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1、道虽迩，不行不至；道虽迩，不行不至；事虽小，不为不成。事虽小，不为不成。 荀子荀子修身修身 播种行为就收获习惯，播种习惯就收获性格，播种性格就收获命运。焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。焊接成形技术的焊接成形技术的本质本质在于：利用加热或者同在于：利用加热或者同时加热加压的方法，使分离的金属零件形成时加热加压的方法，使分离的金属零件形成原子间的结合，从而形成新的金属结构。原子间的结合，从而形成新的金属结构。 连接方法分类连接方法分类可拆式连接：可拆式连接：螺纹联接、摩擦联接等螺纹联接、摩擦联接等不可拆式连接：不可拆式连接：焊接焊接、粘接、铆接等、粘
2、接、铆接等 第四篇第四篇 焊接焊接教教学学重重点点 电弧焊过程、特点及应用，常用金电弧焊过程、特点及应用，常用金属材料的焊接，焊接结构设计等。属材料的焊接，焊接结构设计等。教教学学难难点点本篇重点与难点常用金属材料的焊接，焊接结构设常用金属材料的焊接，焊接结构设计，焊接应力与变形等计，焊接应力与变形等。用用加热加热或或加压力加压力等手段，借助金属原子的等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来的方法。地连接起来的方法。 焊接动画焊接动画 第四篇第四篇 焊接焊接 熔（化）焊：熔（化）焊：将待焊处母材将待焊处母材金属金属熔化熔化以形以形
3、成焊缝的焊接成焊缝的焊接方法。主要包方法。主要包括：括：电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等。压力焊：压力焊：焊接过程焊接过程中，必须对焊件施中，必须对焊件施加加压力压力（加热或不（加热或不加热），以完成焊加热），以完成焊接的方法称为压焊。接的方法称为压焊。主要包括：主要包括：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等。钎焊：钎焊：钎焊是硬钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称和软钎焊的总称。采。采用比母材金属熔点低用比母材金属熔点低的金属（称为钎料），的金属（称为钎料），将焊件和钎料加热到将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于高于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用母材熔化温度，
4、利用液态钎料填充接头间液态钎料填充接头间隙并与固态母材通过隙并与固态母材通过扩散实现连接焊件的扩散实现连接焊件的方法。方法。焊接成形的分类焊接成形的分类主要焊接方法主要焊接方法压压力力焊焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎钎焊焊软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊熔熔焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊手工电弧焊手工电弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊焊接成形的特点焊接成形的特点 接头牢固、密封性好、接头牢固、密封性好、承承压能力高压能力高 。 可化大为小、以小拼大。可化大为小、以小拼大。 可实现异种金属的连接。可实现异
5、种金属的连接。 省料、省料、重量轻、加工装配重量轻、加工装配简单。简单。 焊接结构不可拆卸焊接结构不可拆卸 。1 1）焊焊接接结结构构是是不不可可拆拆卸卸的的，更换修理不便更换修理不便 ；2 2）焊焊接接接接头头的的组组织织和和性性能能往往要变坏；往往要变坏；3 3）要要产产生生焊焊接接残残余余应应力力和和焊接变形；焊接变形； 4 4）会会产产生生焊焊接接缺缺陷陷，如如裂裂纹纹、未未焊焊透透、夹夹渣渣、气气孔孔等等。 优点：优点：缺点：缺点：焊接主要用于制造各种金属构件，如建筑结构、船焊接主要用于制造各种金属构件，如建筑结构、船体、车辆、锅炉及各种压力容器。此外，焊接也常用于体、车辆、锅炉及各
6、种压力容器。此外，焊接也常用于制造机械零件，如重型机械的机架、底座、箱体、轴、制造机械零件，如重型机械的机架、底座、箱体、轴、齿轮等。齿轮等。 焊接成形的应用焊接成形的应用气门芯气门芯 第四篇第四篇 焊接焊接电弧焊电弧焊其他常用焊接方法其他常用焊接方法常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接焊接结构设计焊接结构设计主主要要内内容容1-1 1-1 焊接电弧焊接电弧 一、电弧焊焊接过程一、电弧焊焊接过程形成熔池形成焊缝 第一章第一章 电弧焊电弧焊熔化熔化工件工件焊芯焊芯 手手工工电电弧弧焊焊是是利利用用焊焊条条与与工工件件间间产产生生的的电电弧弧热热，将将工工件件熔熔化化而而进进行行焊焊接接的的。焊焊
7、接接时时, ,焊焊工工手手握握夹夹着着焊焊条条的的焊焊钳钳进进行行焊焊接接, , 在在电电弧弧高高热热的的作作用用下下，被被焊焊金金属属局局部部熔熔化化，在在电电弧弧的的吹吹力力作作用用下下，被被焊焊金金属属上上形形成成了了凹凹坑坑。这这个个凹凹坑坑称称为为熔熔池池。焊焊条条作作为为一一个个电电极极, ,其其端端部部在在电电弧弧的的作作用用下下不不断断被被熔熔化化, ,形形成成熔熔滴滴，焊焊条条金金属属熔熔滴滴借借重重力力和和电电弧弧气气体体吹吹力力的的作作用用逐逐渐渐过过渡渡到到熔熔池池当当中中, ,随随着着电电弧弧的的向向前前移移动动, ,熔熔池池尾尾部部液液态态金金属属逐逐步步冷冷却却结
8、结晶晶, ,最最终终形形成成焊焊缝缝。电电弧弧热热还还使使焊焊条条的的药药皮皮熔熔化化或或燃燃烧烧。药药皮皮燃燃烧烧后后与与液液体体金金属属起起物物理理化化学学作作用用，所所形形成成的的熔熔渣渣和和气气体可防止空气中氧、氮的侵入，其保护熔化金属的作用。体可防止空气中氧、氮的侵入，其保护熔化金属的作用。二、焊接电弧二、焊接电弧1 . 1 . 焊接电弧的概念焊接电弧的概念在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象。产生强烈而持久的放电现象。电弧焊电弧焊手工电弧焊手工电弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊熔化焊熔化焊 焊接时,先将焊条与焊件瞬
9、时接触,发生短路短路.强大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。当焊条迅速提起时当焊条迅速提起时，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。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。电子和负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电质点的定向运动形成了焊接电弧。焊接电弧的最高温度可达6000-8000K，并发出大量紫外线和红外线，对人体有害，因此应用面罩及手套保护眼睛和皮肤等。焊接电弧的产生焊接电弧的产生2 . 2 . 焊接电弧的构造及热量分焊接电弧的构造及热量分布布阴极区阴极区：电子发射区电子发射区阳极区：阳极
10、区：受电子轰击区域，受电子轰击区域，弧柱区：弧柱区：阴、阳两极间区域，阴、阳两极间区域，热热量量约约占占36%，平平均均温度温度2400K；热热量量约约占占43%，平平均均温温度度2600K；几乎等于电弧长度，热量几乎等于电弧长度，热量21%，弧柱中心温度可达，弧柱中心温度可达60008000K。焊焊接接电电弧弧分分三三个个区区域域（2)2)交流电源焊接交流电源焊接时，不存在正、反接问题。（1)直流电源焊接 正接法：焊件接电源正极，焊条接负极 。反接法：焊件接电源负极，焊条接正极。 选择极性时，主要根据焊条的性质与焊件的厚度主要根据焊条的性质与焊件的厚度。正接时，工件上热量较大，可保证有较大的
