工程材料及熱加工基礎(chǔ) 第十一章 焊接

1、工程材料及熱加工基礎(chǔ),第十一章 焊接,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),本章重點(diǎn)：焊接過程基礎(chǔ)理論、金屬的可焊性，各種焊接工藝的特點(diǎn)、應(yīng)用，常用金屬材料焊接方法的選擇。,11.3 常用金屬材料的焊接,11.2 常用的焊接方法,11.5 焊接新技術(shù),11.4焊接結(jié)構(gòu)工藝性,熔化焊 氣焊、電弧焊、電渣焊等； 壓力焊 電阻焊、冷壓焊； 釬焊 軟釬焊、硬釬焊。,焊接 通過加熱或加壓，使焊件達(dá)到原子 結(jié)合的一種加工方法。,焊接的種類：,概 述,焊接的特點(diǎn)與應(yīng)用,重量輕，節(jié)約金屬,與鉚接相比，可節(jié)省金屬l0%20%，與鑄件相比可節(jié)省30%50%。另外，采用焊接方法可制造雙金屬結(jié)構(gòu)，節(jié)省大量的貴重金屬及合金。 簡

2、化大型或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造，如萬噸水壓機(jī)的立柱的制造、大型鍋爐的制造、汽車車身的制造等。,優(yōu)點(diǎn)：,概 述,焊接的特點(diǎn)與應(yīng)用,焊接接頭力學(xué)性能高，能耐高溫高壓、能耐低溫，具有良好的密封性、導(dǎo)電性、耐腐蝕性、耐磨性。 適應(yīng)性廣 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,優(yōu)點(diǎn)：,概 述,焊接的特點(diǎn)與應(yīng)用,結(jié)構(gòu)不可拆卸 焊接接頭的組織、性能不均勻 產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形 易產(chǎn)生焊接缺陷（氣孔、裂紋、夾渣）,缺點(diǎn)：,概 述,應(yīng)用：,金屬結(jié)構(gòu)件自行車三角架、鋼窗、鍋爐、 壓力容器、管道、船舶、車輛等； 機(jī)器部件軸、齒輪、刀具等。,概 述,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ), 焊接冶金過程和電焊條, 焊接接頭的組織和性能, 焊接變形和焊接應(yīng)

3、力, 焊接電弧與弧焊機(jī), 焊接缺陷和質(zhì)量檢驗(yàn),電弧是兩電極之間持久而強(qiáng)烈的氣體放電現(xiàn)象，其宏觀表現(xiàn)是發(fā)出強(qiáng)光，釋放大量熱量。 電弧焊是利用電弧作為熱源使分離的焊件金屬局部加熱熔化，形成熔池，凝固后焊件彼此焊合在一起的焊接方法。,11.1.1 焊接電弧,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),1.電弧的引燃,兩電極接觸 短路而產(chǎn)生高溫 金屬熔化 金屬蒸氣 兩電極間距離(24mm) 陰極金屬表面發(fā)射大量電子 陽極表面金屬在電場、高溫作用下發(fā)生電離 弧柱區(qū)，高速運(yùn)動(dòng)的電子與原子、分子間相互碰撞產(chǎn)生大量熱量并導(dǎo)致原子分子的電離。同時(shí)部分離子與電子間還會(huì)復(fù)合成原子或分子，并放出光。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),陰極

4、區(qū)為電子發(fā)射區(qū)；陽極區(qū)為正離子區(qū)，并接受電子；弧柱區(qū)為氣體電離區(qū)。,電弧的溫度,陰極區(qū) 2100 ， 弧柱 57007700 ， 陽極區(qū) 2300 ,氣體電離 電極發(fā)射電子,電弧區(qū)熱量,陽極占43%, 陰極區(qū)占36%, 弧柱區(qū)占21%。,正接法: 工件接正極, 焊條接負(fù)極,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),2.電弧各區(qū)域,電壓低、電流大、溫度高、能量密度大。 當(dāng)電極材料都為鋼時(shí)，陽極溫度為2600K，陰極溫度為2400K，弧柱溫度為60008000K。 正因?yàn)閮蓸O溫度不同，可以利用不同的接法來調(diào)整對工件的加熱。當(dāng)焊接厚板或要求熔深較大時(shí)，工件接正極，焊條接負(fù)極正接法。反之采用反接法。,電弧放電的特點(diǎn)

