材料成形技术焊接1.pptx

第十章第十章熔焊工艺熔焊工艺一、金属的连接方法一、金属的连接方法二、焊接二、焊接焊接技术是指通过物理或化学的手段，使两个相分离的物体焊接技术是指通过物理或化学的手段，使两个相分离的物体焊接技术是指通过物理或化学的手段，使两个相分离的物体焊接技术是指通过物理或化学的手段，使两个相分离的物体（同种材料或异种材料）产生原子（分子）间的结合而连接（同种材料或异种材料）产生原子（分子）间的结合而连接（同种材料或异种材料）产生原子（分子）间的结合而连接（同种材料或异种材料）产生原子（分子）间的结合而连接成一体的连接方法。成一体的连接方法。成一体的连接方法。成一体的连接方法。三、焊接的分类三、焊接的分类（材料发生结合时的物理状态）（材料发生结合时的物理状态）1 1、熔焊（液相）、熔焊（液相）电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子焊等。电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子焊等。2 2、压焊（固相）、压焊（固相）电阻焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊等。电阻焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊等。3 3、钎焊与封焊（固相、钎焊与封焊（固相+液相）液相）软钎焊、硬钎焊、封焊及粘接等。软钎焊、硬钎焊、封焊及粘接等。四、焊接的特点四、焊接的特点1 1、可将大而复杂的结构分解为小而简单的坯料拼焊。、可将大而复杂的结构分解为小而简单的坯料拼焊。2 2、可实现不同材料间的连接成形，优化设计，节省贵、可实现不同材料间的连接成形，优化设计，节省贵 重金属材料。重金属材料。3 3、可实现特殊结构的生产。、可实现特殊结构的生产。4 4、与铆接相比，焊件的质量小。、与铆接相比，焊件的质量小。5 5、焊件不可拆分，易产生残余应力，引起应力集中。、焊件不可拆分，易产生残余应力，引起应力集中。故应特别注意对焊件质量的检验。故应特别注意对焊件质量的检验。广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航空航天、原子能、电力、电子技术及石油化工、航空航天、原子能、电力、电子技术及石油化工、航空航天、原子能、电力、电子技术及石油化工、航空航天、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。建筑等部门。建筑等部门。建筑等部门。第一节第一节第一节第一节 熔焊原理及过程熔焊原理及过程熔焊原理及过程熔焊原理及过程一、熔焊的本质及特点一、熔焊的本质及特点（1 1）熔焊的本质是小熔池熔炼与冷凝，是一个金属熔）熔焊的本质是小熔池熔炼与冷凝，是一个金属熔 化与结晶的过程，化与结晶的过程，图图10-210-2。（2 2）熔池存在的时间短，温度高；冶金过程进行的不）熔池存在的时间短，温度高；冶金过程进行的不 充分，氧化严重；热影响区大。充分，氧化严重；热影响区大。（3 3）冷却速度快，结晶后焊缝易生成粗大的柱状晶。）冷却速度快，结晶后焊缝易生成粗大的柱状晶。二、熔焊的三要素二、熔焊的三要素1 1、热源：能量集中，温度高，保证金属快速熔化。、热源：能量集中，温度高，保证金属快速熔化。主要有：主要有：（1 1）电弧：）电弧：两电极之间的强烈而持久的气体放电现象。通过气体两电极之间的强烈而持久的气体放电现象。通过气体放电使电能转变为热能用于加热金属焊件。放电使电能转变为热能用于加热金属焊件。（2 2）其它热源：其它热源：等离子弧、电渣热、电子束、激光束等（等离子弧、电渣热、电子束、激光束等（P172P172）。）。2 2、熔池的保护、熔池的保护 （1 1）目的：）目的：隔绝空气，保护熔池不被氧化；隔绝空气，保护熔池不被氧化；进行脱氧、脱硫、脱磷等和向熔池中过渡合金元素；进行脱氧、脱硫、脱磷等和向熔池中过渡合金元素；改善焊缝成形性等工艺性能。