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1、1,焊 接 篇,2,焊接篇,概述 一. 焊接的实质和焊接方法的分类 实质通过加热或加压等手段，借助与金属原子的结合与扩散作用，使分离的材料造成永久性连接成整体。,3,4,分类（三大类）: 熔化焊：利用局部加热的方法，将被焊金属接合处加热到熔化 状态，加填充金属或不加，冷却结晶后形成牢固的接 头。 压力焊：利用加压力的方法，或者同时还加热，使被焊金属结 合处紧密接触，并产生一定的塑性变形，让接触面上 的原子组成新的结晶，而被焊金属连接起来。 钎 焊：被焊金属虽加热但不熔化，熔点低的填充金属被加热 到熔化状态，填充在工件之间，由于其与工件表面原 子间的相互扩散，其凝固后即将工件连接起来。,5,6,
2、摩擦焊,7,CO2气体保护焊,8,点 焊,9,三峡水轮机转轮,10,焊 接 接 头,焊接不锈钢管件,11,法国协和式客机升空爆炸瞬间,12,二. 焊接电弧,定义：在电极与工件之间的 气体介质中长时间而有力的 放电现象，也就是电流通过 局部介质的导电现象。,13, 焊接电弧 各区热量和温度,一般三区：阳极区温度 2600K ； 阴极区温度 2400 K ； 弧柱区温度 60008000K 。 厚件 正接法：工件接正极；焊条接负极 薄件 反接法：工件接负极；焊条接正极 仰焊、难焊材料 说明：上述直流电流，产生直流电弧；对交流，均为 2500 K，无正反接之分,14,一. 焊接工件上温度的变化与分布
3、 二. 焊接接头金属组织与性能的变化 接头包括；焊缝区；热影响区 “HAZ” （一）焊缝金属（低碳钢为例） 铸态组织，结晶侧壁伸向中心，也不形成等轴晶。 焊时，气体保护吹动，干扰柱状晶连续成长，是层状细化，加之掺合金合金化，Si、Mn 均母材。 焊缝金属成分、强度不低于母材。 合金F + 合金P（少量）焊缝强度。,15,3 焊接接头金属组织与性能的变化,16,（二）热影响区“HAZ” The Heat Affected Zone,焊接热影响 焊缝两侧因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域，成为焊接热影响区。亦称“近缝区”。 各点受热不同，可分为四区： 1. 熔合区（半熔化）破坏的发源地； 2.
4、 过热区 薄弱区 3. 正火区（细晶区）机性优于母材； 4. 部分相变区（部分正火区或不完全重结晶区）机性 冷轧钢板 有再结晶区， 总之 “HAZ”愈小愈好。,17,18,三. 影响热影响区的因素和改善方法,1. 焊接方法,一般低碳钢：用手弧焊、埋弧焊“HAZ”较 窄；气焊宽。 2. 焊接规范；例如：焊速、I工，减少焊件受热程度， 均“HAZ”。 3. 母材成分及热处理。低碳钢、低合金钢可用焊后正火 消除“HAZ”； 低碳钢不热处理影响不大。对于中碳钢 中合金钢，很易淬火形成M,应力、易开裂。一般不用 于焊结构件。 要用，采取工艺措施：焊前预热、焊后热处理。,19,2 电焊条,一.组成： 焊条
5、芯（焊芯）、药皮（涂料） 1）焊芯 作用： 填充焊缝和导电 2）药皮（涂料）：保证焊接顺利进行、使焊缝具有一 定的化学成分和力学性能,20,1）焊芯 含碳量低、Mn量一定，Si含量控制严格、S，P含量低 牌号中带A符号的， S，P含量0.03%，焊芯直径 为焊条直径，最小1.6mm，最大8mm 焊接合金结构钢、不锈钢用焊条，应采用相应的合金结构钢、不锈钢的焊接钢丝作焊芯。 2）药皮,21,1、药皮（涂料）作用 （1）稳定电弧作用； （2）保护作用； （3）冶金作用； （4）掺合金作用； （5）改善工艺性能作用。 2、药皮（涂料）的组成成分： 稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、 稀渣剂、粘
