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第4篇 材料焊接 1

第1章 碳钢的焊接 3

1 常见焊接用碳钢的认识 3

1.1 常见焊接用碳钢及碳钢铸件的成分和性能 3

1.2 碳钢焊接适用的工艺方法及所用焊接材料的进展 10

2 碳钢焊接用材料 10

2.1 焊条 10

2.2 埋弧焊焊丝和焊剂 14

2.3 CO2气保护焊用焊丝 16

2.4 其他辅料 19

3 碳钢的焊接性 20

4 碳钢的焊接工艺 20

4.1 低碳钢 20

4.2 中碳钢 26

4.3 高碳钢 27

5 碳钢焊接材料牌号对照 27

5.1 焊条 27

5.2 焊丝 29

5.3 焊剂 29

第2章 铸铁的焊接 30

1 铸铁 30

2 铸铁的焊接性 31

2.1 焊接接头分区、成分组织及性能 31

2.2 焊接裂纹 33

3 铸铁焊接工艺、方法及材料 34

3.1 铸铁型焊缝焊接工艺、方法 34

3.2 非铸铁型焊缝的电弧冷焊 34

3.3 铸铁焊接材料 35

4 灰铸铁的焊接 40

4.1 灰铸铁的电弧焊 40

4.2 灰铸铁的气焊 45

4.3 灰铸铁的火焰钎焊 47

4.4 灰铸铁的火焰粉末喷焊 47

5 球墨铸铁的焊接 48

5.1 球墨铸铁焊接性 48

5.2 球墨铸铁的电弧焊 49

6 蠕墨铸铁的焊接 53

7 可锻铸铁的焊接 54

8 白口铸铁的焊补 54

第3章 低合金高强度钢的焊接 55

1 低合金高强度钢的发展 55

2 管线钢的焊接 55

2.1 管线钢的发展 55

2.2 管线钢的焊接性 56

2.3 管线钢的焊接工艺 58

3 400 MPa级超细晶粒钢的焊接 59

3.1 超细晶粒钢焊接热影响区的晶粒长大 59

3.2 400 MPa级超细晶粒钢板的电弧焊接 63

3.3 400 MPa级超细晶粒钢板的激光焊接 72

3.4 400 MPa级超细晶粒碳素钢筋的焊接 79

4 800 MPa级超细晶粒钢的焊接性 87

4.1 弛豫热处理（RPC）超细组织钢的成分及组织特征 87

4.2 800 MPa级新一代钢焊接热影响区组织变化规律 87

4.3 鞍钢20 mm厚RPC钢板焊接接头组织与性能 93

4.4 RPC超细组织低合金钢的激光焊接研究 97

5 船舶用低合金高强钢的焊接 104

第4章 耐热钢的焊接 105

1 概述 105

1.1 耐热钢的种类 105

1.2 耐热钢的应用范围 105

1.3 对耐热钢焊接接头性能的基本要求 106

2 低合金耐热钢的焊接 106

2.1 低合金耐热钢的化学成分、力学性能和热处理状态 106

2.2 低合金耐热钢的焊接特点 108

2.3 低合金耐热钢的焊接工艺 109

2.4 低合金耐热钢接头性能的控制 112

2.5 低合金耐热钢焊接实例 114

3 中合金耐热钢的焊接 116

3.1 中合金耐热钢的化学成分和力学性能 116

3.2 中合金耐热钢的焊接特性 117

3.3 中合金耐热钢的焊接工艺 119

3.4 中合金耐热钢焊接接头的力学性能 121

3.5 中合金耐热钢焊接实例 123

4 高合金耐热钢的焊接 125

4.1 高合金耐热钢的化学成分和力学性能 125

4.2 高合金耐热钢的焊接特性 132

4.3 高合金耐热钢的焊接工艺 135

4.4 高合金耐热钢接头的性能 141

4.5 高合金耐热钢焊接实例 144

第5章 不锈钢的焊接 146

1 不锈钢的分类及其特性 146

1.1 不锈钢的分类 146

1.2 不锈钢的化学成分 147

1.3 不锈钢的力学性能 150

1.4 不锈钢的物理性能 152

1.5 不锈钢的耐蚀性能 153

1.6 不锈钢的耐热性能 155

1.7 不锈钢的组织 156

2 不锈钢的焊接性 156

2.1 焊接接头的耐蚀性 156

2.2 焊接接头的热裂纹 157

2.3 焊接接头的冷裂纹 158

2.4 焊接接头的脆化 159

3 不锈钢的焊接方法和焊接材料 159

3.1 不锈钢的焊接方法 159

3.2 不锈钢的焊接材料 160

4 奥氏体不锈钢的焊接 176

4.1 奥氏体不锈钢焊接时的主要问题 176

4.2 奥氏体不锈钢焊接工艺特点 176

4.3 奥氏体不锈钢焊接实例 181

5 马氏体不锈钢的焊接 181

5.1 马氏体不锈钢焊接时的主要问题 181

5.2 马氏体不锈钢焊接工艺特点 182

5.3 马氏体不锈钢焊接实例 184

6 铁素体不锈钢焊接工艺特点 184

6.1 铁素体不锈钢焊接时的主要问题 184

6.2 铁素体不锈钢焊接工艺特点 186

7 铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接 187

7.1 双相不锈钢的特点及焊接性分析 187

7.2 Cr18型双相不锈钢的焊接要点 188

7.3 Cr25型双相不锈钢焊接工艺要点 188

