工程材料与热加工基础：第11章 焊接

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1、l 第第 1 1 章章 焊焊 接接l1. 焊接定义焊接定义: 焊接是通过加热或加压或两者共用，使焊接是通过加热或加压或两者共用，使分离的两部分材料，通过原子的扩散与结合形成永久性分离的两部分材料，通过原子的扩散与结合形成永久性连接的工艺方法。连接的工艺方法。l2. 焊接的种类焊接的种类 ：熔化焊、压力焊、钎焊：熔化焊、压力焊、钎焊(按物理过程）。按物理过程）。l 见下图（说明各类方法的意义）。见下图（说明各类方法的意义）。l 连接方法分类连接方法分类 (1)可拆式连接：螺纹连接、摩擦可拆式连接：螺纹连接、摩擦连接。连接。 (2)不可拆式连接：焊接、粘接、不可拆式连接：焊接、粘接、铆接。铆接。l

2、3.焊接的特点（优点）焊接的特点（优点）l （1）成形方便：方法多、工艺简便、生产周期短等。）成形方便：方法多、工艺简便、生产周期短等。 （2）适应性强：结构可大可小、简单和复杂、批量）适应性强：结构可大可小、简单和复杂、批量可大可小、可实现异种材料的焊接等。可大可小、可实现异种材料的焊接等。 （3）成本低：结构轻、节省材料（与铆接比）、工）成本低：结构轻、节省材料（与铆接比）、工序可减少。序可减少。 但也存在缺点：生产自动化程度低；焊接质量的可但也存在缺点：生产自动化程度低；焊接质量的可靠性不是很满意等。靠性不是很满意等。 焊焊接接接接头头的的组组织织和和性性能能与与母母材材相相比比会会发发

3、生生变变化化，容容易易产产生生焊焊接接裂裂纹纹等等缺缺陷陷，焊焊接接后后会会产产生生残残余余应应力力与与变变形。这些都会影响焊接结构的质量。形。这些都会影响焊接结构的质量。l111 焊接理论基础焊接理论基础l 主要涉及焊接冶金学和焊接力学，以及相关的电工、主要涉及焊接冶金学和焊接力学，以及相关的电工、电子、自动化、机械、材料等知识。电子、自动化、机械、材料等知识。 l 一、一、 焊接电弧与弧焊机焊接电弧与弧焊机l1. 焊接电弧焊接电弧 ： 焊接电弧是指发生在电极与工件之间的强烈而持久焊接电弧是指发生在电极与工件之间的强烈而持久的气体放电现象。的气体放电现象。l （1）电弧引燃方法：一是接触引弧

4、，二是高频引弧。）电弧引燃方法：一是接触引弧，二是高频引弧。 先将焊条与焊件瞬时接触，发生短路。强大先将焊条与焊件瞬时接触，发生短路。强大的短路电流流经少数几个接触点，致使接触点的短路电流流经少数几个接触点，致使接触点处温度急剧升高并熔化，甚至部分发生蒸发。处温度急剧升高并熔化，甚至部分发生蒸发。当焊条迅速提起时，焊条头温度已升得很高，当焊条迅速提起时，焊条头温度已升得很高，在两电极间的电场作用下，产生了热电子发射。在两电极间的电场作用下，产生了热电子发射。 飞速的电子撞击焊条端头与焊件间的空气，飞速的电子撞击焊条端头与焊件间的空气，使之电离成正离子和负离子。电子和负离子流使之电离成正离子和负

5、离子。电子和负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电粒子的定向正极，正离子流向负极。这些带电粒子的定向运动形成了焊接电弧向运动形成了焊接电弧l（2）电弧的组成：）电弧的组成： 焊接电弧有焊接电弧有阴极区、阳极区和弧柱区阴极区、阳极区和弧柱区组成。组成。阴极区产生的热量占电弧热的阴极区产生的热量占电弧热的36%，阳极区的热量占电弧热的，阳极区的热量占电弧热的43%，弧柱区约，弧柱区约21%。l 对焊条焊接钢而言，阴极区温度约对焊条焊接钢而言，阴极区温度约2400K，阳极区温度约阳极区温度约2600K，弧柱中心约弧柱中心约50008000K。l 采用直流焊机焊接时，有两种接线法：采用直流焊机焊接时

6、，有两种接线法：直流正接（工件接正）直流正接（工件接正）和直流反接（工件接负）。和直流反接（工件接负）。l l 正正接接时，电弧热主要集中在工件上，有利于加快焊时，电弧热主要集中在工件上，有利于加快焊件的熔化，保证足够的溶深，适应于较厚工件的焊接；件的熔化，保证足够的溶深，适应于较厚工件的焊接；反接适用于有色金属及薄的材料焊接，以避免焊件被烧反接适用于有色金属及薄的材料焊接，以避免焊件被烧穿。穿。l (3) (3) 焊接电弧的静特性焊接电弧的静特性：是指电弧稳定燃烧时，电是指电弧稳定燃烧时，电弧电压弧电压(电弧两端的电压电弧两端的电压)与焊接电流与焊接电流(通过电弧的电流通过电弧的电流)之间的

7、关系，如下图。之间的关系，如下图。 l l 当焊接电流过小时，焊条和焊件间的气体电离不充当焊接电流过小时，焊条和焊件间的气体电离不充分，电弧电阻大分，电弧电阻大，要求较高的电压才能维持必须的电离要求较高的电压才能维持必须的电离程度；随着电流增大，气体电离程度增加，电弧电阻减程度；随着电流增大，气体电离程度增加，电弧电阻减小，电弧电压降低；当焊接电流大于小，电弧电压降低；当焊接电流大于2060 A时，气体时，气体已充分电离，电弧电阻降到最低值，只要维持一定的电已充分电离，电弧电阻降到最低值，只要维持一定的电弧电压即可，此时电弧电压与焊接电流大小无关。若弧弧电压即可，此时电弧电压与焊接电流大小无关

8、。若弧长增加，所需电弧电压相应增加。长增加，所需电弧电压相应增加。l2焊接电源焊接电源l (1) 对焊接电源的基本要求：对焊接电源的基本要求：l 一般用电设备要求电源电压不随负载的变化而变化，一般用电设备要求电源电压不随负载的变化而变化，但是焊接电源却要求其电压随负载增大而迅速降低，即但是焊接电源却要求其电压随负载增大而迅速降低，即具有具有陡降的特性陡降的特性，这样才能满足下列焊接要求。，这样才能满足下列焊接要求。l 1）具有）具有 一一 定的空载电压定的空载电压-满足引弧的需要。电焊满足引弧的需要。电焊机的空载电压就是焊接开始时的引弧电压，一般为机的空载电压就是焊接开始时的引弧电压，一般为5

