工程材料與熱加工焊接

工程材料與熱加工焊接第1頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接焊接在航空、航天、機械、化工、電子、電器等領(lǐng)域具有廣泛而重要的應用，小到集成電路基片與引腳，大到萬噸輪船，都離不開焊接，尤其在制備大型構(gòu)件和復雜部件時焊接更顯其優(yōu)越性。它可以化大為小、化復雜為簡單的辦法來準備坯料，然后再逐次裝配焊接的方法拼小成大、拼簡單成復雜，這是其它工藝方法難以做到的。第2頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接在制造大型機器設(shè)備時，還可以采用鑄—焊或鍛焊復合工藝。用焊接方法還可以制成雙金屬構(gòu)件，如制造復合層容器、耐磨表面堆焊等，此外，還可以對不同材料進行焊接?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有現(xiàn)代焊接方法發(fā)展，就不會有現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的今天！第3頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接焊接的歷史：◆1885年俄國人別那爾道斯發(fā)明碳孤焊接，這可以看作是電弧作為工業(yè)熱源應用的起步?！綦娀『刚嬲龖糜诠I(yè)，是在1892年發(fā)現(xiàn)金屬極電弧以后。◆電阻焊是1886年由美國人發(fā)明的，它的大規(guī)模工業(yè)應用也幾乎跟電弧焊同時代?！?930年以前，焊接在機器制造工業(yè)中的作用還是很微不足道的。當時造船、鍋爐、飛機等制造工業(yè)基本上還是用鉚接方法。第4頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接焊接的歷史：到目前為止．已經(jīng)發(fā)展為20多種基本焊接方法，如果包括各種派生方法，那就更多。由此可見，從電弧焊和電阻焊的大量應用算起，到現(xiàn)代焊接方法還只有半個世紀多一點的歷史。80年代還進行了太空焊接試驗?？梢灶A料，隨著工業(yè)和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接也必定有新的發(fā)展。

第5頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接焊接是通過加熱或加壓，或兩者兼用，使焊件達到原子間結(jié)合并形成永久接頭的工藝過程。世界每年鋼材消耗量的50%都有焊接工序的參與，在現(xiàn)代制造工業(yè)中，廣泛應用于金屬結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)。例如橋梁、船體、車廂、容器等，都可采用焊接而成。

焊接可分為三大類：熔焊、壓力焊、釬焊。第6頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接熔焊：將要焊接的工件局部加熱至融化，冷凝后形成焊縫而使構(gòu)件連接在一起的加工方法。包括電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。壓力焊：焊接過程中必須要施加壓力，可以加熱也可以不加熱才能完成的焊接。其加熱的主要目的是為使金屬軟化，靠施加壓力使金屬塑變,讓原子接近到相互穩(wěn)固吸引的距離，這一點與熔焊時的加熱有本質(zhì)的不同。包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、爆炸焊、擴散焊、磁力焊。第7頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接釬焊：將熔點比母材低的釬料加熱至融化，但加熱溫度低于母材的熔點，用融化的釬料填充焊縫、潤濕母材并與母材相互擴散形成一體的焊接方法。釬焊分兩大類：硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊的加熱溫度大于450度，抗拉強度大于200MPa，經(jīng)常用銀基、銅基釬料，適于工作應力大，環(huán)境溫度高的場合，比如硬質(zhì)合金車刀、地質(zhì)鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450度，抗拉強度小于70MPa適于應力小，工作溫度低的環(huán)境。比如電路的錫基釬焊

第8頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第11章焊接11.1電弧焊11.2其它常用焊接方法11.3常用金屬材料的焊接11.4焊接件結(jié)構(gòu)設(shè)計第9頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊電弧焊是利用電弧的熱量加熱、熔化金屬進行焊接的方法，它是焊接生產(chǎn)的一項重要工藝，是目前應用最廣的焊接技術(shù)。分為渣保護電弧焊和氣體保護電弧焊兩類，包括焊條電弧焊、埋弧焊和氣體保護焊等多種工藝方法。第10頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)11.1.2焊條電弧焊11.1.3埋弧焊11.1.4氣體保護焊第11頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)1.焊接電弧熱量來源于：陽極43％，陰極36％，弧柱21％熱量的65％～85％用于加熱熔化金屬，其余散失在電弧周圍，飛濺的金屬液。第12頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)1.焊接電弧