7.4 双相不锈钢焊接实例 188

8 时效不锈钢的焊接 189

8.1 时效不锈钢的类型 189

8.2 时效半奥氏体不锈钢焊接要点 189

8.3 时效马氏体不锈钢焊接要点 190

8.4 时效奥氏体不锈钢焊接要点 191

第6章 高温合金的焊接 192

1 概述 192

1.1 高温合金的发展及应用概况 192

1.2 高温合金的强化方法及合金元素的作用 192

1.3 高温合金的牌号和化学成分 193

1.4 高温合金的力学性能 193

2 高温合金的焊接性 199

2.1 高温合金焊接接头的裂纹敏感性 199

2.2 焊接接头组织的不均匀性 201

2.3 焊接接头的等强性 202

3 高温合金的惰性气体保护电弧焊 202

3.1 钨极惰性气体保护电弧焊 202

3.2 熔化极惰性气体保护电弧焊 212

4 高温合金的高能束焊接 212

4.1 等离子弧焊 212

4.2 电子束焊 213

4.3 激光焊 214

5 高温合金的电阻焊 215

5.1 电阻点焊 215

5.2 电阻缝焊 217

5.3 闪光焊 221

6 摩擦焊 222

6.1 焊接特点 222

6.2 接头设计 222

6.3 焊前准备 222

6.4 焊接工艺 222

6.5 接头缺陷及防止 222

6.6 接头组织与力学性能 222

7 高温合金的钎焊和扩散焊 223

7.1 钎焊 223

7.2 大间隙钎焊 230

7.3 固相扩散焊 232

7.4 过渡液相扩散焊 232

第7章 铝、镁及其合金的焊接 234

1 铝及铝合金的焊接 234

1.1 铝及铝合金概述 234

1.2 铝及铝合金的熔焊 234

1.3 铝及铝合金的钎焊 267

1.4 铝及铝合金的固相焊接 272

1.5 铝及铝合金的电阻焊 274

2 镁及镁合金的焊接 276

2.1 镁及镁合金概述 276

2.2 镁及镁合金的熔焊 278

2.3 镁及镁合金的电阻焊 284

2.4 镁及镁合金的钎焊 284

2.5 镁及镁合金的搅拌摩擦焊 285

2.6 镁及镁合金的螺柱焊 285

2.7 镁及镁合金焊接技术安全 285

第8章 钛及其合金的焊接 286

1 概述 286

2 钛合金的分类 286

2.1 工业纯钛 286

2.2 α和近α钛合金 286

2.3 α+β钛合金 286

2.4 β钛合金 286

3 钛及其合金的焊接性 289

3.1 间隙元素沾污引起脆化 289

3.2 焊接相变引起的性能变化 289

3.3 裂纹 291

3.4 气孔 291

3.5 相对焊接性 291

4 焊接材料和工艺 291

4.1 焊接材料 291

4.2 焊前清理 291

4.3 焊接或钎焊中的保护 292

4.4 钨极气体保护电弧焊 292

4.5 熔化极气体保护电弧焊 293

4.6 等离子弧焊 293

4.7 真空电子束焊 294

4.8 激光焊 295

4.9 摩擦焊 295

4.10 电阻焊 295

4.11 闪光焊 296

4.12 高频焊 296

4.13 扩散焊和扩散钎焊 296

4.14 钎焊 297

5 焊缝缺陷及补焊工艺 298

5.1 焊缝缺陷 298

5.2 补焊工艺 298

6 焊后热处理 298

6.1 退火 298

6.2 淬火-时效处理 299

6.3 时效处理 299

6.4 热处理制度的选取 299

7 钛及钛合金的焊接实例 299

7.1 压力容器的焊接 299

7.2 管材对接 300

7.3 30万吨合成氨设备用工业纯钛焊接 300

7.4 整流器叶片钎焊 300

第9章 铜及其合金的焊接 301

1 铜及铜合金的焊接性 301

2 铜及铜合金的熔焊方法 301

2.1 熔焊方法的选择 301

2.2 熔焊用材料 301

2.3 熔焊工艺注意事项 303

3 铜及铜合金的钎焊 304

3.1 铜及铜合金的硬钎焊 304

3.2 铜及铜合金的软钎焊 304

第10章 难熔合金的焊接 306

1 钨的焊接 306

1.1 钨的焊接性 306

1.2 钨的焊接方法 306

2 钼的焊接 307

2.1 钼的焊接性 307

2.2 钼的焊接方法 307

3 钒、铌、钽及其合金的焊接 308

3.1 钒、铌、钽及其合金的焊接性 308

3.2 钒、铌、钽及其合金的钨极惰性气体保护焊 308

3.3 钒、铌、钽及其合金的电子束焊 308

3.4 钒、铌、钽及其合金的其他焊接方法简述 308

第11章 稀贵有色金属的焊接 310

1 稀贵有色金属的特点 310

2 稀贵有色金属的焊接性 310

3 银及其合金的焊接 310

3.1 银及其合金的熔化焊 310

3.2 银及其合金的压力焊 310

3.3 银及其合金的钎焊 311

4 金及其合金的焊接 311

4.1 金及其合金的熔焊 311

4.2 金及其合金的压焊 311

4.3 金及其合金的钎焊 311

5 铂及其合金的焊接 311

