各種焊接方法及切割

1、道雖邇，不行不至；事雖小，不為不成。 　　 ——《荀子·修身》,播種行為就收獲習慣，播種習慣就收獲性格，播種性格就收獲命運。,焊接是現(xiàn)代制造技術中重要的金屬連接技術。焊接成形技術的本質在于：利用加熱或者同時加熱加壓的方法，使分離的金屬零件形成原子間的結合，從而形成新的金屬結構。 連接方法分類可拆式連接：螺紋聯(lián)接

2、、摩擦聯(lián)接等不可拆式連接：焊接、粘接、鉚接等,第四篇 焊接,教學重點,,電弧焊過程、特點及應用，常用金屬材料的焊接，焊接結構設計等。,教學難點,,本篇重點與難點,常用金屬材料的焊接，焊接結構設計，焊接應力與變形等。,用加熱或加壓力等手段，借助金屬原子的結合與擴散作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來的方法。,焊接動畫,第四篇 焊接,熔（化）焊：將待焊處母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法。主要包括：電弧焊、電渣焊、電

3、子束焊、激光焊、等離子弧焊等。,壓力焊：焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法稱為壓焊。主要包括：電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、高頻焊、擴散焊等。,釬焊：釬焊是硬釬焊和軟釬焊的總稱。采用比母材金屬熔點低的金屬（稱為釬料），將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料填充接頭間隙并與固態(tài)母材通過擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。,焊接成形的分類,,主要焊接方法,壓力焊,,摩擦焊,超聲波焊,爆炸

4、焊,擴散焊,高頻焊,釬焊,軟釬焊,硬釬焊,,熔焊,,電弧焊,電渣焊,等離子弧焊,電子束焊,激光焊,手工電弧焊,氣體保護焊,埋弧焊,,電阻焊,,焊接成形的特點,● 接頭牢固、密封性好、承壓能力高 。,● 可化大為小、以小拼大。,● 可實現(xiàn)異種金屬的連接。,● 省料、重量輕、加工裝配簡單。,● 焊接結構不可拆卸 。,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）

5、會產生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等。,優(yōu)點：,缺點：,焊接主要用于制造各種金屬構件，如建筑結構、船體、車輛、鍋爐及各種壓力容器。此外，焊接也常用于制造機械零件，如重型機械的機架、底座、箱體、軸、齒輪等。,焊接成形的應用,氣門芯,第四篇 焊接,電弧焊,其他常用焊接方法,常用金屬材料的焊接,焊接結構設計,主要內容,,§1-1 焊接電弧,一、電弧焊焊接過程,,形成熔池,,形成焊縫,第一章 電弧焊,熔化,工件焊

6、芯,,手工電弧焊是利用焊條與工件間產生的電弧熱，將工件熔化而進行焊接的。焊接時,焊工手握夾著焊條的焊鉗進行焊接, 在電弧高熱的作用下，被焊金屬局部熔化，在電弧的吹力作用下，被焊金屬上形成了凹坑。這個凹坑稱為熔池。焊條作為一個電極,其端部在電弧的作用下不斷被熔化,形成熔滴，焊條金屬熔滴借重力和電弧氣體吹力的作用逐漸過渡到熔池當中,隨著電弧的向前移動,熔池尾部液態(tài)金屬逐步冷卻結晶,最終形成焊縫。電弧熱還使焊條的藥皮熔化或燃燒。藥皮燃燒后與液

7、體金屬起物理化學作用，所形成的熔渣和氣體可防止空氣中氧、氮的侵入，其保護熔化金屬的作用。,,二、焊接電弧,1 . 焊接電弧的概念,在焊條末端和工件兩極之間的氣體介質中，產生強烈而持久的放電現(xiàn)象。,電弧焊,手工電弧焊,氣體保護焊,埋弧焊,,熔化焊,,焊接時,先將焊條與焊件瞬時接觸,發(fā)生短路.強大的短路電流流經(jīng)少數(shù)幾個接觸點,致使接觸點處溫度急劇升高并熔化,甚至部分發(fā)生蒸發(fā)。當焊條迅速提起時，焊條頭溫度已升得很高，在兩電極間的電場作用下，產

8、生了熱電子發(fā)射。飛速,的電子撞擊焊條端頭與焊件間的空氣，使之電離成正離子和負離子。電子和負離子流向正極，正離子流向負極。這些帶電質點的定向運動形成了焊接電弧。焊接電弧的最高溫度可達6000-8000K，并發(fā)出大量紫外線和紅外線，對人體有害，因此應用面罩及手套保護眼睛和皮膚等。,焊接電弧的產生,2 . 焊接電弧的構造及熱量分布,,陰極區(qū)：電子發(fā)射區(qū),陽極區(qū)：受電子轟擊區(qū)域，,弧柱區(qū)：陰、陽兩極間區(qū)域，,熱量約占36%，平均溫度2400K；

9、,熱量約占43%，平均溫度2600K；,幾乎等于電弧長度，熱量21%，弧柱中心溫度可達6000~8000K。,焊接電弧分三個區(qū)域,（2)交流電源焊接時，不存在正、反接問題。,（1)直流電源焊接 　　正接法：焊件接電源正極，焊條接負極 ?！　》唇臃ǎ汉讣与娫簇摌O，焊條接正極。 選擇極性時，主要根據(jù)焊條的性質與焊件的厚度。正接時，工件上熱量較大，可保證有較大的熔深,用于厚件焊接（酸性焊條）；反接法用于薄板和有色金屬焊接（堿性低氫焊

