焊接成形技術(shù)

1、5 5 鋼制壓力容器的焊接鋼制壓力容器的焊接 5.15.1概述概述 焊接焊接是通過(guò)加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材是通過(guò)加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材 料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。 1 1、焊接方法的分類、焊接方法的分類 焊接方法的種類很多，根據(jù)實(shí)現(xiàn)金屬原子間結(jié)合的方式不同，焊接方法的種類很多，根據(jù)實(shí)現(xiàn)金屬原子間結(jié)合的方式不同， 可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類?？煞譃槿刍?、壓力焊和釬焊三大類。 焊接純鐵時(shí)所必需的溫度和壓力 焊接純鐵時(shí)所必需的溫度和壓力 2 2、焊接方法的主要特點(diǎn)焊接方法的主要特點(diǎn) 節(jié)省材料，減輕重量，焊接的金屬結(jié)構(gòu)

2、件可比鉚接節(jié)省材 節(jié)省材料，減輕重量，焊接的金屬結(jié)構(gòu)件可比鉚接節(jié)省材 料料10102525； 適應(yīng)性強(qiáng)。 適應(yīng)性強(qiáng)。 滿足特殊連接要求。 滿足特殊連接要求。 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。 3 3、焊接方法在工業(yè)生產(chǎn)中主要應(yīng)用焊接方法在工業(yè)生產(chǎn)中主要應(yīng)用 制造金屬結(jié)構(gòu)件 制造金屬結(jié)構(gòu)件 制造機(jī)器零件和工具 制造機(jī)器零件和工具 修復(fù) 修復(fù) 鋼制壓力容器是典型的重要焊接結(jié)構(gòu)，鋼制壓力容器是典型的重要焊接結(jié)構(gòu)，焊接接頭焊接接頭 是壓力容器整體結(jié)構(gòu)中最重要的連接部位是壓力容器整體結(jié)構(gòu)中最重要的連接部位，焊接接焊接接 頭的性能將直接影響壓力容器的質(zhì)量和安全。為了頭的性能將直接

3、影響壓力容器的質(zhì)量和安全。為了 保證壓力容器的安全運(yùn)行，正確的設(shè)計(jì)焊接接頭、保證壓力容器的安全運(yùn)行，正確的設(shè)計(jì)焊接接頭、 合理地制定焊接工藝規(guī)程是非常必要的合理地制定焊接工藝規(guī)程是非常必要的。 壓力容器的焊接接頭分成四類，目的是在設(shè)計(jì)、制壓力容器的焊接接頭分成四類，目的是在設(shè)計(jì)、制 造、維修、管理時(shí)可以分別對(duì)待，從而保證質(zhì)量。造、維修、管理時(shí)可以分別對(duì)待，從而保證質(zhì)量。 l圓筒部分的縱向接頭（多層包扎容器層板層縱向圓筒部分的縱向接頭（多層包扎容器層板層縱向 接頭除外），球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，接頭除外），球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭， 各類凸形封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管各類凸形封

4、頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管 與殼體對(duì)接連接的接頭，均屬與殼體對(duì)接連接的接頭，均屬A A類焊接接頭。類焊接接頭。 l殼體部分的環(huán)向焊縫接頭，錐形封頭小端與接管殼體部分的環(huán)向焊縫接頭，錐形封頭小端與接管 連接的接頭，長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭，均屬連接的接頭，長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭，均屬 B B類焊接接頭，但已規(guī)定為類焊接接頭，但已規(guī)定為A A、C C、D D類的焊接接類的焊接接 頭除外。頭除外。 壓力容器的焊接接頭分類壓力容器的焊接接頭分類 l 平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭，法平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭，法 蘭與殼體、接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓蘭與殼體、接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓

5、 筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱 向接頭，均屬向接頭，均屬C C類焊接接頭。類焊接接頭。 l 接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接 的接頭，均屬的接頭，均屬D D類焊接接頭類焊接接頭, , 但已規(guī)定為但已規(guī)定為A A、 B B類的焊接接頭除外。類的焊接接頭除外。 A A A A A A A A A A A B B B BB B C C C D D D B A A類焊縫是容器中受力最大的接頭，因此一般要求采用類焊縫是容器中受力最大的接頭，因此一般要求采用 雙面焊或保證全焊透的單面焊縫；雙面焊或保證全焊透的單面焊縫； B

6、 B類焊縫的工作應(yīng)力一般為類焊縫的工作應(yīng)力一般為A A類的一半。除了可采用雙面類的一半。除了可采用雙面 焊的對(duì)接焊縫以外，也可采用帶襯墊的單面焊；焊的對(duì)接焊縫以外，也可采用帶襯墊的單面焊； 在中低容器中，在中低容器中，C C類接頭的受力較小，通常采用角焊縫類接頭的受力較小，通常采用角焊縫 聯(lián)接。對(duì)于高壓容器，盛有劇毒介質(zhì)的容器和低溫容器聯(lián)接。對(duì)于高壓容器，盛有劇毒介質(zhì)的容器和低溫容器 應(yīng)采用全焊透的接頭。應(yīng)采用全焊透的接頭。 注意注意 D D類焊縫是接管與容器的交叉焊縫。受力條件類焊縫是接管與容器的交叉焊縫。受力條件 較差，且存在較高的應(yīng)力集中。在厚壁容器較差，且存在較高的應(yīng)力集中。在厚壁容器

7、 中這種焊縫的拘束度相當(dāng)大，殘余應(yīng)力亦較中這種焊縫的拘束度相當(dāng)大，殘余應(yīng)力亦較 大，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。大，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。 因此，因此，在這種容器中在這種容器中D D類焊縫應(yīng)采取全焊透的類焊縫應(yīng)采取全焊透的 焊接接頭焊接接頭。對(duì)于低壓容器可采用局部焊透的。對(duì)于低壓容器可采用局部焊透的 單面或雙面角焊。單面或雙面角焊。 5.2手工電弧焊手工電弧焊 手工電弧焊按電極材料的不同可分為：手工電弧焊按電極材料的不同可分為： 熔化極手工電弧焊 熔化極手工電弧焊 非熔化極手工電弧焊 非熔化極手工電弧焊 1 1、手工電弧焊工作原理、手工電弧焊工作原理 右圖為手工電弧焊示意圖，圖中右圖為手工電弧焊示意圖，圖中

8、 的電路是以弧焊電源為起點(diǎn)，通的電路是以弧焊電源為起點(diǎn)，通 過(guò)焊接電纜、焊鉗、焊條、工件、過(guò)焊接電纜、焊鉗、焊條、工件、 接地電纜形成回路。在有電弧存接地電纜形成回路。在有電弧存 在時(shí)形成閉合回路，形成焊接過(guò)在時(shí)形成閉合回路，形成焊接過(guò) 程。焊條和工件在這里既作為焊程。焊條和工件在這里既作為焊 接材料，也作為導(dǎo)體。焊接開始接材料，也作為導(dǎo)體。焊接開始 后，電弧的高熱瞬間熔化了焊條后，電弧的高熱瞬間熔化了焊條 端部和電弧下面的工件表面，使端部和電弧下面的工件表面，使 之形成熔池，焊條端部的熔化金之形成熔池，焊條端部的熔化金 屬以細(xì)小的熔滴狀過(guò)渡到熔池中屬以細(xì)小的熔滴狀過(guò)渡到熔池中 去，與母材熔化

