焊接生产过程可以概括为焊接生产，即由制造焊接结构的材料（包括基础金属材料和各种辅助及填充材料、外购毛坯及零件等）经设备（备料设备、组焊设备等）加工成产品的过程。这个过程的主体是参加生产的工作人员，包括直接（基础生产工人、辅助工人、工程技术人员）和间接（管理人员、服务人员）生产人员、检验人员。当然，这一生产过程还需要启动机器的能量（即动力）和一定的生产空间（即生产车间场地）。因此，焊接生产是由材料、设备、场地、动力和工作人员组成的，它们是焊接生产的组成部分。
今天我来和大家学习一下焊接生产的材料加工工艺、装配工艺和焊接工艺。
1.材料加工技术
焊接生产的材料加工包括钢材预处理，是指组装焊接前的准备和加工。这是指对金属轧制产品，大多数焊接结构的基础材料进行的一系列加工，如校正（矫直）、清理、表面防护处理、预毛坯等钢材预处理；焊前的标记（编号）、切割（毛坯）、边部处理、成型（包括弯曲）和坡口修整等。它约占全部加工工作量的25%~60%。如果材料加工工艺性差，即毛坯质量差，或尺寸误差大，缺乏互换性，或坡口加工不恰当，或零件不规则变形等。这就使组装困难，降低焊接质量，有时根本不能组装，需要修复，大大降低了生产效率。采用机械化、自动化组装焊接技术，要求更为严格，否则就会产生焊接缺陷。因此，为了获得稳定的焊接生产过程，保证优良的产品质量，制定合理的材料加工工艺是十分重要的。 以下列出几种主要的材料加工技术：
（1）钢材的预处理
1）校正：轧制钢材由于经过运输、贮存、轧制、冷却等环节，可能会产生波浪、整体弯曲、局部鼓起、边缘弯曲等不良变形，有些轧材，如5mm厚度以下的厚钢，以卷材形式供应，焊接前必须进行平整和校正，否则将影响标记、编号、切割等工序的准确性。材料加工（如热切割）引起的变形也需进行校正，这叫二次校正。据统计，10%~100%的钢板和扁钢（视厚度而定），10%~20%的型材需要校正。校正通常在冷状态下进行。过多的冷矫（弯曲）会使材料变脆。因此，为了限制过大的塑性变形，对冷矫和冷弯都有限制。 表5-15为国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）规定，矫正相对变形不得超过1%。为防止冷矫正（及冷弯）钢材在低温下发生脆性断裂，规范规定碳素结构钢1、低合金结构钢不得在环境温度低于-12℃的条件下进行冷矫直或冷弯。矫直或弯曲超过表5-15规定的范围时，需加热，加热一般不超过900℃。二次矫正时，应限制或去除焊缝余高，防止接头区产生过大的塑性变形。现代焊接生产中，多采用机床矫正，很少采用手工矫正。钢板矫正机可用于矫正厚度0.5～50mm的钢材，它利用多支滚轮反复滚压的原理，达到矫正的目的。 中小型断面型材也可用多辊型材矫正机矫正，但工字钢、槽钢及大断面型钢则应采用型钢矫正机矫正。有些情况下，特别是对型钢的二次矫正或对焊件的矫正，常采用火焰矫正。其原理是利用气焊或气割的焊接与切割作用对型钢进行矫正。用特制的火焰矫正加热枪对被矫正的型钢或焊件的变形部位，如纤维伸长变形部位加热，使之产生压缩塑性变形，然后迅速冷却，使伸长的纤维缩短，从而消除变形。
矫正后的钢材表面不应有明显的凹陷或损伤，划痕深度不应大于0.5mm，且不应大于钢材厚度负允许偏差的1/2。下道工序前钢材的允许变形值见表5-16。