10、條）。,3 . 電弧的極性及應用,§1-2 焊接接頭的組織與性能,焊接接頭,,焊縫區(qū),焊接熱影響區(qū),1 焊縫區(qū),熔池金屬冷卻結晶所形成的鑄態(tài)組織。,2 焊接熱影響區(qū),焊縫兩側的母材，由于焊接熱的作用，其組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域。,焊接熱影響區(qū),,,,,熔合區(qū),過熱區(qū),正火區(qū),部分相變區(qū),焊縫熱影響區(qū),① 熔合區(qū),焊縫和母材金屬的交界區(qū)。（0.1-1mm）,加熱溫度：,T液~T固,強度、塑性、韌性極差，是裂紋和局部脆斷的

11、發(fā)源地。,② 過熱區(qū),加熱溫度：,T固~1100 ℃,塑性和韌性很低，是裂紋的發(fā)源地。,在熱影響區(qū)內具有過熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。（1-3mm）,③ 正火區(qū),,在熱影響區(qū)內相當于受到正火處理的區(qū)域。（1.2-4mm）,力學性能優(yōu)于母材。,④ 部分相變區(qū),在熱影響區(qū)內發(fā)生部分相變的區(qū)域。,力學性能較母材稍差。,力學性能最差的區(qū)域：,熔合區(qū)和過熱區(qū),,,在焊接過程中熱影響區(qū)是不可避免的。熔合區(qū)與過熱區(qū)對焊接質量影響最大，應盡量減少它

12、們的寬度。對于普通焊接結構件，熱影響區(qū)造成的不利影響對使用功能影響不大，因此焊后不用特別處理。 但對于重要結構件，則必須采取措施，保證焊接性能。 1）一般采用焊后正火熱處理，改善焊縫及熱影響區(qū)的組織性能，使其晶粒細化。 2）對于焊后不能熱處理的結構件，則必須采用恰當?shù)暮附臃椒昂附庸に?。? ① 小電流、快速焊接； ② 采用先進的焊接方法。,改善熱影響區(qū)組織性能的方法,,低碳鋼焊接接頭的組織、性能變化

13、如右圖所示，熔合區(qū)和過熱區(qū)性能最差，熱影響區(qū)越小越好，其影響因素有焊接方法、焊接規(guī)范、接頭形式等。3. 影響焊接接頭性能的因素 焊接接頭的力學性能決定于它的化學成分和組織。具體有：,1）焊接材料、焊絲和焊劑都要影響焊縫的化學成分。2）焊接方法，一方面影響組織粗細，一方面影響有害雜質含量。,低碳鋼焊接接頭的性能分布,3）焊接工藝。焊接時，為保證焊接質量而選定的諸物理量（如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱，叫焊接

14、工藝參數(shù)。線能量:指熔焊時，焊接能源輸入給單位長度焊縫上的能量。顯然焊接工藝參數(shù)，影響焊接接頭輸入能量的大小，影響焊接熱循環(huán)，從而影響熱影響區(qū)的大小和接頭組織粗細。4）焊后熱處理：如正火，能細化接頭組織，改善性能。5）接頭形式、工件厚度、施焊環(huán)境溫度和預熱等均會影響焊后冷卻速度，從而影響接頭的組織和性能。,,焊接接頭的主要缺陷,氣孔焊接時熔池中的氣泡在焊縫凝固時未能逸出而形成的空穴。,夾渣夾渣是焊后殘留在焊縫中的熔渣。,未

15、焊透未焊透是焊接接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。,焊接裂紋是由于焊接殘余應力較大而在焊縫或熱影響區(qū)產生的裂紋。,§1-3 焊接應力與變形,焊接過程中工件局部的不均勻加熱和冷卻是產生焊接應力與變形的根本原因。 焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。在焊接結構中，焊接應力與變形既同時存在，又相互制約。要使焊接應力減小，應允許被焊工件有適當?shù)淖冃?。一般，當焊接結構剛度較小或被焊工件材

16、料塑性較大時，焊接變形較大，焊接應力較?。幌喾?，焊接變形較小，焊接應力較大。,§1-3 焊接應力與變形,焊接應力狀態(tài)：焊縫區(qū)域—拉應力兩側冷金屬—壓應力,焊 接 應 力,一般情況下，焊件塑性好，結構剛度小時，焊件收縮容易，焊件變形大，焊接應力小；反之焊接變形小，焊接應力大。對嗎？？？？？？,焊件焊后的變形形式主要有：尺寸收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。,焊 接 變 形,收縮變形 由于焊縫

17、的縱向（沿焊縫方向）和橫向（垂直于焊縫方向）收縮，引起焊縫的縱向收縮和橫向收縮。,焊 接 變 形,角變形 V形坡口對接焊，由于焊縫截面形狀上下不對稱，造成焊縫上下橫向收縮量不均勻而引起角變形。彎曲變形 T形梁焊接后，由于焊縫布置不對稱，焊縫多的一面收縮量大，引起彎曲變形。,焊 接 變 形,扭曲變形 工字梁焊接時，由于焊接順序和焊接方向不合理引起扭曲變形，又稱螺旋形變形。 波浪形變形 由于焊縫收縮時薄