電弧徑向溫度分布圖：第13頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)1.焊接電弧由于陰極區(qū)和陽極區(qū)的溫度不同，當采用直流電焊接時，便有以下兩種極性的接法：正接：工件接陽極，焊條接陰極，此時工件受熱多，宜焊厚大工件。反接：工件接陰極，焊條接陽極，此時工件受熱少，宜焊薄小工件。當采用交流電焊接時，因電流每秒鐘正負變化達一百次，所以兩極加熱一樣，就不存在正接或反接問題。第14頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)1.焊接電弧焊接時的引弧電壓是弧焊機的空載電壓，一般為50～90V。電弧穩(wěn)定燃燒時的電壓稱為電弧電壓，它與電弧長度（即焊條與工件間的距離）有關(guān)。電弧長度越大，電弧電壓也越高。一般情況下，電弧電壓在16～35V范圍內(nèi)，這也是電弧焊機在正常工作時的安全電壓。第15頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)2.電弧焊的焊接過程

電弧焊包括焊條電弧焊、埋弧焊和氣體保護焊等多種工藝方法。

第16頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)2.電弧焊的焊接過程

埋弧焊的焊接過程與焊條電弧焊極為相似。所不同的是：埋弧焊的焊劑（相當于焊條的藥皮）與焊絲是分開的，在電弧引燃之前，焊劑先預灑在焊縫處。第17頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)2.電弧焊的焊接過程

氣體保護焊：(a)不融化極氬弧焊(b)融化極氬弧焊第18頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

焊接時，電弧沿著工件逐漸移動并對工件進行局部加熱。因此在焊接過程中，焊縫及其附近的金屬都是由常溫狀態(tài)開始被加熱到較高的溫度，然后再逐漸冷卻到常溫。但隨著各點金屬所處位置（距焊縫中心的距離）的不同，其最高加熱溫度也不一樣，離焊縫的距離越遠，其最高溫度越低。第19頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

總體看來，在焊接過程中，焊縫的形成是一次冶金過程，焊縫及其附近區(qū)域金屬相當于受到一次不同規(guī)范的熱處理，必然會產(chǎn)生相應的組織與性能的變化。焊縫金屬相當于受到金屬型鑄造；緊鄰焊縫的母材相當于受到不同的熱處理。第20頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

焊縫兩側(cè)呈固態(tài)的母材因受熱的影響而組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域叫熱影響區(qū)。焊縫和熱影響區(qū)之間的過渡區(qū)叫做熔合區(qū)。焊接接頭就是由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三部分組成的。

第21頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（1）焊縫區(qū)的組織與性能熱源移走后，熔池焊縫中的液體金屬立刻開始冷卻結(jié)晶，從熔合區(qū)中許多未熔化完的晶粒開始，以垂直熔合線的方式向熔池中心生長為柱狀樹枝晶的鑄態(tài)組織，由鐵素體和少量珠光體所組成。

第22頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（2）熔合區(qū)的組織與性能熔合區(qū)又稱半熔化區(qū)，是焊縫與母材交接的過渡區(qū)。

該區(qū)組織由粗大的過熱組織和部分新結(jié)晶的鑄態(tài)組織構(gòu)成。該區(qū)雖然很窄，化學成分和組織卻很不均勻，因此強度低，脆性大，是裂紋及局部脆斷的發(fā)源地，是焊接接頭中最薄弱的部位，所以說，熔合區(qū)在很大程度上決定著焊接接頭的性能。第23頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（3）熱影響區(qū)的組織與性能焊縫兩側(cè)因焊接熱作用雖沒有熔化但卻發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。對于低碳非合金鋼，熱影響區(qū)可分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相交區(qū)。第24頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（3）熱影響區(qū)的組織與性能①過熱區(qū)被加熱到Ac3以上100～200℃至固相線溫度區(qū)間。由于奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，故塑性及韌性降低。過熱區(qū)是熱影響區(qū)中力學性能最差的部位。對于易淬火硬化鋼材，此區(qū)脆性更大。第25頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（3）熱影響區(qū)的組織與性能②正火區(qū)。被加熱到Ac1至Ac3以上100～200℃區(qū)間。加熱時金屬發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉膴W氏體晶粒。冷卻后得到均勻而細小的鐵素體和珠光體組織，其力學性能優(yōu)于母材。

