熱加工工藝基礎焊接課件-圖文

熱加工工藝基礎焊接課件第一節(jié)

概

述

(P120)·

焊接是利用加熱或加壓

(或兩者并用),并且用或不用填料，使分離的兩部分金屬達到原子結合的一種加工方法?！?/p>

熱切割是利用熱能使材料分離的方法。·

在機械制造、建筑、車輛、石油化工、原子能、航空航天等部門得到廣泛運用。焊接運用視頻第

一

節(jié)概述

(P120)焊接方法的種類很多，按焊接過程的特點可分為三大類：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，然后冷卻結晶，形成焊縫，將兩部分金屬連

接稱為一個整體。2)壓焊：

在焊接過程中需要加壓的一類焊接方法。3)釬焊：

利用熔點比母材低的填充金屬熔化后，填充接頭間隙

并與固態(tài)的母材相互擴散實現(xiàn)連接的一種焊接方法。激光焊電子束焊等離子弧焊氣體保護焊埋弧焊焊條電弧焊焊接方法種類很多，按照焊接過程的物理特點可分

為熔焊、壓焊和釬焊三類。

常用焊接方法有：

(P121)高能焊堆焊與噴涂電渣焊電弧焊氣焊熔焊爆炸焊超聲波焊電阻焊擴散焊摩擦焊真空釬焊感應釬焊爐中釬焊電阻釬焊鹽浴釬焊火焰釬焊烙鐵釬焊對焊縫焊點焊釬焊壓焊焊接的優(yōu)點

(P121)1)連接性能好，密封性好，承壓能力高；2)省料、省工、成本低；3)重量輕；4)簡化工藝。焊接的缺點

(P122)1)焊接結構是不可拆卸的，更換修理不便；2)焊接接頭的組織和性能往往要變壞；3)要產生焊接殘余應力和焊接變形；4)會產生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等。第二節(jié)常用焊接與切割方法(P123)現(xiàn)在我國常用的焊接方法有(1)焊條電弧焊、(2)埋弧

自動焊、(3)氣體保護電弧焊(氬弧焊和CO2

氣體保護

焊)、(4)等離子弧焊、(5)電阻焊、(6)摩擦焊和(7)釬焊等。氣焊由于焊接變形大、生產效率低等原因，現(xiàn)在已經(jīng)

不常用。利用電流通過液體熔渣所產生的電阻熱進行焊接的

熔焊方法，稱電渣焊。電渣焊由于熱處理困難，有被窄

間隙埋弧自動焊取代的趨勢。焊鉗焊條藥皮電弧焊縫金屬焊件一、焊條電弧焊

(P123)焊條電弧焊是利用電弧作為熱源，手工操縱焊條進

行焊接的方法，又稱手工電弧焊。

生產演示起保護作用

的氣體電焊機熔池(1)焊條的組成的作用：

焊條由焊芯和藥皮組成。1)焊芯的作用：一方面作電極，起導電作用，產生電弧，提供焊接熱源；另一方面作為填充金屬，與熔化的母材共同組成焊縫

金屬；焊芯采用焊接專用金屬絲。如H08Mn2SiA等。1.焊條

(

視

頻

)

(P123)2)焊條藥皮對保證焊條電弧焊的焊縫質量極為重要。

其主要作用有：(1)

改善焊接工藝性。易于引弧和再引弧，可穩(wěn)定電

弧燃燒，減少飛濺，并使焊縫成形美觀。(2)

機械保護作用；藥皮熔化后產生氣體和熔渣，可

隔絕空氣，保護熔滴和熔池金屬。(3

)

冶金處理作用。能脫氧、去硫、滲合金、除氫。1.焊條

(P123)藥皮焊條芯原料種類原

料名

稱作

用穩(wěn)弧劑造氣劑造渣劑脫氧劑稀渣劑粘結劑碳酸鉀、碳酸鈉、長石、大理石、鈦白粉、鈉水玻璃、鉀水玻璃淀粉、木屑、纖維素、大理石大理石、螢石、菱苦土、長石、錳礦,鈦鐵礦、黃土、鈦白粉、金紅石錳鈦、硅鐵、鈦鐵、鋁鈦、石墨錳鐵、硅鐵、烙鐵、鉬鐵、釩鐵、鎢鐵螢石、長石、鈦白粉、鈦鐵礦鉀水班璃、鈉水班璃改善引弧性能，提高電弧燃燒的穩(wěn)定性造成一定量的氣體，隔絕空氣，保護焊接熔滴與熔液造成具有一定物理-化學性能的熔渣，保護縫焊。堿性渣中的C①還可起脫硫、磷作用降低電弧氣氛和熔渣的氧化性，脫除金屬中的氧。錳還起脫硫作用使縫焊金屬獲得必要的合金成分增加熔渣流動性，降低熔渣粘度將藥皮牢固的粘在鋼芯上焊條藥皮的組成(2)焊條的種類、型號、牌號

