電弧焊接工藝.課件

1、電弧焊接工藝與大家一起交流探討電弧焊接的主要內(nèi)容弧焊電源（焊機(jī)）建立穩(wěn)定的電弧特性焊絲熔化及穩(wěn)定的熔滴過(guò)渡母材的熔化及熔池的建立形成焊縫及焊接接頭焊縫及熱影響區(qū)的組織與性能的變化符合各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的焊接結(jié)構(gòu)電弧物理特性工（簡(jiǎn)要一）電弧的三個(gè)區(qū)域弧柱區(qū)陰極區(qū)陽(yáng)極區(qū)弧柱區(qū)總的電流電子流+離子流電子流99.9%離子流0.1%溫度高：500050000K陰極區(qū)給弧柱提供電子流，接受從弧柱來(lái)的離子流。陽(yáng)極區(qū)的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)與陰極區(qū)相反電弧物理特性（簡(jiǎn)要二）電弧的穩(wěn)定燃燒過(guò)程事實(shí)上是帶電粒子產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)和消失的平衡過(guò)程。產(chǎn)生（電離、電子發(fā)射）運(yùn)動(dòng)（極區(qū)壓降加速、電場(chǎng)加速）消失（擴(kuò)散、復(fù)合）陰極斑點(diǎn)自動(dòng)跳向溫度高，逸

2、出功低的氧化膜處（鋁的TIG、MIG電弧焊接工藝）。直流正接、反接的意義。熔滴過(guò)渡的幾種形式：短路過(guò)渡焊絲與熔池的短路頻率20200次/S短路縮頸“小橋”斷有飛濺。顆粒過(guò)渡大滴過(guò)渡較大飛濺，難于生產(chǎn)應(yīng)用。噴射過(guò)渡射滴過(guò)渡射流過(guò)渡（無(wú)飛濺焊接）熔滴上的作用力一、表面張力（F）四、等離子流力二、重力（F）五、斑點(diǎn)壓力三、電磁收縮力（Fcz） 六、短路時(shí)所頸爆破力熔滴就是在以上各種力的共同作用下過(guò)渡到焊縫中的FFFcFczFcj電流線熔滴噴射過(guò)渡的必要條件純氬或富氬混合氣體保護(hù)焊（MIG或MAG焊接）（CO2焊接無(wú)法實(shí)現(xiàn)噴射過(guò)渡）焊接電流超過(guò)噴射過(guò)渡的臨界電流（如1.2實(shí)心焊絲MAG焊時(shí)電流I280

3、A）低于臨界電流時(shí)采用脈沖熔化極電源各種焊絲大滴-噴射過(guò)渡轉(zhuǎn)變的臨界電流值焊絲種類焊絲直徑保護(hù)氣體監(jiān)界電流最小值/A低碳鋼0.898%Ar+2%O2 150低碳鋼1.298%Ar+2%O2 220低碳鋼1.2 80%Ar+20%CO2 320不銹鋼0.9 99%Ar+1%O2 170不銹鋼1.2 : : 225鋁1.2 Ar 135脫氧銅1.2 Ar 210硅青銅0.9 Ar 165鈦1.6 Ar 225熔化極脈沖電弧焊的工藝特點(diǎn)把間斷的.高幅值（大于臨界電流）的脈沖電流疊加在低值的穩(wěn)定電流上，平均電流便可大為降低，但卻能在脈沖期產(chǎn)生金屬噴射過(guò)渡。必須用富氬（或純氬）氣體。采用專用電源（如松下

4、AG1脈沖MIG/MAG焊機(jī)）。能夠用較大直徑的焊絲在各種位置上焊接薄板和厚板。（如焊接鋼不銹鋼鋁銅等材料時(shí)采用1.2焊絲，使用80100A焊接電流母材熔化與焊縫成形焊縫熔池的特點(diǎn)體積小、溫差大、冷速快、溫度高、過(guò)熱狀態(tài)（鋼熔池平均溫度：1770100）在運(yùn)動(dòng)下結(jié)晶（熔池中的氣泡、雜質(zhì)在運(yùn)動(dòng)中上?。┤鄢氐男螤钊凵钊蹖捰喔吆附踊瘜W(xué)冶金反應(yīng)的特點(diǎn)及作用分階段連續(xù)進(jìn)行藥皮反應(yīng)區(qū)熔滴反應(yīng)區(qū)熔池反應(yīng)區(qū)氣渣氣+渣聯(lián)合保護(hù)脫氧脫氫脫氮脫硫磷滲合金與焊接方法及焊接規(guī)范有密切的關(guān)系焊接接頭的三個(gè)組成部分焊縫區(qū)柱狀組織晶粒粗大組織偏析熔合區(qū)與母材聯(lián)生結(jié)晶熱影響區(qū)（非淬火鋼）1、過(guò)熱區(qū)（粗晶區(qū)）2、正火區(qū)（細(xì)晶區(qū)、

