焊接工藝及方法

焊接工藝及方法第一章焊接電弧的基礎(chǔ)知識2一、焊接的概念焊接是指通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使兩個分離的固態(tài)物體(工件)產(chǎn)生原子間或分子間結(jié)合

力而連接成一體的連接方法。常用的方法：加熱或加壓，或兩者并用。第一節(jié)

焊接的本質(zhì)及分類3二、

焊接方法的分類焊接方法分為三大類：熔焊、壓焊和釬焊。熔焊分為：焊條電弧焊、埋弧焊、氬弧焊、CO,焊等；

壓焊分為：電阻焊、摩擦焊等；釬焊分為：火焰釬焊、爐中釬焊等；第二節(jié)

焊接電弧一、焊接電弧的產(chǎn)生電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，它是帶電粒子通過兩電極之間氣體空間的一種導(dǎo)電過程。氣體導(dǎo)電必須具備兩個條件：①

兩電極之間有帶電粒子；②

兩電極之間有電場。帶電粒子在電場作用下運動形成電流，從而使兩電極之間的氣體空間成為導(dǎo)體，也就形成了電弧

。5.電流電源電阻陽極陰極6焊接電弧

氣

體放電現(xiàn)象條件

有帶電粒子電極兩端有電壓降(碰撞傳遞能量),氣體電離陰極電子發(fā)射產(chǎn)生帶電粒子的途徑：電離：熱電離、場致電離、光電離；陰極電子發(fā)射：熱發(fā)射、場致發(fā)射、光發(fā)射和粒子碰撞發(fā)射。7二、

電弧的構(gòu)成焊接電弧分為三個區(qū)：

陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)。陰極區(qū)和陽極區(qū)上有斑點，即陰極斑點和陽極

斑點(電流密度大，溫度高，發(fā)出光亮的點)

,

各

區(qū)溫度分布情況如下：1.

弧柱區(qū)的溫度最高，但熱量大部分通過對

流的形

式流失了2.

陰極區(qū)的熱量用于對陰極加熱，這部分熱量可用

于加熱填充材料或工件83.陽極區(qū)的熱量主要用于加熱工件和焊材，陽極和陰極相比，陰極產(chǎn)熱量相對較高結(jié)論：1.

弧柱對整個的焊接電弧起到主要的作用。2.

當(dāng)電流一定時，電弧電壓大小與電弧的弧長成正

比。弧長增加，電弧電壓增大。9三、

電弧的溫度分布圖

電族的溫度、電流密度加能量密度的軸向分布示意圖圖電強徑向溫度分布示意圖1U一、焊絲的熔化電弧時，用于加熱、熔化焊絲的熱源是電弧

熱和電阻熱。第

三

節(jié)

焊

絲

的

熔

化

與

熔

滴

過

渡二、

熔滴過渡的主要形式及特點熔化極電弧焊時，熔滴的過渡形式主要有：接觸過渡、自由過渡及渣壁過渡。各種形式又有劃分：1.

接觸過渡又分為：

短路過渡

(主要用于堿性焊條電弧焊及細(xì)絲氣體保護電弧焊)、

搭橋

過

渡

(用于非熔化極氣體保護焊);122.

自由過渡又分為：

滴狀過渡(

弧

壓

高，分為粗

滴和細(xì)滴過渡，粗滴過渡飛濺大，細(xì)滴過渡適

于CO,

氣體保護焊接和酸性焊條焊接和鋁合金熔化極氬弧焊或大電流焊接或活性氣體保護焊

中

)

、噴

射

過

渡

(適于氬氣或富氬氣體

焊接厚

板

)

;3.

