焊工工藝學(xué) 完整版課件

1、焊接工藝學(xué)焊接？加熱或加壓，使工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的一種連接方法。主要內(nèi)容：1. 電 弧 焊 (焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、等離子弧焊);電阻焊、摩擦焊、纖焊、真空電子束焊接、激光焊接、高頻焊常用金屬材料焊接：金屬、碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、非鐵金屬及其合金等3. 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1 .1 焊接電弧焊接電?。菏窃诰哂幸欢妷旱膬呻姌O或電極與工件之間氣體介質(zhì)中強(qiáng)烈持久的放電現(xiàn)象。局部氣體介質(zhì)中大量電子流通過(guò)的導(dǎo)電現(xiàn)象電弧熱量在陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的較多，約占總熱量的43%，陰極約36%，弧柱約21%溫度：用鋼焊條焊鋼材時(shí) 陽(yáng)極區(qū)2600K 陰極區(qū)2400K 電弧中心6000-8000K焊機(jī)的空載電壓就是焊接

2、時(shí)引弧電壓，一般為5090V，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)電壓為電弧電壓。電弧長(zhǎng)度越大，電弧電壓也越高，一般為1635V。 1 .1 焊接電弧使用直流電源焊接時(shí)有正接、反接兩種：正接：正極接工件工件溫度可稍高一些。反接：負(fù)極接工件，工件溫度可稍低一些交流焊機(jī)、無(wú)正反接特點(diǎn)，溫度均為2500K。1.2 焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布焊縫及其附近金屬 由常溫較高溫度常溫 固態(tài) 液態(tài) 固態(tài)二、焊接接頭組織與性能以低碳鋼為例 P122 圖4-4中，左圖是焊件的橫截面，右圖是鐵碳狀態(tài)圖的一部分 1.2 焊接接頭的組織與性能焊縫焊縫的結(jié)晶是從熔池底壁開始向中心成長(zhǎng)。焊縫兩側(cè)工件方向冷卻較快，故形成的

3、柱狀的鑄態(tài)組織，由鐵素體和少量的珠光體組成，熔池中部最后結(jié)晶，低熔點(diǎn)的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析物集中在焊縫中心，將影響焊縫的力學(xué)性能。由于電弧吹力和保護(hù)氣體吹動(dòng)，熔池底壁柱狀晶體成長(zhǎng)受到干擾，柱狀晶體呈傾斜狀，晶粒有所細(xì)化。由于焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬性能可能不低于母材金屬的性能。焊接熱影響區(qū): 熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)等 熔合區(qū)處于液相線、固相線之間，所以也稱半熔化區(qū)。因溫度過(guò)高而成為過(guò)熱粗晶，強(qiáng)度、塑性和韌性都下降。此處接頭斷面變化，易引起應(yīng)力集中。此區(qū)很大程度上決定著焊接接頭的性能。 過(guò)熱區(qū)被加熱到Ac3以上100200C 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

4、織，故塑性、韌性降低，對(duì)易淬火硬化鋼，此區(qū)脆性更大1.2 焊接接頭的組織與性能1.2 焊接接頭的組織與性能正火區(qū)被加熱到Ac1至Ac3以上100200C區(qū)間。在此區(qū)溫度范圍內(nèi)，加熱時(shí)發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏 體晶粒，冷卻后為均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體，其力學(xué)性能優(yōu)于母材。 部分相變區(qū)相當(dāng)于加熱到Ac1Ac3溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成細(xì)小奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但晶粒有長(zhǎng)大趨勢(shì)。冷卻后晶粒大小不均，因而其力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。 1.2 焊接接頭的組織與性能 焊接熱影響區(qū)的大小和組織、性能變化的程度，決定于焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式和焊后冷卻速度等因素。增加焊接

5、速度或減少焊接電流都能減少焊接熱影響區(qū) 。表4-1 同一種焊接方法，參數(shù)不同，熱影響區(qū)的大小也不同1.2 焊接接頭的組織與性能三、改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法焊接熱影響區(qū)在電弧焊焊接接頭中是不可避免的。用焊條電弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，熱影響區(qū)較窄，危害性較小，焊后不進(jìn)行熱處理即可使用。 但對(duì)重要的碳鋼構(gòu)件、合金鋼構(gòu)件、電渣焊焊接的構(gòu)件為消除熱影響區(qū)影響，一般采用焊后正火處理。對(duì)焊后不能進(jìn)行熱處理金屬材料或構(gòu)件，則只能在正確選擇焊接方法與焊接工藝上來(lái)減少焊接熱影響區(qū)的范圍。1.3 焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生機(jī)理焊接過(guò)程中，焊縫被加熱處于液態(tài)，相鄰的金屬加熱到很高的溫度，然后再快速冷卻下