5.1 铂及其合金的熔焊 311

5.2 铂及其合金的压焊 312

5.3 铂及其合金的钎焊 312

第12章 异种金属焊接 313

1 概述 313

1.1 异种金属焊接性特点 313

1.2 异种金属焊接的冶金问题 314

1.3 异种金属焊接工艺特点 317

2 异种钢焊接 317

2.1 异种钢焊接的应用及其分类 317

2.2 同类型组织的异种钢焊接 318

2.3 不同类型组织的异种钢焊接 319

3 钢与有色金属焊接 320

3.1 钢与铜及其合金的焊接 320

3.2 钢与镍及其合金的焊接 321

3.3 钢与铝及其合金的焊接 321

3.4 钢与钛及其合金的焊接 322

3.5 钢与难熔金属及其合金的焊接 322

4 异种有色金属焊接 323

4.1 铝与其他有色金属的焊接 323

4.2 铜与其他有色金属的焊接 323

4.3 异种难熔金属的焊接 324

4.4 难熔金属与其他有色金属的焊接 325

第13章 陶瓷的连接 326

1 工程结构陶瓷的种类、性能及应用 326

1.1 概述 326

1.2 工程结构陶瓷及陶瓷基复合材料的种类、性能及用途 326

2 陶瓷材料的焊接性问题 329

2.1 陶瓷材料焊接的一般问题 329

2.2 陶瓷基复合材料的连接问题 329

3 陶瓷连接的方法 329

3.1 直接钎焊法 329

3.2 陶瓷的固相扩散连接 330

3.3 陶瓷的过渡液相连接 330

3.4 反应成形法连接陶瓷 332

4 陶瓷基复合材料的连接方法 333

4.1 钎焊 333

4.2 无压固相反应连接 333

4.3 微波连接 334

4.4 其他连接方法 334

第14章 金属间化合物的连接 335

1 金属间化合物的类型和特征 335

1.1 Ni-Al系金属间化合物 335

1.2 Ti-Al系金属间化合物 335

1.3 Fe-Al系金属间化合物 335

2 Ni-Al系金属间化合物的连接 336

2.1 Ni3Al合金的焊接 336

2.2 NiAl合金的连接 337

3 Ti-Al系金属间化合物的连接 337

3.1 Ti3Al合金的连接 337

3.2 TiAl合金的连接 338

4 Fe-Al系金属间化合物的连接 341

第15章 复合材料的连接方法 342

1 复合材料的分类及特点 342

1.1 复合材料的分类 342

1.2 复合材料的特点 342

1.3 复合材料的应用 343

2 金属基复合材料的连接 343

2.1 金属基复合材料的制备 343

2.2 金属基复合材料的连接 343

3 树脂基复合材料的连接 348

3.1 树脂基复合材料的连接特性 348

3.2 树脂基复合材料的连接 349

4 C/C复合材料的连接 349

5 陶瓷基复合材料的连接 350

第16章 塑料的焊接 351

1 概述 351

2 塑料焊接的特点 352

3 塑料焊接方法 352

3.1 热气焊 352

3.2 热工具焊 355

3.3 挤塑焊 358

3.4 超声波焊 359

3.5 摩擦焊 360

3.6 振动焊 362

3.7 高频电焊 363

3.8 激光焊 364

3.9 焊接方法选择 365

4 塑料焊接质量检验 365

4.1 塑料焊接缺陷的检测 365

4.2 塑料焊接接头力学性能的测试 366

5 塑料焊接的应用 369

5.1 塑料管道 369

5.2 塑料容器 370

5.3 塑料衬里 370

5.4 其他应用 371

第17章 金属材料的堆焊 372

1 概述 372

1.1 堆焊及其类型 372

1.2 堆焊在生产中的应用 372

1.3 堆焊中需注意的几个问题 372

2 金属材料堆焊 373

2.1 堆焊工艺方法 373

2.2 堆焊材料的形状 374

2.3 堆焊金属的使用性能 374

2.4 堆焊合金的分类 375

2.5 铁基堆焊合金 376

2.6 其他堆焊合金 392

2.7 堆焊合金的选择 402

参考文献 404

第5篇 焊接生产过程自动化 409

第1章 焊接生产自动化现状与发展 411

1 现代焊接自动化技术与装备的主要特点与我国发展概况 411

2 焊接自动化弧焊设备分类 412

2.1 专用型自动弧焊设备 412

2.2 焊接机器人 413

3 典型产品的自动化焊接技术 413

3.1 天然气管道的自动化焊接技术 413

3.2 储罐自动化焊接技术 415

3.3 船舶焊接自动化技术 420

3.4 机器人焊接集箱管接头技术 421

4 焊接生产自动化发展方向与关键技术 422

4.1 发展方向 422

4.2 进一步发展焊接自动化的关键技术 422

第2章 焊接过程信息检测技术 425

1 概论 425

2 焊接过程的信息及传感方法 425

2.1 弧焊过程信息的传感 425

2.2 电阻焊信息的传感 430

2.3 激光焊接的信息传感 432

2.4 电子束焊接的信息传感 433

