电子技术工艺范文

电子技术工艺范文（精选11篇）

电子技术工艺 第1篇

当前, 电厂烟气脱硫已经步入大范围的推广应用阶段, 国内很多企业都投身到了脱硫市场。煤燃烧的直接产物就是SO2, 大量排放SO2会造成降雨被酸化, 使建筑物、森林和植被受到腐蚀, 人类的生存环境遭到破坏。部分地区当地的大气自净能力已无法处理SO2排放的浓度, 导致的煤烟型污染很严重, 对人类的健康造成了直接的危害。因此, 保护环境的重要任务之一就是对SO2的排放进行控制, 使酸雨的产生减少。

1 脱硫技术的基本原理

1) 氧化性。SO2接触到CO和CH4等还原剂时, 会被还原为硫元素;2) 还原性。存在氧和催化剂或接触到强氧化剂时, 会被氧化为SO3, 使用吸收剂可以吸收;3) 在水中SO2具有中等的溶解度, 溶解后可生成H2SO3, 氧化为难挥发的H2SO4或再和其余的阳离子生成稳定的盐;4) 和碱性土族元素如钙等生成难溶的物质;5) 酸性。SO2是酸性氧化物 (中等强度) , 使用碱性物质可吸收, 生成稳定的盐。

2 脱硫技术的分类

根据脱硫产物和吸收剂和状态进行分类是最常用的分类方法, 通常能够分成3类:干法工艺、半干法及湿法。

1) 干法工艺。干法烟气脱硫工艺是指, 吸收剂以干粉形式进入吸收塔, 所产生的脱硫副产品 (脱硫后) 是干态的工艺流程;2) 半干法工艺。半干法烟气脱硫工艺是指, 吸收剂以浆液形式进入吸收塔, 所生成的脱硫副产品 (脱硫后) 是干态的工艺流程;3) 湿法工艺。湿法烟气脱硫工艺就是指, 吸收剂以浆液形式进入吸收塔, 所生成的脱硫副产品 (脱硫后) 是湿态的工艺流程。

3 根据我国国情, 提出几个选用脱硫工艺的原则

3.1 脱硫设施应具有一定的要求, 可以稳定的运行

维修脱硫设施的工作量要小, 脱硫设施包括很多子系统, 它是一套较为复杂的系统, 应尽力保证各子系统的运行稳定, 尽量使维修的工作量减少;脱硫设施的脱硫率要稳定, 主要是说客观环境或条件出现某些变化时, 可以通过对脱硫设施的一些运行参数进行调整, 从而使脱硫后排烟SO2的含量保持设计的脱硫率或保持在环保许可的范围内;不能使脱机组的正常运行受到硫设施运行的影响。

3.2 要注意脱硫设施的经济性

对选择脱硫工艺时有着影响的主要因素之一就是脱硫装置的社会经济效益和投资费用。经济评价应对经济效益、年运行费用及投资费用等主要因素进行考虑。在技术性能相差不多或相当的前提下, 应首选经济性较好的脱硫工艺。

3.3 排烟中的SO2 (脱硫后) 必须符合机组建设的环境评价要求及国家关于排放标准的规定

3.4 脱硫设施选择的其他一些原则

为了防止环境污染, 处理脱硫灰, 尽量考虑对脱硫灰采取合适的处理措施或者进行综合利用;供应脱硫剂的方面, 为了充分保障脱硫设施的运行正常, 必须对脱硫剂的质量严格按要求和规定进行控制;耗水量要低, 由于工业的快速发展, 在工业建设中水源将会成为一项重要的制约因素, 特别是北方缺水的地区, 一定要对耗水量低的脱硫工艺优先选用;要优先选取可以稳定运行且国产化率高的脱硫工艺, 国产化率高有利于日后长时间的技术指导和运行备品, 另外, 电价低, 初始投资低。

4 燃煤电厂脱硫工艺的选择

应该合理的评价脱硫工艺的环境影响、脱硫工艺的经济指标、脱硫工艺的技术性能及建设脱硫工程内外部的资源条件以后再对脱硫工艺进行选择。

4.1 环境评估

在进行脱硫工艺的选择时, 为了保证建设脱硫工程的环境效益, 必须在建设脱硫装置时进行环境评估。作为一个建设项目, 脱硫工程同样也属于环保工程, 也存在着一定的环境影响, 如果不进行全面周到的考虑, 就会造成二次污染。在利用相关副产品、所占市场份额、运行费用、工程投资、脱硫效率、脱硫吸收剂、单机应用规模以及适用范围等方面, 石灰石—石膏湿法工艺具有良好的环境效益及经济效益, 占据着较大的优势。目前其他的脱硫措施的运行费用较高, 所占的市场份额较小, 而且对单机容量和适用煤种都具有一定的要求。

4.2 技术比较

1) 钙硫比

钙硫比是对脱硫效率有着影响的重要因素, 是指所需的钙基吸收剂在达到一定脱硫效率时的过量程度。通常, 钙硫比越大, 脱硫效率就越高, 脱硫的工艺费用也就越高。因此, 在比较不同脱硫工艺的脱硫性能或选择脱硫的工艺时, 一定要注意实现此脱硫效率所需要的钙硫比。

2) 脱硫效率

控制SO2排放的水平, 即环保标准和法规等对脱硫项目减少SO2排放量的实际要求是烟气脱硫工艺选择时应该首要考虑的因素。利用SO2的削减量对脱硫项目的最低脱硫效率进行计算。脱硫效率和脱硫装置所要求的工艺系统之间有着密切的关系, 要求实现的控制SO2的水平不同, 选择脱硫装置的结果存在较大差异。

4.3 脱硫条件

1) 建设条件

包含施工周期、施工条件和场地等。选择脱硫工艺的一个重要条件就是布置脱硫装置的空间, 布置的不同脱硫工艺空间具有不同的要求, 必须足够满足其最小的布置空间, 才具备成立该脱硫工艺的条件。

2) 资源条件

脱硫工艺的选择受脱硫吸收剂来源的直接影响。此外, 作为脱硫吸收剂的载体, 脱硫用水的水质水源也有着很重要的作用。所以, 脱硫工艺的选择也受脱硫用水及吸收剂来源的直接影响。

3) 机组条件

必须准确设计含尘量、漏风率、燃煤硫分、剩余寿命、机组容量及老机组或新机组等参数。

5 结论

虽然目前的烟气脱硫无直接的经济效益可言, 但是具有良好的环境效益和社会效益。一定要对SO2的污染进行有效的控制, 加快脱硫技术的经济化和产业化研究, 从而更好的保护惟一的人类赖以生存的地球。

摘要：本文首先对燃煤烟气脱硫技术的基本原理及分类进行了介绍, 然后概述了几个脱硫工艺选择的原则, 最后分析了脱硫工艺选择的一些要素和注意问题。

关键词：脱硫技术厂,烟气脱硫,工艺选择,SO2,酸雨

参考文献

[1]徐有宁, 关多娇.燃煤电厂烟气脱硫技术及脱硫工艺选择[J].东北电力技术, 2008 (6) .

[2]韩立鹏, 李天祥.燃煤电厂脱硫技术[J].山西化工, 2007 (4) .

[3]王威祥, 王占山.电厂脱硫技术概述[J].内蒙古科技与经济, 2008 (5) .

焊接工艺2(焊工工艺学电子教案) 第2篇

电弧具有两个特性，即它能放出强烈的光和大量的热。电弧发出的光和热被广泛地应用于工业上，如电弧是所有电弧焊接方法的能源。到目前为止，电弧焊在焊接方法中其所以仍占据着主要地位，一个重要的原因就是因为电弧能有效而简便地把电能转换成熔化焊接过程所需要的热能和机械能。

为了认识和掌握电弧焊方法，首先必须弄清电弧的实质，掌握电弧的基础知识。本章就是从理论上对电弧的性质及作用进行分析，通过学习，使我们能把焊接电弧的知识应用到电弧焊焊接工作中去，从而达到提高焊接质量的目的。

第一节： 焊接电弧的引燃过程

一、焊接电弧的概念

焊接时，将焊条与焊件接触后很快拉开，在焊条端部和焊件之间立即会产生明亮的电弧,电弧是一种气体放电现象。

我们在日常生活中经常可以看到气体放电现象，例如，每当我们切断电源的时候，在闸刀刚刚离开接触处的瞬间，往往会产生明亮的火花，这就是气体放电的现象。但它与焊接电弧相比较，焊接电弧不但能量大，而且连续持久。因此我们可以说：“由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。

一般情况下，由于气体的分子和原子都是呈中性的，气体中几乎没有带电质点，因此气体不能导电，电流也通不过，电弧就不能自发地产生。要使气体呈现导电性必须使气体电离，气体电离后，原来气体中的一些中性分子或原子转变为电子、正离子等带电质点，这样电流才能通过气体间隙而形成电弧。

１．气体电离

气体和自然界的一切物质一样，电子是按一定的轨道环绕原子核运动，在常态下原子是呈中性的。但在一定的条件下，气体原子中的电子从外面获得足够的能量，就能脱离原子核的引力而成为自由电子，同时原子由于失去电子而成为正离子。这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离。

使气体电离所需要的能量称为电离电位（或电离功）。不同的气体或元素，由于原子构造不同，其电离电位也不同。

在焊接时，使气体介质电离的种类主要有热电离、电场作用下的电离、光电离。

（１）热电离：气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。温度越高，热电离作用越大。

（２）电场作用下的电离：带电粒子在电场的作用下，各作定向高速运动，产生较大的动能，当不断与中性粒子相碰撞时，则不断地产生电离。如两电极间的电压越高，电场作用越大，则电离作用越强烈。

（３）光电离 中性粒子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离。

２．阴极电子发射

阴极的金属表面连续地向外发射出电子的现象，称为阴极电子发射。

焊接时，气体的电离是产生电弧的重要条件，但是，如果只有气体电离而阴极不能发射电子，没有电流通过，那么电弧还是不能形成。因此阴极电子发射也和气体电离一样，两者都是电弧产生和维持的必要条件。

一般情况下，电子是不能自由离开金属表面向外发射的，要使电子逸出电极金属表面而产生电子发射，就必须加给电子一定的能量，使它克服电极金属内部正也荷对它的静电引力。所加的能量越大，促使阴极产生电子发射作用就越强烈。电子从阴极金属表面逸出所需要的能量称为逸出功，电子逸出功的大小与阴极的成分有关。

焊接时，根据阴极所吸收的能量的不同，所产生的电子发射有以下几类：热发射、电场发射、撞击发射等。阴极发射电子后，又从焊接电源获得新的电子。

1）热发射 焊接时，阴极表面温度很高，阴极中的电子运动速度很快，当电子的动能大于阴极内部正电荷的吸引力时，电子即冲出阴极表面产生热发射。温度越高，则热发射作用越强烈。（２）电场发射 在强电场的作用下，由于电场对阴极表面电子的吸引力，电子可以获得足 够的动能，从阴极表面发射出来。当两电极的电压越高，金属的逸出功小，则电场发射作用越大。

（３）撞击发射 当运动速度较高，能量较大的正离子撞击阴极表面时，将能量传递给阴极而产生电子发射现象，叫做撞击发射。如果电场强度越大，在电场的作用下正离子的运动速度也越快则产生的撞击发射作用也越强烈。

实际上在焊接时，以上几种电子发射作用常常是同时存在，相互促进的，但在不同条件下，它们所起的作用可能稍有差异。例如，在引弧过程中，热发射和电场发射起着主要作用；电弧正常燃烧时，如采用熔点较高的材料（钨或碳等）作阴极，则热发射作用较显著；若用铜或铝等作阴极时，撞击发射和电场发射就起主要影响；而钢作阴极时，则和热发射、撞击发射、电场发射 都有关系。

二、焊接电弧的引燃过程

上面所讨论的气体电离及阴极电子发射，是电弧燃烧的必要条件，我们把开始造成两电极间气体发生电离及阴极电子发射而引起电弧燃烧的过程叫电弧引燃。

电弧的引燃是先将通上焊接电源的焊条末端与焊件表面相接触，然后很快地将焊条拉开至与焊件表面距离 ３～４ ｍｍ的间隙，则电弧就在焊条与焊件的间隙中燃烧了。焊接时，为什么首先要将焊条与焊件相接触，然后很快拉开至 ３～４ ｍｍ电弧才能引燃呢？它的理论依据是什么呢？下面我们针对这个问题来进行分析。

当焊条末端与焊件表面相接触时，焊接回路就发生了短路，这时可使回路电流增大到最大值。另外，由于电极表面的不平整，因而在接触部分通过的电流密度非常大，根据焦耳·楞次定律2（Q=0.24ＩＲｔ）可以知道，由于电流的热作用，使接触部分的签属温度剧烈地升高而熔化，甚至部分发生蒸发而变成金属蒸气。当很快地提起焊条时，在焊条离开焊件的瞬间，强大的电流只能从熔化金属的细颈通过，由大电流密度而产生的热作用突然增大，使细颈部分液体金属的温度猛烈升高，甚至像“保险丝”气化爆裂那样，使两极液体金属迅速分开。由于短路时强大电流的热作用及金属蒸气的存在，促使焊条与焊件的间隙中气体温度增高，在热与电场的作用下，这些高温气体就会发生电离，这样，在焊条与焊件的气体间隙中就充满了带电粒子、电子及正离子，因此就具备了电弧在这里燃烧的条件。同时当焊条与焊件接触而发生短路时，数值很大的短路电流使电源电压急剧的降低，几乎达到零值。但是当焊条提起离开焊件的瞬间，焊接回路中的电流就急剧的减小。焊条与焊件之间的电股叵快的增高到能满足电弧燃烧所需要的电压值（一般为 １８～２４ Ｖ）。而且在电压恢复的瞬间，由于两极间电场强度很大，于是电场发射作用立即产牛，而热发射、撞击发射也随之产生。这样，在阴极不断发射电子和两极间气体微粒连续地发生电离和中和的过程，并在电场作用下，带电粒子各自作定向高速运动，电弧便引燃起来了。

