機械基礎(chǔ),焊接

1、第一篇第一篇第二篇第二篇第三篇第三篇第四篇第四篇 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 實質(zhì)實質(zhì)-借助于借助于作用作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來。，使分離的金屬材料牢固地連接起來。q 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接焊接的特點焊接的特點與鉚接等方法相比，減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省材料；與鉚接等方法相比，減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省材料；生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)機械化和自動化；生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)機械化和自動化；接頭密封性好，力學(xué)性能高；接頭密封性好，力學(xué)性能高；工作過程中無噪音等優(yōu)點。工作過程中無噪音等優(yōu)點。不足之處不足之處: : 會引起焊接接頭組織、性能的變會引起焊接接頭組織、性能的變 化，同時焊件還會產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形?；?，同

2、時焊件還會產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接焊接的應(yīng)用：焊接的應(yīng)用：焊接主要用于制造各種金屬構(gòu)件，如建焊接主要用于制造各種金屬構(gòu)件，如建筑結(jié)構(gòu)、船體、車輛、鍋爐及各種壓力容器。筑結(jié)構(gòu)、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。機械的機架、底座、箱體、軸、齒輪等。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接- 熔化焊熔化焊 壓力焊壓力焊 釬焊釬焊將兩個焊件局部加熱到熔化狀將兩個焊件局部加熱到熔化狀態(tài)，并加入填充金屬，冷卻凝態(tài)，并加入填充金屬，冷卻凝固后即形成牢固的接頭。固后即形成牢固的接頭。如電弧焊

3、、氣焊、電渣焊如電弧焊、氣焊、電渣焊無論焊件加熱與否，都需要施無論焊件加熱與否，都需要施加一定的壓力，使兩個結(jié)合面加一定的壓力，使兩個結(jié)合面緊密接觸并產(chǎn)生一定的塑性變緊密接觸并產(chǎn)生一定的塑性變形，從而使兩焊件牢固結(jié)合。形，從而使兩焊件牢固結(jié)合。如電阻焊、摩擦焊如電阻焊、摩擦焊對焊件和做填充金屬用的釬料對焊件和做填充金屬用的釬料適當(dāng)加熱，加熱過程中焊件并適當(dāng)加熱，加熱過程中焊件并不熔化，只是熔點低于焊件的不熔化，只是熔點低于焊件的釬料熔化，填充到焊件的連接釬料熔化，填充到焊件的連接處，從而使焊件連接起來。處，從而使焊件連接起來。如火焰焊、烙鐵焊如火焰焊、烙鐵焊 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第

4、三節(jié) 焊焊 接接（一）焊接電?。ㄒ唬┖附与娀?1 1、電弧的產(chǎn)生、電弧的產(chǎn)生鋼焊條焊接鋼材時的焊接電弧鋼焊條焊接鋼材時的焊接電弧 焊接電弧分三個區(qū)域，焊接電弧分三個區(qū)域，陰極區(qū)，陽極區(qū)和弧柱區(qū)。陰極區(qū)，陽極區(qū)和弧柱區(qū)。各區(qū)域的熱量是不同的。各區(qū)域的熱量是不同的。陰極區(qū)：陰極區(qū)：熱量約占電弧總熱量的熱量約占電弧總熱量的3636；陽極區(qū)：陽極區(qū)：熱量約占電弧總熱量的熱量約占電弧總熱量的4343； 弧柱區(qū)：弧柱區(qū)：熱量約占電弧總熱量的熱量約占電弧總熱量的2121。 用碳鋼焊條焊接鋼時，陽極區(qū)約為用碳鋼焊條焊接鋼時，陽極區(qū)約為2600K2600K ，陰極區(qū)約為，陰極區(qū)約為2400K2400K ，弧柱的

5、溫度約為（，弧柱的溫度約為（6000600080008000）K K 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接（2)2)交流電源焊接交流電源焊接時，不存在正、反接問題。時，不存在正、反接問題。（1)1)直流電源焊接直流電源焊接 正接法正接法：焊件接電源正極，焊條接負極。：焊件接電源正極，焊條接負極。反接法反接法：焊件接電源負極，焊條接正極。：焊件接電源負極，焊條接正極。 選擇極性時，主要選擇極性時，主要根據(jù)焊根據(jù)焊條的性質(zhì)與焊件的厚度條的性質(zhì)與焊件的厚度。正接正接時，工件上熱量較大，時，工件上熱量較大，可保證有較大的熔深可保證有較大的熔深, ,用用于厚件焊接于厚件焊接；反接反接法用于法用于薄板和有色金屬薄板和