5、,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),普通電阻,5mm電弧,2mm電弧,非線性； 與電離程度有關(guān)； 與電弧長度有關(guān)。,3.焊接電弧的靜特性,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),4. 焊接電源,空載電壓(5090V)； 限制短路電流； 保證電弧穩(wěn)定。,交流 酸性焊條 直流 堿性焊條 交直流 多種類焊條,種類:,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1.2 焊接冶金過程,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),1.焊接的冶金過程 電弧焊時(shí)，工件和焊條受到高溫電弧作用而熔化形成熔池，熔池中的液體金屬與周圍的熔渣及空氣接觸，產(chǎn)生復(fù)雜、激烈的化學(xué)反應(yīng)稱為冶金過程。焊縫的形成，實(shí)質(zhì)是一次金屬的再熔煉過程。,1

6、1.1.2 焊接冶金過程,O2 2O 發(fā)生氧化反應(yīng)，焊縫性能降低； N2 2N 高溫熔入液態(tài)金屬，冷卻后形成氣孔; H2O 2H+O 形成氣孔，產(chǎn)生氫脆。,空氣中的O2、N2、H2O在電弧的作用下：,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),2 .焊接冶金特點(diǎn),11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),(1)熔池溫度高，金屬強(qiáng)烈的燒損和蒸發(fā)。同時(shí) 周圍又被冷金屬包圍，常使焊件產(chǎn)生應(yīng)力、變形和開裂。 (2)金屬的熔池體積很小（約23cm3）周圍是冷金屬，所以熔池處于液態(tài)的時(shí)間很短（10s左右）,各種冶金反應(yīng)進(jìn)行的不充分?；瘜W(xué)成分不均勻，且氣體和雜質(zhì)來不及浮出，易產(chǎn)生氣孔夾雜等缺陷。,11.1.2 焊接冶金過程,保證焊縫質(zhì)量

7、措施：,減少有害元素進(jìn)入熔池,消除已進(jìn)入熔池的有害元素，降低焊縫中氧、硫、磷的含量，增加金屬元素。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1.3 焊接接頭的組織和性能,1焊縫區(qū)（熔化區(qū)） 2熔合區(qū)（半熔化區(qū)） 3熱影響區(qū) 4母材,1、低碳鋼焊接接頭的組成：,低碳鋼焊接接頭的組織,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ), 焊縫的組織和性能,鑄態(tài)組織，性能可以達(dá)到要求。熔化焊時(shí)，焊縫處于熔化狀態(tài)，然后凝固結(jié)晶，是一個(gè)鑄造組織。為粗大的柱狀晶，成分不均勻、焊縫中心區(qū)容易偏析低熔點(diǎn)的含硫磷的夾雜。雖然焊縫金屬為粗大的柱狀晶，成分偏析，組織不致密，但如果焊接過程中嚴(yán)格控制化學(xué)成分，減少碳、硫、磷等雜質(zhì)的含量和通過滲入有

8、益的合金元素(如錳、硅)可使焊縫金屬的力學(xué)性能不低于母材金屬。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ), 熔合區(qū)的組織和性能,成分不均勻，組織粗大，機(jī)械性能很低。加熱溫度介于液、固兩相線之間，加熱時(shí)金屬處于半熔化狀態(tài)。其成分不均勻，組織粗大，塑性、韌性極差，是焊接接頭中性能最差的區(qū)域。因此盡管熔合區(qū)很窄(僅0.1-1mm)，但仍在很大程度上決定著焊接接頭的性能，是接頭裂紋和脆性破壞的發(fā)源地。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),過熱區(qū)（1100 至固相線）： 組織粗大，機(jī)械性能很低。過熱區(qū)金屬的塑、韌性很低，尤其是沖擊韌性較低，是熱影響區(qū)中性能最差的區(qū)域。, 熱影響區(qū)的組織和性能,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),正火