2）表面清理与表面防护：清除钢材及零件表面的铁锈、油污及氧化物是焊接生产中经常被忽视的一道工序，这样做可能会扰乱正常的生产，如妨碍数控切割的连续作业；采用高效的焊接方法，如埋弧焊、窄间隙焊、电阻点焊和缝焊等，是困难甚至不可能的。清理方法主要有机械和化学两种，前者包括喷砂或喷丸，手工风（电动）砂轮或钢丝刷或砂纸打磨、刮削或抛光等；后者是使用溶剂进行清理，效率较高，质量均匀稳定钢结构材料误差，但成本较高，且可能造成环境污染（如废液和空气处理不达标），常用的方法是先浸泡在稀硫酸槽（质量分数2%~4%）中，再浸泡在石灰溶液槽（质量分数1%~2%）中，然后烘干。
如果表面清理后不及时投入生产，就会继续生锈。表面防护处理是将钢材表面矫正后喷底漆（导电性）并清洗、烘干的工艺过程，建机等行业已建成整平、抛丸、40℃预热、酸洗磷化、喷底漆、烘干（60℃）等20多条专用设备，形成钢材预处理生产线。
（2）放样、标记和编号此工序用于检查设计图的正确性，确定零件毛坯下料尺寸，制作样品。按1：1的比例绘制设计结构图（放大样件）称为放样。放样是一项精确、细致、技术性很强的作业，对后续加工影响很大。一般放样在放样室内进行。为提高放样效率和质量，现代焊接生产中多采用光学放样、计算机放样。
在金属材料上标出要加工的零件或毛坯以便切割或装配的工艺过程叫标记，用模板标记叫打标。标记和打标都是在专用的平台上进行的，平台应在起重机的范围内。当使用异形模板或数控切割机切割材料时，不必事先对材料进行标记和编号。
（3）切割焊接生产称为金属剪裁，因此各种金属材料的切割下料是一道重要工序。前言中已经介绍了焊接生产中下料工序的重大进展，主要指机械化、自动化热切割。该技术加上热切割本身的进步，从根本上改变了原有的认为热切割生产效率低、切割质量差的观念。有些工厂对厚度6mm以上的钢材全部或大部分采用机械化、自动化（数控）的热切割工艺进行切割，省去了标记和编号步骤，大大提高了切割质量。许多产品的边缘都是机械化热切割的产物钢结构材料误差，切口光滑，零件尺寸正确，大大提高了产品质量。
另一种切割是剪切切割，相对于大量手工热切割来说，称之为机械切割，通常在室温下进行切割，常用的有剪板机（龙门剪板机）、圆盘剪、冲床、联合冲剪机等设备。其动作类似家用剪刀，在上下刀之间的切口处，金属受到挤压、弯曲、剪切和分离，这种切口处会冷作硬化，使被切割的金属发生整体扭曲和塑性变形。多数剪切设备只能切割直线，极少数的剪切机能切割斜角，龙门剪的最大切割厚度不超过40mm，而对于切割非直线的圆盘剪，能切割的最大厚度为20~25mm。对于型材，除联合冲剪机外，还有圆盘无齿锯、工具钢带锯或接触式弧形火花锯。 切割、锯切一般采用固定设备进行，常配有单独的起重运输设备和滚筒，且都在车间起重设备的工作范围内。即使这样，工人的劳动强度仍然较高。
（4）弯曲成形弯曲成形工作在焊接结构制造中占有较大的比重，某些结构的金属材料有80%~90%需弯曲成形，例如长输管道结构、锅炉、压力容器、球形容器及其它化工、石油设备等均属于此类结构。大多数弯曲和一些成形工序都在冷状态下进行，以防止变形过大引起冷作硬化和材料力学性能的下降，因此规范规定了冷弯的最小曲率半径和最大弯曲高度，如表5-15所示。若温度超过此范围，当温度降低到900~1000℃时，方可采用热成形和弯曲（滚压）。这种加工应在800℃之前完成（低合金结构钢），并让工件自然冷却。冬季加工的最低温度规定与骨科手术相同。 目前，卷板工艺仍采用辊式卷板机，又称卷板机、辊床。卷板机通常为三辊式，也有四辊卷板机。现代卷板机（如PSIO）可卷制最大厚度为190mm的冷卷钢板，厚度可达380mm的热卷板，最长可达3.6m的板材，是下辊可水平移动的三辊卷板机。用于卷制核反应堆用厚壁压力容器。国内制造和使用的卷板机生产和使用的冷轧钢板厚度也在60mm以上，长度分为1.5~2m、2.5~3m、8~13m等。