18、板局部引起較大的壓應力而失去穩(wěn)定，焊后使構件呈波浪形。這種變形容易發(fā)生在薄板焊接中。,焊 接 變 形,1）增加結構工作時的應力，降低承載能力；2）引起焊接裂紋，甚至脆斷；3）促使產生應力腐蝕裂紋；4）殘余應力是一種不穩(wěn)定狀態(tài),衰減會產生變形，引起形狀、尺寸不穩(wěn)定。,1）使工件形狀尺寸不合要求；2）影響組裝質量；3）矯正焊接變形很費工時，增加成本，降低接頭塑性；4）使結構形狀發(fā)生變化，并產生附加應力，降低承載能力。,§

19、;1-3 焊接應力與變形,焊接應力：,焊接變形：,焊接應力與變形的危害,,工藝措施,,焊接應力及變形的預防、消除措施,焊縫不要密集交叉，截面和長度應盡可能小。(P154),合理選擇焊接次序。,,,1 — 4 — 3 — 2,,,,,,,1,2,3,4,5,6,1 — 2 — 3 — 4,焊接應力及變形的預防、消除措施,,,,,,,1,4,5,2,3,6,焊前反變形,焊后,焊前預彎反變形,焊后,焊接應力及變形的預防、消除措施,采用反

20、變形方法,根據(jù)經(jīng)驗在工件下料尺寸上加一定裕量，通常為0.1%～0.2%，以彌補焊后的收縮變形。當焊件剛性較小時，采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產生焊接變形，但這樣會產生較大的焊接應力。采用定位焊組裝也可防止焊接變形。,采用定位焊組裝也可防止焊接變形。,加裕量法,剛性固定法,采用對稱焊和分段倒退焊,采用多層多道焊，能減少焊接變形,焊接應力及變形的預防、消除措施,對于焊后變形小，但已超過允許值的焊件的焊接變形常采用:機械矯正

21、火焰矯正,機械矯正法,火焰矯正法,焊接應力及變形的預防、消除措施,機械矯正法 嚴重的焊接變形應消除，常采用機械矯正法，通常只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。,火焰矯正法 利用氧－乙炔焰對焊件適當部分加熱，利用加熱時的壓縮塑性變形和冷卻時的收縮變形來矯正原來的變形。適用于低碳鋼和沒有淬硬傾向的普通低合金鋼。,§1-4 焊條電弧焊(手工電弧焊),一、焊接過程,熔化,,焊縫,藥皮熔化+液態(tài)金屬

22、,,熔渣,特點是什么??,∴ 要得到一個合格的焊縫也不是一件容易的事。,,,,1. 電焊條的組成及作用,電焊條,,焊條芯,藥皮(涂料),,焊縫填充材料 — 填充焊縫,電極傳導電流 — 導電,,脫氧保護作用,冶金作用,穩(wěn)定電弧作用等,焊芯用鋼絲通常采用焊接專用鋼絲。焊芯牌號：H+材料牌號（H08，H08Mn2Si）,藥皮必須含有造氣劑和造渣劑。還應含有穩(wěn)弧劑和合金化劑，以及脫氧劑、脫硫劑和去氫劑等。,焊條藥皮“作用”非常重要,焊條芯性

23、能、化學成分、規(guī)格GB1300--77 已標準化,二、電焊條（焊條）,2.電焊條的分類與牌號,根據(jù)藥皮的性質及其作用，焊條分為：酸性焊條和堿性焊條。,酸性焊條：藥皮熔渣中的酸性氧化物比堿性氧化物多。具有良好的工藝性能，交直流電源均可使用，但焊縫的力學性能，尤其是塑性、韌度，不如用堿性焊條焊接的焊縫好，故用于一般結構件的焊接。堿性焊條：工藝性能差，要求用直流電源施焊，但焊接質量好，用于重要的結構件及焊接性較差金屬的焊接。,按用途

24、分為：電焊條的分類,碳鋼焊條,低合金鋼焊條,不銹鋼焊條,堆焊焊條,鑄鐵焊條,鎳及鎳合金焊條,銅及銅合金焊條,鋁及鋁合金焊條,特殊用途焊條,酸性藥皮與堿性藥皮兩者的性質酸性藥皮工藝性好，而堿性藥皮工藝性差。 堿性藥皮中有益元素多，能使焊接接頭力學性能提高。堿性藥皮中因不含有機物，也稱低氫型藥皮?？梢蕴岣吆缚p金屬的抗裂性。堿性藥皮氧化性強，對銹、油、水的敏感性大，易產生飛濺和CO氣孔。堿性藥皮在高溫下，易生成較多的有

25、毒物質（HF等），因而應注意通風。,型號 國標,牌號 行標,焊條的型號與牌號 　　GB 5117—1995 規(guī)定了碳鋼焊條型號編制方法。,E 4 3 1 5,表示焊條,,,,,,,,第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置“0” 和“1”表示全位置焊接“2”表示平焊，平角焊“4”表示向下立焊,,,,第三位和第四位數(shù)字，表示焊接電流種類和藥皮類型表示焊條藥皮為低氫鈉型（15），并可采用直流反接焊接,,,第一位和第二位數(shù)字表

