南通航运职业技术学院
船舶与海洋工程系
毕 业 论 文
单面焊双面成型的工艺
姓 名： 洪小兵
学 号： 425051246
班 级：专 业： 船舶工程技术
指导老师：时 间： 2010.6.20
目 录
摘要................................................................................................................................. 3
绪论................................................................................................................................. 3
1、焊接的概念 ................................................................................................................. 5
2、焊接技术的应用和发展 ............................................................................................... 6
3、单面焊双面成型焊接的概念 .......................................................... 错误！未定义书签。
4、舱单面焊双面成型焊接的分类 ..................................................................................... 7
5. 板与板对接单面焊双面成型焊接工艺分析 ................................................................... 7
6、单面焊双面成型焊接的常见缺陷 ................................................... 错误！未定义书签。
7、单面焊双面成型焊接质量差的原因分析 ..................................................................... 10
7.1、电源自身因素 ....................................................................................................11
7.2、工艺因素 .............................................................................. 错误！未定义书签。
7.3、操作因素 .............................................................................. 错误！未定义书签。
8、改进单面焊双面成型焊接质量差的措施 ..................................................................... 12
8.1、焊前准备 .............................................................................. 错误！未定义书签。
8.2、焊接操作 .............................................................................. 错误！未定义书签。
9、焊接新工艺、新技术、新材料的应用与推广 .................................. 错误！未定义书签。
结束语 ........................................................................................................................... 13 参考文献............................................................................................ 错误！未定义书签。
单面焊双面成型的工艺
洪小兵
（南通航运职业技术学院船舶与海洋工程 船体5052） 摘要 ：世界钢及其它金属产量、品种的不断增长及其对制品质量、性能要求的日益提高，特别是随着我国的入世及世界制造加工基地向我国不断转移，作为工业缝纫和线（材料）的焊割机和焊丝、焊条的数量、质量和品位及其自动化生产水平，也将有很大提高。不难预测，今后几年之内它们将会继续保持持续高速发展。为适应国内外市场急速发展和激烈竞争的需求.制造业将以市场为目标，进行传统、通用产品的改造、产品结构的调整、质量认证和规范管理，组织化规模化、专业化、自动化的批量生产；同时加强对现代焊接技术的研究开发，特别是发展高效、节能、高性能、优质和多丝高速焊接设备、重大装备及其数字化控制技术和新焊接材料，取代进口，争取出口。
不论怎样的发展，焊接技术事一门不可取代的技术行业。社会的发展再怎样的先进，自动化永远不可以能将一切焊接技术取而代之。单面焊双面成型技术是手工焊接的一个代表，也是在以后的社会发展过程中不可消失的技术行业之一。
单面焊双面成型技术应用广泛，各个行业都有。但是单面焊双面成型工艺也有自身的缺陷和弊端。就此，我写下了本次毕业论文。
行业技术发展的日新月异，论文欠妥之处在所难免，欢迎给予指正。
绪论
焊接技术是随着金属的应用而出现的。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
①熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。
