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1、1,焊接,2,焊接前言,焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，最早诞生于二十世纪二十年代，在此之前工业生产应用铆接工艺，谁着科学技术的发展，焊接工艺技术越来越受到各行各业的密切关注，广泛用于冶金、电力、锅炉和压力容器以及建筑、桥梁、船舶、汽车、航空、航天等领域。 焊接在建筑业也有大量的应用，如高325米的深圳地王大厦、201米的大连远洋大厦都是钢制焊接结构，还有一类像体育场馆一类的大跨度建筑也采用金属焊接结构的网架屋盖。在三峡工程、秦山、大亚湾核电站建设、西气东输工程等国家一类重点建设工程中焊接技术均发挥着重要作用。 现代焊接技术自诞生以来一直受到诸学科最新发展的直接影响与引导。众所周知
2、，受材料、信息学科技术的影响，不仅导致了数十种焊接工艺的问世，而且也是焊接工艺操作经历着手工到自动化、智能化的过度，这已成为公认的发展趋势。,3,焊接的概念、优缺点及分类,概念：焊接就是将两种或两种以上的同种或异种材料，用或不用 填充材料，通过加热或加压，形成原子间结合或分子间扩散而产生永久性连接接头的工艺方法。 焊接 与 铆接 比较 优点：（1）节约材料、降低成本。 （2）提高劳动生产率。 （3）连接接头强度较大。 （4）连接接头具有组织连续性。 缺点：（1）容易产生各种焊接缺陷，如焊穿、咬边、气孔夹 渣、弧坑等。 （2）连接接头强度受材料限制,4,分类：按焊接工艺过程中金属状态分类，大致为
3、三大类， 即熔化焊、压力焊和钎焊 1。熔化焊：焊接头加热至融化状态而不加压力完成的焊接方法。 （1）电弧焊 a 手工电弧焊（焊条电弧焊） b 气体保护焊 CO2气保焊 全自动 MAG 半自动MAG 氩弧焊 钨极 TIG 非钨极 .MIG c.埋弧自动焊 （2）气焊 气焊是利用气体火焰作为热源的一种熔焊方法。常用氧气和乙炔混合燃烧的火焰进行焊接，又称为氧乙炔焊，这种熔焊方法在工业生产中应用较广。,5,2. 压力焊：对焊件施加压力（加热或不加热），而完成的焊接方法。 （1）电阻焊 a 点焊 b 缝焊 c 对焊 （2）摩擦焊 （3）超声波焊 3钎焊：采用比母材熔点低的金属作钎料，将焊件和钎料加热至高
4、于钎料但低于母材熔点的温度，利用液态钎料充填接头间隙并与母材相互扩散而实现连接的方法。 软钎焊（加热温度在450度以下，如锡焊） 硬钎焊（加热温度在450度以上，如铜焊）,6,总结,综上三大类焊接方法特点及应用截然不同，应结合生产需要和客观条件选择合适的焊接方法。近年来气保焊尤其CO2气保焊在某些领域生产中有着更为广阔的发展前景。除此之外，由于计算机的广泛应用，焊接机器人应运而生，也促进了焊接生产更大的发展。但手工电弧焊仍是应用最普遍的焊接方法，也是其它焊接方法的基础。因此手工电弧焊是本教学方案的重点，在实训中要进行实践操作与考核,7,手工电弧焊,电弧焊的特点 手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行
5、焊 接的电弧焊方法，简称手弧焊。其特点： （1）设备简单 （2）操作灵活方便 （3）能进行全位置焊接，适合焊接 多种材料。 （4）生产效率较低 （5）劳动强度较大,8,焊接工程术语,9,（1）电弧：在两极之间的气体介质中，强烈而持久的电离即产生 电弧。电 弧由三个区域组成，即阴极区2400K，阳极区2600K，弧柱区 6000-8000 K，交流产生电弧，两极区平均2500K。电弧在产 生高温同时产生强光。 （2）熔池：焊接时因电弧的高温和吹力作用使焊件局部熔化，在被焊金属 上形成一个椭圆形充满液体金属的凹坑，这个凹坑称为熔池。 （3）焊缝：随着焊条的移动熔池冷却凝固后而形成。 （4）熔渣：焊