9、090 V。l 2) 适当的短路电流，以保证焊接过程频繁短路时，电适当的短路电流，以保证焊接过程频繁短路时，电流不致无限增大而烧毁电源。短路电流流不致无限增大而烧毁电源。短路电流 一一 般不超过工般不超过工作电流的作电流的1.252倍。倍。l 3)电弧长度发生变化时，能保证电弧的稳定。电弧稳电弧长度发生变化时，能保证电弧的稳定。电弧稳定燃烧时的电压降称为电弧电压，它与电弧长度定燃烧时的电压降称为电弧电压，它与电弧长度(即焊即焊条与工件之间的距离条与工件之间的距离)有关。电弧长度愈大，电弧电压有关。电弧长度愈大，电弧电压也愈大。一般情况下，电弧电压在也愈大。一般情况下，电弧电压在l 635V范围

10、内。范围内。l l l (2)常用焊接电源的类型：手工电弧焊设备简称电焊常用焊接电源的类型：手工电弧焊设备简称电焊机，实质上是焊接电源。机，实质上是焊接电源。l 类型主要有类型主要有交流弧焊机、直流弧焊机和交、直流两交流弧焊机、直流弧焊机和交、直流两用弧焊机。用弧焊机。l 直流弧焊机焊接时电弧稳定，能适应各种焊条，但直流弧焊机焊接时电弧稳定，能适应各种焊条，但结构复杂，价格较高，噪声大。交直流两用弧焊机常用结构复杂，价格较高，噪声大。交直流两用弧焊机常用作多用途弧焊机。作多用途弧焊机。l(3) 弧焊机的选用：弧焊机的选用：l 使用酸性焊条焊接低碳钢一般构件时，优先考虑选使用酸性焊条焊接低碳钢一

11、般构件时，优先考虑选用价格低廉、维修方便的交流弧焊机；用价格低廉、维修方便的交流弧焊机；l 使用碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要钢结构，使用碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要钢结构，或焊接合金钢、有色金属、铸铁时，则应选用直流弧焊或焊接合金钢、有色金属、铸铁时，则应选用直流弧焊机。机。l 购置能力有限而焊件材料的类型繁多时，可考虑选购置能力有限而焊件材料的类型繁多时，可考虑选用通用性强的交、直流两用弧焊机。用通用性强的交、直流两用弧焊机。l二、二、 焊接冶金过程与焊条焊接冶金过程与焊条 1焊接冶金特点焊接冶金特点 l 在进行电弧焊时，被熔化的金属、熔渣、气体三者之间进行在进行电弧焊时，被

12、熔化的金属、熔渣、气体三者之间进行着一系列物理化学反应，这就是焊接冶金过程。着一系列物理化学反应，这就是焊接冶金过程。 焊接冶金过程与焊接冶金过程与一一 般的冶炼过程不同，主要有以下特点：般的冶炼过程不同，主要有以下特点：(1)熔池温度高熔池温度高：在焊接碳素结构钢和普通低合金钢时，熔滴的平：在焊接碳素结构钢和普通低合金钢时，熔滴的平均温度约均温度约2300，熔池，熔池1600 以上，高于普通冶金温度，容易以上，高于普通冶金温度，容易造成合金元素的烧损与蒸发。造成合金元素的烧损与蒸发。（2)冶金过程短冶金过程短：焊接时，由于焊接熔池体积小：焊接时，由于焊接熔池体积小(一般一般23cm3)，冷冷

13、却速度快（熔池周围是冷金属却速度快（熔池周围是冷金属)，液态停留时间短，液态停留时间短(熔池从形成到熔池从形成到凝固约凝固约10 s)，使各种化学反应无法达到平衡状态，在焊缝中会出使各种化学反应无法达到平衡状态，在焊缝中会出现化学成分不均匀的偏析现象。现化学成分不均匀的偏析现象。（3) 冶金条件差冶金条件差：焊接熔池一般暴露在空气中，熔池周围的气体、：焊接熔池一般暴露在空气中，熔池周围的气体、铁锈、油污等在电弧的高温下，将分解成原子态的氧、氮等，极铁锈、油污等在电弧的高温下，将分解成原子态的氧、氮等，极易同金属元素产生化学反应。反应生成的化合物混入焊缝中，使易同金属元素产生化学反应。反应生成的

14、化合物混入焊缝中，使焊缝的力学性能下降；并且产生气孔等缺陷。焊缝的力学性能下降；并且产生气孔等缺陷。l 2 焊条焊条 l (1)焊条的组成及作用；焊条是由金属焊条的组成及作用；焊条是由金属焊芯和药皮焊芯和药皮两两部分所组成。部分所组成。l 焊芯的主要作用：作为电极和填充金属，其化学成焊芯的主要作用：作为电极和填充金属，其化学成分直接影响焊缝质量。分直接影响焊缝质量。l 药皮的作用主要：稳孤、保护、脱氧、渗合金及改药皮的作用主要：稳孤、保护、脱氧、渗合金及改善焊接工艺性（善焊接工艺性（保护和冶金处理保护和冶金处理）。）。l (2) 焊条的分类与型号：焊条牌号是焊条行业统一的焊条的分类与型号：焊条

15、牌号是焊条行业统一的代号，焊条型号则是国家标准规定的代号代号，焊条型号则是国家标准规定的代号l 国家标准将焊条按化学成分分为国家标准将焊条按化学成分分为7大类等，大类等， 焊条型号是按焊条型号是按熔敷金属的抗拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分熔敷金属的抗拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分的。的。 电电焊焊条条的的直直径径是是指指焊焊芯芯的的直直径径。结结构构钢钢焊焊条条直直径径从从 1.6 8mm，分分八八种种规规格格。焊焊条条的的长长度度是是指指焊焊芯芯的的长长度度，一一般般均均在在200550mm之间。之间。l 以碳钢焊条为例，焊条型号具体编制方法是以碳钢焊条为例，焊条

16、型号具体编制方法是：l 字母字母E表示焊条，表示焊条，E后面的两位数字表示熔敷金属抗后面的两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为拉强度的最小值，单位为10 MPa，第三位数字表示焊第三位数字表示焊接位置，第三和第四位数字组合表示焊接电流的种类及接位置，第三和第四位数字组合表示焊接电流的种类及药皮类型。药皮类型。l 如如E5015，“E”表示焊条，表示焊条，“50”表示焊缝金属抗拉表示焊缝金属抗拉强度不低于强度不低于500 MPa；“l表示焊条适用于全位置表示焊条适用于全位置焊接；焊接；“15”表示低氢钠型焊条药皮，电流种类为直流表示低氢钠型焊条药皮，电流种类为直流反接。反接。l 焊条牌号

17、是汉字拼音字首加上焊条牌号是汉字拼音字首加上3位数字组成。例如位数字组成。例如J422(结结422)，“J”表示结构钢焊条；表示结构钢焊条；“42”表示焊缝表示焊缝金属抗拉强度不低于金属抗拉强度不低于420 MPa，“2”表示药皮为氧化表示药皮为氧化钛钙型，适用于直流或交流电源。钛钙型，适用于直流或交流电源。l l 根据焊条药皮性质的不同，结构钢焊条可以分为酸根据焊条药皮性质的不同，结构钢焊条可以分为酸性焊条和碱性焊条两大类。性焊条和碱性焊条两大类。l 酸性焊条药皮熔渣的主要成分是酸性氧化物酸性焊条药皮熔渣的主要成分是酸性氧化物 (如如S iO2,TiO2,Fe2O3等等)，氧化性较强，易烧损

