上,劃出腹板和肋板的位置線。并打上樣沖眼。各肋板按位置線垂直裝配于翼板上,用90角尺檢驗(yàn)垂直度后定位焊,同時(shí)在肋板上部焊上臨時(shí)支撐角鋼,固定肋板之間的距離,如圖4-27b虛線所示。再裝配兩腹板,使它緊貼肋板立于翼板上,并與翼板保持垂直,用90角尺校正后施行定位焊。裝配完兩腹板后,應(yīng)由焊工按一定的焊接序先進(jìn)行箱形梁內(nèi)部焊縫的焊接,并經(jīng)焊后矯正,內(nèi)部涂裝防銹漆后再裝配上蓋板,即完成了整個裝配工作。 (2)胎卡具裝配批量生產(chǎn)箱形梁時(shí),也可以利用裝配胎卡具進(jìn)行裝配,以提高裝配質(zhì)量和工作效率。4.圓筒節(jié)對接裝配 圓筒節(jié)對接裝配的要點(diǎn),在于使對接環(huán)縫和兩節(jié)圓筒的同軸度誤差都符合技術(shù)要圓筒節(jié)對接裝配

36、的要點(diǎn),在于使對接環(huán)縫和兩節(jié)圓筒的同軸度誤差都符合技術(shù)要求。為使兩節(jié)圓筒易于獲圖4-28用徑向推撐器裝配筒體得同軸度和便于裝配中翻轉(zhuǎn),裝配前兩圓筒節(jié)應(yīng)分別進(jìn)行矯正,使其圓度等符合技術(shù)要求。為防止筒體橢圓變形,可以在筒體內(nèi)使用徑向推撐器撐圓,如圖4-28所示。筒體裝配可分臥裝和立裝兩類:(1)筒體的臥裝筒體臥裝可在裝配胎架上進(jìn)行,圖4-29a、b所示為筒體在滾輪架和輥筒架上裝配。筒體直徑很小時(shí),也可以在槽鋼或型鋼架上進(jìn)行,如圖4-29c所示。對接裝配時(shí),將兩圓筒置于胎架上緊靠或按要求留出焊縫間隙,然后采用測量圓筒同軸度的方法,校正兩節(jié)圓筒的同軸度,校正合格后施行定位焊。圖4-29筒體臥裝示意(2

37、)筒體的立裝對于一些直徑大而長度不太大的容器可進(jìn)行立裝,其優(yōu)點(diǎn)是克服了由于自重而引起的變形。立裝時(shí)可采用圖4-30所示的方法,先將一節(jié)圓筒放在平臺(或水平基礎(chǔ))圖4-30圓筒立裝對接上,并找好水平,在靠近上口處焊上若干個螺旋壓馬。然后將另一節(jié)圓筒吊上,用螺旋壓馬和焊在兩節(jié)圓筒上的若干個螺旋拉緊器拉緊,進(jìn)行初步定位。然后檢驗(yàn)兩節(jié)圓筒的同軸度并校正,檢查環(huán)縫接口情況,并對其調(diào)整合格后進(jìn)行定位焊。5.機(jī)架結(jié)構(gòu)的裝配 單臂壓力機(jī)是典型的板架結(jié)構(gòu),圖4-31是其機(jī)架的裝配過程。裝配中除要保證各接縫符合要求外,主要應(yīng)保證板2和板4上的兩個圓孔的同軸度,軸線與機(jī)架底面的垂直度,以及工作臺面7與機(jī)架底面的平行