三辊卷板机卷制时，钢板头部有长度为α的直边，如图5-21b所示，称为剩余直边。 改进方法如图5-21c所示。用模具预弯(预弯也可由压力机上的模具压出)；也可采用四辊卷板机弯曲，如图5-21d、e所示；也可将卷成具有α的直边，待圆柱形毛坯纵焊完成后(不是全焊)，放入辊床进行矫正。图5-21f所示为三辊卷板机，其两下辊可水平移动(或上辊水平移动——相对于两下辊的水平移动)，可消除残留直边。采用下辊加聚氨酯弹性套的二辊卷板机，也可完成无残留直边的卷制(图5-21h)。
其实，所有预弯方法都还是会留有一些直边的，只要在圆度误差范围内，都是允许的。例如板厚为δ，各种方法的剩余直边如表5-17所示。
为防止卷制时发生扭曲，开始卷制时必须将工件对中，使工件母线与辊轴平行。三辊卷板机上装有挡板，保证工件对中，也可倾斜。送料方式是让一个下辊作对中挡板；当用四辊卷制板材时，可将辊的一侧抬起，作挡板用。
卷板工艺分一次送料和多次送料，取决于工艺和设备的约束条件，即冷卷时不能超过最大允许变形率，板材和辊子不能打滑，辊子的许用应力不能超过设备的最大功率。如果一次送料不能满足要求，可以采用多次送料来完成卷制。卷板机设备说明书中给出的最小弯曲半径是指卷板机规定的公称规格板材一次送料时的最小弯曲半径。多次送料时，最小弯曲半径可接近上辊半径。卷制送料的次数越少，效率越高，但圆度误差相对要大一些。卷制时，始终保持在工艺、设备条件和圆度误差允许的范围内。用最小量或一次送料完成卷制，以达到最高的生产率。
考虑到钢材在冷轧过程中的回弹，即使回弹后的工件直径为加工图要求的工件直径，轧制时也必须施加一定的过卷量。因此，应以回弹前的工件直径来确定轧制时的工艺参数。回弹前筒体半径R'是根据工件半径R（中值直径的一半）、截面形状系数K1、钢材的相对强化系数k0、板厚δ、钢材的屈服极限σs和弹性模量E计算得出的，参考下式。
其中 m 是取决于 R 和 δ 的常数。
。
其余符号同上；K1——常轧制的矩形截面，可取1.5；钢材的相对强化系数k}，Q235-A可取11.6；Q345(16Mn)可取14；Q355(16Mn)可取17.6等；屈服极限σs可取240MPa、350MPa、520MPa等，E可取2.1×105MPa。利用上式可计算出轧制筒体的内径D及图纸要求的板厚δ。回弹前筒体内径：
已知回弹前筒体的半径R'，利用几何关系即可求得对称和非对称三辊、四辊轧制的几何参数。已知下辊中心距、筒体的壁厚、上下辊半径，回弹前筒体的半径为R'，便可确定轧制时合适的上下辊中心距。轧制时上辊的左位置角和上辊的相对位置角，上辊与两下辊中心距的偏差，上辊从最高位置往下压的距离，如图5-21f所示，求得α、β、x、y等轧制参数。
设非对称三辊卷板机上下辊间最大间距为H（可通过查阅设备参数获得），上下辊直径分别为Da、Db，则可计算上辊压紧工件时向下的位移量y1为：
由于轧制不对称，上辊会向一侧发生偏位（如图5-21f中中间图所示），偏位一侧上辊力线与连线筒体中心与下辊中心之间的夹角a称为左位置角，偏位一侧筒体垂直中心线即两下辊中心线与连线筒体中心与下辊中心之间的夹角称为相对位置角，则：
式中B为剩余直边(即之前的α)。在三辊非对称轧制条件下，B大大减小，B=kδ，式中
k为残余直边系数，最小值可取1.5，δ为板厚；
l—为两下辊中心距（见图5-21f），其余符号与以前相同。
若以H'表示卷筒回卷前筒体中心至两下辊中心之间的距离，则：
相对于此中心，非对称轧制时，上辊的垂直位置y和水平位置x可由下式计算：