9、區(qū)（Ac31100）： 晶粒細(xì)小，機(jī)械性能高。正火區(qū)是焊接熱影響區(qū)內(nèi)相當(dāng)于受到正火熱處理的那一部分區(qū)域。低碳鋼此溫度下，母材金屬中形成細(xì)小的奧氏體組織，冷卻后獲得細(xì)小面均勻的鐵素體加珠光體組織。因此正火區(qū)的力學(xué)性能高于未經(jīng)正火處理的母材。, 熱影響區(qū)的組織和性能,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),部分相變區(qū)（Ac1Ac3）： 晶粒不均勻，機(jī)械性能低。該區(qū)僅部分組織發(fā)生相變，冷卻后晶粒大小不均勻，力學(xué)性能比母材要差。, 熱影響區(qū)的組織和性能,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),熔合區(qū)、過熱區(qū)是焊接接頭中性能最差的薄弱的部位，對焊接接頭組織和性能的不利影響最顯著，往往是焊接結(jié)構(gòu)破壞的發(fā)源地，易產(chǎn)生裂紋和局部脆性

10、破壞。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),2、影響焊接接頭性能的因素,焊接材料（焊條、焊絲、焊劑） 直接影響焊縫的成分和性能。 焊接工藝（焊接電流、電壓、速度） 在保證焊接質(zhì)量的前提下，采用小電流、快速焊，可減少熱影響區(qū)的寬度。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),2、影響焊接接頭性能的因素,焊接方法（熱源不同、保護(hù)效果不同）,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),0.81.2,2、影響焊接接頭性能的因素,焊后熱處理（正火后細(xì)化晶粒） 碳素鋼和低合金鋼焊后進(jìn)行正火處理，可細(xì)化接頭各區(qū)域組織，改善焊接接頭力學(xué)性能。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1.4 焊接變形和焊接應(yīng)力,造成焊件的尺寸、形狀變化； 矯正變形會(huì)使性

11、能降低，成本增加； 焊接應(yīng)力會(huì)降低承載能力； 引起焊接裂紋； 應(yīng)力衰減會(huì)產(chǎn)生變形。,1、焊接變形和殘余應(yīng)力的不利影響,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),2、焊接變形和殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因,在焊接過程中，對焊件進(jìn)行局部的不均勻加熱和冷卻，會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。下圖為平板對接焊縫的應(yīng)力和變形過程示意圖.,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),3、焊接變形的基本形式,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),3、焊接變形的基本形式,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),焊前預(yù)熱及焊后熱處理； 選擇合理的焊接順序； 錘擊焊縫法； 反變形法； 剛性固定法； 采用機(jī)械矯正和火焰矯正。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),焊

12、前預(yù)熱及焊后熱處理： 是減小焊接應(yīng)力最有效的措施。焊前將焊件預(yù)熱到400以下，然后進(jìn)行焊接。預(yù)熱的目的是減小焊縫區(qū)金屬與周圍金屬的溫差，使各部分膨脹與收縮量較均勻，從而減小焊接應(yīng)力，同時(shí)還能使焊接變形減小。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),焊前預(yù)熱及焊后熱處理： 焊后熱處理采用去應(yīng)力退火工藝，可以消除大部分焊接應(yīng)力，主要通過金屬高溫時(shí)強(qiáng)度下降和蠕變現(xiàn)象松弛焊接應(yīng)力。一般通過去應(yīng)力退火可消除焊接應(yīng)力的80%90%。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),加熱減應(yīng)區(qū)： 加熱減應(yīng)區(qū)實(shí)際上是部分預(yù)熱所謂減應(yīng)區(qū)是妨礙焊縫變形的區(qū)域，減應(yīng)區(qū)受熱后伸長，