改善焊缝成形性等工艺性能。（2 2）主要方法）主要方法 渣保护：渣保护：用焊剂熔化后形成熔渣覆盖在液态熔池的上面对液用焊剂熔化后形成熔渣覆盖在液态熔池的上面对液 态金属起保护作用，态金属起保护作用，图图10-810-8。渣保护的材料：焊剂和电渣渣保护的材料：焊剂和电渣 焊剂分熔炼型和非熔炼型两类。焊剂分熔炼型和非熔炼型两类。其中熔炼型焊剂主要为其中熔炼型焊剂主要为SiSi2 2O O、MnOMnO、MgOMgO和和CaFCaF2 2等组成的等组成的硅酸盐，根据其化学组成可分为无锰、低锰、中锰和高硅酸盐，根据其化学组成可分为无锰、低锰、中锰和高锰型，锰型，表表10-210-2。气体保护气体保护 利用惰性气体（或相当于惰性的气体）和低氧化性的气体利用惰性气体（或相当于惰性的气体）和低氧化性的气体保护熔池金属。主要采用的气体有氩气和氦气等惰性气体和保护熔池金属。主要采用的气体有氩气和氦气等惰性气体和二氧化碳气体。二氧化碳气体。a a、氩气：氩气是一种无色无味的惰性气体，它既不与金氩气：氩气是一种无色无味的惰性气体，它既不与金属起化学作用，也不溶于金属。因此，用氩气作为保护气体属起化学作用，也不溶于金属。因此，用氩气作为保护气体时，可以避免焊缝金中各合金元素的氧化损失，及由此带来时，可以避免焊缝金中各合金元素的氧化损失，及由此带来的各种焊接缺陷，使焊接冶金反应变得简单和容易控制。的各种焊接缺陷，使焊接冶金反应变得简单和容易控制。导热系数小，高温时不发生分解导热系数小，高温时不发生分解(单原子气体单原子气体)，电弧热，电弧热量损失少。量损失少。氩气对电弧的稳定性最好。氩气对电弧的稳定性最好。b b b b、二氧化碳气体保护二氧化碳气体保护二氧化碳气体保护二氧化碳气体保护CO2CO2CO2CO2气气气气体体体体，常常常常温温温温下下下下很很很很稳稳稳稳定定定定，高高高高温温温温下下下下易易易易分分分分解解解解（CO+O2CO+O2CO+O2CO+O2），具具具具有有有有氧氧氧氧化化化化性性性性。但但但但来来来来源源源源广广广广，成成成成本本本本低低低低。还还还还可可可可利利利利用用用用其其其其具具具具有有有有的的的的氧氧氧氧化化化化性性性性部部部部分分分分烧烧烧烧损损损损焊焊焊焊缝缝缝缝金金金金属属属属中中中中的的的的碳碳碳碳保保保保证证证证焊焊焊焊缝缝缝缝的的的的塑塑塑塑性性性性、防防防防止止止止出出出出现现现现裂纹。裂纹。裂纹。裂纹。渣渣渣渣-气联合保护气联合保护气联合保护气联合保护 利利利利用用用用焊焊焊焊条条条条的的的的药药药药皮皮皮皮熔熔熔熔化化化化后后后后产产产产生生生生的的的的气气气气体体体体和和和和熔熔熔熔渣渣渣渣或或或或二二二二氧氧氧氧化化化化碳加药芯焊条产生的气体和熔渣进行保护，碳加药芯焊条产生的气体和熔渣进行保护，碳加药芯焊条产生的气体和熔渣进行保护，碳加药芯焊条产生的气体和熔渣进行保护，图图图图10-1010-1010-1010-10。焊焊焊焊条条条条药药药药皮皮皮皮主主主主要要要要有有有有造造造造渣渣渣渣剂剂剂剂、造造造造气气气气剂剂剂剂、稳稳稳稳弧弧弧弧剂剂剂剂、脱脱脱脱氧氧氧氧剂剂剂剂、脱硫剂和去氢剂脱硫剂和去氢剂脱硫剂和去氢剂脱硫剂和去氢剂等成分组成。等成分组成。等成分组成。等成分组成。根据其化学特性可分为根据其化学特性可分为根据其化学特性可分为根据其化学特性可分为酸性药皮酸性药皮酸性药皮酸性药皮和和和和碱性药皮碱性药皮碱性药皮碱性药皮两类。两类。两类。两类。酸酸酸酸性性性性药药药药皮皮皮皮的的的的焊焊焊焊接接接接工工工工艺艺艺艺性性性性好好好好，但但但但抗抗抗抗裂裂裂裂性性性性差差差差，一一一一般般般般用用用用于于于于不不不不太太太太重重重重要要要要的的的的构构构构件件件件；而而而而碱碱碱碱性性性性药药药药皮皮皮皮的的的的焊焊焊焊接接接接工工工工艺艺艺艺性性性性较较较较差差差差，一一一一般般般般要要要要用用用用直直直直流流流流电电电电源源源源，但但但但因因因因其其其其中中中中含含含含有有有有CaFCaFCaFCaF2 2 2 2，具具具具有有有有脱脱脱脱硫硫硫硫等等等等能能能能力力力力，焊焊焊焊缝缝缝缝的的的的抗抗抗抗裂裂裂裂性性性性较较较较好好好好，性性性性能能能能较较较较高高高高，主主主主要要要要用用用用于于于于重重重重要要要要的的的的构件中。