9、金屬混合，凝固去，與母材熔化金屬混合，凝固 后成為焊縫。后成為焊縫。 手工電弧焊所用的設(shè)備需根據(jù)焊條和被焊材料選取。電源分手工電弧焊所用的設(shè)備需根據(jù)焊條和被焊材料選取。電源分 為交流電和直流電兩種。為交流電和直流電兩種。 使用酸性焊條焊接低碳鋼一般構(gòu)件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用價(jià)格 使用酸性焊條焊接低碳鋼一般構(gòu)件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用價(jià)格 低廉、維修方便的交流弧焊機(jī)；低廉、維修方便的交流弧焊機(jī)； 使用堿性焊條焊接高壓容器、高壓管道等重要鋼結(jié)構(gòu)，或焊 使用堿性焊條焊接高壓容器、高壓管道等重要鋼結(jié)構(gòu)，或焊 接合金鋼、有色金屬、鑄鐵時(shí)，則應(yīng)選用直流弧焊機(jī)。當(dāng)采接合金鋼、有色金屬、鑄鐵時(shí)，則應(yīng)選用直流弧焊機(jī)。當(dāng)采

10、 用某些堿性藥皮焊條時(shí)，如結(jié)用某些堿性藥皮焊條時(shí)，如結(jié)507507時(shí)，必須選用直流焊接電源，時(shí)，必須選用直流焊接電源， 而且要注意此時(shí)應(yīng)將電焊機(jī)的負(fù)極接工件，正極接焊條，稱而且要注意此時(shí)應(yīng)將電焊機(jī)的負(fù)極接工件，正極接焊條，稱 為直流反接法；反之稱為正接法。如圖所示。為直流反接法；反之稱為正接法。如圖所示。 （a a）正接法）正接法 （b b）反接法）反接法 2 2、焊接電弧、焊接電弧 焊接電弧是指發(fā)生在電極與工件之間的強(qiáng)烈、持久的氣體放電現(xiàn)象。焊接電弧是指發(fā)生在電極與工件之間的強(qiáng)烈、持久的氣體放電現(xiàn)象。 （1 1）電弧的引燃）電弧的引燃 電弧是一種氣體導(dǎo)電現(xiàn)象。氣體在一般情況下是不導(dǎo)電的，電弧

11、是一種氣體導(dǎo)電現(xiàn)象。氣體在一般情況下是不導(dǎo)電的， 要使氣體導(dǎo)電，須將兩個(gè)電極之間的氣體電離，即將中性要使氣體導(dǎo)電，須將兩個(gè)電極之間的氣體電離，即將中性 氣體粒子分解為帶電粒子，并在兩電極間產(chǎn)生一定的電壓，氣體粒子分解為帶電粒子，并在兩電極間產(chǎn)生一定的電壓， 使這些帶電離子在電場(chǎng)作用下做定向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)電極間的使這些帶電離子在電場(chǎng)作用下做定向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)電極間的 氣體中就能連續(xù)不斷地通過(guò)很大的電流，從而形成連續(xù)燃?xì)怏w中就能連續(xù)不斷地通過(guò)很大的電流，從而形成連續(xù)燃 燒的電弧。電極間的帶電粒子可以通過(guò)陰極的電子發(fā)射與燒的電弧。電極間的帶電粒子可以通過(guò)陰極的電子發(fā)射與 電極間氣體的不斷電離得到補(bǔ)充。電弧放

12、電時(shí)，產(chǎn)生大量電極間氣體的不斷電離得到補(bǔ)充。電弧放電時(shí)，產(chǎn)生大量 的熱量，同時(shí)發(fā)出強(qiáng)烈的弧光。的熱量，同時(shí)發(fā)出強(qiáng)烈的弧光。 焊接時(shí)焊接時(shí), ,先將焊條與焊件瞬時(shí)接觸，發(fā)生短路。強(qiáng)大先將焊條與焊件瞬時(shí)接觸，發(fā)生短路。強(qiáng)大 的短路電流流經(jīng)少數(shù)幾個(gè)接觸點(diǎn)，致使接觸點(diǎn)處溫度的短路電流流經(jīng)少數(shù)幾個(gè)接觸點(diǎn)，致使接觸點(diǎn)處溫度 急劇升高并熔化，甚至部分發(fā)生蒸發(fā)。當(dāng)焊條迅速提急劇升高并熔化，甚至部分發(fā)生蒸發(fā)。當(dāng)焊條迅速提 起時(shí)，焊條頭溫度已升得很高，在兩電極間的電場(chǎng)作起時(shí)，焊條頭溫度已升得很高，在兩電極間的電場(chǎng)作 用下，產(chǎn)生了熱電子發(fā)射。飛速的電子撞擊焊條端頭用下，產(chǎn)生了熱電子發(fā)射。飛速的電子撞擊焊條端頭 與焊

13、件間的空氣，使之電離成正離子和負(fù)離子。電子與焊件間的空氣，使之電離成正離子和負(fù)離子。電子 和負(fù)離子流向正極，正離子流向負(fù)極。這些帶電粒子和負(fù)離子流向正極，正離子流向負(fù)極。這些帶電粒子 的定向運(yùn)動(dòng)形成了焊接電弧。的定向運(yùn)動(dòng)形成了焊接電弧。 （2 2）電弧的組成）電弧的組成 焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和 弧柱區(qū)三部分組成?；≈鶇^(qū)三部分組成。 在鋼焊條的電弧中，電弧弧 在鋼焊條的電弧中，電弧弧 柱區(qū)的溫度高達(dá)柱區(qū)的溫度高達(dá)5000K5000K以上；以上； 陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的溫度較 陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的溫度較 低，分別約為低，分別約為2400K2400K和和2600K2600K。 陰

14、極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的幾何長(zhǎng)度陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的幾何長(zhǎng)度 很小，僅為很小，僅為1010-5 -5 1010-4 -4cm cm。 3 3、焊縫的形成、焊縫的形成 （1 1）焊縫的形成過(guò)程）焊縫的形成過(guò)程 焊接時(shí)，在電弧高熱的作用下，被焊金屬焊接時(shí)，在電弧高熱的作用下，被焊金屬 局部熔化，再在電弧的吹力作用下，被焊局部熔化，再在電弧的吹力作用下，被焊 金屬上形成了熔池。由于焊接時(shí)焊條傾斜，金屬上形成了熔池。由于焊接時(shí)焊條傾斜， 在電弧的吹力作用下，熔池的金屬被排向在電弧的吹力作用下，熔池的金屬被排向 熔池后方，這樣電弧就能不斷地使深處的熔池后方，這樣電弧就能不斷地使深處的 被焊金屬熔化，達(dá)到一定的熔深。焊

15、條藥被焊金屬熔化，達(dá)到一定的熔深。焊條藥 皮熔化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生某種氣體和液態(tài)熔渣。皮熔化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生某種氣體和液態(tài)熔渣。 產(chǎn)生的氣體充滿在電弧和熔池的周圍，起產(chǎn)生的氣體充滿在電弧和熔池的周圍，起 到隔絕空氣的作用。液態(tài)熔渣浮在液體金到隔絕空氣的作用。液態(tài)熔渣浮在液體金 屬表面，起保護(hù)液體金屬的作用。此外，屬表面，起保護(hù)液體金屬的作用。此外， 熔化的焊條金屬向熔池過(guò)渡，不斷填充焊熔化的焊條金屬向熔池過(guò)渡，不斷填充焊 縫?？p。 4 4、焊條、焊條 1 1）焊條組成和作用）焊條組成和作用 焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊芯是金屬絲，藥皮是壓涂焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊芯是金屬絲，藥皮是壓涂 在焊芯表

16、面的涂料層。在焊芯表面的涂料層。 焊芯的作用： 焊芯的作用：一是作為電極傳導(dǎo)電流，二是熔化后作為填一是作為電極傳導(dǎo)電流，二是熔化后作為填 充金屬與母材形成焊縫。充金屬與母材形成焊縫。 藥皮的作用： 藥皮的作用：一是改善焊接工藝性一是改善焊接工藝性，如藥皮中含有穩(wěn)弧劑，如藥皮中含有穩(wěn)弧劑， 使電弧易于引燃和保持燃燒穩(wěn)定。使電弧易于引燃和保持燃燒穩(wěn)定。 二是對(duì)焊接區(qū)起保護(hù)作用二是對(duì)焊接區(qū)起保護(hù)作用。藥皮中含有造渣劑、造氣劑。藥皮中含有造渣劑、造氣劑 等，造渣后熔渣與藥皮中有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的氣體對(duì)焊縫金屬等，造渣后熔渣與藥皮中有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的氣體對(duì)焊縫金屬 起雙重保護(hù)作用。起雙重保護(hù)作用。三是起有益的