13、減少對焊接部位的拘束，冷卻時(shí)，焊縫與減應(yīng)區(qū)同時(shí)可以比較自由的收縮,使焊接應(yīng)力與變形降低。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),加熱減應(yīng)區(qū)：,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),選擇合理的焊接順序： 先焊收縮量大的焊縫，減少焊接殘余應(yīng)力。 拼焊時(shí)，先焊錯(cuò)開的短焊縫，后焊直通的長焊縫。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),選擇合理的焊接順序：,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),選擇合理的焊接順序：,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),小電流，快速焊： 采用小電流，快速焊，以減小熱量輸入，可減小殘余應(yīng)力。另外，對厚大焊件采用多層多道焊，

14、也可減小焊接應(yīng)力。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),錘擊焊縫法： 每焊一道焊縫后，當(dāng)焊縫仍處于高溫時(shí)對焊縫進(jìn)行均勻適度的錘擊使縫焊金屬在高溫塑性較好時(shí)得以延伸，補(bǔ)償部分收縮，從而減小應(yīng)力和變形。焊后拉伸工件可使焊縫伸長，徹底消除殘余應(yīng)力、適合于塑性好的材料。振動(dòng)可使應(yīng)力得到部分釋放。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),焊接變形的防止與矯正： 合理地選擇焊縫的尺寸和形式，焊縫的截面和長度盡可能小，減少不必要的焊縫，焊縫的布置和坡口型式盡可能對稱，這樣，加熱少，變形小。采用能量集中的熱源，對稱焊、分段焊、多層多道焊 。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理

15、論基礎(chǔ),11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),跳焊法,逐步退焊法,反變形法： 在焊接前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，判斷結(jié)構(gòu)在焊接可能產(chǎn)生的變形大小和方向，然后在裝配時(shí)預(yù)先使接頭產(chǎn)生一個(gè)方向相反、數(shù)值相等的反變形，以抵消結(jié)構(gòu)的正常變形。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),反變形法：,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),剛性固定法： 采用工裝夾具或定位焊固定等方式來控制焊接變形，能有效防止角變形和波浪變形。,4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),剛性固定法,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),用于塑性好，沒有淬硬傾向的鋼 。,用

16、于塑性好的低碳鋼和普通合金鋼 。,機(jī)械矯正與火焰矯正,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),8.1.5 焊接質(zhì)量檢驗(yàn),（1）外觀缺陷：焊縫外形尺寸不合要 求、焊瘤、咬邊、未焊透等； （2）內(nèi)部缺陷：氣孔、夾渣、裂縫等。 其中以條狀?yuàn)A渣、未焊透、裂縫 和氣孔的危害最大。,1、焊接接頭缺陷分析,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1.5 焊接質(zhì)量檢驗(yàn),（1）過程： 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)包括焊前檢驗(yàn)，焊接生產(chǎn) 過程中的檢驗(yàn)及焊后成品檢驗(yàn)。 （2）方法： 破壞性檢驗(yàn)和非破壞性檢驗(yàn)兩類。,2、焊接質(zhì)量檢驗(yàn),11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.1.5 焊接質(zhì)量檢驗(yàn),非破壞

17、性檢驗(yàn)有外觀檢驗(yàn)、磁粉檢驗(yàn)、著色檢驗(yàn)、超聲波檢驗(yàn)、X射線檢驗(yàn)、密封性檢驗(yàn)和水壓試驗(yàn)等。 破壞性檢驗(yàn)有機(jī)械性能試驗(yàn)、化學(xué)分析與金相組織檢驗(yàn)等。 各種檢驗(yàn)方法都有其適用范圍，應(yīng)根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求，選擇經(jīng)濟(jì)而有可靠的焊接檢驗(yàn)方法。,11.1 焊接工程理論基礎(chǔ),11.2 常用的焊接方法,11.2 常用的焊接方法, 手工電弧焊 埋弧自動(dòng)焊 氣體保護(hù)焊 電渣焊 電阻焊 釬焊,11.2.1 手工電弧焊,1、焊接過程,(3) 當(dāng)電弧向前移動(dòng)時(shí), 熔池冷卻凝固而新的熔池不斷產(chǎn)生, 形成連續(xù)的焊縫。,(1) 電弧在焊條與被焊件之間 燃燒, 電弧熱使工件和焊條同時(shí)熔化成熔池;,(2) 電弧使焊條的藥皮熔化或燃燒