在焊接过程中，电源电压由短路时的零值增到电弧复燃的电压值所需要的体可，称为电压恢复时间。电压恢复时间对于焊接电弧的复燃及焊接过程中电弧的稳定性具有重大的实际意义。这个时间长或短，是由弧焊机的特性来决定的。在电弧焊接时，对电压恢复时间要来越短越好，一般不超过 0.05s、如果电庄恢复时间太长，则电弧就不容易引燃并造成焊接过程不稳定。

焊接电弧引燃的顺利与否，还与如下几个因素有关：焊接电流强度、电弧中的电离物质。电源的空载电压及其特性等。如果焊接电流大，电弧中又存在容易电离的元素，电源的空载电压高时，则电弧的引燃就容易。

第二节：焊接电弧的构造及静特性

一、焊接电弧的构造及温度

焊接电弧的构造可划分三个区域；阴极区、阳极区、弧柱。电弧焊是利用电弧的热能来达到连接金属的目的。电弧的热能是由上述各个区域的电过程作用下产生的，由于各区域的电过程特点不同，因此各区域所放出的能量及温度的分布也是不相同的。

１、阴极区

-5-6电弧紧靠负电极的区域称为阴极区，阴极区很窄，约为１０～10ｃｍ。在阴极区的阴极表面有一个明显的光亮斑点，它是电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的微小区域。称为阴极辉点。

阴极区的温度一般达2130～3230℃，放出的热量占36％左右。阴极温度的高低主要取决于阴极的电极材料，而且阴极而温度一般都低于阴极金属材料的沸点，此外，如果增加电极中的电流密度，那么阴极区的温度也可以相应提高。

２、阳极区

-3-4电弧紧靠正电极的区域称为阳极区，阳极区较阻极区宽，约为10—10ｃｍ。在阳极区的阳极表面也有光亮的斑点，它是电弧放电时，正电极表面上集中接收电子的微小区域．称为阳极辉点。

阳极不发射电子，消耗能量少，因此在和阴极材料相同时，阳极区的温度略高于阴极，阳极区的温度一般达2330—3930℃，放出热量占43％左右。一般手工电弧焊时，阳极的温度比阴极的温度高些。

３、弧柱

电弧阴极区和阳极区之间的部分称为弧柱。由于阴极区和阳极区都很窄，因此弧柱的长度基本上等于电弧长度。弧柱中所进行的电过程较复杂，而且它的温度不受材料沸点的限制，因此弧柱的中心温度可达5730～7730℃。放出的热量占21％左右（手工电弧焊）。弧柱的温度与弧柱中气体介质和焊接电流大小等因素有关；焊接电流越大，弧柱中电离程度也越大，弧柱温度也越高。

以上是直流电弧的热量和温度分市情况·而交流电弧由于电源的极性是周期性地改变的（５０ ＨＺ），所以两个电极区的温度趋于一致（近似于它们的平均值）

４、电弧电压

电弧两端（两电极）之间的电压降称为电弧电压。当弧长一定时，电弧电压的分布如P41页图３—５所示。

电弧电压用下式表示：－。

Ｕ弧=Ｕ阴+Ｕ阳+Ｕ柱=Ｕ阴+Ｕ阳十bl弧 式中：Ｕ弧——电弧电压（Ｖ）；

Ｕ阴——阴极压降（Ｖ）。

Ｕ阳——阳极压降（Ｖ）；

Ｕ柱——弧柱压降（Ｖ）；

ｂ——单位长度的弧柱压降，一般为 ２０～４０ Ｖ／ｃｍ；

l弧——电弧长度（ｃｍ）。；

二、电孤的静特性

在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系称为电弧静特性，一般也称伏—安特性。表示它们关系的曲线叫做电弧的静特性曲线。

１．电弧静特性曲线

电弧静特性曲线呈Ｕ形，它有三个不同的区域，当电流较小时．电弧静特性是属下降特性区，即随着电流增加电压减小；当电流稍大时，电弧静特性属平特性区，即电流大小变化，而电压几乎不变；当电流较大时，电弧静特性属上升特性区，电压随电流的增加而升高.２．焊接方法不同时的电弧静特性曲线

不同的电弧焊方法，在一定的条件下，其静特性只是曲线的某上区域。

（1）、手工电弧焊 手弧焊时，由于使用电流受到限制（手弧焊设备的额定电流值不大于500Ａ），故其静特性曲线无上升特性区。

（2）、埋弧自动焊 在正常电流密度下焊接时，其静特性为平特性区，采用大电流密度焊接时，其静特性为上升特性区。

（3）、钨极氩弧焊 一般在小电流区间焊接时，其静特性为下降特性区；在大电流区间焊接时，静特性为平特性区。

（４）、细丝熔化极气体保护焊 由于电流密度较大，所以其静特性曲线为上升特性区。在一般情况下，电弧电压总是和电弧长度成正比地变化，当电弧长度增加时，电弧电压升高，其静特性曲线的位置也随之上升。

第三节： 焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性

一、焊接电源的极性

在焊接过程中，直流弧焊发电机的两个极（正极和负极）分别接到焊件和焊钳上。从前一节电弧的构造及温度可知，当焊件或焊钳所接的正、负极不同测温度也相应不同。因此，在使用直流弧焊发电机时，应考虑选择电源的极性问题，以保证电弧稳定燃烧和焊接质量。

所谓电源极性就是在直流电弧焊或电弧切割时，焊件与电源输出端正、负极的接法，有正接和反接两种。所谓正接就是焊件接电源正极，电极接电源负极的接线法，正接也称正极性。反接就是焊件接电源负极，电极接电源正极的接线法，反接也称反极性，对于交流电焊机来说，由于电源的极性是交变的，所以不存在正接和反接。

二、焊接电没标性的应用

在选用焊接电源的极性时，主要应根据焊条的性质和焊件所需的热量来决定。在电弧构造这一节中，我们已知手弧焊时，当阳极和阴极的材料相同时，则阳极区的温度大于阴极区的温度。因此我们在使用酸性焊条（如Ｅ４３０３等）时，利用电源的不同极性接线法，来焊接不同要求的焊件。如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；而在焊接薄钢板时，则采用直插足接性；可防止烧穿。若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正极性和反极性之间。

如果在焊接重要结构使用碱性低氢钠型焊条时，无论焊接厚板或薄板，均应采用直流反极性，因为这样可以减少飞溅现象和减少气孔倾向，并能使电弧稳定燃烧。

三、电弧燃烧的税定性

焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、飘移和磁偏吹等）的程度，电弧的稳定燃烧是保证焊接质量的一个重要因素，因此维持电弧稳定性是非常重要的。电弧不稳定的原因除焊工操作技术不熟练外，还与下列因素有关：

１、焊接电源的影响

（１）焊接电源的特性 焊接电源的特性是焊接电源以那种形式向电弧供电，如焊接电源的特性符合电弧燃烧的要求则电弧燃烧稳定。反之，则电弧燃烧不稳定。

（２）焊接电流的种类 采用直流电源焊接时，电弧燃烧比交流电源稳定。这是因为采用交流电源焊接时，电弧的极性是周期性变化的（50ＨＺ），就是每秒钟电弧的燃烧和熄灭要重复１００次，因此交流电源焊接时电弧没有直流电源时稳定。

（３）焊接电源的空载电压 具有较高空载电压的焊接电源不仅引弧容易，而且电弧燃烧也稳定。这是因为焊接电源的空载电压较高，电场作用强，电场作用下的电离及电场发射就强烈，所以电弧燃烧稳定。

２．焊接电流的影响

焊接电流大，电弧的温度就增高，则电弧气氛中的电离程度和热发射作用就增强，电弧燃烧也就越稳定。通过实验测定电弧稳定性的结果表明：随着焊接电流的增大，电弧的引燃电压就降低；随着焊接电流的增大，自然断弧的最大弧长也往大大。所以焊接电流越大。电弧燃烧越稳定。

３．焊条药皮的影响’

焊条药皮或焊剂中加入电离电位比较低的物质（如Ｋ、Ｎａ、Ｃａ的氧化物），能增加电弧气氛中的带电粒子，这样就可以提高气体的导电性，从而提高电弧燃烧的稳定性。

如果焊条药皮或焊剂中含有电离电位比较高的氟化物（ＣａＦ2）及氯化物（ＫＣl、ＮaCl）时，由于它们较难电离，因而降低了电弧气氛的电离程度，使电弧燃烧不稳定。

４、电弧长度的影响

电弧长度对电弧的稳定性也有较大的影响，如果电弧太长，电弧就会发生剧烈摇动，从而破坏了焊接电弧的稳定性，而且飞溅也增大。

５．其它影响因素

焊接处如有油漆、油脂、水分和锈层等存在时。也会影响电弧燃烧的稳定性，因此焊前做好焊件表面的清理工作十分重要。

焊条受潮或焊条药皮脱落，也会造成电弧燃烧不稳定。此外风大、气流、电弧们吹等均会造成电弧燃烧不稳定。

第四节 焊接电弧的偏吹

一、焊接电弧们吹的原因

在正常情况下焊接时，电弧的中心轴线总是保持着沿焊条电极的轴线的方向。随着焊条变换倾斜角度，电弧也跟着电极轴线的方向而改变。因此，我们利用电弧这一特性来控制焊缝成形。但有时在焊接过程中，因气流的干扰、磁场的作用或焊条偏心的影响，使电弧中心偏离电极轴线的现象，这种现象称为电弧偏吹。

在焊接过程中，有时电弧偏吹的现象会引起电弧强烈的摆动甚至发生熄弧，不仅使焊接过程发生困难，而且影响了焊缝成形和焊接质量，因此焊接时应尽量减少或防止电弧偏吹现象。引起电弧偏吹的原因很多，一般归纳为以下几方面：

１、焊条偏心度过大

所谓焊条的偏心度是指焊条药皮沿焊芯直径方向偏心的程度，焊条偏心度过大了主要是焊条的质量问题。由于焊条药皮厚薄不均匀，药皮较厚的一边比药皮较薄的一边熔化时需吸收更多的热，因此药皮较薄的一边很快熔化而使电弧外露，迫使电弧往外偏吹（见图３—９）。在焊接时遇到这种情况，通常采用调整焊条倾斜角度（使偏吹方向转向熔池）的方法来解决，但如果焊条的偏心度过大时，仅依靠调整焊条倾斜角度是不能确保焊接质量的。因此，为了保证焊接质量，在焊条生产中对焊条的偏心度有一定的限制。

２．电弧周围气流的干扰

电弧周围气体的流动也会把电弧吹向一侧而造成偏吹。造成电弧周围气体剧烈流动的原

因是多方面的，有时是大气中的气流影响，有时是由于热对流的影响。例如：在露天大风中操作 或在狭窄焊缝处焊接时，电弧偏吹情况很严重，甚至使焊接过程发生困难；在管子焊接时，由于 空气在管子中流动速度较大，形成所谓“穿堂风”使电弧发生偏吹；在开坡口的对接接头第一层 焊缝的焊接时，如果接头间隙较大，往往由于热对流的影响也会使电弧发生偏吹现象。一般由 于气流干扰产生的偏吹，只要根据具体情况查明气流来源、方向，进行遮挡即可解决。

３．磁偏吹

直流电弧焊时，因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。它 是由于直流电所产生的磁场在电弧周围分布不均匀而引起的电弧偏吹。

造成电弧产生磁偏吹的因素主要有下列几种：

（１）接地线位置不正确引起的电弧偏吹 焊接时，由于接地线的位置不正确，使电弧周围 的磁场分布不均匀，从而造成电弧的偏吹（见图３—１０）。在图３—１０中，当焊接电流从接点 “十”流经焊件，通过电弧到焊条再进入接点“一”时，沿途产生的磁力线分布在电流通路的四 周，但电流流经焊件拐弯到电弧时，在电弧两侧的磁力线分布就极不均匀，电弧左侧（在接点方 向的一边）的磁力线较右侧的磁力线更密集，结果造成了电弧左侧的磁场大于右侧的磁场，使 电弧向磁场较小的右侧偏吹，从而产生磁偏吹现象。

（２）铁磁物质引起的电弧偏吹 由于铁磁物质（钢板、铁块等）的导磁能力远远大于空气，因此，当焊接电弧周围有铁磁物质存在时，在靠近铁磁体一侧的磁力线大部分都通过铁磁体形 成封闭曲线，使电弧同铁磁体之间的磁力线变得稀疏，而电弧另一侧磁力线就显得密集。

（３）焊条与焊件的相对位置不对称引起的电Ｎ价政 当在靠近焊件边缘处开始进行焊接时。经常会发生电弧偏吹，而当逐渐靠近焊作的中心时，则电弧的偏吹现象就逐渐减小或没有。这是由于在焊接焊缝起头时，焊条与焊件所处的位置不对称，造成电弧周围的磁场分布不平衡，再加上热对流的作用低产生电弧偏吹。

焊接电弧的磁偏吹与焊接电流有关，焊接电流越大，磁偏吹现象越严重，尤其是当采用300——400Ａ的直流电源焊接时，电弧偏吹的现象更为严重。

总之，产生电弧磁偏吹现象，只有在使用直流电源焊接时才会发生，而对交流电源来说一般不会产生明显的磁偏吹现象。

二、减少成防止焊接电弧们吹的方法：

焊接电弧偏吹会给焊接工作造成不少困难．还会使焊缝产生气孔、未焊透和焊偏等缺陷。因此必须根据电弧偏吹的规律，采取相应的措施加以克服或减少电弧偏吹的现象。下面介绍焊接工作中常用的几种克服电弧偏吹的措施：

