縫焊和對(duì)焊課件

1、第四章 焊接 4.1 概述4.2焊接方法.3 金屬材料焊接性.4 焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)1、汽車上常有哪些焊接方法有？2、最常用的方法有哪些？用在汽車什么部件上？ 焊接 是利用加熱或加壓（或者加熱和加壓），使分離的兩部分金屬結(jié)合的方法。 實(shí)質(zhì)是：原子互相擴(kuò)散，形成原子間的結(jié)合第節(jié) 概述 在機(jī)械制造、建筑、車輛、石油化工、國防、航空航天等部門得到廣泛運(yùn)用。 全世界所有大工業(yè)的產(chǎn)業(yè)，像航天航空、造船、通訊、家用電器、大型電站、冶金、微電子、武器裝備等等，焊接都是最主要的工藝。 世界上從外層空間到深海水下，從一百萬噸的大油輪到集成電路片是頭發(fā)絲的幾十分之一，這么粗的細(xì)線的集成電路片的引線，焊接都是主要工藝

2、。焊接的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）連接性能好，密封性好，承壓能力高 ；2）省料，重量輕，成本低；3) 可以制造雙金屬結(jié)構(gòu)3）加工裝配工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短 ；4）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 缺點(diǎn)：1）焊接結(jié)構(gòu)是不可拆卸的，更換修理不便 ；2）焊接接頭的組織和性能往往要變壞；3）要產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形； 4）會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等。 焊接方法可分為： 1）熔焊：利用局部加熱的方法，把工件的焊接處加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，然后冷卻結(jié)晶，形成焊縫，將兩部分金屬連接成為一個(gè)整體的工藝方法。 2）壓力焊：在焊接過程中需要加壓的一類焊接方法。3）釬焊：利用熔點(diǎn)比母材低的填充金屬熔化后，填充接

3、頭間隙并與固態(tài)的母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。 第節(jié) 手工電弧焊焊接電弧焊接接頭焊條焊接缺陷及防止手工電弧焊 手工操縱焊條進(jìn)行焊接 操作靈活 方便，目前使用最廣。電弧焊 利用電弧作為熱源的一種熔焊方法。演示手弧焊焊鉗和面罩焊接示意圖一、焊接電弧是電極與工件之間的強(qiáng)烈、持久的放電現(xiàn)象。 形成演示陰極區(qū)：熱量約占36%，平均溫度2400K；陽極區(qū)：熱量約占43%，平均溫度2600K；弧柱區(qū)：熱量21%，中心溫度60008000K鋼焊條焊接鋼材時(shí)：焊機(jī)直流電焊機(jī)：用于較重要構(gòu)件 正接：正極接工件焊厚板 反接：負(fù)極接工件焊薄板及有色金屬 交流焊機(jī)：無正反接特點(diǎn)，溫度均為2500K。演示二、焊接接

4、頭圖4-2 焊條電弧焊過程焊縫及熱影響區(qū)的統(tǒng)稱1. 焊縫的形成過程熱影響區(qū)空氣中的N.O.H，與熔池金屬發(fā)生反應(yīng)：圖4-2 焊條電弧焊過程2. 焊接冶金過程 O 使合金元素?zé)龘p；氧化物冷凝時(shí)殘留在焊縫金屬中；CO形成氣孔 H 在焊縫中形成氣孔，或造成氫脆。 N 在高溫時(shí)大量溶于液體金屬，冷卻形成氣孔，部分以針狀氮 化物形式析出大大降低縫金屬的力學(xué)性能：塑性和韌性劇烈下降。 所以為保證焊縫質(zhì)量，采取了措施：1） 減少N.O.H進(jìn)入熔池，主要采用機(jī)械保護(hù). 如焊條藥皮、埋弧焊焊劑和氣體保護(hù)焊的保護(hù)氣體（CO2，氬氣）等）。2）清除已進(jìn)入熔池的有害元素,增加合金元素。 如焊條藥皮里加合金元素進(jìn)行脫氧