第26頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（3）熱影響區(qū)的組織與性能③部分相變區(qū)相當于加熱到Ac1～Ac3溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成細小的奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但其晶粒有長大趨勢。冷卻后晶粒大小不均，因而力學性能比正火區(qū)稍差。

第27頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（3）熱影響區(qū)的組織與性能熔合區(qū)、焊接熱影響區(qū)是影響焊接接頭性能的關(guān)鍵部位。焊接接頭的斷裂往往不是出現(xiàn)在焊縫區(qū)中，而是出現(xiàn)在接頭的熔合區(qū)、熱影響區(qū)中，尤其是多發(fā)生在熔合區(qū)及過熱區(qū)中，因此必須對焊接熱影響區(qū)進行控制。第28頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（3）熱影響區(qū)的組織與性能一般來說，在保證焊接過程正常進行的前提下，提高焊接速度、減小焊接電流都能使熱影響區(qū)減小。但是，焊接熱影響區(qū)不可避免。用焊條電弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)時，因熱影響區(qū)較窄，危險性較小，焊后不進行處理即可使用。第29頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)3.焊接接頭的組織與性能

（3）熱影響區(qū)的組織與性能對重要的碳鋼構(gòu)件、合金鋼構(gòu)件或用電渣焊焊接的構(gòu)件，必須注意熱影響區(qū)帶來的不利影響。為消除其影響，一般采用焊后正火處理，使焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變成為均勻的細晶結(jié)構(gòu)，以改善焊接接頭的性能。第30頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)4.焊接應力與變形

（1）焊接應力與變形產(chǎn)生的原因在焊件局部區(qū)域加熱后又冷卻凝固的極不平衡的熱循環(huán)過程。第31頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)4.焊接應力與變形

（2）焊接變形的基本形式第32頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)4.焊接應力與變形

（3）預防和減少焊接應力與變形的措施①焊前預熱，焊后緩冷。

②采用合理的焊接順序和方向。第33頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.1電弧焊的工藝基礎(chǔ)4.焊接應力與變形

（3）預防和減少焊接應力與變形的措施③合理地選擇焊接方法和焊接工藝參數(shù)。④反變形法。⑤采用剛性固定法。⑥焊后及時消除應力。第34頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊也稱手工電弧焊,是利用電弧作熱源，用手工操作焊條進行焊接的熔焊方法。特點：設(shè)備簡單、操作方便靈活應用最廣泛、特別適合于形狀復雜的焊接結(jié)構(gòu)件的焊接。第35頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊電焊條對于焊條電弧焊是不可缺少的，電焊條質(zhì)量的優(yōu)劣對于焊接質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。焊條組成：焊芯＋藥皮。

第36頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊1.焊芯焊芯是電焊條中被藥皮包覆的金屬芯。主要作用有三：一是作為電極產(chǎn)生電弧提供焊接熱源；二是作為填充金屬，與熔化的母材金屬共同組成焊縫金屬；三是為焊縫提供合金元素。

第37頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊1.焊芯焊芯用焊接專用鋼絲制成：結(jié)構(gòu)鋼焊條的焊芯常用H08A等；焊接合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼用的焊條，采用的是相應合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼焊絲。

第38頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊1.焊芯所有焊絲的碳含量一般不超過0.1%～0.12%，其它合金的含量則根據(jù)需要添加。常用焊芯直徑為1～6mm（如：1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0mm等)，以直徑為3.2～5.0mm的應用最廣，長度一般為350mm。第39頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊2.藥皮藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層，由各種礦物質(zhì)、鐵合金、有機物等原料組成的，藥皮中含有穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、粘結(jié)劑、脫氧劑和合金材料等。第40頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊2.藥皮藥皮作用：一是提高電弧燃燒的穩(wěn)定性；二是保護熔化金屬不被氧化；三是對熔化金屬脫氧和滲合金以提高焊縫的力學性能；四是產(chǎn)生的熔渣避免焊縫金屬冷卻過快產(chǎn)生裂紋。第41頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號我國焊條的種類（按用途）：碳鋼焊條低合金鋼焊條不銹鋼焊條堆焊焊條鑄鐵焊條銅及銅合金焊條鋁及鋁合金焊條其中應用最多的是碳鋼焊條和低合金鋼焊條。第42頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號我國焊條的種類：按藥皮熔化后形成熔渣的化學性質(zhì)分為：酸性焊條，堿性焊條第43頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號我國焊條的種類：酸性焊條：藥皮熔渣中酸性氧化物（如SiO2，TiO2，F(xiàn)e2O3）比堿性氧化物（如CaO、FeO、MnO、Na2O）多的焊條