6、有色金屬焊接焊接。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 手工電弧焊手工電弧焊的的應(yīng)用應(yīng)用： 2mm 2mm以上各以上各種金屬材料種金屬材料的焊件。的焊件。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 手工焊焊條由焊芯和涂料手工焊焊條由焊芯和涂料（藥皮）組成。（藥皮）組成。焊縫附近焊縫附近基體金屬基體金屬藥藥 皮皮焊焊 芯芯熔熔 渣渣熔熔 化化焊焊 縫縫CO2保護熔池保護熔池電電弧弧電電弧弧焊焊 條條 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接焊芯是焊條中被藥皮包覆的金屬芯。它起焊芯是焊條中被藥皮包覆的金屬芯。它起導(dǎo)導(dǎo)電和填充金屬電和填充金屬的作用。焊芯用鋼絲通常采用焊接專的作用。焊芯用鋼絲通常采用焊接專用鋼絲。用

7、鋼絲。 藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層。藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層。藥皮必須含藥皮必須含有造氣劑和造渣劑。還應(yīng)含有穩(wěn)弧劑和合金化劑，以及有造氣劑和造渣劑。還應(yīng)含有穩(wěn)弧劑和合金化劑，以及脫氧脫氧 劑、脫硫劑和去氫劑等。劑、脫硫劑和去氫劑等。 焊條藥皮的作用：焊條藥皮的作用：機械保護作用（產(chǎn)生氣體和熔渣）機械保護作用（產(chǎn)生氣體和熔渣）冶金處理滲合金作用（脫氧，添加合冶金處理滲合金作用（脫氧，添加合金）金）改善焊接工藝（穩(wěn)弧、減少金屬飛濺改善焊接工藝（穩(wěn)弧、減少金屬飛濺) 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接根據(jù)藥皮的性質(zhì)及其作用，焊條分為：根據(jù)藥皮的性質(zhì)及其作用，焊條分為： 酸性酸性焊條和焊條和堿性堿性焊條。

8、焊條。藥皮熔渣中的酸性氧化物比堿性氧化物藥皮熔渣中的酸性氧化物比堿性氧化物多。具有多。具有良好的工藝性能良好的工藝性能，對鐵銹不敏感，對鐵銹不敏感，交直流交直流電源電源均可使用均可使用，但焊縫的力學(xué)性能低，尤其是塑性、，但焊縫的力學(xué)性能低，尤其是塑性、韌度，不如用堿性焊條焊接的焊縫好，故韌度，不如用堿性焊條焊接的焊縫好，故用于用于低碳低碳鋼和一般結(jié)構(gòu)件鋼和一般結(jié)構(gòu)件的焊接。的焊接。工藝性能差工藝性能差，要求用，要求用直流電源直流電源施焊，但施焊，但焊接焊接質(zhì)量好質(zhì)量好，用于用于重要的結(jié)構(gòu)件重要的結(jié)構(gòu)件及及焊接性較差金屬焊接性較差金屬的焊接。的焊接。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊

9、 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 GB 51171995 規(guī)定了碳鋼焊條型號編制方法。 E 4 3 1 5表示焊條表示焊條第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置“0” 和和“1”表示全位置焊接表示全位置焊接“2”表示平焊，平角焊表示平焊，平角焊“4”表示向下立焊表示向下立焊第三位和第四位數(shù)字，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接電流種類和藥皮類型表示焊條藥皮為低氫鈉型（表示焊條藥皮為低氫鈉型（15），），并可采用直流反接焊接并可采用直流反接焊接第一位和第二位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉第一位和第二位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強度最小值強度最小值b430MPa 第三節(jié)第三節(jié)

10、 焊焊 接接一種焊條型號有不同工藝性能的幾種牌號一種焊條型號有不同工藝性能的幾種牌號 如如J427J427和和J427NiJ427Ni，同屬于，同屬于E4315E4315焊條型號。焊條型號。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 等強度原則等強度原則：低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，一般都要求：低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，一般都要求焊縫金屬與母材等強度，焊縫金屬與母材等強度， 因此可根據(jù)鋼材強度等級來選因此可根據(jù)鋼材強度等級來選用相應(yīng)的焊條。用相應(yīng)的焊條。 同一強度等級的同一強度等級的酸酸性焊條和性焊條和堿堿性焊條的選用。主要應(yīng)考性焊條的選用。主要應(yīng)考慮：慮：焊接件的結(jié)構(gòu)形狀、鋼板厚度、載荷性質(zhì)和抗裂性焊接件的結(jié)

11、構(gòu)形狀、鋼板厚度、載荷性質(zhì)和抗裂性能而定能而定。 低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按某一種鋼接頭中低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按某一種鋼接頭中的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。 焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應(yīng)選用焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應(yīng)選用相應(yīng)的相應(yīng)的專用焊條專用焊條。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 1 1）接頭形式及坡口）接頭形式及坡口 根據(jù)焊接的根據(jù)焊接的結(jié)構(gòu)形狀、厚度結(jié)構(gòu)形狀、厚度及工作條件，可及工作條件，可選擇不同的接頭選擇不同的接頭類型及坡口。類型及坡口。 焊接接頭類型焊接接頭類型分為分為: 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接（