为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率。
②压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
③钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊
缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。
在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。
未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。
焊接中单面焊双面成形焊接工艺是在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接,正、反双面成形。焊接时随着电弧热源的稳定,液态金属熔池沿前线熔化,沿后端线结晶,高温液态熔池处于悬空状态，从而达到焊接技术的要求的方法。 是一门很难掌握的技术，所有的焊工，在掌握好了这一门技术后，对于其他焊接技术的要求可以说事轻车熟路，很容易掌握的。把握单面焊双面成型技术，事我们为了以后能更好的在这一领域发展的前提和基础。焊接技术是一门重要的金属加工技术, 尽管焊接技术发展很快,自动化程度也越来越高,但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面,单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。
1、焊接的概念
焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料【焊条或焊丝】将两块或两块以上的母材【待焊接的工件】连接成一个整体的操作方法。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种。
焊接（welding）GB3375-94《焊接术语》中指出，“焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式“。从上述焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。
2、焊接技术的应用和发展
焊接技术的应用焊接是金属连接的一种工艺方法，也是一门综合性应用技术。目前，随着中国经济的发展，中国作为“世界制造工厂”，那么焊接技术的应用是很广泛的。随着焊接技术的发展和进步，焊接结构的应用越来越广泛，焊接结构几乎渗透到国民经济的各个领域，如工业中的石油与化工机械、重型与矿山机械、起重与吊装设备、冶金建筑、各类锻压机械等;交通运输业中的汽车、船舶、车辆、拖拉机的制造；兵器工业中的常规兵器、火箭、深潜设备；航空航天技术中的人造卫星和载人飞船等。大到航天技术，小到生活中应用的电子机械东西，我们无处不得应用我们传统的焊接技术。甚至对于许多产品，例如用于核电站的工业设备以及海洋资源所必须的海上平台、海底作业机械或者潜水装置等，为了确保加工质量和后期使用的可靠性，除了采用焊接技术外，难以找到比焊接更好的制造技术，也难以找到比只有通过焊接工艺才能确保这些机械结构满足其使用性能要求的更好的其他方法。焊接方法以自身的优越性，确保了自身的不可代替性。焊接方法不但易于保证焊接结构等强度的要求，而且相对来说工艺比较简单，加工成本比较低廉，所以焊接方法得到了广泛的应用。
焊接技术的发展在金属加工工艺领域，焊接属于连接方法之一。焊接工艺发展历史虽然不长，但近年来焊接技术的发展是十分迅速的。现代焊接技术的发展始于19世纪80年代。目前工业生产应用的焊接方法却是19世纪末20年代初现代科学技术发展的产物。科学技术的进步，为焊接的发展提供了理论基础和物质条件。随着新焊接能源的开发和应用，新的焊接方法不断涌现，推动了焊接技术的应用范围不段扩大。而一些高、精、大型产品制造的高要求，又有力地推动了焊接技术的发展。迄今为止，焊接技术已发展为一门独立的学科，在能源、交通、建筑，特别是在机器制造部门中，已成为不可缺少的工艺方法，并将发挥越来越大的作用。
3、单面焊双面成型焊接的概念
单面焊双面成型操作技术是采用普通焊条，以特殊的操作方法在坡口的正面进行焊接，焊后保证坡口正反两面都能得到双面成型焊缝的一种操作方法。是一项在压力管道和锅炉压力容器焊接中，焊工必须掌握的操作技术。
4、单面焊双面成型焊接的分类
单面焊双面成型焊接方法主要有断弧焊法和连弧焊法两种。⑴断弧焊法是通过控制电弧的不断燃烧和不断灭弧的时间以及运条动作来控制溶池形状，溶池温度以及溶池中液态金属厚度的一种单面焊双面成型机理。主要是靠电弧的穿透力和溶池的表面张力以及电磁收缩力，当电弧穿透坡口间隙后熔化坡口两侧和前一个溶池，从而形成一个新的溶池。通过熄弧和溶池的表面张力来控制溶池温度，形状和位置。由于这种方法使溶池前方出现了一个大于破口间隙的溶孔，渣气均能有效的保证正，背面熔缝溶池。⑵连弧焊法是在焊接过程中电弧连续燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边间隙，选用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊的一种单面焊双面成型技术。
5、板与板对接单面焊双面成型焊接工艺分析
板与板对接单面焊双面成型焊接工艺可分为焊前准备，焊接过程两大部分。焊前准备可以分为以下4步骤：
⑴焊件加工
选用两块材质为Q235的低碳钢板，焊件规格约为长度300mm，宽度100-120mm，板厚10mm，制备V型坡口，单边坡口角度30°左右，±2°，坡口面应平直，钝边为1mm，焊件平整无变形。
⑵焊件的清理
用锉刀、砂轮机、钢丝刷等工具，清理坡口两面20mm 范围内的铁锈、氧化皮等污物，直至露出金属光泽。
⑶焊条及焊接电源