18、合金元素，氧化性较强，易烧损合金元素，但对焊件上的油污、铁锈不敏感，工艺性较好，酸性焊但对焊件上的油污、铁锈不敏感，工艺性较好，酸性焊渣熔点低，流动性好，有利于脱渣和焊缝的形成，但难渣熔点低，流动性好，有利于脱渣和焊缝的形成，但难以有效清除熔池中硫、磷杂质，容易形成偏析，热裂倾以有效清除熔池中硫、磷杂质，容易形成偏析，热裂倾向大。酸性焊条常用于一般钢结构件的焊接。向大。酸性焊条常用于一般钢结构件的焊接。l 碱性焊条药皮熔渣的主要成分是碱性氧化物（如碱性焊条药皮熔渣的主要成分是碱性氧化物（如CaO，FeO,MnO等等) 和铁合金，氧化性弱，脱硫、磷能和铁合金，氧化性弱，脱硫、磷能力强，抗裂性好，

19、但对油污、水锈等敏感性较大，易产力强，抗裂性好，但对油污、水锈等敏感性较大，易产生气孔，工艺性较差。碱性焊条一生气孔，工艺性较差。碱性焊条一 般要求采用直流反般要求采用直流反接，主要用于压力容器等重要结构件的焊接接，主要用于压力容器等重要结构件的焊接。l（3） 焊条的选择：一般遵循如下原则焊条的选择：一般遵循如下原则l 1）等强度原则；）等强度原则；l 2）化学成分相同原则；）化学成分相同原则；l 3）抗裂纹原则；）抗裂纹原则；l 4）抗气孔原则；）抗气孔原则；l 5）低成本原则。）低成本原则。l 另外，应根据焊件的厚度、焊缝的位置等条另外，应根据焊件的厚度、焊缝的位置等条件，选用不同直径的焊

20、条。件，选用不同直径的焊条。 般焊件愈厚，焊般焊件愈厚，焊条直径愈大。条直径愈大。l l三、三、 焊接质量及其控制焊接质量及其控制l 焊接质量的优劣影响焊接结构的安全使用。焊接质焊接质量的优劣影响焊接结构的安全使用。焊接质量首先应保证焊接接头的质量。对熔化焊，焊缝及其周量首先应保证焊接接头的质量。对熔化焊，焊缝及其周围母材经历了一个加热和冷却过程，从而发生相应的组围母材经历了一个加热和冷却过程，从而发生相应的组织和性能的变化，影响焊接质量。织和性能的变化，影响焊接质量。l 1. 焊接接头焊接接头l 焊接接头由焊接接头由焊缝和热影响区焊缝和热影响区组成，焊缝由母材和填组成，焊缝由母材和填充材料（

21、焊条或焊丝）熔化形成熔池，凝固后得到。充材料（焊条或焊丝）熔化形成熔池，凝固后得到。l 热影响区是指热影响区是指焊缝两侧组织和性能发生变化的区域焊缝两侧组织和性能发生变化的区域（HAZ），），对低碳钢对低碳钢HAZ 分为分为熔合区（半熔化区）、熔合区（半熔化区）、过热区、正火区（完全相变重结晶区）和部分相变重结过热区、正火区（完全相变重结晶区）和部分相变重结晶区晶区，如图。，如图。l2. 焊接应力与变形焊接应力与变形l（1）焊接应力与变形的产生原因：）焊接应力与变形的产生原因：l 焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因

22、。生焊接应力和变形的根本原因。 l 杆件加热和冷却时，自由变形受阻而产生残余应力或变形的杆件加热和冷却时，自由变形受阻而产生残余应力或变形的现象实际上就是焊接残余应力和变形产生的根本原因。由于大多现象实际上就是焊接残余应力和变形产生的根本原因。由于大多数焊接过程总是对焊件局部进行加热和冷却，故可以把一条焊缝数焊接过程总是对焊件局部进行加热和冷却，故可以把一条焊缝看做被一侧、两侧或周围母材拘束着的杆件。它既不能在加热过看做被一侧、两侧或周围母材拘束着的杆件。它既不能在加热过程中自由伸长，也不能在冷却过程中自由缩短，最终产生残余应程中自由伸长，也不能在冷却过程中自由缩短，最终产生残余应力和变形力和

23、变形。l（2）焊接变形的基本形式）焊接变形的基本形式l 收缩变形（横向和纵向）收缩变形（横向和纵向）、角变形、弯曲变形、波浪、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形是焊接变形变形、扭曲变形是焊接变形的基本形式。的基本形式。l 收缩变形是焊缝金属沿纵收缩变形是焊缝金属沿纵向和横向收缩引起的；角变向和横向收缩引起的；角变形是板厚方向横向收缩不均形是板厚方向横向收缩不均匀引起；弯曲变形是板宽方匀引起；弯曲变形是板宽方向纵向收缩不均匀引起（与向纵向收缩不均匀引起（与焊缝位置有关）；扭曲变形焊缝位置有关）；扭曲变形是焊接顺序不合理引起；波是焊接顺序不合理引起；波浪变形发生在薄板焊接。浪变形发生在薄板焊接。

24、l（3）减少焊接应力与变形的措施；可从设计和工艺两）减少焊接应力与变形的措施；可从设计和工艺两方面入手方面入手 。（。（结构设计方面在结构工艺性部分结构设计方面在结构工艺性部分）l工艺措施有：工艺措施有：l 1）预留收缩变形量。根据理论值和经验值，在焊件）预留收缩变形量。根据理论值和经验值，在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量。备料及加工时预先考虑收缩余量。l 2）反变形法。）反变形法。l3）刚性固定法。焊接时将焊件加以固定，焊后待焊件）刚性固定法。焊接时将焊件加以固定，焊后待焊件冷却到室温时再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波冷却到室温时再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波浪变形。但会增大焊接

25、应力，只适用于塑性较好的低碳浪变形。但会增大焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构，不能用于铸铁和淬硬倾向大的钢，以免焊后断钢结构，不能用于铸铁和淬硬倾向大的钢，以免焊后断裂。裂。l4）选择合理的焊接顺序，）选择合理的焊接顺序，尽量使焊缝自由收缩尽量使焊缝自由收缩。拼焊。拼焊图图1213所示的钢板时，应先焊错开的短焊缝，再焊直所示的钢板时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如焊缝较长，通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如焊缝较长，可采用图可采用图1214所示的逐步所示的逐步退焊法和跳焊法，退焊法和跳焊法，使温度分使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形。对称截面