计算结果y为正时，表示在卷取回弹前，筒体中心向上；y为正时，表示在卷取回弹前，筒体中心正向。利用这些参数，即可进行三辊非对称卷取。通过编程，数控三辊卷板机即可进行数控自动卷板。
当需要热卷取时，应如前所述适当控制卷取温度。加热炉应布置在卷板机附近，距离约6~10m，视工件大小及设备而定。对于不允许冷轧的薄板，若采用热轧，刚性太差，起升困难，因此可采用温轧，所谓温轧，即加热温度在金属再结晶温度以下，蓝脆温度以上。
需弯曲的零件用圆弧形试样进行检查，当零件弦长小于或等于1500mm时，试样弦长不应小于零件弦长的2/3；当弦长大于1500mm时，试样弦长不应小于1500mm。与试样的间隙不得大于2.0mm。除技术要求另有规定外，卷边筒尺寸的允许偏差见表5-18。
当三辊卷板机上辊中心线与下辊中心线成一定角度时，可加工锥形工件。此时，由于工件受到较大的轴向力，因此需进行滑移计算。规定该机能卷制的圆锥的最大锥顶角。图5-21g为弯曲锥形管的情况。
复杂曲面形状的成形，一般用模具在压力机上压制而成，如封头、球形罐的球瓣、翻边锥体、空心圆筒、翻边管接头、弯头瓣等，如图5 -22所示。这种工艺通常需加热，但也可用冷压成形。焊接车间的压力机与锻造车间的压力机不同，前者尺寸较大，前端封头也用旋压法加工，效率高，质量好。特大或加工量（或单件）不多的异形工件，也可采用爆炸成形方法。大批量或薄板成形（如汽车）用冲压机加工，其特点是效率高，尺寸非常精确，成本低，具有较高的技术经济指标。 一些大型的平板构件，如集装箱、火车车厢、船舶的舱壁、化工、石油设备中的板式热交换器等。冲压脊板(波纹板，图5 -22)也是在大型冲压机上冲压而成。
焊接结构经常会遇到孔洞，一类是栓焊结构（或铆接结构）的螺栓（铆）孔，多采用钻床完成，也有采用冲孔加工的；另一类是锅炉、压力容器的管孔、手孔、人孔、管道节点相交处的孔，少数采用径向钻加工，多数采用热切割加工。相交孔的精密加工，过去多采用样板切割，质量不理想，数控切割的出现，大大提高了切割质量和效率。
2.焊接生产及装配工艺
焊接结构生产的装配过程是把组成结构的零件、毛坯按正确的相对位置固定起来，形成部件、零件或结构的过程。焊接后才能生产出成品（结构、部件、装配件）。装配质量差，就不可能得到高质量的产品，首先它影响焊接质量。焊接过程的机械化和自动化程度越高，对装配质量的要求就越高，装配工序仍是一个重工序，约占结构总加工工作量的25%~35%。装配时通常采用定位焊和装配焊接夹具来固定零件。采用定位焊固定零件，要求定位焊缝具有一定的强度和刚度，例如，当固定好的零件从装配夹具或装配位置取出时，运送到焊接工位时，不应开始焊接，不应发生过大的变形。定位焊缝还应能减小焊接变形。 定位焊缝的位置和尺寸应便于焊接，并不应影响焊接接头和结构的质量和可加工性。定位焊缝的截面尺寸不宜过大，应尽量靠近基础焊缝布置，以便焊接时能充分重熔。如果必须在没有焊缝的位置布置定位焊缝，应在结构焊接完成后小心地将其清除。有些焊接工序是在组焊夹具内完成的，因此不需要进行定位焊。
（1）装配工艺方法
1）按定位方式分为标记装配法和胎具装配法。对于单件小批量、结构简单的产品，可用标记进行装配，称为标记装配法。标出相对位置然后用简单的螺钉、楔块和凸轮夹具将零件固定，符合图纸要求后固定，如起重机梁的装配。起重机金属结构的装配，分析架的装配等。另一种装配方法适用于成批、大量生产中使用胎具进行装配，例如用模板或定位装置找正位置，或在专用的装配焊接夹具上装配定位焊接，或直接完成焊接，这对装配工来说很重要。流水线装配对工人的要求较低，效率较高，减轻工人的劳动强度。因此，即使单件小批量生产，也可以使用通用的装配夹具进行装配。