2.5 摩擦焊的信息传感 433

2.6 钎焊过程的信息传感 434

3 焊接过程信息的处理与分析 434

3.1 焊接过程传感信息的判读 434

3.2 工业化的焊接质量监测系统 434

第3章 焊接过程质量自动控制技术 435

1 焊缝自动跟踪技术 435

1.1 传统附加式传感器及其在焊缝跟踪中的应用 436

1.2 视觉传感器及其在焊缝跟踪中的应用 437

1.3 电弧传感器及其在焊缝跟踪中的应用 443

1.4 智能机器人视觉系统 447

2 焊缝成形质量控制技术及其应用 453

2.1 焊接熔滴控制技术研究进展 453

2.2 焊接熔池几何形状检测与控制 456

2.3 焊接过程热输入控制 461

2.4 熔深检测与控制 463

2.5 焊接过程综合性能评价专家系统 466

3 焊接缺陷无损检测技术简介 469

3.1 焊接缺陷的超声波自动检测技术 470

3.2 焊接缺陷的X射线自动探伤技术 471

第4章 焊接生产自动化设备设计要点与实例分析 473

1 焊接自动化设备设计步骤与设计要点 473

2 自动化焊接设备整机设计实例 474

2.1 球罐全位置焊接机器人设计 474

2.2 汽车后桥壳自动焊设备设计 477

2.3 全位置自动焊机构设计 480

3 自动焊接设备的改造设计实例 480

3.1 大直径钢薄壁长筒体自动焊装置设计 480

3.2 抽油机驴头圆弧焊专机设计 481

3.3 罐体新型探臂焊车研制 482

4 自动焊设备微机控制系统设计实例 483

4.1 弧焊设备通用一元化调节微机系统设计 483

4.2 翅片管自动焊机微机控制系统设计 484

4.3 螺旋焊缝自动跟踪系统设计 487

第5章 焊接机器人及其工程应用 490

1 焊接机器人产品分类及性能特点 490

2 焊接机器人系统配置 491

2.1 焊接机器人 491

2.2 弧焊机器人系统焊接装置 492

2.3 点焊机器人系统焊接装置 494

2.4 焊接机器人系统的外围设备 494

3 焊接机器人路径规划 496

3.1 焊接机器人无碰路径规划 497

3.2 焊接机器人路径自主规划 497

4 焊接柔性制造单元（WFMC）和焊接柔性制造系统（WFMS） 499

4.1 柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）的定义及特性 499

4.2 焊接柔性制造单元（WFMC） 500

4.3 焊接柔性制造系统（WFMS） 500

5 焊接机器人工程应用及其若干举例 501

5.1 焊接机器人工作站的一般设计原则 501

5.2 焊接机器人生产线的设计原则 502

5.3 焊接机器人工作站举例 502

5.4 焊接机器人生产线举例 505

参考文献 508

第6篇 焊接结构设计 511

第1章 焊接结构设计的原则与方法 513

1 焊接结构的特点 513

2 焊接结构设计的基本要求和基本原则 513

2.1 设计的基本要求 513

2.2 设计的基本原则 513

3 焊接结构设计的基本方法 514

3.1 许用应力设计法 514

3.2 可靠性设计法 515

3.3 许用应力、安全系数和强度设计值 517

第2章 焊接结构设计基础 521

1 材料的选择 521

2 结构形状的选定与设计 521

2.1 静载条件下的结构设计 521

2.2 动载条件下的结构设计 526

3 考虑可达性的结构设计 529

3.1 焊接的可达性 529

3.2 焊缝质量检验的可达性 530

4 焊接结构设计中的细部处理 531

4.1 考虑受力合理的细部设计 531

4.2 避免或减小应力集中的结构细部处理 533

4.3 焊接结构中肋板设计的细节处理 534

4.4 防止层状撕裂的结构措施 534

第3章 焊接接头的设计 537

1 概述 537

1.1 弧焊接头的基本类型 537

1.2 弧焊接头的组成 537

1.3 弧焊接头的基本特点 539

2 常用焊接接头的工作特性 539

2.1 对接接头 539

2.2 搭接接头 539

2.3 T形接头和十字接头 541

2.4 角接接头 541

2.5 电阻点焊接头 541

3 焊接接头构造的设计与选择 542

3.1 设计与选择焊接接头需考虑的因素 542

3.2 坡口焊缝的设计 542

3.3 角焊缝的设计 544

3.4 部分熔透的焊缝设计 545

3.5 标准的坡口形状和尺寸 545

4 焊接接头的静载强度计算 546

4.1 工作焊缝与联系焊缝 546

4.2 焊接接头的许用应力设计法 546

4.3 焊接接头的极限状态设计法 551

5 焊接接头的疲劳强度计算 555

5.1 概述 555

5.2 焊接接头疲劳强度计算方法 556

6 焊缝符号及其在图样上的标注 561

6.1 焊缝符号 561

6.2 焊接方法在图样上的表示代号 562

6.3 焊缝符号在图样上的标注方法 562

6.4 各国焊缝基本符号对照 564