18、, 產(chǎn)生熔渣和氣體, 對熔化金屬和熔池起保護(hù)作用；,11.2 常用的焊接方法,2、手工電弧焊的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,設(shè)備簡單，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。,缺點(diǎn)：,生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不易保證。,電焊機(jī)：,直流電焊機(jī)：引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好 交流電焊機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，維修方便 正接法厚板 反接法薄板，有色金屬,11.2 常用的焊接方法,作電極傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧 作填充金屬（調(diào)整成分）,3、電焊條,焊條的組成: 手工電弧焊的焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。,焊芯的作用：,專用焊接金屬絲,由多種礦石粉鐵合金配成,11.2 常用的焊接方法,機(jī)械保護(hù)作用(產(chǎn)生氣體和形成熔渣，使熔池金屬與大氣隔離)

19、冶金處理（熔渣，保證焊縫金屬脫氧、脫硫、脫磷等） 改善焊接工藝性（引弧燃燒穩(wěn)定）,3、電焊條,藥皮的作用：,11.2 常用的焊接方法,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 銅和銅合金焊條 鋁和鋁合金焊條,酸性焊條（SiO2、MnO等） 堿性焊條（CaCO3、CaF2等）, 焊條的種類,種類,按用途分,按熔渣性質(zhì)分,11.2 常用的焊接方法,4、堿性焊條和酸性焊條的特性,酸性焊條 熔渣以酸性氧化物為主，生成氣體主要為H2和CO，各占50左右，凈化焊縫能力差，焊縫含氫量高，韌性較差。但酸性焊條電弧穩(wěn)定，焊縫成形良好，使用方便，一般用于焊接不受沖擊作用的焊接結(jié)構(gòu)。普

20、通低碳鋼,11.2 常用的焊接方法,4、堿性焊條和酸性焊條的特性,熔渣以堿性氧化物和螢石為主，生成氣體主要為CO2和CO，氫含量小于5，還原性強(qiáng)，凈化焊縫能力強(qiáng)，合金元素過渡效果好，焊縫含氫量低、韌性好。堿性焊條一般用于焊接重要結(jié)構(gòu)，采用直流電源。但價(jià)格高，工藝性差，焊縫成形較差，焊前烘干，焊時(shí)保持通風(fēng)良好。,堿性焊條：,11.2 常用的焊接方法, 焊條的型號：,碳鋼焊條 (GB5117-95): E 4 3 0 3 , E 5 0 1 5 , E 5 0 1 6 .,藥皮類型（酸、堿），電流種類,焊接位置（平、橫、立、仰）,抗拉強(qiáng)度 430 MPa,焊條, 焊條牌號（結(jié)構(gòu)鋼焊條）： J422

21、 ( E4303 ) , J507 (E5015) , J506 (E5016),11.2 常用的焊接方法,5、焊條的選用,焊縫和母材具有相同水平的使用性能。,原則：,例：16 Mn ,抗拉強(qiáng)度520 Mpa , 可選用E5003 (J502), E5015 (J507), E5016 (J506),不銹鋼、耐熱鋼焊條 按相同成分選擇焊條 結(jié)構(gòu)鋼焊條 按等強(qiáng)原則選相同強(qiáng)度等級焊條,11.2 常用的焊接方法,11.2.2 埋弧自動(dòng)焊,11.2 常用的焊接方法,1. 埋弧自動(dòng)焊的焊接過程,自動(dòng)焊焊接動(dòng)作由機(jī)械裝置自動(dòng)完成。 埋弧焊電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接。,焊車,焊絲,焊劑,11.2 常用