2）按装配、焊接顺序分为整体装焊；同时装配、焊接；按部件装配、焊接；总装焊接三种类型。
①将各个零件逐个组装成结构后，全部焊接在一起。这只适用于单件、小批量、结构简单的产品。
②将各个零件逐件组装起来，然后焊接、重新组装、再焊接，直到整个结构完成。这种组装方法与①类似。由于结构比较复杂，很难一次组装完成，这种方法也适用于单件小批量生产的结构，如大型立式油罐、球形容器的现场施工。
③把结构分成若干个构件、零件，分别对各构件、零件进行装配、焊接，将装配合格的构件、零件组装成一个结构体，再焊接最后的装配焊缝，这种方法叫分部件装配法，常用于大批量生产的条件下，对于一些结构复杂的产品，即使是单件小批生产，采用分部件装配法也有很大的优点，这种方法装配、焊接质量较高，提高了工人的工作效率，这种方法可以改善劳动条件，因为它能把大而复杂的结构分成轻型、小型、简单的结构(构件、零件等)，便于装配和焊接，并能把一些空间焊缝变成平面焊缝，焊接焊缝可大大增加工厂、车间的工作量，从而减少现场条件下的工作量，还容易控制焊接应力和变形，方便使用装配焊接工装夹具。采用装配法可以提高劳动生产率，缩短生产周期。 这是因为子部件易于实现专业化生产，工人需要掌握的生产工序相对简单，而且可以采用较多的轮胎夹具，消除或减少各工序之间相互等待的时间。采用这种装配方式，还简化了轮胎夹具，降低了成本，并可取得较高的技术经济指标。
3）按装配作业的地点分为固定工位装配法和流动工位装配法。实际生产中，产品装配的地点可能是固定的，各工种的工人都为所要制造的产品服务。这类产品多为产量不大的重型结构，如大型液压机的横梁、水轮机转轮等。产品装配地点多为产品沿工位流动，工人在固定工位上装配、焊接，如敞车、油罐车的装配、焊接。
（2）装配工艺的制订装配工艺的内容包括零件、部件、组件的装配顺序、装配顺序、各步骤所采用的装配方法以及装配时所用的胎具、工具、设备的规格型号等。制订装配工艺时，要考虑与上、下道工序的衔接，特别是要考虑对后工序和焊接工序的有利影响，如便于焊接、容易控制应力与变形等。要注意定位基面和零件公差的选择。用机加工件进行结构的装配与焊接有两种方式：一种是在整个结构制成后再进行退火消除应力，如内燃机车内燃机的焊接基座、涡轮机座圈、60000kN液压机的三梁等。另一种是先对零件进行加工，然后用具有足够刚性的专用装置进行装配、焊接，如汽车起重机的动臂、挖掘机的车架等。
3.焊接生产过程中的焊接工艺
（1）制定焊接工艺内容
1）合理选择焊接方法，确定相应的焊接材料。
2）选择合理的焊接参数，例如电极直径，焊接电流，焊接速度，焊接序列，焊接层的数量等。
3）制定其他措施并指定参数，例如预热和缓慢缓慢的要求，焊后热处理的要求，例如加热后加热和中间加热，轮胎固定装置的要求，等等。
（2）开发焊接过程的原则是要确保质量，也就是说，焊接的关节必须满足技术条件的要求，无论其外部尺寸或内部质量如何，都应考虑其易于固定，并且可以易于固定，并且可以易于固定，并且可以轻松地固定效率，并且可以易于固定。简而言之，它应该具有更高的经济利益，以优化经济，高质量和有效的焊接过程，除了在专业书籍和材料中引入的焊接方法，例如电焊接，诸如电力焊接的焊接。厚度，焊接位置，焊接长度等，对材料处理和组装过程的要求，例如凹槽准备，焊接前清洁和焊接后的热处理要求； 焊接需求，辅助过程的复杂性；
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