焊接工藝及方法的課件

1、焊接工藝及方法1 課程主要內(nèi)容：焊接電弧的基礎(chǔ)知識焊條電弧焊接的特點及操作工藝埋弧焊接方法的特點及操作工藝CO2焊接方法的特點及操作工藝鎢極氬弧焊接方法的特點及操作工藝2第一章 焊接電弧的基礎(chǔ)知識3第一節(jié) 焊接的本質(zhì)及分類 一、焊接的概念 焊接是指通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使兩個分離的固態(tài)物體(工件)產(chǎn)生原子間或分子間結(jié)合力而連接成一體的連接方法。 常用的方法：加熱或加壓,或兩者并用。 4二、焊接方法的分類焊接方法分為三大類：熔焊、壓焊和釬焊。熔焊分為：焊條電弧焊、埋弧焊、氬弧焊 、CO2焊等； 壓焊分為：電阻焊、摩擦焊等；釬焊分為：火焰釬焊、爐中釬焊等；5 一、焊接電弧的產(chǎn)生 電弧是一種氣體放電

2、現(xiàn)象，它是帶電粒子通過兩電極之間氣體空間的一種導(dǎo)電過程。 氣體導(dǎo)電必須具備兩個條件： 兩電極之間有帶電粒子； 兩電極之間有電場。 帶電粒子在電場作用下運動形成電流，從而使兩電極之間的氣體空間成為導(dǎo)體，也就形成了電弧。 第二節(jié) 焊接電弧67焊接電弧 氣體放電現(xiàn)象 條件 有帶電粒子 電極兩端有電壓降(碰撞傳遞能量) 氣體電離 陰極電子發(fā)射產(chǎn)生帶電粒子的途徑：電離：熱電離、場致電離、光電離；陰極電子發(fā)射：熱發(fā)射、場致發(fā)射、光發(fā)射和粒子 碰撞發(fā)射。 8二、電弧的構(gòu)成 焊接電弧分為三個區(qū)：陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)。陰極區(qū)和陽極區(qū)上有斑點，即陰極斑點和陽極斑點（電流密度大，溫度高，發(fā)出光亮的點），各區(qū)溫度分

3、布情況如下：1. 弧柱區(qū)的溫度最高，但熱量大部分通過對流的形 式流失了2.陰極區(qū)的熱量用于對陰極加熱，這部分熱量可用 于加熱填充材料或工件 9 3. 陽極區(qū)的熱量主要用于加熱工件和焊材，陽極和 陰極相比，陰極產(chǎn)熱量相對較高 結(jié)論： 1. 弧柱對整個的焊接電弧起到主要的作用。 2. 當(dāng)電流一定時,電弧電壓大小與電弧的弧長成正 比?；￠L增加，電弧電壓增大。10三、電弧的溫度分布11 一、焊絲的熔化 電弧時，用于加熱、熔化焊絲的熱源是電弧熱和電阻熱。 第三節(jié) 焊絲的熔化與熔滴過渡12二、熔滴過渡的主要形式及特點 熔化極電弧焊時，熔滴的過渡形式主要有： 接觸過渡、自由過渡及渣壁過渡。 各種形式又有劃分

4、：1接觸過渡又分為：短路過渡（主要用于堿性焊條 電弧焊及細(xì)絲氣體保護(hù)電弧焊）、搭橋過渡（用 于非熔化極氣體保護(hù)焊）；132自由過渡又分為：滴狀過渡（弧壓高，分為粗 滴和細(xì)滴過渡，粗滴過渡飛濺大，細(xì)滴過渡適 于CO2氣體保護(hù)焊接和酸性焊條焊接和鋁合金 熔化極氬弧焊或大電流焊接或活性氣體保護(hù)焊 中）、噴射過渡（適于氬氣或富氬氣體焊接厚 板）；3. 渣壁過渡出現(xiàn)在焊條電弧焊和埋弧焊中。14第二章 焊條電弧焊15第一節(jié) 焊條電弧焊的原理及特點一、焊條電弧焊的特點操作靈活；對接頭的裝配要求較低；可焊材料廣；生產(chǎn)率低、勞動強(qiáng)度大；焊接質(zhì)量對焊工的依賴性強(qiáng)；16二.焊條電弧焊接過程:17第二節(jié) 焊條電弧焊的