12、2 2）焊縫焊縫的的空間位置空間位置 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接（3 3）焊接規(guī)范焊接規(guī)范 焊接時，影響焊接質(zhì)量與生產(chǎn)效率的工藝參數(shù)，焊接時，影響焊接質(zhì)量與生產(chǎn)效率的工藝參數(shù)，主要是主要是 1. 焊條直徑焊條直徑 由工件厚度、焊縫位置和焊接層數(shù)等因素確定由工件厚度、焊縫位置和焊接層數(shù)等因素確定:n選用較大直徑的焊條，能提高生產(chǎn)率；選用較大直徑的焊條，能提高生產(chǎn)率；n 但如用過大直徑的焊條，會造成未焊透和焊縫成形不良。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，焊件厚度一般情況，焊件厚度4mm時，焊條直徑等于焊件厚度；時，焊條直徑等于焊件厚度； 4mm時，焊條直徑為（時，焊條直徑

13、為（46）mm。 仰焊時，焊條直徑一般不超過仰焊時，焊條直徑一般不超過4mm。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接（3 3）焊接規(guī)范）焊接規(guī)范 2. 焊接電流焊接電流電流太大，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(chǎn)率降低。電流過小，電弧不穩(wěn)定，造成焊不透，生產(chǎn)率降低。一般焊接電流主要由一般焊接電流主要由確定確定 I IKd Kd 式中：式中： II焊接電流，焊接電流，A A； dd焊條直徑，焊條直徑，mmmm； KK經(jīng)驗系數(shù)，一般為經(jīng)驗系數(shù)，一般為25256060； （3 3）焊接規(guī)范）焊接規(guī)范 第三節(jié)第三節(jié)

14、焊焊 接接u平焊平焊時時K取較大值；取較大值；立、橫、仰立、橫、仰焊時取較小值。焊時取較小值。u 使用使用堿性焊條堿性焊條時焊接時焊接電流電流要比使用酸性焊條要比使用酸性焊條時時略小略小。u 增大焊接電流能提高生產(chǎn)率，但電流過大，增大焊接電流能提高生產(chǎn)率，但電流過大，易造成焊縫咬邊和燒穿等缺陷；焊接電流過小易造成焊縫咬邊和燒穿等缺陷；焊接電流過小,使生產(chǎn)率降低，并易造成夾渣、未焊透等缺陷。使生產(chǎn)率降低，并易造成夾渣、未焊透等缺陷。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 用焊接方法連接的接頭稱焊接接頭，簡稱用焊接方法連接的接頭稱焊接接頭，簡稱接接頭頭。焊接時，電弧沿著工件逐漸移動并對工件進。焊接時，電弧沿著

15、工件逐漸移動并對工件進行局部加熱。因此在焊接過程中，焊縫及其附近行局部加熱。因此在焊接過程中，焊縫及其附近的母材經(jīng)歷了一個的母材經(jīng)歷了一個加熱和冷卻加熱和冷卻的過程。由于溫度的過程。由于溫度的的分布不均勻分布不均勻，焊縫受到一次復(fù)雜的冶金過程，焊縫受到一次復(fù)雜的冶金過程，焊縫附近區(qū)域受到一次不同規(guī)范的熱處理，所以焊縫附近區(qū)域受到一次不同規(guī)范的熱處理，所以引起相應(yīng)的組織和性能變化，從而直接影響焊接引起相應(yīng)的組織和性能變化，從而直接影響焊接質(zhì)量。離焊縫越遠的點，被加熱的溫度越低；反質(zhì)量。離焊縫越遠的點，被加熱的溫度越低；反之，被加熱的溫度就越高。之，被加熱的溫度就越高。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接（

16、1）熔合區(qū)）熔合區(qū) 也稱半熔化區(qū)，化學(xué)成分不均也稱半熔化區(qū)，化學(xué)成分不均勻，金屬組織晶粒粗大，其力學(xué)性勻，金屬組織晶粒粗大，其力學(xué)性能最差。能最差。（2）熱影響區(qū)）熱影響區(qū) 由于各點溫度不同，熱影響區(qū)由于各點溫度不同，熱影響區(qū)可分為：可分為：焊接時被加熱到焊接時被加熱到Ac3以以上上100200至固相線溫度區(qū)間，至固相線溫度區(qū)間，奧氏體晶粒急劇長大，冷卻后產(chǎn)生奧氏體晶粒急劇長大，冷卻后產(chǎn)生晶粒粗大的過熱組織。因而其塑性晶粒粗大的過熱組織。因而其塑性及韌性很低，容易產(chǎn)生焊接裂紋。及韌性很低，容易產(chǎn)生焊接裂紋。 。被加熱到。被加熱到Ac3至至Ac3以以上上100200區(qū)間，金屬發(fā)生重結(jié)區(qū)間，金屬發(fā)