6、缝表面覆盖的一层渣壳称为熔渣。 （5）电弧长度：焊条熔化末端到熔池表面的距离。 （6）熔深：从焊件表面至熔池底部的距离。,10,手弧焊的设备、工具,设备： 手弧焊的主要设备是电焊机，其实质是一种弧焊电源，按产生电流种类不同，分为弧 焊变压器（交流电焊机）和弧焊整流器（直流电焊机）。 弧焊变压器 a原理：是一种特殊的变压器，将220V或380V电源电压降到空载电 压（60V-80V），根据 需要调节电流大小（从几十安到几百安）。 b结构：一次线圈、二次线圈、固定铁芯、活动铁芯、电抗器等组成。 c特点：结构简单，维护方便，使用可靠，价格较低，缺点是电弧不稳定。 弧焊整流器 a原理：利用整流器将交流
7、电整流为直流电。 b结构：一次线圈、二次线圈、固、整流器定铁芯、活动铁芯、电抗器等组成。 C 特点：它弥补了交流弧焊机电流不稳燃烧的缺点，又比一般直流弧焊机发电机结构简 单，维修容易，噪声小。,11,12,电焊钳,13,焊条的结构以及作用,焊条是由焊芯和药皮构成 1 焊芯的作用 焊芯是具有一定长度和直径的专用金属丝，它的作用如下： （1）作为焊接的电极，起到导电的作用，将电能转化成热能。 （2）起填充金属的作用。 （3）维持电弧稳定燃烧。 2 药皮的作用 （1）机械保护作用：利用药皮融化后肆放出的气体和形成的熔渣隔离空气。 （2）冶金处理作用：去除有害杂质（如氢、硫、氧、磷）和添加有益金属元素
8、，使 焊缝获得合乎要求的化学成分和机械要求。 （3）改善焊接工艺性能：使电弧稳定燃烧，飞溅少，焊缝成形好，易脱渣等。,14,牌号表示方法（碳钢焊条） （1）行业标准 J422 J：焊条 42：熔敷金属抗拉强度的最小值 2：药皮类型为酸性 （2）国家标准 E4303 E：焊条 43：熔敷金属抗拉强度的最小值 0：焊条适于全位置焊接 03：焊接电流种类（直流或交流）,焊条牌号,15,手工电弧焊操作技术,手工电弧焊是采用低电压，大电流放电产生电弧。手工电弧焊采用两种方法引弧 1 划擦法 2 敲击法,16,2. 运条 电弧引燃后，迅速将焊条提起2-4mm焊接，焊接时应有三个动作 （1）焊条中心向熔池逐
9、渐前进，以维持一定弧长， 焊条送进速度与熔化 速度相同，否则会产生断弧 或粘连现象。 （2）焊条的横向摆动，以获得一定的焊缝宽度。 （3）焊条沿焊接方向逐渐移动，移动速度快慢 影响焊缝成型。 常用运条方法 （1）直线运条法 （2）锯齿形运条法 （3）环形运条法 ,17,焊缝的起头和收弧,（1）起头 焊缝的起头就是指开始焊接的部分，由于引弧后不可能迅速使这部分金属温度升高，所以起点部分的熔深较浅，焊缝余高较高，为了减少这种现象，可以采用较长的电弧对焊缝的起头处进行必要的预热，然后适当地缩短电弧的长度再转入正常焊接。 （2）收弧 焊缝的收弧时由于操作不当往往会形成弧坑，降低焊缝的强度，产生应力集中
10、或皱纹，为了防止和减少弧坑的出现，美观焊缝，焊接时通常采用二种方法。 a 划圈收弧法：适于厚板焊接的收弧。 b 反复断弧收尾法：适于薄板和大电流焊接的收弧。,18,焊接工艺参数,（1）焊条直径 a 工件厚度，厚度较大的工件应选直径较大的焊条。 b 焊缝的位置，平焊应选用较大直径焊条，立焊、横焊、仰焊应采 用较小直径焊条，并配合小电流焊接。 （2）焊接电流 根据焊条直径与工件厚度选择 平焊低碳钢时，I=K I：焊接电流 K：经验常数（35-55） ：焊条直径（mm） 根据焊接位置选择，在焊条直径一定情况下，平焊位置应比其它位 置选用的焊接电流大。,19,（3） 电弧长度 电弧电压大小由弧长决定，
11、应采用短电弧焊接，弧长L焊条直径， 否则会产生电弧燃烧不稳，飞溅大，熔深小，以及未焊透、咬边和气孔等缺 陷。 （4） 焊接速度 即单位时间内完成的焊缝长度 过快或过慢都将影响焊缝质量 原则：一 保证焊透；二 保证焊缝尺寸 做法：应以合适的焊接速度施焊。“合适”即均匀、协调、稳定。 （5） 焊条角度 与焊缝的空间位置及结构、尺寸影响有关，平焊时焊条角度应与焊接方 向呈70度至80度夹角，从而有利于观察熔池状态及熔渣漂浮。,20,焊接工艺基础知识,焊缝的接头形式 对接 搭接 角接 T型 焊接的空间位置 按焊缝的空间位置不同可分为 平焊：工件水平、焊缝水平 横焊：工件垂直、焊缝水平。 立焊：工件垂直