构件中。构件中。构件中。3 3 3 3、焊缝填充金属、焊缝填充金属 填填填填充充充充金金金金属属属属：焊焊焊焊接接接接时时时时人人人人为为为为加加加加入入入入到到到到焊焊焊焊缝缝缝缝中中中中的的的的金金金金属属属属，与与与与母母母母材材材材金金金金属属属属同同同同时时时时熔熔熔熔化化化化、发发发发生生生生冶冶冶冶金金金金反反反反应应应应、凝凝凝凝固固固固后后后后形形形形成成成成焊焊焊焊缝缝缝缝金金金金属。属。属。属。填填填填充充充充金金金金属属属属主主主主要要要要通通通通过过过过焊焊焊焊条条条条中中中中的的的的焊焊焊焊芯芯芯芯或或或或焊焊焊焊丝丝丝丝的的的的方方方方法法法法加加加加 入到熔池金属中。入到熔池金属中。入到熔池金属中。入到熔池金属中。一一一一般般般般焊焊焊焊芯芯芯芯或或或或焊焊焊焊丝丝丝丝的的的的成成成成分分分分与与与与被被被被焊焊焊焊金金金金属属属属的的的的种种种种类类类类一一一一致致致致，如如如如焊焊焊焊接接接接碳碳碳碳素素素素结结结结构构构构钢钢钢钢时时时时用用用用普普普普通通通通的的的的结结结结构构构构钢钢钢钢焊焊焊焊丝丝丝丝，其其其其主主主主要要要要成成成成分分分分为为为为H08H08H08H08、H08AH08AH08AH08A、H08MnAH08MnAH08MnAH08MnA等等等等；焊焊焊焊接接接接合合合合金金金金钢钢钢钢时时时时用用用用相相相相应应应应的的的的合合合合金金金金钢焊丝；焊接不锈钢用不锈钢焊丝，如表钢焊丝；焊接不锈钢用不锈钢焊丝，如表钢焊丝；焊接不锈钢用不锈钢焊丝，如表钢焊丝；焊接不锈钢用不锈钢焊丝，如表10-510-510-510-5、6 6 6 6。第二节第二节 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能一、焊接热循环一、焊接热循环一、焊接热循环一、焊接热循环 1 1、焊接热循环焊接热循环：在焊接加热和冷却过程中，焊缝附近某点温度随时间变在焊接加热和冷却过程中，焊缝附近某点温度随时间变化的过程称为焊接热循环化的过程称为焊接热循环，图，图10-1110-11 。因各点的焊接热循环的特征不同，焊接后相应的组织和因各点的焊接热循环的特征不同，焊接后相应的组织和性能亦不相同。性能亦不相同。2 2、焊接热影响区焊接热影响区：受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材发生组织或性能受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材发生组织或性能的变化的区域。的变化的区域。图图10-1210-12。焊接接头：焊接接头：焊缝区、熔合区、热影响区。焊缝区、熔合区、热影响区。二、焊缝的组织和性能二、焊缝的组织和性能二、焊缝的组织和性能二、焊缝的组织和性能 1.1.宏观组织特征：柱状晶、晶粒粗、成分偏析、不致密。宏观组织特征：柱状晶、晶粒粗、成分偏析、不致密。2 2、一次结晶、二次结晶、一次结晶、二次结晶 3 3、宏观偏析分布与焊缝的形成系数、宏观偏析分布与焊缝的形成系数B/HB/H有关。有关。图图10-1210-12。成形系数成形系数B/HB/H越小，形成中心线偏析，易产生热裂纹。越小，形成中心线偏析，易产生热裂纹。焊缝的强度等于或略低于母材，保证焊缝的塑性和韧性焊缝的强度等于或略低于母材，保证焊缝的塑性和韧性-焊缝设计的焊缝设计的等强度原则等强度原则。