5、、去氫、去硫、滲合金等。 回答焊接為什么要有焊條藥皮、氣體或焊劑物質(zhì)保護(hù)？ 以低碳鋼為例圖4-6 低碳鋼焊接接頭的組織變化3. 焊接接頭的組織和性能1) 焊縫區(qū)焊縫金屬的力學(xué)性能不低于母材。2） 熱影響區(qū) 熔合區(qū): 是接頭中的薄弱區(qū)域過熱區(qū)：也是接頭中的薄弱區(qū)域正火區(qū)：力學(xué)性能較好部分相變區(qū)：力學(xué)性能稍差 應(yīng)盡可能減小熔合區(qū)、過熱區(qū)圖4-8 低碳鋼焊接接頭的性能分布應(yīng)盡可能減小熔合區(qū)、過熱區(qū)三、 焊條 演示焊芯藥皮起導(dǎo)電和填充焊縫作用, 直徑最小為0.4，最大為5。常用35穩(wěn)弧；造渣、造氣；脫氧、脫硫、加入合金元素焊條1. 組成2. 分類1）按用途分： 結(jié)構(gòu)鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊

6、條、鎳和鎳合金焊條、銅合銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等2）按藥皮性質(zhì)分：堿性：力學(xué)性能好；工藝性能差；焊縫金屬抗裂性好；對(duì) 銹、 油、水的敏感性大，易出氣孔；有毒煙塵多。用于重要的結(jié)構(gòu)鋼或合金鋼結(jié)構(gòu)。 酸性：力學(xué)性能較差，但工藝性能好，用于一般結(jié)構(gòu)鋼。3. 型號(hào)與牌號(hào)第3、4位組合表示焊接電流種類、藥皮類型表示抗拉強(qiáng)度E4303第3位表示焊接位置表示焊條抗拉強(qiáng)度420MPaJ422藥皮類型、電流種類、15酸性、6、7堿性結(jié)構(gòu)鋼焊條。牌號(hào)（焊接行業(yè)中焊條代號(hào)）型號(hào)（國家標(biāo)準(zhǔn)焊條代號(hào)）表12.3 結(jié)構(gòu)焊條牌號(hào)中數(shù)字的含義牌號(hào)中第一、第二位數(shù)字焊縫金屬抗拉強(qiáng)度等級(jí)MPa牌號(hào)中第三位數(shù)字藥皮類型焊接電源

7、種類424200不屬已規(guī)定類型不規(guī)定504901氧化鈦型交流或直流反接555402氧化鈦鈣型交流或直流反接605903鈦鐵礦型交流或直流反接706904氧化鐵型交流或直流反接757406低氫鉀型交流或直流反接807807低氫鈉型直流反接表12.4 常用焊條型號(hào)和牌號(hào)對(duì)照表型號(hào)牌號(hào)型號(hào)牌號(hào)E4303結(jié)422E6016結(jié)606E4316結(jié)426E6015結(jié)607E4315結(jié)427E7015結(jié)707E5003結(jié)502E308奧102E5016結(jié)506E308L奧002E5015結(jié)507E347奧132E515結(jié)557E316L奧0224. 焊條的選擇原則（1）等強(qiáng)度原則: 低碳鋼、低合金鋼（2）同成

8、分原則：不銹鋼、耐熱鋼等（3）剛度大，形狀復(fù)雜，要承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條1.焊接與其他連接方法的本質(zhì)區(qū)別是（ ）。 A.所采用的熱源不同 B.使被連接件之間形成原子間的結(jié)合 C.所用壓力不同 D.只能連接金屬材料2. 手弧焊采用直流焊機(jī)焊薄件時(shí)，工件與焊條的接法用（）： 正接法 反接法 Y接法 接法3.采用手工電弧焊方法焊接重要的焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，通常選用堿性焊條，原因是（ ） A.焊縫成形好 B.焊接電弧穩(wěn)定 C.焊接接頭抗裂性能好 D.交、直流電焊機(jī)都可以使用4. 具有較好的脫氧、除硫、去氫和去磷作用以及機(jī)械性能較高的焊條是（）： 酸性焊條 結(jié)構(gòu)鋼焊條 堿性焊條 不銹鋼焊條選

