焊接工藝常識詳解教學文稿

1、焊接工藝常識詳解本本講內講內容容 一、電弧焊工藝常識 二、焊條電弧焊 三、特種焊接工藝方法 四、金屬材料的焊接性 五、焊接結構設計 六、連接技術一、一、電電弧弧焊焊工工藝藝常常識識 1、焊接電弧 氣體介質中導電現(xiàn)象焊焊接接電電弧的弧的熱熱量量 熱量來源于 陽極43 陰極36 弧柱21 熱量擴散 6585 加熱熔化金屬 其余 散失在電弧周圍 飛濺的金屬液2、正接和反接、正接和反接 溫度： 陽極：2600K 陰極：2400K 電弧中心：6000K 8000K 直流焊接 正接法：工件溫度高 反接法 交流焊接：兩極溫度均為2500K 引弧電壓：5090V 電弧電壓：1635V3、焊焊接接接接頭頭的的組

2、織與組織與性能性能 焊接工件上溫度的變化與分布焊焊接接接接頭組織頭組織低低碳鋼碳鋼焊縫焊縫焊焊接接熱熱影影響區(qū)響區(qū)4、焊縫焊縫 從熔池底向中心凝固 各個方向凝固速度不同 柱狀鑄態(tài)組織 鐵素體少量珠光體 雜質集中在焊縫中心，影響焊縫質量焊縫焊縫的的熱熱影影響區(qū)響區(qū) 1融合區(qū) 0.11mm，關鍵 2過熱區(qū) 脆性比融合區(qū)更大 3正火區(qū) 力學性能優(yōu)于母材 4部分相變區(qū) 比正火區(qū)稍差 不同焊接方法熱影響區(qū)寬度不同 焊后正火改善接頭性能5、焊焊接接應應力力與變與變形形 極不平衡的熱循環(huán)過程 應力分布規(guī)律 先冷受壓，后冷受拉消除消除焊焊接接應應力力 提高母材塑性 避免焊縫交叉 避免焊縫過寬過長 合理焊接順序

3、 先焊短焊縫 后焊長焊縫 預熱焊件、振動焊縫 焊后退火焊焊接接變變形形 收縮變形 角變形 彎曲變形 扭曲變形 波浪變形防止防止焊焊接接變變形形 減小焊接應力 提高結構剛度 對稱焊縫分布 焊前反變形防止防止焊焊接接變變形形 合理焊接操作 平衡溫度分布 利用變形防止防止焊焊接接變變形形 焊后校正二、二、焊條電焊條電弧弧焊焊 焊條電弧焊過程 藥皮燃燒： 電弧周圍氣體：CO2、CO、H2 熔池中熔渣，冷卻形成渣殼 保護熔池中的熔化金屬1、電焊條電焊條 焊芯 導電和填充焊縫 焊接用鋼絲 低碳鋼、合金結構鋼、不銹鋼 藥皮 焊接過程順利進行 焊縫化學成分、力學性能焊條藥焊條藥皮皮 作用 提高電弧燃燒的穩(wěn)定性

4、 防止空氣對熔化金屬的有害作用 對熔池脫氧、加入合金元素 保證焊縫金屬的化學成分和力學性能 穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、合金、稀渣、粘接原料種類原料名稱作用穩(wěn)弧劑碳酸鉀、碳酸鈉、長石、大理石、鈦白粉、鈉水玻璃、鉀水玻璃改善引弧性能、提高電弧燃燒的穩(wěn)定性造氣劑淀粉、木屑、纖維素、大理石造成一定量的氣體，隔絕空氣，保護焊接熔滴與熔池造渣劑大理石、長石、螢石、菱苦石、錳礦、鈦鐵礦、粘土、鈦白粉、金紅石造成具有一定物理化學性能的熔渣，保護焊縫，堿性渣中的CaO可脫硫、磷焊條藥焊條藥皮的作用皮的作用焊條種類焊條種類 按化學成分分成七大類 碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、堆焊、鑄鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金 焊條型號