5、也稱“完全重結(jié)晶區(qū)”）3、部分相變區(qū)（不完全重結(jié)晶區(qū)）4、再結(jié)晶區(qū)GTAW-非熔化極惰性氣體保護(hù)焊TIG-（鎢極氬弧焊）自熔焊手工填絲、自動(dòng)填絲、熱填絲A-TIG（予涂熔劑增加熔深）TIG點(diǎn)焊PAW-（等離子弧焊）其它弧焊方法：FCAW -藥芯焊絲自保護(hù)焊SAW -埋弧電弧焊SMAW -焊條電弧焊EGW -氣電立焊電渣焊焊接材料：焊絲實(shí)芯藥芯藥芯自保護(hù)保護(hù)氣體（CO2ArHeN2O2）電焊條（酸性.堿性.纖維素）鎢極（純鎢釷鎢鈰鎢鑭鎢鋯鎢）焊劑（熔煉焊劑燒結(jié)焊劑）襯墊（陶瓷襯墊焊劑襯墊襯環(huán)）焊接材料選用原則：考慮原則：焊接性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性注意因素：1母材的化學(xué)活性2不應(yīng)追求焊縫成分與母材成分

6、相同3焊縫成分不等于焊接材料成分4正確遵循技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5等強(qiáng)性、等韌性、熔合比保護(hù)氣體對(duì)焊縫性能的影響 s/Mpa b/Mpa /%Akv/JCO2558697.52955.4Ar542.571329135Ar+15%CO2+5O2511.56822586.4氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲焊絲型號(hào)CMnSiYGW11（日）0.151.41.90.551.0YGW15（日）0.151.01.60.41.0ER49-10.111.82.10.650.95ER50-30.060.150.91.40.450.75ER50-60.060.151.41.850.81.15ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）1.01.31.31.61.61

7、.90.40.70.71.00.91.2保護(hù)氣體與焊絲組合對(duì)焊縫韌性的影響韌性氣體組成（AKV/J）100806040200CO2ArYGW-15/0YGW-15/-20YGW-11/0YGW-11/-20焊絲對(duì)CO2焊接接頭的影響CO2焊接接頭韌性值偏低，是由于選用焊絲中Mn/Si比值較高帶來(lái)的影響純CO2氣保焊選用ER50-6焊絲，熔敷金屬M(fèi)n1.0%，Si0.4%，強(qiáng)韌比性能良好混合氣保焊（MAG）選用ER50-3，Mn偏低的焊絲兩者不能相互替代CO2焊縫表面生成的熔渣焊絲焊縫成分表面熔渣成分焊縫氧化物夾雜物CMnSiMnOSiO2FeO10MnSi0.130.820.4738.748.

8、210.60.01408Mn2Si0.140.850.3147.641.98.50.009國(guó)外氣體保護(hù)種類與焊絲組合的工藝特點(diǎn)鋼種焊絲類型歐美日本結(jié)構(gòu)鋼實(shí)芯富氬混合氣體，如：Ar+20CO2CO2藥芯富氬混合氣體，如：Ar+20CO2CO2不銹鋼實(shí)芯Ar+13 O2Ar+He（O2）Ar+2O2藥芯CO2噴射及短路過(guò)渡混合氣體種類射流及脈沖射滴過(guò)渡1、98%Ar+2%O2（最小的咬邊和良好的韌性）2、Ar+（35）%O2（電弧穩(wěn)定和焊道成形好及咬邊?。?、Ar+（1020）%O2（成形良好、可高速焊接）4、80%Ar+18%CO2+5%O2（成形良好、熔深較大）（低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼）短路過(guò)渡

