焊接工藝基礎(chǔ)及方法

焊接工藝基礎(chǔ)及方法第1頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一金屬材料一、定義金屬就是具有金屬光澤、不透明、高塑性、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及固定熔點(diǎn)特征的結(jié)晶物質(zhì)。二、分類(lèi)純金屬：?jiǎn)我辉睾辖穑簝煞N或兩種以上元素第2頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、金屬的性能：1、物理性能：比重熔點(diǎn)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性導(dǎo)磁性熱膨脹性第3頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、機(jī)械性能（力學(xué)性能）：金屬在外界機(jī)械力的作用下所反應(yīng)出來(lái)的各種性能。強(qiáng)度塑性硬度沖擊韌性疲勞第4頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、工藝性能：焊接性4、化學(xué)性能：返回第5頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一鋼的分類(lèi)及牌號(hào)1、碳素鋼：基本元素——碳、硅、錳、硫、磷1）普通結(jié)構(gòu)鋼例：Q235—A·F2）優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼例：203）工具鋼例：T74）專(zhuān)用鋼例：H08A20g第6頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、普通合金鋼：合金總量﹤3%16Mn125Mn2V1返回第7頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一焊接工藝及方法

一、焊接方法的發(fā)展及其應(yīng)用1、焊接的定義：焊接是指通過(guò)適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過(guò)程使兩個(gè)分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而連接成一體的連接方法。第8頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1)焊接方法的發(fā)展1885年俄國(guó)人別那爾道斯發(fā)明碳極電??；1892年發(fā)現(xiàn)金屬極電??；1930年出現(xiàn)薄皮、厚皮焊條；1950年以后2)應(yīng)用應(yīng)用于現(xiàn)代一切機(jī)器制造行業(yè)，如汽車(chē)、船艦、飛機(jī)、航天、原子能、石油化工、電子等行業(yè)。連接的物體包括金屬（黑色金屬、有色金屬）和非金屬（石墨、陶瓷、玻璃、塑料等）第9頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）焊接優(yōu)越性：節(jié)約金屬節(jié)約時(shí)間和勞動(dòng)力焊接附加設(shè)備少改善勞動(dòng)條件焊縫美觀，結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)堅(jiān)固、嚴(yán)密第10頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.焊接方法的分類(lèi)1）熔化焊接:

使被連接的構(gòu)件表面局部加熱熔化成液體，然后冷卻結(jié)晶成一體的方法稱(chēng)為熔化焊接。如氣焊、電弧焊、電渣焊、激光焊等。第11頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2）壓力焊利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用克服兩個(gè)連接表面的不平度，除去（擠走）氧化膜及其他污物，使兩個(gè)連接表面的原子相互接近到晶格距離，從而實(shí)現(xiàn)在固態(tài)下的連接，這種連接都必須加壓，所以稱(chēng)為壓力焊。如摩擦焊、閃光焊等

第12頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3）釬焊

利用某些熔點(diǎn)低于被連接構(gòu)件熔點(diǎn)的熔化金屬（釬料）作連接的媒介物在連接界面的流散浸潤(rùn)作用，然后冷卻結(jié)晶形成結(jié)合面的方法稱(chēng)為釬焊。如火焰釬焊、電阻爐釬焊、鹽浴釬焊等。第13頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.各種焊接方法在行業(yè)的應(yīng)用

設(shè)備制造：方法較多，如埋弧焊、CO2氣保焊、鎢極氬弧焊、手工電弧焊等。安裝和檢修：以手工電弧焊為主。返回第14頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

二、焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)

熔化焊定義：使被連接的構(gòu)件表面局部加熱熔化成液體，然后冷卻結(jié)晶成一體的方法稱(chēng)為熔化焊接。第15頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1．焊接電弧

焊接電弧，實(shí)質(zhì)上就是在一定的條件下，兩電極間的氣體發(fā)生強(qiáng)而有力的、持久的放電現(xiàn)象。第16頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1)電弧的產(chǎn)生A電極發(fā)射電子發(fā)射形式分為熱發(fā)射、電場(chǎng)發(fā)射、光發(fā)射、碰撞發(fā)射。B氣體的電離電離分為熱電離、光電離和碰撞電離。第17頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）焊接電弧的組成