酸性焊條適合各種電源，操作性較好，電弧穩(wěn)定，成本低，但焊縫塑、韌性稍差，滲合金作用弱，故不宜焊接承受動載荷和要求高強度的重要結(jié)構(gòu)件。

第44頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號我國焊條的種類：堿性焊條：熔渣中堿性氧化物比酸性氧化物多

堿性焊條一般要求采用直流電源，焊縫塑、韌性好，抗沖擊能力強，但操作性差，電弧不夠穩(wěn)定，價格較高，故只適合焊接重要結(jié)構(gòu)件。

第45頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號焊條的型號：焊條型號是國家標準中的焊條代號

---是對該型號焊條的質(zhì)量要求。如E4303、E5015、Ｅ5016等?！癊”表示焊條；前兩位數(shù)字表示焊縫金屬的抗拉強度等級(單位為10ＭＰａ；第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，“0”及“１”表示焊條適用于全位置焊接（平、立、仰、橫）；“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4”表示焊條適用于向下焊；第46頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號焊條的型號：焊條型號是國家標準中的焊條代號。如E4303、E5015、Ｅ5016、E5003等。第三位和第四位組合時表示焊接電流種類及藥皮類型，如“03”為鈦鈣型藥皮，交流或直流正、反接，“15”為低氫鈉型藥皮，直流反接，“16”為低氫鉀型藥皮，交流或直流正、反接。

第47頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號焊條的牌號：是焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號。一般用一個大寫拼音字母和三位數(shù)字表示，如J422、J507等。拼音字母表示焊條的大類，如“J”表示結(jié)構(gòu)鋼焊條(碳鋼焊條和普通低合金鋼焊條)，“A”表示奧氏體不銹鋼焊條，“Ｚ”表示鑄鐵焊條等；第48頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號前兩位數(shù)字表示各大類中若干小類，如結(jié)構(gòu)鋼焊條前兩位數(shù)字表示焊縫金屬抗拉強度等級，其等級有42、50、55、60、70、75、85等；最后一位數(shù)字表示藥皮類型和電流種類，其中1至5為酸性焊條，6和7為堿性焊條。第49頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊3.焊條的種類、型號和牌號焊條的型號和牌號一般來說是一一對應的：E4303、E5015、Ｅ5016、E5003J422、J507、J506、J502第50頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊4.焊條的選用選擇依據(jù)：根據(jù)焊件情況確定化學成分、力學性能、抗裂性、耐腐蝕耐高溫性能結(jié)構(gòu)形狀、受力情況、焊接設(shè)備條件第51頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊4.焊條的選用選用原則：（1）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，因此可根據(jù)鋼材的強度等級來選用相應的焊條。但應注意，鋼材是按屈服強度確定等級的，而結(jié)構(gòu)鋼焊條的等級是指焊縫金屬抗拉強度的最低保證值。第52頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊4.焊條的選用（2）同一強度等級的酸性焊條或堿性焊條的選定，主要應考慮焊接件的結(jié)構(gòu)形狀（簡單或復雜）、鋼板厚度、載荷性質(zhì)（靜載或動載）和鋼材的抗裂性能而定。---重要性原則通常對要求塑性好、沖擊韌度高、抗裂能力強或低溫性能好的結(jié)構(gòu)，要選用堿性焊條。如果構(gòu)件受力不復雜、母材質(zhì)量較好，應盡量選用較經(jīng)濟的酸性焊條。第53頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.2焊條電弧焊4.焊條的選用（3）低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按異種鋼接頭中強度較低的鋼材來選用相應的焊條。--低強度為準（4）鑄鋼的含碳量一般都比較高，而且厚度較大，形狀復雜，很容易產(chǎn)生焊接裂紋。一般應選用堿性焊條，并采取適當?shù)墓に嚧胧ㄈ珙A熱）進行焊接。（5）焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應選用相應的專用焊條，以保證焊縫的主要化學成分和性能與母材相同。

