金属工艺学4焊接.pptx

11金金 属属 工工 艺艺 学学 焊焊 接接河北理工大学河北理工大学机械工程学院机械工程学院2第四章第四章 焊接焊接焊接：焊接：通过加热或加压，或两者并用，并通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充金属，使焊件间达到原且用或不用填充金属，使焊件间达到原子结合的一种加工方法。子结合的一种加工方法。本质：本质：通过焊接使焊件达到了原子结合，通过焊接使焊件达到了原子结合，从而将原来分开的物体构成一个整体，从而将原来分开的物体构成一个整体，这是任何其它连接形式所不具备的。这是任何其它连接形式所不具备的。金属连接方法：金属连接方法：铆接铆接，螺栓连接，焊接，铆焊，螺栓连接，焊接，铆焊，3优点优点1.1.节约材料，降低成本；节约材料，降低成本；2.2.生产率高；生产率高；3.3.能化大为小，拼小成大；能化大为小，拼小成大；4.4.不同材料、不同厚度拼接；不同材料、不同厚度拼接；5.5.具有良好的密封性。具有良好的密封性。4第四章第四章 焊接焊接焊接焊接熔焊熔焊压焊压焊（固相焊）（固相焊）钎焊钎焊电弧焊电弧焊等离子等离子弧焊弧焊电渣焊电渣焊气体气体保护焊保护焊气焊气焊手弧焊手弧焊埋弧焊埋弧焊CO2气体气体保护焊保护焊氩弧焊氩弧焊氢原子焊氢原子焊电阻焊电阻焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊电焊电焊缝焊缝焊对焊对焊54-1 4-1 手弧焊手弧焊手弧焊是手弧焊是熔焊熔焊中中电弧焊电弧焊的一种焊接方法的一种焊接方法熔焊：熔焊：焊接过程中，将焊件加热至熔化状态，不焊接过程中，将焊件加热至熔化状态，不加压力完成的焊接方法通称为熔焊。加压力完成的焊接方法通称为熔焊。电弧焊：电弧焊：电弧电弧电弧电弧：在工件与焊条两电极之间的气体介质中持续：在工件与焊条两电极之间的气体介质中持续强烈的放电现象强烈的放电现象 利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。牢固接头的焊接过程。64-1 4-1 手弧焊手弧焊手弧焊：手弧焊：用手工操纵焊条进行焊接用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。的电弧焊方法。1.1.电弧在焊条与工件电弧在焊条与工件(母材母材)之间燃烧之间燃烧;2.2.电弧热使母材熔化形成熔电弧热使母材熔化形成熔池池;3.3.焊条金属芯熔化滴入熔池焊条金属芯熔化滴入熔池;4.4.焊条药皮熔化后形成熔渣焊条药皮熔化后形成熔渣保护熔池不受空气侵害保护熔池不受空气侵害;5.5.药皮分解产生气体环绕在药皮分解产生气体环绕在电弧周围，隔绝空气，保电弧周围，隔绝空气，保护电弧、熔池金属护电弧、熔池金属.7一、电弧焊基础知识一、电弧焊基础知识 1、焊接电弧、焊接电弧（1）引弧：）引弧：瞬时接触，瞬时接触，瞬间短路，产生瞬间短路，产生低压大电流低压大电流 产生大量电子发射，两极间产生大量电子发射，两极间气体介质电离形成电弧气体介质电离形成电弧 迅速分离迅速分离2-4mm。具备两个条件：具备两个条件：电子发射、电子发射、气体电离。气体电离。4-1 焊接的基本原理焊接的基本原理8（2）电弧本质：是在电极与工件之间强烈而持久的气体放电）电弧本质：是在电极与工件之间强烈而持久的气体放电 现象。电极可以是金属丝、钨丝、碳棒或焊条。现象。电极可以是金属丝、钨丝、碳棒或焊条。电弧特点：低电压、大电流、能量密度大、温度高、移动性好。电弧特点：低电压、大电流、能量密度大、温度高、移动性好。（3）电弧构造）电弧构造阴极区：阴极区：2400K，约占总热量的，约占总热量的36-38%阳极区：阳极区：2600K，约占总热量的，约占总热量的42-44%。弧柱区：弧柱区：6000-8000K，约占总热量的，约占总热量的20%。（4）电弧极性及应用）电弧极性及应用 使用直流电焊机时，有正、反接法。使用直流电焊机时，有正、反接法。正接法：焊件接阳极，焊厚件。正接法：焊件接阳极，焊厚件。反接法：焊件接阴极，焊薄件。反接法：焊件接阴极，焊薄件。92、焊接冶金过程特点、焊接冶金过程特点 是指焊接时在电弧高温下焊接区内各种物质间的相互作用过程。是指焊接时在电弧高温下焊接区内各种物质间的相互作用过程。和普通冶金相比，具有如下特点：和普通冶金相比，具有如下特点：（1）熔池小，冷速快。冶金反应不充分，难以达到平衡态。）熔池小，冷速快。冶金反应不充分，难以达到平衡态。（2）高温电弧作用）高温电弧作用产生氧化物、氮化物、氢脆产生氧化物、氮化物、氢脆 力学性能下降。力学性能下降。熔池温度高熔池温度高元素（元素（C、Si、Mn）烧损厉害，降低力学性能。）烧损厉害，降低力学性能。（3）溶剂、硅铁、锰铁等物质渗入合金）溶剂、硅铁、锰铁等物质渗入合金有利于提高力学性能。有利于提高力学性能。空气中空气中N2和和O2的影响：的影响：Fe+OFeO，C+OCO，Mn+OMnO，Si+2OSiO2 空气中水汽的影响：空气中水汽的影响：H2O2H+O 103.3.