11、熔深,用于厚件厚件焊接（酸性焊条）酸性焊条）；反接法用于薄板薄板和有色金属焊接（碱性低氢焊条碱性低氢焊条）。3 . 3 . 电弧的极性及应用电弧的极性及应用 1-2 1-2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能焊接接头焊接接头焊缝区焊缝区焊接热影响区焊接热影响区1 1 焊缝区焊缝区熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。2 2 焊接热影响区焊接热影响区焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性其组织和性能发生变化的区域能发生变化的区域。焊接热影响区焊接热影响区熔合区过热区正火区部分相变区焊缝热影响区焊缝热影响区 熔合区熔合区焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）加热温度：T液T固强度、塑性
12、、韧性极差，是强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。裂纹和局部脆断的发源地。 过热区过热区加热温度：T固1100 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm） 正火区正火区在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm）力学性能优于母材。力学性能优于母材。 部分相变区部分相变区在热影响区内发生部分相变的区域。力学性能较母材稍差。力学性能较母材稍差。力学性能最差的区域：力学性能最差的区域：熔合区熔合区和和过热区过热区n 在焊接过程中热影响区是不可避免的。熔合熔合区与过热区对焊接质量影响最大，应尽量减
13、少它区与过热区对焊接质量影响最大，应尽量减少它们的宽度们的宽度。对于普通焊接结构件，热影响区造成的不利影响对使用功能影响不大，因此焊后不用特别处理。 但对于重要结构件，则必须采取措施，保证焊接性能。n 1）一般采用）一般采用焊后正火热处理焊后正火热处理，改善焊缝及热影响区，改善焊缝及热影响区的组织性能，使其晶粒细化。的组织性能，使其晶粒细化。 2）对于焊后不能热处理的结构件，则必须采用恰当）对于焊后不能热处理的结构件，则必须采用恰当的焊接方法及焊接工艺。如的焊接方法及焊接工艺。如: 小电流、快速焊接；小电流、快速焊接； 采用先进的焊接方法。采用先进的焊接方法。改善热影响区组织性能的方法改善热影
14、响区组织性能的方法 低低碳碳钢钢焊焊接接接接头头的的组组织织、性性能能变变化化如如右右图图所所示示，熔熔合合区区和和过过热热区区性性能能最最差差，热热影影响响区区越越小小越越好好，其其影影响响因因素素有有焊焊接接方法、焊接规范、接头形式方法、焊接规范、接头形式等。等。3. 3. 影影响响焊焊接接接接头头性性能能的的因因素素 焊焊接接接接头头的的力力学学性性能能决决定定于于它它的的化化学学成成分分和和组组织织。具具体体有：有：1 1）焊接材料、焊丝和焊剂都要影响焊缝的化学成分。）焊接材料、焊丝和焊剂都要影响焊缝的化学成分。2 2）焊焊接接方方法法，一一方方面面影影响响组组织织粗粗细细，一一方方面
15、面影影响响有有害害杂杂质含量。质含量。 低碳钢焊接接头的性能分布低碳钢焊接接头的性能分布3 3）焊焊接接工工艺艺。焊焊接接时时，为为保保证证焊焊接接质质量量而而选选定定的的诸诸物物理理量量（如如焊焊接接电电流流、电电弧弧电电压压、焊焊接接速速度度、线线能能量量等等）的的总总称称，叫叫焊焊接接工工艺艺参参数数。线线能能量量: :指指熔熔焊焊时时，焊焊接接能能源源输输入入给给单单位位长长度度焊焊缝缝上上的的能能量量。显显然然焊焊接接工工艺艺参参数数，影影响响焊焊接接接接头头输输入入能能量量的的大大小小，影影响响焊焊接接热热循循环环，从从而而影影响响热热影影响响区区的的大大小小和和接头组织粗细。接头
16、组织粗细。4 4）焊后热处理：）焊后热处理：如正火，能细化接头组织，改善性能。如正火，能细化接头组织，改善性能。5 5）接接头头形形式式、工工件件厚厚度度、施施焊焊环环境境温温度度和和预预热热等等均均会会影影响响焊后冷却速度，从而影响接头的组织和性能。焊后冷却速度，从而影响接头的组织和性能。 焊接接头的主要缺陷焊接接头的主要缺陷气孔气孔焊接时熔池中的气泡焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸在焊缝凝固时未能逸出而形成的空穴。出而形成的空穴。夹渣夹渣夹渣是焊后残留在夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。焊缝中的熔渣。未焊透未焊透未焊透是焊接接头未焊透是焊接接头根部未完全熔透的根部未完全熔透的现象。现象。焊
17、接裂纹焊接裂纹是由于焊接残余应力是由于焊接残余应力较大而在焊缝或热影较大而在焊缝或热影响区产生的裂纹。响区产生的裂纹。 1-3 1-3 焊接应力与变形焊接应力与变形 焊接过程中焊接过程中工件局部的不工件局部的不均匀加热和冷却均匀加热和冷却是产生焊接应是产生焊接应力与变形的力与变形的根本原因根本原因。 焊接过程的加热和冷却受到周焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。收缩。在焊接结构中，焊接应力与在焊接结构中，焊接应力与变形既同时存在，又相互制约。要变形既同时存在，又相互制约。要使焊接应力减小，应允许被焊工件使焊接应力减小，应允许被焊工件有适当
18、的变形。一般，当焊接结构有适当的变形。一般，当焊接结构刚度较小或被焊工件材料塑性较大刚度较小或被焊工件材料塑性较大时，焊接变形较大，焊接应力较小；时，焊接变形较大，焊接应力较小；相反，焊接变形较小，焊接应力较相反，焊接变形较小，焊接应力较大。大。图图 平板对接焊的应力平板对接焊的应力a) 焊接过程中焊接过程中b) 冷却后冷却后1-3 1-3 焊接应力与变形焊接应力与变形焊接应力状态：焊接应力状态：焊缝区域焊缝区域拉应力拉应力两侧冷金属两侧冷金属压应力压应力焊焊 接接 应应 力力一一般般情情况况下下，焊焊件件塑塑性性好好，结结构构刚刚度度小小时时，焊焊件件收收缩缩容容易易，焊焊件件变变形形大大，
19、焊焊接接应应力力小小；反反之之焊焊接接变变形形小小，焊焊接接应应力力大。大。对吗？对吗？焊件焊后的焊件焊后的变形形式变形形式主要有：主要有：尺寸收缩变形、尺寸收缩变形、角变形角变形、弯曲变形、扭、弯曲变形、扭曲变形曲变形、波浪变形、波浪变形等。等。焊焊 接接 变变 形形收缩变形收缩变形 由于焊缝的纵向（沿焊缝方向）和横向（垂直于焊缝方由于焊缝的纵向（沿焊缝方向）和横向（垂直于焊缝方向）收缩，引起焊缝的纵向收缩和横向收缩。向）收缩，引起焊缝的纵向收缩和横向收缩。焊焊 接接 变变 形形角变形角变形 V V形坡口对接焊，由于焊缝截形坡口对接焊，由于焊缝截面形状上下不对称，造成焊缝面形状上下不对称，造
20、成焊缝上下横向收缩量不均匀而引起上下横向收缩量不均匀而引起角变形。角变形。弯曲变形弯曲变形 T T形梁焊接后，由于焊缝布置形梁焊接后，由于焊缝布置不对称，焊缝多的一面收缩量不对称，焊缝多的一面收缩量大，引起弯曲变形。大，引起弯曲变形。焊焊 接接 变变 形形扭曲变形扭曲变形 工字梁焊接时，由于工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合焊接顺序和焊接方向不合理引起扭曲变形，又称螺理引起扭曲变形，又称螺旋形变形。旋形变形。 波浪形变形波浪形变形 由于焊缝收缩时薄板局由于焊缝收缩时薄板局部引起较大的压应力而失部引起较大的压应力而失去稳定，焊后使构件呈波去稳定，焊后使构件呈波浪形。这种变形容易发生浪形。这
21、种变形容易发生在薄板焊接中。在薄板焊接中。焊焊 接接 变变 形形1 1）增加结构工作时的应力，降低承载能力；）增加结构工作时的应力，降低承载能力；2 2）引起焊接裂纹，甚至脆断；）引起焊接裂纹，甚至脆断；3 3）促使产生应力）促使产生应力腐蚀裂纹腐蚀裂纹；4 4）残残余余应应力力是是一一种种不不稳稳定定状状态态,衰衰减减会会产产生生变变形形，引引起起形形状、尺寸不稳定。状、尺寸不稳定。 1）使工件形状尺寸不合要求；）使工件形状尺寸不合要求；2）影响组装质量；）影响组装质量；3）矫正焊接变形很费工时，增加成本，降低接头塑性；）矫正焊接变形很费工时，增加成本，降低接头塑性；4）使结构形状发生变化，