9、不銹鋼： Ar+5%CO2+2%O2低合金鋼：Ar+25%CO2低碳鋼： Ar+20%CO2 Ar+25%CO2 80%CO2+20%O2焊接工藝三原則：優(yōu)質(zhì)的焊接接頭質(zhì)量焊縫無(wú)超標(biāo)缺陷各項(xiàng)性能符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高效的焊接效率最大限度降低焊接成本CO2焊的質(zhì)量CO2焊縫熱影響區(qū)小，焊接變形小CO2焊縫成形好，表面及內(nèi)部缺陷少，探傷合格率高于焊條電弧焊球缺缺罐全位置藥芯焊絲CO2焊，合格率99.04%CO2焊的高效率熔化速度和熔化系數(shù)高，比焊條大13倍坡口截面比焊條減小50%，熔敷金屬量減少1/2輔助時(shí)間是焊條電弧焊的50%三項(xiàng)合計(jì)：CO2焊的工效與焊條電弧焊相比提高倍數(shù)2.023.88倍CO2焊的低

10、成本焊縫截面積減少3654%，節(jié)省填充金屬降低耗電量65.4%設(shè)備臺(tái)班費(fèi)較焊條電弧焊降低6780%,可降低成本2040%減少人工費(fèi)、工時(shí)費(fèi)，降低成本1016%節(jié)省輔助工時(shí)、輔料消耗及矯正變形費(fèi)用綜合五項(xiàng)，CO2焊能使焊接總成本降低39.678.7%,平均降低59%焊接質(zhì)量保證五環(huán)節(jié)：人-高超的焊工技能機(jī)-高品質(zhì)的焊機(jī)性能料-高質(zhì)量的焊接材料法-嚴(yán)格的工藝規(guī)范.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)-良好的焊接環(huán)境焊接工藝評(píng)定：驗(yàn)證焊接工藝的正確性，合理性。為焊接工程施工提供真實(shí).可靠的焊接工藝，并對(duì)焊接施工工藝進(jìn)行確定與指導(dǎo)。焊接工藝評(píng)定方法：抗裂性試驗(yàn)工藝評(píng)定任務(wù)委托技術(shù)書（材質(zhì)，工藝，數(shù)量，周期）模擬試件焊接試件物理

11、.化學(xué)性能試驗(yàn)工藝評(píng)定報(bào)告（PQR）焊接工藝規(guī)范（WPS）焊接工藝指導(dǎo)書介紹焊接工藝卡（一）（二）其它重要焊接工藝內(nèi)容：母材組織與性能焊前工件予熱控制層間溫度控制焊接線能量QIU/V（J/CM）后熱處理-消氫處理焊后熱處理（改善組織、消除應(yīng)力）焊接檢驗(yàn)（外觀檢驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)）其它工藝要素：母材規(guī)格（板厚S、管S）坡口形式（IVYXUXK等）接頭類別板狀、管狀、管板狀接頭形式：對(duì)接、角接、T字接、搭接焊接位置工：平焊、立焊、橫焊、仰焊、垂直固定水平固定焊接工藝規(guī)范參數(shù)：焊接層次焊材直徑（焊條焊絲鎢極）電流種類極性干伸長(zhǎng)度保護(hù)氣體成分和流量噴嘴直徑鎢極伸出長(zhǎng)度焊槍傾角（行走工作角）清根要求清潔寬度焊

12、接電流電弧電壓焊接速度送絲速度脈沖電流基本電流脈沖頻率脈沖寬度起弧電流收弧電流上升時(shí)間下降時(shí)間點(diǎn)焊時(shí)間GMAW法的焊接工藝參數(shù)：影響GMAW法焊縫熔深，焊道幾何形狀和焊接質(zhì)量的工藝參數(shù)：1.焊接電流（送絲速度）2.電弧電壓（弧長(zhǎng)）3.焊接速度4.焊絲伸出長(zhǎng)度5.極性6.焊絲傾角7.焊接接頭位置8.焊絲直徑9.保護(hù)氣體成分和流量各種金屬材料的焊接工藝要點(diǎn)（僅供參考）碳鋼.低合金鋼的焊接：低碳鋼（C0.30%）（0.150.30%稱“軟鋼”）中碳鋼（0.300.06%）高碳鋼（C0.06%）低碳鋼低合金調(diào)質(zhì)鋼中碳調(diào)質(zhì)鋼低合金高強(qiáng)度鋼低合金低溫用鋼低合金耐熱鋼耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼低合金鍍層鋼（鍍鋅