选用优质价廉酸性的焊条，直径为2.5mm、3.2mm。焊前须经150℃~200℃ 烘焙1小时（实训老师为我们做好了准备），然后放入焊条保温筒中备用。焊前要检查焊条质量，焊接电源可采用bx1-330 或bx3-300交流弧焊机。具体电流、焊条直径与板厚的关系如下表：
手工电弧焊焊条直径与板厚的关系
板厚（mm） ≤4 4～12 ＞12
不超过试板厚度
焊条直径（mm） 3.2～4 ≥4
手工电弧焊焊条直径与焊接电流的关系
焊条直径（mm） 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.0
160～210 200～270 260～焊接电流 (A ) 40～60 65～80 90～130
500
⑷焊件装配及定位焊
采用连弧焊装配，一般坡口间隙可以定为：始焊端间隙为2.5mm, 终焊端为
3.2mm（我们在实训过程中常用3.2mm的焊条，始边焊以焊心为标准，终端焊以
3.2mm焊条直径为标准），焊条错变量应小于1mm，反变形角度为4°~6°为宜。始端，终端电焊固定，并放置于焊接架上，准备进行焊接过程。
焊接过程可分为打底焊、填充焊、盖面焊3部分：
⑴打底焊（焊条直径3.2mm 焊接电流90A）打底层焊接可采用连弧法，也可采用断弧法（由于本人在实训过程中常用连弧法焊接，所以本实例以连弧焊接法为例）。
①引弧 在定位焊缝上引弧，当焊到定位焊尾部时，应稍加预热，将焊条向坡口根部顶一下（其目的是为了更好的形成第一个溶池），此时溶池前方应有熔孔，该熔孔应该向坡口两侧各深入0.5-1mm为宜。
② 运条 运条采用月牙形或锯齿形横向短弧焊接法。弧长应该小于焊条直径。
③ 焊条倾角 倾角一般为70°-80°为宜。焊接过程中应该在坡口两侧稍作停留，以利于填充金属与母材熔合良好。并防止因填充金属与母材交界形成一定的夹角，不易清渣。
④ 操作要领 操作过程可归纳为一看二听三准的原则。看：观察熔池深度和熔孔大小基本保持一致。听：焊接过程中听电弧击穿坡口根部发出“噗噗”的声音，那声音代表着坡口根部已经熔透，无声音则表示我们所焊接的试板坡口根部未完全熔透。准：焊接时，熔孔的端点位置应该掌握准确，焊条的中心要对溶池前端与母材的交界处，且每一个熔池与前一个熔池应搭接2/3左右，应保持电弧的1/3部分在试板的背面燃烧来加热和击穿坡口根部。
⑤ 打底层焊缝厚度 打底层焊缝厚度，坡口背面高度为1.5-2mm,正面厚度
2-3mm。
（2）填充焊（焊条直径3.2mm 焊接电流130A）
① 焊接前应对打底焊道仔细进行清渣，特别要注意角缝处和死角处的焊渣清理工作。可用敲打锤，钢刷对打底焊反复进行清渣。
② 在距离焊缝始端10mm左右处引弧后，将电弧拉回到始端进行焊接。每次都应按此方法操作，以防止端部焊接缺陷的产生。
③ 采用月牙法或锯齿横向法摆动焊条头部，使其焊缝成型美观（呈鱼鳞形状）。
④ 焊条与试板的下倾角应该为70°-80°为宜。
⑤ 焊条摆动到两侧坡口时，应该稍停顿片刻，以利于熔合及渣，防止焊缝两侧产生未熔合的死角。
⑥ 最后一层填充焊层的厚度 最后一层的焊层厚度应低于母材表面1-1.5mm，呈凹形，不得熔化坡口棱角（边），以利于盖面焊保持平直。
（3）盖面层焊接（焊条直径3.2mm 焊接电流110A）
① 引弧（和填充焊方法引弧相同）。
② 采用月牙形或横向锯齿形运条。
③ 焊条与试板的下倾角应为70°-75°。
④ 焊条摆动到坡口边沿时，要稍作停顿，保持熔宽1-2mm.
⑤ 焊条的摆动频率应比平焊缝稍微快点，前进的速度要均匀一致，使每个新的熔池覆盖前一个熔池的2/3-3/4为宜。
⑥ 更换焊条前必须收弧，应对熔池填些铁液，迅速更换焊条后，再在弧坑上方10mm左右填充层焊缝金属上引弧，并且将电弧拉至厚弧处，填满弧坑后，继续施焊。
7 焊接结束后，清渣处理。可得到良好的板与板的单面焊双面成型焊接。 ○
6、单面焊双面成型焊接的缺陷
焊接技术是一门重要的金属加工技术, 尽管焊接技术发展很快,自动化程度也越来越高,但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面,单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成形焊
接的焊缝表面应圆滑过渡至母材,表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷,焊缝内部同样不允许有缺陷.但焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因,使得形成的焊缝达不到质量要求,从而对结构的工作质量和使用寿命产生严重的影响。
7、单面焊双面成形焊接质量差的原因分析
主要从以下方面进行分析：
7.1 焊接电源自身因素引起的焊接质量差
焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素. 若焊接电源自身性能不好,必然不会产生良好的焊件. 当焊机的引弧性能差,电弧燃烧不稳定,就不能保证工艺参数稳定,焊接过程就无法正常进行,焊接质量就得不到保证.
7.2 工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响主要有焊接电流、焊速、焊接层数的选择、焊条类型及焊条直径等因素。
①焊接电流
焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量. 焊接电流过大,可以提高生产率,并使熔透深度增加,但易出现咬肉、焊瘤等缺陷,并增大气孔倾向. 尤其在立焊操作时熔池难以控制,易出现焊瘤,弧长增加,就会产生咬边. 焊接电流过小,熔透深度减小,易出现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。在实训过程中，对于我们刚刚接触焊接的同学们来说，这是一个很难掌握的问题。我们在板与板对接的单面焊双面成型过程中，主要是打底焊的电流过大，导致我们的板背面出现了许多大小不一的焊瘤。打底焊接的过小，致使我们的焊接出现了未熔合缺陷。这中缺陷直接可以导致焊接质量的大大降低，在工业生产中，是很重要的缺陷之一。
②焊速
焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速度对保证焊接质量尤为重要. 焊速过快,使熔池温度不够,易造成未焊透、未熔合、焊缝成型不良等缺陷. 焊速过慢,使高温时间长,热影响区宽度增加,焊接接头的晶粒变粗,机械性能降低,焊件的变形量增大,同时焊速过慢还会使每层的厚度增大,导致熔渣倒流,形成夹渣等缺陷。盖面焊的焊速，是我们在实训过程中看的比较重要的一
个步骤，毕竟我们的老师做不到探伤什么的检验，那么只有通过焊缝的质量好坏来给予我们评价。我在实训过程中，经常出现焊接速度过快，导致我的焊面看起来很光划，但是我的热影响区域很宽，致使我焊接的板机械性能大大降低。
③ 焊接层数选择不当
单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响,每层厚度过大,对焊缝金属的塑性有不利的影响,且焊接过程中熔渣易倒流,产生夹渣和未熔合等缺陷. 但每层厚度也不易过小,以免造成焊缝两侧熔合不良。在填充的过程中，我所选择的焊接层数有点过少，直接导致我在焊接中，大部分需要填充的区域出现了未熔合，倒流等现象，直接导致我的盖面焊很难完成：也导致了我的焊接耗材量加大，耗工费时等。
④ 焊条类型及焊条直径的影响
焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定. 因此, 焊条类型选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素. 焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外,对焊接质量也有一定的影响. 焊条直径过大,在进行打底层焊接熔池难以控制, 易产生焊瘤等缺陷。什么样的母材，选择和母材性能相似的焊接材料。焊接直径的选择，过大我们在打底焊很难在试板的背面焊出良好的焊缝；焊条直径过小，背部出现未熔合现象较明显等。
7.3 操作因素对单面焊双面成形焊接质量的影响
在焊接生产过程中,焊工的单面焊双面成形操作技术水平低,就意味着打底层的运条方法、焊条角度、接头方法、中间层及盖面层的运条方法、接头、收尾等操作方法掌握不熟练,这是造成焊缝质量差的重要原因。对于我们刚刚从事焊接的学生们来说，这是我们焊接质量较差的重要原因之一。焊工技术差，直接导致我们在焊接过程中各各环节难以完成，只有多锻炼，多总结，完善自己的焊接技术后，我们才可以得到较好的单面焊双面成型工艺件。
8、改进单面焊双面成型焊接质量差的措施
8.1焊前准备
焊前应对焊机进行试焊,确认焊机的引弧性能和稳定性能好,工艺参数的调节方便、灵活、方可使用. 工件应开Y形的坡口,单板的坡口要小于30°，钝边
的尺寸一般选在0. 5～1. 0 mm之间,坡口边缘20 mm以内处用砂轮机打磨,并将表面的铁锈、油污等清除干净,露出金属光泽.板与板的焊接，我们应该选择与我们母材相似的焊条,打底层焊接应选择直径3. 2 mm的焊条,使用前应对焊条进行哄干措施，更重要的是需要将焊条放在保温筒内,随用随取。药皮脱落和焊芯有问题的焊条我们是不能使用的。严格按照操作规章制度进行焊前准备，确保焊接过程的安全和焊接质量。并对我们的焊工专用手套和面罩进行仔细的检查，有问题的我们应该及时换取新的。
8.2焊接操作
① 选择合适的工艺参数
焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊条直径和焊接经验进行选择,保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷. 焊接过程中应选择短弧焊,以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生. 焊速应合适,不宜过慢,焊接过程中根据我们的板厚选择合适的焊接层数,每层厚度不大于4 mm，以避免高温停留增长,影响焊缝的机械性能,但焊速也不宜过快,以免造成未溶合、未焊透等缺陷. 对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施,以避免冷裂纹的产生。注重我们焊接过程中的每一个环节，严格按照工艺参数来施焊。
②焊工技术水平
焊接生产中,焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平,往往决定了焊缝的质量。因此,加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练是保证焊缝质量的关键。
9、焊接新工艺、新技术、新材料的应用与推广
由于船厂的产品特点是多品种、小批量，产品结构和材料变化频繁。近年来，随着转换现代造船模式，大力推进区域造船法，使船舶焊接技术也发生了较大的变化，其中比较突出的是一些重点骨干船厂先后都引进了国外先进的平面分段装焊流水线，采用了拼板工位多丝埋弧自动焊单面焊双面成形新工艺、新装备。其焊接范围可分别用于5-20mm和10-35mm的船用板材的对接拼板，同时在按区域造船的理论指导下，对船体的平面分段构架的装焊也采用半自动气保护角焊工艺使焊接效率大大提高。
对于船台大合拢时的垂直对接缝（长度达15-30m）的焊接，原采用手工电弧立焊工艺，其缺点是生产效率低，劳动强度大，对焊工操作技术要求高，焊接质量不稳定。我国造船行业从20世纪80年代中期开始应用CO2气电垂直自动焊工艺，焊接时，在焊缝背面安放梯形槽陶质衬垫，焊缝正面采用水冷铜滑块强制成形，以保持熔池稳定和焊缝成形良好，其焊接生产效率比常规手工焊提高5-7倍，焊接质量稳定，目前已在各主要船厂得到普遍应用。
结束语
焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术的优秀成果以在航空航天、核能、船舶、电力、电子、海洋钻探、高层建筑等领域得到了广泛的应用。焊接是一个不可代替的职业之一，那么对于我们新一代焊接工作者来说，我们应该怎么继续坚持我们的所学知识呢？作为新一代焊接工作人员，我们要时刻对于我们所学的知识进行熟悉和运用，不断的提高我们在这一领域的技能，发挥我们新一代高职学者对祖国明天的建设作出的贡献！