22、并产生附加应力使结构形状发生变化，并产生附加应力，降低承载能力。，降低承载能力。 1-3 1-3 焊接应力与变形焊接应力与变形焊接应力：焊接应力：焊接变形：焊接变形：焊接应力与变形的危害焊接应力与变形的危害刚性夹持反变形法焊接次序加裕量法控制变形措施退火处理焊接次序预热法减少应力工艺措施 工艺措施工艺措施焊接应力及变形的预防、消除措施焊接应力及变形的预防、消除措施焊缝不要密集交叉，焊缝不要密集交叉，截面和长度应尽可能小。截面和长度应尽可能小。合理选择焊接顺序。合理选择焊接顺序。1 12 23 34 41 4 3 21 12 23 34 41234561 2 3 4焊接应力及变形的预防、消除措施
23、焊接应力及变形的预防、消除措施145236焊前反变形焊前反变形焊后焊后焊前预弯反变形焊前预弯反变形焊后焊后焊接应力及变形的预防、消除措施焊接应力及变形的预防、消除措施采用采用反变形反变形方法方法根据经验在工件下料尺寸上加一定裕量，通常为根据经验在工件下料尺寸上加一定裕量，通常为0.1%0.1%0.2%0.2%，以弥补焊后的，以弥补焊后的收缩变形收缩变形。当焊件刚性较小时，采用焊前当焊件刚性较小时，采用焊前刚性固定刚性固定组装焊接，限制组装焊接，限制产生焊接变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定产生焊接变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定位焊组装也可防止焊接变形。位焊组装也可防止焊接变形。
24、采用定位焊组装也可防止焊接变形。采用定位焊组装也可防止焊接变形。加裕量法加裕量法刚性固定法刚性固定法采用采用对称焊对称焊和和分段倒退焊分段倒退焊采用采用多层多道焊多层多道焊，能减少焊接变形，能减少焊接变形焊接应力及变形的预防、消除措施焊接应力及变形的预防、消除措施对于焊后变形小，但对于焊后变形小，但已超过允许值的焊件的已超过允许值的焊件的焊接变形常采用焊接变形常采用:机械矫正机械矫正火焰矫正火焰矫正机机械械矫矫正正法法火火焰焰矫矫正正法法焊接应力及变形的预防、消除措施焊接应力及变形的预防、消除措施机械矫正法机械矫正法 严重的焊接变形应消除，常采用严重的焊接变形应消除，常采用机械矫正法机械矫正法
25、，通常只适于，通常只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。塑性好的低碳钢和普通低合金钢。火焰矫正法火焰矫正法 利用氧利用氧乙炔焰对焊件适当部分加热，利用加热时的压缩乙炔焰对焊件适当部分加热，利用加热时的压缩塑性变形和冷却时的收缩变形来矫正原来的变形。适用于低碳塑性变形和冷却时的收缩变形来矫正原来的变形。适用于低碳钢和没有淬硬倾向的普通低合金钢。钢和没有淬硬倾向的普通低合金钢。 1-4 1-4 焊条电弧焊焊条电弧焊( (手工电弧焊手工电弧焊) )一、焊接过程一、焊接过程 工件工件焊芯焊芯熔化熔化熔池熔池焊缝焊缝药皮熔化药皮熔化+液态金属液态金属熔渣熔渣电弧焊动画电弧焊动画特点是什么特点是什么? 要得
26、到一个合格的焊缝也不是一件容易的事。二、电焊条二、电焊条(焊条焊条)1. 1. 电焊条的组成及作用电焊条的组成及作用电焊条电焊条焊条芯焊条芯药皮药皮(涂料涂料)焊缝填充材料填充材料 填充焊缝填充焊缝电极电极传导电流 导电导电脱氧保护脱氧保护作用冶金冶金作用稳定电弧稳定电弧作用等焊条芯焊条芯药皮药皮焊芯用钢丝通常采用焊芯用钢丝通常采用焊接专用钢丝焊接专用钢丝。焊芯牌号：焊芯牌号：H+材料牌号（材料牌号（H08，H08Mn2Si）药皮必须含有药皮必须含有造气剂造气剂和和造渣剂造渣剂。还应含有稳弧剂和。还应含有稳弧剂和合金化剂，以及脱氧剂、脱硫剂和去氢剂等。合金化剂，以及脱氧剂、脱硫剂和去氢剂等。焊
27、条药皮“作用”非常重要焊条芯性能、化学成分、规格GB1300-77 已标准化2.2.电焊条的分类与牌号电焊条的分类与牌号根据药皮的性质及其作用，焊条分为：酸性焊条酸性焊条和碱性焊条碱性焊条。酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物比碱性氧化物多。具有良好的工艺性能，交直流电源均可使用，但焊缝的力学性能，尤其是塑性、韧度，不如用碱性焊条焊接的焊缝好，故用于一般结构件的焊接。碱性焊条：工艺性能差，要求用直流电源施焊，但焊接质量好，用于重要的结构件及焊接性较差金属的焊接。按用途分为：按用途分为：电焊条的分类电焊条的分类碳钢焊条 低合金钢焊条 不锈钢焊条 堆焊焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝
28、及铝合金焊条 特殊用途焊条 酸性药皮与碱性药皮两者的性质酸性药皮与碱性药皮两者的性质n酸性药皮工艺性好，而酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差碱性药皮工艺性差。 碱性药皮中有益元素多，碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能提高能使焊接接头力学性能提高。n碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可以提高焊可以提高焊缝金属的抗裂性。缝金属的抗裂性。n碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞溅和溅和CO气孔。气孔。n碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（H
29、F等），因等），因而应注意通风。而应注意通风。型号型号 国标国标碳钢焊条抗拉强度等级bmin=430MPa焊接位置（平、立、仰,横）E 43 03 药皮种类（钙钛型）J 4 2 2药皮种类（钙钛型）抗拉强度等级结构钢焊条牌号牌号 行标行标J 5 0 7药皮种类（低氢型）抗拉强度等级结构钢焊条焊条的型号与牌号 GB 51171995 规定了碳钢焊条型号编制方法。 E 4 3 1 5表示焊条表示焊条第三位数字表示焊条的焊接位置第三位数字表示焊条的焊接位置“0” 和和“1”表示全位置焊接表示全位置焊接“2”表示平焊，平角焊表示平焊，平角焊“4”表示向下立焊表示向下立焊第三位和第四位数字，第三位和第四
30、位数字，表示焊接电流种类和药皮类型表示焊接电流种类和药皮类型表示焊条药皮为低氢钠型（表示焊条药皮为低氢钠型（15），），并可采用直流反接焊接并可采用直流反接焊接第一位和第二位数字表示熔敷金属抗拉第一位和第二位数字表示熔敷金属抗拉强度最小值强度最小值b430MPa一种焊条型号有不同工艺性能的几种牌号 如J427和J427Ni，同属于E4315焊条型号。 三、电焊条的选用原则三、电焊条的选用原则n等等强强度度原原则则：低低碳碳钢钢和和普普通通低低合合金金钢钢构构件件，一一般般都都要要求求焊焊缝缝金金属属与与母母材材等等强强度度， 因因此此可可根根据据钢钢材材强强度度等等级级来来选选用用相应的焊条。
31、相应的焊条。n同同一一强强度度等等级级的的酸酸性性焊焊条条和和碱碱性性焊焊条条的的选选用用。主主要要应应考考虑虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定。n低低碳碳钢钢与与低低合合金金结结构构钢钢焊焊接接，可可按按某某一一种种钢钢接接头头中中强强度度较较低的钢材来选用相应的焊条。低的钢材来选用相应的焊条。n焊焊接接不不锈锈钢钢或或耐耐热热钢钢等等有有特特殊殊性性能能要要求求的的钢钢材材，应应选选用用相相应的专用焊条。应的专用焊条。四、手弧焊工艺 1）接头形式及坡口根据焊接的结构形状、厚度及工作条件，可选择不同的接头类型及坡口。焊接接
32、头类型分为：焊件开坡口的目的在于保证焊透，增加接头强度，（2）焊缝的空间位置 施焊时焊缝在空间的位置（3）焊接规范 焊接时，影响焊接质量与生产效率的工艺参数， 主要是焊条直径与焊接电流焊条直径 由工件厚度、焊缝位置和焊接层数等因素确定； 选用较大直径的焊条，能提高生产率； 但如用过大直径的焊条，会造成未焊透和焊缝成形不良。一般情况下，焊件厚度4mm时，焊条直径等于焊件厚度； 4mm时，焊条直径为（46）mm。仰焊时，焊条直径一般不超过4mm。 焊接电流电流太大，焊条熔化过快，金属飞溅加剧，可能烧穿焊件；电流过小，电弧不稳定，造成焊不透，生产率降低。一般焊接电流主要由焊条直径和焊缝位置确定 IK