6、來(lái)，各點(diǎn)處溫度不同，冷卻速度也不相同，在熱脹冷縮和塑性變形的影響下，必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋。焊縫是靠一個(gè)移動(dòng)的點(diǎn)熱源加熱，然后逐次冷卻下來(lái)形成的，因此應(yīng)力的形成、大小和分布狀況較復(fù)雜。假定整條焊縫同時(shí)形成，則應(yīng)力分布如圖4-5 焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，承載能力大為降低，對(duì)于接觸腐蝕性介質(zhì)的焊件，應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象加劇，減少使用期限。回憶鑄造件熱應(yīng)力產(chǎn)生材料、機(jī)械零件或構(gòu)件在靜應(yīng)力(主要是拉應(yīng)力)和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象 1.3 焊接應(yīng)力與變形消除承受重載的重要構(gòu)件、壓力容器等，焊接應(yīng)力的防止和消除： 選擇塑性好的材料。 避免焊縫密集交叉，焊縫過(guò)長(zhǎng)，截面過(guò)大。 合理的焊接次

7、序。圖4-6 a 為正確。 焊前預(yù)熱，可減小溫差，減少焊接應(yīng)力較為有效。 采用小能量焊接方法，或焊后立即捶擊。 需較徹底地消除焊接應(yīng)力時(shí)，焊后去應(yīng)力退火。1.3 焊接應(yīng)力與變形焊接變形：由焊接應(yīng)力引起。變形種類： 圖4-7 收縮變形 角變形 彎曲變形 扭曲變形 波浪變形措施：1. 焊件變形主要由焊接應(yīng)力引起，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施有時(shí)可防止焊接變形1.3 焊接應(yīng)力與變形2. 當(dāng)對(duì)焊件的變形有較高的限定時(shí)： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)采用：對(duì)稱結(jié)構(gòu)或大剛度結(jié)構(gòu)、焊縫對(duì)稱分布結(jié)構(gòu)。 施焊中:采用反變形措施或剛性?shī)A持方法;合理選擇焊接參數(shù)、順序等1.3 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力過(guò)大的嚴(yán)重后果：焊件（工件）產(chǎn)生裂紋，危害

8、極大，對(duì)重要工件焊后應(yīng)探傷。焊接裂紋影響因素：與焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有關(guān)；與焊縫金屬的結(jié)晶特點(diǎn)（結(jié)晶區(qū)間要?。┯嘘P(guān)；與含氫量的多少有關(guān)。氫分子集中形成壓力所以焊接中應(yīng)：合理選材、采取措施減少應(yīng)力、選用合理的焊接工藝、焊接參數(shù)如：采用堿性焊條、小能量焊接、預(yù)熱、合理的焊接次序等電弧焊電弧焊 焊條電弧焊 埋弧焊 氣體保護(hù)焊 （氬氣、CO2） 等離子弧焊 其它 1.4 焊條電弧焊焊條電弧焊（即手工電弧焊）：適于高強(qiáng)度鋼、鑄鋼、鑄鐵、和非鐵合金。其焊接接頭可與工件的強(qiáng)度相近，是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法。一、焊條電弧焊的焊接過(guò)程電弧在工件和焊條之間燃燒，產(chǎn)生高溫，電弧熱使工件、焊芯同時(shí)

9、熔化，形成熔池。同時(shí)藥皮熔化和分解。藥皮熔化進(jìn)入熔池發(fā)生反應(yīng)形成熔渣保護(hù)熔化金屬。藥皮分解CO2,CO,H2等氣體圍繞在電弧周圍保護(hù)熔化金屬。焊縫質(zhì)量有很多因數(shù)決定：如母材、金屬和焊條質(zhì)量、焊前的清理程度、焊接操作技術(shù)、焊后冷卻速度、焊時(shí)電弧的穩(wěn)定情況、焊接參數(shù)、焊后熱處理等。1.4 焊條電弧焊二、電焊條焊芯 起導(dǎo)電和填充焊縫作用，直徑最小為1.6，最大為8。常用3.25 常用碳素鋼焊條焊芯見4-2焊條藥皮 主要作用：提高電弧穩(wěn)定性；防止空氣對(duì)熔化金屬的有害 作 用；對(duì)溶池脫氧，加入合金元素，以保證焊 縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。 常見焊條藥皮原料見表4-31.4 焊條電弧焊焊條型號(hào)牌號(hào)藥皮類

10、型焊接電源焊接位置用途E4303J422鈦鈣型 交流或直流全位置焊接用于較重要的低碳鋼及強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼，如09Mn2等。J422GM適于海上平臺(tái)、船舶、工程機(jī)械等表面裝飾焊縫的焊接。J422Fe適于較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)焊接。E5016J506低氫鉀型 交流或直流全位置焊接用于中碳鋼和低合金鋼的焊接如：16Mn，9Mn2Si。摘自GB 5117-85 焊條的種類、型號(hào)和牌號(hào) 焊條有七大類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、銅焊條、鋁焊條第3、4位組合表示焊接電流種類、藥皮類型（表4-4)前2位表示熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度 E4303第3位表示焊接位置表示焊條例：Kgf/mm