1、焊接时，在条件许可的情况下尽量使用交流电源焊接。

2、在露天操作时，如果有大风则必须用挡板遮挡，对电弧进行保护。在管子焊接时，必须将管口堵住，以防止气流对电弧的影响。

3、在焊接间隙较大的对接焊缝时，可在接缝下面加垫板，以防止热对流引起的电弧偏吹。

４．在焊缝两端各加一小块附加钢板（引弧板及引出板），使电弧两侧的磁力线分布均匀并 减少热对流的影响，以克服电弧编吹。

５．采用短弧焊接，因为短弧时受气流的影响较小，而且在产生磁偏吹时．如果采用短弧焊接也能减小磁偏吹程度，因此采用短弧焊接是减少电弧偏吹的较好方法。

６．在操作时适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池，这种方法在实际工作中应用得较为广泛。

７·适当地改变焊件上的接地线部位，尽可能使电弧周围的磁力线分布均匀，也能克服磁偏吹的接线方法。

此外。采用小电流焊接对克服磁偏吹也能起一定的作用。

以上这些方法，有的受到具体工作条件的限制，不便采用，有些只能减轻电弧的偏吹，所以在实际使用中应灵活运用一种或几种方法，以求得到更好的效果。

第五节： 焊条（或焊丝）的熔化及熔滴过渡

一、焊条（或焊丝）金属的熔化

１。焊条（或焊丝）金属的加热

熔化极电弧焊时，焊条（或焊丝）具有两个作用：它们既作为电极，熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池。焊接时，加热并熔化焊条或焊丝的热量有：电阻热、电弧热。化学热。在一般情况下化学热仅占１％～３％，因此可忽略不计。

（１）电阻加热 当电流通过焊条或焊丝时，将产生电阻热。电阻热的大小决定于焊条（或焊丝）的伸出长度、电流密度和焊条（或焊丝）金属的电阻率。

从导电的接触点到焊条（或焊丝）末端的长度称为伸出长度，即通电部分的长度。伸出长度越大则通电的时间增加，电阻热加大。当电流密度增加，电阻热也加大。焊条（或焊丝）的电阻还决定于焊条（或焊丝金属本身的电阻率和直径。如不锈钢焊条的电阻率比低碳钢焊条大，因此在同样电流密度的条件下所产生的电阻热也大。同种材料的焊条（或焊丝）其直径越大，则电阻越小，相对产生的电阻热也就减小，过高的电阻热将给焊接过程带来不利的影响，如手弧焊时过高的电阻热将使焊条药皮在进入熔化前就发红变质，失去保护和冶金作用；自动焊时，过高的电阻热将使焊丝发生崩断而影响焊接。为了减少过高的电阻热所带来的不利影响，在焊接过程中采取的措施是：

１）限制焊条（或焊丝）的伸出长度一手弧焊时焊条不能过长，特别是在采用细直径焊条时，更要限制其长度。例如，直径5ｍｍ的焊条；其最大长度为 450ｍｍ由；而直径为 2.5ｍｍ的焊条，其最大长度为 300ｍｍ。但同样直径的不锈钢焊条，其长度还要短一些，如直径5ｍｍ的不锈钢焊条，长度为400 ｍｍ。埋弧自动焊及气体保护焊时，在焊接工艺参数的选择中对焊丝伸出长度都有一定的限制。

２）限制焊接电流密度值 对于一定直径的焊条（或焊丝），在生产中应根据工艺的要求选用合适的电流值，决不能单纯为了提高效率而选用过高的电流值。埋弧自动焊及CO2气体保护焊时，由于焊丝伸出长度比焊条长度短得多，所以同样直径的焊丝可以选用比手弧焊大得多的电流值，这样就大大地提高了生产率。不锈钢焊条由于本身材料的电阻率大，所以选用电流应比同样直径的碳钢焊条小一些。

（２）电弧加热 电弧产生的热量仅有一部分用来熔化焊条人或焊丝），大部分热量是用来熔化母材、药皮或焊剂，还有相当一部分热量消耗在辐射＞飞溅和母村传热上。

２．焊条（或焊丝）金属的熔化

焊条（或焊丝）金属受到电阻热和电弧热加热以后开始熔化。

二、熔滴过渡的作用力

熔滴是电弧焊时，在焊条（或焊丝）端部形成的和向熔池过渡的液态金属滴。熔滴通过电弧 空间向熔池转移的过程称为熔滴过渡。熔滴过渡对焊接过程的稳定性、焊缝成形、飞溅及焊接接头的质量有很大的影响，因此了解这个问题对于掌握熔化极焊接工艺是很重要的。

金属熔滴向熔池过渡的形式，大致可分为三种，即粗滴过渡、短路过渡、喷射过渡。

为什么熔滴过渡会有上述这些不同的形式呢？这是由于作用于液体金属熔滴上的外力不同的缘故。在焊接时，采取一定的工艺措施，就可以改变熔滴上的作用力，也就使熔滴按人们所需要的过渡形式自焊条向熔池过渡。

１．熔滴的重力

任何物体都会因为本身的重力而具有下垂的倾向。平焊时，金属熔滴的重力起促进熔滴过渡的作用。但是在立焊或仰焊时，熔滴的重力阻碍了熔滴向熔池过渡，成为阻碍力。

２．表面张力

液体金属像其它液体一样具有表面张力卿液体在没有外力作用时，其表面积会尽量减小，缩成圆形。对液体金属来说，表面张力使熔化金属成为球形。

焊条金属熔化后，其液体金属并不会马上掉下来，而是在表面张力的作用下形成球滴状悬挂在焊条末端。随着焊条不断熔化，熔滴体积不断增大，直到作用在熔滴上的作用力超过熔滴与焊芯界面间的张力时，熔滴才脱离焊芯过渡到熔池中去。因此表面张力对平焊时的熔滴过渡并不利。

但表面张力在仰焊等其它位置的焊接时，却有利于熔滴过渡、其一是熔池金属在表面张力作用下，倒悬在焊缝上而不易滴落；其二，当焊条末端熔滴与熔池金属接触时，会由于熔池表面张力的作用，而将熔滴拉入熔池。表面张力越大焊芯末端的熔滴越大，表面张力的大小与多种因素有关，如焊条直径越大焊条末端熔滴的表面张力也越大，液体金属温度越高，其表面张力越小，在保护气体中加入氧化性气体（Ａｒ—Ｏ。、Ａｒ—ＣＯ。），可以显著降低液体金属的表面张力，有利 于形成细颗粒熔滴向熔池过渡。

３．电磁力

从电工学里我们知道，两根平行的载流导体若它们通过的电流方向相同，则这两根导体彼此相吸。使这两根导体相吸的力叫做电磁力，方向是从外向内。电磁力的大小与两根导体上的电流的乘积成正比，即通过导体的电流越大，电磁力越大。

在进行焊接时，我们可以把带电的焊丝及焊丝末端的液体熔滴看做是由许多载流导体组成的，这样，根据上述的电磁效应原理，不难理解，焊丝及熔滴上同样受有四周向中心的径向收缩力，因此称之为电磁压缩力。电磁压缩力使焊条的横截面具有缩小的倾向，电磁压缩力作用在焊条的固态部分是不起作用的，但是对焊条端部的液体金属来说却具有很大的影响，促使熔滴很快形成。在球形的金属熔滴上，电磁力垂直地作用其表面上，电流密度最大的地方将在熔滴的细颈部分，这部分也将是电磁压缩力作用最大的地方。因此随着颈部逐渐变细，电流密度增大，电磁压缩力也随之增 强，则促使熔滴很快地脱离焊条端部向熔池过渡，这样就保证了熔滴在任何空间位置都能顺利过渡到熔池。

在焊接电流较小或焊接电流较大的两种情况下，电磁压缩力对熔滴过渡的影响是不同的。焊接电流较小时，电磁力很小，这时，焊丝末端的液体金属主要受到两个力的影响，一个是表面张力，另一个是重力。因此，随着焊丝不断熔化，悬挂在焊丝末端的液体溶滴的体积不断增大，当体积增大到一定程度，其重力足以克服表面张力的时候，熔滴便脱离焊丝，在重力作用下落向熔池。这种情况下熔滴的尺寸往往是较大的，这种大熔滴通过电弧间隙时，常使电弧短路，产生较大的飞溅，电弧燃烧非常不稳。焊接电流较大时，电磁压缩力就比较大，相比之下，重力所起的作用就很小，液体熔滴主要是在电磁压缩力的作用下，以较小的熔滴向熔地过渡，而且方向性较强，不论是平焊位置或仰焊位置，熔滴金属在电磁压缩力作用下，总是沿着电弧轴线自焊丝向熔池过渡。

焊接时，一般焊条（或焊丝）上的电流密度都比较大，因此电磁力是焊接过程中促使熔滴过渡的一个主要作用力。在气体保护焊时，通过调节焊接电流的密度来控制熔滴尺寸，是工艺上的一个主要手段。

焊接时电弧周围的电磁力，除了上述的作用以外，还能产生另外一种作用力，这就是由于磁场强度分布不均匀而产生的力。因为焊条金属的电流密度大于焊件的电流密度，因此在焊条上所产生的磁场强度要大于焊件上所产生的磁场强度，因此产生了一个沿焊条纵向的电场力。它的作用方向是由磁场强度大的地方（焊条）指向磁场强度小的地方（焊件），所以无论焊缝的空间位置如何，始终是有利于熔滴向熔池过渡的。

４．极点压力

在焊接电弧中的带电微粒主要是电子和正离子，由于电场的作用，电子向阳极运动，正离子向阴极运动，这些带电粒子撞击在两极的辉点上，便产生了机械压力，这个力称为极点压力。它是阻碍熔滴过渡的力，在直流正接时，阻碍熔滴过渡的是正离子的压力。反接时，阻碍熔滴过渡的是电子的压力。由于正离子比电子的质量大，所以正离子流的压力要比电子流的压力大。因此，反接时容易产生细颗粒过渡，而正按时则不容易，这就是极点压力不同的缘故。

５．气体的吹力

在手工电弧焊时，焊条药皮的熔化稍增落后于焊芯的熔化，在药皮的末端形成一小段尚未熔化的“喇叭”形套管，套管内有大量的药皮造气剂分解产生的气体及焊芯中碳元素氧化生成的ｃｏ气体，这些气体因加热到高温，体积急剧膨胀，并顺着未熔化套管的方向，以挺直（直线的）而稳定的气流冲击，把熔滴吹到熔池中去。不论焊缝的空间位置怎样，这种气流都将有利于熔滴金属的过渡。

三、熔滴的过渡形式

金属熔滴向熔池过渡根据其形式不同，大致可分为三种，即粗滴过渡、短路过渡、喷射过 渡。

１．粗滴过渡

当电弧长度超过一定值时，熔滴依靠表面张力的作用可以保持在焊条（或焊丝）端部自由长大，当促使熔滴下落的力（如重力、电磁力等）大于表面张力时，熔滴就离开焊条（或焊丝）自由过渡到熔池，而不发生短路。

粗滴过渡就是熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由过渡的形式，由于粗滴过渡飞溅大，电弧不稳定，不是焊接工作所希望的。在焊接过程中熔滴尺寸的大小与焊接电流、焊丝成分、药皮成分有关。

２．短路过渡

焊条（或焊丝）端部的熔滴与熔池短路接触，由于强烈过热和磁收缩的作用使其爆断，直接向熔池过渡的形式称为短路过渡。

短路过渡能在小功率电弧下（小电流，低电弧电压），实现稳定的金属熔滴过渡和稳定的焊接过程，适合于薄板或需低热输入的情况下的焊接。

３．喷射过渡

熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式，称为喷射过渡，熔滴的尺寸随着焊接电流的增大而减小，在弧长一定时，当焊接电流增大到一定数值后，即出现喷射过渡状态。这里需要强调指出的是产生喷射过渡除了要有一定的电流密度外，还必须要有一定的电弧长度（电弧电压）。如果电弧电压太低（弧长太短），不论电流数值有多大，也不可能产生喷射过渡。

喷射过渡的特点是熔滴细，过渡频率高，熔滴沿焊丝的轴向以高速向熔池运动，并具有电弧稳定、飞溅小、熔深大、焊缝成形美观、生产效率高等优点。

第四章 手工电弧焊工艺

手工电弧焊是熔化焊中最基本的一种焊接方法，手工电弧焊接电极材料的不同可分为熔化极手工电弧焊和非熔化极手工电弧焊（如手工钨极气体保护焊）两种。熔化极手工电弧焊（简称手工电弧焊）使用的设备简单、操作方便、灵活，适应各种条件下的焊接，因此是各生产部门应用最广的一种焊接方法。虽然各种自动化的焊接方法在生产中不断推广使用，但对一些结构形状复杂、零件小、焊缝短或弯曲的焊件，如果采用自动化焊接就较困难，而必须采用手工电弧焊来完成。因此无论在国内外，手工电弧焊目前仍然是焊接工作中的主要方法之一。

第一节 焊接接头型式和焊缝形式

一、焊接接头型式

用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称接头），焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。在手工电弧焊中，由于焊件的厚度、结构的形状及使用条件不同，其接头型式及坡口形式也不相同。根据国家标准ＧＢ９８５—８０规定，焊接接头的基本型式可分为：对接接头、T型接头、角接接头、搭接接头四种。有时焊接结构中还有一些其它类型的接头型式，如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等。

１．对接接头

两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，对接接头在焊接结构中是采用最多的一种接头型式。

根据焊件的厚度、焊接方法和坡口准备的不同，对接接头可分为：

1）I形坡口 当钢板厚度在６ｍｍ以下，一般不开坡口，只留ｌ～２ｍｍ的根部间隙，但这也不是绝对的，在有些重要的结构中，当钢板厚度大于３ｍｍ时要求开坡口。所谓坡口就是根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工出一定几何形状的沟槽。

２）开坡口的对接接头 开坡口就是用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程。将接头开成一定角度叫坡口角度，其目的是为了保证电弧能深入接头根部，使接头根部焊透，以便于清除熔渣获得较好的焊缝成形，而且坡口能起到调节焊缝金属中母材和填充金属比例的作用。钝边（焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分）是为了防止烧穿，但钝边的尺寸要保证第一层焊缝能焊透。根部间隙（焊前，在接头根部之间预留的空隙）也是为了保证接头根部能焊透。板厚大于６ｍｍ的钢板，为了保证焊透，焊前必须开坡口。坡口形式分为：