三、热影响区与熔合区的组织与性能三、热影响区与熔合区的组织与性能 对于低碳钢等不易淬火钢，焊接热影响区一般可分为对于低碳钢等不易淬火钢，焊接热影响区一般可分为对于低碳钢等不易淬火钢，焊接热影响区一般可分为对于低碳钢等不易淬火钢，焊接热影响区一般可分为熔合区、过热区、正火区、部分相变区熔合区、过热区、正火区、部分相变区熔合区、过热区、正火区、部分相变区熔合区、过热区、正火区、部分相变区等区域；等区域；等区域；等区域；对于易淬火钢其热影响区一般分为对于易淬火钢其热影响区一般分为对于易淬火钢其热影响区一般分为对于易淬火钢其热影响区一般分为淬火区和部分淬火区淬火区和部分淬火区淬火区和部分淬火区淬火区和部分淬火区。1)1)1)1)熔合区熔合区熔合区熔合区 是焊缝与热影响区的过渡区，组织不均匀、晶粒粗大、是焊缝与热影响区的过渡区，组织不均匀、晶粒粗大、是焊缝与热影响区的过渡区，组织不均匀、晶粒粗大、是焊缝与热影响区的过渡区，组织不均匀、晶粒粗大、强度下降。强度下降。强度下降。强度下降。2)2)2)2)过热区过热区过热区过热区 生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。3)3)3)3)正火区正火区正火区正火区 金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良好。好。好。好。4)4)4)4)部分相变区部分相变区部分相变区部分相变区 部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不均匀。均匀。均匀。均匀。四、影响焊接接头性能的因素四、影响焊接接头性能的因素四、影响焊接接头性能的因素四、影响焊接接头性能的因素 1 1 1 1、焊丝与焊剂、焊丝与焊剂、焊丝与焊剂、焊丝与焊剂 2 2 2 2、焊接方法、焊接方法、焊接方法、焊接方法 3 3 3 3、焊接工艺参数：焊接电流、电压、焊接速度和焊接、焊接工艺参数：焊接电流、电压、焊接速度和焊接、焊接工艺参数：焊接电流、电压、焊接速度和焊接、焊接工艺参数：焊接电流、电压、焊接速度和焊接 线能量。线能量。线能量。线能量。4 4 4 4、熔合比：母材在焊缝中所占面积的分数。、熔合比：母材在焊缝中所占面积的分数。、熔合比：母材在焊缝中所占面积的分数。、熔合比：母材在焊缝中所占面积的分数。5 5 5 5、焊后热处理、焊后热处理、焊后热处理、焊后热处理第三节第三节 焊接变形与焊接应力焊接变形与焊接应力一、焊接应力与变形产生的原因一、焊接应力与变形产生的原因(图图10-1510-15)焊接加热焊接加热不均匀温度场不均匀温度场不均匀膨胀不均匀膨胀内应力内应力（高温区受压，低温区受拉）（高温区受压，低温区受拉）高温区产生部分塑性变形高温区产生部分塑性变形 冷却后尺寸小于加热前冷却后尺寸小于加热前焊接变形焊接变形（残余变形）。（残余变形）。冷却时产生内应力（高温区受拉，低温区受压）冷却时产生内应力（高温区受拉，低温区受压）此时已难以产生塑性变形，而使应力残留在构件中此时已难以产生塑性变形，而使应力残留在构件中 焊接应力焊接应力。当焊件所受拘束很大时，一般不产生残余变形，只产生当焊件所受拘束很大时，一般不产生残余变形，只产生残余应力；而当拘束较小时，既产生残余变形，也产生残余残余应力；而当拘束较小时，既产生残余变形，也产生残余应力。应力。二、焊接变形与应力的危害二、焊接变形与应力的危害 1 1、尺寸发生变化、尺寸发生变化,组装困难；组装困难；2 2、形状发生变化、形状发生变化,产生附加应力降低承载能力；产生附加应力降低承载能力；3 3、增加矫正成本、增加矫正成本,降低接头塑性；降低接头塑性；4 4、诱发应力腐蚀裂纹、诱发应力腐蚀裂纹,造成脆断；造成脆断；5 5、使用中构件尺寸不稳定。、使用中构件尺寸不稳定。三、焊件变形的种类三、焊件变形的种类 尺寸收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和尺寸收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪形变形等。波浪形变形等。四、防止焊接应力与变形的措施四、防止焊接应力与变形的措施 1 1、焊接应力的防止和消除、焊接应力的防止和消除 （1 1）焊缝不要有密集和交叉截面，长度应尽可能短，）焊缝不要有密集和交叉截面，长度应尽可能短，以减小焊接局部加热，减小焊接应力。