17、冶金化學(xué)作用三是起有益的冶金化學(xué)作用。藥皮中含有。藥皮中含有 脫氧劑、合金劑、稀渣劑等，使熔化金屬順利地進(jìn)行脫氧、脫氧劑、合金劑、稀渣劑等，使熔化金屬順利地進(jìn)行脫氧、 脫硫、去氫等冶金化學(xué)反應(yīng)，并補(bǔ)充被燒損的合金元素。脫硫、去氫等冶金化學(xué)反應(yīng)，并補(bǔ)充被燒損的合金元素。 2 2）焊條的分類）焊條的分類 焊條按用途不同分為十大類： 焊條按用途不同分為十大類： 結(jié)構(gòu)鋼焊條，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條，低溫鋼焊條，不銹鋼結(jié)構(gòu)鋼焊條，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條，低溫鋼焊條，不銹鋼 焊條，堆焊焊條，鑄鐵焊條，鎳及鎳合金焊條，銅及銅合焊條，堆焊焊條，鑄鐵焊條，鎳及鎳合金焊條，銅及銅合 金焊條，鋁及鋁合金焊條，特殊用途焊條等

18、。金焊條，鋁及鋁合金焊條，特殊用途焊條等。 其中結(jié)構(gòu)鋼焊條分為其中結(jié)構(gòu)鋼焊條分為碳鋼焊條和低合金鋼焊條碳鋼焊條和低合金鋼焊條兩部分。兩部分。 結(jié)構(gòu)鋼焊條按藥皮性質(zhì)不同可分為 結(jié)構(gòu)鋼焊條按藥皮性質(zhì)不同可分為 酸性焊條 酸性焊條 酸性焊條的藥皮中含有多量酸性氧化物（如酸性焊條的藥皮中含有多量酸性氧化物（如SiOSiO2 2，MnO2MnO2 等）等） 堿性焊條 堿性焊條 堿性焊條藥皮中含有多量堿性氧化物（如堿性焊條藥皮中含有多量堿性氧化物（如CaOCaO等）和螢等）和螢 石（石（CaF2CaF2）。由于堿性焊條藥皮中不含有機(jī)物，藥皮產(chǎn)）。由于堿性焊條藥皮中不含有機(jī)物，藥皮產(chǎn) 生的保護(hù)氣體中氫含量極

19、少，所以又稱為低氫焊條。生的保護(hù)氣體中氫含量極少，所以又稱為低氫焊條。 3 3）焊條型號(hào)與牌號(hào)）焊條型號(hào)與牌號(hào) 焊條型號(hào)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的焊條代號(hào)。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中應(yīng)用焊條型號(hào)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的焊條代號(hào)。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中應(yīng)用 最廣的碳鋼焊條和低合金鋼焊條，相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為最廣的碳鋼焊條和低合金鋼焊條，相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T5117-GB/T5117- 19951995和和GB/T5118-1995GB/T5118-1995。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，碳鋼焊條型號(hào)由字母。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，碳鋼焊條型號(hào)由字母“E”E” 和四位數(shù)字組成。如和四位數(shù)字組成。如“E4303”E4303”，其含義如下：，其含義如下： E 43 0

20、 3 第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)代表焊接電流種類和藥皮類型第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)代表焊接電流種類和藥皮類型 代表焊條適用的焊接位置（代表焊條適用的焊接位置（“0”0”、“1” 1” 全位置焊接，全位置焊接， “2”2”適于平焊，適于平焊，“4”4”適于向下立焊）適于向下立焊） 代表熔敷金屬抗拉代表熔敷金屬抗拉 強(qiáng)度不低于強(qiáng)度不低于430Mpa430Mpa 代表代表焊條焊條 4 4）焊條的選用原則）焊條的選用原則 等 等強(qiáng)度原則：強(qiáng)度原則：焊接低碳鋼和低合金鋼時(shí)。一般應(yīng)使焊縫金屬焊接低碳鋼和低合金鋼時(shí)。一般應(yīng)使焊縫金屬 與母材等強(qiáng)度，即選用與母材同強(qiáng)度等級(jí)的焊條。與母材等強(qiáng)度，即選用與母材同強(qiáng)度

21、等級(jí)的焊條。 同成分原則： 同成分原則：焊接耐熱鋼、不銹鋼等金屬材料時(shí)，應(yīng)使焊焊接耐熱鋼、不銹鋼等金屬材料時(shí)，應(yīng)使焊 縫金屬的化學(xué)成分與母材的化學(xué)成分相同或相近，即按母材縫金屬的化學(xué)成分與母材的化學(xué)成分相同或相近，即按母材 化學(xué)成分選用相應(yīng)成分的焊條?；瘜W(xué)成分選用相應(yīng)成分的焊條。 抗裂縫原則： 抗裂縫原則：焊接剛度大、形狀復(fù)雜、要承受動(dòng)載荷的焊焊接剛度大、形狀復(fù)雜、要承受動(dòng)載荷的焊 接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條，以免在焊接和使用接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條，以免在焊接和使用 過(guò)程中接頭產(chǎn)生裂紋。過(guò)程中接頭產(chǎn)生裂紋。 抗氣孔原則： 抗氣孔原則：受焊接工藝條件的限制，如對(duì)焊件接頭部位受

22、焊接工藝條件的限制，如對(duì)焊件接頭部位 的油污、鐵銹等清理不便，應(yīng)選用抗氣孔能力強(qiáng)的酸性焊條，的油污、鐵銹等清理不便，應(yīng)選用抗氣孔能力強(qiáng)的酸性焊條， 以免焊接過(guò)程中氣體滯留于焊縫中，形成氣孔。以免焊接過(guò)程中氣體滯留于焊縫中，形成氣孔。 低成本原則： 低成本原則：在滿足使用要求的前提下，盡量選用工藝性在滿足使用要求的前提下，盡量選用工藝性 能好、成本低和效率高的焊條。能好、成本低和效率高的焊條。 5 5、焊接接頭的金屬組織與性能、焊接接頭的金屬組織與性能 1) 1)焊接工件上溫度的變化與分布焊接工件上溫度的變化與分布 在焊接過(guò)程中，焊縫區(qū)的金屬都在焊接過(guò)程中，焊縫區(qū)的金屬都 是由常溫狀態(tài)開始被加熱

23、到較高是由常溫狀態(tài)開始被加熱到較高 的溫度，然后再逐漸冷卻到常溫。的溫度，然后再逐漸冷卻到常溫。 但隨著各點(diǎn)金屬所在位置的不同，但隨著各點(diǎn)金屬所在位置的不同， 其最高加熱溫度是不同的。由于其最高加熱溫度是不同的。由于 各點(diǎn)離焊縫中心距離不同，所以各點(diǎn)離焊縫中心距離不同，所以 各點(diǎn)的最高溫度不同。又因熱傳各點(diǎn)的最高溫度不同。又因熱傳 導(dǎo)需要一定時(shí)間，所以各點(diǎn)是在導(dǎo)需要一定時(shí)間，所以各點(diǎn)是在 不同時(shí)間達(dá)到該點(diǎn)最高溫度的。不同時(shí)間達(dá)到該點(diǎn)最高溫度的。 2)2)焊接接頭金屬組織與性能的變化焊接接頭金屬組織與性能的變化 焊縫以及其周圍受不同程度焊縫以及其周圍受不同程度 加熱和冷卻的母材是焊縫的加熱和冷卻