26、示熔敷金屬抗拉強度最小值σb≥430MPa,一種焊條型號有不同工藝性能的幾種牌號 如J427和J427Ni，同屬于E4315焊條型號。,三、電焊條的選用原則等強度原則：低碳鋼和普通低合金鋼構件，一般都要求焊縫金屬與母材等強度， 因此可根據(jù)鋼材強度等級來選用相應的焊條。同一強度等級的酸性焊條和堿性焊條的選用。主要應考慮：焊接件的結構形狀、鋼板厚度、載荷性質和抗裂性能而定。低碳鋼與低合金結構鋼焊接，可按某一

27、種鋼接頭中強度較低的鋼材來選用相應的焊條。焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應選用相應的專用焊條。,四、手弧焊工藝,(1）接頭形式及坡口根據(jù)焊接的結構形狀、厚度及工作條件，可選擇不同的接頭類型及坡口。焊接接頭類型分為：,焊件開坡口的目的在于保證焊透，增加接頭強度.,（2）焊縫的空間位置,施焊時焊縫在空間的位置,（3）焊接規(guī)范 焊接時，影響焊接質量與生產效率的工藝參數(shù)， 主要是焊條直徑與焊接

28、電流焊條直徑 由工件厚度、焊縫位置和焊接層數(shù)等因素確定； 　　選用較大直徑的焊條，能提高生產率； 　　但如用過大直徑的焊條，會造成未焊透和焊縫成形不良。一般情況下，焊件厚度＜4mm時，焊條直徑等于焊件厚度； ≥4mm時，焊條直徑為（4～6）mm。仰焊時，焊條直徑一般不超過4mm。,焊接電流電流太大，焊條熔化過快，金屬飛濺加劇，可能燒穿焊件；電流過小，電弧不穩(wěn)定，造成焊不透，生產率降低

29、。一般焊接電流主要由焊條直徑和焊縫位置確定 I＝K·d 　　 式中： I——焊接電流，A； 　　　 　d——焊條直徑，mm； 　　　 　K——經(jīng)驗系數(shù)，一般為25－60； 　　 平焊時K取較大值；立、橫、仰焊時取較小值。 使用堿性焊條時焊接電流要比使用酸性焊條時略小。增大焊接電流能提高生產率，但電流過大，易造成焊縫咬邊和燒穿等缺陷；焊接電流過小,使生產率降低，并易造成夾渣

30、、未焊透等缺陷。,五、手工電弧焊設備,手工電弧焊的主要設備是弧焊機，實際上是一種弧焊電源。按產生的電流種類不同，分為直流弧焊機和交流弧焊機。,１）直流弧焊機 　直流弧焊機分焊接發(fā)電機和弧焊整流器兩部分。 　（１）焊接發(fā)電機 　 焊接發(fā)電機由交流電動機和直流電焊發(fā)電機同軸組裝而成。采用焊接發(fā)電機焊接時電弧穩(wěn)定，能適應各種焊條，但結構復雜，噪音大，成本高。焊接發(fā)電機適用于小電流焊接。（2）弧焊整流器 　　弧焊整流器是一種將交流

31、電通過整流器轉換為直流電的直流弧焊機?；『刚髌鳑]有旋轉部分，結構簡單，噪音小，維修容易，使用已趨普遍。,２）交流弧焊機 　 它是符合焊接要求的降壓變壓器。工作原理如圖所示，通過改變次級線圈抽頭的接法和可動鐵芯的位置，對焊接電流進行調節(jié)。交流弧焊機結構簡單，制造方便，成本低廉，節(jié)省電能，使用可靠，維修方便。缺點是電弧不夠穩(wěn)定。交流弧焊機是一種常用的焊條電弧焊設備。,３）焊鉗和面罩 　　焊鉗是用來夾持焊條和傳遞電流的。面罩是用來保護眼

32、睛和面部，以避免弧光傷害。,一、埋弧焊焊接過程及設備,焊接熱源：電弧熱,§1-5 埋弧焊,溶池保護：焊劑（氣、渣）,埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。埋弧自動焊是埋弧焊的一種自動化焊接方法,一、埋弧焊設備及焊接過程,§1-5 埋弧焊,焊接設備：焊接電源控制箱焊接小車,優(yōu)點： ※ 生產率高； ※ 焊接質量穩(wěn)定； ※ 節(jié)省金屬材料； ※ 改善了勞動條件； ※ 只能在水平位置焊接。,二

33、、埋弧焊特點,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。,三. 埋弧焊工藝,1）焊前準備,板厚小于14mm時，可不開坡口； 板厚為14～22mm時，應開Y型坡口； 板厚為22～50mm時，可開雙Y型或U型坡口。 Y型和雙Y型坡口的角度為50°～60°。,三. 埋弧焊工藝

