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构中的接头具有良好的水密性和气密性。 同时焊接结构任然存在一些自身缺陷：
⑴ 焊接结构的应力集中 焊缝形状和焊缝布局在焊缝冷却完成后，由于冷却过程的不均匀性质，焊缝应力分布自然不均匀。应力集中会增大脆性断裂的倾向，并且会降低结构的疲劳强度。
⑵ 焊接结构有较大的焊接应力和变形 绝大多数焊接结构的焊接过程，都采用的局部加热，自然会产生不均匀的塑性变形，不可避免的会产生应力和变形，固然尺寸难以保证；焊接应力的存在，在一定条件下会结构的结构强度、刚度及结构稳定性等能力下降。
⑶ 焊接接头具有较大的性能不均匀性 大多数焊接过程都采用局部加热，各部分的热循环和热塑性变形都不均匀，通常焊缝金属的成分、组织与母材金属不尽相同，自然导致焊接接头的性能存在差异。
⑷ 焊接结构的整体性 比较于铆接结构，焊接结构具有良好的整体性，同时也可能带来一些问题，特别是裂纹的扩展问题。 1.3 Q235钢的焊接性分析
Q235钢的含碳量＜0.25%，是低碳钢的一种，而且其Si含量不大于0.35%,Mn含量不大于1.40%.有一定含量的P和S,分别最大含量不大于0.045%和0.050%。在碳钢中Mn、Si对钢的集体有固溶强化作用， 随着溶质含量增加，晶格畸变增大，位错运动的阻力也相应增大，使金属的滑移变形更加困难，从而合金的强度和硬度得以提高。Q235中含S量很低，影响非常小。钢中的P全部溶于固溶体中，虽然P在钢中有很好的强化作用，能提高钢的强度、硬度，但是会明显降低钢的塑性、韧性，极容易导致脆性裂纹。P在结晶过程中，容易产生晶内偏析，使组织局部地区含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆 ，对钢材的性能有严重的危害【3】。
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表1.1碳素结构钢（Q235）的牌号、等级和化学成分（GB/700-2006）
牌号 Q235 U12355 B 统一数字代号 U12352 A 等级 厚度（或直径） 0.20 0.35 0.17 U12358 D 0.22 化学成分（质量分数）/%,不大于 C Si 1.40 0.035 0.035 0.040 Mn 0.045 P 0.450 S 0.050 U12358 C 0.040
表1.2碳素结构钢（Q235）的力学性能指标 （GB/700-2006）
牌号 等级 屈服强度ReH 不小于 Q235 A B C D 235 370~500 25 _ +20 0 =20 抗拉强度Rm 伸长率 /% /(N/mm2) 不小于 冲击实验（V型缺口） 温度/℃ 冲击吸收功（纵向）不小于J _ 27 Q235钢的焊接性分析：Q235钢低碳钢含碳量低，锰、硅含量很少。故而，通常情况下Q235钢的焊接组织，不会硬化组织或淬火组织。低碳钢焊焊接接头塑性变形能力强和冲击韧性良好。施接时，非特殊情况不需预热、控制层间温度和后热，而且焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程也不必采取特殊的工艺措施来保护。
综上可以知道:低碳钢Q235钢有良好的焊接性，焊前非特殊情况不需要预热，焊接时不必要采用特殊的工艺措施，焊后也不必进行热处理来改善组织。
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1.4 课题的主要研究内容和技术线路
此次论文研究题目为《焊接破口设计与焊缝质量控制研究》,主要研究内容是不同形式或几何尺寸的坡口，使用手工电弧焊完成焊接过程后，通过组织观察和硬度分析焊接接头头质量好坏，以研究坡口与焊缝质量和性能的关系。
焊接技术包括了很多内容，接头设计、材料及设备的准备、焊接参数的选择、实施焊接过程和焊前焊后热处理等。焊接接头设计作为焊接全过程的第一步，而坡口设计是焊接接头设计的重要部分。坡口设计内容主要有两个方面：一方面是坡口形式的选择；另一方面是坡口几何（坡口的形状和坡口的几何参数）。通常在实际生产使用的钢材种类低碳钢居多，所以选择Q235作为论文研究的实验材料有一定的针对性。
本次课题研究的主要内容如下：
（1）设计不同的焊接破口，分析Q235的焊接性，并制定一个合适的焊接工艺方案，并以此方案完成所有坡口的焊接；
（2）制备金相试样和硬度试样，观察显微组织并测量硬度值，用试块计算融合比，分析接头性能。
（3） 根据实验结果得出结论并提出改进方案，以获得更好的焊接接头。 论文研究的意义在于：通过实验和研究，掌握以坡口作为变量 ，坡口与焊缝质量和性能的关系。在实际生产生活中，可以以此作为理论依据，把坡口设计作为控制焊接焊缝质量的因素之一，通过控制焊接破口的形式选择和几何参数的合理选择，达到提高生产效率和焊接结构的一次合格率的目的。
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第二章 试验方法及过程
2.1 焊接方法的选择
为了试验经济方便，选用焊条电弧焊作为焊接方法。焊条电弧焊是以手工的方式进行操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法，一种最基本焊接方法，在现在的焊接生产使用过程中应用的最为广泛。
1—焊缝 2—熔渣 3—熔池 4—保护气体 5—焊芯 6—药皮 7—熔滴 8—焊件
图2.1 焊条电弧焊工作原理示意图
焊接电弧焊工作原理如图2.1所示： 焊条电弧焊的特点：
（1）工艺适应性强 可以适用于绝大部分金属材料的焊接； （2）灵活性好 可针对不同的焊接位置、接头形式、焊件厚度； （3）可达性强 只要焊条能到达的位置，都可以进行焊接操作； （4）易于分散焊接应力和控制焊接变形；
（5）成本低 焊条电弧焊的焊接设备比其他焊接方法低得多。
2.2 焊接材料和设备的选用
材料： ①（Q235钢）钢板5块 300mm×50mm×10mm ② 焊条 E430 (J422) 数根 设备： 手工电弧焊机
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图2.2 IGBT逆变式直流弧焊机
表2.1 E4303（J422）焊条的简介
焊接牌号 J422
国标 E4303
药皮类型 钛钙型
焊接电源 交直流
主要特点及用途 焊接较重要的低碳钢结构和同强度等级的低合金钢
表 2.2 E4303 熔敷金属成分（不大于≦）
E430(J422) 成分 质量含量百分数
C 0.3
Mn 0.31
Si 0.018
P 0.040
S 0.035
Cr
Cu
Ni
表2.3 E4303 熔敷金属的主要性能
焊条牌号 J422
C 0.08
熔敷金属化学成分% Mn 0.47
Si 0.15
其他
δb/mpa
熔敷金属力学性能 δs/mpa 382
δ/s% A/Kv 28
79
480
10