焊接热循环焊接热循环 焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环焊接热循环.1212134、焊缝的金属组织与性能、焊缝的金属组织与性能(2)熔合区熔合区:焊缝和基体金属交界区窄：焊缝和基体金属交界区窄：0.1-1mm，加热温度：加热温度：T液液T固固 过热组织：铸态过热组织：铸态+过热过热 b、k很差，很差，是裂纹和局部脆断的发源地。是裂纹和局部脆断的发源地。(1)焊缝：熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。焊缝：熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。金属温度：液相线以上金属温度：液相线以上；组织：柱状晶组织；组织：柱状晶组织；性能：宽焊缝，窄焊缝性能：宽焊缝，窄焊缝1414(3)热影响区热影响区:是材料受热影响发生金相组织和力学性能变是材料受热影响发生金相组织和力学性能变化的区域。化的区域。1）过热区）过热区加热温度：加热温度：T固固1100，奥氏体晶粒粗大，奥氏体晶粒粗大，属过热组织，属过热组织，、k差，性能最差，性能最差差 2）细晶区）细晶区加热温度：加热温度：Ac3 Ac3+(100 200），空冷，正火组织，力学性能好空冷，正火组织，力学性能好 15153）不完全重结晶区：）不完全重结晶区：Ac1-Ac3之间，之间，加热加热时时P转变转变A，部分，部分F溶入溶入A，F长大；长大；空冷空冷A析出细析出细F，A1温度时温度时A转变转变P 组织不均，力学性能稍差。组织不均，力学性能稍差。4）再结晶区：）再结晶区：Ac1 500600之间；之间；焊前冷变形金属晶格畸变，母材碎晶，力学性能提高。焊前冷变形金属晶格畸变，母材碎晶，力学性能提高。1616175、影响焊接接头性能的因素、影响焊接接头性能的因素焊接材料：焊接材料：焊条中的焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。焊条中的焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。焊接方法：焊接方法：不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。焊接工艺：焊接工艺：焊接速度快，电流小，则热影响区窄。焊接速度快，电流小，则热影响区窄。6、改善接头性能的方法：改善接头性能的方法：1.采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份；采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份；2.焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工 艺上可用细焊条，多层焊。艺上可用细焊条，多层焊。3.调整焊接规范：减小焊接电流，加快焊接速度减少调整焊接规范：减小焊接电流，加快焊接速度减少热输入；热输入；4.焊后热处理。焊后热处理。184-1 4-1 手弧焊手弧焊优点：优点：使用的设备简单使用的设备简单方法简便灵活方法简便灵活适应性强适应性强缺点：缺点：生产率较低生产率较低焊接质量不够稳定焊接质量不够稳定可焊最小厚度为可焊最小厚度为 1.0mm（1.5mm）焊接质量在一定程度上决定于焊工焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术；的操作技术；对于活泼金属（对于活泼金属（Ti、Nb、Zr等）等）和难熔金属不能采用手弧焊。和难熔金属不能采用手弧焊。对于低熔点金属不可能用手弧焊。对于低熔点金属不可能用手弧焊。194-1 4-1 手弧焊手弧焊一、一、手弧焊的设备手弧焊的设备电弧焊机：电弧焊机：转换电压转换电压交流交流直流直流焊钳：焊钳：夹持焊条和传导电流夹持焊条和传导电流204-1 4-1 手弧焊手弧焊交流电焊机：交流电焊机：是一个交流变压器，只是次级是一个交流变压器，只是次级的匝数较少，而线径较粗罢了，能够输出低电的匝数较少，而线径较粗罢了，能够输出低电压、大电流。压、大电流。U1/U2=n1/n2 220V,380V6070V2035V214-1 4-1 手弧焊手弧焊直流电焊接：对交流电进行整流而获得直流电一种直直流电焊接：对交流电进行整流而获得直流电一种直流弧焊电源。（流弧焊电源。（硅整流弧焊机硅整流弧焊机）224-1 4-1 手弧焊手弧焊逆变式弧焊整流机逆变式弧焊整流机 焊接电弧正常工作时采用焊接电弧正常工作时采用脉冲宽度调制控制方式脉冲宽度调制控制方式,设设定逆变频率为定逆变频率为20kHZ,20kHZ,并进行恒流外特性控制并进行恒流外特性控制;系统在空系统在空载时由于采用电压反馈控制使载时由于采用电压反馈控制使PWMPWM调制器间断地输出脉调制器间断地输出脉冲冲,间歇振荡的频率低而脉冲宽度窄间歇振荡的频率低而脉冲宽度窄,不但空载损耗小不但空载损耗小,而且使变压器不易饱和。