6.5 焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法 566

6.6 焊缝无损检测符号及其在图样上的标注 573

第4章 基本焊接构件的设计与计算 576

1 焊接梁 576

1.1 梁的功能与作用力 576

1.2 梁的构造形式 576

1.3 焊接梁的设计与计算 576

1.4 焊接梁结构设计实例 586

2 焊接柱 593

2.1 柱的类型及其截面形式 593

2.2 焊接柱的设计与计算 594

2.3 焊接柱的构造要求 603

2.4 焊接柱结构设计实例 604

3 焊接桁架 607

3.1 桁架的工作特点和结构特点 607

3.2 焊接桁架的设计与计算 609

3.3 焊接钢桁架的节点设计与计算 611

3.4 焊接桁架结构设计实例 619

4 焊接刚架 622

4.1 焊接刚架的一般特点 622

4.2 门式焊接刚架结构的设计与计算 625

第5章 机体的焊接结构 631

1 概述 631

2 减速器箱体焊接结构 631

2.1 箱体的结构 631

2.2 箱体的致密性 633

2.3 实例 635

3 机床基础件焊接结构 637

3.1 机床床身的焊接结构 637

3.2 机床立柱的焊接结构 640

3.3 机床横梁的焊接结构 641

4 锻压设备机身焊接结构 642

4.1 概述 642

4.2 开式压力机的C形机身的焊接结构 643

4.3 框架式机身的焊接结构 644

4.4 组合式机身的焊接结构 645

5 柴油机机体焊接结构 652

5.1 机体的工作特点及其设计要求 652

5.2 低速船用柴油机机体的焊接结构 652

5.3 机车用柴油机体的焊接结构 653

6 电机机座焊接结构 656

6.1 卧式电机机座的焊接结构 656

6.2 立式电机机座的焊接结构 656

第6章 旋转体焊接结构 658

1 概述 658

2 轮式旋转体焊接结构 658

2.1 轮缘 658

2.2 轮辐 659

2.3 轮毂 660

2.4 轮缘、轮辐和轮毂的连接 661

2.5 轮式旋转体焊接结构设计实例 661

3 筒式旋转体焊接结构 662

3.1 筒身 662

3.2 端盖 663

3.3 筒身、端盖和轴颈的连接 663

4 转子焊接结构 663

4.1 汽轮机、燃气轮机转子的焊接结构 663

4.2 电机转子的焊接结构 664

5 水轮机转轮的焊接结构 665

5.1 整体式焊接转轮 665

5.2 分瓣式焊接转轮 666

6 其他旋转体焊接结构 666

6.1 转轴的焊接结构 666

6.2 风机叶轮的焊接结构 666

6.3 汽车轮心的焊接结构 667

第7章 压力容器焊接结构 668

1 概述 668

1.1 压力容器的工作特点和基本要求 668

1.2 压力容器的分类 668

1.3 压力容器设计的内容、准则和方法 669

1.4 压力容器中的应力分类及对其限制 669

2 钢制压力容器主要受压元件的强度计算 670

2.1 设计压力与设计温度 670

2.2 设计载荷 671

2.3 安全系数与许用应力 671

2.4 壁厚附加量 671

2.5 焊缝系数 672

2.6 主要受压元件的强度计算 672

3 钢制压力容器用的钢材和焊接材料 673

3.1 常用钢材 673

3.2 焊接材料 674

4 焊接压力容器常用的结构形式 680

4.1 圆筒形容器 680

4.2 球形容器 681

5 压力容器常用焊接接头的设计 682

5.1 设计要点 682

5.2 容器壳体的对接接头设计 684

5.3 平封头与筒体的焊接接头设计 687

5.4 接管、凸缘、法兰与壳体的焊接接头设计 687

5.5 管板与圆筒体的焊接接头设计 690

5.6 管子与管板连接的接头设计 694

6 支座与容器连接的结构设计 695

6.1 悬挂式支座的焊接结构 695

6.2 支承式支座的焊接结构 696

6.3 裙式支座的焊接结构 696

6.4 鞍式支座的焊接结构 696

6.5 柱式支承的焊接结构 697

6.6 多层容器与支座的连接结构 697

第8章 薄壁焊接结构 698

1 概述 698

1.1 薄板及其工作特点 698

1.2 薄壳及其工作特点 699

1.3 薄壁杆及其工作特点 701

2 薄壁结构设计要点及连接 702

2.1 薄壁结构设计要点 702

2.2 薄壁结构的连接 704

3 汽车中的薄壁焊接结构 705

3.1 汽车车身及其结构特点 705

3.2 轿车车身的焊接结构 705

3.3 客车车身焊接结构 707

3.4 货车车身焊接结构 708

3.5 电阻点焊薄壁结构设计注意事项 710

4 铁路车辆中的薄壁焊接结构 712

4.1 客车车体的组成及其工作特点 712

4.2 底架焊接结构 712

4.3 侧墙焊接结构 712

4.4 车顶焊接结构 712

4.5 侧墙与底架和车顶的连接 713