以减小焊接局部加热，减小焊接应力。如尽量采用型材、冲压件、铸件。如尽量采用型材、冲压件、铸件。（2 2）合理的焊接顺序，尽可能使焊缝自由收缩。）合理的焊接顺序，尽可能使焊缝自由收缩。（3 3）采用小线能量、多层焊，也可减小焊接应力。）采用小线能量、多层焊，也可减小焊接应力。（4 4）焊前预热，焊后缓冷。）焊前预热，焊后缓冷。（5 5）当焊缝在高温塑性状态时锤击焊缝以降低应力；）当焊缝在高温塑性状态时锤击焊缝以降低应力；（6 6）焊后去应力退火可消除残余应力。）焊后去应力退火可消除残余应力。（7 7）振动法。）振动法。2 2 2 2、焊接变形的防止和消除、焊接变形的防止和消除、焊接变形的防止和消除、焊接变形的防止和消除(a)a)设计措施设计措施 （1 1）尽量减少焊缝数量、尺寸，避免交叉截面。）尽量减少焊缝数量、尺寸，避免交叉截面。（2 2）合理安排焊缝位置。）合理安排焊缝位置。对称或接近构件截面的中性轴，减少弯曲变形。对称或接近构件截面的中性轴，减少弯曲变形。(b)b)工艺措施工艺措施 （1 1）采用反变形法。）采用反变形法。(2)(2)刚性固定法刚性固定法(3)(3)(3)(3)合理选用焊接方法和焊接规范：采用高能量密度的热源，合理选用焊接方法和焊接规范：采用高能量密度的热源，合理选用焊接方法和焊接规范：采用高能量密度的热源，合理选用焊接方法和焊接规范：采用高能量密度的热源，如等离子焊等。如等离子焊等。如等离子焊等。如等离子焊等。(4)(4)(4)(4)合理的焊接顺序合理的焊接顺序合理的焊接顺序合理的焊接顺序:如对称焊、分段退焊、多层焊等。如对称焊、分段退焊、多层焊等。如对称焊、分段退焊、多层焊等。如对称焊、分段退焊、多层焊等。（5 5 5 5）焊前预热、焊后缓冷、锤击焊缝等。）焊前预热、焊后缓冷、锤击焊缝等。）焊前预热、焊后缓冷、锤击焊缝等。）焊前预热、焊后缓冷、锤击焊缝等。(c)c)焊接变形的矫正焊接变形的矫正 （1 1）机械矫正法）机械矫正法 用机械加压或锤击的冷变形方法，产生塑性变形来用机械加压或锤击的冷变形方法，产生塑性变形来矫正焊接变形。矫正焊接变形。（2 2）火焰矫正法。）火焰矫正法。利用火焰局部加热后的冷却收缩，来抵消该部分已产利用火焰局部加热后的冷却收缩，来抵消该部分已产生的伸长变形。加热部位必须正确。生的伸长变形。加热部位必须正确。火焰加热矫正的加热温度一般为火焰加热矫正的加热温度一般为600600800800。第四节第四节 焊接缺陷焊接缺陷一、焊接裂纹一、焊接裂纹 危害最大、灾难性脆性破坏事故。危害最大、灾难性脆性破坏事故。例如：英国于例如：英国于19651965年对年对132132台压力容器所发生的灾难性台压力容器所发生的灾难性事故的统计表明，因裂纹而引起的突然爆裂有事故的统计表明，因裂纹而引起的突然爆裂有118118台，台，占总数的占总数的89.3%89.3%。1 1、热裂纹热裂纹 （1 1）主要特征：焊缝在高温产生的裂纹，主要有）主要特征：焊缝在高温产生的裂纹，主要有结晶结晶裂纹裂纹（焊缝结晶过程中形成）、（焊缝结晶过程中形成）、高温液化裂纹高温液化裂纹（在热影响（在热影响区，由于晶间低熔点杂质发生熔化而形成）等。其特征为区，由于晶间低熔点杂质发生熔化而形成）等。其特征为沿晶开裂，裂纹表面有氧化色彩沿晶开裂，裂纹表面有氧化色彩。（2 2）产生原因产生原因 产生热裂纹的原因有二，一是凝固后期晶间的产生热裂纹的原因有二，一是凝固后期晶间的液态薄膜液态薄膜的存在，二是接头中的的存在，二是接头中的拉应力拉应力。当接头中的拉应力超过了液。当接头中的拉应力超过了液态薄膜的强度时，即使液态薄膜拉裂而产生。态薄膜的强度时，即使液态薄膜拉裂而产生。（3 3）热裂纹的防止热裂纹的防止 限制母材和其它焊接材料中低熔点杂质的含量。限制母材和其它焊接材料中低熔点杂质的含量。适当提高焊缝形成系数，防止中心偏析。适当提高焊缝形成系数，防止中心偏析。