A陰極區(qū)：發(fā)射電子區(qū)，溫度為2200~3600K，放熱量占全電弧的38%；B弧柱區(qū)：氣體電離區(qū)，溫度為5000~8000K，發(fā)熱量占全電弧的20%；C陽(yáng)極區(qū)：接受陰極發(fā)射電子的轟擊區(qū)，溫度為4200K，發(fā)熱量占全電弧的42%。第18頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）電弧的靜特性定義：在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長(zhǎng)一定的情況下，電弧電壓與焊接電流之間的關(guān)系叫電弧的靜特性。也稱(chēng)伏安特性。第19頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一A電弧的靜特性曲線a-b陡降段：電弧燃燒不穩(wěn)定b-c水平段：手弧焊和埋弧焊、鎢極氬弧焊c-d上升段：熔化極氣保焊（氬弧焊、CO2氣保焊）第20頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第21頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一B電弧電壓與弧長(zhǎng)的關(guān)系U=a+bLU---電弧電壓a----陰極與陽(yáng)極電壓降之和，即U陰+U陽(yáng)（V）b----弧柱單位長(zhǎng)度上的電壓降（V/mm）L-----弧柱長(zhǎng)度（mm）第22頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一C影響電弧靜特性的因素電弧長(zhǎng)度的影響：弧長(zhǎng)增加，電弧電壓增加，曲線上移。周?chē)鷼怏w種類(lèi)的影響：如在氬氣中加入50%的氦氣，則電弧電壓升高，曲線上移；周?chē)鷼怏w介質(zhì)壓力的影響：氣體壓力越大，對(duì)電弧的冷卻作用越強(qiáng)，則電弧電壓升高，曲線上移；第23頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4）影響電弧穩(wěn)定燃燒的因素A焊接電源的影響如外特性欠佳、空載電壓過(guò)低、電源的極性等B熔渣（焊條涂料）的影響藥皮成分電離電位的高低、藥皮的厚度等；C氣流的影響D焊件表面污物的影響F電磁力的影響第24頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一電磁力的影響電弧在電磁場(chǎng)的作用下，發(fā)生電弧偏離軸線的現(xiàn)象，叫磁偏吹?？赏ㄟ^(guò)改變接線位置來(lái)控制，或改變焊條傾角或減小電流來(lái)減小影響。第25頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5)焊接極性:定義:直流電弧焊或直流切割時(shí),焊件與電源輸出端正負(fù)極的接法.正接:焊件(+)電極(--)反接:焊件(--)電極(+)應(yīng)用:TIG方法等。第26頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2熔化焊接1）熔化焊的特點(diǎn)A熱源是移動(dòng)的；B熱源溫度高而集中；C受熱金屬體積??；D凝固時(shí)間短；F具有高的溫度梯度；第27頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一G化學(xué)反應(yīng)不平衡；H化學(xué)成分和金相組織發(fā)生變化；I基本金屬的組織變化第28頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）兩個(gè)概念

焊接熱循環(huán)：熱源沿被焊工件按一定方向移動(dòng)時(shí)，焊接溶池（焊縫）或近縫區(qū)某點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化。第29頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第30頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一焊接線能量：向單位長(zhǎng)度焊縫內(nèi)輸入的熱量稱(chēng)為焊接線能量。q=ηUI/v(J/cm)q—焊接線能量（焦耳/厘米)U—焊接電壓（伏特）I—焊接電流（安培）V—焊接速度（厘米/秒）

η—電弧有效熱功率利用系數(shù)手工：0,7~0.8;埋狐:0,85~0.95;鎢極:0.5第31頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3焊條的熔化

(1)焊條金屬的加熱電阻加熱-----輔助熱源電弧加熱-----主要熱源化學(xué)熱------僅占1-3%,可忽略(2)焊條金屬的熔化過(guò)渡短路過(guò)渡顆粒狀過(guò)渡射流過(guò)渡第32頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4焊縫成形

H---熔深B---熔寬a---余高B/H---成形系數(shù),影響裂紋和氣孔的產(chǎn)生

Fm---母材金屬在焊縫截面中所占的面積FH---填充金屬在焊縫截面中所占的面積r=Fm/(Fm+FH)----熔合比,決定焊縫的化學(xué)成分機(jī)械性能裂紋敏感性第33頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5焊接結(jié)晶過(guò)程

結(jié)晶:液態(tài)金屬在冷卻過(guò)程中,凝結(jié)成本身具有的晶體結(jié)構(gòu).(1)一次結(jié)晶定義:形核過(guò)程長(zhǎng)大第34頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一偏析:顯微偏析區(qū)域偏析層狀偏析第35頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)組織性能的影響:粗大柱狀晶降低焊縫塑性韌性熱裂紋傾向大抗晶間腐蝕力下降改善措施變質(zhì)處理振動(dòng)結(jié)晶第36頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)二次結(jié)晶定義:過(guò)程:改善措施:焊后熱處理多層焊接錘擊焊道跟蹤回火處理返回第37頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三常用的焊接方法