11、20、1任何位置；2平焊、平角焊；4向下立焊國(guó)標(biāo)規(guī)定：牌號(hào)（焊接行業(yè)中焊條代號(hào)） 前兩位小類：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。例：J422符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)E43031.4 焊條電弧焊注意： #焊條型號(hào)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的焊條代號(hào) #焊條牌號(hào)是焊接行業(yè)的焊條代號(hào)，注意型號(hào)和牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 #按熔渣性質(zhì)，焊條可分為兩類： 酸性焊條：藥皮熔渣中的酸性氧化物較多，適于各種電源， 成本低，但焊縫的塑性、韌性稍差，操作性好， 滲合金作用弱不宜焊接受動(dòng)載荷和要求高強(qiáng)度的 重要結(jié)構(gòu)件 堿性焊條：熔渣中堿性氧化物多，一般采用直流電源。焊縫 塑性、韌性好，抗沖擊能力強(qiáng)，價(jià)格較

12、高，操作 性差，故只適于焊接重要結(jié)構(gòu)件。1.4 焊條電弧焊 焊條選用原則 選用焊條通常是根據(jù)焊件化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗裂性、耐腐蝕性、以及耐高溫性能等要求選用相應(yīng)的焊條種類。(1) 低碳鋼、普通低合金鋼構(gòu)件 焊縫與母材等強(qiáng)度。 注意：鋼材按屈服強(qiáng)度定等級(jí)，結(jié)構(gòu)鋼焊條的等級(jí)是指焊縫金屬抗拉強(qiáng)度最低保證值。(2) 同一強(qiáng)度等級(jí)酸堿性焊條的選用 堿性焊條：要求塑性好、沖擊韌性高、抗裂性好、低溫性好。 酸性焊條：受力不復(fù)雜，母材質(zhì)量較好，盡量選用較便宜的酸性焊條。(3) 低碳鋼與低合金鋼焊接，按接頭中強(qiáng)度較低者選焊條。(4) 鑄鋼易裂一般應(yīng)選堿性，且采用適當(dāng)工藝，如預(yù)熱。(5) 特殊性能要求鋼，選相應(yīng)

13、焊條，以保證焊縫主要化學(xué)成分、性能與母材相同回到主頁(yè)焊接操作一、引弧1、劃擦法2、直擊法二、施焊1、跳弧法（點(diǎn)焊）技術(shù)要點(diǎn)：焊條角度 焊條與行進(jìn)方向的夾角為65到85度跳弧頻率 45-50次/分鐘跳弧距離 1/31/2個(gè)熔池焊接操作2、連弧法技術(shù)要點(diǎn)：焊條角度 焊條與行進(jìn)方向的夾角為65到85度運(yùn)條方法 鋸齒形運(yùn)條、圓弧形運(yùn)條3、收弧技術(shù)要求： 填滿弧坑4、接頭技術(shù)要點(diǎn)：焊接工藝參數(shù)一、焊條直徑與焊件厚度、焊縫位置、焊接層數(shù)、接頭形式有關(guān)二、焊接電流焊條直徑的平方乘以十，再根據(jù)板厚和焊縫位置作適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。三、電弧電壓電弧長(zhǎng)，電弧電壓高；電弧短，電弧電壓低。焊接時(shí)力求采用短弧焊接：23mm四、焊

14、接速度要求均勻適當(dāng)，保證焊透但不燒穿，焊縫寬度和高度符合圖樣設(shè)計(jì)要求五、焊接層數(shù)每層厚度約等于焊條直徑的0.81.2倍焊接安全技術(shù)一、用電安全安全電壓：42伏 36伏 24伏 12伏 6伏干燥環(huán)境:36伏 潮濕環(huán)境 ：12伏焊機(jī)輸入電壓：380伏、220伏輸出空載電壓：6090伏二、防火防爆焊接電弧和熔渣溫度高，遠(yuǎn)離易燃易爆物品、做好隔離三、防輻射紫外線將會(huì)引起電光性眼炎、皮膚痛癢脫皮做好個(gè)人防護(hù)：戴面罩、手套、穿工作服四、防煙塵有毒氣體和煙塵會(huì)引起呼吸道疾病，塵肺等職業(yè)病做好個(gè)人防護(hù)：戴口罩改善工作環(huán)境：通風(fēng)1.5 埋弧焊一、埋弧焊的焊接過(guò)程 焊絲不斷地被送絲機(jī)構(gòu)送入 電弧區(qū)，并保持選定的弧

15、長(zhǎng)。 焊接時(shí)焊機(jī)移動(dòng)或工件移動(dòng)， 焊劑從漏斗中不斷流出灑在 被焊部位，電弧在焊劑下燃 燒，熔化后形成熔渣覆蓋在焊縫表面。電弧燃燒后，工件和焊絲形成較大體積的熔池，熔池金屬被電弧氣體排擠向后堆積形成焊縫。由于高溫焊劑被熔化成熔渣，與熔池金屬發(fā)生物理化學(xué)作用。部分焊劑被蒸發(fā)形成氣體，將電弧周圍熔渣排開，形成一個(gè)封閉的熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定壓力，保護(hù)熔池，不與空氣接觸，又防止了金屬飛濺。焊絲上沒有涂料，允許提高電流密度，電流密度增加，電弧吹力也增加，同時(shí)熱量也增加，熔池深度大，熔池體積也大。 二、埋弧焊特點(diǎn) P160 生產(chǎn)率高 電流大使生產(chǎn)率提高；更換焊絲的時(shí)間較節(jié)約 焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定