33、d 式中： I焊接电流，A； d焊条直径，mm； K经验系数，一般为2560； 平焊时K取较大值；立、横、仰焊时取较小值。 使用碱性焊条时焊接电流要比使用酸性焊条时略小。增大焊接电流能提高生产率，但电流过大，易造成焊缝咬边和烧穿等缺陷；焊接电流过小,使生产率降低，并易造成夹渣、未焊透等缺陷。 六、手工电弧焊设备 手工电弧焊的主要设备是弧焊机，实际上是一种弧焊电源。按产生的电流种类不同，分为直流弧焊机和交流弧焊机。 ）直流弧焊机 直流弧焊机分焊接发电机和弧焊整流器两部分。 （）焊接发电机 焊接发电机由交流电动机和直流电焊发电机同轴组装而成。采用焊接发电机焊接时电弧稳定，能适应各种焊条，但结构复杂
34、，噪音大，成本高。焊接发电机适用于小电流焊接。 （2）弧焊整流器 弧焊整流器是一种将交流电通过整流器转换为直流电的直流弧焊机。弧焊整流器没有旋转部分，结构简单，噪音小，维修容易，使用已趋普遍。 ）交流弧焊机 它是符合焊接要求的降压变压器。工作原理如图所示，通过改变次级线圈抽头的接法和可动铁芯的位置，对焊接电流进行调节。交流弧焊机结构简单，制造方便，成本低廉，节省电能，使用可靠，维修方便。缺点是电弧不够稳定。交流弧焊机是一种常用的焊条电弧焊设备。 ）焊钳和面罩 焊钳是用来夹持焊条和传递电流的。面罩是用来保护眼睛和面部，以避免弧光伤害。 一、埋弧焊焊接过程及设备一、埋弧焊焊接过程及设备焊接热源：焊
35、接热源：电弧热电弧热1-5 1-5 埋弧焊埋弧焊溶池保护：溶池保护：焊剂（气、渣）焊剂（气、渣）埋弧焊动画埋弧焊动画 埋弧焊埋弧焊是指是指电弧在焊剂层下电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的燃烧进行焊接的方法。埋弧自动方法。埋弧自动焊是埋弧焊的一焊是埋弧焊的一种自动化焊接方种自动化焊接方法法一、埋弧焊设备及焊接过程一、埋弧焊设备及焊接过程1-5 1-5 埋弧焊埋弧焊焊接设备：焊接设备：焊接电源焊接电源控制箱控制箱焊接小车焊接小车优点：优点： 生产率高；生产率高； 焊接质量稳定；焊接质量稳定； 节省金属材料；节省金属材料； 改善了劳动条件；改善了劳动条件； 只能在水平位置焊接。只能在水平位置焊接。二、埋弧
36、焊特点二、埋弧焊特点缺点：缺点：1）适适应应性性较较差差 ，焊焊前前准准备备工工作量大；作量大；2）焊焊接接电电流流强强度度大大，不不适适于于3mm以下薄板；以下薄板；3）难难以以完完成成铝铝、钛钛等等强强氧氧化化性金属及合金的焊接；性金属及合金的焊接；4）设备一次性投资较大。）设备一次性投资较大。三三. 埋弧焊工艺埋弧焊工艺1 1）焊前准备）焊前准备 板厚小于板厚小于14mm时，可不开坡口；时，可不开坡口； 板厚为板厚为1422mm时，应开时，应开Y型坡口；型坡口； 板厚为板厚为2250mm时，可开双时，可开双Y型或型或U型坡口。型坡口。 Y型和双型和双Y型坡口的角度为型坡口的角度为5060
37、。三三. 埋弧焊工艺埋弧焊工艺1 1）焊前准备）焊前准备环焊缝：环焊缝：焊丝起弧点应与环焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距的中心偏离一定距离离a(a=2040mm),直径小于直径小于250mm一一般不采用埋弧焊。般不采用埋弧焊。三三. 埋弧焊工艺埋弧焊工艺2 2）采取防漏措施）采取防漏措施 双面焊；双面焊； 手工电弧焊封底；手工电弧焊封底； 焊剂垫；焊剂垫； 垫板。垫板。3)3)要有引弧板和引出板要有引弧板和引出板 焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板引弧板和熄弧板，以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、
38、缩孔、缩松等缺陷进入工件焊缝之中。进入工件焊缝之中。为为什什么么哪哪?四、埋弧焊应用四、埋弧焊应用埋弧自动焊埋弧自动焊因电弧在焊剂包围下燃烧，所以热效率高；焊因电弧在焊剂包围下燃烧，所以热效率高；焊丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电；焊接无飞溅，可实现丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电；焊接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产率高；金属利用率，焊接质量好，大电流高速焊接，生产率高；金属利用率，焊接质量好，劳动条件好。埋弧焊适于成批生产中平直长焊缝和较大直劳动条件好。埋弧焊适于成批生产中平直长焊缝和较大直径环缝的平焊。因此，被广泛用于大型径环缝的平焊。因此，被广泛用于大型压力容器压力容器的的环缝焊环缝焊和
39、直缝焊和直缝焊，锅炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体，锅炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊的焊接，起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接。接。四、埋弧焊应用四、埋弧焊应用1-6 1-6 气体保护焊气体保护焊一一. 氩弧焊氩弧焊利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。熔化极氩弧焊动画熔化极氩弧焊动画 不熔化极氩弧焊动画不熔化极氩弧焊动画 氩弧焊的特点：氩弧焊的特点：机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊接质量优良。机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊接质量优良。电弧燃烧稳定，飞溅小。电弧燃烧稳定，飞溅小。焊接热
40、影响区和变形小。焊接热影响区和变形小。可进行全位置焊接。可进行全位置焊接。氩气昂贵，设备造价高。氩气昂贵，设备造价高。应用：应用：适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。适用所有金属材料的焊接。适用所有金属材料的焊接。以以COCO2 2气体作为保护性介质的电弧焊方法。气体作为保护性介质的电弧焊方法。二二. CO2气体保护焊气体保护焊（简称（简称COCO2 2焊）焊）CO2气体保护焊动画气体保护焊动画CO2焊可分为自焊可分为自动动CO2焊和半自焊和半自动动CO2焊（送丝
41、焊（送丝自动，电弧移动自动，电弧移动手工）。其设备手工）。其设备包括：包括：主电路系主电路系统、控制系统、统、控制系统、焊枪、供气系统、焊枪、供气系统、冷却系统。冷却系统。 生产率高（是手弧焊的生产率高（是手弧焊的1 13 3倍）。倍）。 成本低（是手弧焊的成本低（是手弧焊的40%40%）。）。 焊接热影响区和变形小。焊接热影响区和变形小。 可进行全位置焊接。可进行全位置焊接。 氧化氧化、飞溅飞溅严重，严重，气孔气孔倾向大，焊缝成形差。倾向大，焊缝成形差。应用：应用：适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。目前广泛用于造船、机车车辆、汽车
42、制造、农业机械等。目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等。 CO CO2 2气体保护焊的特点气体保护焊的特点COCO2 2气体气体 n COCO2 2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但但COCO2 2在高温下易分解为在高温下易分解为COCO和和O O，导致合金元素的氧化，熔导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和池金属的飞溅和COCO气孔。焊接用气孔。焊接用COCO2 2纯度要大于纯度要大于99.8%99.8%。故故不能焊接易氧化的非铁金属和不锈钢。同时需采用能脱氧不能焊接易氧化的非铁金属和不锈钢。同时需采用能脱氧和渗合金的特殊焊丝。和渗合