电子焊接、半自动化焊接和自动化焊接、不断更新的机器人焊接，是社会发展的趋势，我们应该紧跟社会的发展，来实现我们的社会价值。
参考文献
【1】 雷世明,《焊接方法与设备》,北京：机械工业出版社,2007版
【2】 邓洪军,《焊接结构生产》,-北京：机械工业出版社,2004版
【3】 邱葭菲,《焊接方法》,机械工业出版社,1996版
【4】 王小宝,《现代焊接杂志》,上海焊接协会 ,实时杂志
【5】 林尚扬、关桥,《我国制造业焊接生产现状与发展战略研究》,哈尔滨
【6】 崔政斌、郭继承,《焊接安全技术》第二版,-北京：化学工业出版社,2008版
【7】 赵熹华、冯吉才,《压焊方法与设备》,–北京机械工业出版社,2005版
【8】 邹尚利、冯玉敏、杜冬梅,《单面焊双面成型技术》,–北京机械工业出版社,2002版
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毕 业 论 文
单面焊双面成型的工艺
姓 名： 洪小兵
学 号： 425051246
班 级：专 业： 船舶工程技术
指导老师：时 间： 2010.6.20
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摘要................................................................................................................................. 3
绪论................................................................................................................................. 3
1、焊接的概念 ................................................................................................................. 5
2、焊接技术的应用和发展 ............................................................................................... 6
3、单面焊双面成型焊接的概念 .......................................................... 错误！未定义书签。
4、舱单面焊双面成型焊接的分类 ..................................................................................... 7
5. 板与板对接单面焊双面成型焊接工艺分析 ................................................................... 7
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7.1、电源自身因素 ....................................................................................................11
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9、焊接新工艺、新技术、新材料的应用与推广 .................................. 错误！未定义书签。
结束语 ........................................................................................................................... 13 参考文献............................................................................................ 错误！未定义书签。
单面焊双面成型的工艺
洪小兵
（南通航运职业技术学院船舶与海洋工程 船体5052） 摘要 ：世界钢及其它金属产量、品种的不断增长及其对制品质量、性能要求的日益提高，特别是随着我国的入世及世界制造加工基地向我国不断转移，作为工业缝纫和线（材料）的焊割机和焊丝、焊条的数量、质量和品位及其自动化生产水平，也将有很大提高。不难预测，今后几年之内它们将会继续保持持续高速发展。为适应国内外市场急速发展和激烈竞争的需求.制造业将以市场为目标，进行传统、通用产品的改造、产品结构的调整、质量认证和规范管理，组织化规模化、专业化、自动化的批量生产；同时加强对现代焊接技术的研究开发，特别是发展高效、节能、高性能、优质和多丝高速焊接设备、重大装备及其数字化控制技术和新焊接材料，取代进口，争取出口。
不论怎样的发展，焊接技术事一门不可取代的技术行业。社会的发展再怎样的先进，自动化永远不可以能将一切焊接技术取而代之。单面焊双面成型技术是手工焊接的一个代表，也是在以后的社会发展过程中不可消失的技术行业之一。
单面焊双面成型技术应用广泛，各个行业都有。但是单面焊双面成型工艺也有自身的缺陷和弊端。就此，我写下了本次毕业论文。
行业技术发展的日新月异，论文欠妥之处在所难免，欢迎给予指正。
绪论
焊接技术是随着金属的应用而出现的。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
①熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。
为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率。
②压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
③钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊
缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。
在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。
未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。
焊接中单面焊双面成形焊接工艺是在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接,正、反双面成形。焊接时随着电弧热源的稳定,液态金属熔池沿前线熔化,沿后端线结晶,高温液态熔池处于悬空状态，从而达到焊接技术的要求的方法。 是一门很难掌握的技术，所有的焊工，在掌握好了这一门技术后，对于其他焊接技术的要求可以说事轻车熟路，很容易掌握的。把握单面焊双面成型技术，事我们为了以后能更好的在这一领域发展的前提和基础。焊接技术是一门重要的金属加工技术, 尽管焊接技术发展很快,自动化程度也越来越高,但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面,单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。
1、焊接的概念
焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料【焊条或焊丝】将两块或两块以上的母材【待焊接的工件】连接成一个整体的操作方法。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种。
焊接（welding）GB3375-94《焊接术语》中指出，“焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式“。从上述焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。
2、焊接技术的应用和发展
焊接技术的应用焊接是金属连接的一种工艺方法，也是一门综合性应用技术。目前，随着中国经济的发展，中国作为“世界制造工厂”，那么焊接技术的应用是很广泛的。随着焊接技术的发展和进步，焊接结构的应用越来越广泛，焊接结构几乎渗透到国民经济的各个领域，如工业中的石油与化工机械、重型与矿山机械、起重与吊装设备、冶金建筑、各类锻压机械等;交通运输业中的汽车、船舶、车辆、拖拉机的制造；兵器工业中的常规兵器、火箭、深潜设备；航空航天技术中的人造卫星和载人飞船等。大到航天技术，小到生活中应用的电子机械东西，我们无处不得应用我们传统的焊接技术。甚至对于许多产品，例如用于核电站的工业设备以及海洋资源所必须的海上平台、海底作业机械或者潜水装置等，为了确保加工质量和后期使用的可靠性，除了采用焊接技术外，难以找到比焊接更好的制造技术，也难以找到比只有通过焊接工艺才能确保这些机械结构满足其使用性能要求的更好的其他方法。焊接方法以自身的优越性，确保了自身的不可代替性。焊接方法不但易于保证焊接结构等强度的要求，而且相对来说工艺比较简单，加工成本比较低廉，所以焊接方法得到了广泛的应用。
焊接技术的发展在金属加工工艺领域，焊接属于连接方法之一。焊接工艺发展历史虽然不长，但近年来焊接技术的发展是十分迅速的。现代焊接技术的发展始于19世纪80年代。目前工业生产应用的焊接方法却是19世纪末20年代初现代科学技术发展的产物。科学技术的进步，为焊接的发展提供了理论基础和物质条件。随着新焊接能源的开发和应用，新的焊接方法不断涌现，推动了焊接技术的应用范围不段扩大。而一些高、精、大型产品制造的高要求，又有力地推动了焊接技术的发展。迄今为止，焊接技术已发展为一门独立的学科，在能源、交通、建筑，特别是在机器制造部门中，已成为不可缺少的工艺方法，并将发挥越来越大的作用。
3、单面焊双面成型焊接的概念
单面焊双面成型操作技术是采用普通焊条，以特殊的操作方法在坡口的正面进行焊接，焊后保证坡口正反两面都能得到双面成型焊缝的一种操作方法。是一项在压力管道和锅炉压力容器焊接中，焊工必须掌握的操作技术。
4、单面焊双面成型焊接的分类
单面焊双面成型焊接方法主要有断弧焊法和连弧焊法两种。⑴断弧焊法是通过控制电弧的不断燃烧和不断灭弧的时间以及运条动作来控制溶池形状，溶池温度以及溶池中液态金属厚度的一种单面焊双面成型机理。主要是靠电弧的穿透力和溶池的表面张力以及电磁收缩力，当电弧穿透坡口间隙后熔化坡口两侧和前一个溶池，从而形成一个新的溶池。通过熄弧和溶池的表面张力来控制溶池温度，形状和位置。由于这种方法使溶池前方出现了一个大于破口间隙的溶孔，渣气均能有效的保证正，背面熔缝溶池。⑵连弧焊法是在焊接过程中电弧连续燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边间隙，选用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊的一种单面焊双面成型技术。
5、板与板对接单面焊双面成型焊接工艺分析
板与板对接单面焊双面成型焊接工艺可分为焊前准备，焊接过程两大部分。焊前准备可以分为以下4步骤：
⑴焊件加工
选用两块材质为Q235的低碳钢板，焊件规格约为长度300mm，宽度100-120mm，板厚10mm，制备V型坡口，单边坡口角度30°左右，±2°，坡口面应平直，钝边为1mm，焊件平整无变形。
⑵焊件的清理
用锉刀、砂轮机、钢丝刷等工具，清理坡口两面20mm 范围内的铁锈、氧化皮等污物，直至露出金属光泽。
⑶焊条及焊接电源
选用优质价廉酸性的焊条，直径为2.5mm、3.2mm。焊前须经150℃~200℃ 烘焙1小时（实训老师为我们做好了准备），然后放入焊条保温筒中备用。焊前要检查焊条质量，焊接电源可采用bx1-330 或bx3-300交流弧焊机。具体电流、焊条直径与板厚的关系如下表：
手工电弧焊焊条直径与板厚的关系
板厚（mm） ≤4 4～12 ＞12
不超过试板厚度