12、、焊缝垂直，自下而上施焊。 仰焊：工件水平、倒悬平面，对工件的下平面施焊。 上述四种空间位置平焊最容易，仰焊最难,21,坡口 1 对接接头是应用最多接头形式 为工件厚度 当6 mm时，在焊接接头只要留有一定间隙即可焊透。 当6 mm时，在焊接接头处需开设一定形状的坡口，以保证接头强度。 2 对接接头常见坡口形状 （1）I形坡口：对接接头双目施焊。 （2）V形坡口；多层多道施焊。 (3) U型坡口：多层多道施焊，能减小焊接接头变形。 (4) X型坡口：多层多道对称施焊。 3.选择坡口的原则 (1)连接接头是否焊透，从而保证连接强度。 (2)是否容易加工，提高焊接效率。 (3)是否节省材料、降低成
13、本,22,常见焊接缺陷及产生原因,1 焊缝尺寸不符合要求 主要是指焊缝过高或过低、过宽或过窄及不平滑过渡的现象。 产生的原因是：（1）操作时运条不当。 ( 2) 焊接电流不稳定。 （3） 焊接速度不均匀。 （4） 焊接电弧高低变化太大。 2 咬边 主要是指沿焊缝的母材部位产生的沟槽式凹陷。产生原因是： （1） 工艺参数选择不当，如电流过大、电弧过长。 （2） 操作技术不正确，如焊条角度不对，运条不适当。 3 夹渣 主要是指焊后残留在焊缝中的熔渣。产生原因是： （1）焊接材料质量不好。 (2) 电流太小，焊接速度太快,23,4弧坑 产生原因是：操作时熄弧太快，未反复向熄弧处补充金属。 5焊穿 主
14、要是指熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。 产生的原因是： 焊件装配不当，如坡口尺寸不合要求，间隙过大。 焊接电流太大。 焊接速度太慢。 6. 气孔 主要是指熔池中的气泡凝固时未能逸出而留下来所形成的空穴。 产生的原因是 : 焊件和焊接材料有油污，铁锈及其它氧化物。 焊接区域保护不好。 焊接电流过小，弧长过长，焊接速度过快。,24,气割 用氧气与乙炔气混合点燃后，对金属材料加热至熔化状态，然后打开割鋸切割氧气阀即 可将金属分割。 能够气割的金属材料：低碳钢、纯铁、中碳钢、普通低合金钢。 金属的切割条件 金属的燃点应低于金属的熔点。 金属燃烧时氧化物的熔点应低于金属的熔点。 金属燃烧时，应放
15、出大量的热，且导电性较差。,25,气体保护焊,随着焊接工艺技术的不断进步，各种焊接工艺方法广泛应用于工农业生产的各个领域， 尤其是气体保护焊自诞生以来迅速得到普及与推广，近年来埋弧自动焊在压力、密封 容器以及船舶制造等生产中应用也十分广泛。 二氧化碳气体保护焊（） 原理：中性气体经电弧高温在熔池上形成热气膜，使熔池隔绝空气避免氧化。 特点：（）提高焊接效率，降低成本，节约材料。 （）焊缝表面光滑、平整、无熔渣。 （）电流密度大，连接强度高，可以取代手工电弧焊的工艺特性。 （）工件表面油污不必清理即可施焊。 （）产生飞溅较严重，而且不适于在风力较大环境中作业。 气保焊种类 （）半自动气体保护焊：
16、适于各种空间位置焊接，可以取代手弧焊。 （）全自动气体保护焊：适于较长水平直线或规则几何曲线焊缝的焊接。,26,埋弧自动焊, 原理：在焊接过程中，焊剂（固体）将电弧埋住，使熔池隔绝空气，避免氧化，同时焊剂在电弧高温作用下发生高温化学反应，除向熔池增添有益合金元素，发生冶金反应外，同时生成内表面光滑的渣壳，从而保证焊缝表面光滑、平整、美观。 特点 （）焊接工艺参数自动控制，可以获得所需均匀尺寸的焊缝。 （）焊波光滑、平整、美观，工作环境得到很大改善。 （）可以实现单面焊，双面成形。 （）适于较厚工件连接，减少开设坡口。 （）适于较长水平直线或规则几何曲线焊缝的焊接。 （）连接强度较高，焊接质量较好，缺陷较少，焊接