22、的焊接方法,自動(dòng)焊小車,埋弧焊生產(chǎn),11.2 常用的焊接方法,2. 埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)與應(yīng)用,生產(chǎn)效率高 （比手弧焊提高510倍） 焊接質(zhì)量好 （ 焊縫內(nèi)氣孔、夾渣少，焊縫美觀） 成本低 （省工、省時(shí)、省料） 勞動(dòng)條件好 （無弧光,、飛濺, 勞動(dòng)強(qiáng)度低） 適應(yīng)性差 （平焊、長直焊縫和較大直徑的環(huán)縫） 焊接設(shè)備復(fù)雜，焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格,應(yīng)用：,成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長直焊縫和較大直徑的環(huán)縫，如鍋爐、壓力容器、船舶等。,特點(diǎn)：,11.2 常用的焊接方法,壓力容器環(huán)縫和縱縫的埋弧自動(dòng)焊,縱縫,環(huán)縫,壓力容器焊接生產(chǎn),11.2 常用的焊接方法,11.2.3 氣體保護(hù)焊,保護(hù)氣體,氬氣 CO2,氬弧焊,CO

23、2氣體保護(hù)焊,11.2 常用的焊接方法,1、氬弧焊,鎢極,金屬極,11.2 常用的焊接方法, 鎢極氬弧焊,焊接電流不能過大，只能焊4mm以下的薄板； 焊接鋼材板：直流正接法； 焊鋁、鎂合金：直流反接法或交流電源。,鎢極熔點(diǎn)高， 發(fā)射電子能力強(qiáng),直流正接 ： 鎢極燒損小。 直流反接 ： 鎢極燒損大,電弧不穩(wěn)，但有“陰極破碎”作用（焊鋁時(shí)有利）。,應(yīng)用,11.2 常用的焊接方法, 熔化極氬弧焊,1、以連續(xù)送進(jìn)的金屬絲做 電極并填充焊縫； 2、焊接電流較大,生產(chǎn)效率高， 適用較厚（825mm）的焊件； 3、采用直流反接，電弧穩(wěn)定，焊鋁時(shí)有“陰極 破碎”作用; 4、 可采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊。,11.2

24、 常用的焊接方法, 氬弧焊特點(diǎn),1) 保護(hù)效果好，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好； 2) 電弧熱量集中，熱影響區(qū)小，焊后變形??； 3) 可全方位焊接，便于觀察、易于自動(dòng)控制； 4) 氬氣成本高，一般情況下不采用。,用于焊接易氧化的有色金屬、合金鋼和不銹鋼。,應(yīng)用,11.2 常用的焊接方法,2、 CO2氣體保護(hù)焊, CO2氣體保護(hù)焊的焊接過程,CO2,電弧,CO + O,使金屬氧化，合金元素?zé)龘p，不能焊接有色金屬和合金鋼。,用于低碳鋼、低合金鋼薄板的焊接。必須采用含脫氧劑的焊絲H08Mn2SiA，直流反接。,應(yīng)用,11.2 常用的焊接方法, CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn),成本低 （為埋弧焊和手弧焊的40%50%

25、） 效率高 （電流密度大，熔深大，焊接速度快） 焊接質(zhì)量好 （有氣流冷卻，熱影響區(qū)小，變形?。?采用氣體保護(hù)，能全位置焊接 焊縫成形差，飛濺大 設(shè)備使用維修不方便,11.2 常用的焊接方法,氬弧焊,CO2氣體保護(hù)焊,11.2 常用的焊接方法,11.2.4 電渣焊,利用電流通過液體溶渣所產(chǎn)生的電阻熱熔化焊件和焊絲進(jìn)行焊接的方法。 分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊等。,11.2 常用的焊接方法,1電渣焊的工藝過程 焊前將焊件垂直放置，使焊縫直立，在接觸連接面之間預(yù)留2040mm的間隙。連接面兩側(cè)裝有水冷銅滑塊，在工件的底部加裝引弧板，在頂部加裝引出板。這樣，在焊接前先在焊接部位形成一個(gè)封閉的