13、、鍍錫、鍍鉛、滲鋁鋼等）碳鋼.低合金鋼鋼的焊接性：隨含碳量和合金元素的增加，產(chǎn)生冷裂紋的敏感性增加。低熔點(diǎn)的硫.磷化合物容易產(chǎn)生熱裂紋。氫.氧.氮有害氣體增加氣孔等缺陷。再熱裂紋層狀撕裂產(chǎn)生冷裂紋的三要素：焊接接頭中產(chǎn)生淬硬的馬氏體組織焊接接頭中擴(kuò)散氫HD含量高焊接接頭中有較高的殘余應(yīng)力冷裂紋評(píng)定方法碳當(dāng)量估算法斜Y抗裂性試驗(yàn)法等冷裂紋敏感指數(shù)估算法（Pc）低合金鋼焊接防止冷裂紋的工藝措施建立低氫的焊接環(huán)境制定合理的焊接工藝和焊接順序焊接方法的選擇焊接熱輸入量的選定焊接順序的制定焊前進(jìn)行預(yù)熱和控制層間溫度焊后作低溫后熱處理焊后立即進(jìn)行消氫處理CO2/MAG焊接工藝實(shí)例厚度1.04.0薄板的對(duì)接

14、角接搭接4.016.0中板的開坡口對(duì)接角接16.050.0厚板的坡口對(duì)接角接直徑1594管道的焊接鍋爐集箱三通的藥芯焊絲CO2焊集裝箱高速焊接（1.01.6M/min）立焊、全位置焊操作技術(shù)三種運(yùn)槍軌跡圖及焊縫成形截面圖示TIG焊接工藝實(shí)例厚度0.252.0薄板的自熔對(duì)接端接管道TIG打底焊+焊條電弧焊飛機(jī)高壓管道的TIG焊工藝直徑101.5管道的TIG焊接工藝自行車支架脈沖TIG焊接工藝厚度3.012.0開坡口對(duì)接焊（打底焊）耐熱鋼的焊接：耐熱鋼焊接接頭性能的基本要求1.接頭的等強(qiáng)度和等塑性2.接頭的抗氫性和抗氧化性3.接頭的組織穩(wěn)定性4.接頭的抗脆斷性5.接頭的物理均一性常用的低合金耐熱鋼

15、材料：珠光體耐熱鋼：0.3Mo（15Mo）0.5Mo（20Mo）1Cr-0.5Mo（12CrMo 15CrMo）1Cr-Mo-V（12Cr1MoV）Mn-Mo-Nb（18MnMoNb）馬氏體耐熱鋼T91P91耐熱鋼的焊接特點(diǎn)：嚴(yán)格選用焊接填充材料（等強(qiáng)性.等韌性.高溫塑性優(yōu)于母材）適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度和層間溫度采用低熱輸入焊接方法和工藝選擇合理的焊后熱處理規(guī)范降低焊接接頭的拘束度和焊接應(yīng)力不銹鋼的焊接馬氏體不銹鋼1C13(410) 2Cr13 3C16鐵素體不銹鋼1C17(430) 1Cr17Mo 00Cr18Mo2奧氏體不銹鋼0Cr19N9a(304aaa) 0Cr18Ni8(308) 00CrN

16、i12Mo2Ti(316L) 0Cr25Ni13(309) 0Cr25Ni20奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼0Cr26Ni5Mo2.2203奧氏體不銹鋼+低合金鋼復(fù)合材料的焊接奧氏體不銹鋼與其它材料的異種鋼焊接不銹鋼焊接性分析：熱敏感懷較強(qiáng)，在450850溫度內(nèi)停留時(shí)間稍長(zhǎng)，焊縫及熱影響區(qū)耐腐蝕性能嚴(yán)重下降。晶間腐蝕點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC）容易發(fā)生熱裂紋。保護(hù)不良，高溫氧化嚴(yán)重。線膨脹系數(shù)大，產(chǎn)生較大的焊接變形。依據(jù)母材的化學(xué)成分，嚴(yán)格選擇焊接材料。不銹鋼的焊接工藝方法：CO2焊-藥芯不銹鋼焊絲脈沖MIG焊-實(shí)心不銹鋼焊絲保護(hù)氣體（98%Ar+2%O2)脈沖電流臨界電流，實(shí)現(xiàn)熔滴射流（射

17、滴）過(guò)渡脈沖TIG焊埋弧自動(dòng)焊焊條電弧焊帶極堆焊奧氏體不銹鋼焊接工藝措施：小電流.快速焊接。小線能量.減少熱輸入。細(xì)直徑焊絲.焊條，不擺動(dòng)，多層多道焊。焊縫及熱影響區(qū)強(qiáng)制冷卻，減少450850停留時(shí)間。銅墊板水冷卻TIG焊縫背面氫氣保護(hù)。與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫最后焊接。焊縫及熱影響區(qū)鈍化處理。奧氏體不銹鋼MIG焊接實(shí)例保護(hù)氣體：98%氬氣+2%氧氣厚度2.0mm板對(duì)接角接直徑219mm管道對(duì)接馬鞍型角接厚度4.0mm的板狀開坡口對(duì)接焊縫及熱影響區(qū)表面氧化發(fā)黑，需經(jīng)過(guò)酸洗鈍化處理。（藥芯不銹鋼焊絲+CO2氣保護(hù)焊接的焊縫表面無(wú)氧化黑色成型美觀）奧氏體不銹鋼TIG焊接實(shí)例保護(hù)氣體：純度99.9%氬氣