第54頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.3埋弧自動焊第55頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.3埋弧自動焊特點：大電流（1000A）、生產(chǎn)率高焊接質(zhì)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(chǎn)第56頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.4氣體保護焊---氬弧焊鎢極氬弧焊第57頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.4氣體保護焊---氬弧焊氬弧焊主要被用來焊接不銹鋼與其它合金鋼，同時還可以在無焊藥的情況下焊接鋁、鋁合金、鎂合金及薄壁制件（板厚小于6mm）。第58頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1電弧焊11.1.4氣體保護焊---CO2保護焊第59頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊11.2.2壓焊11.2.3釬焊第60頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊將要焊接的工件局部加熱至融化，冷凝后形成焊縫而使構(gòu)件連接在一起的加工方法。包括電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊、等離子弧焊等。第61頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊1.氣焊利用氣體火焰作熱源，來熔化母材和填充金屬的一種焊接方法。

第62頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊1.氣焊特點：與電弧焊相比，氣焊火焰的溫度低，熱量分散，加熱速度緩慢，故生產(chǎn)率低，工件變形嚴重，焊接的熱影響區(qū)大，焊接接頭質(zhì)量不高。但是氣焊設(shè)備簡單、操作靈活方便，火焰易于控制，不需要電源。所以氣焊主要用于焊接厚度小于3mm以下的低碳鋼薄板，銅、鋁等有色金屬及其合金，以及鑄鐵的焊補等。第63頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊2.電渣焊利用電流通過熔渣時產(chǎn)生的電阻熱加熱并熔化焊絲和母材來進行焊接的一種熔焊工藝方法，可分為絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊和熔管電渣焊

第64頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊2.電渣焊第65頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊2.電渣焊—特點a.電渣焊可一次焊接很厚的工件，故焊接效率高。b.電渣焊只需留有一定的間隙而不用開坡口，焊接過程中焊劑、焊絲和電能的消耗量均比埋弧焊低，而且工件越厚效果越明顯。c.電渣焊時，金屬熔池的凝固速率低，保持液態(tài)時間長，熔池中的氣體和雜質(zhì)較易浮出，故電渣焊焊縫潔凈，產(chǎn)生氣孔、夾渣的傾向較低。第66頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊2.電渣焊—特點d.焊接應力小。電渣焊加熱和冷卻的速度都很小，焊縫周圍溫差較小，因此焊后焊接應力較小。同時有利于淬硬傾向較大的合金鋼的焊接。e.電渣焊時，一般不需要預熱。用電渣焊焊接易淬火鋼時，產(chǎn)生淬火裂紋的傾向小。f.渣池的熱容量大，對電流波動的敏感性小，電流密度可在較大的范圍（0.2～300A/mm2）內(nèi)變化。第67頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊2.電渣焊—應用目前，電渣焊已在我國水輪機、水壓機、軋鋼扔、重型機械和石油化工等大型設(shè)備制造中得到廣泛應用。電渣焊適用于板厚40mm以上結(jié)構(gòu)的焊接。一般用于直縫焊接，也可用于環(huán)縫焊接。電渣焊除焊接碳鋼、合金鋼以及鑄鐵外，也可用來焊接鋁、鎂、鈦、銅及其合金。

第68頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊3.電子束焊利用加速和聚焦的電子束襲擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進行焊接的方法稱為電子束焊。電子束焊分真空電子束焊和非真空電子束焊兩種?，F(xiàn)代原子能和航天、航空技術(shù)大量應用了鋯、鈦、鉬、鈮、鈹?shù)认∮?、難熔或活性金屬，用一般焊接方法難以得到滿意的結(jié)果，20世紀50年代研制出的真空電子束焊接方法成功地實現(xiàn)了對這些金屬的焊接。

第69頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊3.電子束焊第70頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊4.激光焊接以聚焦的激光束轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量作為能源進行焊接的方法。

激光焊分為脈沖激光焊和連續(xù)激光焊。脈沖激光焊主要用于微電子工業(yè)中的薄膜、絲、集成電路內(nèi)引線和異種材料焊接連續(xù)激光焊可焊接中等厚度的板材，焊縫很小。第71頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊5.等離子弧焊接利用機械壓縮效應、熱壓縮效應和電磁收縮效應將電弧壓縮為細小的等離子體的一種焊接工藝。

第72頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊5.等離子弧焊接機械壓縮效應：電弧通過細小孔道時被迫收縮；熱壓縮效應：在冷氣流的強迫冷卻下，離子和電子這兩種帶電粒子向弧柱中心集中；電磁收縮效應：弧柱帶電粒子的電流線為平行電流線，相互間磁場作用使電流線產(chǎn)生相互吸引而收縮。第73頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.1熔焊5.等離子弧焊接第74頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.2壓焊壓焊的種類較多，主要包括電阻焊、摩擦焊、爆炸焊、擴散焊、超聲波焊、高頻焊等，最常見的是電阻焊。第75頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.2壓焊電阻焊有點焊、縫焊和對焊三種工藝方法。