焊条直径（mm） 3.2～4 ≥4
手工电弧焊焊条直径与焊接电流的关系
焊条直径（mm） 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.0
160～210 200～270 260～焊接电流 (A ) 40～60 65～80 90～130
500
⑷焊件装配及定位焊
采用连弧焊装配，一般坡口间隙可以定为：始焊端间隙为2.5mm, 终焊端为
3.2mm（我们在实训过程中常用3.2mm的焊条，始边焊以焊心为标准，终端焊以
3.2mm焊条直径为标准），焊条错变量应小于1mm，反变形角度为4°~6°为宜。始端，终端电焊固定，并放置于焊接架上，准备进行焊接过程。
焊接过程可分为打底焊、填充焊、盖面焊3部分：
⑴打底焊（焊条直径3.2mm 焊接电流90A）打底层焊接可采用连弧法，也可采用断弧法（由于本人在实训过程中常用连弧法焊接，所以本实例以连弧焊接法为例）。
①引弧 在定位焊缝上引弧，当焊到定位焊尾部时，应稍加预热，将焊条向坡口根部顶一下（其目的是为了更好的形成第一个溶池），此时溶池前方应有熔孔，该熔孔应该向坡口两侧各深入0.5-1mm为宜。
② 运条 运条采用月牙形或锯齿形横向短弧焊接法。弧长应该小于焊条直径。
③ 焊条倾角 倾角一般为70°-80°为宜。焊接过程中应该在坡口两侧稍作停留，以利于填充金属与母材熔合良好。并防止因填充金属与母材交界形成一定的夹角，不易清渣。
④ 操作要领 操作过程可归纳为一看二听三准的原则。看：观察熔池深度和熔孔大小基本保持一致。听：焊接过程中听电弧击穿坡口根部发出“噗噗”的声音，那声音代表着坡口根部已经熔透，无声音则表示我们所焊接的试板坡口根部未完全熔透。准：焊接时，熔孔的端点位置应该掌握准确，焊条的中心要对溶池前端与母材的交界处，且每一个熔池与前一个熔池应搭接2/3左右，应保持电弧的1/3部分在试板的背面燃烧来加热和击穿坡口根部。
⑤ 打底层焊缝厚度 打底层焊缝厚度，坡口背面高度为1.5-2mm,正面厚度
2-3mm。
（2）填充焊（焊条直径3.2mm 焊接电流130A）
① 焊接前应对打底焊道仔细进行清渣，特别要注意角缝处和死角处的焊渣清理工作。可用敲打锤，钢刷对打底焊反复进行清渣。
② 在距离焊缝始端10mm左右处引弧后，将电弧拉回到始端进行焊接。每次都应按此方法操作，以防止端部焊接缺陷的产生。
③ 采用月牙法或锯齿横向法摆动焊条头部，使其焊缝成型美观（呈鱼鳞形状）。
④ 焊条与试板的下倾角应该为70°-80°为宜。
⑤ 焊条摆动到两侧坡口时，应该稍停顿片刻，以利于熔合及渣，防止焊缝两侧产生未熔合的死角。
⑥ 最后一层填充焊层的厚度 最后一层的焊层厚度应低于母材表面1-1.5mm，呈凹形，不得熔化坡口棱角（边），以利于盖面焊保持平直。
（3）盖面层焊接（焊条直径3.2mm 焊接电流110A）
① 引弧（和填充焊方法引弧相同）。
② 采用月牙形或横向锯齿形运条。
③ 焊条与试板的下倾角应为70°-75°。
④ 焊条摆动到坡口边沿时，要稍作停顿，保持熔宽1-2mm.
⑤ 焊条的摆动频率应比平焊缝稍微快点，前进的速度要均匀一致，使每个新的熔池覆盖前一个熔池的2/3-3/4为宜。
⑥ 更换焊条前必须收弧，应对熔池填些铁液，迅速更换焊条后，再在弧坑上方10mm左右填充层焊缝金属上引弧，并且将电弧拉至厚弧处，填满弧坑后，继续施焊。
7 焊接结束后，清渣处理。可得到良好的板与板的单面焊双面成型焊接。 ○
6、单面焊双面成型焊接的缺陷
焊接技术是一门重要的金属加工技术, 尽管焊接技术发展很快,自动化程度也越来越高,但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面,单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成形焊
接的焊缝表面应圆滑过渡至母材,表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷,焊缝内部同样不允许有缺陷.但焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因,使得形成的焊缝达不到质量要求,从而对结构的工作质量和使用寿命产生严重的影响。
7、单面焊双面成形焊接质量差的原因分析
主要从以下方面进行分析：
7.1 焊接电源自身因素引起的焊接质量差
焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素. 若焊接电源自身性能不好,必然不会产生良好的焊件. 当焊机的引弧性能差,电弧燃烧不稳定,就不能保证工艺参数稳定,焊接过程就无法正常进行,焊接质量就得不到保证.
7.2 工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响主要有焊接电流、焊速、焊接层数的选择、焊条类型及焊条直径等因素。
①焊接电流
焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量. 焊接电流过大,可以提高生产率,并使熔透深度增加,但易出现咬肉、焊瘤等缺陷,并增大气孔倾向. 尤其在立焊操作时熔池难以控制,易出现焊瘤,弧长增加,就会产生咬边. 焊接电流过小,熔透深度减小,易出现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。在实训过程中，对于我们刚刚接触焊接的同学们来说，这是一个很难掌握的问题。我们在板与板对接的单面焊双面成型过程中，主要是打底焊的电流过大，导致我们的板背面出现了许多大小不一的焊瘤。打底焊接的过小，致使我们的焊接出现了未熔合缺陷。这中缺陷直接可以导致焊接质量的大大降低，在工业生产中，是很重要的缺陷之一。
②焊速
焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速度对保证焊接质量尤为重要. 焊速过快,使熔池温度不够,易造成未焊透、未熔合、焊缝成型不良等缺陷. 焊速过慢,使高温时间长,热影响区宽度增加,焊接接头的晶粒变粗,机械性能降低,焊件的变形量增大,同时焊速过慢还会使每层的厚度增大,导致熔渣倒流,形成夹渣等缺陷。盖面焊的焊速，是我们在实训过程中看的比较重要的一