16、電弧區(qū)保護(hù)嚴(yán)密，熔池保持液態(tài)時(shí)間較長(zhǎng)，冶金過(guò)程進(jìn)行較完善焊接參數(shù)能自動(dòng)控制。 節(jié)省金屬材料 因熔池較大，2025mm以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接。 改善了勞動(dòng)條件 看不見弧光，煙霧很少，可改善了勞動(dòng)條件 看不見弧光，煙霧很少，可進(jìn)行自動(dòng)焊接。 設(shè)備費(fèi)用較貴，工藝裝備較復(fù)雜。只適于焊接長(zhǎng)的直線焊縫，較大直徑環(huán)形和縱向焊縫。厚板為主，薄板焊接受限制1.5 埋弧焊1.5 埋弧焊四、埋弧焊工藝要求：下料、坡口加工要求較嚴(yán)，以保證組裝間隙均勻，焊前將焊縫兩側(cè)5060mm內(nèi)一切污垢和鐵銹除掉，以免產(chǎn)生氣孔。一般在平焊位置焊接。對(duì)20mm以下工件可單面焊，如有要求可雙面焊。 對(duì)20mm以上工件可雙面焊，或開

17、坡口單面焊。焊縫兩頭應(yīng)加引弧板和引出板，焊后去除。1.5 埋弧焊為保持焊縫成型和防止燒穿，焊接時(shí)要用焊劑墊。 回到主頁(yè)1.6 氣體保護(hù)焊一、氬弧焊 氬弧焊以氬氣作保護(hù)氣體的電弧焊， 焊接質(zhì)量較高。 按所用的電極不同，氬弧焊可分為： 鎢極(不熔化極)氬弧焊和熔化極氬弧焊 兩種。不熔化極氬弧焊：鈰鎢棒作電極，不熔化，導(dǎo)電、引弧只適于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄件時(shí)，常用卷邊直接焊接。焊接較厚工件時(shí)，需添加填充金屬。焊接鋼材時(shí)，多用直流正接以減少鎢極的燒損。焊接鋁、鎂及其合金時(shí)則希望用直流反接或交流電源。 1.6 氣體保護(hù)焊2. 熔化極氬弧焊： 以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極進(jìn)行焊接。此時(shí)可用較大

18、電流焊接厚度25mm以下工件。 對(duì)氬氣要求純度99.7以上，焊前必須把接頭表面清理干凈。 特點(diǎn)： 1.適于各種合金鋼、易氧化的非鐵合金及鎬、鉬等稀有金屬。 2.電弧穩(wěn)定，飛濺小，表面沒有熔渣，成型美觀。 3.明弧可見，易于操作，易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接。 4.熱影響區(qū)窄，因而工件變形小。目前主要用于： 焊接鋁、鎂、鈦及其合金，也用于焊接不銹鋼、耐熱鋼、一些重要低合金鋼。1.6氣體保護(hù)焊二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 以CO2 作為保護(hù)氣體的電弧焊。 焊絲作電極，焊絲的送進(jìn)靠送絲機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 特點(diǎn) 1.成本低 CO2的價(jià)格低。 2.生產(chǎn)率高 焊絲的送進(jìn)是機(jī)械化或自動(dòng)化； 電流密度大，電弧熱量集中，故焊接速度較

19、快； 焊后無(wú)渣殼，節(jié)約了清理時(shí)間。 3.操作性能好 明弧焊接，易于觀察。適于各種位置的焊接。 4.質(zhì)量較好 焊接熱影響區(qū)較小，變形和產(chǎn)生裂紋的傾向小。 5.飛濺較嚴(yán)重，焊縫不夠光滑，易有氣孔。 主要用于30mm以下低碳鋼、部分低合金鋼焊件，尤其適宜薄板。1.6氣體保護(hù)焊第四章 焊接電弧焊回到主頁(yè)氣體保護(hù)焊電弧焊等離子弧焊接與切割1.7等離子弧焊與切割自由電弧受到限制，弧柱氣體完全電離，產(chǎn)生溫度高等離子弧1.7等離子弧焊與切割電弧焊回到主頁(yè)等離子弧焊接與切割其他焊接方法2.1 電阻焊電阻焊 焊接時(shí)電極壓緊工件，接通電流，電阻熱使局部金屬熔化形成熔核，斷電后繼續(xù)保持壓力或加大壓力，形成接頭。分類：