渣壁過渡出現(xiàn)在焊條電弧焊和埋弧焊中。13第二章

焊條電弧焊14第一節(jié)焊條電弧焊的原理及特點一

、焊條電弧焊的特點操作靈活；對接頭的裝配要求較低；可

焊材料廣；生產(chǎn)率低、勞動強度大；焊接質(zhì)量對焊工的依賴性強；15焊

接

方

向焊

條保護氣體熔

渣母

材熔池二.焊條電弧焊接過程：焊縫16第二節(jié)

焊條電弧焊的焊接材料一、焊條焊條是由焊芯與藥皮兩部分組成。焊條直徑共有φ1.6mm-φ8mm八種規(guī)格；

焊條

長度200-600mm

之間。常用的是φ3.2mm

、φ4mm

、φ5mm

三種；長度分別為350mm

、400mm、450mm。17焊條結(jié)構(gòu)示意圖18二、

焊條的分類、型號及牌號1

、焊條的型號及牌號(以碳鋼焊條為例)

型號：E5015表示焊條藥皮為低氫型，適用直流反接焊接表示焊條適用于全位置焊接(0、1全位置；2平焊及平角焊；4立向下焊)表示熔敷金屬的抗拉強度最小值為50kgf/mm2(490MPa)表示焊條19藥皮類型藥皮主要成份(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鈦型氧化鈦>35%鈦鈣型氧化鈦30%以上，碳酸鹽20%以下鈦鐵礦型鈦鐵礦≥30%氧化鐵型多量氧化鐵和較多錳鐵脫氧劑纖維素型有機物≥15%低氫型含鈣、鎂的碳酸鹽和相當(dāng)量的螢石石墨型多量石墨鹽基型氯鹽和氟鹽20按主要成份劃分的藥皮類型：2、

焊條的分類生產(chǎn)中常用碳鋼焊條有鈦鈣型與低氫型兩種。(1)鈦鈣型焊條

(E4303

E5003)又稱為酸性焊條。特點：電弧穩(wěn)定、可交直流兩用；脫渣容易，飛濺少，有害氣體少，適用于全位置焊。

力學(xué)性能和抗裂能力較差。21(2)低氫型焊條

(E5015

E5016)又稱為堿性焊條。特點：焊縫的力學(xué)性能及抗裂能力均優(yōu)于酸性焊條；但工藝性能較差，必須用直流電源

；飛濺

大，脫渣難。用前300~400℃×1-2h烘干。223、

焊條的選用原則考慮工件的物理、力學(xué)性能和化學(xué)成分?？紤]工件的工作條件和使用性能。對于承受動載荷和沖擊載荷的工件，除了

要保證

抗拉強度、屈服強度外，對沖擊韌

性

、塑

性均有較高要求，此時應(yīng)選用低氫型焊條。23考慮改善焊接工藝。在酸性焊條和堿性焊條都可以滿足的地方，鑒于堿性焊條對操

作技術(shù)及施工準(zhǔn)備要求高，優(yōu)先采用酸性

焊條。考慮經(jīng)濟性。在保證使用性能的前提下，盡量選用價格低廉的焊條。根據(jù)我

國的

礦藏資源，大力推廣使用鈦鐵礦型焊條。24考慮效率。對焊接工作量大的結(jié)構(gòu)，有條件時盡量采用高效率焊條，或選用底層焊

條、立向下焊條之類的專用焊條。考慮工件的復(fù)雜程度、剛度大小、焊接坡口制備和焊接部位等。對因受條件

限制而

使某些焊接部位難以清理干凈時，

優(yōu)

先選

用氧化性強，對鐵銹、氧化皮和油污反應(yīng)

不敏感的酸性焊條，防止產(chǎn)生氣孔等缺陷。25第三節(jié)

焊縫形式與焊縫分類一、接頭形式焊條電弧焊用于結(jié)構(gòu)工程的連接

形式是復(fù)雜多樣的。按零部件的特征分為板狀連

接管狀連接、管板連接三種；按施焊位置分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種；26按接頭形式分為對接接頭、角接接頭、T形接頭、搭接接頭、十字接頭、端接接頭、

卷邊接頭等；按坡口形式分為I

形坡口、

V形坡口、

X形坡口、

U形坡口、雙U形坡口、

K形坡口、Y形坡口等。按焊縫斷續(xù)情況可分為連續(xù)焊縫和間斷焊縫。27二、

坡口坡口是根據(jù)設(shè)計或工藝需要，在工件待焊部位加工成一定的幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)