个步骤，毕竟我们的老师做不到探伤什么的检验，那么只有通过焊缝的质量好坏来给予我们评价。我在实训过程中，经常出现焊接速度过快，导致我的焊面看起来很光划，但是我的热影响区域很宽，致使我焊接的板机械性能大大降低。
③ 焊接层数选择不当
单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响,每层厚度过大,对焊缝金属的塑性有不利的影响,且焊接过程中熔渣易倒流,产生夹渣和未熔合等缺陷. 但每层厚度也不易过小,以免造成焊缝两侧熔合不良。在填充的过程中，我所选择的焊接层数有点过少，直接导致我在焊接中，大部分需要填充的区域出现了未熔合，倒流等现象，直接导致我的盖面焊很难完成：也导致了我的焊接耗材量加大，耗工费时等。
④ 焊条类型及焊条直径的影响
焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定. 因此, 焊条类型选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素. 焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外,对焊接质量也有一定的影响. 焊条直径过大,在进行打底层焊接熔池难以控制, 易产生焊瘤等缺陷。什么样的母材，选择和母材性能相似的焊接材料。焊接直径的选择，过大我们在打底焊很难在试板的背面焊出良好的焊缝；焊条直径过小，背部出现未熔合现象较明显等。
7.3 操作因素对单面焊双面成形焊接质量的影响
在焊接生产过程中,焊工的单面焊双面成形操作技术水平低,就意味着打底层的运条方法、焊条角度、接头方法、中间层及盖面层的运条方法、接头、收尾等操作方法掌握不熟练,这是造成焊缝质量差的重要原因。对于我们刚刚从事焊接的学生们来说，这是我们焊接质量较差的重要原因之一。焊工技术差，直接导致我们在焊接过程中各各环节难以完成，只有多锻炼，多总结，完善自己的焊接技术后，我们才可以得到较好的单面焊双面成型工艺件。
8、改进单面焊双面成型焊接质量差的措施
8.1焊前准备
焊前应对焊机进行试焊,确认焊机的引弧性能和稳定性能好,工艺参数的调节方便、灵活、方可使用. 工件应开Y形的坡口,单板的坡口要小于30°，钝边
的尺寸一般选在0. 5～1. 0 mm之间,坡口边缘20 mm以内处用砂轮机打磨,并将表面的铁锈、油污等清除干净,露出金属光泽.板与板的焊接，我们应该选择与我们母材相似的焊条,打底层焊接应选择直径3. 2 mm的焊条,使用前应对焊条进行哄干措施，更重要的是需要将焊条放在保温筒内,随用随取。药皮脱落和焊芯有问题的焊条我们是不能使用的。严格按照操作规章制度进行焊前准备，确保焊接过程的安全和焊接质量。并对我们的焊工专用手套和面罩进行仔细的检查，有问题的我们应该及时换取新的。
8.2焊接操作
① 选择合适的工艺参数
焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊条直径和焊接经验进行选择,保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷. 焊接过程中应选择短弧焊,以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生. 焊速应合适,不宜过慢,焊接过程中根据我们的板厚选择合适的焊接层数,每层厚度不大于4 mm，以避免高温停留增长,影响焊缝的机械性能,但焊速也不宜过快,以免造成未溶合、未焊透等缺陷. 对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施,以避免冷裂纹的产生。注重我们焊接过程中的每一个环节，严格按照工艺参数来施焊。
②焊工技术水平
焊接生产中,焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平,往往决定了焊缝的质量。因此,加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练是保证焊缝质量的关键。
9、焊接新工艺、新技术、新材料的应用与推广
由于船厂的产品特点是多品种、小批量，产品结构和材料变化频繁。近年来，随着转换现代造船模式，大力推进区域造船法，使船舶焊接技术也发生了较大的变化，其中比较突出的是一些重点骨干船厂先后都引进了国外先进的平面分段装焊流水线，采用了拼板工位多丝埋弧自动焊单面焊双面成形新工艺、新装备。其焊接范围可分别用于5-20mm和10-35mm的船用板材的对接拼板，同时在按区域造船的理论指导下，对船体的平面分段构架的装焊也采用半自动气保护角焊工艺使焊接效率大大提高。
对于船台大合拢时的垂直对接缝（长度达15-30m）的焊接，原采用手工电弧立焊工艺，其缺点是生产效率低，劳动强度大，对焊工操作技术要求高，焊接质量不稳定。我国造船行业从20世纪80年代中期开始应用CO2气电垂直自动焊工艺，焊接时，在焊缝背面安放梯形槽陶质衬垫，焊缝正面采用水冷铜滑块强制成形，以保持熔池稳定和焊缝成形良好，其焊接生产效率比常规手工焊提高5-7倍，焊接质量稳定，目前已在各主要船厂得到普遍应用。
结束语
焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术的优秀成果以在航空航天、核能、船舶、电力、电子、海洋钻探、高层建筑等领域得到了广泛的应用。焊接是一个不可代替的职业之一，那么对于我们新一代焊接工作者来说，我们应该怎么继续坚持我们的所学知识呢？作为新一代焊接工作人员，我们要时刻对于我们所学的知识进行熟悉和运用，不断的提高我们在这一领域的技能，发挥我们新一代高职学者对祖国明天的建设作出的贡献！
电子焊接、半自动化焊接和自动化焊接、不断更新的机器人焊接，是社会发展的趋势，我们应该紧跟社会的发展，来实现我们的社会价值。
参考文献
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