5、焊接材料 一、焊條 焊條是由焊芯與藥皮兩部分組成。焊 條直徑共有1.6mm-8mm八種規(guī)格；焊條 長度200-600mm之間。 常用的是3.2mm 、4mm、 5mm三 種；長度分別為350mm、400mm、450mm。18焊條結(jié)構(gòu)示意圖19二、焊條的分類、型號及牌號1、焊條的型號及牌號（以碳鋼焊條為例） 型號：E 50 1 5 表示焊條藥皮為低氫型，適用直流反接焊接 表示焊條適用于全位置焊接(0、1全位置； 2平焊及平角焊；4立向下焊) 表示熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度最小值為 50kgf/mm2(490MPa) 表示焊條20按主要成份劃分的藥皮類型：藥皮類型藥皮主要成份（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鈦型氧化鈦35%鈦

6、鈣型氧化鈦30%以上，碳酸鹽20%以下鈦鐵礦型鈦鐵礦30%氧化鐵型多量氧化鐵和較多錳鐵脫氧劑纖維素型有機(jī)物15%低氫型含鈣、鎂的碳酸鹽和相當(dāng)量的螢石石墨型多量石墨鹽基型氯鹽和氟鹽212、焊條的分類 生產(chǎn)中常用碳鋼焊條有鈦鈣型與低氫型兩種。（1）鈦鈣型焊條（E4303 E5003） 又稱為酸性焊條。 特點：電弧穩(wěn)定、可交直流兩用；脫渣容易，飛濺少，有害氣體少，適用于全位置焊。力學(xué)性能和抗裂能力較差。22（2）低氫型焊條（E5015 E5016） 又稱為堿性焊條。 特點：焊縫的力學(xué)性能及抗裂能力均優(yōu)于酸性焊條；但工藝性能較差，必須用直流電源；飛濺大，脫渣難。 用前3004001-2h烘干。233、

7、焊條的選用原則考慮工件的物理、力學(xué)性能和化學(xué)成分。 考慮工件的工作條件和使用性能。對于承 受動載荷和沖擊載荷的工件，除了要保證 抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度外，對沖擊韌性、塑 性均有較高要求，此時應(yīng)選用低氫型焊條。24 考慮改善焊接工藝。在酸性焊條和堿性焊 條都可以滿足的地方，鑒于堿性焊條對操 作技術(shù)及施工準(zhǔn)備要求高，優(yōu)先采用酸性 焊條。 考慮經(jīng)濟(jì)性。在保證使用性能的前提下， 盡量選用價格低廉的焊條。根據(jù)我國的 礦藏資源，大力推廣使用鈦鐵礦型焊條。 25考慮效率。對焊接工作量大的結(jié)構(gòu)，有條 件時盡量采用高效率焊條，或選用底層焊 條、立向下焊條之類的專用焊條。 考慮工件的復(fù)雜程度、剛度大小、焊接坡 口制備

8、和焊接部位等。對因受條件限制而 使某些焊接部位難以清理干凈時，優(yōu)先選 用氧化性強(qiáng)，對鐵銹、氧化皮和油污反應(yīng) 不敏感的酸性焊條，防止產(chǎn)生氣孔等缺陷。26第三節(jié) 焊縫形式與焊縫分類一、接頭形式 焊條電弧焊用于結(jié)構(gòu)工程的連接形 式是復(fù)雜多樣的。 按零部件的特征分為板狀連接、 管狀連接、管板連接三種； 按施焊位置分為平焊、立焊、橫 焊和仰焊四種； 27 按接頭形式分為對接接頭、角接接頭、T形接頭、搭接接頭、十字接頭、端接接頭、卷邊接頭等； 按坡口形式分為I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口、雙U形坡口、K形坡口、Y形坡口等。 按焊縫斷續(xù)情況可分為連續(xù)焊縫和間斷焊縫。28二、坡口 坡口是根據(jù)設(shè)計或工藝

9、需要，在工件待焊部位加工成一定的幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)成的溝槽。 開坡口的目的：保證電弧能深入到焊縫根部使其焊透；獲得良好的焊縫成形以及便于清渣；調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成份；29 坡口的形式主要有以下幾種： a-I形、b-V形、c-X形、d-U形30第四節(jié) 焊條電弧焊工藝參數(shù)及選擇 焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類和極性、焊接層數(shù)等。焊接工藝參數(shù)選擇的正確與否，直接影響焊縫形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此選擇合適的焊接工藝參數(shù)是焊接生產(chǎn)中不可忽視的一個重要問題。 31一、焊條直徑 焊條直徑是指焊芯直徑。它是保證焊接質(zhì)量和效率的重要因素。焊條直徑一般