26、梁的布较均匀，从而减少了焊接应力和变形。对称截面梁的焊接顺序如图焊接顺序如图l 2- 15所示，可有效地减少变形所示，可有效地减少变形。l5）锤击焊缝法。在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均）锤击焊缝法。在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。l6）加热）加热“减应区减应区”法。焊接前，在工件的适当部位法。焊接前，在工件的适当部位(称称为减应区为减应区)进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与

27、焊缝一起收缩，可大大减小焊接应力和变形。焊缝一起收缩，可大大减小焊接应力和变形。l7) 焊前预热和焊后缓冷。焊前预热和焊后缓冷。l 预热的目的是减少焊缝区与焊件其它部分的温差，预热的目的是减少焊缝区与焊件其它部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却，从而降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却，从而减少焊接应力与变形。减少焊接应力与变形。l 预热焊件，可以局部加热或整体加热，预热温度一预热焊件，可以局部加热或整体加热，预热温度一般为般为100600 C C。焊后缓冷也能起到同样的作用。但这焊后缓冷也能起到同样的作用。但这种方法使工艺复杂化，只运用于塑性差、容易产生裂纹种方法使工

28、艺复杂化，只运用于塑性差、容易产生裂纹的材料，如高、中碳钢，铸铁和合金钢等。的材料，如高、中碳钢，铸铁和合金钢等。l（4）焊接变形的矫正：在焊接过程中，即使采用了上）焊接变形的矫正：在焊接过程中，即使采用了上述措施，有时也会产生超过允许值的焊接变形，因此，述措施，有时也会产生超过允许值的焊接变形，因此，需要对变形进行矫正。其实质是使焊接结构产生新的变需要对变形进行矫正。其实质是使焊接结构产生新的变形，以抵消原有的焊接变形。形，以抵消原有的焊接变形。l 1) 机械矫正。焊后通过压力机、矫直机、辗压或捶击机械矫正。焊后通过压力机、矫直机、辗压或捶击等方法矫正焊接变形。这种方法适用于矫正刚性较小、等

29、方法矫正焊接变形。这种方法适用于矫正刚性较小、塑性较好和厚度不大的焊件。塑性较好和厚度不大的焊件。l 2）火焰加热矫正。）火焰加热矫正。l 利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形，来抵消利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形，来抵消构件在该部分已产生的伸长变形。加热火焰通常选用氧构件在该部分已产生的伸长变形。加热火焰通常选用氧乙炔火焰，加热方式有点状加热、三角加热和条状加乙炔火焰，加热方式有点状加热、三角加热和条状加热，加热温度一般为热，加热温度一般为600800 C。l3. 焊接缺陷及防止措施焊接缺陷及防止措施l 在焊接生产过程中在焊接生产过程中，由于焊接结构设计、焊接规范由于焊接结构设计、焊接

30、规范确定、焊前准备和操作方法等不恰当，均会产生各种各确定、焊前准备和操作方法等不恰当，均会产生各种各样的焊接缺陷。焊接缺陷的存在直接影响焊接接头的质样的焊接缺陷。焊接缺陷的存在直接影响焊接接头的质量及焊接结构的安全性。常见焊接缺陷、产生原因和防量及焊接结构的安全性。常见焊接缺陷、产生原因和防止措施如下表。止措施如下表。l 11.2 常用焊接方法常用焊接方法l 一、电一、电 弧弧 焊焊l 利用电弧作为热源的熔化焊为电弧焊。利用电弧作为热源的熔化焊为电弧焊。l1. 手工电弧焊（手弧焊）手工电弧焊（手弧焊）l 手弧焊的主要工艺参数有焊条直径、焊接电流、电弧电压和手弧焊的主要工艺参数有焊条直径、焊接电

31、流、电弧电压和焊接速度等，焊条直径根据工件厚度选择，焊接电流根据焊条直焊接速度等，焊条直径根据工件厚度选择，焊接电流根据焊条直径确定。径确定。l 特点是：设备简单，灵活方便、适合各种位置焊接和各种形特点是：设备简单，灵活方便、适合各种位置焊接和各种形式焊缝焊接（直、曲、长、短），但对操作人员的要求高，生产式焊缝焊接（直、曲、长、短），但对操作人员的要求高，生产效率低，环境差，劳动强度大，主要用于普通钢等焊接，不适宜效率低，环境差，劳动强度大，主要用于普通钢等焊接，不适宜焊接活泼金属、难熔金属及低熔点金属。焊接活泼金属、难熔金属及低熔点金属。l2. 埋弧自动焊埋弧自动焊l 埋弧自动焊是利用连续送

32、进的焊丝在焊剂层下产生埋弧自动焊是利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法。电弧而自动进行焊接的方法。l。l 它以连续送进的焊丝代替手弧焊的焊条，以颗粒它以连续送进的焊丝代替手弧焊的焊条，以颗粒l状的焊剂代替焊条药皮（埋弧焊焊剂中无造气剂状的焊剂代替焊条药皮（埋弧焊焊剂中无造气剂)。l 焊接时，电弧产生在焊丝和焊件之间，并在焊接时，电弧产生在焊丝和焊件之间，并在4060 lmm厚的焊剂下燃烧。在电弧高温作用下，焊件、焊丝厚的焊剂下燃烧。在电弧高温作用下，焊件、焊丝l和焊剂熔化形成熔池与熔渣，熔池和熔滴受熔渣和焊剂和焊剂熔化形成熔池与熔渣，熔池和熔滴受熔渣和焊剂l蒸汽的保护与空气

33、隔绝。随着电弧向前移动，熔池在熔蒸汽的保护与空气隔绝。随着电弧向前移动，熔池在熔l渣覆盖层下凝固成焊缝。渣覆盖层下凝固成焊缝。l埋弧自动焊特点。埋弧自动焊特点。l（1）生产率高：埋弧焊不存在焊条发热问题，允许采）生产率高：埋弧焊不存在焊条发热问题，允许采用大电流用大电流(可高达可高达1000A以上以上)焊接，熔敷率大，焊速高，焊接，熔敷率大，焊速高，无须频繁更换焊条。由于在焊剂层下焊接，热能利用率无须频繁更换焊条。由于在焊剂层下焊接，热能利用率高，对厚度在高，对厚度在25 mm以下的焊件，可不开坡口一次焊成，以下的焊件，可不开坡口一次焊成，节省了焊接辅助时间，比手弧焊生产率提高节省了焊接辅助时

34、间，比手弧焊生产率提高510倍，甚倍，甚至至20倍。倍。l（2）焊缝质量好：电弧和熔池被封闭在液态熔渣中，）焊缝质量好：电弧和熔池被封闭在液态熔渣中，保护效果好，焊接规范自动控制，故焊接质量稳定，焊保护效果好，焊接规范自动控制，故焊接质量稳定，焊缝成形美观。缝成形美观。l（3）劳动条件好：埋弧自动焊没有弧光，焊接烟尘较）劳动条件好：埋弧自动焊没有弧光，焊接烟尘较少，机械化操作减轻了劳动强度。少，机械化操作减轻了劳动强度。l l l 埋弧自动焊适用于大批量生产，可焊接中、厚钢板埋弧自动焊适用于大批量生产，可焊接中、厚钢板(660 mm)的直焊缝或大直径环缝，平焊位置的对接、的直焊缝或大直径环缝，