9、擇題：5.下列各項(xiàng)中，焊條金屬芯所起的作用是（ ）。 A、 改善焊條公藝性 B、 防止空氣對(duì)熔池的侵入 C、 參與滲合合金等冶金反應(yīng) D、 填充金屬6. 焊接熱影響區(qū)中，對(duì)焊接接頭性能不利的區(qū)域是（ ），對(duì)焊接接接性能有利的區(qū)域是（ ） 焊縫金屬 部分相變區(qū) 熔合區(qū) 正火區(qū)7. 焊接熱影響區(qū)中，晶粒得到細(xì)化、機(jī)械性能也得到改善的區(qū)域是（）： 正火區(qū) 熔合區(qū) 過熱區(qū) 部分相變區(qū)五、焊接缺陷1、焊接應(yīng)力與變形2、接頭的缺陷四、焊接缺陷1、焊接應(yīng)力與變形1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免焊縫密集交叉； 2）采取合理的焊接順序，使焊縫較自由的收縮3）焊前預(yù)熱可，減少工件溫差，減少殘余應(yīng)力；4）焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除

10、焊接殘余應(yīng)力。5）焊前組裝時(shí)，采用反變形法 6）剛性固定法，但會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力7）采用機(jī)械或火焰矯正法來減少變形。2.焊接應(yīng)力和變形的防止 一般焊接順序?yàn)椋?）先焊收縮量較大的焊縫；2) 工作時(shí)受力較大的焊縫；3) 先焊錯(cuò)開的短焊縫，后焊直通的長(zhǎng)焊縫。 圖4-10 合理安排焊接順序 圖4-11 平板對(duì)接焊反變形圖4-12 工字梁反變形圖4-13 剛性固定防止變形圖4-15 機(jī)械矯正法 圖4-16 火焰矯正法3.焊接接頭缺陷的防止 烘干焊條 焊件清理 選用堿性焊條 改變電流大小 改變坡口形態(tài)、大小 改變焊條直徑思考題1.焊接接頭包括哪幾部分？低碳鋼焊接接頭各部分的性能如何？2.解釋下列名詞：

11、焊接熱循環(huán)、金屬的焊接性、碳當(dāng)量。3.焊接應(yīng)力和變形有哪些危害，產(chǎn)生原因是什么？第3節(jié) 焊接方法 焊接方法的種類很多，按照焊接過程的物理特點(diǎn)可分為熔焊、壓焊和釬焊三類。 熔焊 堆焊與噴涂 高能焊 電渣焊 電弧焊 氣 焊 激光焊 電子束焊 等離子弧焊 氣體保護(hù)焊 埋弧焊 焊條電弧焊演示演示演示 演示演示把硬質(zhì)合金刀片焊接在普遍碳素結(jié)構(gòu)鋼刀體上（ ）電路板（ ）汽車車廂（ ）汽車油箱 （ ）供水管道維修（ ）鋁合金裝飾薄板的焊接（ ）a. 手工電弧焊 b. 埋弧自動(dòng)焊 c. 點(diǎn)焊 d. 縫焊 e. 氬弧焊 f. 軟釬焊 g. 硬釬焊下列情況應(yīng)選用什么焊接方法：一 、埋弧焊 埋弧焊是電弧在焊劑層下燃

12、燒進(jìn)行焊接的方法，其電弧的引燃、焊條送進(jìn)和電弧移動(dòng)都采用機(jī)械來完成。 演示 埋弧焊: 適于成批生產(chǎn)中、厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直縫與直徑較大的環(huán)縫。 是用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧區(qū)的熔滴和熔池及焊縫的電弧焊。 惰性氣體保護(hù)焊、CO2焊。二、氣體保護(hù)電弧焊1.氬弧焊 演示鎢極氬弧焊熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊采用焊絲作為電極，可使用大電流，適于中厚板焊接。電極材料可用純鎢或鎢合金，需采用焊絲。焊接電流較小，適于薄板焊接。惰性氣體保護(hù)焊適于焊接鋁、鎂、鈦及其合金，稀有金屬鋯、鉬，不銹鋼，耐熱鋼，低合金鋼等。 2. CO2氣體保護(hù)焊 演示 1） CO2在高溫下會(huì)分解氧化金屬，故不能焊接易氧化的非鐵金屬和不銹鋼