24、的母材是焊縫的 熱影響區(qū)，總稱為焊接接頭。熱影響區(qū)，總稱為焊接接頭。 （1 1）焊縫金屬）焊縫金屬 因結(jié)晶是從熔池底壁的半熔化區(qū)開始逐次進(jìn)行的，低熔點(diǎn) 因結(jié)晶是從熔池底壁的半熔化區(qū)開始逐次進(jìn)行的，低熔點(diǎn) 的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析集中在焊縫中心區(qū)，將影響焊的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析集中在焊縫中心區(qū)，將影響焊 縫的力學(xué)性能，因此對(duì)焊條或其他焊接材料應(yīng)慎重選用。縫的力學(xué)性能，因此對(duì)焊條或其他焊接材料應(yīng)慎重選用。 焊接時(shí)，熔池金屬受電弧吹力和保護(hù)氣體吹動(dòng)，使熔池底 焊接時(shí)，熔池金屬受電弧吹力和保護(hù)氣體吹動(dòng)，使熔池底 壁的柱狀晶體成長(zhǎng)受到干擾，因此柱狀晶體呈傾斜層狀，晶壁的柱狀晶體成長(zhǎng)受到干擾，因此柱

25、狀晶體呈傾斜層狀，晶 粒有所細(xì)化。又因焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬中錳、粒有所細(xì)化。又因焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬中錳、 硅等合金元素含量可能比基本金屬高，所以焊縫金屬的性能硅等合金元素含量可能比基本金屬高，所以焊縫金屬的性能 可不低于基本金屬。可不低于基本金屬。 （2 2）焊接熱影響區(qū)）焊接熱影響區(qū) 是是指焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織性能變化的區(qū)域。由指焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織性能變化的區(qū)域。由 于焊縫附近各點(diǎn)受熱情況不同，熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、于焊縫附近各點(diǎn)受熱情況不同，熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、 過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)等。過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)等。 熔合區(qū) 熔合區(qū) 是焊

26、縫和基本金屬的交界區(qū)，相當(dāng)于加熱到固相線和液相線是焊縫和基本金屬的交界區(qū)，相當(dāng)于加熱到固相線和液相線 之間，焊接過(guò)程中母材部分熔化，所以也稱為半熔化區(qū)。熔之間，焊接過(guò)程中母材部分熔化，所以也稱為半熔化區(qū)。熔 化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化金屬因加熱溫度過(guò)高而成化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化金屬因加熱溫度過(guò)高而成 為過(guò)熱粗晶。在低碳鋼焊接接頭中，熔合區(qū)雖然很窄（約為過(guò)熱粗晶。在低碳鋼焊接接頭中，熔合區(qū)雖然很窄（約 0.10.11mm1mm），但因強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，而此處接頭斷），但因強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，而此處接頭斷 面變化，引起應(yīng)力集中，在很大程度上決定著焊接接頭的性面變化，引起應(yīng)力集

27、中，在很大程度上決定著焊接接頭的性 能。能。 過(guò)熱區(qū) 過(guò)熱區(qū) 被加熱到被加熱到Ac3Ac3以上以上100100200200C C至固相線溫度區(qū)間，奧氏體晶至固相線溫度區(qū)間，奧氏體晶 粒急劇長(zhǎng)大，形成過(guò)熱組織，因而過(guò)熱區(qū)的塑性及韌性降低。粒急劇長(zhǎng)大，形成過(guò)熱組織，因而過(guò)熱區(qū)的塑性及韌性降低。 對(duì)于易淬火硬化鋼材，此區(qū)脆性更大。對(duì)于易淬火硬化鋼材，此區(qū)脆性更大。 正火區(qū) 正火區(qū) 被加熱到被加熱到Ac3Ac3至至Ac3Ac3以上以上100100200200C C區(qū)間，金屬發(fā)生重結(jié)晶，區(qū)間，金屬發(fā)生重結(jié)晶， 冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，其機(jī)械性能冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，

28、其機(jī)械性能 優(yōu)于母材。優(yōu)于母材。 部分相變區(qū) 部分相變區(qū) 相當(dāng)于加熱到相當(dāng)于加熱到Ac1Ac1Ac3Ac3溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生 重結(jié)晶，使晶粒細(xì)化；部分鐵素體來(lái)不及轉(zhuǎn)變，冷卻后晶粒重結(jié)晶，使晶粒細(xì)化；部分鐵素體來(lái)不及轉(zhuǎn)變，冷卻后晶粒 大小不勻，因此力學(xué)性能稍差。大小不勻，因此力學(xué)性能稍差。 6 6、焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 金屬構(gòu)件在焊接以后，總要發(fā)生變形和產(chǎn)生焊接應(yīng)力，且二者金屬構(gòu)件在焊接以后，總要發(fā)生變形和產(chǎn)生焊接應(yīng)力，且二者 是彼此伴生的。焊接應(yīng)力的存在，對(duì)構(gòu)件質(zhì)量、使用性能和焊是彼此伴生的。焊接應(yīng)力的存在，對(duì)構(gòu)件質(zhì)量、使用性能和焊 后機(jī)械

29、加工精度都有很大影響，甚至導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件斷裂；焊接后機(jī)械加工精度都有很大影響，甚至導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件斷裂；焊接 變形不僅給裝配工作帶來(lái)很大困難，還會(huì)影響構(gòu)件的工作性能。變形不僅給裝配工作帶來(lái)很大困難，還會(huì)影響構(gòu)件的工作性能。 變形量超過(guò)允許數(shù)值時(shí)必須進(jìn)行矯正，矯正無(wú)效時(shí)只能報(bào)廢。變形量超過(guò)允許數(shù)值時(shí)必須進(jìn)行矯正，矯正無(wú)效時(shí)只能報(bào)廢。 因此，在設(shè)計(jì)和制造焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量減小焊接應(yīng)力和變形。因此，在設(shè)計(jì)和制造焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量減小焊接應(yīng)力和變形。 （1 1）焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生原因）焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生原因 焊接過(guò)程中，對(duì)焊接件進(jìn)行不均勻加熱和冷卻，是產(chǎn)生焊焊接過(guò)程中，對(duì)焊接件進(jìn)行不均勻加熱和冷卻，是產(chǎn)

30、生焊 接應(yīng)力和變形的根本原因。接應(yīng)力和變形的根本原因。 （2 2） 焊接變形的基本形式焊接變形的基本形式 常見的焊接變形有收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形和扭曲變形等常見的焊接變形有收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形和扭曲變形等 五種形式。五種形式。 收縮變形是由于焊縫金屬沿縱向和橫收縮變形是由于焊縫金屬沿縱向和橫 向的焊后收縮而引起的；角變形是由向的焊后收縮而引起的；角變形是由 于焊縫截面上下不對(duì)稱，焊后沿橫向于焊縫截面上下不對(duì)稱，焊后沿橫向 上下收縮不均勻而引起的；彎曲變形上下收縮不均勻而引起的；彎曲變形 是由于焊縫布置不對(duì)稱，焊縫較集中是由于焊縫布置不對(duì)稱，焊縫較集中 的一側(cè)縱向收

31、縮較大而引起的；扭曲的一側(cè)縱向收縮較大而引起的；扭曲 變形常常是由于焊接順序不合理而引變形常常是由于焊接順序不合理而引 起的；波浪變形則是由于薄板焊接后起的；波浪變形則是由于薄板焊接后 焊縫收縮時(shí)，產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，焊縫收縮時(shí)，產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力， 使焊件喪失穩(wěn)定性而引起的。使焊件喪失穩(wěn)定性而引起的。 （3 3）減少焊接應(yīng)力與變形的措施）減少焊接應(yīng)力與變形的措施 除了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮之外，可采取一定的工藝措施，有預(yù)留變除了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮之外，可采取一定的工藝措施，有預(yù)留變 形量、反變形法、剛性固定法、錘擊焊縫法、加熱形量、反變形法、剛性固定法、錘擊焊縫法、加熱“減應(yīng)區(qū)減應(yīng)區(qū)” 法等。重要的是，選擇