38、度等技術(shù)要求。由于機(jī)架的高度比長度、寬度大,重心位置高,所以采用先臥裝后立裝的方法,這樣各零件的定位穩(wěn)定性好。同時(shí),采用整體裝配后焊接,可增加構(gòu)件的剛性來減少焊接變形。裝配前,要逐一復(fù)核零件的尺寸和數(shù)量;厚板應(yīng)按要求開好焊接坡口。臥裝時(shí),以機(jī)架的一塊側(cè)板1為基準(zhǔn),將其平放在裝配平臺上,用劃線裝配法在其上面劃出件2、3、4、5、6的厚度位置線,按線進(jìn)行各件的裝配,如圖4-31a所示。校正好零件間垂直度以及件2、4上兩個圓孔同軸度后,再定位焊固定。然后,裝配機(jī)架另一塊側(cè)板,并定位焊固定,組成一構(gòu)件。這時(shí)要注意,使機(jī)架兩側(cè)板平面間的尺寸符合要求并保持平行。立裝時(shí),將機(jī)架底板9平放在裝配臺上并找好水平

39、,在其上劃出件1、5、6、8、10、11的厚度位置線,然后將由臥裝組合好的構(gòu)件吊到底板9上按位置對好,并檢驗(yàn)件2、4上兩圓孔的軸線是否與底面垂直,校正后定位焊固定。再依次按線裝配其他各件,并分別定位焊固定,如圖4-31b所示。 工作臺7一般都預(yù)先進(jìn)行切削加工,裝配焊后不再加工。裝配前,一般先將臥裝、立裝后的構(gòu)件先進(jìn)行焊接并矯正,然后裝配工作臺并焊接,如圖4-31c所示。由于工作臺焊接后矯正困難,且工作臺面要求與機(jī)架底面保持平行,裝配時(shí)應(yīng)使件8、10、11、6與工作臺的接觸面保持水平。另外、工作臺定位時(shí)必須嚴(yán)格檢查其與底板的平行度,合格后再進(jìn)行定位焊固定。綜合知識模塊二 焊接結(jié)構(gòu)的焊接工藝焊接工

40、藝制訂的原則和內(nèi)容1.制訂焊接工藝的原則1)能獲得滿意的焊接接頭。 2)焊接應(yīng)力與變形要小。 3)可焊到性好,施焊方便。 4)翻轉(zhuǎn)次數(shù)少,生產(chǎn)效率高。 5)成本低,經(jīng)濟(jì)效益好。 2.焊接工藝制訂的內(nèi)容1)合理選擇并審定焊接結(jié)構(gòu)中各接頭焊縫所采用的焊接方法,并確定相應(yīng)的焊接設(shè)備和焊接材料。2)確定合理的焊接參數(shù),和焊接次序、方向等。如焊條電弧焊時(shí)的焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、施焊順序和方向、焊接層數(shù)等。表4-31.6mm藥芯焊絲半機(jī)械化平角焊、船形焊焊接參數(shù)3)合理選擇焊絲及焊劑牌號;氣體保護(hù)焊時(shí)的氣體種類、氣體流量、焊絲伸長度等。見表4-3,用1.6mm藥芯焊絲半機(jī)械化平角焊、船形

41、焊焊接參數(shù)示例。4)焊接熱參數(shù)的選擇,如預(yù)熱、中間加熱、后熱及焊后熱處理的工藝參數(shù),主要是加熱溫度、加熱部位和范圍、保溫時(shí)間及冷卻速度等要求。5)選擇實(shí)用的焊接工藝裝備,如焊接胎具、焊件變位機(jī)、自動焊機(jī)的引導(dǎo)移動裝置等。焊接工藝方法的選擇 制訂焊接工藝方案應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、形狀、材料、接頭形式以及對焊接接頭的質(zhì)量要求,加之現(xiàn)場的生產(chǎn)條件、技術(shù)水平等,選擇最經(jīng)濟(jì)、最方便、高效率并且能保證焊接質(zhì)量的焊接方法。1.選擇焊接方法 為了正確的選擇焊接方法,必須要了解各種焊接方法的生產(chǎn)特點(diǎn)及適用范圍(如焊件厚度、焊縫空間位置、焊縫長度和形狀等)。同時(shí),要考慮各種焊接方法對裝配工作(工件坡口要求、所需工