成的溝槽。開坡口的目的：保證電弧能深入到焊縫根部使其焊透；獲得良好的焊縫成形以及便于清渣；調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成份；28坡口的形式主要有以下幾種：a---I形、

b---V形、

c---X形

、d---U

形29第四節(jié)

焊條電弧焊工藝參數(shù)及選擇焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類和極性、焊接層數(shù)等。焊接工藝參

數(shù)選擇的正確與否，直接影響焊縫形狀

、尺

寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此選擇合適的焊

接工藝參數(shù)是焊接生產(chǎn)中不可忽視的一個重

要問題。30一、焊條直徑焊條直徑是指焊芯直徑。它是保證焊接質(zhì)量和效率的重要因素。

焊條直徑一般根據(jù)

工件厚度選擇。

同時還要考慮接頭形式、施

焊位置和焊接層數(shù)，對于重要結(jié)構(gòu)還要考慮

焊接熱輸入的要求，在一般情況下，

焊條直

徑與工件厚度之間關(guān)系的參考數(shù)據(jù)，

如下表

所示。31焊件厚度/mm234-56-12>13焊條直徑/mm23.23.2-44-54-6焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系如下：32二、

焊接電源種類和極性的選擇用交流電焊接時，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電焊接，電弧穩(wěn)定、柔順、飛濺少。但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧

性差，必須采用直流弧焊電源。用小電流焊

接薄板時，也常用直流弧焊電源，因為引弧

比較容易，電弧比較穩(wěn)定。33低氫型焊條用直流電焊接時，

一

般要用反接，因為反接的電弧比正接穩(wěn)定。

焊接薄板時，焊接電流小，電弧不穩(wěn)

，因

此焊接薄板時，不論用堿性焊條還是用酸

性焊條，都選用直流反接。34三、

焊接電流的選擇選擇焊接電流時，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊條直徑、工件厚度、接頭型式、焊接位置和

層數(shù)等因素綜合考慮。表：焊接電流和焊條直徑的關(guān)系焊條直徑/mm1.62.02.53.2456焊接電流/A25-4040-6550-80100-130160-210200-270260-30036四、

焊縫層數(shù)的選擇在工件厚度較大時，往往需要進行多層焊。焊接層數(shù)主要根據(jù)鋼板厚度、焊條直徑、

坡口型式和裝配間隙等來確定，可作如下近

似估算：n=δ/d式中：

n為焊接層數(shù)；δ為工件厚度(毫米);d為焊條直徑(毫米)。37五、

電弧電壓與焊接速度的控制焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度來決定：電弧長度越大，電弧電壓越高，電

弧長度越短，電弧電壓越低。在焊接過程

中，

應(yīng)盡量使用短弧焊接。焊接過程中，焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時還要使

焊縫寬度和余高符合設(shè)計要求。39注意：1.

焊接電流主要影響焊縫的深度和余高2.

電弧電壓主要影響的是焊縫的寬度和余高40第三章

埋

弧

焊第一節(jié)

埋弧焊的原理及特點埋弧焊是目前廣泛使用的一種生產(chǎn)效率較高的機械化焊接方法。它與焊條

電弧焊相比，雖然靈活性差一些，但焊

接質(zhì)量好、效率高、成本低，勞動

條件

好。42一、埋弧焊的焊接過程埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。43Ⅲ

IVV

NIb)埋弧焊時焊縫的形成過程一

電

弧

4

—

熔

池

金

屬

5

一

熔

渣

6

一

焊

縫

7

一

焊

件

8

—

造殼I

Ⅱ1

—

焊

劑

2

一焊

絲

3埋弧焊接過程：44焊接實例1:45焊接實例2:46二

、埋弧焊的特點1、

埋弧焊的主要優(yōu)點焊接生產(chǎn)率高焊縫質(zhì)量好焊接成本較低勞動條件好472、

埋弧焊的主要缺點(1)難以在空間位置施焊(2)對焊件裝配質(zhì)量要求高(3)不適合