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1、第八章 焊接工艺设备本章介绍：常用的焊接方法；焊条、焊丝及焊剂；焊接设备8-1焊接方法概述金属焊接是通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方法。一、常的焊接方法分类：族系法、二元坐标法，目前以二元坐标法分类为推荐分类法1、 1、 基本焊接方法熔化焊接（液相焊接）电孤焊熔化极非熔化极焊条电弧焊（手弧焊）埋弧焊氩弧焊CO2电弧焊保护焊钨极氩弧焊等离子弧焊气焊（钎焊）氧氢氧乙炔空气乙炔电渣焊固相焊接激光焊电阻（点、缝焊、电阻对焊）焊冷压焊超声波焊爆炸焊固相兼液相焊火焰钎焊气焊感应纤焊电子束纤焊焊接方法分类：族系法二、常用的焊接方法介绍1、电弧
2、焊电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括：手弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊（氩气C02气体、氦气）、 熔化极的钨极气体（如氩气）保护焊等离子焊（氩气、氮气、氦气等）。（1）手弧焊：（焊条电弧焊涂层电弧焊） 手弧焊主要用于钢结构焊接（炭钢、合金钢、不锈钢），手弧焊设备简单、轻便，操作灵活，可以应用短焊缝和任何焊接位置，工件厚度在1.5mm以上，批量小，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作水平，劳动强度大，生产率低下。（焊接位置：平焊、立焊、仰焊、横焊）手弧焊工作原理： 手弧焊是以外部涂有涂层（药皮）的焊条作为电极和填充金属，电弧在焊条的端部和被焊工件表面之间的燃烧，形成焊缝。涂层药皮在电弧的作
3、用下产生气体以保护电弧（隔绝空气），同时产生熔渣覆盖在熔池表面，防熔化金属与周围气体的相互作用，隔绝空气并改善焊缝金属性能。（2）埋弧焊：半自动焊、自动焊特点：生产效率高，焊缝质量好，适用于钢结构的长焊缝的平焊位置的焊接。 埋弧焊工作原理：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，电弧在焊剂下燃烧，将焊丝端部和工件材料局部熔化，形成焊缝。焊剂熔化成烧渣覆盖在熔池表面，保护焊缝金属，防止空气的污染，并改善焊缝性能，促使焊缝缓慢的冷却。（3）熔化极气体保护电弧焊：常用CO2气体保护电弧焊、氩弧焊可各种位置焊接，生产效率高，可焊接碳钢、合金钢、不锈钢等。原
4、理：是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体（如CO2气体，氩气等）保护电弧来进行焊接。应用：适用于半自动、自动焊、已逐步取代手弧焊，可各种位置焊接，生产效率高，可焊接碳钢、合金钢、不锈钢等。（4）等离子弧焊属于非溶化极电弧焊原理：它是利用电极和工件之间的压缩电弧（转移电弧）实现焊接的。所用的电 通常是钨极，产生等离子弧的等离子气体可用氩气、氦气等，并以喷咀喷出惰性气体保护焊缝熔池。焊接时可填充金属，也可以不填充金属。特点：等离子弧焊焊缝质量好，生产率高适用于结构件和零件焊接。2、电阻焊：适合大批生产、薄板焊接、焊接设备昂贵，点焊、缝焊、对焊是以电阻热为能源的焊接方