5 船舶中的薄壁焊接结构 714

5.1 船体结构及其特征 714

5.2 典型板架焊接结构设计 714

6 水利工程中的薄壁焊接结构 720

6.1 水工闸门简介 720

6.2 闸门的工作特点及其结构特征 722

6.3 闸门结构设计的基本要求 723

6.4 闸门焊接结构的典型实例 723

参考文献 729

第7篇 焊接结构制造 731

第1章 焊接结构制造工艺 733

1 概述 733

1.1 焊接结构的特点 733

1.2 焊接生产发展趋势 733

2 制造工艺基础 734

2.1 生产过程和工艺过程 734

2.2 工艺过程的组成 735

2.3 生产类型与特征 736

2.4 生产纲领和工艺文件 737

3 焊接结构生产中的备料加工 742

3.1 钢材预处理 742

3.2 钢材的矫正 742

3.3 划线、放样及号料 745

3.4 钢材的下料 746

3.5 钢材边缘的加工 748

3.6 钢材的弯曲及成形 748

3.7 钢材的制孔 749

4 焊接结构生产工艺分析 750

4.1 焊接工艺分析原则 750

4.2 焊接工艺分析方法 751

4.3 方案论证与生产准备 753

4.4 提高劳动生产率 754

4.5 桥式起重机主梁生产工艺分析 755

5 焊接工艺评定与规程编制 758

5.1 焊接工艺评定程序 758

5.2 焊接工艺评定的规则 759

5.3 焊接工艺规程的编制 759

6 焊接结构的装配与焊接 759

6.1 焊前清理 759

6.2 结构装配工艺 760

6.3 结构焊接工艺 762

6.4 焊接热处理 763

6.5 焊接过程检验 764

7 典型焊接结构制造工艺 766

7.1 梁系结构的装焊工艺问题 766

7.2 壳体结构的装焊工艺问题 768

7.3 桁架的装焊工艺问题 771

7.4 管子结构的装焊工艺问题 772

7.5 机器结构的焊接工艺问题 774

第2章 焊接生产专家系统和CAPP 777

1 焊接工程应用软件概述 777

1.1 计算机技术与焊接生产信息化 777

1.2 焊接工程应用软件的用途和分类 777

2 焊接专家系统的结构和原理 778

2.1 专家系统的基本特征 779

2.2 专家系统的一般结构 780

2.3 专家系统的知识获取与表示 780

2.4 专家系统的推理机制 782

2.5 专家系统的适用领域与分类 783

3 焊接专家系统的发展和典型应用 784

3.1 焊接专家系统的发展概况 784

3.2 焊接专家系统的现状和典型应用 784

3.3 焊接专家系统的发展趋势 790

4 焊接专家系统开发技术及其实例 791

4.1 焊接专家系统的开发与评价方法 791

4.2 压力容器焊接工艺专家系统 793

5 计算机辅助焊接工艺规划CAPP系统 798

5.1 CAPP系统的发展 798

5.2 CAPP系统的类型和特征 799

5.3 CAPP系统的开发模式 799

5.4 CAPP系统的发展趋势 800

6 焊接CAPP系统的开发及实例 801

6.1 焊接结构件的装焊工艺特征 801

6.2 焊接CAPP系统的开发 801

6.3 计算机辅助焊接工艺规划WCAPP系统 802

第3章 焊接数据库系统 808

1 焊接数据库系统的发展和应用 808

1.1 数据库技术的产生与应用 808

1.2 数据库技术的新进展 808

1.3 焊接数据库系统的发展 812

1.4 焊接数据库系统的典型应用 813

2 焊接数据库应用系统分析和开发 818

2.1 关系数据库系统基本原理及其设计 818

2.2 结构化数据库查询语言SQL 819

2.3 典型数据库管理系统 819

2.4 典型应用程序开发工具 820

2.5 焊接数据库应用系统设计及开发 822

3 焊工技术档案管理系统 824

3.1 系统需求分析 824

3.2 系统的总体结构 825

3.3 数据库结构分析与设计 825

3.4 面向对象的事件驱动程序设计 825

3.5 系统功能的实现 826

4 车身装焊质量信息管理系统 828

4.1 系统需求分析 828

4.2 系统总体结构 828

4.3 基本功能模块 829

4.4 工序质量统计分析与过程控制和诊断 830

第4章 焊接工艺装备 834

1 概论 834

1.1 焊接工艺装备的组成及分类 834

1.2 焊接工艺装备在焊接生产中的作用 834

1.3 焊接工艺装备的设计原则和应注意的问题 834

2 焊接工装夹具 835

2.1 焊接工装夹具的分类与组成 835

2.2 焊接工装夹具的特点 836

2.3 对焊接工装夹具的设计要求 836

2.4 焊接工装夹具设计方案的确定 836

2.5 焊件所需夹紧力的构成及计算 837

2.6 焊件的定位、定位器及夹具体 840

2.7 焊接工装夹具的精度与焊接结构制造精度等的关系 840

2.8 夹紧机构 842