26、空間。 焊接時(shí)，電弧熔化焊劑和焊絲，形成渣池和熔池。渣池密度小，浮在熔池上面。渣池形成后，迅速將焊絲插入渣池中，并降低焊接電壓，使電弧熄火，開始電渣焊。電流流經(jīng)熔渣時(shí)產(chǎn)生大量的熱，溫度高達(dá)2000，將焊絲和和焊件邊緣熔化，隨著焊絲的不斷送進(jìn)，熔池上升熔池底部的金屬冷卻結(jié)晶形成焊縫。,11.2 常用的焊接方法,生產(chǎn)率高（板厚 40mm的焊接一次焊成） 焊縫缺陷少,焊接質(zhì)量好（不易產(chǎn)生氣孔、夾渣和裂紋） 成本低（省電和省熔劑） 焊件需正火熱處理 (熱影響區(qū)較大,組織粗大),2. 電渣焊的特點(diǎn),11.2 常用的焊接方法,11.2.5 電阻焊,電阻焊分類：點(diǎn)焊、縫焊、對焊。,是利用焊件接觸面的電阻熱，

27、將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，在壓力下形成接頭的焊接方法。,閃光對焊,電阻對焊,縫焊,點(diǎn)焊,11.2 常用的焊接方法,電阻焊特點(diǎn),焊接電壓低，電流大，生產(chǎn)率高； 不需要填充金屬，焊接變形??； 勞動(dòng)條件好，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)； 焊接設(shè)備復(fù)雜，投資大； 適用于大批量生產(chǎn)； 對焊件厚度和接頭形式有一定限制。,11.2 常用的焊接方法,點(diǎn)焊過程：,加壓,通電,斷電,去除壓力,形成熔核,凝固,1、點(diǎn)焊,點(diǎn)焊接頭形式：,11.2 常用的焊接方法,點(diǎn)焊主要適用于薄板沖壓結(jié)構(gòu)和鋼筋構(gòu)件。,點(diǎn)焊的應(yīng)用,點(diǎn)焊過程,手提點(diǎn)焊,11.2 常用的焊接方法,汽車點(diǎn)焊,防止分流： 兩焊點(diǎn)間應(yīng)有一定距離。,分流現(xiàn)

28、象,11.2 常用的焊接方法,2、縫焊,與點(diǎn)焊相同，只是采用滾輪做電極，邊焊邊滾。,特點(diǎn)：焊點(diǎn)互相重疊，分流現(xiàn) 象嚴(yán)重。焊件厚度3mm。,應(yīng)用：有密封要求的薄壁結(jié)構(gòu),11.2 常用的焊接方法,11.2 常用的焊接方法,3、對焊,電阻對焊：端面加工要求高，質(zhì)量不易保證。,閃光對焊：對端面加工要求低，質(zhì)量較高，用于重要零件的焊接。,桿狀零件的對接，如刀具、管子、鋼軌、鋼筋、異種金屬。（端面形狀尺寸要相同或相近）,應(yīng)用：,11.2 常用的焊接方法,對焊生產(chǎn),11.2 常用的焊接方法,11.2.6 釬焊,是利用低熔點(diǎn)的釬料作填充金屬， 加熱熔化后滲入固態(tài)焊件間的間隙內(nèi)，將焊件連接起來的焊接方法。,接頭

29、形式,11.2 常用的焊接方法,1、焊接過程,將工件和釬料適當(dāng)加熱（烙鐵、火焰、爐子、電阻、高頻加熱）； 釬料熔化，借助毛細(xì)管的作用被吸入和充滿間隙； 被焊金屬和釬料在間隙內(nèi)相互擴(kuò)散； 凝固后，形成釬焊接頭。,11.2 常用的焊接方法,2、釬焊分類,11.2 常用的焊接方法,3、釬焊特點(diǎn),加熱溫度低，變形也小。接頭光滑平整，工件尺寸精確； 釬焊接頭強(qiáng)度低； 可焊接性能差異很大的異種金屬, 對工件厚度無限制； 可整體加熱，同時(shí)釬焊由多條焊縫組成的復(fù)雜形狀構(gòu)件，生產(chǎn)率高； 釬焊設(shè)備簡單，生產(chǎn)投資費(fèi)用少。,11.2 常用的焊接方法, 金屬材料的焊接性 碳素鋼和普低鋼的焊接 不銹鋼的焊接 鑄鐵的焊補(bǔ)