32、合理的焊接順序，盡量使焊縫自由收法等。重要的是，選擇合理的焊接順序，盡量使焊縫自由收 縮。焊前預(yù)熱和焊后緩冷也很有效。縮。焊前預(yù)熱和焊后緩冷也很有效。 5.3其它焊接方法其它焊接方法 5.3.15.3.1埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊 通過(guò)保持在光焊絲和工件之間的電弧將金屬加熱，使被焊通過(guò)保持在光焊絲和工件之間的電弧將金屬加熱，使被焊 件之間形成剛性連接。件之間形成剛性連接。 按自動(dòng)化程度的不同，埋弧焊分為半自動(dòng)焊（移動(dòng)電弧由 按自動(dòng)化程度的不同，埋弧焊分為半自動(dòng)焊（移動(dòng)電弧由 手工操作）和自動(dòng)焊。這里所指的埋弧焊都是指埋弧自動(dòng)手工操作）和自動(dòng)焊。這里所指的埋弧焊都是指埋弧自動(dòng) 焊，半自動(dòng)焊已基本上由氣

33、體保護(hù)焊代替。焊，半自動(dòng)焊已基本上由氣體保護(hù)焊代替。 1 1）埋弧自動(dòng)焊的焊接過(guò)程）埋弧自動(dòng)焊的焊接過(guò)程 2 2）埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用）埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 焊接質(zhì)量好 焊接質(zhì)量好 焊接過(guò)程能夠自動(dòng)控制。各項(xiàng)工藝參數(shù)可以調(diào)節(jié)到最佳數(shù)值。焊縫的化學(xué)成分焊接過(guò)程能夠自動(dòng)控制。各項(xiàng)工藝參數(shù)可以調(diào)節(jié)到最佳數(shù)值。焊縫的化學(xué)成分 比較均勻穩(wěn)定。焊縫光潔平整，有害氣體難以侵入，熔池金屬冶金反應(yīng)充分，比較均勻穩(wěn)定。焊縫光潔平整，有害氣體難以侵入，熔池金屬冶金反應(yīng)充分， 焊接缺陷較少。焊接缺陷較少。 生產(chǎn)率高 生產(chǎn)率高 焊絲從導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度較短，可用較大的焊接電流，而且連續(xù)施焊的時(shí)間較長(zhǎng)，焊絲從導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)

34、度較短，可用較大的焊接電流，而且連續(xù)施焊的時(shí)間較長(zhǎng)， 這樣就能提高焊接速度。同時(shí)，焊件厚度在這樣就能提高焊接速度。同時(shí)，焊件厚度在14mm14mm以內(nèi)的對(duì)接焊縫可不開坡口，以內(nèi)的對(duì)接焊縫可不開坡口， 不留間隙，一次焊成，故其生產(chǎn)率高。不留間隙，一次焊成，故其生產(chǎn)率高。 節(jié)省焊接材料 節(jié)省焊接材料 焊件可以不開坡口或開小坡口，可減少焊縫中焊絲的填充量，也可減少因加工焊件可以不開坡口或開小坡口，可減少焊縫中焊絲的填充量，也可減少因加工 坡口而消耗掉的焊件材料。同時(shí)，焊接時(shí)金屬飛濺小，又沒(méi)有焊條頭的損失，坡口而消耗掉的焊件材料。同時(shí)，焊接時(shí)金屬飛濺小，又沒(méi)有焊條頭的損失， 所以可節(jié)省焊接材料。所以可

35、節(jié)省焊接材料。 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作簡(jiǎn)單。 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作簡(jiǎn)單。 埋弧自動(dòng)焊的缺點(diǎn)是： 埋弧自動(dòng)焊的缺點(diǎn)是： 適應(yīng)性差，通常只適用于水平位置焊接直縫和環(huán)縫，不能適應(yīng)性差，通常只適用于水平位置焊接直縫和環(huán)縫，不能 焊接空間焊縫和不規(guī)則焊縫，對(duì)坡口的加工、清理和裝配焊接空間焊縫和不規(guī)則焊縫，對(duì)坡口的加工、清理和裝配 質(zhì)量要求較高。質(zhì)量要求較高。 埋弧自動(dòng)焊通常用于碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼和耐熱埋弧自動(dòng)焊通常用于碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼和耐熱 鋼等中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直縫、直徑大于鋼等中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直縫、直徑大于300mm300mm環(huán)縫的平焊。此環(huán)縫的

36、平焊。此 外，它還用于耐磨、耐腐蝕合金的堆焊、大型球墨鑄鐵曲外，它還用于耐磨、耐腐蝕合金的堆焊、大型球墨鑄鐵曲 軸以及鎳合金、銅合金等材料的焊接。軸以及鎳合金、銅合金等材料的焊接。 5.3.25.3.2氣體保護(hù)電弧焊氣體保護(hù)電弧焊 氣體保護(hù)焊是指用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊。氣體保護(hù)焊是指用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊。 氣體保護(hù)焊是明弧焊接，焊接時(shí)便于監(jiān)視焊接過(guò)程，故操作方便，可實(shí)現(xiàn)全氣體保護(hù)焊是明弧焊接，焊接時(shí)便于監(jiān)視焊接過(guò)程，故操作方便，可實(shí)現(xiàn)全 位置自動(dòng)焊接，焊后還不用清渣，可節(jié)省大量輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)率。位置自動(dòng)焊接，焊后還不用清渣，可節(jié)省

37、大量輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)率。 另外，由于保護(hù)氣流對(duì)電弧有冷卻壓縮作用，電弧熱量集中，因而焊接熱影另外，由于保護(hù)氣流對(duì)電弧有冷卻壓縮作用，電弧熱量集中，因而焊接熱影 響區(qū)窄，工件變形小，特別適合于薄板焊接。響區(qū)窄，工件變形小，特別適合于薄板焊接。 （1 1）氬弧焊）氬弧焊 氬氣是一種惰性氣體，在高溫下，它不與金屬和其他任何元素起化學(xué)反應(yīng)， 氬氣是一種惰性氣體，在高溫下，它不與金屬和其他任何元素起化學(xué)反應(yīng)， 也不熔于金屬，因此保護(hù)效果良好，所焊接頭質(zhì)量高。也不熔于金屬，因此保護(hù)效果良好，所焊接頭質(zhì)量高。 按使用的電極不同，氬弧焊可分為不熔化極氬弧焊即鎢極氬弧焊（ 按使用的電極不同，氬弧焊可分為

38、不熔化極氬弧焊即鎢極氬弧焊（TIGTIG焊）焊） 和熔化極氬弧焊（和熔化極氬弧焊（MIGMIG）兩種）兩種 氬弧焊是以氬氬弧焊是以氬(Ar(Ar) )氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊。氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊。 1 1）鎢極氬弧焊（）鎢極氬弧焊（TIGTIG焊）焊） 常采用熔點(diǎn)較高的釷鎢棒或鈰鎢棒作為電極，焊接過(guò)程中電極本身不熔化，故常采用熔點(diǎn)較高的釷鎢棒或鈰鎢棒作為電極，焊接過(guò)程中電極本身不熔化，故 屬不熔化極電弧焊。鎢極氬弧焊又分為手工焊和自動(dòng)焊兩種。焊接時(shí)填充焊絲屬不熔化極電弧焊。鎢極氬弧焊又分為手工焊和自動(dòng)焊兩種。焊接時(shí)填充焊絲 在鎢極前方添加。當(dāng)焊接薄板時(shí)，一般不需開坡口和加填充