35、平焊位置的对接、搭接和搭接和T字接头。还可用于在基体金属表面堆焊耐磨、字接头。还可用于在基体金属表面堆焊耐磨、耐蚀合金。耐蚀合金。l 埋弧自动焊常用的焊丝有埋弧自动焊常用的焊丝有H08，H08A和和H08MnA等。等。焊剂有熔炼焊剂和陶质焊剂两大类。焊剂有熔炼焊剂和陶质焊剂两大类。l 但引弧处和断弧处质量不易保证，须采用但引弧处和断弧处质量不易保证，须采用引弧板及引弧板及引出板引出板，焊后再去除，为保证环缝成形和防止烧穿，生，焊后再去除，为保证环缝成形和防止烧穿，生产中常采用焊剂垫与垫板或先用手弧焊封底再进行焊接。产中常采用焊剂垫与垫板或先用手弧焊封底再进行焊接。l 3. 气体保护焊气体保护焊

36、l 气体保护焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的气体保护焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。电弧焊。l 保护气体通常有两种：惰性气体保护气体通常有两种：惰性气体(氩气氩气)和活性气体和活性气体(CO2)。l（1）氩弧焊：以氩气作为保护气体的气体保护焊。氩气是一种氩弧焊：以氩气作为保护气体的气体保护焊。氩气是一种惰性气体，既不与焊缝金属发生化学反应，又不溶于液态金属，惰性气体，既不与焊缝金属发生化学反应，又不溶于液态金属，是理想的保护气体。是理想的保护气体。l 氩弧焊分为不熔化极氩弧焊（氩弧焊分为不熔化极氩弧焊（TIG）和熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊（MIG）。）。l

37、l 不熔化极氩弧焊（不熔化极氩弧焊（TIG）采用高熔点的纯钨、钍钨采用高熔点的纯钨、钍钨或铈钨棒作电极，故又称钨极氢弧焊，焊接时，钨极不或铈钨棒作电极，故又称钨极氢弧焊，焊接时，钨极不熔化，仅起引弧和维持电弧的作用，须另加焊丝作为填熔化，仅起引弧和维持电弧的作用，须另加焊丝作为填充金属充金属。l TIG焊通常用于薄板焊接，焊钢时用焊通常用于薄板焊接，焊钢时用直流正接直流正接，焊接，焊接铝、镁及其合金时用铝、镁及其合金时用直流反接或交流电源直流反接或交流电源。l 反接或焊件处于负极半周时，质量较大的氩离子撞击反接或焊件处于负极半周时，质量较大的氩离子撞击熔池表面，使熔池表面的高熔点氧化物膜破碎，

38、此现象熔池表面，使熔池表面的高熔点氧化物膜破碎，此现象称为称为“阴极破碎阴极破碎”作用。作用。l 熔化极氩弧焊可焊接熔化极氩弧焊可焊接25mm以下的中厚板，通常采用以下的中厚板，通常采用直流反接。直流反接。l 氩弧焊的保护效果好，电弧稳定，热影响区小，焊氩弧焊的保护效果好，电弧稳定，热影响区小，焊接变形小，焊缝外观光洁，无焊渣，主要用于焊接铝、接变形小，焊缝外观光洁，无焊渣，主要用于焊接铝、镁、钛及其合金和不锈钢等的焊接。镁、钛及其合金和不锈钢等的焊接。l（2） CO2气体保护焊（气体保护焊（MAG）：）：利用利用CO2作为保护气作为保护气体的气体保护焊。它的焊接装置与熔化极氩弧焊相似，体的气

39、体保护焊。它的焊接装置与熔化极氩弧焊相似，也是以连续送进的金属焊丝为电极；也是以连续送进的金属焊丝为电极； CO2气体从喷嘴中气体从喷嘴中连续喷出。在电弧周围形成局部气体保护层；采用自动连续喷出。在电弧周围形成局部气体保护层；采用自动或半自动方式进行焊接。或半自动方式进行焊接。l l特点特点： CO2气体保护焊的成本只有手弧焊和埋弧焊气体保护焊的成本只有手弧焊和埋弧焊40%50%；电弧穿透力强，熔敷速度快，生产效率比；电弧穿透力强，熔敷速度快，生产效率比手弧焊高手弧焊高l4倍，抗锈力强，抗裂性能好；可用于低碳倍，抗锈力强，抗裂性能好；可用于低碳钢、低合金钢、耐热钢和不锈钢的焊接。钢、低合金钢、

40、耐热钢和不锈钢的焊接。l 由于由于CO2气体是氧化性气体，高温时可分解成气体是氧化性气体，高温时可分解成CO和和氧原子，易造成合金元素烧损、焊缝吸氧，导致电弧稳氧原子，易造成合金元素烧损、焊缝吸氧，导致电弧稳定性差、金属飞溅等缺点，因而定性差、金属飞溅等缺点，因而CO2气体保护焊多配用气体保护焊多配用含锰、硅元素的焊丝进行脱氧和渗合金，并使用直流电含锰、硅元素的焊丝进行脱氧和渗合金，并使用直流电源以使电弧稳定。源以使电弧稳定。l1 1.2.2 其他常用焊接方法其他常用焊接方法l 1电渣焊电渣焊l 电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的

41、熔化焊方法。焊接的熔化焊方法。l 可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊和熔可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊和熔管电渣焊。管电渣焊。l 电渣焊电渣焊 一一 般处于立焊位置焊接般处于立焊位置焊接 ，其焊接过程如图所，其焊接过程如图所示，示， 将两焊件相距将两焊件相距2060 mm垂直放置。其两侧各装有垂直放置。其两侧各装有一个通冷却水的铜滑块。在焊接起始端和结束端加引弧一个通冷却水的铜滑块。在焊接起始端和结束端加引弧板、引入板和引出板。焊接时，先在引弧板上洒上焊剂，板、引入板和引出板。焊接时，先在引弧板上洒上焊剂，焊丝伸入焊剂中，通电引弧，焊剂受热熔化，形成渣池。焊丝伸入焊剂中，通电引

42、弧，焊剂受热熔化，形成渣池。随即将焊丝插入熔池，电弧熄灭，电弧过程转变为电渣随即将焊丝插入熔池，电弧熄灭，电弧过程转变为电渣过程。电流通过渣池产生的电阻热把不断送进的焊丝熔过程。电流通过渣池产生的电阻热把不断送进的焊丝熔化，沉积于渣池下部，形成熔池。随着焊丝送进，熔池化，沉积于渣池下部，形成熔池。随着焊丝送进，熔池液面升高，冷却滑块上移，熔池不断凝固形成焊缝。液面升高，冷却滑块上移，熔池不断凝固形成焊缝。焊焊接后要进行正火处理接后要进行正火处理,以细化晶粒以细化晶粒.l 电渣焊焊缝金属较纯净，但因电渣焊焊缝金属较纯净，但因高温停留时间较长，晶粒粗大，焊高温停留时间较长，晶粒粗大，焊后应进行正火