（一）手工電弧焊（焊條電弧焊）1、手工電弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：A、設(shè)備簡(jiǎn)單；B、工藝靈活，適合各種位置下的焊接，對(duì)焊縫接頭裝配精度要求不高；C、適用性強(qiáng)，幾乎可以焊接所有的鋼種；D、容易控制形狀復(fù)雜的工件的焊接變形。第38頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一缺點(diǎn)A對(duì)焊工要求高B勞動(dòng)條件差C生產(chǎn)率低應(yīng)用廣泛使用在造船鍋爐,壓力容器等等制造維修行業(yè)。第39頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一２、手工電弧焊的工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù)／規(guī)范：焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的各個(gè)物理量．（１）焊接電流：最重要的參數(shù)Ａ焊條直徑Ｂ焊接位置Ｃ焊接層次第40頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（２）焊接電弧電壓：重要的參數(shù)（３）焊接速度：重要的參數(shù)（４）焊條類(lèi)型：較重要的參數(shù)（５）焊機(jī)類(lèi)型：次要的參數(shù)（６）焊接層次：次要的參數(shù)第41頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一手工電弧焊工藝一、焊接規(guī)范：1、焊條：直徑、牌號(hào)2、焊機(jī)3、焊接電流4、焊接電壓5、焊接速度6、層道數(shù)第42頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、引弧1、劃擦法2、接觸法三、焊條傾角：1、板平焊2、板立焊第43頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一焊條偏心第44頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、焊條擺動(dòng)方法：1、板平焊2、板立焊四、焊縫的起弧、接頭和收弧第45頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）埋弧焊

1、埋弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：A生產(chǎn)率高B改善勞動(dòng)條件,降低勞動(dòng)強(qiáng)度C質(zhì)量好D節(jié)省材料和電能第46頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一缺點(diǎn):A、設(shè)備復(fù)雜；B、只適合水平位置的焊接，C、難以焊接有色金屬；D、容易出現(xiàn)氣孔E、不適合焊接薄板。應(yīng)用廣泛使用在造船鍋爐等制造行業(yè)第47頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一２、埋弧焊的工藝參數(shù)（１）焊接電流：（２）焊接電弧電壓：（３）焊接速度：

第48頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（三）TIG焊

1、TIG焊的特點(diǎn)及應(yīng)用原理:優(yōu)點(diǎn)：A保護(hù)效果好,焊縫質(zhì)量高B操作容易,適用全位置焊,易于機(jī)械化自動(dòng)化C熱量集中,焊接應(yīng)力變形小第49頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一缺點(diǎn):A、成本高；B、引弧困難，C、對(duì)焊工危害較大。應(yīng)用廣泛使用在高合金和有色合金的焊接上。第50頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一２、TIG焊的工藝參數(shù)（１）焊接電流：（２）焊接電弧電壓：（３）焊接速度：（4）焊接電源種類(lèi)及極性：（5）鎢極直徑：（6）氬氣流量：第51頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（三）CO2焊

1、CO2焊的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn):CO2的氧化性氣孔:CON2H2抗冷裂性飛濺（富氬）第52頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點(diǎn)：A保護(hù)效果較好,焊縫質(zhì)量較高B明弧焊,操作容易,適用全位置焊,易于機(jī)械化自動(dòng)化C熱量集中,焊接應(yīng)力變形小D成本低缺點(diǎn):A、飛濺大；B、易氧化。應(yīng)用廣泛使用在汽車(chē)管道等制造上.第53頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一２、CO2焊的工藝參數(shù)（１）焊接電流：（２）焊接電弧電壓：（３）焊接速度：3焊接設(shè)備焊接電源焊槍及送絲機(jī)構(gòu)供氣系統(tǒng)控制系統(tǒng):提前送氣、滯后停氣第54頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（四）電渣焊

1、電渣焊的特點(diǎn)及應(yīng)用原理特點(diǎn):A勞動(dòng)效率高；B、不易出現(xiàn)氣孔等缺陷C、成本低；D、只適合垂直位置的焊接，E、晶粒粗大。返回第55頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一接頭型式圖2-3焊接接頭基本型式(GB985)a.對(duì)接接頭b.搭接接頭c.丁字接頭d.角接接頭焊接接頭一、焊接接頭的基本形式第56頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖2-5