43、金的特殊焊丝。COCO2 2焊时的飞溅焊时的飞溅 CO2+Fe = FeO+CO FeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应：进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应： FeO+C = Fe+CO 生成的生成的CO在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅。溅。防止飞溅的措施防止飞溅的措施CO2焊常用焊常用H08Mn2SiA焊丝来进行脱氧，合金化。焊丝来进行脱氧，合金化。采用短路过渡和细颗粒过渡。采用短路过渡和细颗粒过渡。为使电弧稳定，飞溅少，为使电弧稳定，飞溅少，CO2焊采用焊采用直流反接直流反接。采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。采用含硅、锰
44、、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。采用药芯焊丝。采用药芯焊丝。 CO2焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接。低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接。1-7 1-7 等离子弧焊接与切割等离子弧焊接与切割一、焊接过程一、焊接过程机械压缩机械压缩 热压缩热压缩 等离子弧等离子弧 电磁收缩电磁收缩二、焊接特点二、焊接特点1 生产率高2 焊缝表面质量好用于焊接薄的箔材 第二章第二章 其它常用焊接方法其它常用焊接方法2-1 2-1 电阻焊电阻焊利用电流通过焊件及其接触处所产生的利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或
45、熔化电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。接方法。点焊点焊工艺参数工艺参数电极压力电极压力焊接电流焊接电流通电时间通电时间适中适中焊点距离：焊点距离：太近太近分流现象严重分流现象严重太远太远强度不够强度不够应用：应用：4mm4mm以下的薄板搭接。以下的薄板搭接。点焊动画点焊动画电阻焊电阻焊焊点的形成焊点的形成缝焊动画缝焊动画 缝焊缝焊应用：应用：3mm3mm以下的薄板搭接。以下的薄板搭接。如：密封的容器（油箱、如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。水箱等）、管道等。电阻焊电阻焊电阻焊电阻焊 缝焊缝焊对焊对焊电阻对焊电阻对
46、焊闪光对焊闪光对焊电阻焊电阻焊对焊对焊电阻焊电阻焊电阻对焊应用：电阻对焊应用：用于断面简单，用于断面简单，直径（或边长）直径（或边长）小于小于20mm或强或强度要求不太高的度要求不太高的工件。工件。闪光对焊应用：闪光对焊应用：用于重要工件的焊接。用于重要工件的焊接。可焊相同金属，也可可焊相同金属，也可焊异种金属（铝焊异种金属（铝钢、钢、铝铝铜等）。工件直径铜等）。工件直径0.01mm200mm。电阻焊电阻焊对焊对焊对接接头形式对接接头形式主要用于棒料的对接主要用于棒料的对接一一. 摩擦焊焊接过程摩擦焊焊接过程 2-2 2-2 摩擦焊摩擦焊二二. 摩擦焊接头型式摩擦焊接头型式 应用应用适用于黑色
47、金属、适用于黑色金属、有色金属；也适有色金属；也适用于特种材料、用于特种材料、异种材料焊接。异种材料焊接。软钎焊软钎焊钎料的熔点在钎料的熔点在450以下。接头强度低，以下。接头强度低，一般为一般为60190MPa，工作温度低于工作温度低于100。2-3 2-3 钎焊钎焊是将是将钎料钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材隙并与母材相互扩散相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。，冷凝后实现连接的焊接方法。硬钎焊硬钎焊钎料的熔点在钎料的熔点在450以上。接头强度高，以上。接头强度高，在在200MPa以上，以上，工作温度较高。工作温度较高。钎料钎料 溶
48、剂溶剂钎料的作用：钎料的作用： 连接连接 填充填充钎料的种类：钎料的种类：软钎料：软钎料：锡铝合金锡铝合金( (焊锡焊锡) )硬钎料：硬钎料：铝基、铜基、铝基、铜基、银基、镍基合金等。银基、镍基合金等。溶剂的作用：溶剂的作用：清理作用清理作用去除表面氧化皮去除表面氧化皮降低表面张力降低表面张力改善液态钎料对焊件的改善液态钎料对焊件的湿润性。湿润性。保护作用保护作用主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝异种金属的焊接。异种金属的焊接。目前软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；目前软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；硬钎焊用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器硬钎焊用于硬质
49、合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接。的焊接。钎焊的应用钎焊的应用利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法。时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法。焊接热源：焊接热源：电阻热电阻热保护介质保护介质：液态熔渣液态熔渣2-4 2-4 电渣焊电渣焊焊接过程焊接过程电渣焊电渣焊动画动画 电渣焊特点电渣焊特点 1 1 大厚度工件可一次焊成。大厚度工件可一次焊成。2 2 生产率高，成本低。生产率高，成本低。3 3 焊接质量好。焊接质量好。不易产生夹渣、气孔等缺陷。不易产生夹渣、气孔等缺陷。4 4 热影响区大热影响区大焊后热处理。焊后热处理。应用
50、应用1 1 适用于碳钢、合适用于碳钢、合金钢、不锈钢等金钢、不锈钢等材料；材料；2 2 适用于厚大工件。适用于厚大工件。厚度大于厚度大于40mm40mm的的大型结构件。大型结构件。2-5 2-5 真空电子束焊接真空电子束焊接电子束焊接过程电子束焊接过程n电子束焊是利用高速运动的电子撞击工件时，将动能转电子束焊是利用高速运动的电子撞击工件时，将动能转化为热能将焊缝熔化进行的熔化焊方法。化为热能将焊缝熔化进行的熔化焊方法。n为扩大电子束焊的应用范围，先后研制出了低真空电子为扩大电子束焊的应用范围，先后研制出了低真空电子束焊和非真空电子束焊，为防止电子枪的污染，采用氦束焊和非真空电子束焊，为防止电子
51、枪的污染，采用氦气隔离电子枪与工作室，使电子束能在大气中进行焊接。气隔离电子枪与工作室，使电子束能在大气中进行焊接。n电子束焊一般不加填充金属，如要求焊缝有突出表面的电子束焊一般不加填充金属，如要求焊缝有突出表面的堆高可在接缝预加垫片。对接缝间隙堆高可在接缝预加垫片。对接缝间隙为为0.1倍的板厚，一倍的板厚，一般不能超过般不能超过0.2mm。电子束焊接电子束焊接电子束焊的特点及应用电子束焊的特点及应用n保护效果好，焊缝质量高，适用范围广。保护效果好，焊缝质量高，适用范围广。n能量密度大，穿透能力强，可焊接厚大截面工件和难熔能量密度大，穿透能力强，可焊接厚大截面工件和难熔金属。金属。n加热小，焊
52、接变形小。加热小，焊接变形小。n电子束焊成本高，主要用于微电子器件焊装、导弹外壳电子束焊成本高，主要用于微电子器件焊装、导弹外壳的焊接、核电站锅炉汽包和精度要求高的齿轮等的焊接。的焊接、核电站锅炉汽包和精度要求高的齿轮等的焊接。 2-6 2-6 激光焊接激光焊接激光焊接激光焊接激光切割激光切割 利用光学系统将激光聚焦成微小光斑，使其能量利用光学系统将激光聚焦成微小光斑，使其能量密度达密度达1013 ，从而使材料熔化焊接。激光焊分，从而使材料熔化焊接。激光焊分为脉冲和连续激光焊，脉冲激光焊主要用于微电子工业为脉冲和连续激光焊，脉冲激光焊主要用于微电子工业中的薄膜、丝、集成电路内引线和异材焊接。连