系统对焊接电弧的短路过程而且使变压器不易饱和。系统对焊接电弧的短路过程采用了采用了短路分频短路分频控制方式控制方式,并进行短路电流的控制并进行短路电流的控制.系系统采用了小给定值和最小脉宽控制电路。统采用了小给定值和最小脉宽控制电路。焊接容易起弧、焊弧稳定、焊接特性好。焊接容易起弧、焊弧稳定、焊接特性好。234-1 4-1 手弧焊手弧焊焊钳焊钳:焊钳是夹持焊条和传导电流，也被称为焊把焊钳是夹持焊条和传导电流，也被称为焊把.焊钳要求：导电性能好、重量轻焊钳要求：导电性能好、重量轻 夹持焊条牢以及装换焊条方便等。夹持焊条牢以及装换焊条方便等。面罩和护目镜面罩和护目镜 面罩的作用面罩的作用是保护焊工的面部免受强烈的是保护焊工的面部免受强烈的电弧光和金属飞溅的灼伤。面罩是由轻而坚韧电弧光和金属飞溅的灼伤。面罩是由轻而坚韧的纤维纸板制成的的纤维纸板制成的。护目镜的作用护目镜的作用是减弱电弧光的强度，并过是减弱电弧光的强度，并过虑红外线和紫外线虑红外线和紫外线,清楚地观察焊接熔池的情清楚地观察焊接熔池的情况，焊接过程而不会使眼睛受弧光灼伤。况，焊接过程而不会使眼睛受弧光灼伤。244-1 4-1 手弧焊手弧焊二、电焊条：焊芯和药皮组成二、电焊条：焊芯和药皮组成焊芯：焊芯：起导电和填充焊缝作用，与熔化的母材共同起导电和填充焊缝作用，与熔化的母材共同形成焊缝。形成焊缝。规格规格:直径直径1.6mm1.6mm8mm8mm之间，常用之间，常用2.52.56mm6mm。254-1 4-1 手弧焊手弧焊药皮药皮:提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；防止焊缝金属氧化，补充合金元素，以保证焊作用；防止焊缝金属氧化，补充合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。缝金属的化学成分和力学性能。按熔渣性质，焊条可分为两类：按熔渣性质，焊条可分为两类：酸性焊条：酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各种电源，药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各种电源，成本低，但焊缝的塑性、韧性稍差，操作性好，成本低，但焊缝的塑性、韧性稍差，操作性好，渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高强度的渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高强度的 重要结构件重要结构件碱性焊条：碱性焊条：熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电源。焊缝熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电源。焊缝 塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，操作性差塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，操作性差 只适于焊接重要结构件。只适于焊接重要结构件。264-1 4-1 手弧焊手弧焊焊条的种类、型号和牌号焊条的种类、型号和牌号 焊条有焊条有1010大类：大类：结构钢焊条、碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢结构钢焊条、碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条、低温钢焊条、镍焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条、低温钢焊条、镍和镍合金焊条和镍合金焊条第第第第3 3 3 3、4 4 4 4位组合表示焊接电流位组合表示焊接电流位组合表示焊接电流位组合表示焊接电流种类、药皮类型种类、药皮类型种类、药皮类型种类、药皮类型表示焊缝的抗拉强度表示焊缝的抗拉强度Kgf/mmKgf/mm2 2牌号（焊接行业中焊条代号）牌号（焊接行业中焊条代号）E E 4343 0303表示焊条类别表示焊条类别274-1 4-1 手弧焊手弧焊三、手弧焊工艺：三、手弧焊工艺：a.a.选择接头形式和坡口选择接头形式和坡口接头形式：接头形式：对接、角接、对接、角接、T T字接、搭接字接、搭接 284-1 4-1 手弧焊手弧焊 坡口的作用：坡口的作用：使焊条、焊丝或焊炬（气焊时喷射乙炔使焊条、焊丝或焊炬（气焊时喷射乙炔-氧气火焰氧气火焰的喷嘴）能直接伸入坡口底部以保证焊透，并有利于脱渣和便于的喷嘴）能直接伸入坡口底部以保证焊透，并有利于脱渣和便于焊条在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。