39、焊絲。在鎢極前方添加。當(dāng)焊接薄板時(shí)，一般不需開坡口和加填充焊絲。 鎢極氬弧焊的電流種類與極鎢極氬弧焊的電流種類與極 性的選擇原則是：焊接鋁、性的選擇原則是：焊接鋁、 鎂及其合金時(shí)，采用交流電；鎂及其合金時(shí)，采用交流電； 焊其他金屬采用直流正接。焊其他金屬采用直流正接。 由于鎢極的載流能力有限，由于鎢極的載流能力有限， 其電功率受到限制，所以鎢其電功率受到限制，所以鎢 極氬弧焊一般只適于焊接厚極氬弧焊一般只適于焊接厚 度小于度小于6mm6mm的工件。的工件。 2 2）熔化極氬弧焊（熔化極氬弧焊（MIGMIG） 熔化極氬弧焊是以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極，電弧產(chǎn)生在焊熔化極氬弧焊是以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為

40、電極，電弧產(chǎn)生在焊 絲與工件之間，焊絲不斷送進(jìn)，并熔化過(guò)渡到焊縫中去，因絲與工件之間，焊絲不斷送進(jìn)，并熔化過(guò)渡到焊縫中去，因 而焊接電流可大大提高。而焊接電流可大大提高。 熔化極氬弧焊可分為半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊兩種，一般采用直流熔化極氬弧焊可分為半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊兩種，一般采用直流 反接法。反接法。 （2 2）C0C02 2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 CO2CO2氣體保護(hù)焊是利用廉價(jià)的氣體保護(hù)焊是利用廉價(jià)的CO2CO2氣體作為保護(hù)氣體的電弧焊。它是利用焊絲作電氣體作為保護(hù)氣體的電弧焊。它是利用焊絲作電 極，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)通過(guò)軟管經(jīng)導(dǎo)電嘴送出。電弧在焊絲與工件之間發(fā)生。極，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)通過(guò)軟管經(jīng)導(dǎo)電嘴送出

41、。電弧在焊絲與工件之間發(fā)生。CO2CO2 氣體從噴嘴中以一定的流量噴出，包圍電弧和熔池，從而防止空氣對(duì)液體金屬的氣體從噴嘴中以一定的流量噴出，包圍電弧和熔池，從而防止空氣對(duì)液體金屬的 有害作用。有害作用。CO2CO2保護(hù)焊可分為自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊。目前應(yīng)用較多的是半自動(dòng)焊。保護(hù)焊可分為自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊。目前應(yīng)用較多的是半自動(dòng)焊。 由于由于CO2CO2氣體是氧化性氣體，高溫時(shí)可分解成氣體是氧化性氣體，高溫時(shí)可分解成COCO和氧原子，和氧原子， 易造成合金元素?zé)龘p、焊縫吸氧，導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性差、飛易造成合金元素?zé)龘p、焊縫吸氧，導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性差、飛 濺較多、弧光強(qiáng)烈、焊縫表面成形不夠美觀等缺點(diǎn)。若控濺較

42、多、弧光強(qiáng)烈、焊縫表面成形不夠美觀等缺點(diǎn)。若控 制或操作不當(dāng)，還容易產(chǎn)生氣孔。為保證焊縫的合金元素，制或操作不當(dāng)，還容易產(chǎn)生氣孔。為保證焊縫的合金元素， 須采用含錳、硅較高的焊接鋼絲或含有相應(yīng)合金元素的合須采用含錳、硅較高的焊接鋼絲或含有相應(yīng)合金元素的合 金鋼焊絲。金鋼焊絲。 CO2CO2氣體保護(hù)焊除具有前述的氣體保護(hù)焊的那些優(yōu)點(diǎn)外，還有氣體保護(hù)焊除具有前述的氣體保護(hù)焊的那些優(yōu)點(diǎn)外，還有 焊縫含氫量低，抗裂性能好；焊縫含氫量低，抗裂性能好；CO2CO2氣體價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛，氣體價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛， 生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 5.3.3 5.3.3氣焊和氣割氣焊和氣割 1. 1.氣

43、焊氣焊 氣焊是利用氣體火焰作熱源的焊接方法。最常用的是氧乙炔焊，利用氧氣焊是利用氣體火焰作熱源的焊接方法。最常用的是氧乙炔焊，利用氧 乙炔焰進(jìn)行焊接。乙炔焰進(jìn)行焊接。 乙炔乙炔(C2H2)(C2H2)為可燃?xì)怏w，氧氣為助燃?xì)怏w。乙炔和氧氣在焊炬中混合為可燃?xì)怏w，氧氣為助燃?xì)怏w。乙炔和氧氣在焊炬中混合 均勻后從焊嘴噴出燃燒，將焊件和焊絲熔化形成熔池，冷卻凝固后形均勻后從焊嘴噴出燃燒，將焊件和焊絲熔化形成熔池，冷卻凝固后形 成焊縫。氣焊時(shí)氣體燃燒，產(chǎn)生大量的成焊縫。氣焊時(shí)氣體燃燒，產(chǎn)生大量的CO2CO2、COCO、H2H2氣體籠罩熔池，氣體籠罩熔池， 起到保護(hù)作用。氣焊使用不帶藥皮的光焊絲作填充金

44、屬。起到保護(hù)作用。氣焊使用不帶藥皮的光焊絲作填充金屬。 氣焊設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活方便、氣焊設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活方便、 不需電源，但氣焊火焰溫度較低不需電源，但氣焊火焰溫度較低 （最高約（最高約31503150C C），且熱量較），且熱量較 分散，生產(chǎn)率低，工件變形大，分散，生產(chǎn)率低，工件變形大， 所以應(yīng)用不如電弧焊廣泛。主要所以應(yīng)用不如電弧焊廣泛。主要 用于焊接厚度在用于焊接厚度在3mm3mm以下的薄鋼以下的薄鋼 板，銅、鋁等有色金屬及其合金，板，銅、鋁等有色金屬及其合金， 低熔點(diǎn)材料以及鑄鐵焊補(bǔ)等。氣低熔點(diǎn)材料以及鑄鐵焊補(bǔ)等。氣 焊設(shè)備由氧氣瓶、乙炔瓶、減壓焊設(shè)備由氧氣瓶、乙炔瓶、減壓 器、回火

45、保險(xiǎn)器及焊炬等組成。器、回火保險(xiǎn)器及焊炬等組成。 2. 2.氣割氣割 氣割是利用高溫的金屬在純氧中燃燒而將工件分離的加工方法。氣割使用的氣氣割是利用高溫的金屬在純氧中燃燒而將工件分離的加工方法。氣割使用的氣 體和供氣裝置可與氣焊通用。體和供氣裝置可與氣焊通用。 氣割時(shí)，先用氧氣割時(shí)，先用氧- -乙炔焰將金屬加熱乙炔焰將金屬加熱 到燃點(diǎn)，然后打開切割氧閥門，放到燃點(diǎn)，然后打開切割氧閥門，放 出一股純氧氣流，使高溫金屬燃燒。出一股純氧氣流，使高溫金屬燃燒。 燃燒后生成的液體熔渣，被高壓氧燃燒后生成的液體熔渣，被高壓氧 流吹走，形成切口。金屬燃燒放出流吹走，形成切口。金屬燃燒放出 大量的熱，又預(yù)熱了

46、待切割的金屬。大量的熱，又預(yù)熱了待切割的金屬。 所以氣割過(guò)程是予熱所以氣割過(guò)程是予熱燃燒燃燒吹渣吹渣 形成切口不斷重復(fù)進(jìn)行的過(guò)程。氣形成切口不斷重復(fù)進(jìn)行的過(guò)程。氣 割所用的割炬與焊炬有所不同，多割所用的割炬與焊炬有所不同，多 了一個(gè)切割氧氣管和切割氧閥門。了一個(gè)切割氧氣管和切割氧閥門。 符合下列條件的金屬才能進(jìn)行氣割：符合下列條件的金屬才能進(jìn)行氣割： 金屬的燃點(diǎn)應(yīng)低于本身的熔點(diǎn)，否則變?yōu)槿鄹?，使切割質(zhì)量降低，甚至不能 金屬的燃點(diǎn)應(yīng)低于本身的熔點(diǎn)，否則變?yōu)槿鄹?，使切割質(zhì)量降低，甚至不能 切割。碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼具有很好的氣割性能。但氣割鑄鐵時(shí)，因其燃點(diǎn)切割。碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼具有很好的氣割性