53、续激光中的薄膜、丝、集成电路内引线和异材焊接。连续激光焊可焊较厚的板材，接缝间隙很小。焊可焊较厚的板材，接缝间隙很小。激光焊激光焊的特点的特点n高能高速焊，无焊接变形。高能高速焊，无焊接变形。n灵活性大。灵活性大。n生产率高，材料不易氧化。生产率高，材料不易氧化。n设备复杂，目前主要用于薄板和微型件的焊接。设备复杂，目前主要用于薄板和微型件的焊接。polo的激光焊接生产线的激光焊接生产线 2007-7-9 20:17第三章第三章 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 3-1 3-1 金属材料的焊接性金属材料的焊接性一一. 金属材料的焊接性金属材料的焊接性被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工
54、艺参数被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性焊接性工艺焊接性：工艺焊接性：使用焊接性：使用焊接性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性尤其指出现各种裂纹的可能性焊接接头在使用中的可靠性。焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能包括力学性能及其它特殊性能二二. 影响焊接性的因素影响焊接性的因素1 1）焊接方法）焊接方法4 4）工艺参数）工艺参数2 2）焊接材料）焊接材料3 3）焊件化学成分）焊件化学成分 3-1 3-1 金属材料的焊接
55、性金属材料的焊接性C C 影响最显著影响最显著 基本元素基本元素 折合成折合成碳碳的的相当含量相当含量对焊接性的影响对焊接性的影响其它元素其它元素CE = C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15CE0.6%焊接性良好焊接性良好 较差较差 差差3-2 3-2 碳钢的焊接碳钢的焊接一一. 低碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢：低碳钢： C0.25% C0.25%C CE E 0.4% 0.4%焊接性良好焊接性良好。Q235、10、15、20等 （1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时， 应该进行预热，否则容易产生裂纹。应该进行预热，否则容易产生裂
56、纹。 （2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接 应力。应力。焊接时还需注意以下问题：焊接时还需注意以下问题： 3-2 3-2 碳钢的焊接碳钢的焊接二二. 中碳钢的焊接中碳钢的焊接中碳钢：中碳钢：C0.25C0.250.60%0.60%焊接性由良好良好 较差较差。C CE E 0.4% C0.60%焊接性差。焊接性差。CE 0.60%问题问题焊缝区易产生热裂纹热影响区易产生冷裂纹措施措施焊前预热（250350），焊后缓冷。选用低氢型焊条。焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。避免避免选用高碳钢作为焊接选用高碳钢作为焊接结构件。结构件。修补修补3-2
57、 3-2 碳钢的焊接碳钢的焊接3-3 3-3 合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接合金结构钢合金结构钢机械制造用结构钢机械制造用结构钢普通低合金结构钢普通低合金结构钢（调质钢、渗碳钢）（调质钢、渗碳钢）（压力容器、锅炉、桥梁、（压力容器、锅炉、桥梁、车辆、船舶等结构。）车辆、船舶等结构。）普通低合金结构钢：普通低合金结构钢：低强度普通低合金结构钢：低强度普通低合金结构钢：高强度普通低合金结构钢：高强度普通低合金结构钢：s s400MPa400MPaC CE E400MPa400MPaC CE E0.4%0.4%0.5%0.5%焊接性良好焊接性良好。焊接性较差。焊接性较差。15MnVN15MnVN、
58、18MnMoNb18MnMoNb、14MnMoV14MnMoV焊前预热（焊前预热（150150250250），焊后缓冷；），焊后缓冷；选用低氢型焊条；选用低氢型焊条；焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。3-3 3-3 合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接3-4 3-4 铸铁的焊补铸铁的焊补一、铸铁焊补的特点（困难）一、铸铁焊补的特点（困难）1. 1. 熔合区易产生白口组织和淬硬组织；熔合区易产生白口组织和淬硬组织；2. 2. 焊缝区易产生裂纹；焊缝区易产生裂纹；3. 3. 焊缝区易产生气孔；焊缝区易产生气孔；4. 4. 熔池金属易流失；熔池金属易流失
59、；二、铸铁焊补的方法二、铸铁焊补的方法1. 1. 热焊法热焊法 焊前将焊件整体或局部预热至焊前将焊件整体或局部预热至600600700700并并施焊，焊后缓冷。施焊，焊后缓冷。 用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件。如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等件。如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等2. 2. 冷焊法冷焊法焊前不预热或低温预热（焊前不预热或低温预热（ 400 400 ）的焊补方法。）的焊补方法。焊条焊条选用选用选用钢芯或铸铁芯铸铁焊条选用钢芯或铸铁芯铸铁焊条一般非加工表面的焊补一般非加工表面的焊补选用镍基铸铁焊条选用镍基铸铁焊条选用铜基铸铁焊条选用铜基铸铁焊条重要
60、铸件加工面的焊补重要铸件加工面的焊补焊后须加工的灰铁件的焊补焊后须加工的灰铁件的焊补一、铜及铜合金的焊接一、铜及铜合金的焊接1. 1. 铜及铜合金的焊接特点铜及铜合金的焊接特点2 2）易氧化；）易氧化；3 3）易产生气孔；）易产生气孔；1 1）难熔合；）难熔合；4 4）易变形开裂；）易变形开裂；2. 2. 铜及铜合金的焊接方法铜及铜合金的焊接方法氩弧焊、气焊、钎焊。氩弧焊、气焊、钎焊。3-5 3-5 有色金属的焊接有色金属的焊接二、铝及铝合金的焊接二、铝及铝合金的焊接1. 1. 铝及铝合金的焊接特点铝及铝合金的焊接特点1 1）易氧化；）易氧化；2 2）易产生气孔；）易产生气孔；4 4）接头易软
61、化；）接头易软化；3 3）易变形开裂；）易变形开裂；2. 2. 铝及铝合金的焊接方法铝及铝合金的焊接方法氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。第四章第四章 焊接结构的设计焊接结构的设计4-1 4-1 焊接结构件材料的选择焊接结构件材料的选择1. 1. 优先选用优先选用低碳钢低碳钢和和低强度低强度的低合金钢；的低合金钢；2. 2. 对于重要件应优先选用镇静钢（脱氧）；对于重要件应优先选用镇静钢（脱氧）；3. 3. 尽量选用同一牌号的材料；尽量选用同一牌号的材料；4. 4. 材料的厚度最好相等；材料的厚度最好相等；5. 5. 尽量选用型材。尽量选用型材。注意注意焊接方法应和材料的
62、焊接性、焊件厚度、焊接方法应和材料的焊接性、焊件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素相适应。焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素相适应。4-2 4-2 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计一、接头形式的设计一、接头形式的设计1.1.对接接头对接接头2.2.搭接接头搭接接头3.3.角接接头角接接头4.T4.T字接接头字接接头对接接头对接接头 接头受力简单、均匀，应力集中较小，接头受力简单、均匀，应力集中较小， 强度较高，优先选用强度较高，优先选用搭接接头搭接接头 接头强度好。但受力复杂，应力集中严接头强度好。但受力复杂，应力集中严 重，易产生焊接缺陷。重，易产生焊接缺陷。( (一一) )对接接
63、头对接接头节省材料，容易保证质量，应力分布均匀，节省材料，容易保证质量，应力分布均匀，应用最为广泛，但焊前准备及装配质量要求较高；应用最为广泛，但焊前准备及装配质量要求较高；搭接接头搭接接头两焊件不在同一平面上，浪费金属且受力时将产两焊件不在同一平面上，浪费金属且受力时将产生附加应力，适于薄板焊件焊件；生附加应力，适于薄板焊件焊件；T T形接头形接头是结构非直线连接中应用最广泛的连接形式。是结构非直线连接中应用最广泛的连接形式。角接接头角接接头在构成直角连接时采用，一般只起连接作用而不在构成直角连接时采用，一般只起连接作用而不承受工作载荷。承受工作载荷。 在结构焊接时具体采用哪种形式焊接接头，