13、。同時(shí)需采用能脫氧和滲合金的特殊焊絲；2）生產(chǎn)率高；3）成本低；無需涂料焊條和焊劑，CO2焊適于: 廣泛，焊接低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 電渣焊是利用電流通過熔渣產(chǎn)生的熔渣電阻熱加熱熔化母材與電極（填充金屬）的一種焊接方法。 絲極電渣焊過程。焊接過程為先引弧，形成渣池，電弧過程變?yōu)殡娫^程，熔化金屬凝固成形。三、電渣焊演示 電渣焊主要用于：厚壁壓力容器；鑄焊、鍛焊、厚板拼焊等大型構(gòu)件的制造，三、氣焊與氣割演示 壓焊 摩擦焊 擴(kuò)散焊 電阻焊 超聲波焊 爆炸焊 對(duì)焊 點(diǎn)焊 縫焊 壓焊 是指在加熱或不加熱狀態(tài)下對(duì)組合焊件加壓，使其產(chǎn)生塑性變形，并通過再結(jié)晶和擴(kuò)散等作用，使兩個(gè)分離表面的原

14、子達(dá)到形成金屬鍵而連接的焊接方法。演示演示五、電阻焊 電阻焊是利用電流通過焊接接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，把焊件加熱到塑性或局部熔化狀態(tài)，再在電極壓力作用下形成接頭的一種焊接方法。電阻焊可分為點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊。 演示 圖4-29 點(diǎn)焊接頭形式圖4-28 點(diǎn)焊示意圖適于低碳鋼、不銹鋼、銅合金、鋁鎂合金，厚度4mm以下的薄板沖壓結(jié)構(gòu)及鋼筋的焊接。點(diǎn)焊搭接接頭點(diǎn)焊分流現(xiàn)象圖4-31 電阻縫焊圖4-32 縫焊接頭形式縫焊適于低碳鋼、不銹鋼、銅合金、鋁鎂合金，厚度mm以下的薄板焊件。主要用于有密封性要求的薄板件。Fj夾緊力 Fw擠壓力 Fd頂鍛力 a) 電阻對(duì)焊 b) 閃光對(duì)焊對(duì)焊： 是利用電阻

15、熱將焊件斷面對(duì)接焊合的一種電阻焊圖4-34 對(duì)焊應(yīng)用實(shí)例 a）對(duì)焊工件 b) 對(duì)焊管材 1焊縫 2滾盤 3擠壓滾 4焊件 5絕緣層對(duì)焊：主要用于制造封閉形零件，軋制材料接長(zhǎng)、異種材料制造的焊接。 摩擦焊是利用工件金屬焊接表面相互摩擦產(chǎn)生的熱量，將金屬局部加熱到塑性狀態(tài)，然后在壓力下完成焊接的一種熱壓焊接方法。 六、摩擦焊演示摩擦焊用于圓形工件、棒料管子的對(duì)接,也可用于異種金屬的焊接。圖4-36 摩擦焊接頭形式 釬焊 真空釬焊 感應(yīng)釬焊 爐中釬焊 電阻釬焊 鹽浴釬焊 火焰釬焊 烙鐵釬焊 釬焊 是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤(rùn)