１）V形坡口 钢板厚度为７～４０ｍｍ时，采用Ｖ形坡口。Ｖ形坡口有Ｎ形坡口、钝边Ｖ形坡口、单边Ｖ形坡口、带钝边单边Ｖ形坡口四种，V形坡口的特点是加工容易，但焊后焊件易产生角变形。

２）双Ｖ形坡口 钢板厚度为 １２～６０ ｍｍ时可采用双Ｙ形或双Ｖ形坡口，也称 Ｘ形坡口，Ｘ形坡口与Ｖ形坡口相比较，具有在相同厚度下，能减少焊着金属量约二分之一，焊件焊后变形和产生的内应力也小些。所以它主要用于大厚度及要求变形较小的结构中。

３）U形坡口 Ｕ形坡口有带钝边Ｕ形坡口、双Ｕ形坡口带钝边、带钝边Ｊ形坡口，当钢板厚度为 ２０～６０ ｍｍ时，采用带钝边Ｕ形坡口，当厚度为４０～６０mm时采用双Ｕ形坡口带钝边。

Ｕ形坡口的特点是焊着金属量最少，焊件产生的变形也小，焊缝金属中母材金属占的比例也小。但这种坡口加工较困难，一般应用于较重要的焊接结构。

２．Ｔ形接头

一焊件之端面与另一焊件表面构成直角不同广度钢板对接的厚度近似直角的接头，称为Ｔ形接头。Ｔ形接头在焊接结构中被广泛地采用，特别是造船厂的船体结构中，约７０％的焊缝是这种接头形式。按照焊件厚度和坡口准备的不同,T形接头可分为不开坡口、单边Ｖ形Ｋ形及带钝边双Ｊ形四种形式。

Ｔ形接头作为一般联系焊缝，钢板厚度在２～３０ｍｍ时，可采用不开坡口，它不需要较精确的坡口准备。若Ｔ形接头的焊缝要求承受载荷坝ｕ应按照钢板厚度和对结构强度的要求，可分别选用单边Ｖ形、带钝边双单边Ｖ形或带钝边双Ｊ形等坡口形式，使接头能焊透，保证接头强度。

３．角接接头

00两焊件端面问构成大于３０，并小于１３５夹角的接头，称为角接接头。

角接接头一般用于不重要的焊接结构中。根据焊件厚度和坡口准备的不同，角接接头可分为I形坡口、单边ｖ形坡口、带钝边ｖ形坡口及带钝边双单边ｖ形坡口四种形式，但开坡口的角接接头在一般结构中较少采用。

４．搭接接头

两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头。搭接接头根据其结构形式和对强度的要求不同，可分为不开坡口、塞焊缝或槽焊缝，不开坡口的搭接接头，一般用于１２ｍｍ以下钢板，其重选部分为３～５倍板厚，并采用双面焊接。这种接头的装配要求不高，也易于装配，但这种接头承载能力低，所以只用在不重要的结构中。

当遇到重叠钢板的面积较大时，为了保证结构强度，可根据需要分别选用圆孔塞焊缝和长孔槽焊缝的接头型式。这种型式特别适合于被焊结构狭小处及密闭的焊接结构，塞焊缝和糟焊缝的大小和数量要根据板厚和对结构的强度要求而定。

５．坡口的选择原则

上述各种接头形式在选择坡口型式时，应尽量减少焊缝金属的填充量，便于装配和保证焊接接头的质量，因此应考虑下列几条原则：

（１）是否能保证焊件焊透；

（２）坡口的形状是否容易加工；

（３）应尽可能地提高生产率、节省填充金属；（４）焊件焊后变形应尽可能小。

二、焊经形式

焊缝是焊件经焊接后所形成的结合部分，焊缝按不同分类的方法可分为下列几种形式：

１．按焊缝在空间位置的不同可分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。

２．按焊缝结合形式不同可分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝三种形式。

３．按焊缝断续情况可分为：

（１）定位焊缝 焊前为装配和固定焊件接头的位置而焊接的短焊缝，称为定位焊缝。

（２）连续焊缝 沿接头全长连续焊接的焊缝。

（３）断续焊缝 沿接头全长焊接具有一定间隔的焊缝，称为断续焊缝。它又可分为并列断续焊缝和交错断续焊缝。断续焊缝只适用于对强度要求不高，以及不需要密闭的焊接结构。

第二节：焊缝符号表示法

在图样上标注焊接方法、焊缝型式和焊缝尺寸的符号称为焊缝符号（焊缝代号）。焊缝符号表示法国家标准为ＧＲ３２４－８８。标准等效采用国际标准ＩＳＯ２５５３－８４（焊缝在图样上的符号表示法》。

焊缝符号一般由基本符号与指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。

一、符号 １．基本符号

基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，见表４—２。

２．辅助符号

辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表４—３。表４—３ 辅 助 符 号

３．补充符号

补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表４—５。补充符号的应用示例见表４—６。

二、符号在目样上的位置１．基本要求

完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号、补充符号以外，还包括指引线、一些尺寸符号及数据。

指引线一般由带有箭头的指引线

ｒ（简称箭头线）和两条基准线（一条为实线，另一条为虚线）两部分组成，如图

４一９所示。

２·箭头线和接头的关系

石膏工艺像制作技术 第3篇

二、材料 熟石膏粉，要求越细越好。我国生产石膏粉的地方非常多，如当地买不到石膏粉，可与生产厂家直接联系。质量要求洁白无杂质、干燥，细度在１００目以上，凝固时间８～２０分钟。只有选择合格的石膏粉，才能制作出合格的石膏像。

三、操作程序

１．夹模具。 先将模具背后开口的两边合拢，模具内壁的线条对正，用铁夹子夹好，夹子的个数视模具大小而定，以不漏水为宜。

２．洗模具。将水灌进模具内摇动冲洗，其作用有二：一是检查夹缝是否漏水，二是便于脱模。冲洗后将水倒干净（初学阶段可在模具内壁涂上一点肥皂水，更便于脱模）。初学者对柔软胶模不适应操作，尤其是大型模具更难掌握，解决办法有以下几点：①如模具在邮寄途中因挤压变形，可用热水烫一下即可复原；②用铁夹子夹好后在模具内塞一些碎纸起填充作用，不要塞得过多，以免模具变形；③将模具放在平坦的地上，一人用手稳住模具，另一人将石膏浆硬结后的模具内的碎纸拿出，再浇模。模具表面抹上石膏浆后比较硬，操作更方便，浇出的像不变形。一些较大的像如不采取这种办法，则无法操作。

３．调浆。先将搪瓷杯盛清水，把石膏粉均匀地撒下去，要求都能吸到水分，以撒到与水面基本相平为宜，然后用小刀迅速搅匀。

４．浇模。共浇两次：第一次将模子倒拿，把石膏浆倒进模内，然后用手握住模具上下左右四面转动，使石膏浆在模具内壁的每个部位都均匀流到。头部手脚等狭小部位容易发生空洞，摇的时候要特别注意，待石膏浆流到这个部位时摇动一下。浇完后用手握住夹子倒提几分钟（不要乱动，否则会使工艺品变形），让其硬结，之后放在平地上准备再浇第二次。浇第二次与第一次相同，只是调的膏浆要稀一些，握模具的手要轻，否则会把第一次初结的石膏层损坏，浇完再挂一会儿。浇石膏浆的厚度，第一次浇３～４毫米，第二次浇２～３毫米，两次共浇５～６毫米，约一根筷子的厚度。浇两次的优点是：第一次没有浇到的地方，第二次就可以浇到，也可以矫正石膏像干燥时可能出现的轻微变形。浇模时，石膏像的中心必须是空心，石膏像浇实心的，石膏粉用量就会增加，造成浪费；但浇得太薄则容易破损。

５．加固底座四周。调少许石膏浆，用小刀刮在像的底座四周，向内加宽１厘米。注意：每个模具底座有两部分，浇模具只浇前部分，后部分是生产模具时用的，仔细观察就会领悟。

制药工艺用水的生产工艺技术 第4篇

纯化水为采用离子交换法、反渗透法、蒸馏法或其他适宜的方法制得药用的水, 无任何附加剂。

1.1 纯化水的制备工艺。目前在制药企业生产中主要有以下四种纯化水制备工艺流程。

1.1.1 预处理工序第一道是投加絮凝剂, 以促使水中胶体状微粒凝聚, 可去除水中部分铁、锰、氟和有机物。

投加的絮凝剂的常用种类有ST高效絮凝剂、聚合氯化铝, 有时再添加聚丙烯酸胺以增强凝聚效果。

1.1.2 地表水除浊度

此流程适用于浊度<30的河水与普通自来水, 通过处理一般可使清水浊度<1。

1.1.3 原水同时除浊、除有机物及余氯。如原水中有机物 (COD) 、余氯含量高, 则采用以下流程:

其中, 多介质过滤器主要去除水中悬浮物、机械杂质, 降低出水浊度, 以满足后退深度净水、脱盐系统的进水水质指标。活性炭过滤器采用粒状活性炭作滤料来吸附有机物、余氯、胶体, 降低色度、浊度, 保证后道系统的正常运行。精密过滤器其过滤精度有1Pm、5Pm、10Pm等, 是一种效率高、阻力小的深层过滤方式, 可用于膜分离系统的保安过滤器。

1.2 纯化水的设备及其原理

1.2.1 离子交换柱。

产水量:5mol以下常用有机玻璃制造, 其柱高与柱径之比为5:10;产水量较大时, 材质多为钢材胶或复合玻璃钢的有机玻璃, 其高径比为2:5。树脂层高度约占圆筒高度的60%。上排污口工作期用以排空气, 在再生和反洗时用以排污。下排污口在工作前用以通入压缩空气使树脂松动, 正洗时用以排污。阳、阴离子交换柱的运行操作, 可分四个步骤:制水、反洗、再生、正洗。1.2.2电渗析器。是在外加直流电场作用下, 利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性, 使溶液中阴、阳离子发生离子迁移, 分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩目的。电渗析器由阴、阳离子交换膜、隔板、极板、压紧装置等部件组成。离子交换膜可分为均相膜、半均相膜、导相膜3种。纯水用膜都用导相膜, 它是将离子交换树脂粉末与尼龙网在一起热压, 将其固定在聚乙烯膜上, 膜厚一般5mm。阳膜是聚乙烯苯乙烯磺酸型, 阴膜是聚乙烯苯乙烯季铁型, 阳膜只允许通过阳离子, 阴膜只允许通过阴离子。1.2.3反渗透法。反渗透法实际是将水通过半透膜去除杂质, 从而得到纯净的水。因为通常的渗透概念是指一种浓溶液向一种稀溶液的自然渗透, 但在这里是讲靠外界压力使原水中的水透过膜, 而杂质被膜阻挡下来, 原水中的杂质浓度将越来越高, 故称做反渗透。反渗透装置与一般微孔膜过滤装置的结构完全一样, 但需要较高的压力 (一般在2.5-7MPa) , 所以结构强度要求高。水透过率较低, 故一般反渗透装置中单位体积的膜面积要大。

2 注射用水的制备

注射用水可用蒸馏水机或反渗透法制备, 注射用水的纯度与纯化水相类似, 但其主要区别是注射用水中不含微生物和热原物。

2.1 注射用水制备工艺流程。

流程I是以纯水为进料用水用蒸馏法制备蒸馏水作为注射用水, 为各国药典所收载, 是国外最常用的注射用水制备方法。蒸馏法能有效地除去水中细菌、热原和其他绝大部分有机物质, 我国目前正在用多效蒸馏水机代替原来的塔式单效蒸馏水机, 大大地降低蒸汽和冷却水消耗, 质量符合GMP要求, 并且方法简单、易行、可靠, 各项指标均符合我国药典规定。流程II是20世纪70年代发展起来的新技术, 系用反渗透加上离子交换法制成高纯水, 再用超滤装置去除热原, 经紫外线杀菌, 最终经微孔滤膜滤除微粒而制得注射用水。此流程的操作费用较低, 但受膜技术水平的影响, 我国尚未广泛用于针剂配液, 可用于针剂洗瓶或动物注射剂。美国药典[19版) 已收载反渗透制备注射用水方法。

2.2 注射用水设备。

蒸馏水机可分为多效蒸馏水机和气压式蒸馏水机两大类, 其中多效蒸馏水机又可分为列管式、盘管式和板式3种类型。板式现尚未广泛使用。

2.2.1 列管式多效蒸馏水机。

列管式多效蒸馏水机是采用列管式的多效蒸发制取蒸馏水的设备。多效蒸馏水机的效数多为3—5效, 5效以上时蒸汽耗量降低不明显。2.2.2塔式多效蒸馏水器。此种蒸发器属于蛇管降膜蒸发器, 又称盘管式多效蒸馏水器。蒸发传热面是蛇管结构, 蛇管上方设有进料水分布器, 将料水均匀地分布到蛇管的外表面, 吸收热量后, 部分蒸发, 二次蒸汽经除沫器分出雾滴后, 由导管送入有效, 作为该效的热源;未蒸发的水由底部节流孔流入下一效的分布器, 继续蒸发。这种蒸馏水机具有传热系数大、安装不需支架、操作稳定等优点。

2.2.3气压式蒸馏水机。气压式蒸馏水机是将已达饮用水标准的原水进行处理, 原水自进水管经预加热器后由泵打入蒸发冷凝器的管内, 受热蒸发。2.2.4超滤。超滤是一种选择性的膜分离过程, 其过滤介质被称为超滤膜, 一般由高分子聚合而成。超滤膜的孔径大约为2—54Pm, 介于微孔滤膜和反渗透膜的孔径之间, 能够有效地去除源水中的杂质, 如胶体大分子、致热原等杂质微粒。超滤系统的过滤过程采用切向相对运动技术, 即错流技术 (又称十字流) , 使滤波在滤膜表面切向流过时完成过滤, 大大降低了滤膜失效的速度, 同时又便于反冲清洗, 能够较大地延长滤膜的使用寿命, 并有相当的再生性和连续可操作性。这些特点都表明, 超滤技术应用于水过滤工艺是相当有效的。与反渗透技术不同, 它不是靠渗透而是靠机械法进行分离的, 超滤膜可以使盐和其他电解质通过, 而胶体和分子量较大的物质被滤出。超滤膜的清洗:超滤膜经过较长时间的运行后, 膜表面会逐渐形成污染物和凝胶质沉淀, 在水压的作用下被压紧呈致密状, 从而使装置的运行阻力增大, 膜的透水能力降低, 常需要用特殊的化学处理法对膜表面进行冲洗处理。冲洗处理有物理法和化学法。物理法主要是对膜表面进行强力冲洗和反洗法。只有在物理清洗不能满足需要的情况下才能使用化学处理法。化学法按其作用性质不同分为酸性清洗、碱性清洗、氧化还原清洗和生物酶清洗。其中, 酸性清洗多采用0.1mo1/L草酸溶液或0.1mo1/L盐酸溶液;碱性清洗主要采用0.1%-0.5%的Nao H水溶液。氧化还原清洗主要是除去有机污染, 采用1%-1.5%的H2O和0.5%-1%Nacl;生物酶清洗主要用于除去油脂和蛋白质, 采用胰蛋白酶和胃蛋白酶作为清洗剂。超滤系统应注意的事项主要有:滤膜材料对消毒剂的适应性;膜的完好性;由微粒及微生物引起的污染;筒式过滤器对污染物的滞留以及密封完好性。

摘要：制药工艺用水是药品生产工艺中使用的水, 其中包括饮用水、纯化水 (即去离子水、蒸馏水) 和注射用水。

关键词：制药工艺用水,生产,工艺技术

参考文献

[1]林海.制药业工艺用水浅析[J].重庆中草药研究, 1999 (2) .