坡口的形状和焊条在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。坡口的形状和尺寸主要取决于被焊材料及其规格（主要是厚度）以及采取的焊尺寸主要取决于被焊材料及其规格（主要是厚度）以及采取的焊接方法、焊缝形式等。接方法、焊缝形式等。在实际应用中常见的坡口型式有：在实际应用中常见的坡口型式有：弯弯边接接头：厚度厚度3mm3mm的薄件；的薄件；平坡口：平坡口：3-8mm3-8mm的的较薄件；薄件；V V型坡口：型坡口：厚度厚度6-20mm6-20mm的工件（的工件（单面面焊接）；接）；X X型坡口：厚度型坡口：厚度12-40mm12-40mm的工件，的工件，对称称型型与与不不对称称型型(双双面面焊接接)U U型坡口：厚度型坡口：厚度20-50mm20-50mm的工件（的工件（单面面焊接）；接）；双双U U型坡口：型坡口：厚度厚度30-80mm30-80mm的工件（的工件（双双面面焊接）。接）。坡口角度通常取坡口角度通常取60-7060-70，采用钝边（也叫做根高）的目的是，采用钝边（也叫做根高）的目的是防止焊件烧穿，而间隙则是为了便于焊透。防止焊件烧穿，而间隙则是为了便于焊透。294-1 4-1 手弧焊手弧焊b.b.焊接前清理焊接表面，以免影响电弧引燃和焊缝质量焊接前清理焊接表面，以免影响电弧引燃和焊缝质量c.c.焊接位置：平焊、立焊、横焊和仰焊。焊接位置：平焊、立焊、横焊和仰焊。平焊易操作，劳动条件好，生产率高，焊缝质量易保证，所以焊缝布置应尽可平焊易操作，劳动条件好，生产率高，焊缝质量易保证，所以焊缝布置应尽可能放在平焊位置。立焊、横焊和仰焊时，由于重力作用，被熔化的金属要向下滴落能放在平焊位置。立焊、横焊和仰焊时，由于重力作用，被熔化的金属要向下滴落而造成施焊困难，因此，应尽量避免。而造成施焊困难，因此，应尽量避免。304-1 4-1 手弧焊手弧焊d.d.确定焊接工艺参数：确定焊接工艺参数：焊条直径焊条直径、焊接电流焊接电流、焊接速度、焊接速度 根据所焊接工件的材质选择焊条，焊接速度和电弧长度，由焊工根据所焊接工件的材质选择焊条，焊接速度和电弧长度，由焊工根据焊条牌号和焊缝所在空间的位置，在施焊过程中调节。根据焊条牌号和焊缝所在空间的位置，在施焊过程中调节。（1 1）焊条直径）焊条直径为提高生产率，通常选用直径较粗的焊条，一般不大于为提高生产率，通常选用直径较粗的焊条，一般不大于6mm6mm。工件厚度在工件厚度在4 mm4 mm以下的对接焊时，一般均用直径小于等于工件厚以下的对接焊时，一般均用直径小于等于工件厚度的焊条。度的焊条。大厚度工件焊接时，一般接头处要开坡口，在焊打底层焊时，可大厚度工件焊接时，一般接头处要开坡口，在焊打底层焊时，可采用采用2.52.54mm4mm直径焊条，之后各层可采用直径焊条，之后各层可采用5-6 mm5-6 mm直径焊条。直径焊条。立焊时，焊条直径一般不超过立焊时，焊条直径一般不超过5 5毫米；毫米；仰焊时则不应超过仰焊时则不应超过4 4毫米。毫米。314-1 4-1 手弧焊手弧焊（2 2）焊接电流）焊接电流根据焊条直径来确定。根据焊条直径来确定。焊接电流太小，焊接生产率较低，电弧不稳定，焊接电流太小，焊接生产率较低，电弧不稳定，还可能焊不透工件。焊接电流太大，则会引起熔化金属的严重飞溅，甚还可能焊不透工件。焊接电流太大，则会引起熔化金属的严重飞溅，甚至烧穿工件。至烧穿工件。对于焊接一般钢材的工件，对于焊接一般钢材的工件，焊条直径在焊条直径在3-6mm3-6mm时时，可由下列经验公式求得，可由下列经验公式求得焊接电流的参考值焊接电流的参考值:I=(30I=(3055)d55)dI I焊接电流（焊接电流（A A）；）；d d焊条直径（焊条直径（mmmm）；）；此外，电流大小的选择，还与此外，电流大小的选择，还与接头型式和焊逢在空间的位置接头型式和焊逢在空间的位置等因素有关。等因素有关。立焊、横焊时的焊接电流应比平焊减少立焊、横焊时的焊接电流应比平焊减少10-15%10-15%；仰焊则减少；仰焊则减少15-20%15-20%。324-1 4-1 手弧焊手弧焊操作方法：引弧和运条操作方法：引弧和运条引弧：直击法，划擦法引弧：直击法，划擦法334-1 4-1 手弧焊手弧焊运条：熔池、焊缝、横向摆动运条：熔池、焊缝、横向摆动基本运条方法基本运条方法344-1 4-1 手弧焊手弧焊四、焊接缺陷四、焊接缺陷未焊透未焊透烧穿烧穿夹渣夹渣气孔气孔裂纹裂纹354-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法一、气焊一、气焊 利用乙炔和氧混合燃烧所产生的热量使焊件和焊利用乙炔和氧混合燃烧所产生的热量使焊件和焊丝局部熔化进行焊接的方法。丝局部熔化进行焊接的方法。364-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法二、气体保护焊二、气体保护焊 用外加气体来保护焊接区的电弧焊。