47、能。但氣割鑄鐵時(shí)，因其燃點(diǎn) 高于熔點(diǎn)，且渣中有大量的粘稠的高于熔點(diǎn)，且渣中有大量的粘稠的SiO2SiO2防礙切割進(jìn)行。防礙切割進(jìn)行。 金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬本身的熔點(diǎn)。否則高熔點(diǎn)的氧化物會(huì)阻礙著下 金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬本身的熔點(diǎn)。否則高熔點(diǎn)的氧化物會(huì)阻礙著下 層金屬與氧氣流接觸，使氣割無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。另外，氣割時(shí)所產(chǎn)生的氧化物應(yīng)層金屬與氧氣流接觸，使氣割無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。另外，氣割時(shí)所產(chǎn)生的氧化物應(yīng) 易于流動(dòng)。又如氣割鋁和不銹鋼，因存在高熔點(diǎn)易于流動(dòng)。又如氣割鋁和不銹鋼，因存在高熔點(diǎn)Al2O3Al2O3和和Cr2O3Cr2O3膜，故亦不能用膜，故亦不能用 一般氣割方法切割。一般氣割方法切割

48、。 金屬的導(dǎo)熱性不能太高，否則使氣割處的熱量不足，造成氣割困難。 金屬的導(dǎo)熱性不能太高，否則使氣割處的熱量不足，造成氣割困難。 金屬在燃燒時(shí)所產(chǎn)生的大量熱能應(yīng)能維持氣割的進(jìn)行。 金屬在燃燒時(shí)所產(chǎn)生的大量熱能應(yīng)能維持氣割的進(jìn)行。 5.4常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 5.4.15.4.1碳鋼的焊接碳鋼的焊接 1. 1.低碳鋼的焊接低碳鋼的焊接 低碳鋼的焊接性良好，焊接時(shí)一般不需要采取特殊的工藝措施，用各種焊接方低碳鋼的焊接性良好，焊接時(shí)一般不需要采取特殊的工藝措施，用各種焊接方 法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。只有厚大結(jié)構(gòu)件在低溫下焊接時(shí)，才應(yīng)考慮焊前預(yù)法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。只有厚大結(jié)構(gòu)件在低溫

49、下焊接時(shí)，才應(yīng)考慮焊前預(yù) 熱，如熱，如20mm20mm以下板厚、溫度低于零下以下板厚、溫度低于零下1010或板厚大于或板厚大于50mm50mm、溫度低于、溫度低于00，應(yīng)預(yù)，應(yīng)預(yù) 熱熱100100150150。 低碳鋼結(jié)構(gòu)件焊條電弧焊時(shí)，根據(jù)母材強(qiáng)度等級(jí)，一般選用酸性焊條 低碳鋼結(jié)構(gòu)件焊條電弧焊時(shí)，根據(jù)母材強(qiáng)度等級(jí)，一般選用酸性焊條E4303E4303 （J422J422）、）、E4320E4320（J424J424）等；）等； 承受動(dòng)載荷、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的厚大焊件，選用抗裂性好的堿性焊條 承受動(dòng)載荷、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的厚大焊件，選用抗裂性好的堿性焊條E4215E4215（J427J427）、）、 E431

50、6E4316（J426J426）等。）等。 埋弧焊時(shí)，一般選用焊絲 埋弧焊時(shí)，一般選用焊絲H08AH08A或或H08MnAH08MnA配合焊劑配合焊劑HJ431HJ431。 采用電渣焊時(shí)，焊后應(yīng)進(jìn)行正火處理。 采用電渣焊時(shí)，焊后應(yīng)進(jìn)行正火處理。 沸騰鋼焊接時(shí)裂紋傾向大，不宜作為焊接結(jié)構(gòu)件，應(yīng)改用鎮(zhèn)靜鋼。 沸騰鋼焊接時(shí)裂紋傾向大，不宜作為焊接結(jié)構(gòu)件，應(yīng)改用鎮(zhèn)靜鋼。 2.2.中、高碳鋼焊接中、高碳鋼焊接 中碳鋼焊接時(shí)，熱影響區(qū)組織淬硬傾向增大，較易出現(xiàn)裂紋和氣孔，為此要中碳鋼焊接時(shí)，熱影響區(qū)組織淬硬傾向增大，較易出現(xiàn)裂紋和氣孔，為此要 采取一定的工藝措施。如采取一定的工藝措施。如3535、4545

51、鋼焊接時(shí)，焊前應(yīng)預(yù)熱鋼焊接時(shí)，焊前應(yīng)預(yù)熱150150250250。根據(jù)。根據(jù) 母材強(qiáng)度級(jí)別，選用焊條母材強(qiáng)度級(jí)別，選用焊條E5015E5015（J507J507）、）、E5016E5016（J506J506）、）、E5515E5515 （J557J557）、）、E5516E5516（J556J556）等（）等（代表后綴字母，表示熔敷金屬化學(xué)成分代表后綴字母，表示熔敷金屬化學(xué)成分 分類的代號(hào)）。為避免母材過(guò)量熔入焊縫中導(dǎo)致碳含量升高，要開坡口并采分類的代號(hào)）。為避免母材過(guò)量熔入焊縫中導(dǎo)致碳含量升高，要開坡口并采 用細(xì)焊條，小電流，多層焊等工藝。焊后緩冷，并進(jìn)行用細(xì)焊條，小電流，多層焊等工藝。焊后

52、緩冷，并進(jìn)行600600650650回火，以回火，以 消除應(yīng)力。消除應(yīng)力。 高碳鋼碳當(dāng)量數(shù)值在 高碳鋼碳當(dāng)量數(shù)值在0.60%0.60%以上以上, ,淬硬傾向大淬硬傾向大, ,易出現(xiàn)各種裂紋和氣孔易出現(xiàn)各種裂紋和氣孔, ,焊接焊接 性差性差, ,一般不用來(lái)制作焊接結(jié)構(gòu)一般不用來(lái)制作焊接結(jié)構(gòu), ,只用于破損工件的焊補(bǔ)。焊補(bǔ)時(shí)通常采用焊只用于破損工件的焊補(bǔ)。焊補(bǔ)時(shí)通常采用焊 條電弧焊或氣焊，焊條選用條電弧焊或氣焊，焊條選用E6015E6015（J607J607）、）、E7015E7015（J707J707）等，預(yù)）等，預(yù) 熱熱250250350350，焊后緩冷，并立即進(jìn)行，焊后緩冷，并立即進(jìn)行650

53、650以上高溫回火，以消除應(yīng)力。以上高溫回火，以消除應(yīng)力。 中、高碳鋼焊條電弧焊時(shí)，若焊件無(wú)法預(yù)熱，應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條進(jìn) 中、高碳鋼焊條電弧焊時(shí)，若焊件無(wú)法預(yù)熱，應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條進(jìn) 行焊接。行焊接。 5.4.25.4.2低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接 1. 1.強(qiáng)度用鋼焊接強(qiáng)度用鋼焊接 低、中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳當(dāng)量數(shù)值在 低、中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳當(dāng)量數(shù)值在0.45%0.45%以上，焊接時(shí)熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織以上，焊接時(shí)熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織 傾向較大，易產(chǎn)生冷裂紋，且鋼的強(qiáng)度級(jí)別越高，冷裂傾向越大。因此，焊傾向較大，易產(chǎn)生冷裂紋，且鋼的強(qiáng)度級(jí)別越高，冷裂傾向越大。因此，焊 接前應(yīng)預(yù)熱。由于中