技术院校服装工艺教学探索 第5篇

关键词：高等技术院校 服装工艺 具体教学

高等技术院校是中国经济发展必不可少的教育形式。一般理解为高等职业教育，具体为高等技能教育。也有人以为“高等”一词意指高等教育，是理论性教育。比如以往的中等教育以培养中、初级技能人才为培养目标，这类学校的毕业生一般在企业从事操作工，而高等技术院校的培养目标是培养复合型高等技术人才，培养的是工程师类的技师，也就是既具有理论水平又具有动手研究能力（理论水平介于本科与专科之间，相当于本科；技能水平相当于企业的工程师水平）的人才。

创建“强化能力培养，提高综合素质”为主线的人才培养工程，以新的教学模式保证应用型人才、创新型人才的培养，是目前高等技术院校服装教育存在的实际问题。打破封闭式教育方式，以超前的意识转变教育思想，客观决策，树立现代教育理念，是培养具有广阔视野和敏锐创造性思维的优秀服装专业人才的必经之路。

一、服装工艺教学现状

服装结构、工艺是服装专业的基础学科，又是教学过程中的主干课程之一。结构在服装制作过程中具有承接理论设计款式与工艺实践操作的重要作用，工艺在结构设计中具有检验延伸结构设计的作用，对于学生专业技能的培养具有决定性的作用。部分技术院校的教学体系基本上是学生被动地接受训练，只能生搬硬套，当出现新款式时就手足无措。这种模式抑制了学生的求知欲和探索欲，更谈不上对学生进行创新精神和持续发展能力的培养。

服装结构设计教学要注重理论与实践相结合，有的放矢，因材施教，注重激发学生的发散思维，注意培养学生的分析能力、设计能力、创新能力。教师在课堂上应更多地采用启发式、探究式、研讨式、直观性教学和理论实训一体化教学方式，在实践教学中学生往往会出现不能应对款式变化的情况，因此在教师还要充分强调“艺术与技术相结合”。

二、服装花卉图案的工艺

服装专业的学生要有一定的艺术修养和文化内涵。服装是一种文化品位的浓缩，更是一种文化形态，具有丰富的再现性和灵活的表现性。

花卉具有较强的适应性，它很容易和其他装饰元素结合使用，如动物、抽象图案等。花卉图案的适应性还表现在适用对象的广度上，无论休闲装还是运动装，在不同年龄层次的服装中也都可被运用。如团花图案传统、古朴，唐装中常用；具有现代感的抽象变形的花卉图案，则多被用于现代休闲装、运动装。

从四川出土的文物中可以看出花卉图案应用广泛，古时候的人们从生活中吸取经验，从取材内容到表现形式都兼顾花卉图案的美感与内涵。多不胜举的种类，纷繁的花纹图案，有的体现当时场景良好的喜庆氛围，有的平面化的线形图案体现了东方人的审美情趣，并形成了东方文化魅力。

从商业角度、社会层面看，多层面的复合结构是裙装图案最显著的特点。图案在裙装外在造型形式上的反映是纹样及色彩等，裙装图案这个依附载体是看得见、摸得着、真实的客观具体存在，可以实现实用功能和审美意念的统一，传达物化于其中的人的审美观念、精神追求、思想情感、传统等。作为人类物质生活和精神生活的连接纽带，创作源泉就是花卉图案，花卉图案在未来社会将在服装设计中占有重要的地位。

现代本土设计师积极将古人创作图案融入到当代生活中，将传统花卉图案与现代设计理念相融合，充分体现文化内涵和民族精神，使现代设计更具有传统特色。但是，现代设计师要避免简单地复制传统图案，要对传统图案的内容再创新。因为在每个历史时期存在是有其特殊性，也许那一历史时期传统图案符合当时人们的审美取向，而现代社会人们的审美品位会有所变化。

三、小结

因此，从民族文化的传承到现代文化的发展创新，每个历史时期传统图案的再创新，都要结合当时社会的状况以及社会给予人们的审美需求。花卉图案符合以上的要求，将在现代裙装设计中发挥巨大的现实作用，不断满足人们的物质生活和精神生活的需求，推动市场经济的繁荣。结合花卉图案进行服装工艺教学，可以培养出满足市场需要的应用型人才。

参考文献：

[1]蒋乃平.职教课程改革要点与课程模式[J].北京教育：普教版，2000（3）.

[2]景淑静.时装画技法[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.

电子技术工艺 第6篇

关键词：数据驱动,工艺装备,自动控制

0 引言

工艺装备(简称工装)是火箭、飞机等大型复杂产品制造所必不可少的保障条件和重要组成部分,是保证产品制造过程中各零部件间的协调与互换,乃至最终产品质量的重要依据。工装的运动精度和自动化程度对于产品质量和制造周期具有决定性的作用[1,2]。目前,工装仍以手工作业或人工控制为主,以模拟量传输协调各工艺流程,对工装的定位精度和运动精度缺乏精确的数字化控制,精度差,生产效率低。低效的工装设备已经成为制约新产品快速研制和生产的巨大障碍。如何提高工艺装备的运动精度和自动化程度,保证产品质量,缩短产品制造周期,已经成为制造企业迫切需要解决的问题。

为提高大型复杂产品的生产效率,保证产品质量,国内外的许多专家进行了大量的研究,研制了许多的自动化工装。目前,国外大型飞机制造公司生产和装配中普遍采用由计算机控制的数字化自动工装系统,如波音717的飞机装配移动生产线;F35飞机大部件自动化对接系统;空客的机翼壁板柔性装配系统等[1~8],大幅提高了产品质量和生产效率,缩短了生产周期。而国内飞机、火箭等大型复杂产品的工艺装备仍采用手工或半自动控制方式,主要以模线、样板及专用定位夹紧器[1]等模拟量作为产品制造和协调的依据。对于工装自动化技术的研究主要集中在产品装配过程的数字化仿真及柔性工装等理论研究方面[8~12],对于工装自动控制技术的研究尚处于起步阶段。

为提高工装的自动化水平,本文通过对飞机、火箭等大型复杂产品制造过程及工艺数据的分析,建立面向复杂产品的工艺信息模型。采用数字化驱动及控制技术,研究基于数据驱动的工装自动控制技术,构建基于工艺数据驱动的工装自动控制体系,实现工艺装备的自动化控制,有效提高工装运动精度。

1 基于工艺数据驱动的工装自动控制体系

在产品制造过程中,工人依据工艺文件对工装进行控制、调节和定位,然后进行产品的生产和装配。由此可知,工艺数据是工装运动和控制的基础和数据源头。因此,通过对工艺数据的分析,建立面向工装自动控制的工艺信息模型。以工艺数据为源头,研究基于工艺数据的工装自动控制技术,构建基于工艺数据驱动的工装自动控制体系,实现工装的自动化和数字化控制,有效提高运动精度和生产效率,保证产品质量。基于工艺数据驱动的工装自动控制体系如图1所示。

传统的工艺信息模型仅包含了工艺及相关的产品信息,而缺少有关工装信息的详细描述。为了对工艺装备进行控制和管理,对传统的工艺信息模型进行扩展,加入所需的工装信息,如工装的类型、工装的驱动方式、工装的运动维度、工装运动范围等信息,以及工装的各种驱动设备信息,如驱动的类型、驱动的方式、运动的形式、运动的速度、驱动力或力矩、运动精度等信息。基于该工艺信息模型,工艺人员在进行工艺文件的编制时,需要指定工装的类型、运动模式、所需要的关键位置控制点或运动参数等信息,并将工艺文件统一存入数据库中。

在产品生产加工时,基于工装控制管理系统可从工艺数据库中获取工艺信息,并从工艺信息中提取工作流程、工装类型、工装的运动模式、关键位置及运动参数等数据。在此基础上,运动控制模块依据工装的类型及运动参数发出运动控制命令,经运动控制器转换后形成运动控制信号,驱动工装运动,并对运动过程进行控制。运动检测模块通过检测来自数据采集调理模块采集的传感器信号,可实时获取工装的运动状态及运动参数信息,并将运动参数作为反馈信息提供给运动控制模块。当工装到达所设定的预定位置时,运动控制模块可通过运动控制器锁定工装位置。工人可基于工装的当前位置进行产品的生产或装配。基于工艺数据驱动的工装自动控制体系的关键在于建立面向工装自动控制的工艺信息模型以及基于数据驱动的工装自动控制技术。

2 面向工装自动控制的工艺信息模型

作为工装运动和控制的基础和数据源头,工艺信息必须包含各种工装信息,以及工装驱动设备的各种控制参数、运动参数等信息。为此,通过对产品制造过程及工艺数据与工装关系的分析,建立面向工装自动控制的工艺信息模型,以满足工装自动控制的需要。面向工装自动控制的工艺信息模型如图2所示。

该工艺信息模型包括面向工艺过程的工艺BOM(Process BOM,PBOM)信息以及工装及驱动设备等资源信息。PBOM是信息模型的主体,它不仅包含了面向工艺设计阶段的产品结构信息,还包含了产品中的每个零部件的工艺信息,如加工方法的设计、工序及工步的安排、工艺装备的选取、机床设备的选择和加工参数的设计等内容。资源信息包括了产品制造过程中需要的工艺装备、机床设备、刀具、夹具、量具等辅具信息,以及用户信息。

为了实现对工装的自动控制,在传统的工装信息基础上进行了扩展,不仅包含原有的工装型号、名称、状态及所属车间等基本信息,还对工装的独立运动维度、可选动作、运动范围,以及每个独立运动维度的驱动设备、设备类型、运动模式、控制策略、运动极限、驱动力矩以及运动精度等信息进行了详细的描述。

在进行工艺编制时,工艺人员可基于资源信息选择具体的工装类型,并给出使用该工装进行加工的具体步骤及详细的运动参数信息,如每步加工时工装的运动模式、运动速度、运动位置、运动精度等信息。在进行实际的生产加工时,工装控制管理系统通过工艺信息可获知工装及其运动参数信息,并基于该信息实现对工装运动的自动控制。

3 基于数据驱动的工装自动控制技术

为实现基于工艺数据驱动的工装自动控制,建立了基于数据驱动的工装自动控制管理平台,如图3所示。该平台包括数据层、功能层以及硬件层。

数据层包含面向工装自动控制的工艺信息,该信息由工艺数据管理系统生成并存储。管理平台通过企业园区网络读取工艺信息,获取工艺流程以及与流程相关的工装信息及工装运动参数,作为工装自动控制的基础数据。

功能层包括工装运动控制、运动检测、流程管理以及设备自检等功能模块。运动控制模块可以实现工装运动的位置控制、速度控制以及驱动力(矩)控制等多种运动控制方式。基于从工艺信息获得的工装运动参数,运动控制模块可以按照参数要求对工装运动的位置、速度以及驱动力等参数进行相应的调节和控制。此外,运动控制模块还提供了自动控制和手动控制两种模式,既可以实现工装运动的自动控制,也可满足工人随时手工调整的需要。

运动检测模块具有数据采集、数据校准及数据转换等功能,可以通过系统总线实时接收来自数据采集调理模块的各传感器数据,对工装的运动状态进行实时检测。数据采集模块通过检测来自数据采集调理模块的各传感器的数字量信号,然后由数据转换和数据校准模块按照各传感器的参数特性对这些数据进行转换和校准,以得到工装的实际位移、速度等运动参数值,并将这些实际运动参数作为反馈数据提供给运动控制模块。当工装的运动参数达到工艺要求值时,运动控制模块可对工装的当前位置进行锁定,以便工人进行生产加工。