(P125)1)焊條的種類：按用途分有：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、

不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條、鎳和鎳合金焊條、

銅合銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等。按藥皮性質分：

酸性焊條

(酸性氧化物為主),

堿性焊條

(堿性氧化物和螢石CaF?

為

主

)

。2)焊條型號：是國家標準中的焊條代號。如E4303,E

表示焊條，43表示熔敷金屬抗拉強度最小值kgf/mm2

;03

表示焊接位置為全位置、電流種類為交直流及藥皮類

型為鈦鐵礦型。3)焊條牌號：是焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號，用一個大寫漢語拼音字母和三個數(shù)字表示；如J422

,J

表示結構鋼

焊條，42表示焊縫金屬抗拉強度等級kgf/mm2,2

表示

藥皮類型和電流種類

(P152

表3-3)。(3)堿性焊條和酸性焊條特性

(P122)·

兩者性能差別很大，使用時不能隨意互換?！A性焊條的特點有：1)機械性能好；2)工藝性能差；3)焊縫金屬抗裂性好；4)對銹、油、水的敏感性大，易出

氣孔；5)有毒煙塵多。用于重要的結構鋼或合金鋼結構。·酸性焊條機械性能較差，但工藝性能好；貨源充足，價格

低；用于一般結構鋼。焊條的選用原則

(P126)1)等強度原則；2)同成分原則；3)抗裂性要求；4)低成本要求。焊條直徑大小選擇視頻2、

焊條電弧焊的特點和應用范圍

(P126)(1)焊條電弧焊的特點：1)設備簡單、操作靈活；2)可焊接多種金屬材料；3)室內、外焊接效果相近；4)對焊工操作水平較高，生產率較低。(2)焊條電弧焊的應用范圍1)適用于單件小批量生產，用于厚度2MM

以上的各種場合。2)一定要有電源和相應的焊條，鈦等易氧化金屬不能用焊條電弧焊。二

、埋

弧

焊(P127)埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法，

其電弧的引燃、焊條送進和電弧移動都采用機器來完成。埋弧焊焊接過程如圖所示。1—焊件2—焊劑

3—焊劑漏斗4-焊絲5—送絲滾輪

6—導電嘴

7—焊縫8—渣殼生產過程埋弧焊設備

(P127)工件二、埋弧焊2、焊接材料

(P127)有焊絲和焊劑焊絲——除了作為電極和填充金屬外，還可以有滲合金、脫氧、去硫等冶金處理作用。焊劑——熔煉焊劑和燒結焊劑兩種。熔煉焊劑主要起保護作用。燒結焊劑除了保護作用外，還可以起滲合金、脫氧、去硫等冶金處理作用。二、

埋弧自動焊工藝

(P128)埋弧自動焊常用的接頭形式是對接接頭和T形接頭。T型接頭應盡可能采用船形焊，以保證焊接質量。(a)

平角焊位置

(b)

平焊位置3、埋弧自動焊工藝

(P129)埋弧自動焊盡量采用雙面焊，以便易于焊透，減少焊

接變形。不能采用雙面焊則采用單面焊。如圖所示。(c)

采用墊板

(d)

采用鎖底坡口(b)

采用打底焊(a)

雙面焊為了防止焊穿，埋弧自動焊對焊接

的第一道焊縫焊接

時常采用焊劑墊。如圖所示。3、埋弧自動焊工藝

(P129)圖3-

3

焊劑墊3、

埋

弧

自

動

焊

工

藝

(P129)埋弧焊的工藝參數(shù)主要有：焊絲直徑、焊接電流、電

弧電壓和焊接速度等。焊接電流越大，焊道厚度就越大，生產率就越高。電弧電壓高，焊道寬度就大，可以獲得合適的焊縫成形系

數(shù)。焊縫成形系數(shù)太小，冷卻凝固時會形成中心線偏析，

易產生熱裂紋。(a)