43、处理。电渣焊主要用后应进行正火处理。电渣焊主要用于碳钢、低合金钢、不锈钢等厚大于碳钢、低合金钢、不锈钢等厚大工件的焊接，以及铸工件的焊接，以及铸焊、锻焊、锻焊焊组合构件的焊接。组合构件的焊接。 2电阻焊电阻焊l 电阻焊是利用电流通过工件及电阻焊是利用电流通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热，将焊接接触面间所产生的电阻热，将焊件加热至塑性或局部熔化状态，焊件加热至塑性或局部熔化状态，再施加压力形成焊接接头的焊接方再施加压力形成焊接接头的焊接方法。法。 有三种：点焊、缝焊和对焊。有三种：点焊、缝焊和对焊。（1） 点焊点焊 点焊的操作过点焊的操作过程是：施压程是：施压-通通电电-断电断电-松开，松开

44、，便完成一个焊点。便完成一个焊点。之后，工件前移之后，工件前移段距离再焊另段距离再焊另一个焊点。相邻一个焊点。相邻两点间应保持足两点间应保持足够的距离，以免够的距离，以免造成过大分流，造成过大分流，影响焊接质量。影响焊接质量。l（2）缝焊）缝焊 与点焊相似，不同的是用旋转的盘状电极代与点焊相似，不同的是用旋转的盘状电极代替柱状电极。两相邻焊点相互重叠。主要用于生产密封替柱状电极。两相邻焊点相互重叠。主要用于生产密封性容器和管道等。性容器和管道等。点焊和缝焊的接头型式均为搭接。点焊和缝焊的接头型式均为搭接。l（3）对焊）对焊l 分为电阻对焊和闪光对焊。分为电阻对焊和闪光对焊。 1） 电阻对焊电阻

45、对焊 焊接过程是先施加顶锻压力焊接过程是先施加顶锻压力(1015MPa)，使工件接使工件接头紧密接触，通电加热至塑性状态，然后施加顶锻压力头紧密接触，通电加热至塑性状态，然后施加顶锻压力(3050 MPa )，同时断电，使焊件接触处在压力下产生塑性变形而焊合同时断电，使焊件接触处在压力下产生塑性变形而焊合(图图123 5(a) 。 一般只用于直径小于一般只用于直径小于20mm、截面简单和受力不大的工件。截面简单和受力不大的工件。 2）闪光对焊）闪光对焊 焊接过程是先通电，再使两焊件接触，由于焊件表焊接过程是先通电，再使两焊件接触，由于焊件表面不平，使接触点通过的电流密度很大，金属迅速熔化、气化

46、、面不平，使接触点通过的电流密度很大，金属迅速熔化、气化、爆破，飞溅出火花，造成闪光现象。继续移动焊件，产生新的接爆破，飞溅出火花，造成闪光现象。继续移动焊件，产生新的接触点，闪光现象不断发生，待两焊件端面全部熔化时，迅速加压，触点，闪光现象不断发生，待两焊件端面全部熔化时，迅速加压，随即断电并继续加压，使焊件焊合随即断电并继续加压，使焊件焊合(图图1235(b)。l 常用来焊接受力较大的重要工件常用来焊接受力较大的重要工件 ， 闪光焊不仅能焊接同种闪光焊不仅能焊接同种金属，也能焊接铝金属，也能焊接铝钢、铝钢、铝铜等异种金属，可焊接铜等异种金属，可焊接0.01mm的的金属丝，也可以焊接直径金属

47、丝，也可以焊接直径500mm的管子及截面为的管子及截面为20000 mm2的板的板材。材。l 3.钎钎 焊焊l 钎焊是利用熔点比母材低的填充金属钎焊是利用熔点比母材低的填充金属(称为钎料称为钎料)，经，经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。钎焊与其他方与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。钎焊与其他方法的根本区别在于加热时仅法的根本区别在于加热时仅钎料熔化，焊件不熔化钎料熔化，焊件不熔化。l 在钎焊过程中一般须使用钎剂，以去除工件表面的在钎焊过程中一般须使用钎剂，以去除工件表面的氧化膜和油污等杂质，保

48、护母材接触面和钎料不受氧化，氧化膜和油污等杂质，保护母材接触面和钎料不受氧化，并增加钎科湿润性和毛细流动性，这是钎剂的作用。并增加钎科湿润性和毛细流动性，这是钎剂的作用。l 根据钎料熔点的不同，钎焊可分为根据钎料熔点的不同，钎焊可分为软钎焊和硬钎焊软钎焊和硬钎焊。l（1）软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于）软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450 C C，接头强度接头强度较低。常用软钎料为锡基钎料较低。常用软钎料为锡基钎料(焊锡焊锡)。钎剂有松香或氯。钎剂有松香或氯化锌溶液等。钎焊时可用烙铁、喷灯和炉子等加热，也化锌溶液等。钎焊时可用烙铁、喷灯和炉子等加热，也可把焊件直接浸入已熔化的钎料中（浸焊）。软钎焊

49、主可把焊件直接浸入已熔化的钎料中（浸焊）。软钎焊主要用于接头受力不大、工作强度较低的焊件。要用于接头受力不大、工作强度较低的焊件。l（2）硬钎焊）硬钎焊 钎料熔点高于钎料熔点高于450 C C，接头强度较高。接头强度较高。l 硬钎料有铜基、银基、铝基及镍基等，所用的钎剂有硼酸、硬钎料有铜基、银基、铝基及镍基等，所用的钎剂有硼酸、硼砂、硼砂、氯化物等，钎焊时，可采用氧氯化物等，钎焊时，可采用氧乙炔火焰加热、电阻加热、乙炔火焰加热、电阻加热、感应加热和盐浴加热等感应加热和盐浴加热等(图图1236)。硬钎焊主要用于接头受力较。硬钎焊主要用于接头受力较大、工作温度较高的焊件，如各种零件的连接、刀具的焊

50、接等。大、工作温度较高的焊件，如各种零件的连接、刀具的焊接等。l 钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关，钎焊接头一般钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关，钎焊接头一般采用搭接和套件镶接。生产率高采用搭接和套件镶接。生产率高,变形小变形小,可焊接异种金属可焊接异种金属,易实易实现机械化和自动化现机械化和自动化.主要用于电子元件、精密仪表机械、异种金主要用于电子元件、精密仪表机械、异种金属构件和薄板构件焊接。属构件和薄板构件焊接。l12. 3 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接l一一 . 金属的焊接性金属的焊接性l 1焊接性的概念焊接性的概念l 焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，即金属焊