16、母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。演示七、釬焊演示1. 軟釬焊 釬料熔點(diǎn)在4500C以下的釬焊；常用錫鉛釬料，松香、氯化鋅溶液作釬劑。其接頭強(qiáng)度低，用于電子儀表線路的焊接。2. 硬釬焊 釬料熔點(diǎn)在4500C以上的釬焊；常用銅基和銀基釬料；硼砂、硼酸、氯化物、氟化物組成釬劑。接頭強(qiáng)度較高，用于機(jī)械零部件的焊接。 （如車刀硬質(zhì)合金刀頭與刀桿的焊接）應(yīng)力和變形小，易于保證焊件質(zhì)量，能實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬的焊接。把硬質(zhì)合金刀片焊接在普遍碳素結(jié)構(gòu)鋼刀體上（ ）電路板（ ）汽車車廂（ ）汽車油箱 （ ）供水管道維修（ ）鋁合金裝飾薄板的焊接（ ）a. 手工電弧焊 b. 埋弧自動(dòng)焊 c. 點(diǎn)

17、焊 d. 縫焊 e. 氬弧焊 f. 軟釬焊 g. 硬釬焊下列情況應(yīng)選用什么焊接方法：思考題1. 埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊相比有何特點(diǎn)，應(yīng)用范圍怎樣？2. 試簡(jiǎn)要介紹電阻焊中的點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊？3. 釬焊和熔焊比有何根本區(qū)別？釬劑有何作用？電阻焊(1)點(diǎn)焊 主要用于車身總成、地板、車門、側(cè)圍、后圍、前橋和小零部件等. (2)多點(diǎn)焊 用于車身底板、載貨車車廂、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和行李箱蓋等. (3)凸焊及滾凸焊 用于車身零部件、減震器閥桿、制動(dòng)蹄、螺釘、螺帽和小支架等. (4)縫焊 用于車身頂蓋雨檐、減震器封頭、油箱、消聲器和機(jī)油盤等. (5)對(duì)焊 用于鋼圈、排進(jìn)氣閥桿、刀具等. 電弧焊(1)CO2保護(hù)

18、焊 用于車箱、后橋、車架、減震器閥桿、橫梁、后橋殼管、傳動(dòng)軸、液壓缸和千斤頂?shù)鹊暮附? (2)氬弧焊 用于機(jī)油盤、鋁合金零部件的焊接和補(bǔ)焊. (3)焊條電弧焊 用于厚板零部件如支架、備胎架、車架等. (4)埋弧焊 用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車的壓力容器等. 一、金屬焊接性的概念 在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 焊接性能隨焊接方法、焊接材料和焊接工藝而變，不同條件下焊接性能有很大差別。第節(jié) 金屬材料的焊接性 二 、金屬焊接性的間接評(píng)價(jià)方法 碳當(dāng)量法：在粗略估計(jì)碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能時(shí)，把鋼中的合金元素（包括碳）的含量按其對(duì)焊接性影響程度換算成碳的相當(dāng)含量，其總和叫碳

19、當(dāng)量。其計(jì)算公式如下： CE0.6%時(shí)，冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性差，需采用較高的預(yù)熱溫度和其他嚴(yán)格的工藝措施。碳當(dāng)量越高，焊接性越差。 值得注意的是：鋼材的焊接性還受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度的影響，故應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行抗裂試驗(yàn)及使用焊接性試驗(yàn)。 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能1）低碳鋼：焊接性能優(yōu)良，可采用任何一種焊接方法。2）中碳鋼：焊接性能中等，焊縫易產(chǎn)生熱裂，熱影響區(qū)易產(chǎn)生脆硬組織甚至冷裂。常采用手工電弧焊和氣焊，須預(yù)熱。3）高碳鋼：焊接性能差，采用焊條電弧焊對(duì)其補(bǔ)焊，應(yīng)預(yù)熱。4）低合金結(jié)構(gòu)鋼：強(qiáng)度級(jí)別低的焊接性好，強(qiáng)度級(jí)別較高的焊接性較差。常用手工電弧焊和埋弧焊。三、常用金屬材