调整焊缝化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒调整焊缝化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒 减小偏析。减小偏析。减小焊接应力的工艺措施都可以减小焊接热裂纹的减小焊接应力的工艺措施都可以减小焊接热裂纹的 倾向。倾向。施焊时填满弧坑以减小应力。施焊时填满弧坑以减小应力。2 2、冷裂纹、冷裂纹 其危害比焊接热裂纹更严重，因为有时不是在焊后立即其危害比焊接热裂纹更严重，因为有时不是在焊后立即出现，而是要经过相当长的时间，甚至在使用过程中才出现出现，而是要经过相当长的时间，甚至在使用过程中才出现，又叫，又叫延迟裂纹延迟裂纹。（1 1）形态和特征形态和特征：在较低温度下的裂纹。在焊缝及热：在较低温度下的裂纹。在焊缝及热 影响区都可出现。影响区都可出现。穿晶型，表面无氧化穿晶型，表面无氧化。主要有焊道下裂纹、焊趾裂纹和焊根裂纹等。主要有焊道下裂纹、焊趾裂纹和焊根裂纹等。（2 2）产生原因产生原因：脆化组织；脆化组织；含氢量；含氢量；较大拉应力。较大拉应力。（3 3）防止措施防止措施 选用碱性焊条或焊剂，降低氢含量。选用碱性焊条或焊剂，降低氢含量。焊前清理，烘干焊接材料。焊前清理，烘干焊接材料。焊前预热，焊后缓冷。焊前预热，焊后缓冷。采用减小焊接应力的工艺措施。采用减小焊接应力的工艺措施。焊后立即进行去氢处理。焊后立即进行去氢处理。焊后进行清除应力的退火处理。焊后进行清除应力的退火处理。二、气孔二、气孔 此外还有夹渣、未焊透此外还有夹渣、未焊透 第五节第五节 焊接检验（自学）焊接检验（自学）第六节第六节 熔焊方法及工艺熔焊方法及工艺一、手弧焊一、手弧焊 1 1、手弧焊原理、手弧焊原理 焊条和工件分别接两电极，通过气体放电产生的电弧焊条和工件分别接两电极，通过气体放电产生的电弧热来熔化母材和焊条形成熔池热来熔化母材和焊条形成熔池，药皮熔化后形成熔渣并放药皮熔化后形成熔渣并放出气体，在气、渣的联合保护下，有效地排除了周围空气出气体，在气、渣的联合保护下，有效地排除了周围空气的有害影响，通过高温下熔渣与熔池液态金属之间的冶金的有害影响，通过高温下熔渣与熔池液态金属之间的冶金反应，得到优质焊缝。反应，得到优质焊缝。2 2、手弧焊工艺、手弧焊工艺 （1 1）直流手弧焊直流手弧焊：直流电源，有正、反两种接法。：直流电源，有正、反两种接法。正接正接：工件正极，焊条负极。：工件正极，焊条负极。正极温度高，适用厚板焊接；正极温度高，适用厚板焊接；反接反接：工件负极，焊条正极。：工件负极，焊条正极。可实现薄板，快速焊可实现薄板，快速焊,酸性焊条的焊接。酸性焊条的焊接。（2 2）交流手弧焊交流手弧焊：交流电源，两极温度相等。：交流电源，两极温度相等。主要用于酸性焊条的焊接。主要用于酸性焊条的焊接。3 3 3 3、焊条的型号和牌号、焊条的型号和牌号、焊条的型号和牌号、焊条的型号和牌号 （1 1 1 1）国际通用标准：）国际通用标准：）国际通用标准：）国际通用标准：E E E E 。E-ElectrodeE-ElectrodeE-ElectrodeE-Electrode；后面第一、二位数字表示最小抗拉强度后面第一、二位数字表示最小抗拉强度后面第一、二位数字表示最小抗拉强度后面第一、二位数字表示最小抗拉强度(10(10(10(10MPa)MPa)MPa)MPa)第三为数字表示焊接位置（第三为数字表示焊接位置（第三为数字表示焊接位置（第三为数字表示焊接位置（0 0 0 0或或或或1 1 1 1全位置、全位置、全位置、全位置、2-2-2-2-平平平平 焊、焊、焊、焊、4 4 4 4立焊）、第三、四为数字表示焊接电流种立焊）、第三、四为数字表示焊接电流种立焊）、第三、四为数字表示焊接电流种立焊）、第三、四为数字表示焊接电流种 类和药皮类型（类和药皮类型（类和药皮类型（类和药皮类型（03030303钛钙型药皮、交流或直流；钛钙型药皮、交流或直流；钛钙型药皮、交流或直流；钛钙型药皮、交流或直流；15-15-15-15-低氢型药皮，直流反接；低氢型药皮，直流反接；低氢型药皮，直流反接；低氢型药皮，直流反接；16161616低氢钾型药皮低氢钾型药皮低氢钾型药皮低氢钾型药皮 、交流或直流）。