5、E4303： E碳鋼焊條 43：焊縫抗拉43 kgf/mm2 0：(0/1)全位置焊接、(2)平焊、(4)向下立焊 03：3、4為組合表示焊接電流種類和藥皮類型，03為鈦鈣型藥皮、交流或直流焊條種類焊條種類 焊條牌號 J422、J507 J：結構鋼焊條（奧氏體不銹鋼A、鑄鐵Z） 42：抗拉強度等級MPa（50、55、60、70、80） 2：藥皮和電流種類焊條種類焊條種類 按熔渣性質 酸性焊條 酸性氧化物比堿性氧化物多 適合各種電源、易操作、電弧穩(wěn)定、成本低 焊縫塑性韌性差、不宜用于重要構件 堿性焊條 焊縫塑性韌性好、抗沖擊能力強 要求直流電源、操作性差、電弧不夠穩(wěn)定、價格高，適于重要構件焊條選

6、焊條選用原用原則則 選擇依據(jù)：根據(jù)焊件 化學成分、力學性能、抗裂性、耐腐蝕耐高溫性能 結構形狀、受力情況、焊接設備條件 低碳鋼和低合金鋼構件：根據(jù)強度（兩構件強度較低者為準） 酸性/堿性：根據(jù)重要性 鑄鐵：堿性焊條和適當工藝（預熱） 不銹鋼和耐熱鋼：特殊、專用焊條2、埋弧、埋弧焊焊埋弧埋弧焊焊演示演示埋弧埋弧焊焊特點特點 大電流（1000A）、生產率高 焊接質量高且穩(wěn)定 節(jié)約金屬 熱量集中、可無坡口、無焊條頭、飛濺少 改善勞動條件 無弧光、煙霧 自動化程度高 工藝裝備復雜，適合批量生產焊絲與焊劑焊絲與焊劑 焊絲焊劑決定焊縫化學成分、力學性能 熔煉焊劑、陶質焊劑埋弧埋弧焊焊工工藝藝 仔細下料、準

7、備（清理）坡口、裝配 引弧板與引出板焊后去掉防止防止燒燒穿穿焊劑墊焊劑墊、墊墊板板環(huán)縫焊環(huán)縫焊接接3、氣氣體保體保護焊護焊氬氬弧弧焊焊氣氣體保體保護焊護焊CO2保保護焊護焊4、等離子弧、等離子弧焊焊接接與與切割切割 電弧壓縮 機械壓縮 熱壓縮 電磁收縮 中心區(qū)域溫度極高 16000K 焊接/切割熔點很高的金屬 不銹鋼 鈦、鎢5、焊焊接自接自動動化化 數(shù)控軌跡控制 焊接質量監(jiān)控焊焊接機器人接機器人焊焊接機器人演示接機器人演示用用電電弧弧焊焊焊焊接接鋼鋼板的板的問題問題 如圖拼焊一張大鋼板 焊縫布置合理嗎？ 如何改進？ 對稱，錯開 如何合理安排焊縫順序？ 先短后長12345678三、特三、特種焊種

8、焊接工接工藝藝方法方法 簡略了解其它焊接方法 電阻焊、摩擦焊、釬焊、電渣焊 真空電子束焊接、激光焊接 討論 可以用于焊接的能源形式1、電電阻阻焊焊 電阻熱 Q=I2Rt 特點 生產率高、焊接變形小 操作簡便、易實現(xiàn)自動（汽車外殼焊接） 設備復雜、耗電量大 接頭形式、工件厚度受到限制 點焊、縫焊、對焊點點焊焊 局部高溫焊合 分流現(xiàn)象 焊點的分布最小距離限制點點焊焊的接的接頭頭形式形式 硬規(guī)范 軟規(guī)范 電極壓力 表面清洗 接頭形式縫焊縫焊對焊對焊對焊對焊接接頭頭形式形式討論這個問題討論這個問題 銅及銅合金可以采用電阻焊嗎？2、摩擦、摩擦焊焊摩擦摩擦焊焊的接的接頭頭形式形式3、釬焊釬焊 焊接過程示意