17、生重結(jié)晶，冷卻后得到均勻而細小的鐵素晶，冷卻后得到均勻而細小的鐵素體和珠光體組織，其力學(xué)性能優(yōu)于體和珠光體組織，其力學(xué)性能優(yōu)于母材。母材。 被加熱到被加熱到Ac1Ac3溫度區(qū)間，珠光體和部分鐵素體發(fā)溫度區(qū)間，珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，晶粒細化；部分鐵素體生重結(jié)晶，晶粒細化；部分鐵素體來不及轉(zhuǎn)變。冷卻后晶粒大小不均來不及轉(zhuǎn)變。冷卻后晶粒大小不均勻，其力學(xué)性能較差。勻，其力學(xué)性能較差。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 綜上所述，綜上所述，熔合區(qū)熔合區(qū)和和過熱區(qū)過熱區(qū)是焊接接是焊接接頭中比較薄弱的部分，對焊接質(zhì)量影響最頭中比較薄弱的部分，對焊接質(zhì)量影響最大。因此在焊接過程中盡可能減小其寬度。大。因此在

18、焊接過程中盡可能減小其寬度。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 氣焊是利用氣焊是利用氣體火焰氣體火焰作為熱源的焊接方法。常用作為熱源的焊接方法。常用氧氧- -乙炔火焰作為熱源。乙炔火焰作為熱源。 氣焊加熱過程比較平穩(wěn)、緩慢，生產(chǎn)率氣焊加熱過程比較平穩(wěn)、緩慢，生產(chǎn)率不高。氣焊的熱影響區(qū)大，焊后工件變形較大，火焰不高。氣焊的熱影響區(qū)大，焊后工件變形較大，火焰對熔池保護差，焊接質(zhì)量不高。對熔池保護差，焊接質(zhì)量不高。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 主要用于焊接厚度主要用于焊接厚度3mm的薄鋼板、的薄鋼板、有色金屬及其合金，以及鑄鐵的焊補。有色金屬及其合金，以及鑄

19、鐵的焊補。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 埋弧焊是指電弧埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒進行在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。埋弧自焊接的方法。埋弧自動焊是埋弧焊的一種動焊是埋弧焊的一種自動化焊接方法。自動化焊接方法。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 埋弧焊適于成批生產(chǎn)中平直長焊縫和較埋弧焊適于成批生產(chǎn)中平直長焊縫和較大直徑環(huán)縫的平焊。因此，被廣泛用于大大直徑環(huán)縫的平焊。因此，被廣泛用于大型容器和鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)中。型容器和鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)中。 生產(chǎn)率高；生產(chǎn)率高； 焊接質(zhì)量穩(wěn)定；焊接質(zhì)量穩(wěn)定； 節(jié)省金屬材料；節(jié)省金屬材料； 改善了勞動條

20、件改善了勞動條件。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接1. 產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的原因是什么？如何產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的原因是什么？如何預(yù)防焊接變形？產(chǎn)生變形后如何矯正？預(yù)防焊接變形？產(chǎn)生變形后如何矯正？ 2. 直流電源進行焊接時，為什么要區(qū)分正、反接？直流電源進行焊接時，為什么要區(qū)分正、反接？如果焊件為一薄板金屬（板厚小于如果焊件為一薄板金屬（板厚小于2mm），應(yīng)采），應(yīng)采用正接還是反接？用正接還是反接？ 3. 焊芯和藥皮在電弧焊中分別起什么作用？指焊

21、芯和藥皮在電弧焊中分別起什么作用？指出焊芯和藥皮的主要組成成分。出焊芯和藥皮的主要組成成分。 三、金屬材料的三、金屬材料的 1 1、焊接性概念、焊接性概念 焊接性反映金屬材料在一定的焊接工藝條焊接性反映金屬材料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。件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 接合性能接合性能：即在一定的焊接工藝條件下，形成即在一定的焊接工藝條件下，形成 焊接缺陷的敏感性。焊接缺陷的敏感性。 使用性能使用性能：即在一定的焊接工藝條件下，焊接即在一定的焊接工藝條件下，焊接 接頭對使用要求的適應(yīng)性。接頭對使用要求的適應(yīng)性。 第三節(jié)第三節(jié) 焊焊 接接 金屬焊接性的主要影響因素是金屬焊接性的主要影響因素是化學(xué)成分化學(xué)成分 CECE0.4%0.4%時時，鋼材塑性良好