例：、交流或直流）。例：、交流或直流）。例：、交流或直流）。例：E4303E4303E4303E4303、E5015E5015E5015E5015。（2 2 2 2）我国行业标准：根据用途分为我国行业标准：根据用途分为我国行业标准：根据用途分为我国行业标准：根据用途分为10101010大类：大类：大类：大类：结构钢焊条结构钢焊条结构钢焊条结构钢焊条(J J)、钼及铬钼耐热钢焊条钼及铬钼耐热钢焊条钼及铬钼耐热钢焊条钼及铬钼耐热钢焊条(R)R)、铬不锈钢焊条铬不锈钢焊条铬不锈钢焊条铬不锈钢焊条(G)G)、铬镍不锈钢焊条铬镍不锈钢焊条铬镍不锈钢焊条铬镍不锈钢焊条(A A)、堆焊焊条堆焊焊条堆焊焊条堆焊焊条(D)D)、低温钢焊条低温钢焊条低温钢焊条低温钢焊条(w)w)、铸铁焊条铸铁焊条铸铁焊条铸铁焊条(Z Z)、镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条(Ni)Ni)、铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条(T)T)、铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条(L)L)表示为：表示为：J J、AA、ZZ等，其中第一、等，其中第一、二为数字表示最小抗拉强度二为数字表示最小抗拉强度(10(10MPa)MPa)、第三为数字第三为数字表示药皮类型（表示药皮类型（1 15 5为酸性药皮、为酸性药皮、6 67 7为碱性药皮）。为碱性药皮）。（3 3）焊条的酸碱性：焊条的酸碱性：焊条药皮熔化后形成熔渣的酸碱性。药皮中含有多焊条药皮熔化后形成熔渣的酸碱性。药皮中含有多量酸性氧化物的焊条为酸性焊条量酸性氧化物的焊条为酸性焊条.药皮中含有多量碱性氧药皮中含有多量碱性氧化物的焊条为碱性焊条。化物的焊条为碱性焊条。酸性：不含氟化钙，脱硫、磷能力差，机械性能差，但工酸性：不含氟化钙，脱硫、磷能力差，机械性能差，但工 艺性能好，主要用于焊接不重要的构件；艺性能好，主要用于焊接不重要的构件；碱性：含有氟化钙，脱硫、磷能力好，抗裂性好、强度高，碱性：含有氟化钙，脱硫、磷能力好，抗裂性好、强度高，但焊接工艺性差并且需用直流电源。但焊接工艺性差并且需用直流电源。主要用于焊接重要构件。主要用于焊接重要构件。4 4、手弧焊的特点：、手弧焊的特点：灵活性强、适用范围广，可进行所有位置的焊接；灵活性强、适用范围广，可进行所有位置的焊接；但生产率低，金属利用率低，劳动条件差。但生产率低，金属利用率低，劳动条件差。主要用于单件、小批量生产。主要用于单件、小批量生产。二、埋弧焊二、埋弧焊 是电弧深埋在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。是电弧深埋在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。1 1、埋弧焊的原理及特点：、埋弧焊的原理及特点：图图10-3310-33。以焊丝和焊剂代替焊条，焊丝作为一电。以焊丝和焊剂代替焊条，焊丝作为一电 极，在焊剂下引燃电弧燃烧进行焊接。极，在焊剂下引燃电弧燃烧进行焊接。其其主主要要特特点点有有（1 1）热热效效率率高高、可可连连续续焊焊接接，易易于于实实现自动化；（现自动化；（2 2）焊缝质量好；（）焊缝质量好；（3 3）劳动条件好。）劳动条件好。主要适用于焊接平直长焊缝和大型环形焊缝。主要适用于焊接平直长焊缝和大型环形焊缝。2 2、埋弧焊工艺、埋弧焊工艺 （1 1）焊前准备：焊接区的清理、开坡口（不开坡口、）焊前准备：焊接区的清理、开坡口（不开坡口、单面坡口和双面坡口、直边坡口和曲面坡口等）、被单面坡口和双面坡口、直边坡口和曲面坡口等）、被 焊接件的装配及固定、安装电弧引入板和引出板。焊接件的装配及固定、安装电弧引入板和引出板。