20、料的焊接性能2. 鑄鐵的焊接性能 鑄鐵的焊接性能差。1）焊接接頭易產(chǎn)生白口和脆硬組織；2）裂紋傾向大；3）焊縫中易產(chǎn)生氣孔和夾渣。 鑄鐵不宜作焊接結(jié)構(gòu)材料，只進(jìn)行修復(fù)性補(bǔ)焊?？刹捎脽岷福?000C以上）和冷焊。焊接方法可采用電弧焊和氣焊。3. 常用有色金屬及其合金的焊接性能（1）銅及銅合金 焊接性能比低碳鋼差。1）導(dǎo)熱性好，熱容量大，易產(chǎn)生焊不透現(xiàn)象；2）線膨脹系數(shù)大，凝固收縮率大，焊接應(yīng)力或變形大；3）易生成氫氣孔；4）銅在高溫易氧化，引起熱裂紋；5）銅合金中的合金元素易氧化和蒸發(fā)，降低焊縫力學(xué)性能，易產(chǎn)生熱裂、氣孔和夾渣。常采用氬弧焊、氣焊和釬焊。焊前預(yù)熱，焊后熱處理?？刹扇∪缦麓胧?）

21、嚴(yán)格控制母材和填充金屬的有害成分，可采用脫氧銅；2）清除焊件、焊絲等表面上的油、銹和水分，減少氫的來源；3）焊前預(yù)熱，焊后再結(jié)晶退火。（2）鋁及鋁合金 焊接特點(diǎn)如下：1）極易氧化，應(yīng)清除氧化物，采用氬氣保護(hù)；2）容易形成氣孔；3）容易產(chǎn)生熱裂紋；4）易產(chǎn)生焊縫塌陷，須采用墊板。（3）鈦及鈦合金1）焊接時(shí)易吸收氣體使接頭變脆。2）易產(chǎn)生裂紋。 常采用氬弧焊、等離子弧焊、真空電子束焊、點(diǎn)焊。第節(jié) 焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì) 焊接工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)工作時(shí)的負(fù)荷大小和種類、工作環(huán)境、工作溫度等使用要求，合理選擇結(jié)構(gòu)材料后進(jìn)行焊封布置、焊接方法選擇和焊接接頭設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)的主要生產(chǎn)工藝過程為： 備料裝

22、配焊接焊接變形矯正質(zhì)量檢驗(yàn)表面處理一、焊縫布置焊縫布置影響結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率，應(yīng)考慮下列原則：1. 焊縫應(yīng)盡量處于平焊位置2. 焊縫要布置在便于施焊的位置，如圖4-38，如圖4-39所示。 3. 焊縫布置要有利于減少焊接應(yīng)力與變形1）盡量減少焊縫數(shù)量及長(zhǎng)度，縮小不必要的焊縫截面尺寸2）焊縫布置應(yīng)避免密集或交叉3）焊縫布置應(yīng)盡量對(duì)稱4）焊縫布置應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力位置或應(yīng)力集中位置5）焊縫布置應(yīng)避開機(jī)械加工表面圖4-38 焊條電弧焊的焊縫位置圖4-39 點(diǎn)焊、縫焊的焊縫位置 a) 、c)電極難以伸入 b) 、d)方便操作的設(shè)計(jì) 圖4-40 減少焊縫數(shù)量示例圖4-41焊縫布置避免密集和交叉圖4

23、-42 焊縫對(duì)稱布置圖4-43 焊縫避開最大應(yīng)力或應(yīng)力集中位置a) 不合理 b)合理圖4-44 焊縫布置避開或遠(yuǎn)離機(jī)械加工表面c) 不合理 d) 合理二、 焊接方法的選擇 選擇焊接方法時(shí)應(yīng)根據(jù)下列原則：1）焊接接頭使用性能及質(zhì)量要符合結(jié)構(gòu)技術(shù)要求2）提高生產(chǎn)率，降低成本3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備條件及工藝可能性1.焊接接頭形式設(shè)計(jì) 常用的基本接頭形式有對(duì)接接頭、蓋板接頭、搭接接頭、角接接頭、T形接頭、十字接頭和卷邊接頭等 釬焊，電阻焊的點(diǎn)焊和縫焊：采用搭接； 對(duì)焊：采用對(duì)接； 熔化焊：可采用對(duì)接、搭接，角接和T形接對(duì)比選擇。 壓力容器：一般采用對(duì)接；桁架結(jié)構(gòu)：一般采用搭接。 氣焊和鎢極氬弧焊：可采用卷邊接頭