10、根據(jù)工件厚度選擇。同時還要考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，對于重要結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求，在一般情況下，焊條直徑與工件厚度之間關(guān)系的參考數(shù)據(jù)，如下表所示。32焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系如下:焊件厚度/mm234-56-1213焊條直徑/mm23.23.2-44-54-633二、焊接電源種類和極性的選擇 用交流電焊接時，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電焊接，電弧穩(wěn)定、柔順、飛濺少。但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，必須采用直流弧焊電源。用小電流焊接薄板時，也常用直流弧焊電源，因為引弧比較容易，電弧比較穩(wěn)定。 34 低氫型焊條用直流電焊接時，一般要用反接，因為反接的電弧比正接穩(wěn)定。焊接

11、薄板時，焊接電流小，電弧不穩(wěn)，因此焊接薄板時，不論用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流反接。3536表：焊接電流和焊條直徑的關(guān)系三、焊接電流的選擇 選擇焊接電流時，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊條直徑、工件厚度、接頭型式、焊接位置和層數(shù)等因素綜合考慮。焊條直徑/mm1.62.02.53.2456焊接電流/A25-4040-6550-80100-130160-210200-270260-30037四、焊縫層數(shù)的選擇 在工件厚度較大時，往往需要進(jìn)行多層焊。焊接層數(shù)主要根據(jù)鋼板厚度、焊條直徑、坡口型式和裝配間隙等來確定，可作如下近似估算： n=/d 式中：n為焊接層數(shù)； 為工件厚度（毫米）； d為焊條直徑（毫米

12、）。 3839五、電弧電壓與焊接速度的控制 焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度來決定：電弧長度越大，電弧電壓越高，電弧長度越短，電弧電壓越低。在焊接過程中，應(yīng)盡量使用短弧焊接。 焊接過程中，焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計要求。 40 注意： 1.焊接電流主要影響焊縫的深度和余高 2.電弧電壓主要影響的是焊縫的寬度和余高41第三章 埋 弧 焊42 埋弧焊是目前廣泛使用的一種生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化焊接方法。它與焊條電弧焊相比，雖然靈活性差一些，但焊接質(zhì)量好、效率高、成本低，勞動條件好。第一節(jié) 埋弧焊的原理及特點43一、埋弧焊的焊接過程 埋弧焊是電弧

13、在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。44埋弧焊接過程:45焊接實例1:46焊接實例2:47二、埋弧焊的特點1、埋弧焊的主要優(yōu)點 焊接生產(chǎn)率高焊縫質(zhì)量好焊接成本較低勞動條件好482、埋弧焊的主要缺點（1）難以在空間位置施焊（2）對焊件裝配質(zhì)量要求高（3）不適合焊接薄板和短焊縫49三、埋弧焊的分類及應(yīng)用范圍 1、分類分類依據(jù) 分類名稱 應(yīng)用范圍 按送絲方式 等速送絲埋弧焊細(xì)絲高電流密度變速送絲埋弧焊粗絲低電流密度按焊絲數(shù)目或形狀 單絲埋弧焊常規(guī)對接、角接、筒體縱縫、環(huán)縫焊雙絲埋弧焊高生產(chǎn)率對接、角接焊多絲埋弧焊螺旋焊管等超高生產(chǎn)率對接焊帶極埋弧焊耐磨、耐蝕合金堆焊按焊縫成形條件 雙面埋弧焊常規(guī)對接焊單面

14、焊雙面成形埋弧焊高生產(chǎn)率對接焊，難以雙面焊的對接焊502、應(yīng)用 a. 焊縫類型和焊件厚度 凡是焊縫可以保持在水平位置、或傾 斜度不大的工件，不管是對接、角接和 搭接接頭，都可以用埋弧焊焊接，如平 板的拼接縫、圓筒形工件的縱縫和環(huán)縫、 各種焊接結(jié)構(gòu)中的角縫和搭接縫等。 51埋弧焊可焊接的工件厚度范圍很大。 除了厚度在5mm以下的工件由于容易燒穿，埋弧焊用得不多外，較厚的工件都適于用埋弧焊焊接。b.焊接材料種類 目前，埋弧焊焊接的最大厚度已達(dá)650mm。52適宜焊接: 碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及某些有色金屬。 此外，埋弧焊還可在基體金屬表面堆焊耐磨或耐腐蝕的合金層。53 不適宜焊