5、法，是使工件处在一定电板压力作用下，并利用电流通过工件时所产生电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。通常我们称为“磁焊”电阻焊有点焊、缝焊和凸焊等型式。3、电渣焊：自动焊、焊接厚壁大型构件电渣焊是以熔渣的电阻热为热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。4、气焊：气焊用于薄板及维护修理工件，钎焊气焊是利用气体火焰为热源的一种焊接，氧乙炔和焊丝熔化。5、特种焊（1）超声波焊（2）激光焊（3）爆炸焊：复合钢板生产三、焊接方法的选择1、焊接要求（1）保证焊接产品的质量优良性能可靠（2）焊接
6、生产率高（3）焊接成本低2、影响因素（1）产品结构类型：金属结构焊接、机械零件焊接，电子器件焊接（2）工件母材性能：物理化学力学、冶金性能（3）工件厚度：工件厚度在一定程度上决定所适用的焊接方法（4）焊接接头型式和焊接位置：贴角焊、坡口焊、对接接头T型接头、焊接接头 平焊、立焊、仰焊、横焊（焊接位置）（5）生产条件技术人员水平焊接设备：交流焊机、直流焊机、交直流焊机焊接耗材：焊条、焊丝、焊剂保护气体等（6）焊接质量等级8-2焊条、焊丝与焊剂一、焊条1、焊条的组成构造焊条由焊芯和涂层（药皮）组成，其构造为（1）焊芯：既是焊芯又是填充金属，手弧焊时又作为电板。碳钢焊条采用HO8A或HO8E材料做焊
7、芯。碳钢焊条，不锈钢焊条、合金钢焊条焊芯材质不同（2）涂层（药皮）是矿石粉末，铁合金粉。涂层的作用：改善焊条的焊接工艺性能机械保护，产生气体和溶渣，隔绝空气冶金处理2、焊条种类：（碱性焊条、酸性焊条）（1）按材质分类碳钢焊条 代号Exxxx（老标准牌号结J），碳钢结构钢焊条J，结E4303（J422），E4303（J422），焊Q235（A3钢）合金钢焊条 代号Exxx-x（老标准为结J）例E5015-G（J507R）低合金结构钢焊条J，结，例E5015-（J507）焊16Mn（Q345）钢材 E5016（J506）也是钼和珞钼耐热钢焊条R热E5015-G（J507R）低温钢焊条，W 温不锈钢
8、焊条；E-代号（老标准；不锈钢、焊条、铬G）准焊焊条：ED（老标准 D堆）（2）按焊条的溶渣性质分类： 碱性焊条：碱性氧化物和氟化钙为原料、焊接性能较差，但韧性好，抗裂性能好，例：E4303（J422）钛钙型，E5001（J503）钛铁矿型。酸性焊：低氢型（低氢钠型、钾、铁粉低氢型）等碳性氧化物，如E4311（J425）低氢钠型 E4315酸性焊条的焊接性能较好，但其韧性抗裂性能较碱性焊条差，注意：在设计或焊接工艺中规定用碱性焊条时，不能用酸性焊条代替。（3）按电源电流类型分类：直流焊条、交流焊条、交直流两用焊条。直流焊条：正、反接。（机械设计手册第一分册）3、焊条型号、牌号 （1）碳钢焊条型
9、号用大写字母“E”和四位数字表示E 4 3 0 3焊条抗拉强度焊接位置涂层材料种类和电流种类如E4303（J422）前两位数字表示其抗拉强度43kgf/mm2（1kgf/mm2=99.8MPa）第三位数字表示焊条的焊接位置“0”与“1”表示可以用平、立、横、仰焊“2”表示适用于平焊与平角焊 “4”表示焊条适用向下立焊第三位和第四位数字表示涂层类型和焊接电流种类，如“03”表示：涂层类型为钛钙型（碱性）交直流焊条。焊接电流种类为：交流或直流正、反接。如E4303钛钙型（碱性）焊条E43015（J427） 低氢纳型（酸性焊条）、直流反接如E5001（J503、结503）（2）低合金钢焊条：E501