6、结剂,22,二.焊条的分类与牌号,1.种类（按化学成分）：碳钢类、低合金类、不锈钢、堆焊 类、铸铁焊条、焊丝、铜及铜合金、铝及铝合金等。 2.型号：碳钢类 GB511785，如E4303、E5015、E5016 前两位：焊缝金属的抗拉强度（Kgf/mm2） 第三位：焊条的焊接位置，0，1，全位置可用；2，适 用于平焊及平角焊；4，适用于下立焊 三、四位组合：焊接电流种类和药皮类型，如03，钛钙型药 皮，交流或直流正反接；15，低氢钠型药皮， 直流反接；16，低氢钾型药皮，交流或直流反 接。,23,3.牌号：一个大写拼音字母+三个数字，如J422、J507 J 表示结构钢焊条（碳钢和普通结构钢焊
7、条） A 表示奥氏体不锈钢焊条 Z 表示铸铁焊条 前两位数字表示各大类中的若干小类，如结构钢焊条的 是表示焊缝金属抗拉强度等级，如42即b420MP 最后一位表示药皮类型和电流种类,24,25,酸碱性焊条比较,酸性焊条 大量Fe2O3、TiO2、SiO2氧化 性强. 药皮代号J15 氧高 氢高 高S 易氢脆 、ak、脆 机性 铁锈、油脂、水分敏感性不大 工艺性好、电弧稳、成形性好 交、直流两用 劳动条件好 便宜 不适合焊接动载荷，以及高强度要求的重要结构件。,碱性焊条 大量CaCO3、CaF（熔点 高、流动性差） J6、J7 氧低 氢低（低氢型）低S 机性对铁锈、油脂、水分敏感 性大 工艺性差
8、、弧不稳， 直流，焊条7或6交直 流 劳动条件差，稍贵 适合焊接重要结构件。,26,三. 电焊条的选用原则,低碳钢和普通低合金钢构件，要求焊缝金属与母材等强度 同一强度等级的酸碱焊条选择 考虑焊件结构形状、钢板厚度、载荷性质、钢材抗裂性能而定。 碱性焊条，对形状复杂、厚度大的铸钢适用。,27,低碳钢与低合金钢焊接，按异种钢接头中强度较低的钢材选用相应的焊条 不锈钢耐热钢焊条选用专用的焊条，以保证焊缝的主要化学成分和性能与母材相同。,28,3 焊接应力与变形,29,一、焊接应力产生的根本原因： 对焊件进行局部的不均匀的加热。 二、焊接变形的基本形式 1. 收缩变形； 2. 角变形； 3. 弯曲变
9、形； 4.浪式变形； 5. 扭曲变形（螺旋变形）,30,31,二、预防和减少焊接变形的措施,（一）设计方面 保证承载能力为前提 1. 尽量减少焊逢长度及焊缝面积； 2. 尽量减少焊缝数量； 3. 焊缝尽量不要交叉、密集，所有焊缝尽 量保持对称； 4. 避免将焊缝安排在受力最大处集中处； 5. 开缓和槽或加薄壁凸缘。,32,（二）、工艺措施,1. 反变形法； 2. 刚性固定法；变形，但应力。 塑材用，脆材不行。 3. 选择合理的焊接次序和方向；采用细焊 条，小电流，短焊缝对称焊、分段逆向 焊、跳焊、交错焊、大圆周也要分段焊 4. 焊前预热（最有效）。,33,34,35,三、 焊接变形的矫正方法,
10、最有效方法，焊后热处理； 消除应力退火 （高温回火、低温退火），均匀加热600650 2. 机械矫正变形法；冷态和热态（300500） 3. 火焰矫正变形。（600800）,36,第一章 电弧焊,1 手弧焊的焊接过程 一. 手弧焊的焊接过程 利用焊条与工件间产生电弧热将工件和焊条熔化而进行焊接的方法。 适于焊接高强度钢、铸钢、铸铁、非金属，其接头可与母材强度相近。,37,38,2 埋弧自动焊(溶剂层下电弧焊),39,一. 埋弧自动焊焊接特点 1.生产率高；电流高1000A，比手弧焊提高68倍。 2.焊接质量高而稳定；焊速大， “HAZ 3. 节省材料和电能； 4. 劳动条件好； 5. 设备贵（