(b)圖3

-

4

焊縫宏觀偏析與焊縫成形系數(shù)的關系埋弧焊焊絲從導

電嘴深處長度較短，故可采用大電流焊接，

比手工電弧焊高4倍；

故適宜焊接較厚材料；

也可焊接大直徑筒體，

如圖所示。3、

埋弧自動焊工藝(P130)圖

3

-

5

環(huán)

縫

埋

弧

焊

示

意

圖滾輪架4、

埋弧自動焊的特點和應用

(P130)埋弧焊與手工電弧焊相比，具有如下優(yōu)點：1)生產率高、節(jié)省焊接材料，成本低：電流大、熔深大，可以不開或少開坡口。2)焊接質量好，而且穩(wěn)定：工藝參數(shù)穩(wěn)定，不要求高的操

作技術，成形美觀。3)勞動條件好：沒有弧光，沒有飛濺。4、

埋弧自動焊的特點和應用

(P130)埋弧自動焊的缺點：1)適應性較差，焊前準備工作量大；2)焊接電流強度大，不適于3mm

以下薄板；3)難以完成鋁、鈦等強氧化性金屬及合金的焊接；4)設備一次性投資較大。適用于大批量生產中、厚板結構的長直縫與直徑較大

的環(huán)縫。三、氣體保護焊

(P130)氣體保護焊是用外加氣體保護電弧區(qū)的熔滴和熔池及焊縫

的電弧焊。常用保護氣體有惰性氣體(如氬氣Ar)

和活性氣體

(CO?)

兩種。1、

氬弧焊：氬氣保護電弧焊簡稱氬弧焊?！?/p>

氬弧焊分為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊；如圖

3

-

6所示?！?/p>

鎢極氬弧焊：電極材料可用純鎢或鎢合金，其在焊接過程中不熔化，故需采用焊絲；焊接電流較小，適于薄板焊接?！?/p>

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。氬弧焊的電源種類和極性

(P131)·

鎢極氬弧焊一般采用直流正接

(

工件為正極，鎢極為負極),以減少鎢極燒損；但焊接鋁、鎂金屬時，為去除

氧化物而利用“陰極破碎”

(正離子高速對陰極表面進

行轟擊以消除氧化膜)可采用直流反接?！?/p>

但從考慮既要有降溫作用又要有陰極破碎作用，焊接鋁

合金時最好采用交流電源?！?/p>

熔化極氬弧焊一般采用直流反接

(電極溫度高，電弧穩(wěn)

定

)

。(c)

單邊卷邊

(d)

卷邊對接圖

3

-

7

薄板鎢極氬弧焊接頭形式示例鎢極氬弧焊需要加填充金屬。填充金屬可以是焊絲，也可

以是在焊接接頭中附加填充金屬條或采用卷邊接頭等，如圖所

示。

(b)

夾條對接(a)

對接氬弧焊的特點

(P132)1)機械保護效果很好；2)電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺小，表面無熔渣，焊縫成形美觀，質量好。3)電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，焊縫周圍氣流冷卻，熱影響區(qū)小，焊后變形小，適于薄板焊接；4)電弧為明弧可見，可以全位置焊，易于自動控制焊縫。5)氬氣、氦氣價格較貴，焊件成本高。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、CO?氣體保護焊

(P133)·C0,

焊采用CO,

為保護氣體，其焊接過程如圖所示。CO?

在高溫下會分解氧化金屬，故不能焊接易氧

化的非鐵金屬和不銹鋼；需采用能脫氧和滲合金

的特殊焊絲(如H08Mn2SiA)?！?/p>

可分為自動焊和半自動焊(送絲自動，電弧移動手工)。其設備包括：主電路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、

焊槍、供氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。CO?氣體保護焊特點

(P133)1)生產率高；電流大，易于自動化，無渣殼。2)成本低；

CO2價廉，只有埋弧焊成本的50%左右；3)焊縫質量較好；4)采用氣體保護，能全位置焊接，易于自動控制；5)焊縫成形差，飛濺大;6)不能焊接易氧化的非鐵金屬和不銹鋼；7)設備較復雜，使用和維修不便。適于焊接低碳鋼和強度級別不高的普通低合金結構鋼。四、