對焊又分為電阻對焊和閃光對焊。第76頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.2壓焊點焊第77頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.2壓焊點焊第78頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.2壓焊對焊電阻對焊過程（先頂后通電）閃光對焊過程（先通電后頂）第79頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.2其它常用焊接方法11.2.2壓焊摩擦焊第80頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.1金屬材料的焊接性（可焊性）11.3.2碳鋼的焊接11.3.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接11.3.5鑄鐵的焊補11.3.6有色金屬材料的焊接第81頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.1金屬材料的焊接性（可焊性）焊接性概念設(shè)定相同（焊接方法、參數(shù)、焊件結(jié)構(gòu)）易焊、難焊：獲得優(yōu)質(zhì)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(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）第82頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.1金屬材料的焊接性（可焊性）●鋼材焊接性的估算碳當量計算公式：第83頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.1金屬材料的焊接性（可焊性）●鋼材焊接性的估算碳當量計算結(jié)果：<0.4%：良好0.4%～0.6%：相對較差>0.6%：焊接性不好第84頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.2碳鋼的焊接碳鋼是以鐵元素為基礎(chǔ)的鐵碳合金，碳為合金元素，其碳的質(zhì)量分數(shù)不超過1%，錳的質(zhì)量分數(shù)不超過1.2%，（合金元素）硅的質(zhì)量分數(shù)不超過0.5%，其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在殘余量的限度以內(nèi)根據(jù)鋼材品種和等級的不同，雜質(zhì)元素如S、P、O、N等均有嚴格限制。因此，碳鋼的焊接性主要取決于含碳量，隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差，其中以低碳鋼的焊接性最好。

第85頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.2碳鋼的焊接1.低碳鋼（C%<0.25%）的焊接焊接性好、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86頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.2碳鋼的焊接2.中、高碳鋼（C%＝0.25%-0.6%）的焊接隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變差。實際生產(chǎn)中，主要是焊接各種中碳鋼的鑄件與鍛件。第87頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.2碳鋼的焊接2.中、高碳鋼（C%＝0.25%-0.6%）的焊接中碳鋼的焊接特點：（1）熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋。中碳鋼屬淬火鋼，熱影響區(qū)金屬被加熱超過淬火溫度區(qū)段時，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，勢必出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。當焊件剛性較大或工藝不當時，就會在淬火區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，即焊接接頭焊后冷卻到相變溫度以下至室溫后產(chǎn)生裂紋。第88頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.2碳鋼的焊接2.中、高碳鋼（C%＝0.25%-0.6%）的焊接中碳鋼的焊接特點：（2）焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋傾向較大。焊接中碳鋼時，因工件基體材料含碳量與硫、磷雜質(zhì)含量遠高于焊芯，基體材料熔化進入熔池，使焊縫金屬含碳量增加，塑性下降，加上硫、磷等雜質(zhì)的存在，焊縫及熔合區(qū)在相變前就可能因內(nèi)應力而產(chǎn)生裂紋。第89頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.2碳鋼的焊接2.中、高碳鋼（C%＝0.25%-0.6%）的焊接焊接性變差、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90頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.2碳鋼的焊接2.中、高碳鋼（C%＝0.25%-0.6%）的焊接高碳鋼的焊接特點與中碳鋼基本相似。由于含碳量更高，焊接性變得更差。進行焊接時，應采用更高的預熱溫度，更嚴格的工藝措施。實際上，高碳鋼的焊接一般只限采用焊條電弧焊進行修補工作。

第91頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和普通低合金結(jié)構(gòu)鋼兩大類。用于機械制造的合金結(jié)構(gòu)鋼零件（包括調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼），一般都采用軋制或鍛造的坯料，焊接結(jié)構(gòu)較少。其成分特點是在中碳鋼的基礎(chǔ)上又加入了部分合金元素，碳當量較中碳鋼稍高，所以，其可焊性比中碳鋼稍差，一般采用與中碳鋼相似的焊接工藝，工藝措施比中碳鋼更細致。第92頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和普通低合金結(jié)構(gòu)鋼兩大類。普通低合金結(jié)構(gòu)鋼主要指用于制造金屬結(jié)構(gòu)的建筑和工程用鋼，又稱低合金高強鋼。其焊接特點是：熱影響區(qū)的淬硬傾向隨合金量的增大而變大，即強度級別較大的低合金鋼，其淬硬傾向增加，熱影響區(qū)容易產(chǎn)生馬氏體組織，硬度明顯增高，塑性和韌性下降。與此同時，焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋的傾向也變大。