用外加气体来保护焊接区的电弧焊。常用保护气体：常用保护气体：氩气氩气氦气氦气二氧化碳二氧化碳374-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法氩弧焊氩弧焊:以氩气作保护气体的电弧焊，焊接质量较高。以氩气作保护气体的电弧焊，焊接质量较高。按所用电极不同：按所用电极不同：1.1.不熔化极氩弧焊不熔化极氩弧焊：铈钨棒作电极，只适于厚度：铈钨棒作电极，只适于厚度6mm6mm以下工以下工件。焊接件。焊接3mm3mm以下薄件时，常用卷边直接焊接。焊接较厚以下薄件时，常用卷边直接焊接。焊接较厚工件时，需添加填充金属。焊接钢材时，多用直流正接以工件时，需添加填充金属。焊接钢材时，多用直流正接以减少钨极的烧损。焊接铝、镁及其合金时则希望用直流反减少钨极的烧损。焊接铝、镁及其合金时则希望用直流反接或交流电源。接或交流电源。2.2.熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊：以连续送进的焊丝作为电极进行焊接。以连续送进的焊丝作为电极进行焊接。此时可用较大电流焊接厚度此时可用较大电流焊接厚度25mm25mm以下工件。以下工件。对氩气要求纯度对氩气要求纯度99.799.7以上以上 焊前必须把接头表面清理干净焊前必须把接头表面清理干净 384-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法394-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法 特点：特点：1.1.适于各种合金钢、易氧化的非铁合金及镐、钼等稀有适于各种合金钢、易氧化的非铁合金及镐、钼等稀有金属。金属。2.2.电弧稳定，飞溅小，表面没有熔渣，成型美观。电弧稳定，飞溅小，表面没有熔渣，成型美观。3.3.明弧可见，易于操作，易实现全位置自动焊接。明弧可见，易于操作，易实现全位置自动焊接。4.4.热影响区窄，热影响区窄，接头质量高，接头质量高，因而工件变形小。因而工件变形小。5.5.成本高。成本高。目前主要用于：焊接铝、镁、钛及其合金，也用于焊目前主要用于：焊接铝、镁、钛及其合金，也用于焊接不锈钢、耐热钢、一些重要低合金钢。接不锈钢、耐热钢、一些重要低合金钢。404-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊以以CO2CO2气体保护熔池的电弧焊。气体保护熔池的电弧焊。以焊丝为电极以焊丝为电极,可实现自动送进；可实现自动送进；焊丝中还需加入硅、锰等脱氧剂焊丝中还需加入硅、锰等脱氧剂,H08MnSiA,H08MnSiA。特点特点COCO2 2焊成本低、质量好、效率高，可实现自动焊、全焊成本低、质量好、效率高，可实现自动焊、全位置焊。位置焊。主要适用于焊接低碳钢和低合金结构钢的中、薄板主要适用于焊接低碳钢和低合金结构钢的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等结构，如轿车外壳的拼接等414-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法粗丝粗丝CO2焊焊（焊丝（焊丝 1.6 5.0mm）细丝细丝CO2焊焊（焊丝（焊丝 0.5 1.2mm）CO2保护焊保护焊适合焊适合焊 530 mm的中厚板的中厚板适合焊适合焊 0.8 4.0 mm的薄板的薄板424-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法电阻焊：电阻焊：焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。根据接头形式和焊接过程的不同分类：根据接头形式和焊接过程的不同分类：对焊对焊、点焊点焊、缝焊缝焊特点：特点：1 1）焊接速度快，变形小；）焊接速度快，变形小；2 2）生产率高，劳动条件好；）生产率高，劳动条件好；3 3）易于实现机械化和自动化；）易于实现机械化和自动化；4 4）设备复杂，耗电量大。）设备复杂，耗电量大。434-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法电阻对焊：电阻对焊：将焊件装将焊件装备成对接接头，时期端面备成对接接头，时期端面紧密接触，利用电阻加热紧密接触，利用电阻加热至塑性状态，然后切段电至塑性状态，然后切段电流迅速施加顶锻压力完成流迅速施加顶锻压力完成焊接的方法。焊接的方法。压紧、通电、塑变压紧、通电、塑变适用适用焊截面简单的（方、焊截面简单的（方、圆）、直径或边长小于圆）、直径或边长小于 20 20 mmmm且强度要求不高的杆件、且强度要求不高的杆件、管材等。管材等。444-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法闪光对焊：闪光对焊：通电、靠近、闪电、最通电、靠近、闪电、最后压紧塑变后压紧塑变适用于焊各种大小的等截面适用于焊各种大小的等截面的重要工件，可以是同种金的重要工件，可以是同种金属或异种金属，尤其适合细属或异种金属，尤其适合细丝的对接或特别粗大的金属丝的对接或特别粗大的金属棒、管或异型材料的对接。