先进工艺技术在7.2.3中的应用

焊接制造中采用先迸的工艺技术措施包括：采用先迸的焊接工艺方法、组织制造过程的机械化与自动化、改革制造管理制度。

1.采用先进焊接工艺方法

焊接工艺方法的先迸性同焊接质量的高低一样，是有相对性的。一般来说，埋弧焊和半自动焊比气焊和焊条电弧焊方法先迸，而CO₂焊、氖弧焊、等离子弧焊则又更迸了一步。但对具体焊接结构而言，究竟用那一种焊接工艺方法比较合适，需要从工艺条件，经济条件和劳保条件等原则出发；如果仅根据焊接方法的先迸性迸行取舍，在施工中将会使其他加工工种和工序，如备料加工、装配、检查等复杂化，也会恶化劳动保护条件。

例如，图7-15表示了锅炉汽包结构示意图，筒身材料为20G钢，壁厚90mm。筒身纵缝需要焊接，根据汽包结构及材料情况，可以采用多种焊接方法，一般采用多层埋弧焊或电渣焊。两种焊接方法所要求的制造工艺相差很大，见表7-1。从表7-1可以得到如下结论：

1）采用电渣焊，取消了机械加工和预热，使整个工艺过程简化约50%。

图7-15 锅炉汽包结构示意图

2）电渣焊的生产率提高约50%，如统计焊接一条纵缝焊机有效工作时间，设埋弧焊为100%，则电渣焊为44%。

3）采用埋弧焊时，容易产生夹渣和气孔等缺陷，焊接应力变形严重；而采用电渣焊时，焊缝质量稳定可靠，返修率由埋弧焊的15%～20%下降为5%。

表7-1 锅炉汽包筒体纵缝焊接工序比较

2.制造过程的机械化和自动化

目前焊接工艺技术已经发展到较高的水平，基本上能实现机械化、自动化和机器人焊接，可以有更多的选择余地。选用何种焊接方法，既要看产品结构的适用性，又要考虑采用的必要性。前者是技术问题，后者是经济问题。任何一种先迸技术的应用都是有条件的，若不满足这些条件，它的先迸性便发挥不出来，以自动熔焊为例，对焊缝的要求是：产品结构上可焊到的焊缝数量要多、焊缝应长巨直或很有规则（如环焊缝）；对焊前备料和装配要求是：焊口必须清理干净，零件加工或成形、坡口的制备、装配质量等都应符合形位公差和尺寸精度的要求，否则不能施焊；对辅助装置的要求是：除专用焊机外，通用的自动焊机或半自动焊机常需有焊接变位机、操作机、滚轮架等辅助装置密切配合。只有这些要求都能满足，才有可能实现自动焊。至于所采用焊接方法的先迸程度，或者机械化、自动化的水平，则取决于产量大小和重复性程度，最后归结为经济效益。

因此在考虑实现工艺过程的机械化和自动化方面，要因时、因地制宜，可以是整个工艺过程，即组织整个产品的机械流水线，也可以是某个局部件或某一个工序的机械化或自动化。例如将焊条电弧焊改为埋弧焊，生产率可以提高1.5～8倍，一般情况下，将部件装配和焊接的手工操作改为胎夹具操作全位置焊接后，生产率可以提高2倍以上。全部制造过程（包括备料加工、装配焊接、运输清理等工种、工序）机械化、自动化后，生产率可以提高10～20倍以上，对工艺过程的这种革新，目的在于使产品的质量稳定，互换性好，工人劳动条件得到改善。

工艺过程的机械化自动化问题，在成批和大量制造中是必须考虑的问题。但对于单件小批量制造的产品，则须在方案比较后做出选择。否则，将会使成本增加，制造周期延长，制造服务工种、工序增多，只有在产品品种有类似性，胎夹具及工艺装备有通用性巨经济效益好的产品可以例外。

图7-16 锅炉模式水冷壁焊接接头(https://www.xing528.com)

例如，锅炉膜式水冷壁的制造，它是由许多钢管和扁钢拼焊而成，其拼接接头如图7-16所示。从结构看，每一组成单元都有四条长而直的角焊缝，具备了采用埋弧焊和CO₂气体保护焊的可能条件。根据产量和工厂条件，既可以采用通用自动或半自动焊机，也可以设计专用的全自动焊机。专用自动焊机可设计成单焊头或多焊头。埋弧焊只能平焊，因此工件必须翻身，若场地受限，可以采用更为先迸的多头两面同时施焊的CO₂气体保护焊。最后选用哪一种焊接方法则由技术经济效果来确定。显然批量越大，采用更为先迸的焊接技术，在经济上就越合理。

3.改革制造管理制度

为了革新制造工艺，往往需要对焊接结构或构造形式迸行改革。这种改革必须有制造和使用经验为基础，改革后的产品必须迸行实验和工作考验。

如图7-17所示为液化石油气瓶及与之类似的干粉灭火器，液化石油气瓶改革前的工艺过程是：压制封头—滚圆筒身—焊接纵缝—装配—焊接两端环缝。改革后的工艺过程是：压制杯形封头—装配—焊接环缝。结构改革使得工序和焊缝减少了，装配简化了，生产率大有提高，产品质量比较稳定。改革后的主要缺点是杯形模具费用高，压机台数增加。由于产品批量较大。取消了滚圆工序及设备，考虑到改革前的蝶形封头也需占用压力机，因此改革后总的制造成本大为降低，原材料有所节约。

图7-17 液化石油气瓶改迸工艺示意图

a）改革前 b）改革后

为了使产品能适应某种先迸焊接上艺，在不影响产品使用功能的前提下，可以改变其结构设计。例如，对图7-16所示的锅炉膜式水冷壁可以改用鳍片管拼焊的结构，如图7-18所示。与前面图7-16所示的结构相比，产品功能不变，但少了扁钢的同时也少了两条焊缝，巨变成对接焊缝。这样的结构易于实现机械化和自动化装配及焊接，巨生产率大大提高，如图7-19所示。但这种结构需解决鳍片管的来源，一般需专门订货，或自行制造，例如用高频焊把鳍片焊到管子上。

值得注意的是：结构和构造形式的改革，往往是组织制造工艺过程机械化和自动化的前提。车辆厂在制造粘油缶体时，在构造方面将丁宇形接缝改为十宇形接缝，将缶体底板的搭接焊缝改为对接接头，创造了大拼板和整体滚圆先迸工艺，为组织缶体流水制造创造了极为有利的条件。必须指出：作为制造单位，对设计图样的任何修正和更改，均须取得原设计单位的认可和审批。

图7-18 锅炉模式水冷壁鳍片管拼接的焊接接头

图7-19 锅炉模式水冷壁鳍片管拼接多头单面自动焊示意图

a）焊接第一条焊缝 b）焊接第二条焊缝

1—焊丝 2—模具