硬件层包括安装在工装上的各种驱动设备、与各驱动设备相应的设备驱动器、运动控制模组,以及各种工装运动状态检测传感器、远程变送器和数据采集调理模块。

为驱动工装进行运动,在工装的各独立运动维度处装有驱动设备及传动系统。驱动设备包括了电力驱动、汽压驱动和液压驱动等各种形式的动力源,以及设备运动所必须的离合器和制动器等装置。传动系统包括了齿轮传动、链传动、带传动、摩擦传动、连杆传动、液压传动等各种运动机构,以实现对动力源输出动力及运动的各种变换,如增力、增扭、增速、减速或换向等功能。为驱动各驱动设备工作,硬件层还配备了与各驱动设备相应的驱动器,如驱动电机工作的变频调速器、伺服驱动器,以及驱动气压马达或液压马达工作的比例伺服阀、分流集流阀等。运动控制模组包含各种能够对工装驱动设备进行控制的运动控制器。运动控制器接收来自功能层运动控制模块的控制命令,如启动、停车、快进等命令,并产生相应的控制信号发送到各驱动器;驱动器接收控制命令信号,并产生相应的驱动信号发送到驱动设备,如电压信号、电流信号或是气压、液压信号,驱动各驱动设备运动,从而实现对工装运动的自动控制。

安装于工装各独立运动维度处的传感器可感知工装运动状态及运动参数的变化,并产生相应的电信号,上传到数据采集调理模块。若数据采集调理模块与传感器距离较远,则需要配备远程变送器,将传感器的输出信号变送到数据采集调理模块,以防止信号的衰减和失真。数据采集调理模块接收到传感器信号后,对信号进行滤波、隔离、放大以及模数转换处理,输出数字量信号,并通过系统总线提供给运动检测模块,为工装运动控制提供依据。当工装运动到所设定的预定位置时,运动控制模块可通过运动控制器及驱动器发送锁定信号,驱动离合器及制动器动作,锁定工装位置。

此外,基于数据驱动的工装自动控制管理平台还包括了用户管理和日志记录功能。通过用户管理功能可只允许有特定权限的用户才能进入工装控制管理系统进行操作。日志记录功能则把有关的操作事件、操作用户、操作时间及结果等信息记录下来,统一存入日志文件,为产品质量检验、检查提供基础数据,实现操作过程的可追溯管理。

4 应用验证

为满足大型运载火箭研制和生产的需要,与航天某研究院联合设计制造了某型火箭大型卧式铆接型架。该铆接型架主要包括床身、床头及床尾三部分,如图4所示。床头固定于床身的一端。床身上装有导轨,床尾安装于导轨上。床尾装有伺服电机及传动系统,可沿导轨做直线运动,以适应不同长度火箭的生产需求。床头和床尾上设有转盘,转盘由伺服电机驱动,可作整周转动。转盘可与火箭整体或某一段相连,并带动火箭沿轴线进行旋转,以调整火箭的位置,便于生产时的协调和装配。在床尾及转盘上装有离合器及制动器,可实现床尾及转盘任意位置的锁定,满足生产需求。此外,在导轨及转盘上安装有光栅尺位移传感器,可对床尾及转盘的位置进行精确测量。

基于该铆接型架,依据本文所提出的工装自动控制技术,构建了卧式铆接型架管理与控制系统。该系统包括了工艺数据管理模块以及工装控制管理模块。工艺数据管理模块包含了工艺编辑以及工艺管理功能。基于工艺数据管理模块,工艺人员可编制火箭加工工艺,并实现对不同系列火箭产品工艺的管理。如图5所示为卧式铆接型架工艺数据编辑界面。图6所示为卧式铆接型架工装控制管理界面。工装控制管理模块可按照工艺流程,依据工艺数据所给定的工装运动参数,驱动铆接型架的床尾及转盘进行运动,并可实现运动过程的实时精确控制。床尾的直线移动重复定位精度可达0.05毫米,转盘的转动重复定位精度可达到0.1分。

基于该大型卧式铆接型架以及卧式铆接型架管理与控制系统,可实现火箭生产过程中铆接型架的数字化自动控制,提高了定位精度和生产效率,保证了产品质量,为大型火箭的研制生产提供有力的支持。

5 结束语

工艺装备的自动化和数字化是制造企业现代化研究的重点内容。本文通过对产品制造过程及工艺数据与工装关系的分析和研究,构建了基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制体系,建立了面向工装自动控制的工艺信息模型,并在此基础上研究基于数据驱动的工艺装备自动控制技术,构建了基于工艺数据驱动的工装自动控制管理平台,实现了工装运动控制的自动化和数字化,提高了工装的运动精度,有效保证了产品质量。

参考文献

[1]范玉青.现代飞机制造技术[M].北京:航空航天大学出版社,2001.

[2]许国康.大型飞机自动化装配技术[J].航空学报,2008,29(3):735-740.

[3]李原.大飞机部件数字化柔性装配若干关键技术[J].航空制造技术,2009,14:48-51.

[4]陈昌伟,胡国清,张冬至.飞机数字化柔性工装技术研究[J].中国制造业信息化,2009,38(9):21-24.

[5]郭恩明.国外飞机柔性装配技术[J].航空制造技术,2005,9:28-32.

[6]曹增强.国外大型飞机装配型架设计的新方法[J].航空制造技术,2006,2:60-61.

[7]任晓华.新型飞机自动化装配技术[J].航空制造技术,2005,12:32-35.

[8]邹冀华,刘志存,范玉青.大型飞机部件数字化对接装配技术研究[J].计算机集成制造系统,2007,13(7):1369-1372.

[9]邹方,薛汉杰,周万勇,等.飞机数字化柔性装配关键技术及其发展[J].航空制造技术,2006,9:30-35.

[10]王亮,李东升,罗红宇,等.飞机装配数控柔性多点工装技术及应用[J].北京航空航天大学学报,2010,(36)5:540-544.

[11]李培玉,王亮,甘涛.基于激光识别的汽车门锁嵌入式柔性装配系统[J].组合机床与自动化加工技术,2010,5:90-93.

电子技术工艺 第7篇

冷轧电工钢在国内和国际上主要是采用常规厚板坯工艺生产,如国内最早生产冷轧电工钢的武钢公司和在国际冷轧电工钢方面享有盛名的新日铁公司。随着冶金技术的进步,近年来由于成本和工艺优势,薄板坯连铸连轧工艺获得了飞速发展。到目前为止,薄板坯连铸连轧工艺几乎可以生产常规厚板坯工艺的所有品种。比如,德国的蒂森公司和意大利的 Terni 公司已经利用薄板坯连铸连轧技术商业生产电工钢和不锈钢等高难品种[1], 美国Armco 公司的中等厚度铸坯的连铸连轧工艺生产少量电工钢[2]。本工作主要就三种工艺流程(常规厚板坯连铸连轧工艺、中等厚度薄板坯连铸连轧工艺、薄板坯连铸连轧工艺)生产电工钢(包括低碳低硅电工钢、无取向硅钢和取向硅钢)的工艺技术特点、板坯铸态组织、析出物的分布和大小、板坯表面质量、成材率以及生产操作等方面及其对电工钢铸坯产量和质量的影响进行综合分析和技术比较。

1 三种工艺的冷却制度对氧化物和硫化物析出的影响

对于薄板坯连铸工艺和中等厚度铸坯连铸工艺,冷却强度大,冷却速率快。在快速凝固过程中析出的氧化物多且细小。后滕裕规等[3]的实验研究表明,当快速凝固时的冷却速率为 100K/s 时,氧化物以 0.35～0.75μm的粒径为主。北京科技大学的周德光等[4]和柳得鲁等对珠江钢厂的紧凑式热轧带钢生产(Compact Strip Production,CSP)工艺中的 Q235 钢的氧化物和硫化物析出行为的研究表明,铸坯中的氧化物主要为氧化铝和铝酸盐,尺寸在10μm以内,大部分在 2～5μm,硫化物为 30～200nm 的细小析出物[5]。

对于取向硅钢,析出的MnS和AlN等析出物应细小和均匀。对于无取向硅钢,在铸坯中尽量避免存在这样细小的夹杂物,必须采取相应的措施使这些夹杂物粗化。据日本西本昭彦的专利介绍[6],铸坯采用直接热轧法,铸坯冷到1000℃以上(铸坯内部温度为1100～1150℃),先经大于10%的压下率粗轧到30～40mm的薄板坯,并在表面温度大于950℃时保持30s后再进行精轧,目的就是使铸坯中的夹杂物粗化。

对于厚铸坯连铸工艺,冷却强度小,冷却速率慢,厚铸坯的凝固冷却速率约为10K/s。在慢速凝固过程中析出的氧化物数量少但粗大。黄宗泽等[7]对宝钢二炼钢的低碳铝镇静钢中的夹杂物的研究表明,尺寸1～10μm2 的夹杂物约占60%,10～20μm2 的夹杂物约占20%,20～50μm2 的夹杂物约占20%(表1)。对于厚铸坯连铸机,铸坯中夹杂物粗大,与薄板坯连铸工艺相比,对无取向硅钢的生产有利。但是对于取向硅钢,厚板坯中的夹杂物尺寸过大。为了使铸坯中的MnS和AlN溶解,需要采取高温加热工艺。

2 三种工艺连铸坯的铸态和轧态组织及其对电工钢铸坯质量的影响

由于薄板坯和中等厚度板坯连铸连轧与传统厚板坯工艺在铸坯的冷却制度存在显著不同,连铸板坯的原始铸态组织与厚板坯工艺相比具有较大的差别[8,9]。由于薄板坯连铸过程中冷却强度大以及带液芯压下,减少了粗大的一次枝晶并使二次枝晶破碎,从而得到形状较规则、晶粒尺寸较细小的铸态组织。文献报道[4],其一次枝晶宽度为0.25～1.83mm,二次枝晶宽度为 52～180μm[4],靠近铸坯表面层和中心层的差别很小[8]。

对于厚板坯连铸工艺,由于冷却强度小,连铸板坯的原始铸态组织粗大,柱状晶发达,一次柱状晶可达几百微米至几毫米,二次枝晶为200～500μm[10]。同时,在柱状晶之间存在着显微偏析,中心等轴晶区偏析也较严重(表2)。因此,在厚板坯连铸工艺中,铸态组织粗大和不均匀。厚板坯连铸带材的力学性能不如薄板坯连铸连轧带材的性能均匀稳定[11]。

图1(a)为传统厚板坯工艺和薄板坯工艺生产的3%(质量分数,下同)Si取向硅钢的铸态组织[12]。由图1可以看出,传统厚板坯工艺生产铸坯的铸态组织的柱状晶发达,等轴晶比例较小(约30%);薄板坯连铸连轧工艺生产铸坯的铸态组织看不出明显的柱状晶,等轴晶比例较大(约80%)。图2(a)为传统厚板坯工艺生产的1.45%Si无取向硅钢的铸态组织(过热度20～30℃),图2(b)为薄板坯连铸连轧工艺生产的1.40%Si的无取向硅钢的铸态组织[12]。由图2可以看出,传统厚板坯工艺生产的无取向硅钢铸坯的等轴晶比例小,薄板坯连铸连轧工艺生产的无取向硅钢铸坯的等轴晶比例大。

图3为薄板坯和传统厚板坯铸坯中碳和硫的偏析对比[12]。由图3可以看出,薄板坯比传统厚板坯铸坯的成分偏析小。由于上述这些变化,薄板坯连铸连轧带材的力学性能较传统工艺带材的性能均匀稳定[11],屈服强度和伸长率有较大幅度的提高(对于Q235屈服强度提高约1倍)[8]。图4为薄板坯连铸连轧产品与传统热轧产品各20个普碳钢带卷力学性能的比较[12]。图4说明,薄板坯连铸连轧带材的力学性能较传统工艺带材的力学性能均匀。图5为传统工艺和薄板坯工艺生产的 1.2%Si 的无取向硅钢的热轧态组织[12]。从图5可以看出,对于传统工艺,热轧板中心存在少量的带状组织;对于薄板坯工艺,热轧板组织均匀。

从以上分析可以看出,由于薄板坯连铸工艺,铸态组织晶粒尺寸细小,一次枝晶宽度为 0.25～1.83mm,二次枝晶宽度为 52～180μm[4],靠近铸坯表面层和中心层的差别很小[8],偏析也少,热轧板组织均匀。对于厚板坯连铸工艺,铸态组织粗大,热轧板组织不均匀,导致厚板坯连铸带材的力学性能不如薄板坯连铸连轧带材的性能均匀稳定。

3 三种工艺的铸坯表面质量

对于薄板坯工艺,由于采用漏斗型结晶器和强制冷却制度以及高拉速生产铸坯,铸坯表面容易造成卷渣和夹渣等形成表面缺陷。铸坯温度较高,形成的二次铁皮比传统板坯工艺要稍厚,氧化铁皮压入可造成表面缺陷。总的来说,薄板坯铸坯表面质量不如厚板坯好。但是,经过对薄板坯工艺的不断完善与发展,表面质量不断提高,可达O3板的要求(标准表面质量,较小暴露件)。由于表面质量的提高,薄板坯工艺生产的热轧板可替代部分冷轧板。德国的蒂森公司已经采用薄板坯商业生产硅钢,2002年生产了30万吨无取向硅钢[12]。意大利的Terni公司也已经采用薄板坯商业生产无取向和取向硅钢,在2002年的产量中,硅钢的产量占12%,无取向和取向硅钢各占一半[12]。

对于中等厚度规格的薄板坯,由于铸坯厚度增加以及采用直型铜板结晶器,保护渣的卷入及纵裂缺陷减少,表面质量提高。其次,中等厚度的铸坯在凝固过程中避免了强制变形,有利于减少内部和表面裂纹。由于上述特点,中等规格的薄板坯的表面质量几乎可以满足各种钢的要求。但到目前为止,只有美国的Armco公司(世界上第一家生产取向硅钢的企业) 1996年生产了0.1%的硅钢(其余为55.6%的低碳钢和35.1%的不锈钢等)[13]。

对于厚板坯工艺,由于采用直型结晶器和缓慢冷却制度以及低拉速生产硅钢,铸坯表面质量好。同时,铸坯通过在线或离线的表面清理,可以生产各种优质产品,如硅钢、汽车板、不锈钢等。