20、點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊一 點(diǎn)焊將工件裝配成搭接接頭，并緊壓在兩柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成一個(gè)焊點(diǎn)焊點(diǎn)。分流現(xiàn)象：一個(gè)點(diǎn)焊好后，焊另一個(gè)點(diǎn)，有一部分電流流經(jīng)已焊好的點(diǎn)處。焊接質(zhì)量的主要因素有：焊接電流、通電時(shí)間、電極壓力及工件表面清理情況等。工件越厚，焊件導(dǎo)電性越好分流現(xiàn)象越嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。所以點(diǎn)焊有焊點(diǎn)間最小距離限制。2.1 電阻焊第2章 其他焊接方法根據(jù)焊接時(shí)間的長(zhǎng)短和電流大小，點(diǎn)焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短時(shí)間內(nèi)通以大電流的規(guī)范，生產(chǎn)率高，焊件變形小，適合焊接導(dǎo)熱性能較好的金屬。軟規(guī)范是指在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)通以較小的電流。生產(chǎn)率較低，適合焊接有淬硬傾向的金屬。電極壓力

21、應(yīng)選擇適當(dāng)，壓力大時(shí)，可消除熔核凝固時(shí)可能產(chǎn)生的縮松縮孔，但電極和工件間的接觸電阻減小，影響電阻熱。工件表面狀態(tài)對(duì)焊接質(zhì)量影響很大，可對(duì)工件進(jìn)行酸洗、噴砂或打磨處理。點(diǎn)焊主要適于厚度為4mm以下的薄板、沖壓結(jié)構(gòu)以及線材的焊接。每次焊一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。 二、縫焊縫焊和點(diǎn)焊過(guò)程相似，只是用旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾動(dòng)電極 代替柱狀電極。盤狀電極壓緊焊件并滾動(dòng)，同時(shí)也帶動(dòng)焊件向前移動(dòng)配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)重疊的焊縫。焊點(diǎn)相互重疊50以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁結(jié)構(gòu)。縫焊只適用于3mm以下的薄壁結(jié)構(gòu)。 第2章 其他焊接方法三 對(duì)焊電阻對(duì)焊將兩個(gè)工件裝夾在對(duì)焊機(jī)的電機(jī)鉗口中，使兩個(gè)工件的端面接觸，并壓緊，然

22、后通電，產(chǎn)生電阻熱加熱到塑性狀態(tài)，再施以較大的力，并同時(shí)斷電，使接頭在高溫下產(chǎn)生一定的塑性變形而焊接起來(lái)。對(duì)焊接頭較光滑，對(duì)焊前應(yīng)認(rèn)真清理端面，否則易發(fā)生連接不牢現(xiàn)象。此外，高溫端面易氧化，質(zhì)量不易保證。電阻對(duì)焊一般只用于焊接截面形狀簡(jiǎn)單，直徑或邊長(zhǎng)小于20mm強(qiáng)度要求不高的工件。第2章 其他焊接方法對(duì)焊第2章 其他焊接方法對(duì)焊對(duì)焊閃光對(duì)焊 將兩工件稍加清理后夾在電極鉗口內(nèi)，輕微接觸，因工件表面不平，使某些點(diǎn)接觸，通以電流，接觸點(diǎn)的金屬被迅速加熱熔化，甚至蒸發(fā)，液體金屬發(fā)生爆破，形成閃光，保持一定時(shí)間，迅速對(duì)焊件施加頂鍛力，并切斷電源，焊件在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而焊在一起。 對(duì)焊質(zhì)量好，強(qiáng)度

23、高，閃光火化易玷污其他設(shè)備與環(huán)境。接頭處焊后有毛刺需清理。閃光對(duì)焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金屬，也可焊異種金屬，被焊工件小到0.01mm的金屬絲，也可焊端面大到20000mm2的金屬棒和金屬型材。2.2 摩擦焊利用工件之間相互摩擦產(chǎn)生的熱量，同時(shí)加壓進(jìn)行焊接。即對(duì)工件施以壓力并轉(zhuǎn)動(dòng)工件，產(chǎn)生熱量，驟然停止轉(zhuǎn)動(dòng)工件并加大壓力，使兩焊件產(chǎn)生塑性變形而焊接起來(lái)。摩擦焊接頭質(zhì)量好而且穩(wěn)定，可焊同種金屬，也可焊異種金屬，生產(chǎn)率高，電能消耗少，一次性投資大。摩擦焊廣泛用于圓形工件、棒料及管件類焊接。實(shí)心焊件的直徑為2mm100mm，管類焊件外徑最大可達(dá)150mm。2.3 釬焊釬焊：利用熔點(diǎn)比焊件低的

24、釬料作為填充金屬，加熱時(shí)釬料熔化而將焊件連接起來(lái)的焊接方法。一、硬釬焊釬料熔點(diǎn)在450以上，接頭強(qiáng)度在200Mpa以上。釬料有銅基、銀基和鎳基等。主要用于受力較大的鋼鐵和銅合金的焊件，如自行車架、帶鋸鋸條等以及工具、刀具的焊接。 硬釬焊和軟釬焊2.3 釬焊二、軟釬焊釬料熔點(diǎn)在450以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過(guò)70MPa。只用于焊接受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以通常稱錫焊。（焊接電路板)常用的焊劑為松香或氯化鋅溶液， 加熱方法有烙鐵加熱、火焰加熱電阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱等。 主要用于制造精密儀表、電器部件、異種金屬構(gòu)件復(fù)雜薄板構(gòu)件等。 釬焊一般不適于鋼結(jié)構(gòu)件、重載