34、,1）焊前準備,環(huán)焊縫：焊絲起弧點應與環(huán)的中心偏離一定距離a(a=20~40mm),直徑小于250mm一般不采用埋弧焊。,三. 埋弧焊工藝,2）采取防漏措施,① 雙面焊；② 手工電弧焊封底；③ 焊劑墊；④ 墊板。,3)要有引弧板和引出板,焊縫間隙應均勻，焊直縫時，應安裝引弧板和熄弧板，以防止起弧和熄弧時產生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷進入工件焊縫之中。,為什么哪?,四、埋弧焊應用,埋弧自動焊因電弧在焊劑包圍下燃燒，所以

35、熱效率高；焊絲為連續(xù)的盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊接無飛濺，可實現(xiàn)大電流高速焊接，生產率高；金屬利用率，焊接質量好，勞動條件好。埋弧焊適于成批生產中平直長焊縫和較大直徑環(huán)縫的平焊。因此，被廣泛用于大型壓力容器的環(huán)縫焊和直縫焊，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機械（行車）和冶金機械（高爐爐身）的焊接。,四、埋弧焊應用,§1-6 氣體保護焊,一. 氬弧焊,利用氬氣作為保護性介質的電弧焊方法。,熔化極氬弧焊動畫,

36、不熔化極氬弧焊動畫,,,氬弧焊的特點：,機械保護效果好，焊縫金屬純凈，焊接質量優(yōu)良。,電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小。,焊接熱影響區(qū)和變形小。,可進行全位置焊接。,氬氣昂貴，設備造價高。,應用：,適用于易氧化的有色金屬及合金鋼材料的焊接。如：鋁、鎂、鈦及其合金和耐熱鋼、不銹鋼等。,適用所有金屬材料的焊接。,以CO2氣體作為保護性介質的電弧焊方法。,二. CO2氣體保護焊（簡稱CO2焊）,CO2氣體保護焊動畫,CO2焊可分為自動CO2焊和半自動C

37、O2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)。,,,① 生產率高（是手弧焊的1~3倍）。,② 成本低（是手弧焊的40%）。,③ 焊接熱影響區(qū)和變形小。,④ 可進行全位置焊接。,⑤ 氧化、飛濺嚴重，氣孔傾向大，焊縫成形差。,應用：,適用于低碳鋼和強度級別不高的低合金結構鋼的焊接。,目前廣泛用于造船、機車車輛、汽車制造、農業(yè)機械等。,CO2氣體保護焊的特點,CO2氣體 CO2氣

38、體密度大，高溫體積膨脹大，保護效果好。但CO2在高溫下易分解為CO和O，導致合金元素的氧化，熔池金屬的飛濺和CO氣孔。焊接用CO2純度要大于99.8%。故不能焊接易氧化的非鐵金屬和不銹鋼。同時需采用能脫氧和滲合金的特殊焊絲。,CO2焊時的飛濺 CO2+Fe = FeO+CO↑ FeO進入熔池和熔滴，與熔池和熔滴中的碳反應：

39、 FeO+C = Fe+CO 生成的CO在熔池和熔滴內體積急劇膨脹而爆破，導致飛濺。,防止飛濺的措施CO2焊常用H08Mn2SiA焊絲來進行脫氧，合金化。采用短路過渡和細顆粒過渡。為使電弧穩(wěn)定，飛濺少，CO2焊采用直流反接。采用含硅、錳、鈦、鋁的焊絲，防止鐵的氧化。采用藥芯焊絲。 CO2焊成本低，生產率高，焊縫質量較好，主要用于低碳鋼和低合金結構鋼薄板的焊接。,§

40、1-7 等離子弧焊接與切割,一、焊接過程,二、焊接特點,1 生產率高,2 焊縫表面質量好,用于焊接薄的箔材,第二章 其它常用焊接方法,§2-1 電阻焊,利用電流通過焊件及其接觸處所產生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后在壓力下形成焊接接頭的焊接方法。,點焊,工藝參數(shù),,電極壓力,焊接電流,通電時間,適中,焊點距離：,,太近—分流現(xiàn)象嚴重,太遠—強度不夠,應用：4mm以下的薄板搭接。,點焊動畫,電阻焊

41、,,焊點的形成,,縫焊動畫,縫焊,,應用：3mm以下的薄板搭接。,如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。,,,,,電阻焊,,電阻焊,,縫焊,對焊,電阻對焊,閃光對焊,電阻焊,,對焊,電阻焊,,電阻對焊應用：用于斷面簡單，直徑（或邊長）小于20mm或強度要求不太高的工件。,閃光對焊應用：用于重要工件的焊接?？珊赶嗤饘?，也可焊異種金屬（鋁—鋼、鋁—銅等）。工件直徑—0.01mm~200mm。,電阻焊,,對焊,對接接頭

42、形式,主要用于棒料的對接,一. 摩擦焊焊接過程,§2-2 摩擦焊,二. 摩擦焊接頭型式,應用適用于黑色金屬、有色金屬；也適用于特種材料、異種材料焊接。,軟釬焊釬料的熔點在450℃以下。接頭強度低，一般為60~190MPa，工作溫度低于100℃。,§2-3 釬焊,是將釬料熔化，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散，冷凝后實現(xiàn)連接的焊接方法。,硬釬焊釬料的熔點在450℃以上。接頭