基于对上述三种工艺的分析,薄板坯连铸机已经能生产电工钢,其表面质量能满足电工钢的质量要求。除了半工艺电工钢外,取向电工钢和无取向电工钢都有涂层工艺,薄板坯的表面质量对成品的表面质量影响不明显。此外,由于薄板坯连铸连轧工艺生产的产品板形好,比常规厚板坯工艺生产的产品更能满足用户对产品表面平整度的要求。

4 结论

(1)由于薄板坯连铸工艺冷却强度大、冷却速率快,铸态组织晶粒尺寸细小,一次枝晶宽度为 0.25～1.83mm,二次枝晶宽度为 52～180μm,靠近铸坯表面层和中心层的差别很小,偏析少。对于薄板坯连铸工艺,由于铸坯温度较高,形成的二次铁皮比传统板坯工艺要稍厚,氧化铁皮压入可造成表面缺陷,总的来说,薄板坯铸坯表面质量不如厚板坯好。

烟叶复烤工艺与技术 第8篇

1 烟叶复烤工艺存在的问题

通过不断发展, 烟叶复烤工艺由最初的简单烘烤发展为今日较为成熟的烘烤工艺, 而在此期间, 仍存在一些问题。

1.1 烟叶复烤厂分布不均匀

据不完全统计, 我国复烤厂在全国范围内的分布不均匀。在一些省份, 复烤能力过剩, 在省内复烤厂达30多家, 产能明显过剩。在另外一些省份, 复烤厂只有1家, 生产能力低下。虽然复烤厂的分布与烟草种植生产能力密切相关, 一些烟草种植大省种植量相当大, 复烤厂相对较多。但复烤厂在一些省份产能过剩, 如河南等。这种分布不均匀直接导致烟叶复烤效率降低, 一些复烤厂不能满负荷生产, 而一些复烤厂超负荷生产, 质量难以保证。

1.2 复烤设备老化陈旧

我国一些复烤厂有着悠久的历史, 某些甚至有将近100年的历史。这些复烤厂设备相对陈旧, 由于经济等因素的制约, 使得设备不能及时更新。有相当一部分的复烤厂仍使用挂杆复烤机, 这种机械是欧美国家20世纪初的一种机器的改良, 经过多年发展, 并未有太多改变。而其余工序仍为手工操作, 这就与卷烟厂先进的自动化机械极不适应。不仅在生产效率方面难以达到要求, 在质量方面也难以保证。

1.3 复烤工艺落后

在我国, 许多复烤厂仍使用挂杆复烤工艺, 这种工艺生产效率低下, 质量难以保证。在许多复烤厂, 工人密集, 工作环境恶劣, 尘土含量可达170 mg/m3以上, 温度可达40℃以上。不仅对工人自身健康造成严重威胁, 对于烟草质量也难以保证。烟草中含有大量灰尘, 难以用于高品质香烟生产, 这也使得复烤厂经济效益低下, 进而影响企业职工的收入水平。而对于高品质烟叶的生产时采用人工抽梗等方式生产, 自动化程度低, 劳动密集度高, 生产成本相应也随之增加。

2 烟叶复烤工艺的发展

经过200多年的发展, 烟叶复烤工艺已成为烟草加工中一个重要的环节。1894年, 美国人朱赛埃·普罗科特将他的挂杆复烤装置申请为专利, 从此挂杆复烤工艺在烟叶复烤领域快速发展。挂杆复烤技术极大地缩短了复烤周期, 减少了占地面积, 在热能、人力等方面也有很大的提升, 具有很好的经济效应和应用前景。

2.1 挂杆复烤工艺

挂杆复烤工艺在我国也有着悠久的应用历史, 在1915年山东坊子建立起来第1座干燥、回潮相连接的土烤房后, 逐步完善成为挂杆复烤厂。随后我国的挂杆复烤工艺在安徽门台子、河南许昌等地陆续建立起挂杆复烤厂。挂杆复烤工艺中, 将烟叶扎成烟把在复烤厂中复烤, 复烤好的成品送入卷烟厂中进行叶梗分离, 这就使得在卷烟过程中, 不仅需要叶梗分离操作, 工艺繁复, 同时在叶梗分离过程中, 也会造成一定的损失。这就使得生产过程中产生不必要的浪费, 并且对劳动力也是一种浪费, 使得生产成本增加, 效率降低。

2.2 打叶复烤工艺

由于挂杆复烤工艺存在一些问题, 生产效率低下, 生产环境恶劣。因此, 随着打叶机械的发展, 将打叶机应用于复烤工艺成为可能, 并取得显著效果。随之产生一种新的烟叶复烤工艺, 即打叶复烤工艺。打叶复烤工艺将叶梗分离到复烤厂中进行, 并将叶梗与烟叶分别进行复烤, 将成品送入卷烟厂中进行加工[2]。

这种复烤工艺相比于挂杆复烤, 有着显著的优势。一是可以在复烤厂中进行叶梗分离机械, 机械化程度高, 减少劳动人员, 提高效率。二是在复烤厂中进行叶梗分离, 可以有效降低烟叶造碎, 这是因为复烤后的烟叶较脆, 进行打叶容易使得造碎过度, 造成浪费。三是可以对烟叶进行一定的优化, 卷烟厂对实用的烟叶大多进行一定的配比, 因此在复烤厂中进行配比有利于对烟叶的筛选, 并能大幅提高烟叶质量。四是有利于烟叶的储存, 由于叶梗中含水量与烟叶不同, 且在复烤过程中失水较慢, 所以难以控制复烤时能有一个统一的含水率, 对保存条件难以控制[3,4]。

3 结语

经过多年的发展与研究, 打叶复烤技术的不断发展, 我国烟叶原材料水平也不断上升。因此, 打叶复烤工艺不仅有利于烟草品质的提升, 更重要的是对于烟草行业有着深远的影响。

参考文献

[1]刘峘.烟叶打叶复烤工艺与设备[M].郑州:河南科学技术出版社, 2005.

[2]王晓耕, 江家洪, 冉宁, 等.烟叶分切工艺在打叶复烤生产中的应用[J].烟草科技, 2005 (2) :3-4, 40.

[3]DAVIS D L, NIELSEN M T.烟草——生产、化学和技术[M].北京:化学工业出版社, 2003.

射孔工艺技术初探 第9篇

油管输送射孔 (TCP) 与地层测试工具 (DST) 联合作业技术是将测试系统组合在TCP管柱中, 一次下井可同时完成负压射孔和地层测试两项作业, 由于是在负压条件下射孔测试, 所以能提供最真实的地层评价和获取动态条件下地层流体的各种参数。

主要特点:优点是可与DST进行联作;输送能力强, 一次下井可射孔数百米;能根据油气层岩性特点, 设计负压值;射孔后可释放射孔枪;在高压、高温气井或难度比较大的井中, 可采用多种组合引爆装置, 解决在大斜度井和水平井中作业中引爆的难题;减震器能有效保护井下工具和电子仪器正常工作。提高作业时效。缺点是返工时间长, 对火工器材要求耐温高。

二、射孔-高能气体压裂复合技术

复合射孔技术是聚能射孔技术与复合推进剂技术的有机结合, 是将两种性质完全不同的高能量火药和炸药作为能源作用于地层, 射孔后, 复合火药产生的能量对孔道压实层和地层产生压裂作用, 使地层流体的流通通道得到改善, 达到解堵、造缝, 最终增产的目的。

聚能射孔是靠聚能射流挤压成孔, 在孔道周围存在着射孔压实带, 使地层渗透率下降, 尽管采用负压射孔, 但很难恢复到地层原始渗透效果。

1. 主要特点:

与一般正压射孔不同, 它是在负压条件下完成超压射孔、压裂;将固体推进剂装在枪体内和枪体外以及射孔枪串的上下部作为二次能量;可根据不同的地层和射孔情况选择合理的压裂药量。射孔后还可以反冲洗射孔孔道。破除近井污染带、增加渗流面积;效率高, 一趟管柱即可实现射孔、复合压裂作业;压力峰值高、加载快, 在孔眼周围可形成网状裂纹

2. 复合射孔适用性

适用于复合射孔的产层:开发初期地层压力高、物性好、泥质含量低且地层射孔完善系数好的产层, 其初期未获油流或油流不大的岩层;低孔隙度的裂缝致密岩、不含泥质的白云化有垂直裂缝的非均质灰岩;有粉砂岩和泥质夹层不含泥质的砂岩;近井带渗透表面在钻井、试油、采油过程中被严重堵塞;渗透率在平面上不均匀分布, 低渗透井位于高渗透井附近而产量低。

勘探井产层:钻井泥浆和固井水泥等污染严重, 取芯显示、测井和综合解释均较好, 但射孔后出油较差或不出油的产层;原始地层物性差, 但取芯见到天然微裂缝的产层;油层中水敏和酸敏性矿物含量较高的产层;破裂压力高、地质显示好, 但出油较差的产层。

生产井或老井的产层:油层压力较高, 供油能力充足, 但产量突然下降;酸化或水力压裂等增产措施后, 因油层堵塞而产量低减较快, 但地层压力仍较高的产层;井多次增产处理产量已很低, 但仍有一定压力的老油层, 利用复合射孔产生多条径向裂缝, 可有效恢复产能。

应用于注水井:初期能注水, 但因水质较差吸水指数递减较快的产层;吸水指数低达不到配注要求的产层;根本注不进水的产层。

三、过油管射孔

过油管射孔器可以用电缆输送, 也可以用连续油管输送。电缆过油管射孔是在下完生产管柱, 安装好井口采油树及生产系统, 坐封隔器后, 在井口采油树上安装防喷管和电缆密封装置, 用电缆从油管内下入射孔枪对油层进行射孔。过油管射孔的定位同电缆射孔一样, 以射孔段顶部的套管短节作为射孔校深点, 完井管柱的底端必须在射孔段顶部套管上方, 根据不同的井况采用不同的射孔器。过油管射孔由于受完井油管内径和井下工具尺寸的限制, 只能用小直径射孔枪和小药量的射孔弹或则无枪身射孔器射孔, 为了满足孔径和穿深的要求, 往往使用无枪身射孔器。

主要特点:优点是能形成负压或平衡压力射孔, 对油气层损害小;射孔作业安全, 适用于高压油气井;射孔后能马上进行生产。

缺点是射孔枪和射孔弹尺寸受油管内径限制, 穿深度浅, 对油气井产量有一定影响;射孔枪与套管之间间隙大, 影响射孔孔径和穿深;每次下井射孔枪长度受防喷管长度限制;无枪身射孔弹夹射孔后容易变形, 对起出电缆有一定影响。

四、水平井定向射孔

水平井完井射孔既有利于提高产量也有利于以后进行增产措施和封堵作业水平井射孔井段长达几百米甚至上千米, 要求射孔一次下井作业成功;要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。定向的目的是按工艺要求朝下射孔 (一般是180度以内) , 防止射孔后出砂。

主要特点:可采用压力延时分段起爆方式引爆射孔枪;采用弹架管旋转的内定向方式或射孔枪外定向方式;枪体与接头之间采用防退扣装置, 避免射孔枪退扣的可能, 确保作业安全;在下筛管或者下套管后已射孔的水平井中作业, 采用开孔起爆装置可实现水平井的再射孔。

五、全通径射孔技术

全通径射孔枪枪身之间采用节箍式连接, 枪身内弹架管、传爆以及点火头内器材采用易碎材料, 在完成TCP作业后, 自动将起爆器芯、传爆件弹架和枪尾丢掉, 使整个管柱 (包括枪管) 成为通径该技术主要是在射孔后不起出管柱直接投产, 给以后生产测井和其它作业提供通道。

六、充填式复合防砂射孔技术

防砂射孔弹的作用原理是射孔弹在导爆索的作用下起爆并首先射孔, 射孔弹射孔是以微秒级时间完成的。 (1) 射孔弹射孔的高压高速射流的尾部形成一个负压区将吸动钢丝球尾随其后向孔道内跟进。 (2) 在射孔弹射孔的同时, 射孔弹主装药的残余能量通过隔离罩上的点火系统点燃装在发射仓内的发射药。发射药产生的压力将推动钢丝球向中间运动, 并向孔眼处流动进入孔道。

摘要：最早的采油方式是裸眼采油或者是筛管采油, 随着固井工艺的产生, 发展了射孔采油工艺。射孔工艺有TCP/DST联作、复合射孔、定向射孔、水平井射孔、连续油管负压射孔等。射孔有正压和负压射孔两种, 各有其不同的特点, 视不同的井筒、地层条件及完井工艺要求选择不同的射孔工艺。

关键词：射孔技术

参考文献

[1]黄艳清 (导师:李国义) .复合射孔器射孔过程中的安全评定[J].大庆石油学院硕士论文.2006.