25、動(dòng)載零件的焊接。 2.4 電渣焊電渣焊：利用電流通過(guò)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行焊接電渣焊一般都是在直立位置焊接，兩個(gè)工件接頭相距2535mm，固態(tài)溶劑熔化后形成的渣池具有較大的電阻，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生大量的電阻熱，使渣池溫度保持在17002000，焊接時(shí)焊絲不斷被送進(jìn)并被熔化，熔池和渣池逐漸上升，冷卻塊也同時(shí)配合上升，從而使立焊縫由下向上順次形成。 電渣焊通常都是在垂直位置立焊，單絲不擺動(dòng)，可焊厚度4060mm，單絲擺動(dòng)可焊厚度為60150mm，三絲擺動(dòng)可焊450mm工件。2.4 電渣焊特點(diǎn)： 1) 可一次焊很厚的工件； 2) 生產(chǎn)率高，成本低，工件不需要開坡口； 3) 焊縫金屬比較純凈，電

26、渣焊的熔池保護(hù)嚴(yán)密，保持液態(tài)的時(shí)間較長(zhǎng)冶金過(guò)程較完善，熔池中的氣體和雜質(zhì)有充分時(shí)間浮出； 4) 焊接后冷卻速度較慢，焊接應(yīng)力較小，相應(yīng)晶粒粗大一般要焊后熱處理，如正火處理。 另外還有真空電子束焊接，激光焊接，高頻焊接； 見p174177常用金屬材料的焊接金屬材料的焊接性碳鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接鑄鐵的補(bǔ)焊非鐵金屬極其合金的焊接一、焊接性的概念 金屬材料的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法，焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工藝，焊接性可有很大差別。 焊接性包括兩個(gè)方面：一是工藝焊接性，二是

27、使用焊接性 （接頭使用中的可靠性）二、鋼材焊接性的估算方法 影響鋼材焊接性的主要因素是化學(xué)成分，碳的影響最為明顯，其它元素影響可折合成碳的影響。 計(jì)算公式見P178 w(c)當(dāng)量w(c)+w(Mn)/6+w(Cr)+w(Mo)+w(v)/5+W(ni)+w(Cu)/15() 式中各元素符號(hào)為鋼中相應(yīng)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)w(c)當(dāng)量0.4時(shí)，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。一般焊接工藝條件下，焊件不會(huì)產(chǎn)生裂紋。但厚大工件或在低溫下焊接時(shí)，應(yīng)考慮預(yù)熱。w(c)當(dāng)量0.40.6時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性能相對(duì)較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后要緩冷。要采取一定的工藝措施才能防

28、止裂紋。w(c)0.6時(shí)， 鋼材塑性較低，淬硬傾向明顯，焊接性不好，焊前必須預(yù)熱到較高的溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。注意，?dāng)量法估算是粗略的，因?yàn)殇摬牡暮附有赃€受結(jié)構(gòu)剛度、 焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度等因數(shù)影響，實(shí)際工作中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行抗裂試驗(yàn)及焊接接頭使用焊接性的試驗(yàn)。三、小型抗裂試驗(yàn)法焊完后在室溫下放置24小時(shí)，先檢查焊縫及熱影響區(qū)有無(wú)表面裂紋，再?gòu)拇怪焙缚p方向切取厚度為15mm的金相磨片兩塊，進(jìn)行低倍放大檢查是否存在內(nèi)裂紋?？沙醪皆u(píng)定材料的焊接性。而后調(diào)整工藝 (如預(yù)熱、緩冷等)再焊接試板，直至不產(chǎn)生裂紋。一、低碳鋼的焊接低碳鋼的含碳量0.2

29、5，其塑性好。一般沒有淬硬傾向，對(duì)焊接過(guò)程不敏感，焊接性好。不需要采取特殊的工藝措施，除電渣焊外，通常在焊后不需要進(jìn)行熱處理。厚度50mm的低碳鋼結(jié)構(gòu)，常用大電流多層焊，焊后應(yīng)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火。低溫下焊接剛度較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)焊前預(yù)熱。低碳鋼應(yīng)用最廣泛的是焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等。3.2 碳鋼的焊接一、低碳鋼的焊接采用熔焊法焊接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，焊接材料及工藝的選擇主要應(yīng)保證焊接接頭與工件材料等強(qiáng)度。焊條電弧焊焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)，可選用E4313（J421）、E4303（J422）、E4320（J424）焊條焊接動(dòng)載荷結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、或厚板結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用 E4316（J426）

30、、 E4315（J427）、 E5015（J507）焊條埋弧焊時(shí)，一般采用H08A或H08MnA焊絲配焊劑431進(jìn)行焊接3.2 碳鋼的焊接二、中、高碳鋼的焊接中碳鋼含碳量在0.250.6之間。隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變差，生產(chǎn)中主要焊接各種中碳鋼的鑄件和鍛件。 中碳鋼的焊接特點(diǎn)：1.熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋。中碳鋼屬淬火鋼，熱影響區(qū)金屬被加熱超過(guò)淬火溫度區(qū)段時(shí)，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。 3.2 碳鋼的焊接中碳鋼的焊接特點(diǎn)：2.焊縫金屬產(chǎn)生熱裂傾向大。工件材料中的含C、S、P量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊芯，工件材料熔化后進(jìn)入熔池使焊縫金屬含碳量增加，塑性下