64、主要根据焊件在结构焊接时具体采用哪种形式焊接接头，主要根据焊件结构形状、使用要求、焊件厚度进行选择；另外还应考虑坡口结构形状、使用要求、焊件厚度进行选择；另外还应考虑坡口加工难易程度，焊接方法的种类等其它因素的要求。加工难易程度，焊接方法的种类等其它因素的要求。不同厚度的工件焊接时：不同厚度的工件焊接时：二、坡口形式的设计二、坡口形式的设计 根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成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称为坡口。各种沟槽的形式参见一定几何形状的沟槽称为坡口。各种沟槽的形式参见GBGBT3375T33759494。 用焊条电弧焊焊接板厚在用焊条
65、电弧焊焊接板厚在6mm6mm以下的对接焊缝时，一般以下的对接焊缝时，一般可用可用I I型坡口直接焊接，但当焊接厚度大于型坡口直接焊接，但当焊接厚度大于3mm3mm的构件时，需的构件时，需开坡口；板厚在开坡口；板厚在6mm6mm26mm26mm时，常开单面坡口；板厚在时，常开单面坡口；板厚在12mm12mm60mm60mm时，常开双面坡口。单面坡口的可焊性较好，但焊条时，常开双面坡口。单面坡口的可焊性较好，但焊条消耗量大，且焊后易产生角变形；双面坡口受热均匀，变形消耗量大，且焊后易产生角变形；双面坡口受热均匀，变形较小，焊条消耗量也小，但必须两面施焊，有时受构件结构较小，焊条消耗量也小，但必须两
66、面施焊，有时受构件结构限制，不易实施。限制，不易实施。 埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同，但由于埋弧埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同，但由于埋弧焊选用的电流大、熔深大，所以在板厚小于焊选用的电流大、熔深大，所以在板厚小于12mm12mm时可直接采时可直接采用用I I形坡口单面施焊，板厚小于形坡口单面施焊，板厚小于24mm24mm时可直接采用时可直接采用I I形坡口双形坡口双面施焊，焊更厚构件时需开坡口。面施焊，焊更厚构件时需开坡口。三、焊缝的布置三、焊缝的布置不合理不合理合理合理不合理不合理合理合理不不合合理理合合理理三、焊缝的布置三、焊缝的布置不不合合理理合合理理三、焊缝的布置三、焊
67、缝的布置不不合合理理合合理理三、焊缝的布置三、焊缝的布置不不合合理理合合理理三、焊缝的布置三、焊缝的布置不不合合理理合合理理三、焊缝的布置三、焊缝的布置三、焊缝的布置三、焊缝的布置不不合合理理合合理理不合理不合理合理合理不合理不合理合理合理三、焊缝的布置三、焊缝的布置三、焊缝的布置三、焊缝的布置不不合合理理合合理理三、焊缝的布置三、焊缝的布置不不合合理理合合理理三、焊缝的布置三、焊缝的布置不不合合理理合合理理 焊接接头的不完整性称焊接接头的不完整性称焊接缺陷焊接缺陷。主要有焊接主要有焊接裂纹裂纹、未焊透未焊透、夹渣夹渣、气孔气孔和和焊缝外观缺陷焊缝外观缺陷等等。第七节第七节 焊接质量检验焊接质
68、量检验一、焊接缺陷及其防止措施一、焊接缺陷及其防止措施1 1、热裂纹、热裂纹热裂纹的特征热裂纹的特征 热裂纹可发生在焊缝区或热影响区。热裂纹可发生在焊缝区或热影响区。 热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称晶间裂晶间裂纹。纹。因热裂纹在高温下形成，所以有氧化色彩。因热裂纹在高温下形成，所以有氧化色彩。（一）焊接裂纹（一）焊接裂纹热裂纹产生的原因热裂纹产生的原因: :晶间存在液态薄膜。晶间存在液态薄膜。接头中存在拉应力。接头中存在拉应力。热裂纹的防止热裂纹的防止: :限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和磷含量。磷含
69、量。FeFe和和FeSFeS易形成低熔点共晶，其熔点易形成低熔点共晶，其熔点为为988988，很容易产生热裂纹。，很容易产生热裂纹。缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性减少偏析。晶粒，提高塑性减少偏析。减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量，减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量，焊前预热，合理的焊缝布置等。焊前预热，合理的焊缝布置等。2 2、冷裂纹、冷裂纹冷裂纹的形态和特征冷裂纹的形态和特征 焊缝区和热影响区都可能产生焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹冷裂纹。冷裂纹的特征是。冷裂纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹无氧化色彩。无分支，
70、通常为穿晶型。冷裂纹无氧化色彩。 最常见的冷裂纹是最常见的冷裂纹是延迟裂纹延迟裂纹，即在焊后延迟一段时间才，即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹。发生的裂纹。延迟裂纹的产生原因延迟裂纹的产生原因: :焊接接头焊接接头( (焊缝和热影响区及熔合区焊缝和热影响区及熔合区) )的淬火倾向严重，产生淬的淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。火组织，导致接头性能脆化。焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化。造成非常大的局部压力，使接头脆化。存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后存在较
71、大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。防止延迟裂纹的措施防止延迟裂纹的措施: :选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提高焊缝金属塑性。高焊缝金属塑性。焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除锈，减少氢的来源。锈，减少氢的来源。工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。免产生淬硬组织，并可
72、减少焊接残余应力。采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量的多层多道焊等。的多层多道焊等。焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250250，保温，保温2 26h6h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。焊后进行清除应力的退火处理。焊后进行清除应力的退火处理。焊缝气孔有三种：焊缝气孔有三种：氢气孔氢气孔 高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的氢溶入焊高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的氢溶入焊缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快速冷却，缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快速冷却