11、自动焊机) 只能平焊,40,41,二.应用： 较大批量、长直焊缝、大直径环缝500mm 低碳钢，低合金钢，厚板660 mm ，最适于 2040 mm,42,43,三. 焊丝与焊剂,焊丝：作用、成分同焊条芯，常用 H08A、 H08MnA及H08Mn2 焊剂：作用同焊条药皮稳弧、保护、脱氧、 渗合金等焊剂分开，配合使用 查表,44,焊剂的分类（依据制造方法分类）： 熔炼焊剂（无、低、中、高Mn型 ） 陶质焊剂 非熔炼 干燥固结 低碳钢使用： 高Mn型焊剂431，配一般Mn量焊丝（H08A）； 也可用无Mn型焊130，配高Mn焊丝（H10Mn2）,45,四. 自动焊工艺,清洁焊缝； 用于平焊，对接
12、,T字型接头长直焊缝； （件厚20 mm双面焊，或开坡口的单面焊）； 加引弧板和引出板；用手弧焊封底工艺； 焊接工艺规范参数、焊丝直径、电流、电弧电压、送丝速度及焊接速度根据工件厚，初选、试焊、正式投入使用。,46,47,3 气体保护焊 （气焊）,定义：利用某种外加气体作为电弧保护介质的一种 电弧焊方法，称为气体保护电弧焊，简称气 体保护焊。 氩(Ar)弧焊 用Ar气作保护气体的气体保护焊,48,49,1. 熔化极氩(Ar)弧焊 焊丝：电极、充填 直流、反接，电流大，焊件厚25mm 半自动焊 手持焊矩（焊枪），机械送丝 方法 自动焊 全机械,50,2. 不熔化极氩(Ar)弧焊,电极：钨棒 34
13、10 （钍钨棒或铈钨棒，W中含微量氧 化Th、氧化Ce）电极不熔，加焊丝充填 方式：手工焊 同气焊；自动焊 机械代手工 焊钢：直流、正接； 焊铝、镁：直流、反接； 正离子撞击工件，阴极（工件） 氧化膜破碎，工件焊合好。 W极消耗快，实际多用交流，W极电流密度受限， 焊件厚46mm,51,52,3. 氩弧焊特点、应用,（1）惰性Ar气保护，适用各种合金钢、易氧化有色金 属、锆、钽、钼等金属（可焊材料广）； （2）Ar气透明，明弧，操作方便，易全焊位； （3）焊速快，生产率高，HAZ、变形； （4）焊缝质量较高； （5）设备复杂，直流电源，Ar气贵，成本高。 室内，薄板为主，0.525mm，0.1
14、Cu皮焊、不 锈钢（1Cr18Ni9Ti）、高合金钢、AI等焊接,53,4. 钨极脉冲氩弧焊,电流频率由高到低周期变换 高值脉冲电流Im形成熔池； 低值基本Ij电流热少，熔池凝固； 焊逢连续，实质是单个脉冲形成 的熔池连续重跌搭接而成 。 特点： 易于控制，易焊透； 易全焊位自动焊；容易调节裂缝、变形；质量稳定，接头机性比普通氩弧焊高。,54,5. CO2气体保护焊,55,56,（一）CO2气体保护焊工艺过程,用CO2作为保护气体的电弧焊称为CO2气体保护焊， 焊丝：作电极、兼充填金属 （除保护气体为CO2外，工艺过程、方法与熔化极氩(Ar)弧焊相似） 操作方法：自动焊；半自动焊 手持焊矩，机
15、械送丝， 应用较多。 明弧 但CO2为氧化性气体 CO2CO + O（使Si、Mn等烧损） 不能焊有色金属 焊丝Si、Mn含量应高,57,（二）CO2气体保护焊特点及应用,特点 1. HAZ、变形，质量好；明弧，全焊位、适应 性好；自动送丝，电弧热量集中，焊速快，比手 弧焊生产率13倍；直流电源，对风敏感， 室内操作。 2. CO2焊成本低； 3. 保护效果不如Ar弧焊；CO2氧化性，电流大飞 溅现象严重,58,应用（造船、汽车、拖拉机、机车车辆等） 对30mm厚件不能焊； 用于低碳钢、低合金钢板，薄板为主：0.830mm，多见6mm，细丝0.51.2mm焊0.84mm板；粗丝1.65mm焊330mm中厚板。,59,60,4 等离子弧焊与切割,一般电弧，未受 外界约束，称自 由电弧，自由电 弧气体没有 完全电离，能量 没有高度集中。,61,一. 等离子弧,等离子弧压缩电弧，导电截面压缩的比较小（通称压缩效应机械压缩效应、热压缩效应、电磁收缩效应），气体完全电离，能量高度集中。 温度比自由电弧高，高达 1600033000K。,62,二. 等离子弧焊,等离子弧焊分类 大电流（300A）等离子弧焊件 2.5mm, ； 微束等离子弧焊（针弧）用于0.012.5 mm箔材；及薄板焊接，电流0.1 30 A，电弧柔和 特点 ：