棒、管或异型材料的对接。如焊接重要的管道、如焊接重要的管道、钢轨钢轨、锚链、刀具、钢筋等。锚链、刀具、钢筋等。454-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法点焊：点焊：焊件装备配成搭接焊件装备配成搭接接头，并压紧在两柱状电极接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热融化母材之间，利用电阻热融化母材金属，形成焊点的电阻焊方金属，形成焊点的电阻焊方法。法。适用适用焊无气密性要求的薄焊无气密性要求的薄板结构，如汽车外壳等；低、板结构，如汽车外壳等；低、中碳钢、低合金钢、不锈钢中碳钢、低合金钢、不锈钢及铝合金等厚度小于及铝合金等厚度小于6mm6mm的的板料搭接。板料搭接。46474-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法缝焊：缝焊：焊件装配成搭接或焊件装配成搭接或对接接头并置于两个滚轮电对接接头并置于两个滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续通电，形成动，连续或断续通电，形成一条焊缝的电阻焊方法。一条焊缝的电阻焊方法。适用适用焊有气密性要求的薄板焊有气密性要求的薄板（3mm3mm）容器和管道等，如）容器和管道等，如汽车水箱、油箱。汽车水箱、油箱。电流大、短时、高效、变形电流大、短时、高效、变形小；不填充金属、接头平整、小；不填充金属、接头平整、机械自动化。机械自动化。484-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法埋弧自动焊：埋弧自动焊：电弧在焊剂层下燃烧进行焊接。电弧在焊剂层下燃烧进行焊接。特点特点：焊接质量高，焊缝质量好且稳定，焊接质量高，焊缝质量好且稳定，表面光滑美观；表面光滑美观；电流大、熔深大，省工省时效率高；电流大、熔深大，省工省时效率高；节省焊接材料和电能；节省焊接材料和电能；造船、石油、化工容器、管道、锅炉等造船、石油、化工容器、管道、锅炉等但设备投资较高，且只适用于平焊位置。但设备投资较高，且只适用于平焊位置。494-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法1-焊件；2-V形坡口；3-垫板；4-焊剂；5-焊剂斗；6-焊丝7-送丝轮；8-导电器；9-电缆；10-焊丝盘；11-焊剂回收器；12-焊渣；13-焊缝；504-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法钎焊：钎焊：利用熔点比焊件金属低的填充金属（钎料），利用熔点比焊件金属低的填充金属（钎料），经加热熔化后，将两个焊件在固态下连接起来的焊接方经加热熔化后，将两个焊件在固态下连接起来的焊接方法。法。钎焊过程钎焊过程熔化钎料的填缝过程熔化钎料的填缝过程 钎料组分与母材相互扩散过程钎料组分与母材相互扩散过程514-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法钎剂的作用有钎剂的作用有:去除氧化膜和油污等杂质去除氧化膜和油污等杂质保护母材接触面和钎料不受氧化保护母材接触面和钎料不受氧化增加钎料的润湿性和毛细流动性增加钎料的润湿性和毛细流动性硬钎焊硬钎焊使用熔点高于使用熔点高于450450的钎料的钎料 焊件接头强度高，工作温度高焊件接头强度高，工作温度高 用于受力较大的钢铁件、工具及铝、铜合金件，如用于受力较大的钢铁件、工具及铝、铜合金件，如钎焊刀具、自行车架等钎焊刀具、自行车架等常用钎剂为硼砂、硼酸、氯化物等常用钎剂为硼砂、硼酸、氯化物等524-2 4-2 其他焊接方法其他焊接方法软钎焊软钎焊使用熔点低于使用熔点低于450450的钎料的钎料 焊件接头强度低，工作温度低焊件接头强度低，工作温度低 用于电子线路元件的连接等用于电子线路元件的连接等 常用钎剂为松香、氯化锌溶液常用钎剂为松香、氯化锌溶液特点：特点：焊件加热温度低、组织和性能变化小焊件加热温度低、组织和性能变化小接头尺寸精确、生产率高接头尺寸精确、生产率高用于特殊结构件和异种金属焊接，如仪表、航空、用于特殊结构件和异种金属焊接，如仪表、航空、喷气设备和硬质合金刀具的焊接。喷气设备和硬质合金刀具的焊接。534-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接质量与结构材料的选用、焊缝位置焊接质量与结构材料的选用、焊缝位置的布置、接头形式和坡口形状、工艺规的布置、接头形式和坡口形状、工艺规范的确定、焊接方法和焊接材料的选用范的确定、焊接方法和焊接材料的选用等有关。等有关。