43、強度高，在200MPa以上，工作溫度較高。,,,釬料,溶劑,釬料的作用： 連接 填充,釬料的種類：軟釬料：錫鋁合金(焊錫)硬釬料：鋁基、銅基、銀基、鎳基合金等。,溶劑的作用：★清理作用去除表面氧化皮★降低表面張力改善液態(tài)釬料對焊件的濕潤性?！锉Ｗo作用,主要焊接精密、微型、復雜、多焊縫異種金屬的焊接。,目前軟釬焊廣泛用于電子、電器、儀表等行業(yè)；硬釬焊用于硬質合金刀具、鉆探鉆頭、換熱器的焊接。,釬

44、焊的應用,利用電流通過液態(tài)熔渣時產生的電阻熱，同時加熱熔化焊絲和金屬母材的焊接方法。,焊接熱源：電阻熱,保護介質：液態(tài)熔渣,§2-4 電渣焊,焊接過程,電渣焊動畫,電渣焊特點,1 大厚度工件可一次焊成。,2 生產率高，成本低。,3 焊接質量好。不易產生夾渣、氣孔等缺陷。,4 熱影響區(qū)大—焊后熱處理。,應用,1 適用于碳鋼、合金鋼、不銹鋼等材料；,2 適用于厚大工件。厚度大于40mm的大型結構件。,§2

45、-5 真空電子束焊接,電子束焊接過程電子束焊是利用高速運動的電子撞擊工件時，將動能轉化為熱能將焊縫熔化進行的熔化焊方法。為擴大電子束焊的應用范圍，先后研制出了低真空電子束焊和非真空電子束焊，為防止電子槍的污染，采用氦氣隔離電子槍與工作室，使電子束能在大氣中進行焊接。電子束焊一般不加填充金屬，如要求焊縫有突出表面的堆高可在接縫預加墊片。對接縫間隙為0.1倍的板厚，一般不能超過0.2mm。,電子束焊接,電子束焊的特點及應用保護效果

46、好，焊縫質量高，適用范圍廣。能量密度大，穿透能力強，可焊接厚大截面工件和難熔金屬。加熱小，焊接變形小。電子束焊成本高，主要用于微電子器件焊裝、導彈外殼的焊接、核電站鍋爐汽包和精度要求高的齒輪等的焊接。,§2-6 激光焊接,利用光學系統(tǒng)將激光聚焦成微小光斑，使其能量密度達1013 ，從而使材料熔化焊接。激光焊分為脈沖和連續(xù)激光焊，脈沖激光焊主要用于微電子工業(yè)中的薄膜、絲、集成電路內引線和異材焊接。

47、連續(xù)激光焊可焊較厚的板材，接縫間隙很小。,激光焊的特點高能高速焊，無焊接變形。靈活性大。生產率高，材料不易氧化。設備復雜，目前主要用于薄板和微型件的焊接。,polo的激光焊接生產線,,,,2007-7-9 20:17,§2-7 爆炸焊,第三章 常用金屬材料的焊接,§3-1 金屬材料的焊接性,一. 金屬材料的焊接性,被焊金屬采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結構形式條件下，獲得優(yōu)質焊接接頭的難易

48、程度。,焊接性,,工藝焊接性：,使用焊接性：,焊接接頭產生工藝缺陷的傾向。尤其指出現(xiàn)各種裂紋的可能性,焊接接頭在使用中的可靠性。包括力學性能及其它特殊性能,二. 影響焊接性的因素,1）焊接方法,4）工藝參數(shù),2）焊接材料,3）焊件化學成分,§3-1 金屬材料的焊接性,C,— 影響最顯著,— 基本元素,— 折合成碳的相當含量對焊接性的影響,其它元素,CE = C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15,CE<

49、0.4%,→ CE=0.4%~0.6%,→ CE>0.6%,焊接性良好,→ 較差,→ 差,§3-2 碳鋼的焊接,一. 低碳鋼的焊接,低碳鋼： C<0.25%,CE <0.4%,焊接性良好。,Q235、10、15、20等,（1）在低溫環(huán)境下焊接厚度大、剛性大的結構時， 應該進行預熱，否則容易產生裂紋。,（2）重要結構焊后要進行去應力退火以消除焊接 應力。,

50、焊接時還需注意以下問題：,§3-2 碳鋼的焊接,二. 中碳鋼的焊接,中碳鋼：C<0.25~0.60%,問題,,焊縫區(qū)易產生熱裂紋,熱影響區(qū)易產生冷裂紋,措施,,焊前預熱（150~250℃），焊后緩冷。,選用低氫型焊條。（如J426、J427、J506、J507）,焊件開坡口，且采用細焊條、小電流、多層焊。,焊接方法：手工電弧焊,三. 高碳鋼的焊接,高碳鋼：C>0.60%,焊接性差。,CE >0.60%,問

51、題,,焊縫區(qū)易產生熱裂紋,熱影響區(qū)易產生冷裂紋,措施,,焊前預熱（250~350℃），焊后緩冷。,選用低氫型焊條。,焊件開坡口，且采用細焊條、小電流、多層焊。,避免選用高碳鋼作為焊接結構件。,修補,§3-2 碳鋼的焊接,§3-3 合金結構鋼的焊接,合金結構鋼,,機械制造用結構鋼,普通低合金結構鋼,（調質鋼、滲碳鋼）,（壓力容器、鍋爐、橋梁、車輛、船舶等結構。）,普通低合金結構鋼：,低強度普通低合金結構鋼：,高強