15、接： 鑄鐵因不能承受高熱輸入量引起的熱應(yīng)力，一般不能用埋弧焊焊接。 鋁、鎂及其合金因沒有適用的焊劑，目前還不能使用埋弧焊焊接。 鉛、鋅等低熔點金屬材料也不適合用埋弧焊焊接。54 總之，適宜于埋弧焊的范圍是很廣的。最能發(fā)揮埋弧焊快速、高效特點的生產(chǎn)領(lǐng)域，是造船、鍋爐、化工容器、大型金屬結(jié)構(gòu)和工程機(jī)械等工業(yè)制造部門，是當(dāng)今焊接生產(chǎn)中普遍使用的焊接方法之一。55焊接實例3：56焊接實例4：57第二節(jié) 埋弧焊的焊接材料一、焊絲 在選擇埋弧焊用焊絲時，最主要的是考慮焊絲中錳和硅的含量。常用焊絲有H08A、 H08MnA、H10Mn2；焊絲直徑有2、3、4、5和6mm五種。58二、焊劑 作用：保護(hù)、控制焊

16、縫金屬化學(xué)成分，保證焊縫金屬的力學(xué)性能，防止氣孔、裂紋和夾渣等缺陷的產(chǎn)生。59 焊劑分為三類：熔練焊劑、燒結(jié)焊劑和粘結(jié) 焊劑。HJ123 HJ-熔練焊劑 1-焊劑中氧化錳的含量 2-焊劑中二氧化硅、氟化鈣含量 3-同一類型的不同編號例：HJ431-高錳高硅低氟型焊劑60三、焊劑和焊絲的選用與配合 焊劑和焊絲的正確選用及二者之間的合理配合，是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的關(guān)鍵，也是埋弧焊工藝過程的重要環(huán)節(jié)。所以必須按工件的成分、性能和要求，正確、合理地選配焊劑和焊絲。 61 在焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級較低的合金鋼時，選配焊劑和焊絲通常以滿足力學(xué)性能要求為主，使焊縫強(qiáng)度達(dá)到與母材等強(qiáng)度，同時要滿足其它力學(xué)性能指標(biāo)要求

17、。 如：用高錳高硅焊劑（如HJ430、HJ431）配合低碳鋼焊絲（如 H08A）或含錳焊絲（如H08MnA）； 62 用無錳高硅或低錳中硅焊劑（如HJ130、HJ250）配合高錳焊絲（如H10Mn2）。 焊接低合金高強(qiáng)度鋼時，除要使焊縫與母材等強(qiáng)外，要特別注意提高焊縫的塑性和韌性，一般選用中錳中硅或低錳中硅焊劑（如HJ350、HJ250）配合相應(yīng)鋼種焊絲。 63 焊接低溫鋼、耐熱鋼和耐蝕鋼時，選擇的焊劑和焊絲首先要保證焊縫具有與母材相同或相近的耐低溫或耐熱、耐腐蝕性能，為此可選用中硅或低硅型焊劑與相應(yīng)的合金焊絲配合。 64 焊接奧氏體不銹鋼等高合金鋼時，主要是保證焊縫與母材有相近的化學(xué)成分，同

18、時滿足力學(xué)性能和抗裂性能等方面的要求。由于在焊接過程中，鉻、鉬等主要合金元素會燒損，應(yīng)選用合金含量比母材高的焊絲；焊劑要選用堿度高的中硅或低硅焊劑，防止焊縫增硅而使性能下降。65第三節(jié) 埋弧焊工藝一、埋弧焊的焊前準(zhǔn)備 埋弧焊的焊前準(zhǔn)備包括工件的坡口加工、工件的清理與裝配、焊絲表面清理及焊劑烘干、焊機(jī)檢查與調(diào)整等工作。這些準(zhǔn)備工作與焊接質(zhì)量的好壞有著十分密切的關(guān)系，所以必須認(rèn)真完成。 66 當(dāng)工件厚度為 1024mm時，多為“Y”形坡口； 厚度為 2460mm時，可開“X”形坡口； 對一些要求高的厚大工件的重要焊縫，如鍋爐汽包等壓力容器，一般多開“U”形坡口。 1、坡口的選擇與加工67 2、工件