3 焊接变位设备 872

3.1 焊接变位设备的分类及其应具备的性能 872

3.2 焊接变位机 873

3.3 焊接滚轮架 879

3.4 焊接翻转机及回转台 885

3.5 焊接操作机 888

3.6 电渣焊立架 895

3.7 焊工升降台 896

4 焊接工序设备 898

4.1 设备用途及工艺目的 898

4.2 部分焊接工序设备及机具的性能与参数 898

5 焊接机器人用的焊件变位设备 899

5.1 焊件变位设备的运动精度及保证措施 899

5.2 焊件变位设备及其在柔性加工单元中的布置 901

第5章 焊接安全与清洁生产 906

1 焊接清洁生产 906

1.1 焊接清洁生产的意义和内容 906

1.2 清洁生产的定义和原则 906

1.3 清洁生产的实施途径 907

1.4 清洁生产技术和方法 907

1.5 我国焊接清洁生产现状 907

2 焊接中的污染及卫生防护 908

2.1 焊接烟尘的污染 908

2.2 焊接中的其他污染 910

2.3 降低污染的措施 910

3 焊接安全生产 912

3.1 气焊与气割安全 913

3.2 电焊安全 919

3.3 特殊焊接作业安全 921

第6章 标准与法规 924

1 概述 924

2 焊接标准体系现状 924

3 材料焊接的通用准则 933

3.1 基础标准部分 933

3.2 焊接材料标准 937

3.3 焊接试验及检验标准 937

参考文献 939

第8篇 焊接生产质量管理与无损检测 943

第1章 焊接生产的质量管理 945

1 概述 945

2 质量管理和质量管理体系 945

2.1 定义 945

2.2 质量管理的发展 945

2.3 ISO9000族的构成 945

2.4 质量管理的八项基本原则 946

2.5 质量管理体系 947

3 焊接生产质量管理 948

3.1 焊接质量技术要求 948

3.2 ISO3834-2“完整质量要求”节选 949

3.3 ISO9000族与ISO3834间的关系 951

4 焊接企业质量管理要求实例 951

4.1 我国锅炉压力容器制造监督管理、制造许可、产品安全性能监督检验的规定 951

4.2 德国标准DIN6700《轨道车辆及其部件的焊接——第2部分：部件分级、焊接企业的认证、一致性的评定》简介 955

4.3 德国标准DIN18800-7钢结构——生产实施和焊接企业资格认证（2002.9） 959

第2章 焊接结构的无损检测方法 962

1 概述 962

2 焊缝射线照相 964

2.1 射线照相原理 964

2.2 射线源的选择 964

2.3 射线胶片的选择 964

2.4 增感屏的选择 964

2.5 射线透照布置 964

2.6 射线照相检验级别 967

2.7 射线照相的像质计灵敏度与裂纹的检出率 967

2.8 焊缝射线照相的一般程序 969

2.9 底片上缺陷影像的识别 969

2.10 射线照相底片的评定——GB/T 3323标准附录摘要 971

2.11 国外焊缝射线照相标准 973

2.12 焊缝射线照相工艺卡 974

2.13 射线照相新技术——实时成像技术和工业CT技术 974

3 焊缝超声波探伤 975

3.1 超声波探伤原理和分类 975

3.2 超声波探伤的探头 975

3.3 超声波探伤仪器 976

3.4 检验级别 977

3.5 超声波探伤灵敏度 977

3.6 焊缝超声波探伤的一般程序 978

3.7 平板对接焊缝的超声波探伤 979

3.8 其他焊接结构的超声波探伤 979

3.9 缺陷信号的特征及测量 979

3.10 缺陷的评定——GB/T 11345—1989标准摘要 979

3.11 国外焊缝超声波探伤标准 979

3.12 超声波探伤工艺卡 983

3.13 焊缝超声波探伤的新进展 983

4 焊缝的磁性探伤 985

4.1 磁性探伤的原理与分类 985

4.2 磁化方法和规范 985

4.3 磁粉探伤设备 987

4.4 磁粉及磁悬液 987

4.5 磁粉探伤灵敏度试片（块） 988

4.6 缺陷引起的漏磁场 989

4.7 磁粉探伤的操作程序 989

4.8 磁痕的观察与评定 989

4.9 国外焊缝磁粉探伤标准 990

4.10 磁粉探伤工艺卡 991

4.11 磁性探伤的新技术 991

5 焊缝的渗透探伤 992

5.1 渗透探伤的原理与分类 992

5.2 渗透探伤剂与灵敏度试块 993

5.3 渗透探伤的一般操作程序 994

5.4 痕迹的解释与缺陷评定 994

5.5 国外渗透探伤标准 994

5.6 渗透探伤工艺卡 995

5.7 渗透探伤的新技术 995

6 焊缝的涡流探伤 996

6.1 涡流探伤的原理 996

6.2 涡流探伤系统和探头 996

6.3 涡流探伤技术和过程 996

6.4 对比试样 997

6.5 涡流探伤的一般操作程序 997

6.6 探伤结果的评定 997

6.7 涡流探伤技术的新发展 997

