哈工大材料成型大作业

哈尔滨工业大学。

材料成形工艺大作业。

题目：题目四。

院系：机电工程学院。

专业：机械设计制造及其自动化。

班级：1208108

学号：1208108

姓名：题目四：

如图所示，锅炉汽包，生产数量5个，材料为16mn钢，板材规格50×2200×6000钢板制造。设计要求：确定焊缝布置，确定焊接方法及材料，确定接头形式；确定工艺路线。

图1汽包材料：

锅炉汽包的接口经过切削加工后焊接到锅炉汽包包体上，从图1可知接口直径51mm,厚度为3.5mm，选用20钢。由设计题目可知该锅炉汽包采用塑性和焊接性较好的低合金结构钢16mn。

左右封头用钢板冲压成形，筒体用钢板卷圆后焊成。汽包接口要经切削加工后焊接到汽包包体上。

1. 确定焊缝位置。

由于所给板材厚度超过10mm,因此在冲压形成碟形接头时采用热冲压。冲压前由提供的板材可得到最大直径为2200mm的圆形板材，在热冲压结束后得到的直径为1500mm，因此，拉伸系数为：

m=/0=1500/2200=0.682

一般情况下，拉伸系数m不小于0.50.8。由于16mn属于塑性较好的钢材，因此，取下极限值，可见，拉伸满足条件要求。

锅炉汽包包体直径为1500mm,其包体圆截面周长为：

l= d= ×1500=4712.38898mm

由所给板材尺寸可得到以下两种方案：

a方案：由板材的尺寸设计为圆柱体由三块钢板50×1570.80×6000焊接而成。

在圆柱体上分布三条纵焊缝，上、下封头处由两条环焊缝组成，焊缝位置如图2所示。将三块加工好的板材进行拼装焊接，得到直径为1500mm的筒状锅炉汽包包体。两头采用热冲压得到碟形接头，再与筒状锅炉汽包筒状包体进行拼装焊接即可。

图2b方案：选用三块板材，经切割得到如图3所示，经过机械加工得到直径为1500mm的圆筒，将三个这样的圆筒进行焊接，再与冲压成形得到的碟形封头焊接，最终得到如图4锅炉汽包包体。图3图4

a方案共有五条焊缝，且有三条为长直焊缝，两条环焊缝。b方案共有七条焊缝，其中包括四条环焊缝和三条长直焊缝。相比较而言，a方案工作量小，但是由所给板材，包体圆柱状部分只能达到6000mm,由所给板材经热冲压得到的碟形封头并不能达到剩余尺寸要求，但是b方案可达到尺寸要求，因此选用b方案。

2. 确定焊接方法及材料。

锅炉汽包接口与锅炉汽包包体的焊接，由于板厚3.5mm，焊缝直径较小，故采用焊条电弧焊，电焊条为e5015。锅炉汽包包体的上的环焊缝和长直焊缝，考虑到产品承受压力较大，且焊接板材较厚，为保证焊接质量的稳定性，故埋弧自动焊。

由于板厚超过20，则应该使用双面焊进行焊接，由于所焊接的工件的直径大于250，则筒体旋转的方法进行埋弧焊的。采用h08mna,h08mn2或h10mn2焊丝，焊剂为。

3. 确定接头形式。

易熔座与筒体的焊缝采用不开坡口的角焊缝。由于锅炉为压力容器，且内部有可燃性物质，为保证质量，筒体上3条环形焊缝和2条纵焊缝均采用i型接头双面焊。

4.确定工艺路线。