焊接冶金特点焊接冶金特点焊接应力与变形焊接应力与变形焊接材料的选择焊接材料的选择焊接结构工艺性焊接结构工艺性544-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接冶金特点：焊接冶金特点：氧、氮、氢等分子吸热分解为化学性质十分活泼的原子，与氧、氮、氢等分子吸热分解为化学性质十分活泼的原子，与熔池有益元素生成氧化物或氮化物而烧损，并溶解在金属熔熔池有益元素生成氧化物或氮化物而烧损，并溶解在金属熔池中，是焊缝的化学成分发生变化，因此降低了焊缝的力学池中，是焊缝的化学成分发生变化，因此降低了焊缝的力学性能。性能。局部加热，热量集中，熔池体积小，冷却速度极快，化学反局部加热，热量集中，熔池体积小，冷却速度极快，化学反应不能到达平衡。焊缝的化学成分不均匀，有气孔和夹渣。应不能到达平衡。焊缝的化学成分不均匀，有气孔和夹渣。预防预防气体保护气体保护渗入合金元素渗入合金元素554-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接应力与变形焊接应力与变形受热不均匀受热不均匀+熔敷金属收缩熔敷金属收缩内应力内应力+形状尺寸变化形状尺寸变化根本原因：不均匀温度根本原因：不均匀温度场以及由它引起的局部场以及由它引起的局部塑性变形和不同比容的塑性变形和不同比容的组织。组织。采取合理的结构设计和工艺措施采取合理的结构设计和工艺措施减少或消除焊接应力和变形减少或消除焊接应力和变形564-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接变形焊接变形 焊接过程中引起的焊件变形直接影响焊件的性能和使用，因焊接过程中引起的焊件变形直接影响焊件的性能和使用，因此需要采用不同的焊接工艺来控制和预防焊件的变形，并对产生此需要采用不同的焊接工艺来控制和预防焊件的变形，并对产生焊接变形的构件进行矫正。焊接变形的构件进行矫正。焊接变形种类焊接变形种类纵向收缩变形：沿焊缝长度方向的收缩。纵向收缩变形：沿焊缝长度方向的收缩。横向收缩变形：垂直于焊缝方向的横向收缩。横向收缩变形：垂直于焊缝方向的横向收缩。角变形：绕焊缝轴线的角位移。角变形：绕焊缝轴线的角位移。挠曲变形：构件中性轴上下不对称的收缩引起的弯曲变形。挠曲变形：构件中性轴上下不对称的收缩引起的弯曲变形。失稳变形：薄壁结构在焊接残余压应力的作用下，局部失稳而产生波浪形；失稳变形：薄壁结构在焊接残余压应力的作用下，局部失稳而产生波浪形；错边变形：焊接边缘在焊接过程中，因膨胀不一致而产生厚度方向的错边。错边变形：焊接边缘在焊接过程中，因膨胀不一致而产生厚度方向的错边。扭曲变形：由于装配不良、施焊程序不合理而使焊缝的纵向、横向收缩没有扭曲变形：由于装配不良、施焊程序不合理而使焊缝的纵向、横向收缩没有 规律所引起的变形。规律所引起的变形。574-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识 焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式a a）收缩变形）收缩变形 b b）角变形）角变形 c c）弯曲变形）弯曲变形 d d）扭曲变形）扭曲变形 e e）波浪变形）波浪变形584-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接残余应力的消除和调整焊接残余应力的消除和调整 设计上合理地确定焊缝的数量、坡口的形状和尺寸设计上合理地确定焊缝的数量、坡口的形状和尺寸应采取合理的焊接顺序应采取合理的焊接顺序先焊接收缩量大的焊缝先焊接收缩量大的焊缝焊接时适当降低焊件的刚度焊接时适当降低焊件的刚度在焊件的适当部位局部加热，使焊缝能比较自由地在焊件的适当部位局部加热，使焊缝能比较自由地收缩，以减小残余应力。收缩，以减小残余应力。热处理热处理(高温回火高温回火)是消除焊接残余应力常用方法。是消除焊接残余应力常用方法。整体消除应力的热处理效果比局部热处理好。整体消除应力的热处理效果比局部热处理好。也可采用机械拉伸法（预载法）来消除或调整。也可采用机械拉伸法（预载法）来消除或调整。594-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊前反变形焊前反变形焊后焊后焊前预弯反变形焊前预弯反变形焊后焊后60合理合理不合理不合理4-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识614-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接变形的矫正焊接变形的矫正 机械方法矫正。机械方法矫正。对于长而规则的对接焊缝引起的薄板壳结构变形，对于长而规则的对接焊缝引起的薄板壳结构变形，用钢轮辗压焊缝及其两侧，可获得良好矫正效果。用钢轮辗压焊缝及其两侧，可获得良好矫正效果。