31、降。再加上S、P等雜質(zhì)存在焊縫及熔合區(qū)在相變前可能因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，因此，焊前必須預(yù)熱，同時(shí)減慢熱影響區(qū)的冷卻速度以免產(chǎn)生淬硬組織。 3.2 碳鋼的焊接中碳鋼多用焊條電弧焊。厚件可采用電渣焊，焊后進(jìn)行熱處理 焊條應(yīng)采用抗裂性能較好的低氫焊條。要求焊縫和工件材料等強(qiáng)度時(shí)，可選用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607)焊條，不要求等強(qiáng)度時(shí)，可選用E4315（J427）型強(qiáng)度低些的焊條以提高焊縫的塑性。無(wú)論用那種焊條，均應(yīng)選用細(xì)焊條、小電流，開坡口 進(jìn)行多層焊，以防止工件材料過(guò)多地進(jìn)入焊縫，同時(shí)也可減小焊接熱影響區(qū)的寬度。高碳鋼焊接特點(diǎn)與

32、中碳鋼相似，由于含碳量更高，焊接性變得更差，預(yù)熱的溫度更高，工藝措施更嚴(yán)格。實(shí)際上，高碳鋼的焊接只限于用焊條電弧焊進(jìn)行修補(bǔ)工作。3.2 碳鋼的焊接3.3 合金鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼兩大類機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼用于焊接結(jié)構(gòu)較少。如需焊接，焊接工藝措施與中碳鋼基本相同。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接特點(diǎn)如下1.熱影響區(qū)的淬硬傾向 鋼中含碳量及合金元素越多，鋼材強(qiáng)度級(jí)別越高則焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向越大。強(qiáng)度級(jí)別較大的低合金鋼淬硬傾向增加，熱影響區(qū)易產(chǎn)生馬氏體組織，硬度明顯增高，塑性韌性則下降。3.3 合金鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼兩大類機(jī)械制造用合金結(jié)

33、構(gòu)鋼用于焊接結(jié)構(gòu)較少。如需焊接，焊接工藝措施與中碳鋼基本相同。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接特點(diǎn)如下2.焊接接頭的裂紋傾向 隨著鋼材強(qiáng)度級(jí)別提高產(chǎn)生冷裂紋的傾向也加劇。影響冷裂紋的因素主要由三方面：焊縫和熱影響區(qū)的含氫量；熱影響區(qū)的含氫量；焊接接頭的應(yīng)力大小。 我國(guó)低合金鋼產(chǎn)生熱裂紋的傾向不大。根據(jù)低合金鋼焊接特點(diǎn)，生產(chǎn)中采取以下措施進(jìn)行焊接：1.對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較低的鋼材 在常溫下與對(duì)待低碳鋼一樣。 在低溫或大剛度、大厚度結(jié)構(gòu)進(jìn)行小焊腳、短焊縫焊接時(shí)應(yīng)防止 淬硬組織，要適當(dāng)增大電流減慢焊接速度、選用抗裂性強(qiáng)的低氫焊 條，必要時(shí)需預(yù)熱。 對(duì)鍋爐、受壓容器等重要構(gòu)件，當(dāng)厚度大于20mm時(shí)，焊后必須 退火，以消除應(yīng)

34、力。3.3 合金鋼的焊接根據(jù)低合金鋼焊接特點(diǎn)，生產(chǎn)中采取以下措施進(jìn)行焊接：1.對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金鋼構(gòu)件 焊前一般均需預(yù)熱， 焊接時(shí)，應(yīng)調(diào)整焊接參數(shù)以控制熱影響區(qū)的冷卻速度不宜過(guò)快。 焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。不能立即熱處理時(shí)，可先進(jìn) 行消氫處理，防止因氫引起的冷裂。3.3 合金鋼的焊接3.4 鑄鐵的補(bǔ)焊 鑄鐵含碳量高，組織不均勻，塑性低，焊接性差 鑄鐵鑄造中常出現(xiàn)鑄造缺陷，鑄鐵焊接主要是補(bǔ)焊有熱焊預(yù)熱到600700，冷焊預(yù)熱在400以下3.5 非鐵金屬極其合金的焊接銅及銅合金的焊接 比低碳鋼難得多導(dǎo)熱高，熱量散失，需大電流或火焰液態(tài)易氧化，Cu2O，引起焊接過(guò)程開裂液態(tài)吸氣強(qiáng)，凝固