30、鋁及鋁合金的焊接,11.3 常用金屬材料的焊接,11.3.1 金屬材料的焊接性,1、焊接性的概念,金屬焊接性是指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。,影響焊接性的因素：,形成焊接缺陷的敏感性（裂紋） 使用性能（機(jī)械性能）,金屬材料本身性質(zhì) 焊接方法、焊接材料、焊接工藝,11.3 常用金屬材料的焊接,2、鋼的焊接性評價(jià)方法碳當(dāng)量,CE 0.4%時(shí)，冷裂紋傾向不明顯, 焊接性良好； CE 0.4%0.6%時(shí)，冷裂傾向明顯，焊接性較差； CE 0.6%時(shí)，冷裂傾向很強(qiáng), 焊接性很差。,碳、合金元素含量,焊接性,碳當(dāng)量：,CE =C+Mn/6+(Cr+Mo+ V) /5+ (Ni+Cu

31、)/15,碳鋼及低合金鋼,碳當(dāng)量越高，焊接性越差,11.3 常用金屬材料的焊接,11.3.2 碳素鋼和普通低合金鋼的焊接,1、碳鋼的焊接,CE 0.4% ，焊接性良好。各種焊接方法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。,低碳鋼：,中碳鋼：,CE 0.4%，冷裂傾向很強(qiáng)，焊接性較差。 焊前預(yù)熱150250，焊后緩冷。 采用細(xì)E5015焊條、小電流、開坡口、多層多道焊，降低焊縫的含碳量。,焊接裂紋產(chǎn)生？,內(nèi)部條件：碳當(dāng)量CE 外部條件：環(huán)境溫度,11.3 常用金屬材料的焊接,2、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接,焊接方法:,a.一般用手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊 b.板厚 40mm時(shí)，用電渣焊 c.批量大時(shí)，用CO2氣體保護(hù)焊,16

32、Mn的焊接:,CE= 0.4%焊接性良好，不需預(yù)熱,板厚 3238mm,環(huán)境溫度低時(shí)，需預(yù)熱,重要結(jié)構(gòu)（鍋爐、壓力容器）焊后應(yīng)消除應(yīng)力退火,11.3 常用金屬材料的焊接,11.3.3 不銹鋼的焊接,馬氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼 鐵素體不銹鋼,不銹鋼的種類,（Cr13型） （Cr18Ni9型） （Cr17型）,焊接性較差（冷裂紋和淬硬脆化）,焊前預(yù)熱，焊后緩冷及熱處理，采用奧氏體不銹鋼焊條。,焊接性良好,焊接性較差（過熱晶粒引起脆化和裂紋）,低溫預(yù)熱（ 150 ）減少高溫停留時(shí)間,11.3 常用金屬材料的焊接,11.3.4 鑄鐵的焊補(bǔ),易產(chǎn)生白口組織和淬火組織; 鑄鐵強(qiáng)度低、塑性差，易產(chǎn)生裂紋; 鑄鐵碳、硅含量高，易產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷.,鑄鐵的焊接性,鑄鐵碳含量高，雜質(zhì)多，塑性差，故焊接性差。,鑄鐵補(bǔ)焊的問題：,鑄鐵的補(bǔ)焊方法： 熱焊、冷焊,11.3 常用金屬材料的焊接,1、熱焊, 鑄件預(yù)熱到600700進(jìn)行焊接，焊后緩冷。,焊接方法： 氣焊、手工電弧焊（鑄鐵焊條）,補(bǔ)焊質(zhì)量好，成本高，勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)率低。,中等厚度鑄件及焊后要加工的復(fù)雜、重要的鑄件, 如：內(nèi)燃機(jī)缸蓋、氣缸體、機(jī)床床身等。,特點(diǎn)：,應(yīng)用：,11.3 常用金屬材料的焊接,2、冷焊, 鑄件一般不預(yù)熱或較低溫度預(yù)熱。,特點(diǎn)：