焊接缺陷分析及控制(外)

《焊接缺陷分析及控制(外)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接缺陷分析及控制(外)（350页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、焊接缺陷分析与控制,授课人：陈志刚职 称：高级焊接工程师,一、前言 1、开设此课的目的 焊接缺陷分析与控制做为专业限选课，目的是在已学焊接课程的基础上，提高学生综合运用已学知识、掌握分析与处理焊接缺陷的能力。 分析与处理焊接问题是焊接技术人员素质与能力的综合体现。 让学生在校期间掌握分析与处理问题的步骤和方法，有利于提高学生毕业后尽快适应工作的能力。,2、本课程的主要内容 本课程主要分为两大部分：焊接工艺、焊接缺陷 (1)焊接工艺焊接工艺-制造焊件所有关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等 常见焊接方法及其优缺点、如何具体选择合适的焊接方法。 常用的

2、焊缝坡口。 焊接材料选择原则。 焊接工艺参数的确定。,(2)焊接缺陷 焊接缺陷与焊接缺欠的区别。 常见的焊接缺陷及其分类。 气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷产生的原因和防止。 焊接裂纹产生的机理、影响因素和防止。 焊接缺陷典型案例分析。,3、本课程主要参考资料 陈伯蠡 焊接工程缺欠分析与对策 机械工业出版社 徐峰 焊接工艺简明手册 冶金工业出版社,二、焊接工艺部分 1、焊接术语(摘自GB3375) 焊接工艺-制造焊件所有关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。 焊接工艺规程-制造焊件所有关的加工方法和实施要求的细则文件，可保证由熟练焊工或操作工操作时质

3、量的再现性。 焊接工艺评定-为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。,热影响区-焊接或切割过程中，材料因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和机械性能变化的区域。 焊缝-焊件经焊接后所形成的结合部分。 定位焊缝-焊前为装配和固定构件焊缝的位置而焊接的短焊缝。 焊接参数-焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数(如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称。,焊缝凸度-凸形角焊缝横截面中，焊趾边线与焊缝表面之间的最大距离，见下面左图。 焊缝凹度-凹形角焊缝横截面中，焊趾边线与焊缝表面之间的最大距离，见下面左右图。 焊脚-角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另一个直角面

4、表面的最小距离，见下图。 焊脚尺寸-在角焊缝横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度，见下面右图。,熔深-在焊接接头的横截面上，母材或前道焊缝熔化的深度，见下图。,焊缝成形系数-熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)与焊缝计算厚度(H)的比值(=B/H)，见下图。,手工焊-手持焊炬、焊枪或焊钳进行操作的焊接方法。 自动焊-用自动焊接装置完成全部焊接操作的焊接方法。 机械化焊接-焊炬、焊枪或焊钳由机械装置夹持并要求随着观察过程而调整设备控制部分的焊接方法。 焊根-焊缝背面与母材的交界处，见下面左图。 余高-超出母材表面连线上那部分焊缝金属的最大高度，见下面右图。 注意：母材正面高出部分的

5、焊缝金属是余高，背面也同样是!,焊缝坡口-根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽。 预热-焊接开始前，对焊件进行全部（或局部）进行加热的工艺措施。 后热-焊后对焊件进行全部（或局部）进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施。它不等同于焊后热处理。 道间温度-多层多道焊时，在施焊后继焊道之前，其相邻焊道应保持的温度。（层温如此） 焊后热处理-焊后，为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行了的热处理。,2、焊接设备 (1) 焊机型号 交流焊机：如BX1500（动铁式交流焊机，额定电流为500A） 直流焊机：AX1500（动铁式直流焊机，额定电流为500A） ZX5500

6、（可控硅式直流焊机，额定电流为500A） ZX7500（逆变式直流焊机，额定电流为500A） 埋弧焊机：MZ1000（额定电流1000A） 氩弧焊机：WSM300（额定电流300A） CO2气体保护焊机：NBC400（额定电流400A）,(2)焊机空载电压和暂载率 焊机在空载状态下两极之间的电压为空载电压。空载电压越高，引弧越容易，但触电危险也增加。一般交流焊机的空载电压为70V和80V；直流焊机的空载电压为60V和70V。 负载持续率是指电弧焊机的焊接时间（接通焊接电流的负载状态）与工作时间的比值。工作时间包括焊接时间及更换电焊条和打焊渣等空载时间在内。负载持续率计算的工作时间一般选取为10