等離子弧焊和切割(P134)1、等離子弧的產生：等離子弧是一種電離度很高的壓縮電??；溫度高，能量密度大；其發(fā)生裝置如圖所示，在三個壓縮作用下形成等離子弧

鎢極1)機械壓縮效應；2)熱壓縮效應；-o十電阻M3)電磁壓縮效應。溫度可達24000K

—50000K。保護氣噴嘴等離子弧直流電源離子氣冷卻水焊件鎢極離子氣冷卻水-6保護氣+Ω噴嘴電阻

等離子弧焊件2)等離子弧焊接

(P135)

:

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；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。直流電源Ml3)等離子切割

(P136)

:

它利用能量密度高的高溫高速

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。鎢

極一

離

子

氣—

O-等離子流等離子弧焊和切割的特點

(P136)有小孔效應，能較好實現(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，焊接質量好，生產率高。用于航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術的銅及銅合金、

鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接。五、

電阻焊(P136)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。F0o(a)

點焊

(b)

凸焊

(c)

縫焊

(d)

對焊1、點焊

(P137)點焊：利用電流通過兩圓柱形電極和搭接的兩焊件產生電阻熱，將焊件加熱并局部熔化，形成一個熔核(其周圍為塑性狀態(tài)),然后在壓力下熔核結晶，形成一個焊點

的焊接方法。如圖所示，點焊的接頭形式如圖所示，均為搭接接頭，焊接前應清理。1、點焊

(P137)點焊的工作循環(huán)有如圖所示的兩種方式。電焊的主要焊接

參數(shù)是電極壓力、焊接電流和通電時間；壓力過大、電流過小，會使熱量少，焊點強度下降；壓力過小、電流大會使熱量大而不穩(wěn)定，易飛濺，燒穿。點焊時會發(fā)生點焊分流現(xiàn)象，如圖所示，故焊點間距不宜過小。點焊生產過程示例a)

b)凸焊是在一工件的貼合面上預先加工出一個或多個凸

起點，使其與另

一工件表面接觸，加壓并通電加熱，凸起

點壓塌后，使這些接觸點形成焊點的電阻焊方法。(a)

點焊

(b)

凸焊

(c)

縫焊

(d)

對焊2、凸焊

(P138)F03、縫焊

(P139)·

縫焊與點焊同屬于搭接電阻焊，焊接過程與點焊相似，采用滾盤作電極，邊焊邊滾，相鄰兩個焊點重疊一部分，形成一條有密封性的焊縫。焊接分流現(xiàn)象較嚴重，故同等條件下焊接電流較大。主要用于有密封性要求的薄板件?！?/p>

縫焊生產汽車油箱視頻·

滾焊過程

視頻縫焊搭接(c)

縫焊焊縫焊接接頭形式4、對焊

(P139)·

對

焊是利用電阻熱將焊件斷面對接焊合的一種申阻焊，可分為電阻對焊和閃光對焊。

對焊的應用

如圖所示。(1)電阻對焊：

先加預壓，使兩端面壓緊，再通電加熱，使待焊處達到塑性溫度后，再斷電加壓頂

鍛，產生一定塑性變形而焊合。其焊接循環(huán)如圖

3-

14

所示。適于截面簡單，直徑小于20mm和強

度要求不高的桿件。3、對焊

(P139)(2)閃光對焊：兩焊件不接觸，先加電壓，再移動

焊件使之接觸，由于接觸點少，其電流密度很大，

接觸點金屬迅速達到熔化、蒸發(fā)、爆破，呈高溫

顆粒飛射出來，稱為閃光；經(jīng)多次閃光加熱后，

端面均勻達到半熔化狀態(tài)，同時多次閃光把端面

的氧化物也清除干凈，于是斷電加壓頂鍛，形成

焊接接頭，其焊接循環(huán)如圖3—

15所示?！?/p>

對焊斷面形狀應相近，以保證斷面均勻加熱。常

見對焊接頭形式如圖3—

16所示；其焊接質量較

高，常用于重要零件焊接。閃光對焊視頻電阻焊特點及應用1)加熱迅速，溫度較低，焊接熱影響區(qū)及變形??；2)不需外加填充金屬和焊劑；3)電阻對焊無弧光，噪聲小，煙塵、有害氣體少，勞動條件好；4)焊件結構簡單、重量輕、氣密性好，易于獲得形狀復雜的零件；5)易實現(xiàn)機械化、自動化，生產