10、5-A（R107） 图E5015-G（J507 D.J507R）低合金钢焊条:E5015-A1E5015-A1 50抗拉等级1表示焊接位置E钛铁矿型（碱性焊条）交流或直流正、反接4、焊条的选用原则（1）根据被焊的工件材料选择相适应的焊条，如焊接碳钢或低合金钢时，应选择结构钢焊条。（2）焊缝性能要和工件（母材）性能相同，“等强度”（3）焊条工艺性能要满足施焊操作需要5、焊条的管理和使用焊条的库存应干燥通风一般在施焊前心将焊条烘干，放入保温筒内，取出后即用完。二、焊丝与焊剂：埋弧焊用焊丝与焊剂通常是用于埋弧焊（自动焊、半自动埋弧焊）1、焊丝：埋弧焊与C02气体保护焊用材（1）分类：埋弧焊所用焊丝有
11、实心焊丝和药芯焊丝两类（2）用途：直径较小（d=1.62.4mm）的焊丝适用于半自动焊埋弧焊；直径为36mm的焊丝适用于自动埋弧焊。2、焊剂：埋弧焊使用的焊剂是颗粒状可熔化的物质，其作用相当于焊条的涂层（1）对焊剂的要求：a具有良好的冶金性能，b具有良好的工艺性能。（2）焊剂的分类：按制造方法材质分类，熔炼焊剂，烧结焊剂，陶瓷质焊剂按化学成分分类；碱性、酸性、中性焊剂。（3）焊剂型号 HJ熔炼型焊剂HJ型（熔练型） SJ烧结型焊剂例如：HJ 4 3 1 X焊剂程度60-14钼，无“X”为普通粒度（或写为“1”）牌号编号，按0，1，29顺序焊剂为高硅低氟型：1-9表示含硅含氟量HJ1低硅低氟，H
12、J3高硅低氟 HJ6高硅中氟HJ2中硅低氟，HJ4低硅中氟 HJ7低硅高氟焊剂为高锰型 HJ5中硅中氟 HJ8中硅高氟表示焊剂中含氧化锰量 HJ9其它HJ1无锰，HJ2低锰HJ3中锰，HJ4高锰熔练焊剂SJ烧结型（SJxxx）例如：S J 5 0 1普通颗粒度牌号编号为0，1，29ST1xx氟碱型 SJ4硅锰型ST2xx高铝型 SJ5铝钛型ST3xx硅钙型 SJ6基它型烧结型焊剂（4）各类焊剂的用途熔炼型焊剂HJxxxx含锰硅、氟含量39种组合a、高硅型：焊接低碳钢和某些低合金钢b、中硅型：焊接低合金钢和高强度钢c、低硅型：焊接高合金钢（如不锈钢、热强钢）。烧结型焊剂a、氟碱型：碱性焊剂，可焊
13、多种低合金钢等重要的压力容器，可交直流两用。b、硅钙型：中性焊剂，可交直流两用，可焊普通结构钢c、硅锰型：酸性焊剂，交直流两用，可焊低碳钢及某些低含金钢（矿山金属结构）d、铝钛型：酸性焊剂、交直流两用，可焊低碳钢和某些低合金钢（锅炉、船舶、压力客器）。8-3 焊接工艺设备在工程结构焊接工艺中，常用的手弧焊和埋弧焊用焊接设备种类很多，这里仅介绍常用的焊接设备。一、手弧焊焊接设备：手弧焊机和辅助设备及工具手弧焊的焊机通常是一台额定电流500A以下的具有下降外接性的弧焊电源。1、手弧焊机（1手弧焊机类型（2）（交流）弧焊电源（交流弧焊电源或称弧焊变压器），交流电焊机。 特点： 弧性较差，质量轻，结构简单，成本低、功率因数低。平常用：直流弧焊发电机 特点：稳弧性好、经久耐用，结构与维护复杂、重量重、成本高。（3）（直流）弧焊整流器 特点：稳弧性较好，结构维护较简单，重量较轻，成本较高。（发电机）（4）产流直流两用焊机 （手弧焊机还有晶闸管晶体管弧焊电源等）（2手弧焊机的选用首先根据焊条涂层（药皮）类型选择焊机种类。酸性：（如低氢钠型）焊条必须选用直流弧焊机，碱性焊条用交流焊机，酸性焊条，虽然交直流均可使用，但一般选择结构简单，价格较低的交流弧焊机。碱性焊条交流焊机交直流焊机一般：酸性焊条直流焊机（低氢钠型焊条）交流焊机 根据焊接产品所需的焊接电流范围和实际负