7、min。 暂载率：常用的暂载率有60%，80%，100%三种。 暂载率与焊机额定电流和许用的最大电流的关系许用的最大电流额定电流（焊机额定暂载率/焊机负载率之比）1/2 如一台焊机型号为ZX7500，其空载电压为70V，额定暂载率为60%，求焊机允许采用的最大焊接电流为多少？（一般情况下实际焊机的负载率按100%）I最大500（60/100）1/2 387A,3、焊接工艺包含的内容与格式 (1)焊接工艺包含的内容焊接方法焊缝坡口型式焊接材料焊接工艺规范或参数焊接操作要求有时还包括焊后热处理规范 (2) 焊接工艺格式(示例见附录1)附录1某厂压力容器(空气储罐)焊接工艺.doc附录1某厂锅炉焊接

8、工艺卡格式.doc,4、常见的焊接方法及其特点 (1)焊条电弧焊 焊条电弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。 药皮可添加合金元素，改善焊缝金属性能。适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金的焊接。 焊条电弧焊设备简单、轻便，操作灵活。可以应用于维修及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接。 焊条电弧焊熔深较浅，一般2-5mm；单位熔敷率一般，介于埋弧焊与钨极氩弧焊之间，同时也低于熔化极气体保护焊。 焊条电弧焊可用于打底焊、填充焊。,(2)埋弧焊 埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧

9、在焊剂层下燃烧将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。 在电弧热的作用下，一部分焊剂熔化成熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理化学反应，改善焊缝金属的成分及性能；另一方面还可以使焊缝金属缓慢冷却。 埋弧焊可以采用较大的焊接电流，与焊条电弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好、焊接效率高。因此，它特别适于焊接大型工件的直缝和环缝。而且多数采用机械焊接。 埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。由于熔渣可降低接头的冷却速度，故某些高强度结构钢、高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。,(3)钨极氩弧焊 这是一种非熔化极气体保护电弧

10、焊，是利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。焊接过程中钨极不熔化，只起电极的作用。同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作保护。还可以根据需要另外添加填充金属。在国际上通称为TIG焊（Tungsten Inert Gas Welding）。 钨极氩弧焊由于能很好地控制热输入，所以它是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。这种方法几乎可以用于所有金属的连接，尤其适用于焊接铝、镁这些会形成难熔氧化物的金属以及象钛和锆这些活泼金属。这种焊接方法的焊缝质量高，但与其他电弧焊相比，其焊接速度较慢。 钨极氩弧焊具有很好的单面焊双面成型性能，所以经常用于单面焊的打底焊，以保证根部成型和焊透。,(4)熔化极气

11、体保护焊 熔化极气体保护焊， 这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接的。 熔化极气体保护电弧焊通常用的保护气体有氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊（在国际上简称为MIG焊）；以惰性气体与氧化性气体（O2，CO2）的混合气为保护气时，或以CO2气体或CO2+ O2的混合气为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊（在国际上简称为MAG焊）。,熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接，同时也具有焊接速度较快、熔敷率较高等优点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主

12、要金属的焊接，包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛，锆及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。 (5)药芯焊丝气体保护焊 药芯焊丝气体保护焊也是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧为热源进行焊接的，可以认为是熔化极气体保护焊的一种类型，所使用的焊丝是药芯焊丝，焊丝的心部装有各种组成成分的药粉。焊接时，外加保护气体，主要是CO2气体。药粉受热分解或熔化，起着造气和造渣保护熔池、渗合金及稳弧等作用。,药芯焊丝电弧焊不另外加保护气体时，叫作自保护药芯焊丝电弧焊，是以药粉分解产生的气体作为保护气体，这种方法的焊丝干伸长度变化不会影响保护效果，其变化范围可较大。 药