18、厚度0.5mm板對(duì)接發(fā)端接接頭直徑8mm管子對(duì)接 馬鞍型角接厚度3.0mm的板狀開坡口對(duì)接焊縫立式儲(chǔ)罐雙人雙面保護(hù)共熔池立焊 橫焊管道TIG打底燭地(管內(nèi)充氬)后，管內(nèi)通水，再填充焊.蓋面焊。鋁及鋁合金的焊接：常用鋁及鋁合金材料：鈍鋁（L1L5106010351200）鋁銅合金（LU1922192024）鋁錳合金（21軒30033105）鋁硅合金（LT140434047）鋁鎂合金（LF2LF16505253565A03）鋁鎂硅合金（LD2LD3160636070）鋁銅鎂合金（700570507475）鋁銅鎂鋰合金（8090）鋁及鋁合金的焊接性：鋁及鋁合金的熔點(diǎn)低（純鋁660），表面生成高熔點(diǎn)氧

19、化膜（AL2O32050 ）容易造成焊接不熔合。低熔點(diǎn)共晶物和焊接應(yīng)力，容易產(chǎn)生焊接熱裂紋。母材、焊材氧化膜吸附水分，焊縫容易產(chǎn)生氣孔。鋁的導(dǎo)熱性是鋼的3倍，焊縫熔池溫度場(chǎng)變化大，控制焊縫成型的難度較大。鋁及鋁合金焊接的工藝措施：用化學(xué)和機(jī)械的方法清理表層氧化膜。用交流TIG、直流反接MIG焊接，電弧陰極霧化作用好，清理氧化膜十分有效。選用與母材化學(xué)成分相同相似的焊絲。高純度氬氣（Ar99.99%)保護(hù)。大號(hào)噴嘴，層流氣態(tài)保護(hù)。鋁及鋁合金的焊接實(shí)例：鋁及鋁合金船體的MIG焊接厚度2.0mm板狀MIG焊對(duì)接角接接頭厚度1.01.5mm板搭接端接接頭TIG焊18*1.5mm管子TIG焊對(duì)接角接焊雙

20、人雙面共熔池保護(hù)TIG立焊橫焊厚度8.0mm焊件的予熱TIG焊工藝銅及銅合金的焊接：常用銅材：純銅（紫銅“（C10200）（C12000）黃銅（C21000）（C26000）磷青銅（C50500）名青銅（C61300）硅青銅（C65100）白銅（鎳銅合金）（C70600）銅及銅合金的焊接性：銅的高熱導(dǎo)率（比鋼大711倍），使母材與填充金屬難于熔合，產(chǎn)生焊不透及未熔合的現(xiàn)象。低熔點(diǎn)共晶體銅及銅合金具有明顯的熱脆性，焊接接頭容易產(chǎn)生熱裂紋。焊縫出氣孔的傾向比鋼嚴(yán)重的多。焊接接頭性能變化大，晶粒粗大，導(dǎo)電性和耐蝕性能下降。銅及銅合金焊接的工藝措施：焊前需預(yù)熱300600使工件獲得足夠的熱量，保證焊縫的良好成型。厚度0.36mm的焊件，采用直流TIG焊工藝（鋁青銅工件采用交流TIG）。厚度3mm以上的工件，采用MIG焊工藝，效率高，熱輸入量大，焊縫成型好。銅及銅合金的焊接實(shí)例：汽車車體鋁青銅MIG硬釬焊工藝銅母導(dǎo)線的MIG焊（厚度3.0mm預(yù)熱400500）厚度0.5mm的板狀管狀對(duì)接角接TIG焊鈦及鈦合金的焊接：常用鈦及合金材料：1.工業(yè)純鈦TA1TA2TA32.鈦合金3.鈦合金TB24.+鈦合金TC1TC10鈦及鈦合金的焊接性：鈦在300 以上快速吸氫，600 以上快速吸氧，700 以上快速吸氮。因此焊縫