利用局部加热产生压缩塑性变形使较长的焊件在冷利用局部加热产生压缩塑性变形使较长的焊件在冷却后收缩的火焰矫正法，具有机动性强、设备简单却后收缩的火焰矫正法，具有机动性强、设备简单的优点，得到广泛采用。的优点，得到广泛采用。62机械矫正法机械矫正法火焰矫正法火焰矫正法4-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识634-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接材料的选择焊接材料的选择 焊条焊条、焊丝焊丝、焊剂焊剂、气体气体金属材料的焊接性能金属材料的焊接性能焊接材料的选择焊接材料的选择644-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识1.1.金属材料的焊接性能金属材料的焊接性能 金属材料对焊接加工的适应性。金属材料对焊接加工的适应性。在一定焊接条件下，获得优质焊接接头难易程度。在一定焊接条件下，获得优质焊接接头难易程度。决定于金属材料本身性质和加工条件。决定于金属材料本身性质和加工条件。包括内容包括内容:结合性能：结合性能：指某种材料在给定的焊接工艺条件下，形成完指某种材料在给定的焊接工艺条件下，形成完整而无缺陷的焊接接头的能力。整而无缺陷的焊接接头的能力。使用性能使用性能 ：指在给定的焊接工艺条件下，焊接接头或整指在给定的焊接工艺条件下，焊接接头或整体结构满足使用要求的能力。体结构满足使用要求的能力。654-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识2.2.焊接材料的选择焊接材料的选择 焊条类型、型号和药皮焊条类型、型号和药皮按焊缝金属与母材等强度原则选择相应的焊条强度等级按焊缝金属与母材等强度原则选择相应的焊条强度等级按结构特点、设备条件等选择药皮类型按结构特点、设备条件等选择药皮类型焊条焊条型号型号药皮药皮类型类型焊接焊接位置位置电流电流种类种类焊条焊条型号型号药皮药皮类型类型焊接焊接位置位置电流电流种类种类E43E43系列熔敷金属抗拉强度系列熔敷金属抗拉强度420MPa(43kgf/mm420MPa(43kgf/mm2 2)E50E50系列熔敷金属抗拉强度系列熔敷金属抗拉强度490MPa(50kgf/mm490MPa(50kgf/mm2 2)E4300E4300特殊型特殊型平、立平、立仰、横仰、横交流交流直流直流正、正、反接反接E5001E5001钛铁矿型钛铁矿型平、立平、立仰、横仰、横交流交流直流直流正、正、反接反接E4301E4301钛铁矿型钛铁矿型平、立平、立仰、横仰、横交流交流直流直流正、正、反接反接E5003E5003钛钙型钛钙型平、立平、立仰、横仰、横交流交流直流直流正、正、反接反接E4303E4303钛钙型钛钙型平、立平、立仰、横仰、横交流交流直流直流正、正、反接反接E5010E5010高纤维素高纤维素 钠型钠型平、立平、立仰、横仰、横直流反接直流反接66焊接结构工艺性焊接结构工艺性设计原则：设计原则：有利于减少焊接工作量，便于施焊；有利于减少焊接工作量，便于施焊；使焊件在焊后少加工；使焊件在焊后少加工；有利于减少焊接应力和变形；有利于减少焊接应力和变形；用拼焊结构代替整铸、整锻件，简化工艺节省材料；用拼焊结构代替整铸、整锻件，简化工艺节省材料；降低劳动强度。降低劳动强度。4-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识674-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计焊缝的布置焊缝的布置 焊缝布置应尽量分散不合理不合理合理684-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计 焊缝布置应尽量分散不不合合理理合理焊缝的布置焊缝的布置694-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计 焊缝的位置应尽可能对称布置不不合合理理合合理理焊缝的布置焊缝的布置704-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计 焊缝的位置应尽可能对称布置不不合合理理合合理理焊缝的布置焊缝的布置714-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置不不合合理理合合理理焊缝的布置焊缝的布置724-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置不不合合理理合合理理焊缝的布置焊缝的布置734-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置不不合合理理合合理理焊缝的布置焊缝的布置744-3 4-3 焊接基础知识焊接基础知识焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计 焊缝应