19、的清理與裝配 工件裝配前，需將坡口及附近區(qū)域表面上的銹蝕、油污、氧化物、水分等清理干凈。工件裝配時必須保證接縫間隙均勻，高低平整不錯邊，特別是在單面焊雙面成形的埋弧焊中更應(yīng)嚴(yán)格控制。68 1、 對直縫的工件裝配，須在接縫兩端加裝引弧板和引出板。 1-引弧板 2-焊件 3-焊接試板 4-引出板 二、埋弧焊的焊接工藝692、焊絲表面清理與焊劑烘干 一般焊劑須在250溫度下烘干，并保溫1-2h。限用直流焊接的焊劑使用前必須經(jīng)350-400 烘干，并保溫2h，烘干后應(yīng)立即使用。70713、環(huán)縫埋弧焊焊絲偏移位置示意圖72第四章 CO2氣體保護(hù)電弧焊73 定義： CO2氣體保護(hù)電弧焊屬于氣體保護(hù)電弧焊，

20、利用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧與焊接區(qū)的電弧焊方法。74CO2焊接過程圖:75第一節(jié) CO2焊的特點一、主要優(yōu)點：（1）焊接生產(chǎn)率高 焊接成本低 焊接變形小 焊接質(zhì)量較高 適用范圍廣 操作簡便 76二、缺點 飛濺率較大，并且焊縫表面成形較差。 金屬飛濺是CO2電弧焊中較為突出的問 題,這是主要缺點。 很難用交流電源進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備比 較復(fù)雜。 抗風(fēng)能力差，給室外作業(yè)帶來一定困難。 不能焊接容易氧化的有色金屬。77 三、CO2電弧焊的應(yīng)用 焊接低碳鋼及低合金鋼等黑色金屬。對于不銹鋼，由于焊縫金屬有增碳現(xiàn)象， 影響抗晶間腐蝕性能。所以只能用于對 焊縫性能要求不高的不銹鋼工件。CO2電弧焊還可

21、用于耐磨零件的堆焊、鑄 鋼件的焊補(bǔ)以及電鉚焊等方面。78第二節(jié) CO2焊設(shè)備79一、焊接材料（1）CO2氣體（2）焊絲 焊接低碳鋼或低合金鋼時，最常用的H08Mn2SiA焊絲。 焊絲直徑1.6mm時，叫細(xì)絲CO2焊；焊絲直徑1.6mm時，叫粗絲CO2焊。80二、焊槍 半自動所用焊槍分為彎管式或手槍式，彎管式應(yīng)用較廣。三、送絲方式 有推絲式、拉絲式和推拉絲式三種方式。推絲式： 主要用于直徑為0.8-2.0mm的焊絲，軟管一般在2-5m左右；81拉絲式： 主要用于直徑小于或等于0.8mm的細(xì)焊絲推拉絲式： 軟管可加長到15m左右；四、保護(hù)氣體流量 在200A以下的薄板焊接時氣體流量為10-15L/

22、min；在200A以上的厚板焊接時氣體流量為15-25L/min.82注意： 1.當(dāng)風(fēng)速大于2m/s時，焊縫中的氣孔明顯 增加。 2.國標(biāo)有關(guān)工程施工規(guī)范中規(guī)定的允許環(huán) 境風(fēng) 速為大于2m/s時，采取相應(yīng)的防風(fēng)措 施允許施焊。83第四節(jié) 藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊 利用藥芯焊絲作熔化極的CO2電弧焊 稱藥芯焊絲CO2電弧焊。 在焊接過程中使用的外加保護(hù)氣體, 一般是純CO2或CO2+Ar。84CO2 焊接實例1：85CO2 焊接實例2：86第五章 鎢 極 氬 弧 焊87TIG焊簡介： 鎢極氬弧焊是氣體保護(hù)焊中的一種,通常又叫做TIG焊(英文縮寫),它的電極是用難熔金屬W或W的合金作成金屬棒，導(dǎo)電而成電極，電極不熔化，故易于維持恒定的電弧長度，焊接過程穩(wěn)定。 氬弧焊是用氬氣或Ar+He做保護(hù)介質(zhì)的電弧焊方法，屬于惰性氣體保護(hù)焊。氬弧焊幾乎可以焊接所有的鋼、有色金屬及其合金。但因成本較高，目前主要用來焊接鋁、鎂及其合金、不銹鋼、高溫合金、鈦及鈦合金，以及一些難熔金屬。 按所用電極不同，氬弧焊分為鎢極氬弧焊（TIG