电子产品包装工艺设计 第10篇

关键词：包装国际标准包装技术

包装是电子产品进入流通领域中必不可少的一道工序，是产品生产过程中的重要组成部分，进行合理包装是保证产品在运输、存储和装卸等流通过程中避免机械物理损伤，确保其质量而采取的必要措施。

电子产品属于技术密集型产品，随着科技的日益进步，电子元器件由电子管发展到晶体管、集成电路，直到如今的超大规模集成电路。电子零部件的尺寸越来越精细，电路板的走线越来越复杂，越来越细小，因此，电路板或电子整机产品对外界环境的要求也越来越高。其主要原因：一是电路板或电子产品内部构造复杂，零部件生产精密，不能承受外力冲击、磕碰；二是电路板怕潮湿，受潮后，大量水气会浸入电路板形成水溃，造成短路，或使金属接口氧化；三是’怕灰尘、油脂，灰尘、油脂的进入会妨碍电路板接点间的电流传导，污染内部线路，影响内部零件，造成损害；四是怕静电，过大的静电会击伤电子产品内的一些电子元件，造成零部件短路，最终直接损害整个机器：五是怕高温，过热的高温环境不但会使电子产品的外观至损，也会使内部的一些零件性能不稳，直接影响产品的使用功能。特别是对于军用电子产品，在进行包装设计时这些问题应特别考虑和注意。

由于军用电子产品经常在恶劣的环境下使用，因此，缓冲设计是军用电子产品包装设计中一个非常重要的问题。缓冲措施离不开必要的衬垫即包装缓冲材料，它的作用是将外界传到内装产品的>中击力减弱到最低限度。缓冲设计首先是缓冲材料的选择，缓冲材料(衬垫材料)的选择，应以最经济并能对电子产品提供起码的保护能力为原则。电子产品的缓冲材料分为外包装和内包装两种。

外包装是保护产品免受损坏的有效方法，最典型和最常用的外包装是瓦楞纸箱，部分大而重的产品采用蜂窝纸板包装箱或木箱。木箱用材主要有木材(红松、白松、落叶松、马尾松等)、胶合板、纤维板、刨花板等，用来包装体积大、笨重的或存放时间长、运输路途远的产品，要求含水量在20％以下，包装木箱重、体积大，而且木材已成为国家紧缺物资，同时受绿色生态环境保护限制。因此，现代化产品包装已有日益减少木箱包装的趋势。外包装的缓冲形式有左右套衬和上下天地盖两种。根据流通环境中冲击、振动、静压力等力学条件，宜选择密度为(20—30)kg／m3，压缩强度(压缩50％时)大干或等于2.0×105Pa的聚苯乙烯泡沫塑料作缓冲衬垫材料。也可以使用优于上述性能的其它材料。衬垫结构一般以成型衬垫结构形式对电子产品进行局部缓冲包装，衬垫结构形式应有助于增强包装箱的抗压性能，有利于保护产品的凸出部分和脆弱部分。

若在一个外包装中装若干小包装，如在军用雷达中可能会备用一些印制电路板，以防雷达在使用时，某块印制电路板出现故障后能立即更换从而正常使用，则在外包装中应使产品振动时应力分散：棱角边应有垫条、垫块、垫片等保护：在外包装箱内填充碎纸屑、碎泡沫等缓冲。包装箱要装满，不留空隙，减少晃动，可以提高防潮、防振效果。

内包装的最主要功能是提供内装物的固定和缓冲，有多种内部包装材料及方法可供选择。①发泡塑料作为传统的缓冲包装材料，有质量轻、保护性能好、适用范围广等优势。特别是发泡塑料可以根据产品形状预制成相关的缓冲模块，应用起来十分方便。目前，电子产品包装材料以EPS和EPE为主。EPE目前在国际上是比较认可的环保材料，主要用于易碎品的它装，成本比较高。EPs可以模塑成型，因此成本很低，但是回收率太低，不太环保。②气垫薄膜也称气泡薄膜。是在两层塑料薄膜之间采用特殊的方法封入空气，使薄膜之间连续均匀地形成气泡。气泡有圆形、半圆形、钟罩形等形状。气泡薄膜对于轻型物品能提供很好的保护效果。作为软性缓冲材料，气泡薄膜可被剪成各种规格，可以包装几平任何形状或大小的产品。气垫薄膜的缺点在于易受其周围气温的影响而膨胀或收缩。膨胀将导致外包装箱和被包装物的损坏，收缩则导致包装内容物的移动。从而使包装失穩，最终引起产品的破损。而且其抗戳穿强度较差，不适于包装带有锐角的易碎品。③包装纸盒，一般用体积较小、重量较轻的产品(如家用电器、印制电路板等)。纸盒有单芯、双芯瓦楞纸板和硬纸板。纸盒的含水率小于12％。使用瓦楞纸箱轻便牢固、弹性好，运输费用、包装费用低，材料利用率高，而且便于实现现代化包装。

缓冲设计之外，电子产品包装中防潮、防霉、防尘、防静电也是非常重要的。特别是对于一些电子产品及其备用件，可能存放的时间较长、地区不同、气候不同，防潮、防尘、防静电就是非常必要的了。如北方干燥地区和南方多雨潮湿地带对包装的防潮要求差别很大，而目前我国大型电子产品在外包装上几乎千篇一律，亦没有采取防潮、防雨的措施，完全以不变应万变，导致在潮湿气候下部分包装箱受损变软，保护性能大大下降。这种情况在出口电子产品包装上也时有发生。此外，有些企业片面强调低成本，使用的原材料质量标准降低，用纸质量性能不保证，纸箱达不到应有的强度，使得产品到达用户手中时性能下降、工作不可靠等现象出现。

防潮、防尘材料，可选用物化性能稳定、机械强度大、透湿率小的材料，如有机塑料薄膜、有机塑料袋、发泡塑料纸(如PEP材料等)或聚乙烯吹塑薄膜等与产品外表面不发生化学反应的材料，进行整体防尘，防尘袋应封口。为了防止流通过程中临时降雨或大气中湿气对产品的影响，包装件应具备一般防湿条件。可使用硅胶等吸湿干燥剂。必要时，应对箱体进行电镀、喷漆、化学涂覆等防护方法，防止潮湿、盐雾等因素对电子产品的影响。

防氧化。产品包装特别是一些军用印制板备件，应装在防静电铝箔薄袋内并充氮气封口，以防印制板面及元器件被氧化。

防静电。由于作为备用件的印制电路板，可能会存放较长时间，随着集成电路的密度越来越大，其二氧化硅膜的厚度越来越薄，承受静电电压能力越来越低，而且产生和积累静电的材料如塑料、橡胶的大量使用，使得静电影响越来越严重。近年来，美国电子行业因静电损坏而造成的直接损失每年高达200亿美元，而潜在损失更是不可估量。因此，使用良好的防静电性能的包装材料尤为重要，例如使用防静电屏蔽材料作为电子产品的内包装。现在己开发了许多改良的适用于各种用途的塑科既廉价又能满足防静电的功能要求。如，四川国营长虹机器厂生产的军事电子装备采用了聚乙烯薄膜干燥空气密封封存技术，不仅延长了产品储存期，而且节约了机器返修费167万元。南京长江机器制造厂等军工产品的包装，推广应用了气相防锈和除氧封存工艺技术，不仅提高工效3倍，还降低了包装成本30％左右，而且延长了产品封存期，保证了产品的稳定性和可靠性。

顶管施工工艺及关键技术 第11篇

关键词：顶管,施工工艺,纠偏,中继环,通风,沉降控制

随着工农业生产和人民生活水平的提高、城市化进程的加速和地下管线普及率提高以及旧城区的改造、公用事业的发展,对城市供水系统的要求越来越高,原有的地下给排水管道已远远不能满足城市发展的需要。但由于地上有铁路、公路、河流、建筑物等障碍物,顶管施工等非开挖施工方法越来越得到普遍重视。与开挖施工法相比较,这种施工方法不需要开挖地面,而且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等,消除了冬季、雨季对开挖施工的影响,不会因管道埋设深度而增加开挖土方量,管道不必设置基础和管座,可减少对管道沿线的环境污染。所以顶管施工广泛地应用于城市地下管道工程。本文介绍了长距离顶管施工的工艺及关键技术,为顶管施工提供参考。

1 顶管施工工艺

1.1 施工工艺的选择

顶管施工常见的工艺有手掘式、土压平衡式、泥水平衡式、气压平衡式四种。但目前使用较多的顶管施工工艺是土压平衡式和泥水平衡式,两种工艺各有特点。从口径来说,土压平衡式因是采用螺旋式干出土,管内需有人员行走和运土,通常适用于大、中口径顶管;泥水平衡式是湿出土,通常适用于中、小口径顶管;从地层情况来说,土压平衡式通常适用于各种不同地层,泥水平衡式因受出土方式的限制,通常只适用于软土地层,但掘进机头带破碎功能时则可适用于各种地层,甚至含砾石地层和岩层。

1.2 施工工艺流程

顶管施工工艺流程见图1。

2 关键技术及机理分析

2.1 顶进纠偏及测量导向

1)顶进偏差产生的原因。主要原因是主顶油缸的后背墙表面不平整或不垂直顶管轴线;墙后土质不均匀;导轨安装偏差过大;工具管穿墙时管轴线与顶进方向产生夹角;迎面土阻力不均;主顶油缸顶力分布不均或偏心;管外摩擦力分布不均匀。

2)顶进纠偏。以往纠偏工作大多是当管道头部偏离了轴线后才进行,但这时管道已经产生偏差,管轴线也出现了一定程度的弯曲,纠偏往往比较困难。所以顶进施工中的方向控制,最主要在于做好预防控制措施,如根据顶力不平衡,加强顶进系统的检查和监控,可基本消除顶力不平衡的现象,在很大程度上预防了管道的偏位。施工条件允许,可运用计算机指导纠偏,输入的原始数据经计算机处理后,根据管道偏差轨迹,外力平衡状况,工具管端部位置,计算机显示如何纠偏。如果顶进出现了偏差,可采用以下方式进行纠偏:a.当轴线偏差在10 mm~30 mm,采用挖土纠偏法;b.当轴线偏差30 mm以上,采用顶木纠偏法;c.还可采用千斤顶纠偏,即配合挖土纠偏法,在超挖的一侧管端壁支上小千斤顶,利用小千斤顶的顶力来纠正工具管端部的方向。纠偏时,采取逐步顶进逐步纠偏,限制每一次纠偏量,禁止一次纠偏量过大,防止反向偏差产生。

在顶进过程中始终贯彻“勤顶、勤测、勤纠”的原则,在整个顶进过程中应将偏差始终控制在20 mm之内。

3)测量导向。顶进测量可在设置的测量控制网下,用天顶仪将后视点放入井内,采用Wild2级经纬仪进行测量,水平测量可采用水平连通管的形式进行测量,用S3水准仪分段复测校正,可将误差控制在20 mm以内。

2.2 中继环的使用

在长距离顶管中,经常通过在管道中间设置中继环,分段克服摩擦阻力,解决顶力不足问题。当总推力达到中继环总推力的40%~60%时,设置第一支中继环,以后每当达到中继环总推力的70%~80%时,再设置一支中继环,而当主顶油缸达到中继环总推力的90%,就必须起用中继站。在设置中继环时,为防止其发生漏水、漏浆、漏砂及喷砂,需要保证中继环的密封性(通常采用橡胶止水带或密封条)。

2.3 减少顶进阻力

在顶管(尤其是长距离顶管)施工中,管壁与土之间将产生巨大的摩阻力,当顶推力超过管子所能承受的强度范围,管子将会被压坏,于是就考虑了使用中继环和用触变泥浆作为润滑剂来减少摩阻力的方案。

触变泥浆的工作机理是:管道外环空间充满触变泥浆形成泥浆环套,不仅减少了土层对管子的垂直压力,而且因泥浆具有浮力作用,减轻了管道对下部土层正压力,泥浆处于流动湿润状态,从而保持为湿润摩擦———一种摩擦系数较小的摩阻状态。有触变泥浆,摩擦系数可有5.8倍~25倍变化,粘力也有5倍左右变化,其减阻效果可达50%~60%。

触变泥浆由膨润土和水搅拌而成,配合比为1∶8。泥浆经搅拌后存入储浆箱,通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔,注入土体形成泥浆套。在中继环经过修复过程中,则需要坚持每天补浆。

2.4 局部气压平衡

顶管在流砂层和流塑状态的土层顶进,有时因正面挤压力不足以阻止坍方,则易产生正面坍方,不仅增加出泥量,还可能造成地面沉降,管轴线弯曲,给纠偏带来困难。为解决这类问题,在顶进施工中采用局部气压平衡的原理,局部气压的大小视具体情况而定,一般土层以不坍方为准。

2.5 管内通风

长距离顶管的顶进时间比较长,人员在管内要消耗大量的氧气,管内氧气含量本来就非常低,久而久之就会因缺氧影响作业人员的健康。在维修中继环、拆除中继环时,堵漏所采用的聚氨酯等材料受热后分解会发出剧毒气体。为保证管内空气达标,可采用二路供气的形式,即工具管头部采用压缩空气管路向头部输送经过净化装置净化的压缩空气,压缩空气通过滤清器和冷却塔,空气净化设备后,由管道输送到工具管,使工具管的空气达到国家卫生标准,含氧量达21%,相对湿度降低至70%。如果管道过长,可在其头部安装接力抽吸式风机进行接力。

2.6 地表沉降的控制

在顶管顶进过程中,由于地层被扰动,土体损失,地表将下沉。为了保证地面建筑物、构筑物的安全,保证管段内顶进机器设备、电气正常运转,必须控制地面沉降量。

通常可根据规范规定的最大沉降量允许值,经过计算来验证地面沉降量是否满足要求。但从以往顶管施工实例中,往往可以看到发生土体涌入洞内和水土流失造成地面较大沉降,为了避免发生这种可能性,应采取以下方法控制地面沉降:1)采用黏土加变熟石灰并掺入少量水、水泥搅拌均匀,制成砖坯,分层填入穿墙管。2)工作井内外侧进行压密注浆。3)如果顶进距离长,为了便于换止水盘根,可采用外套或止水栅栏。

3 结语

顶管施工具有对既有公路、河流、建筑物扰动很小,不会影响到既有建筑物和构筑物的使用;地下施工噪声低,土方和泥浆集中排放,对环境的破坏很小;施工进度快等特点。所以,顶管施工广泛应用于地下管道、过街隧道等市政工程中。作者根据相应规范和参考文献,结合自身工程经验,介绍了顶管施工工艺,提出了顶管施工的关键技术,为顶管工程的设计和施工提供了参考。

参考文献

[1]余彬泉.顶管施工技术[M].北京:人民交通出版社,1998.

[2]魏纲.顶管施工中注浆减摩作用机理的研究[J].岩土力学,2004(6):39-40.

[3]刘强.顶管施工法在涵洞施工中的应用[J].山西建筑,2008,34(17):337-338.

[4]颜纯文.非开挖铺设地下管线工程技术[M].上海:上海科学技术出版社,2005.