73、，氢的溶解氢的溶解度度急速下降，析出氢气，产生氢气孔。急速下降，析出氢气，产生氢气孔。一氧化碳气孔一氧化碳气孔 当熔池氧化严重时，熔池存在较多的当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeOFeO，在熔池温度下，在熔池温度下降时，将发生如下反应：降时，将发生如下反应： FeO+CFeO+C = = Fe+COFe+CO 此时，若熔池已开始结晶，则此时，若熔池已开始结晶，则COCO将来不及逸出，便产生将来不及逸出，便产生COCO气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈高，越易产生气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈高，越易产生COCO气孔。气孔。（二）气孔（二）气孔氮气孔氮气孔 熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池而产生
74、。熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池而产生。 氮、氮、氢的溶解度氢的溶解度变化变化防止气孔的方法：防止气孔的方法： 焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及其两侧的焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及其两侧的母材要清除锈、油和水。母材要清除锈、油和水。 焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。CO2CO2焊时，采焊时，采用药芯焊丝。用药芯焊丝。 采用低碳材料都可减少和防止气孔的产生。采用低碳材料都可减少和防止气孔的产生。二、焊接质量检验二、焊接质量检验（一）焊接检验过程（一）焊接检验过程（二）焊接检验方法（二）焊接检验方法第八节 焊接新技术简介 1、等离子弧焊接和切割2、真空电
75、子束焊接 3、激光焊接与切割4、扩散焊接5、摩擦焊接补充知识：熔焊冶金原理补充知识：熔焊冶金原理 熔焊的本质及特点熔焊的本质及特点熔化焊的本质是小熔熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。属熔化与结晶的过程。熔池存在时间短，温熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；不充分，氧化严重；热影响区大。热影响区大。冷却速度快，结晶后冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。易生成粗大的柱状晶。熔化焊的三要素熔化焊的三要素热源热源 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电
76、弧、等离子弧、化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。电渣热、电子束和激光。熔池的保护熔池的保护 可用渣保护、气保护和渣可用渣保护、气保护和渣- -气联合保护。以防气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。填充金属填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。电弧焊的冶金过程特点：电弧焊的冶金过程特点：电电弧弧和和熔熔池池金金属属温温度度高高于
77、于一一般般的的冶冶炼炼温温度度。使使金金属属元元素素强强烈烈蒸蒸发发，并并使使电电弧弧区区的的气气体体分分解解成成原原子子状状态态，增增大大了了气体的活泼性，导致金属烧损或形成有害杂质。气体的活泼性，导致金属烧损或形成有害杂质。金金属属熔熔池池体体积积小小，熔熔池池四四周周是是冷冷金金属属，熔熔池池处处于于液液态态的的时时间间很很短短，一一般般在在秒秒左左右右。导导致致各各种种化化学学反反应应难难以以达达到到平平衡衡状状态态，化化学学成成分分不不够够均均匀匀，气气体体和和杂杂质质来来不不及及浮出易产生气孔和夹杂等缺陷。浮出易产生气孔和夹杂等缺陷。熔熔池池不不断断更更新新，有有害害气气体体容容易
78、易进进入入熔熔池池，形形成成氧氧化化物物、气孔杂质等缺陷。气孔杂质等缺陷。 焊剂是由焊剂是由SiO2，MnO、MgO及及CaF等组成的硅酸盐。等组成的硅酸盐。焊剂保护的效果焊剂保护的效果形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大减少形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。的析出。（一）（一） 熔池的保护熔池的保护渣保护渣保护 为了使熔池与空气隔离，为了使熔池与空气隔离，可在熔池上覆盖一层熔渣可在熔池上覆盖一层熔渣n
79、一方面防止金属氧化和吸气一方面防止金属氧化和吸气n另一方面向熔池过渡合金元另一方面向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能素，提高焊缝性能 n同时，还可以减少散热，提同时，还可以减少散热，提高生产率，防止强光辐射高生产率，防止强光辐射 气保护气保护n用于保护熔池和溶滴的气用于保护熔池和溶滴的气 体应是惰性气体，并在高体应是惰性气体，并在高温下不分解，或是低氧化温下不分解，或是低氧化性的不溶于金属液体的双性的不溶于金属液体的双原子气体原子气体( (如如ArAr或或COCO2 2) )。n喷嘴结构应尽可能使气体喷嘴结构应尽可能使气体以层流流出。以层流流出。CO2CO2气体气体CO2CO2为无色无味气体，密
80、度是空气的为无色无味气体，密度是空气的1.51.5倍，在常温下很稳倍，在常温下很稳定，但在高温下易分解。定，但在高温下易分解。CO2CO2气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。护焊接熔池和电弧方面，效果良好。但但CO2CO2气体为氧化性气体，在高温下将分解为气体为氧化性气体，在高温下将分解为COCO和和O2O2： CO2 CO2 CO + O2CO + O2所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。氩气氩气氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属氩气为惰性气体，高温下不溶
81、入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。氩弧焊一般要求氩气纯度氩弧焊一般要求氩气纯度达达99.9%99.9%，我国生产的工业纯氩，我国生产的工业纯氩，其纯度可达其纯度可达99.9%99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。，完全合乎氩弧焊的要求。氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。否则就会影响焊缝质量。渣渣- -气联合保护气联合保护n利用渣的良好的冶金反应利
82、用渣的良好的冶金反应和焊缝成型特点以及气体和焊缝成型特点以及气体的优良电弧热效率和稳弧的优良电弧热效率和稳弧作用，可获得良好的熔池作用，可获得良好的熔池保护效果。如焊条的药皮保护效果。如焊条的药皮及二氧化碳加药芯。及二氧化碳加药芯。 用焊接方法连接的接头称焊接接头，简称接头。焊接时，电弧沿着工件逐渐移动并对工件进行局部加热。因此在焊接过程中，焊缝及其附近的母材经历了一个加热和冷却的过程。由于温度的分布不均匀，焊缝受到一次复杂的冶金过程，焊缝附近区域受到一次不同规范的热处理，所以引起相应的组织和性能变化，从而直接影响焊接质量。离焊缝越远的点，被加热的温度越低；反之，被加热的温度就越高。 相关知识
83、相关知识: 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能 以以低低碳碳钢钢为为例例，说说明明焊焊接接过过程程造造成成金金属属组组织织和和性性能能的的变变化化。如如图图4-6所所示示。受受焊焊接接热热循循环环的的影影响响，焊焊缝缝附附近近的的母母材材组组织织或或性性能能发发生生变变化化的的区区域域，叫叫焊焊接接热热影影响响区区。熔熔焊焊焊焊缝缝和和母母材材的的交交界界线线叫叫熔熔合合线线。熔熔合合线线两两侧侧有有一一个个很很窄窄的的焊焊缝缝与与热热影影响响区区的的过过渡渡区区，叫叫熔熔合合区区。焊焊接接接接头头由由焊焊缝缝区区、熔熔合合区区和和热热影影响响区区组成。组成。图图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化低碳钢焊接接头的组织变化