52、度普通低合金結構鋼：,,σs<400MPa,CE<0.4%,16Mn、09Mn2Si,σs>400MPa,CE<0.4%~0.5%,焊接性良好。,焊接性較差。,15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV,焊前預熱（150~250℃），焊后緩冷；選用低氫型焊條；焊件開坡口，且采用細焊條、小電流、多層焊。,§3-3 合金結構鋼的焊接,§3-4 鑄鐵的焊補,一、鑄鐵焊補的特點（困難）,1.

53、 熔合區(qū)易產生白口組織和淬硬組織；,2. 焊縫區(qū)易產生裂紋；,3. 焊縫區(qū)易產生氣孔；,4. 熔池金屬易流失；,二、鑄鐵焊補的方法,1. 熱焊法,焊前將焊件整體或局部預熱至600~700℃并施焊，焊后緩冷。,用于形狀復雜，焊后需要機械加工的重要件。如汽缸體、汽缸蓋、機床導軌等,2. 冷焊法,焊前不預熱或低溫預熱（?400 ℃）的焊補方法。,焊條選用,,選用鋼芯或鑄鐵芯鑄鐵焊條,一般非加工表面的焊補,選用鎳基鑄鐵焊條,選用銅基鑄鐵焊條,重

54、要鑄件加工面的焊補,焊后須加工的灰鐵件的焊補,一、銅及銅合金的焊接,1. 銅及銅合金的焊接特點,2）易氧化；,3）易產生氣孔；,1）難熔合；,4）易變形開裂；,2. 銅及銅合金的焊接方法,氬弧焊、氣焊、釬焊。,§3-5 有色金屬的焊接,二、鋁及鋁合金的焊接,1. 鋁及鋁合金的焊接特點,1）易氧化；,2）易產生氣孔；,4）接頭易軟化；,3）易變形開裂；,2. 鋁及鋁合金的焊接方法,氬弧焊、氣焊、釬焊、電阻焊。,第四章 焊接結

55、構的設計,§4-1 焊接結構件材料的選擇,1. 優(yōu)先選用低碳鋼和低強度的低合金鋼；,2. 對于重要件應優(yōu)先選用鎮(zhèn)靜鋼（脫氧）；,3. 盡量選用同一牌號的材料；,4. 材料的厚度最好相等；,5. 盡量選用型材。,注意焊接方法應和材料的焊接性、焊件厚度、焊縫長短、生產批量及焊接質量等因素相適應。,§4-2 焊接接頭的工藝設計,一、接頭形式的設計,1.對接接頭,2.搭接接頭,3.角接接頭,4.T字接接頭,對接接頭,—

56、 接頭受力簡單、均勻，應力集中較小， 強度較高，優(yōu)先選用,搭接接頭,— 接頭強度好。但受力復雜，應力集中嚴 重，易產生焊接缺陷。,(一)對接接頭節(jié)省材料，容易保證質量，應力分布均勻，應用最為廣泛，但焊前準備及裝配質量要求較高；,搭接接頭兩焊件不在同一平面上，浪費金屬且受力時將產生附加應力，適于薄板焊件焊件；T形接頭是結構非直線連接中應用最廣泛的連接形式。,角接接頭在構成直角連接時采用，一般只起連接作用而不承受

57、工作載荷。,在結構焊接時具體采用哪種形式焊接接頭，主要根據(jù)焊件結構形狀、使用要求、焊件厚度進行選擇；另外還應考慮坡口加工難易程度，焊接方法的種類等其它因素的要求。,不同厚度的工件焊接時：,二、坡口形式的設計,根據(jù)設計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽稱為坡口。各種溝槽的形式參見GB／T3375－94。 用焊條電弧焊焊接板厚在6mm以下的對接焊縫時，一般可用I型坡口直接焊接，但當焊接厚度大于3mm的構件時

58、，需開坡口；板厚在6mm－26mm時，常開單面坡口；板厚在12mm－60mm時，常開雙面坡口。單面坡口的可焊性較好，但焊條消耗量大，且焊后易產生角變形；雙面坡口受熱均勻，變形較小，焊條消耗量也小，但必須兩面施焊，有時受構件結構限制，不易實施。 埋弧焊的接頭形式與焊條電弧焊基本相同，但由于埋弧焊選用的電流大、熔深大，所以在板厚小于12mm時可直接采用I形坡口單面施焊，板厚小于24mm時可直接采用I形坡口雙面施焊，焊更厚構件時需開

59、坡口。,三、焊縫的布置,▲ 焊縫布置應盡量分散,不合理,合理,不合理,合理,▲ 焊縫布置應盡量分散,不合理,合理,三、焊縫的布置,▲ 焊縫的位置應盡可能對稱布置,不合理,合理,三、焊縫的布置,▲ 焊縫的位置應盡可能對稱布置,不合理,合理,三、焊縫的布置,不合理,合理,▲ 焊縫應盡量避開最大應力斷面和應力集中位置,三、焊縫的布置,▲ 焊縫應盡量避開最大應力斷面和應力集中位置,不合理,合理,三、焊縫的布置,▲ 焊縫應盡量避開最