13、芯焊丝电弧焊除具上述熔化极气保护电弧焊的优点外，由于药粉的作用，使之在冶金上更具优点。药芯焊丝电弧焊可以应用于大多数黑色金属各种厚度、各种接头的焊接。药芯焊丝电弧焊在我国已得到迅速发展。 与熔化极气体保护焊(实芯焊丝)相比，其焊接工艺性能较优(尤以飞溅少，焊缝成型美观突出)，熔敷效率更高。,(6)电渣焊 电渣焊是以熔渣的电阻热为能源的焊接方法。焊接过程是在立焊位置、在由两工件端面与两侧水冷铜滑块形成的装配间隙内进行。焊接时利用电流通过熔渣产生的电阻热将工件端部熔化。 根据焊接时所用的电极形状，电渣焊分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊。 电渣焊的优点是可焊的工件厚度大（从30mm至大于100

14、0mm），生产率高。主要用于大断面对接接头及丁字接头的焊接。 电渣焊可用于各种钢结构的焊接，也可用于铸件的组焊。电渣焊接头由于加热及冷却均较慢，热影响区宽、显微组织粗大、韧性低，因此焊接以后一般须进行正火处理。,(7) 高频焊 高频焊是以固体电阻热为能源。焊接时利用高频电流在工件内产生的电阻热使工件焊接区表层加热到熔化或接近熔化的塑性状态，随即施加（或不施加）顶锻力而实现金属的结合。因此它是一种固相电阻焊方法。 高频焊根据高频电流在工件中产生热的方式可分为接触高频焊和感应高频焊。接触高频时，高频电流通过与工件机械接触而传入工件。感应高频焊时，高频电流通过工件外部感应圈的耦合作用而在工件内产生感

15、应电流。 高频焊是专业化较强的焊接方法，要根据产品配备专用设备。生产率高，焊接速度可达30m/min。主要用于制造管子时纵缝或螺旋缝的焊接，以及螺旋鳍片管的焊接。,(8) 爆炸焊 爆炸焊也是以化学反应热为能源的另一种固相焊接方法。但它是利用炸药爆炸所产生的能量来实现金属的连接的。在爆炸波作用下，两件金属在不到1秒的时间内即可被加速撞击形成金属的结合。 在各种焊接方法中，爆炸焊可以焊接的异种金属的组合范围最广。可以用爆炸焊将冶金上不相容的两种金属焊成各种过渡接头。爆炸焊多用于表面积相当大的平板包覆，是制造复合板的高效方法。 爆炸焊主要用于复合板复合层与基层的焊接；另外，可用于换热器管板与管子胀焊

16、。,(9) 摩擦焊 磨擦焊是以机械能为能源的固相焊接。它是利用两表面间的机械磨擦所产生的热来实现金属的连接的。 磨擦焊时，热量集中在接合面处，因此热影响区窄。两表面间须施加压力，多数情况是在加热终止时增大压力，使热金属受顶锻而结合，一般结合面并不熔化。 磨擦焊生产率较高，原理上几乎所有能进行热锻的金属都能用磨擦焊焊接。磨擦焊还可用于异种金属的焊接。主要适用于横断面为圆形的最大直径为100mm的工件。,(10) 超声波焊 超声波焊也是一种以机械能为能源的固相焊接方法。进行超声波焊时，焊接工件在较低的静压力下，由声极发出的高频振动能使接合面产生强烈磨擦并加热到焊接温度而形成结合。 超声波焊可用于大多数金属材料之间的焊接，能实现金属、异种金属及金属与非金属间的焊接。可适用于金属丝、箔或23mm以下的薄板金属接头的重复生产。,(11) 扩散焊 扩散焊一般是以间接热能为能源的固相焊接方法。通常是在真空或保护气氛下进行。焊接时使两被焊工件的表面在高温和较大压力下接触并保温一定时间，以达到原子间距离，经过原子相互扩散而结合。焊前不仅需要清洗工件表面的氧化物等杂质，而且表面粗糙度要低于一定值才能保证焊接质量。 扩散焊对被焊材料的性能几乎不产生有害作用。它可以焊接很多同样和异种金属以及一些非金属材料，如陶瓷等。 扩散焊可以焊接复杂的结构及厚度相差很大的工件。,