7 焊缝无损检测的新方法 998

7.1 声发射 998

7.2 金属磁记忆检测 998

7.3 红外热成像检测 999

7.4 长途输送管道的检测设备 1000

第3章 焊接资质人员培训与资格认证 1001

1 概述 1001

2 国际焊接培训体系简介 1001

3 焊接培训在我国的发展情况 1001

3.1 按国内相关标准及规程实施的焊接技术培训 1001

3.2 引入国际上先进的焊接培训体系 1002

3.3 焊接培训与国际接轨 1002

4 国际焊接人员培训规程 1002

4.1 国际焊接工程师、技术员、技师、技士（IWE/IWT/IWS/IWP）四类人员培训规程 1002

4.2 国际焊接质检人员和国际焊工（IWIP/IW）培训规程 1004

5 我国国内焊接人员培训及考试部分规程 1010

5.1 中国职业焊接技能鉴定规范 1010

5.2 我国锅炉压力容器管道焊工考试与管理规则 1013

6 国际资质焊接人员培训在我国的开展情况及作用 1019

6.1 国际资质焊接人员培训在我国的开展情况 1019

6.2 国际培训及资格认证工作作用 1020

第9篇 焊接结构服役与再制造 1021

第1章 焊接结构的断裂及安全评定 1023

1 断裂分类及术语 1023

1.1 断裂性质 1023

1.2 断裂机制 1023

1.3 断口形貌 1023

2 焊接结构的工作特点及防断设计 1024

2.1 典型的脆性事故举例 1024

2.2 断裂机理及设计准则 1025

2.3 与防断设计准则相关的试验方法 1026

2.4 影响结构断裂的因素 1043

3 基于“合于使用”原则的断裂评定 1046

3.1 “合于使用”原则及其发展 1046

3.2 面型缺陷的评定 1048

第2章 焊接结构的疲劳与寿命 1063

1 疲劳断裂过程及特性 1063

2 疲劳载荷 1064

2.1 应力循环特性与应力幅的概念及其相互的关系 1064

2.2 应力分类 1066

2.3 应力强度因子方法 1072

3 疲劳强度 1076

3.1 以标称应力表征的典型焊接结构件及接头的疲劳强度 1076

3.2 按热点应力决定构件疲劳强度 1093

3.3 按缺口应力给定的构件疲劳强度 1095

3.4 结构件疲劳强度的修正 1095

4 断裂力学在焊接结构疲劳裂纹扩展中的应用 1095

4.1 裂纹的亚临界扩展 1095

4.2 疲劳裂纹扩展特性da/dN-△K曲线的一般关系 1096

4.3 疲劳裂纹扩展寿命的估算 1096

5 根据试验方法测定焊接构件的疲劳强度 1098

5.1 方法 1098

5.2 数据统计 1098

6 疲劳设计 1099

7 提高疲劳强度的技术 1101

7.1 综述 1101

7.2 改善方法的应用 1101

7.3 方法 1101

第3章 焊接结构的环境失效 1107

1 焊接结构的腐蚀失效 1107

1.1 焊接接头腐蚀破坏的基本形式 1107

1.2 焊接结构在自然环境下的腐蚀 1108

1.3 焊接结构的局部腐蚀 1109

2 介质环境作用下的断裂与疲劳 1113

2.1 应力腐蚀破裂 1113

2.2 环境氢脆 1117

2.3 腐蚀疲劳 1120

3 焊接接头抗腐蚀性的评定及提高抗腐蚀性的措施 1121

3.1 焊接接头的腐蚀试验 1121

3.2 常见焊接接头的抗蚀性 1122

3.3 提高焊接接头抗蚀性的途径 1123

3.4 焊接结构的表面防护 1123

4 焊接接头的耐热性 1125

4.1 高温下焊接接头的组织变化 1125

4.2 焊接接头的高温性能 1125

4.3 焊接接头的高温蠕变 1126

4.4 焊接接头的高温氧化 1127

4.5 焊接接头的热疲劳 1128

5 环境加速焊接结构失效典型事例及其分析 1128

第4章 焊接结构的再制造与延寿技术 1130

1 再制造工程概述 1130

1.1 再制造工程的概念 1130

1.2 再制造工程的地位、作用和影响 1130

1.3 再制造工程的国外发展现状 1132

1.4 再制造工程的国内发展现状 1132

1.5 再制造工程的巨大效益 1133

1.6 再制造加工工艺及费用分析 1133

2 再制造工程的设计基础 1135

2.1 废旧产品的再制造性评价 1135

2.2 废旧产品的失效机理和寿命评估 1135

2.3 废旧产品的再制造建模 1136

2.4 面向再制造的产品设计 1136

3 焊接结构再制造延寿的关键技术 1137

3.1 热喷涂技术 1137

3.2 电刷镀技术 1138

3.3 表面粘涂技术 1139

3.4 堆焊技术 1140

4 焊接结构再制造延寿技术应用实例 1140

4.1 电弧喷涂技术在海洋船只钢板防腐延寿中的应用 1140

4.2 油田储罐再制造延寿 1143

4.3 绞吸挖泥船绞刀片再制造技术及应用 1144

4.4 发酵罐内壁火焰喷涂塑料再制造延寿应用 1145

参考文献 1147