60、大應力斷面和應力集中位置,三、焊縫的布置,不合理,合理,不合理,合理,不合理,合理,▲ 焊縫應盡量避開機械加工表面,三、焊縫的布置,▲ 焊縫位置應便于焊接操作,三、焊縫的布置,不合理,合理,三、焊縫的布置,▲ 焊縫位置應便于焊接操作,不合理,合理,三、焊縫的布置,▲ 焊縫位置應便于焊接操作,不合理,合理,焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等。,第七節(jié) 焊接質量檢驗,一、焊接缺陷及其

61、防止措施,1、熱裂紋,熱裂紋的特征 熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。 熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。,（一）焊接裂紋,熱裂紋產生的原因:晶間存在液態(tài)薄膜。接頭中存在拉應力。,熱裂紋的防止:限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點雜質，如硫和磷含量。Fe和FeS易形成低熔點共晶，其熔點為988℃，很容易產生熱裂紋?？s小結晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高

62、塑性減少偏析。減少焊接應力的工藝措施，如采用小線能量，焊前預熱，合理的焊縫布置等。,2、冷裂紋,冷裂紋的形態(tài)和特征 焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產生冷裂紋。冷裂紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧化色彩。 最常見的冷裂紋是延遲裂紋，即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋。,延遲裂紋的產生原因:焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū))的淬火傾向嚴重，產生淬火組織，導致接頭性能脆化。焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形

63、成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。存在較大的拉應力。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。,防止延遲裂紋的措施:選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油水；除銹，減少氫的來源。工件焊前預熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避免產生淬硬組織，并可減少焊接殘余應力。采取減小焊接應力的工藝措施，如對稱焊，小線

64、能量的多層多道焊等。焊后立即進行去氫（后熱）處理，加熱到250℃，保溫2～6h，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。焊后進行清除應力的退火處理。,焊縫氣孔有三種：,氫氣孔 高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產生氫氣孔。,一氧化碳氣孔 當熔池氧化嚴重時，熔池存在較多的FeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應：

65、 FeO+C = Fe+CO↑ 此時，若熔池已開始結晶，則CO將來不及逸出，便產生CO氣孔。熔池氧化愈嚴重，含碳量愈高，越易產生CO氣孔。,（二）氣孔,氮氣孔 熔池保護不好時，空氣中的氮溶入熔池而產生。,氮、氫的溶解度變化,防止氣孔的方法：,焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及其兩側的母材要清除銹、油和水。 焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。CO2焊時，采用藥芯焊絲。 采用低碳材料都可減少

66、和防止氣孔的產生。,二、焊接質量檢驗（一）焊接檢驗過程（二）焊接檢驗方法,補充知識：熔焊冶金原理,熔焊的本質及特點熔化焊的本質是小熔池熔煉與鑄造，是金屬熔化與結晶的過程。熔池存在時間短，溫度高；冶金過程進行不充分，氧化嚴重；熱影響區(qū)大。冷卻速度快，結晶后易生成粗大的柱狀晶。,熔化焊的三要素熱源       能量要集中，溫度要高。以保證金屬快速熔化，減小熱影響

67、區(qū)。滿足要求的熱源有電弧、等離子弧、電渣熱、電子束和激光。熔池的保護      可用渣保護、氣保護和渣-氣聯(lián)合保護。以防止氧化，并進行脫氧、脫硫和脫磷，給熔池過渡合金元素。填充金屬 保證焊縫填滿及給焊縫帶入有益的合金元素，并達到力學性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊絲。,電弧焊的冶金過程特點：電弧和熔池金屬溫度高于一般的冶煉溫度。使金屬元素強烈蒸發(fā)，并使電

68、弧區(qū)的氣體分解成原子狀態(tài)，增大了氣體的活潑性，導致金屬燒損或形成有害雜質。金屬熔池體積小，熔池四周是冷金屬，熔池處于液態(tài)的時間很短，一般在１０秒左右。導致各種化學反應難以達到平衡狀態(tài)，化學成分不夠均勻，氣體和雜質來不及浮出易產生氣孔和夾雜等缺陷。熔池不斷更新，有害氣體容易進入熔池，形成氧化物、氣孔雜質等缺陷。,焊劑是由SiO2，MnO、MgO及CaF等組成的硅酸鹽。焊劑保護的效果形成熔融的液態(tài)焊劑薄膜，使熔池與空氣隔絕，

69、大大減少焊縫中的含氣量，提高焊縫韌性。延長熔池存在時間，加強了冶金反應，有利于氣孔、夾渣的析出。,（一） 熔池的保護,渣保護 為了使熔池與空氣隔離，可在熔池上覆蓋一層熔渣一方面防止金屬氧化和吸氣另一方面向熔池過渡合金元素，提高焊縫性能 同時，還可以減少散熱，提高生產率，防止強光輻射,氣保護用于保護熔池和溶滴的氣 體應是惰性氣體，并在高溫下不分解，或是低氧化性的不溶于金屬液體的雙原子氣體(如Ar或C