9、圖毛細管作用釬焊釬焊 硬釬焊 450以上、接頭強度200MPa以上 自行車架、工具、刀具 軟釬焊 450以下、接頭強度70MPa以下 儀表、導電元件、各種低載荷構件 加熱方式 烙鐵、火焰、電阻、感應釬焊釬焊的常的常見見接接頭頭形式形式釬焊釬焊接接頭頭的比的比較較4、電電渣渣焊焊5、真真空空電電子束子束焊焊接接6、激光、激光焊焊接接題題外外話話：關關于于鋁熱劑鋁熱劑 什么是鋁熱劑 通常把鋁粉和氧化鐵的混合物叫鋁熱劑 用某些金屬氧化物(如V2O5，Cr2O3，MnO2等)代替氧化鐵也可以做鋁熱劑 有什么特性 難熔的金屬氧化物與混合物中的鋁反應時放出大量熱 有什么用？焊焊接接鋼軌鋼軌 原理 鋁熱反應

10、公式示例：使用鋁粉可還原氧化鐵 Fe2O3 + 2 Al = 2Fe + Al2O3 還原反應產生大量的熱能，無需外部的能源，就能熔化金屬，可以用來焊接鋼軌 優(yōu)點 這些原料完全徹底地和合金元素混合在一起形成鋁熱劑，它可以組成與鋼軌化學、冶金、和機械方面相匹配的焊接接頭焊焊接接鋼軌鋼軌 過程 鋁熱劑被投入到一個耐火坩堝中，用點火器點燃，開始鋁熱反應。 反應結束后，液態(tài)鋼自動從坩堝底部釋放到耐火模具，從而連接鋼軌的兩端。 模具帶有幾何形狀特征，能控制鑄造和固化的過程。 當鋁熱鋼冷卻下來后，進行進一步的熱處理來提高它的機械特性。 鋁熱焊設備鋁熱焊設備其其它它用途用途 冶煉難熔金屬 軍事用途 在炮彈導

11、彈彈頭一但裝進鋁熱劑成分，可極大地提高殺傷力。 在前蘇聯(lián)科學家編寫的火箭炮一書中，談到火箭炮彈頭裝藥就有鋁熱劑的成分。 在中國人民革命軍事博物館里，展品中就有美軍的鋼盔、卡賓槍、被燒熔在一起，除了火箭彈以外，其它炸彈沒有如此大的能量。選擇焊選擇焊接方法接方法 自行車車架 鋼窗 家用液化氣罐主縫 自行車圈 電子線路板 鍋爐殼體 鋼軌對接 不銹鋼儲罐硬釬焊（鹽?。┯测F焊、對焊、電弧焊縫焊縫焊外邊、閃光對焊軟釬焊埋弧焊、電渣焊閃光對焊、鋁熱焊等離子弧焊接、氬弧焊四、金四、金屬屬材料的材料的焊焊接性接性 焊接性概念 設定相同（焊接方法、材料、參數(shù)、結構） 易焊、難焊：獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度 焊接性

12、并非一定 焊接方法、焊接材料、焊接工藝 評定方法 工藝焊接性：出現(xiàn)工藝缺陷的傾向 使用焊接性：使用中的可靠性（力學、特殊性能要求）鋼鋼材材焊焊接性的估算接性的估算 碳當量計算公式 計算結果 0.6% ：焊接性不好小型抗裂小型抗裂實驗實驗法法碳鋼焊碳鋼焊接接 低碳鋼（C% 應力、變形開裂 焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護焊電阻焊 保證焊接接頭與母材等強度 焊條：E4313(J421) E4303(J422) E4315(J427)等 埋弧焊絲/焊劑：H08A(H08MnA) / 431碳鋼焊碳鋼焊接接 中碳鋼：C% （0.25% 0.6%） 焊接性變差、淬硬傾向變大 工藝特點： 容易開裂：冷