51、接性是指金属材料对焊接加工的适应性，即金属材料在一定的焊接工艺条件下材料在一定的焊接工艺条件下(焊接方法、焊接材料、焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式、工艺措施等焊接工艺参数和结构形式、工艺措施等),获得优质焊接获得优质焊接接头的难易程度。接头的难易程度。l 它包括两方面的内容，一是结合性能它包括两方面的内容，一是结合性能,即在一定焊接即在一定焊接工艺条件下，焊接接头产生焊接缺陷的敏感性；二是使工艺条件下，焊接接头产生焊接缺陷的敏感性；二是使用性能用性能,即在一定焊接工艺条件下，焊接接头对使用要即在一定焊接工艺条件下，焊接接头对使用要求的适应性。求的适应性。l 影响金属焊接性的因素很多

52、，可归类为影响金属焊接性的因素很多，可归类为材料材料(化学成化学成分、组织状态、力学性能等分、组织状态、力学性能等)、设计、设计(结构形式结构形式)、工艺、工艺(焊接方法、焊接规范、工艺措施等焊接方法、焊接规范、工艺措施等)及服役环境等及服役环境等4方方面。面。l 金属焊接性主要取决于金属材料的化学成分和物理金属焊接性主要取决于金属材料的化学成分和物理特性等。对钢用特性等。对钢用碳当量碳当量来估计其焊接性来估计其焊接性(因碳的影响最因碳的影响最大大)。l 碳当量碳当量CE愈大焊接性愈差愈大焊接性愈差, CE 0.6%时钢的的焊接性差接性差。l 1. 钢的的焊接性接性l 对碳碳钢,低碳低碳钢的的

53、焊接性好接性好,焊接接时不需特殊的工不需特殊的工艺措措施施(预热等等),常用的常用的焊接方法有接方法有手弧焊、埋弧焊、电渣焊、手弧焊、埋弧焊、电渣焊、CO2气体保护焊和电阻焊。气体保护焊和电阻焊。l 中高碳钢焊接性差中高碳钢焊接性差,易产生裂纹和淬火组织易产生裂纹和淬火组织,焊接时需焊接时需采取特殊的措施采取特殊的措施,选用抗裂性好的低氢型焊条选用抗裂性好的低氢型焊条,焊前预热焊前预热和焊后热处理。和焊后热处理。l合金钢合金钢: 强度低的焊接性好强度低的焊接性好,强度高的焊接性差，强度高的焊接性差，焊前需预热焊后需热处理焊前需预热焊后需热处理,焊接方法和碳钢相似。焊接方法和碳钢相似。l 在含碳

54、量相同情况下，合金钢的焊接性比碳钢的差。在含碳量相同情况下，合金钢的焊接性比碳钢的差。l 2. 铸铁的焊接性铸铁的焊接性l 焊接性差焊接性差,易产生白口组织、裂纹易产生白口组织、裂纹 、气孔、夹渣等、气孔、夹渣等缺陷。缺陷。l 焊接方法有气焊、手弧焊和钎焊。按焊前是否预热分焊接方法有气焊、手弧焊和钎焊。按焊前是否预热分为热焊法和冷焊法。为热焊法和冷焊法。l3.铜合金焊接铜合金焊接 焊接性差焊接性差,原因有原因有:l1) 裂纹倾向大。高温下易氧化裂纹倾向大。高温下易氧化, 形成低熔点的脆性共晶形成低熔点的脆性共晶体分布在晶界上体分布在晶界上,易引起热裂纹。易引起热裂纹。l2) 气孔倾向大，液态铜

55、溶解氢能力强，凝固时溶解度下气孔倾向大，液态铜溶解氢能力强，凝固时溶解度下降很快，来不及逸出的氢形成气孔。降很快，来不及逸出的氢形成气孔。l3) 容易产生焊不透缺陷容易产生焊不透缺陷 , 铜的导热性好铜的导热性好,热容量大，焊热容量大，焊接时必须采用较大热量接时必须采用较大热量,否则不易焊透。否则不易焊透。l4) 合金元素易氧化。铜合金中的合金元素，如黄铜中的合金元素易氧化。铜合金中的合金元素，如黄铜中的锌、铝青铜中的铝等锌、铝青铜中的铝等,比钢更易氧化。比钢更易氧化。l 铜及其合金的焊接常用铜及其合金的焊接常用氩弧焊、气焊、手弧焊和钎氩弧焊、气焊、手弧焊和钎焊焊等方法，以等方法，以氩弧焊氩弧

56、焊的焊接质量最好，焊接前应严格清的焊接质量最好，焊接前应严格清理焊件，以减少氢的来源；焊前预热，以弥补热传导损理焊件，以减少氢的来源；焊前预热，以弥补热传导损失；焊后锤击焊缝及进行再结晶退火，以细化晶粒和提失；焊后锤击焊缝及进行再结晶退火，以细化晶粒和提高焊接质量。高焊接质量。l4. 铝及其合金的焊接铝及其合金的焊接l 铝及其合金的焊接性很差铝及其合金的焊接性很差,其它要原因有其它要原因有:l1) 极易氧化。铝对氧的亲和力很强，生成的氧化膜组极易氧化。铝对氧的亲和力很强，生成的氧化膜组织致密，熔点很高，覆盖在熔池表面织致密，熔点很高，覆盖在熔池表面,阻碍相互熔阻碍相互熔合合,从从而造成焊缝夹渣

57、而造成焊缝夹渣.l2)易产生气孔。液态铝能溶解大量的氢，而凝固过程中易产生气孔。液态铝能溶解大量的氢，而凝固过程中溶解度下降很快溶解度下降很快,来不及逸出的氢在焊缝中产生气孔来不及逸出的氢在焊缝中产生气孔.l3)易产生裂纹。高温时铝的强度低，塑性差易产生裂纹。高温时铝的强度低，塑性差,且线膨胀且线膨胀系数大，焊件容易产生应力变形和裂纹。系数大，焊件容易产生应力变形和裂纹。l 铝及其合金的焊接常用铝及其合金的焊接常用氩弧焊、电阻焊、钎焊和气氩弧焊、电阻焊、钎焊和气焊焊等。氩弧焊的保护作用最好，没有熔渣。一般采用直等。氩弧焊的保护作用最好，没有熔渣。一般采用直流电源反接法流电源反接法. 。l 要求

58、不高的焊件可采用气焊要求不高的焊件可采用气焊,焊接前，须严格清理焊焊接前，须严格清理焊件表面的油污及杂质；焊后还应清除残留在工件上的熔件表面的油污及杂质；焊后还应清除残留在工件上的熔剂，以防腐蚀。剂，以防腐蚀。l l5. 钛合金的焊接钛合金的焊接l 焊接性差焊接性差,焊接时会强烈吸收氧、氮和氢焊接时会强烈吸收氧、氮和氢,产生焊接裂产生焊接裂纹、气孔等缺陷。纹、气孔等缺陷。l 焊接方法主要有氩弧焊焊接方法主要有氩弧焊(高纯度氩高纯度氩)、等离子弧焊和电、等离子弧焊和电子束焊等。子束焊等。l12.4 焊接结构设计焊接结构设计l一一 焊接结构材料的选择焊接结构材料的选择l 在满足使用性能的前提下，首