24、。 三、焊接接頭設(shè)計(jì) 焊接接頭設(shè)計(jì)包括 焊接接頭形式設(shè)計(jì)和坡口形式設(shè)計(jì)。圖4-45 焊接接頭形式2. 焊接接頭坡口形式設(shè)計(jì) 開坡口的目的：是為了使接頭根部焊透，使焊縫成形美觀；通過控制坡口大小調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬的比例。加工方法有氣割、切削加工、碳弧氣刨等。坡口形式主要取決于：板料厚度。1）對(duì)接接頭坡口形式設(shè)計(jì)。 對(duì)接接頭的基本坡口形式有I形坡口、Y形坡口、雙Y形坡口、U形坡口、雙U形坡口等，如圖4-46所示。同樣板厚條件下：雙Y形坡口比V形坡口所需金屬少，焊接工時(shí)也少，焊接變形也??；U形坡口也比V形坡口省焊條，省工時(shí)，焊接變形也小。 2）角接接頭坡口形式設(shè)計(jì)。 角接接頭基本坡口形式有I形坡

25、口、錯(cuò)邊I形坡口、Y形坡口、V形坡口等，如圖4-47所示。3）T形接頭坡口形式設(shè)計(jì)。 T形接頭基本坡口形式有I形坡口、V形坡口等，如圖4-48所示。4）對(duì)不同厚度的板材，接頭兩側(cè)板厚截面應(yīng)盡量相同或相近，如圖4-49所示。圖4-46 幾種對(duì)接接頭坡口形式帶鈍邊U形坡口 帶鈍邊雙U形坡口 圖4-47 角接接頭坡口形式I 形坡口 錯(cuò)邊I 形坡口 帶鈍邊單邊V形坡口 Y形坡口 帶鈍邊雙單邊V形坡口圖4-48 T形接頭坡口形式 I 形坡口 帶鈍邊單邊V 形坡口 帶鈍邊雙單邊V形坡口圖4-49 不同板厚對(duì)接不合理 b) 合理四、 焊接參數(shù)選擇 焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量（如焊條直徑、焊接電流

26、、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱，叫焊接參數(shù)。1）焊條直徑和焊接電流選擇。焊條直徑根據(jù)焊件厚度選擇。焊件較薄選較細(xì)焊條。焊接電流一般按I=（3060）d選取。并根據(jù)焊件厚度、接頭形式、焊接位置、焊條種類，通過試焊調(diào)整。2）焊接速度。根據(jù)焊縫形式確定，不宜過快，也不宜過慢。3）弧長(zhǎng)。焊接電弧的長(zhǎng)度，一般采用短弧操作。五、焊接實(shí)例例題 圖4-50所示為低壓儲(chǔ)氣罐，壁厚為8mm，壓力為1.0MPa，常溫工作，壓縮空氣，大批量生產(chǎn)。1）結(jié)構(gòu)分析。筒體由筒節(jié)、封頭焊合。整個(gè)結(jié)構(gòu)由筒體再加四個(gè)法蘭管座焊合而成，如圖4-50所示。2）選擇母材材料。封頭需拉伸，筒節(jié)卷圓，故需較好塑性，再考慮焊接工藝及成

27、本，故筒節(jié)、封頭、法蘭選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235A），短管選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（10鋼）。返回文檔圖4-50 低壓儲(chǔ)氣罐裝配示意圖a) 設(shè)計(jì)圖b) 裝配圖返回文檔圖4-51 低壓儲(chǔ)氣罐主要工藝流程3）設(shè)計(jì)焊縫位置及焊接接頭、坡口形式。 筒節(jié)縱焊縫與環(huán)焊縫采用對(duì)接I型坡口雙面焊，法蘭與短管采用不開坡口角焊縫；法蘭管座與筒體采用開坡口角焊縫。如圖4-50所示。4）選擇焊接方法和焊接材料。 角焊縫采用手工電弧焊，選用結(jié)構(gòu)鋼焊條J422；選用弧焊變壓器；對(duì)接焊縫采用埋弧焊，焊絲選用H08A，配合焊劑HJ431。5）主要工藝流程如圖4-51。思考題：1. 簡(jiǎn)述碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能。2. 簡(jiǎn)述焊