13、裂紋、熱裂紋 必須預熱，減小工件各個部分的溫差 細焊條、小電流、開坡口多層焊接 焊條電弧焊、電渣焊（厚件） 選擇抗裂能力較強的低氫型焊條、等強度 焊條：E5016(J506)、 E6015D1(J607)合金合金鋼焊鋼焊接接 合金結構鋼焊接件較少 工藝與中碳鋼近似 低合金結構鋼焊接工藝特點 熱影響區(qū)的淬硬傾向：合金含量大小 焊接接頭的裂紋傾向： 冷裂紋傾向大小：含氫量、淬硬程度、應力 熱裂紋傾向不大（我國合金都含Mn） 強度級別決定工藝 低：同低碳鋼 低溫大厚度高剛度構件：大電流、慢速、低氫焊條、退火 高：焊前預熱、焊后先消氫處理，再退火處理鑄鐵補焊鑄鐵補焊 鑄鐵焊接性很差，只能進行補焊 焊接

14、特點 焊縫易形成白口、難以切削加工 易開裂、易產生氣孔 流動性好，只能進行平焊 熱焊法（600700）： 防止開裂，補焊后可切削加工 冷焊法（450以下）非非鐵鐵金金屬屬及其合金的及其合金的焊焊接接 銅及銅合金 困難 導熱性太好，容易焊不透 易氧化、易開裂、易形成氣孔 電阻很小，難以采用電阻焊 銅合金比純銅更難焊接 氬弧焊（紫銅、青銅） 氣焊（黃銅）、碳弧焊、釬焊非非鐵鐵金金屬屬及其合金的及其合金的焊焊接接 鋁及鋁合金 也比較困難 極易氧化、Al2O3阻礙金屬熔和、易夾渣 導熱性較好，需預熱、使用大功率熱源 容易產生氣孔（易吸收H2） 高溫下強度塑性很低，焊縫塌陷 氬弧焊、氣焊、點焊、縫焊、釬

15、焊選擇焊選擇焊接方法接方法圓圓筒低筒低壓壓容器容器 Q235鋼板20mm批量生產 埋弧自動焊 20鋼板2mm批量生產 縫焊 45鋼板6mm單件生產 焊條電弧焊 紫銅板4mm單件生產 氬弧焊 鋁合金板20mm單件生產 氬弧焊 不銹鋼板10mm小批生產 氬弧焊討論焊討論焊接工接工藝問題藝問題 如圖鑄件補焊后還是開裂，怎么樣補焊才能既不開裂，又能切削加工？五、五、焊焊接接結構設計結構設計 焊接結構件材料的選擇 應選碳當量小于0.4的金屬材料 優(yōu)選強度等級低的低合金結構鋼 優(yōu)選鎮(zhèn)靜鋼（脫氧完全） 異種金屬間焊接 以焊接性較差的金屬材料設計焊接工藝 各種金屬材料的焊接性能可查表1、合理、合理選選用型材用

16、型材減減少少焊縫數(shù)焊縫數(shù)量量2、焊焊接接接接頭設計頭設計 分散布置焊縫3、對稱對稱布置布置焊縫焊縫對稱對稱布置布置焊縫焊縫對稱對稱布置布置焊縫焊縫4、避、避開應開應力集中的位置力集中的位置避避開應開應力集中的位置力集中的位置避避開應開應力集中的位置力集中的位置5、避、避開開機械加工位置機械加工位置6、便于、便于電電弧弧焊焊的的設計設計便于便于電電弧弧焊焊的的設計設計便于便于電電弧弧焊焊的的設計設計7、便于埋弧、便于埋弧焊焊的的設計設計8、便于點、便于點焊焊及及縫焊縫焊的的設計設計其他布置原其他布置原則則 盡可能平焊 避免仰焊 減少橫焊 一次裝配，盡可能完成大部分焊接9、焊條電焊條電弧弧焊焊接接頭頭形式形式 對接接頭焊條電焊條電弧弧焊焊接接頭頭形式形式 T型接頭焊條電焊條電弧弧焊焊接接頭頭形式形式 角接接頭焊條電焊條電弧弧焊焊接接頭頭形式形式 搭接接頭接接頭過頭過渡形式渡形式接接頭過頭過渡形式渡形式電電渣渣焊焊接接頭頭形式形式討論討論如如圖圖三三個焊個焊件件 這三個焊件結構設計都有問題六、六、連連接技接技術綜術綜述述 通過機械、物理和化學方法，以及冶金方式，將多個零件連接成一個整體，并保持相互位置的工藝方法 機械連接 可拆卸連接/不可拆卸