焊接工藝常識

關于焊接工藝常識?2004金工教研室機械制造基礎第1頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎第四講：焊接工藝常識焊接工藝永久性連接起源于一次世界大戰(zhàn)后（凡爾賽公約）現代工業(yè)的基礎工藝造船、航空、鍋爐、化工、機械、汽車基本焊接方法電弧焊：屬于熔化焊其他焊接方法：壓力焊、釬焊第2頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎本講內容一、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、連接技術第3頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎一、電弧焊工藝常識1、焊接電弧氣體介質中導電現象第4頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊接電弧的熱量熱量來源于陽極43％陰極36％弧柱21％熱量擴散65％～85％加熱熔化金屬其余散失在電弧周圍飛濺的金屬液第5頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎2、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：50－90V電弧電壓：16－35V第6頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎3、焊接接頭的組織與性能焊接工件上溫度的變化與分布第7頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊接接頭組織低碳鋼焊縫焊接熱影響區(qū)第8頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎4、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，影響焊縫質量第9頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊縫的熱影響區(qū)1－融合區(qū)0.1~1mm，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第10頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎5、焊接應力與變形極不平衡的熱循環(huán)過程應力分布規(guī)律先冷受壓，后冷受拉第11頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎消除焊接應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先焊短焊縫后焊長焊縫預熱焊件、振動焊縫焊后退火第12頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊接變形收縮變形角變形彎曲變形扭曲變形波浪變形第13頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎防止焊接變形減小焊接應力提高結構剛度對稱焊縫分布焊前反變形第14頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎防止焊接變形合理焊接操作平衡溫度分布利用變形第15頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎防止焊接變形焊后校正第16頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎二、焊條電弧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第17頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎1、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、力學性能第18頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊條藥皮作用提高電弧燃燒的穩(wěn)定性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、粘接第19頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊條藥皮的作用第20頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎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E4303：E碳鋼焊條43：焊縫抗拉43kgf/mm20：(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、交流或直流第21頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊條種類焊條牌號J422、J507J：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：藥皮和電流種類第22頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎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，適于重要構件第23頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊條選用原則選擇依據：根據焊件化學成分、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：根據強度（兩構件強度較低者為準）酸性/堿性：根據重要性鑄鐵：堿性焊條和適當工藝（預熱）不銹鋼和耐熱鋼：特殊、專用焊條第24頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎2、埋弧焊埋弧焊演示第25頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎埋弧焊特點大電流（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，適合批量生產第26頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎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、陶質焊劑第27頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎埋弧焊工藝仔細下料、準備（清理）坡口、裝配引弧板與引出板－焊后去掉第28頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎防止燒穿－焊劑墊、墊板第29頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎環(huán)縫焊接第30頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎3、氣體保護焊－氬弧焊第31頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎氣體保護焊－CO2保護焊第32頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎4、等離子弧焊接與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、鎢第33頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎5、焊接自動化數控軌跡控制焊接質量監(jiān)控第34頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊接機器人焊接機器人演示第35頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎用電弧焊焊接鋼板的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第36頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎三、特種焊接工藝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第37頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎1、電阻焊電阻熱Q=I2Rt特點生產率高、焊接變形小操作簡便、易實現自動（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、對焊第38頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎點焊局部高溫焊合分流現象焊點的分布最小距離限制第39頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎點焊的接頭形式硬規(guī)范軟規(guī)范電極壓力表面清洗接頭形式第40頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎縫焊第41頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎對焊第42頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎對焊接頭形式第43頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎討論這個問題銅及銅合金可以采用電阻焊嗎？第44頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎2、摩擦焊第45頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎摩擦焊的接頭形式第46頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎3、釬焊焊接過程示意圖－毛細管作用第47頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎釬焊硬釬焊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、感應第48頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎釬焊的常見接頭形式第49頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎釬焊接頭的比較第50頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎4、電渣焊第51頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎5、真空電子束焊接第52頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎6、激光焊接第53頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎題外話：關于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？第54頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊接鋼軌原理鋁熱反應公式示例：使用鋁粉可還原氧化鐵Fe2O3+2Al=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第55頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊接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。

第56頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎鋁熱焊設備第57頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎其它用途冶煉難熔金屬軍事用途在炮彈導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。第58頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎選擇焊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（鹽浴）硬釬焊、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、氬弧焊第59頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎四、金屬材料的焊接性焊接性概念設定相同（焊接方法、材料、參數、結構）易焊、難焊：獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度焊接性并非一定焊接方法、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）第60頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎鋼材焊接性的估算碳當量計算公式計算結果<0.4%：良好0.4%～0.6%：相對較差>0.6%：焊接性不好第61頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎小型抗裂實驗法第62頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎碳鋼焊接低碳鋼（C%<0.25%）焊接性好、淬硬傾向小、無需特別處理大于50mm多層焊接－>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第63頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎碳鋼焊接中碳鋼：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)、E6015－D1(J607)第64頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎合金鋼焊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，再退火處理第65頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎鑄鐵補焊鑄鐵焊接性很差，只能進行補焊焊接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（600～700）：防止開裂，補焊后可切削加工冷焊法（450以下）第66頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎非鐵金屬及其合金的焊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、釬焊第67頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎非鐵金屬及其合金的焊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、釬焊第68頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎選擇焊接方法－圓筒低壓容器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小批生產氬弧焊第69頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎討論焊接工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？第70頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎五、焊接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第71頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎1、合理選用型材減少焊縫數量第72頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎2、焊接接頭設計分散布置焊縫第73頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎3、對稱布置焊縫第74頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎對稱布置焊縫第75頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎對稱布置焊縫第76頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎4、避開應力集中的位置第77頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎避開應力集中的位置第78頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎避開應力集中的位置第79頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎5、避開機械加工位置第80頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎6、便于電弧焊的設計第81頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎便于電弧焊的設計第82頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎便于電弧焊的設計第83頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎7、便于埋弧焊的設計第84頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎8、便于點焊及縫焊的設計第85頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎其他布置原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第86頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎9、焊條電弧焊接頭形式對接接頭第87頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星期三?2004金工教研室機械制造基礎焊條電弧焊接頭形式T型接頭第88頁，講稿共102頁，2023年5月2日，星