28、縫布置的基本原則。3. 試為下列情況選擇焊接方法。1）鋼板（厚度20mm）拼成大型工字梁；2）角鋼組成的汽車吊臂（桁架結(jié)構(gòu)）；3）鋁制壓力容器；4）電路板；5）薄板焊成的帶輪、膠帶罩。 能溶解在液態(tài)金屬中的氧化物（如氧化亞鐵），冷凝時(shí)因溶解度下降而析出，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量。 而大部分金屬氧化物（如硅、錳化合物）不溶于液態(tài)金屬，可隨渣浮出，凈化熔池，提高焊縫質(zhì)量。 氫易溶入熔池，在焊縫中形成氣孔，或聚集在焊縫缺陷處造成氫脆。 其次空氣中的氮?dú)庠诟邷貢r(shí)大量溶于液體金屬，冷卻結(jié)晶時(shí)，氮溶解度下降，析出的氮在焊縫中形成氣孔，部分還以針狀氮化物（Fe4N）形式析出；焊縫中含氮量提高，使焊縫的強(qiáng)度和硬度增加

29、，塑性和韌性劇烈下降。 注意： 焊縫的冶金過程與一般冶金過程比較，具有以下特點(diǎn)：1）金屬熔池體積小，熔池處于液態(tài)時(shí)間短，冶金反應(yīng)不充分；2）熔池溫度高，使金屬元素強(qiáng)烈的燒損和蒸發(fā)，冷卻速度快，易產(chǎn)生應(yīng)力和變形，甚至開裂。4.2.1.5 高能焊 高能焊是利用高能量密度的束流，如等離子弧、電子束、激光束等作為焊接熱源的熔焊方法。 1. 等離子弧焊和切割1）等離子弧的產(chǎn)生。 等離子弧是一種電離度很高的壓縮電弧，溫度高，能量密度大，其發(fā)生裝置如圖4-24所示。在三個(gè)壓縮作用下形成等離子弧。a）機(jī)械壓縮效應(yīng)；b）熱壓縮效應(yīng)；c）電磁壓縮效應(yīng)。溫度可達(dá)24000K 50000K。2）等離子切割。它利用能量

30、密度高的高溫高速的等離子流，將切割金屬局部熔化并隨即吹除，形成整齊的切口。常用于切割不銹鋼、鋁、銅、鈦、鑄鐵及鎢、鋯等難熔金屬和非金屬材料。 3）等離子弧焊接。需用等離子弧焊電源和等離子焊槍及填充金屬。分為 大電流等離子弧焊。這種焊接又可分為穿孔型等離子弧焊和熔入型等離子弧焊。 微束等離子弧焊。其特點(diǎn)是： 有小孔效應(yīng)，能較好實(shí)現(xiàn)單面焊雙面自由成形； 微束等離子弧焊可焊接箔材和薄板。 能量集中，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。 等離子弧焊用于航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接。 2. 電子束焊 電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。電子束產(chǎn)生原理如圖4-25所示。電子束焊不需要加焊絲。電子束焊可分為：1）真空電子束焊。把工件放在真空室內(nèi)，利用在真空室內(nèi)產(chǎn)生的電子束經(jīng)聚焦和加速，撞擊工件后動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的一種熔化焊。需嚴(yán)格除銹和清洗。2）低真空電子束焊。使電子束通過隔離閥及氣阻孔道進(jìn)入焊接工作室。工作室的真空度保持在1 13Pa。3）非真空電子束焊，將真空條件下形成的電子束流經(jīng)過充氦的氣室，然后與氦氣一起進(jìn)入大氣的環(huán)境中施焊。電子束焊的特點(diǎn)：1）保護(hù)效果極佳，焊接質(zhì)量好 ；2）能量密度大；106 108W/cm2；3）焊接變形