（1 1）焊丝：除作为电极和填充金属外，还有渗合金、）焊丝：除作为电极和填充金属外，还有渗合金、）焊丝：除作为电极和填充金属外，还有渗合金、）焊丝：除作为电极和填充金属外，还有渗合金、脱氧、去硫等冶金作脱氧、去硫等冶金作脱氧、去硫等冶金作脱氧、去硫等冶金作 用。用。用。用。（2 2）焊剂：呈现玻璃状颗粒，主要起保护作用；）焊剂：呈现玻璃状颗粒，主要起保护作用；）焊剂：呈现玻璃状颗粒，主要起保护作用；）焊剂：呈现玻璃状颗粒，主要起保护作用；还有渗合金、脱氧、去硫等冶金作用。还有渗合金、脱氧、去硫等冶金作用。还有渗合金、脱氧、去硫等冶金作用。还有渗合金、脱氧、去硫等冶金作用。（2 2）主要焊接形式）主要焊接形式 平板对焊：平板对焊：图图10-3510-35。一般采用双面焊接的方法。一般采用双面焊接的方法。有有时时为为提提高高效效率率也也可可采采用用单单面面焊焊双双面面成成形形的的焊焊接接工工 艺方法。艺方法。环焊缝的焊接：环焊缝的焊接：图图10-3610-36。焊丝起弧点应与环的中。焊丝起弧点应与环的中 心线偏离一距离（约心线偏离一距离（约20204040mmmm）以防止熔池金属的以防止熔池金属的 流淌。流淌。3 3、埋弧焊的应用：、埋弧焊的应用：主主要要用用于于压压力力容容器器的的环环缝缝焊焊和和直直焊焊缝缝、锅锅炉炉冷冷却却壁壁 的的长长直直缝缝焊焊接接、船船舶舶和和潜潜艇艇壳壳体体的的焊焊接接、大大型型起起重重机机械械 和冶金机械的焊接等。和冶金机械的焊接等。三、气体保护焊三、气体保护焊 利利用用气气体体作作为为保保护护介介质质，防防止止空空气气中中有有害害气气体体侵侵入入，没有熔渣，故无须清渣或担心产生夹渣。没有熔渣，故无须清渣或担心产生夹渣。1 1、氩弧焊：、氩弧焊：利利用用氩氩气气对对焊焊接接区区进进行行保保护护的的焊焊接接工工艺艺。主主要要有有：（1 1）钨极氩弧焊：）钨极氩弧焊：图图10-3710-37用钨作为电极（一般为阴用钨作为电极（一般为阴 极），可采用直流和交流两种电源。由于钨电极在极），可采用直流和交流两种电源。由于钨电极在 焊接时不允许熔化，故焊接电流受到限制，主要用焊接时不允许熔化，故焊接电流受到限制，主要用 于焊薄板。于焊薄板。（2 2）熔化极氩弧焊：以焊丝代替钨作为电极，其电流）熔化极氩弧焊：以焊丝代替钨作为电极，其电流 不受限制，焊接功率大大提高，可焊接较厚的板材。不受限制，焊接功率大大提高，可焊接较厚的板材。（3 3）脉冲氩弧焊：利用脉冲电流进行焊接。）脉冲氩弧焊：利用脉冲电流进行焊接。（4 4）氩弧焊的特点及应用）氩弧焊的特点及应用 保护效果好，焊缝金属纯净，焊件品质优良，保护效果好，焊缝金属纯净，焊件品质优良，焊缝成形美观。焊缝成形美观。电弧稳定，可实现单面焊双面成形。电弧稳定，可实现单面焊双面成形。可实现全位置的自动焊接。可实现全位置的自动焊接。氩气价格贵，焊接成本高。氩气价格贵，焊接成本高。氩弧焊主要用于易氧化的非铁金属和合金钢的焊接。氩弧焊主要用于易氧化的非铁金属和合金钢的焊接。2 2、COCO2 2气体保护焊：气体保护焊：以以COCO2 2气体为保护气体，用焊丝为电极引燃电弧进气体为保护气体，用焊丝为电极引燃电弧进 行焊接。行焊接。具具有有焊焊接接成成本本低低，焊焊缝缝质质量量好好，劳劳动动生生产产率率高高等等优优点点。但但焊焊接接时时存存在在飞飞溅溅大大，焊焊缝缝成成形形差差，外外观观质质量量差差，工工艺艺过过程程不不稳稳定定和和COCO气气孔孔倾倾向向大大等等缺缺点点。常常采采用用 H08Mn2SiH08Mn2Si等含等含MnMn、SiSi焊丝进行脱氧等工艺措施。焊丝进行脱氧等工艺措施。主要用于焊接低碳钢和低合金钢薄板。主要用于焊接低碳钢和低合金钢薄板。四、电渣焊（四、电渣焊（自学自学）1 1、电渣焊的特点、电渣焊的特点2 2、电渣焊的优点、电渣焊的优点五、等离子弧焊五、等离子弧焊（自学自学）六、电子束焊（六、电子束焊（自学自学）七、激光焊（七、激光焊（自学自学）习题：习题：1 1、2 2、4 4、5 5、7 7、1010、1111、1212。