54、碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性比低碳調(diào)質(zhì)鋼差，所以預(yù)熱溫度應(yīng)更接前應(yīng)預(yù)熱。由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性比低碳調(diào)質(zhì)鋼差，所以預(yù)熱溫度應(yīng)更 高，約為高，約為200200350350。 焊接強(qiáng)度用鋼的常用方法有焊條電弧焊、埋弧焊和 焊接強(qiáng)度用鋼的常用方法有焊條電弧焊、埋弧焊和COCO2 2焊等。鎢極氬弧焊可焊等。鎢極氬弧焊可 用于要求全焊透的管形工件的打底焊。焊接厚板工件如厚壁壓力容器，可采用于要求全焊透的管形工件的打底焊。焊接厚板工件如厚壁壓力容器，可采 用電渣焊。用電渣焊。 2.2.不銹鋼焊接不銹鋼焊接 奧氏體型不銹鋼如 奧氏體型不銹鋼如0Cr18Ni90Cr18Ni9等，雖然等，雖然CrCr，NiNi元素含量較高

55、，但元素含量較高，但C C含量低，焊含量低，焊 接性良好，焊接時(shí)一般不需要采取工藝措施，因此它在不銹鋼焊接中應(yīng)用最接性良好，焊接時(shí)一般不需要采取工藝措施，因此它在不銹鋼焊接中應(yīng)用最 廣。焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊時(shí)，焊條、焊絲和焊劑的選用應(yīng)保證廣。焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊時(shí)，焊條、焊絲和焊劑的選用應(yīng)保證 焊縫金屬與母材成分類型相同。焊接時(shí)采用小電流、快速不擺動(dòng)焊，焊后加焊縫金屬與母材成分類型相同。焊接時(shí)采用小電流、快速不擺動(dòng)焊，焊后加 大冷速，接觸腐蝕介質(zhì)的表面應(yīng)最后施焊。大冷速，接觸腐蝕介質(zhì)的表面應(yīng)最后施焊。 鐵素體型不銹鋼如 鐵素體型不銹鋼如1Cr171Cr17等，焊接時(shí)熱影響區(qū)

56、中的鐵素體晶粒易過(guò)熱粗化，等，焊接時(shí)熱影響區(qū)中的鐵素體晶粒易過(guò)熱粗化， 使焊接接頭的塑、韌性急劇下降甚至開裂。因此，焊前預(yù)熱溫度應(yīng)在使焊接接頭的塑、韌性急劇下降甚至開裂。因此，焊前預(yù)熱溫度應(yīng)在150150以以 下，并采用小電流、快速焊等工藝，以降低晶粒粗大傾向。下，并采用小電流、快速焊等工藝，以降低晶粒粗大傾向。 馬氏體型不銹鋼焊接時(shí)，因空冷條件下焊縫就可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組 馬氏體型不銹鋼焊接時(shí)，因空冷條件下焊縫就可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組 織，所以焊后淬傾向大，易出現(xiàn)冷裂紋。如果碳含量較高，淬硬織，所以焊后淬傾向大，易出現(xiàn)冷裂紋。如果碳含量較高，淬硬 傾向和冷裂紋現(xiàn)象更嚴(yán)重。因此，焊前預(yù)熱溫度傾向和冷裂紋

57、現(xiàn)象更嚴(yán)重。因此，焊前預(yù)熱溫度200200400400， 焊后要進(jìn)行熱處理。如果不能實(shí)施預(yù)熱或熱處理，應(yīng)選用奧氏體焊后要進(jìn)行熱處理。如果不能實(shí)施預(yù)熱或熱處理，應(yīng)選用奧氏體 不銹鋼焊條。不銹鋼焊條。 鐵素體型不銹鋼和馬氏體型不銹鋼焊接的常用方法是焊條電弧焊 鐵素體型不銹鋼和馬氏體型不銹鋼焊接的常用方法是焊條電弧焊 和氬弧焊。和氬弧焊。 5.4.3 5.4.3 鑄鐵的焊補(bǔ)鑄鐵的焊補(bǔ) 鑄鐵中鑄鐵中C C、SiSi、MnMn、S S、P P的含量比碳鋼高，焊接性能差，不能作為焊的含量比碳鋼高，焊接性能差，不能作為焊 接結(jié)構(gòu)件，但對(duì)鑄鐵件的局部缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)很有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。接結(jié)構(gòu)件，但對(duì)鑄鐵件的局部缺陷進(jìn)行

58、焊補(bǔ)很有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 鑄鐵焊補(bǔ)的主要問(wèn)題有兩個(gè)：一是焊接接頭易生成白口 鑄鐵焊補(bǔ)的主要問(wèn)題有兩個(gè)：一是焊接接頭易生成白口 組織和淬硬組織，難以機(jī)加工；二是焊接接頭易出現(xiàn)裂組織和淬硬組織，難以機(jī)加工；二是焊接接頭易出現(xiàn)裂 紋。紋。 根據(jù)焊前預(yù)熱溫度，將鑄鐵焊補(bǔ)分為不預(yù)熱焊法和熱焊 根據(jù)焊前預(yù)熱溫度，將鑄鐵焊補(bǔ)分為不預(yù)熱焊法和熱焊 法兩種。法兩種。 5.4.4 5.4.4 非鐵金屬的焊接非鐵金屬的焊接 1. 1.鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接 目前，氬弧焊是焊接鋁及鋁合金最理想的熔焊方法。為保證焊接質(zhì)量，焊前目前，氬弧焊是焊接鋁及鋁合金最理想的熔焊方法。為保證焊接質(zhì)量，焊前 要嚴(yán)格清洗焊件、焊絲，

59、并一定要干燥后再焊，否則焊縫中易出現(xiàn)氣孔。焊要嚴(yán)格清洗焊件、焊絲，并一定要干燥后再焊，否則焊縫中易出現(xiàn)氣孔。焊 接時(shí)盡量選用與母材化學(xué)成分相近的專用焊絲。若沒(méi)有專用焊絲也可從母材接時(shí)盡量選用與母材化學(xué)成分相近的專用焊絲。若沒(méi)有專用焊絲也可從母材 上切下窄條替代焊絲（鎢極氬弧焊和氣焊時(shí)）。還可使用電阻焊、釬焊方法上切下窄條替代焊絲（鎢極氬弧焊和氣焊時(shí)）。還可使用電阻焊、釬焊方法 焊接鋁材，但焊前必須清除焊件表面的氧化膜，電阻焊時(shí)要采用氣焊，氣焊焊接鋁材，但焊前必須清除焊件表面的氧化膜，電阻焊時(shí)要采用氣焊，氣焊 時(shí)需使用焊劑去除氧化物，但焊劑同時(shí)也使工件焊后的耐腐蝕性下降，且氣時(shí)需使用焊劑去除氧化

60、物，但焊劑同時(shí)也使工件焊后的耐腐蝕性下降，且氣 焊生產(chǎn)率低，工件變形大。焊生產(chǎn)率低，工件變形大。 2.2.銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接 焊接銅和銅合金常用的焊接方法有氬弧焊、氣焊、埋弧焊和釬焊。焊接銅和銅合金常用的焊接方法有氬弧焊、氣焊、埋弧焊和釬焊。 氬弧焊是焊接銅和銅合金應(yīng)用最廣的熔焊方法。厚度小于 氬弧焊是焊接銅和銅合金應(yīng)用最廣的熔焊方法。厚度小于3mm3mm的工件采用的工件采用TIGTIG 焊；厚度焊；厚度3 312 mm12 mm的工件采用填絲的工件采用填絲TIGTIG焊或焊或MIGMIG焊；厚度大于焊；厚度大于12mm12mm的工件一般采的工件一般采 用用MIGMIG焊。選用焊