59、先应选用焊接性好的在满足使用性能的前提下，首先应选用焊接性好的材料来制造焊接结构。材料来制造焊接结构。l 一般来说，含碳量一般来说，含碳量 0.25%的低碳钢和碳当量的低碳钢和碳当量0.5%的碳钢和碳当量的碳钢和碳当量0.4的合金钢，焊接性差，一的合金钢，焊接性差，一般不宜选用般不宜选用 , 必须采用时则须采取必要措施必须采用时则须采取必要措施,以保证焊以保证焊接质量。在满足焊接性能的条件下接质量。在满足焊接性能的条件下,应优先选用应优先选用强度等强度等级低的低合金结构钢级低的低合金结构钢 ，这样既可减轻结构重量，这样既可减轻结构重量,节约钢节约钢材材,也可延长使用寿命。也可延长使用寿命。l

60、异种材料的焊接因其焊接性不同，焊接时易产生较异种材料的焊接因其焊接性不同，焊接时易产生较大的焊接应力及裂纹倾向大的焊接应力及裂纹倾向,应尽量选用同种材料焊接。应尽量选用同种材料焊接。l二 焊接方法的选择焊接方法的选择l 根据材料的焊接性、工件厚度、生产率要求、各种根据材料的焊接性、工件厚度、生产率要求、各种焊接方法的适用范围和设备条件等综合考虑。焊接方法的适用范围和设备条件等综合考虑。l 各种焊接方法特点比较如下表。各种焊接方法特点比较如下表。l三三 焊接接头工艺设计焊接接头工艺设计l1. 焊接接头与坡口形式的选择焊接接头与坡口形式的选择l 焊接接头与坡口形式的选择，应根据焊接结构形状、尺寸、

61、焊接接头与坡口形式的选择，应根据焊接结构形状、尺寸、受力情况、强度要求、焊件厚度、焊接方法及坡口加工难易程度受力情况、强度要求、焊件厚度、焊接方法及坡口加工难易程度等因素综合决定。等因素综合决定。l1) 手弧焊（电弧焊）接头形式：手弧焊接头的基本形式有手弧焊（电弧焊）接头形式：手弧焊接头的基本形式有4种：种：对接接头、角接接头、对接接头、角接接头、T形接头（丁字接头、十字接头）和搭接形接头（丁字接头、十字接头）和搭接接头接头 。 对接接头受力较均匀，焊接焊接质量易于保证，应对接接头受力较均匀，焊接焊接质量易于保证，应用最广，用最广，应优先选用应优先选用。 角接接头和角接接头和T形接头受力情况较

62、对接接头复杂；形接头受力情况较对接接头复杂；l 搭接接头受力时，焊缝处易产生应力集中和附加弯搭接接头受力时，焊缝处易产生应力集中和附加弯矩，一般应避免选用。矩，一般应避免选用。 l2）手弧焊坡口形式：除搭接接头外，其余接头在焊件）手弧焊坡口形式：除搭接接头外，其余接头在焊件较厚时均需开坡口。较厚时均需开坡口。l3）其他焊接方法接头形式：）其他焊接方法接头形式：l 埋弧自动焊的接头形式与手弧焊基本相同。因电流大，熔深埋弧自动焊的接头形式与手弧焊基本相同。因电流大，熔深大，板厚大，板厚12mm时不开坡口单面焊接，板厚时不开坡口单面焊接，板厚 24mm时不开坡口时不开坡口双面焊接。双面焊接。l 电渣

63、焊可采用对接、角接，电渣焊可采用对接、角接，T形接头，不须开坡口。形接头，不须开坡口。l 点焊、缝焊多采用点焊、缝焊多采用搭接接头搭接接头。l 焊接时应尽量避免厚薄相差很大的金属板焊接，以便获得优焊接时应尽量避免厚薄相差很大的金属板焊接，以便获得优质焊接接头，必须采用时，在较厚板上加工出过渡形式（如图）质焊接接头，必须采用时，在较厚板上加工出过渡形式（如图）。l2. 焊缝位置布置焊缝位置布置-遵循的原则遵循的原则l（1） 便于焊接：便于焊接：焊缝设置必须有焊缝设置必须有足够的操作空间足够的操作空间以便焊接时运条。以便焊接时运条。同时保证焊接装同时保证焊接装配的顺利进行。配的顺利进行。l（2）有

64、利于减少焊接变形与应力：尽量选用规格较大）有利于减少焊接变形与应力：尽量选用规格较大的板材、型材和管材，减少焊缝数量，简化焊接工艺和的板材、型材和管材，减少焊缝数量，简化焊接工艺和提高结构强度和刚度；焊逢尽量对称分布，以减少焊接提高结构强度和刚度；焊逢尽量对称分布，以减少焊接变形。焊逢布置应避免密集、交叉（易引起过热，增大变形。焊逢布置应避免密集、交叉（易引起过热，增大热影响区，组织恶化，性能严重下降）。热影响区，组织恶化，性能严重下降）。l（3）焊缝避开最大应力区和应力集中部位（这些部位）焊缝避开最大应力区和应力集中部位（这些部位是焊接结构的薄弱部位）是焊接结构的薄弱部位）。l（4）避开或远

65、离机械加工面：焊接时会引起工件变形，）避开或远离机械加工面：焊接时会引起工件变形，设计焊缝时必须考虑。设计焊缝时必须考虑。l 焊接结构上的加工面有两种不同情况：对焊接结构焊接结构上的加工面有两种不同情况：对焊接结构的位置精度要求较高时，一般应在焊后进行精加工，以的位置精度要求较高时，一般应在焊后进行精加工，以免焊接变形影响加工精度；对焊接结构的位置精度要求免焊接变形影响加工精度；对焊接结构的位置精度要求不高时，可先进行机械加工，但焊缝位置与加工面要保不高时，可先进行机械加工，但焊缝位置与加工面要保持持 一一 定距离，以保证原有的加工面精度定距离，以保证原有的加工面精度(图图)。l（5）便于焊接和检验：设计封闭容器时，要留）便于焊接和检验：设计封闭容器时，要留工艺空，如人孔、检验孔和通气空。焊后再用工艺空，如人孔、检验孔和通气空。焊后再用其他方法封堵。其他方法封堵。不合理结构合理结构设计理由焊缝应均匀对称布置，可防止焊接应力分布不对称而产生的变形焊缝不能交叉密集焊条运条角度应增大焊条需有一定的操作空间17表表 常见焊缝结构和位置的设计常见焊缝结构和位置的设计续表续表续表续表不合理结构合理结构设计理由埋弧焊焊接时应能堆放焊剂环形圆筒焊接不能采用角焊缝，而应采用对接焊缝，以减少应力集中焊缝应避免靠近加工面焊接大跨度梁时，焊缝应避开应力最大处18