35、時(shí)來(lái)不及跑出成氣孔電阻小，不適合電阻焊某些銅合金比銅更易氧化。常用焊接方法氬弧焊（紫、青銅）、氣焊（黃銅）、碳弧焊、釬焊等3.5 非鐵金屬極其合金的焊接鋁及鋁合金的焊接 也比較困難易形成氧化鋁，致密，熔點(diǎn)高，阻礙金屬熔合導(dǎo)熱，需要 大功率膨脹系數(shù)大,應(yīng)力邊變形易產(chǎn)生液態(tài)鋁吸收氫氣，易產(chǎn)生氣孔塑性低，易焊縫塌陷，需要墊板常用焊接法氬弧焊、氣焊、電焊、縫焊、釬焊等焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 焊接結(jié)構(gòu)件材料在滿足工作性能要求的前提下，首先要考慮焊接性較好的材料低碳鋼和含碳量小于0.4的低合金鋼都有良好的焊接性，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用；強(qiáng)度級(jí)別較低的低合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接性能與低碳鋼基本相同，而強(qiáng)度明顯提高，應(yīng)優(yōu)先選用

36、。強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接性能稍差些，設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求高的重要結(jié)構(gòu)可以選用。含碳量大于0.4和碳當(dāng)量大于0.4的合金鋼，焊接性不好，設(shè)計(jì)時(shí)一般不宜選用。若必須選用，應(yīng)在設(shè)計(jì)中和生產(chǎn)中采取必要的措施。4.1 焊接結(jié)構(gòu)件材料鎮(zhèn)靜鋼脫氧完全，組織致密，質(zhì)量較高，可選作重要的焊接結(jié)構(gòu)。沸騰鋼含氧量較多組織成分不均勻，焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋。承受動(dòng)載荷、在嚴(yán)寒下工作的重要構(gòu)件等情況不宜選用。異種金屬焊接時(shí)，必須特別注意它們的焊接性及其差異。一般要求接頭強(qiáng)度不低于被焊鋼材中的強(qiáng)度較低者。設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)多用型材，以降低重量，減少焊縫，簡(jiǎn)化工藝。還可以選用鑄鋼件、鍛件或沖壓件來(lái)焊接。4.2 焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)一

37、、焊縫的布置1.焊縫布置應(yīng)盡量分散。兩條焊縫的間距一般要求大于三倍板厚。2.焊縫的位置應(yīng)盡可能對(duì)稱布置。焊后不會(huì)發(fā)生明顯的變形。 4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)3.焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置4.焊縫應(yīng)盡量避開機(jī)械加工面4.1焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)5. 焊縫位置應(yīng)便于操作： 焊縫位置便于電弧焊的設(shè)計(jì) 5. 焊縫位置應(yīng)便于操作： 焊縫位置便于埋弧焊、電焊的設(shè)計(jì)4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì) 此外，焊縫應(yīng)盡量放在平焊位置，盡可能避免仰焊焊縫，減少橫焊焊縫，盡量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次裝配點(diǎn)固二、接頭形式的選擇與設(shè)計(jì)1.接頭形式：對(duì)接、角接、T形接頭、搭接接頭

38、 2.坡口形式：I、V、雙V、Y、雙Y、U 焊條電弧焊對(duì)接焊接時(shí)，板厚為16mm時(shí)，一般可不開坡口（即I型坡口）直接焊成。3.接頭過(guò)渡形式4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì) 4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)4.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)4.1焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)3.接頭過(guò)渡形式4.1焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)4.其它焊接方法的接頭與坡口形式 埋弧焊：接頭形式與焊條電弧焊基本相同，板厚小于12mm時(shí)可不開坡口(即I型坡口)，板厚小于24mm時(shí)按GB986-88 埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸選定 電渣焊：兩工件之間的間隙一般應(yīng)取2535mm。 氣焊：一般采用對(duì)接接頭和角接接頭。 焊

39、接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等。5.1 焊接缺陷與檢驗(yàn) 5.5.1 焊接裂紋1、熱裂紋熱裂紋的特征 熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。 熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。熱裂紋動(dòng)畫仿真熱裂紋產(chǎn)生的原因:晶間存在液態(tài)薄膜。接頭中存在拉應(yīng)力。熱裂紋的防止:限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點(diǎn)雜質(zhì)，如硫和磷含量。Fe和FeS易形成低熔點(diǎn)共晶，其熔點(diǎn)為988，很容易產(chǎn)生熱裂紋?？s小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。減少焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用小線能量，焊前預(yù)熱，合理的焊縫布置等。2、冷

40、裂紋冷裂紋的形態(tài)和特征 焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生冷裂紋。冷裂紋的特征是無(wú)分支，通常為穿晶型。冷裂紋無(wú)氧化色彩。 最常見的冷裂紋是延遲裂紋，即在焊后延遲一段時(shí)間才發(fā)生的裂紋。冷裂紋動(dòng)畫仿真延遲裂紋的產(chǎn)生原因:焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū))的淬火傾向嚴(yán)重，產(chǎn)生淬火組織，導(dǎo)致接頭性能脆化。焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。存在較大的拉應(yīng)力。因氫的擴(kuò)散需要時(shí)間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時(shí)間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。防止延遲裂紋的措施:選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油水；除銹，減少氫的來(lái)源。工件焊前預(yù)熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，并可