42、藝裝備等)、焊接質(zhì)量及其穩(wěn)定程度、經(jīng)濟(jì)性(勞動生產(chǎn)率、焊縫成本、設(shè)備復(fù)雜程度等)以及工人勞動條件等方面的要求。各種熔焊方法的生產(chǎn)特點(diǎn)見表4-4。2.選擇焊接材料 選擇了焊接方法以后,就可以根據(jù)焊接方法的工藝特點(diǎn)來確定焊接材料。確定焊接材料時(shí),還必須考慮到材料的化學(xué)成分、焊縫的力學(xué)性能、焊接工藝性以及在高溫、低溫或腐蝕介質(zhì)工作條件下的性能要求等。在滿足使用性能和操作性能的前提下,應(yīng)選用成本低、焊接參數(shù)大效率高的焊接材料。3.選擇焊接設(shè)備 焊接設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)已選定的焊接方法和焊接材料,還要考慮焊接電流的種類、焊接設(shè)備的功率、工作條件及生產(chǎn)批量等方面。焊接參數(shù)的選定 焊接參數(shù)是指焊接時(shí)為了保證焊接

43、質(zhì)量而選定的物理量的總稱。焊接參數(shù)的選定主要考慮以下幾方面因素:1)深入的分析產(chǎn)品的材料及其結(jié)構(gòu)形式,著重分析材料的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)因素共同作用下的焊接性。2)考慮焊接熱循環(huán)對母材和焊縫的熱作用,這是獲得合格產(chǎn)品及焊接接頭最小的焊接應(yīng)力和變形的保證。3)根據(jù)產(chǎn)品的材料、焊件厚度、焊接接頭形式、焊縫的空間位置、接縫裝配間隙等,去查找各種焊接方法的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料(利用資料中經(jīng)驗(yàn)公式、圖表、曲線)圖書等。4)通過試驗(yàn)確定焊縫的焊接順序、焊接方向以及多層焊的熔敷順序等。5)確定焊接參數(shù)不應(yīng)忽視焊接操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。確定合理的焊接熱參數(shù) 通過選擇合適的焊接熱參數(shù),可以改善焊接接頭的組織和性能,消除焊接應(yīng)力

44、,防止裂紋產(chǎn)生。焊接熱參數(shù)主要包括預(yù)熱、后熱及焊后熱處理。1.預(yù)熱預(yù)熱是焊前對焊件的全部或局部加熱。預(yù)熱目的有以下幾方面:1)減緩焊接接頭加熱時(shí)的溫度梯度及冷卻速度,適當(dāng)延長在800500區(qū)間的冷卻時(shí)間,改善焊縫金屬及熱影響區(qū)的顯微組織,提高焊接接頭的抗裂性。2)有利于擴(kuò)散氫的逸出,避免焊接接頭延遲裂紋的產(chǎn)生。3)提高焊件溫度分布的均勻性,減少內(nèi)應(yīng)力。2.后熱 后熱是焊后立即對焊件全部(或局部)進(jìn)行加熱到300500并保溫12h后空冷的工藝措施,其目的是改善組織,加速氫的擴(kuò)散和逸出,防止焊接區(qū)擴(kuò)散氫的聚集,避免延遲裂紋的產(chǎn)生,所以后熱也稱除氫處理。對于焊后要立即進(jìn)行熱處理的焊件,因?yàn)樵跓崽幚磉^程中可以達(dá)到除氫處理的目的,故不需要另作后熱。3.焊后熱處理 熱處理是指將金屬加熱到一定溫度,在這個溫度下保溫一定時(shí)間,然后以一定的冷卻速度冷卻到室溫的工藝過程。焊接結(jié)構(gòu)的焊后熱處理,主要目的是改善焊接接頭的組織和性能,消除焊接殘余應(yīng)力,并能降低接頭中的含氫量,提高結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。 預(yù)熱、后熱、焊后熱處理方法的工藝參數(shù),主要由結(jié)構(gòu)的材料、焊縫的化學(xué)成分、接頭的拘束程度、焊接方法、結(jié)構(gòu)的剛度及應(yīng)力情況、承受載荷的類型、焊接環(huán)境的溫度等來確定。焊接工藝評定

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