第93頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接1.低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝：◆強度級別較低的鋼件—

在常溫下：焊接時與對待低碳鋼基本一樣。

在低溫下或在大剛度、大厚度構(gòu)件上：進行小焊腳、短焊縫焊接時，應防止出現(xiàn)淬硬組織，要適當增大焊接電流、減慢焊接速度、選用抗裂性強的低氫型焊條。必要時需采用預熱措施。

對鍋爐、受壓容器等重要構(gòu)件，當厚度大于20mm時，焊后必須進行退火處理，以消除應力。

第94頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接1.低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝：◆強度級別高的低合金結(jié)構(gòu)鋼件—

焊前一般均需預熱。

焊接時，應調(diào)整焊接參數(shù)，以控制熱影響區(qū)的冷卻速度不宜過快。

焊后還應進行熱處理以消除內(nèi)應力。不能立即熱處理時，可先進行消氫處理，即焊后立即將工件加熱到200～350℃，保溫2～6h，以加速氫擴散逸出，防止產(chǎn)生因氫引起的冷裂紋。

第95頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接在現(xiàn)行國家標準中，不銹鋼共有55個鋼種，按其組織可分為奧氏體型、馬氏體型、鐵素體型、奧氏體－馬氏體型和沉淀硬化型不銹鋼。焊接方法：焊條電弧焊、鎢極氬弧焊和埋弧焊。氬弧焊是焊接不銹鋼較為滿意的方法。第96頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接1.奧氏體不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）的焊接此類鋼焊接性良好，焊接時一般不需要采取特別的工藝措施，通常采用焊條電弧焊和鎢極氬弧焊，也可采用埋弧自動焊。焊條電弧焊時，選用化學成分類型相同的焊條，應選用與母材化學成分相同的焊條和焊絲，以保證焊縫金屬的性能與母材相同。小電流及快速施焊。奧氏體不銹鋼焊接不需要預熱。第97頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接2.馬氏體不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）的焊接馬氏體鋼可分為兩類：簡單的Cr13系列，如2Cr13、4Cr13等；以Cr12為基的多元合金強化馬氏體鋼，如1Cr12WMoV、1Cr12Ni3MoV等。馬氏體鋼在空氣中冷卻即能淬硬，所以冷裂紋和脆化是這類鋼焊接的主要問題。第98頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接2.馬氏體不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）的焊接焊縫成分應力求接近母材成分。焊前預熱（400℃以下）和焊后退火。為防止冷裂，馬氏體鋼（F11鋼除外）焊后應立即進行高溫回火。如果不能實施預熱或熱處理，應選用奧氏體不銹鋼焊條。各種焊接方法均能焊接馬氏體鋼工件。焊條電弧焊一般采用低氫型焊條，鎢極氬弧焊主要用于薄件和多層焊的封底焊。第99頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接3.鐵素體不銹鋼的焊接Cr17、Cr17Ti、Cr17Mo2Ti、Cr25Ti和Cr28等。鐵素體不銹鋼通過添加Cr、Al、Mo及Ti等元素來防止焊接受熱過程中形成奧氏體，所以鐵素體不銹鋼在焊后冷卻過程中不會出現(xiàn)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的淬硬現(xiàn)象。第100頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接3.鐵素體不銹鋼的焊接主要問題：

熱影響區(qū)脆化和常溫沖擊韌度較低。

焊縫和熱影響區(qū)在400—600℃溫度區(qū)間停留易出現(xiàn)475℃脆化；

在650—850℃溫度區(qū)間停留易引起相析出而脆化。

焊接時，接頭過熱區(qū)（900℃以上）晶粒粗大，不能通過熱處理來細化。第101頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.4奧氏體不銹鋼的焊接3.鐵素體不銹鋼的焊接工藝措施：

應盡量縮短在400～600℃和650～850℃之間的加熱或冷卻時間。

采用小功率、高焊速進行焊接，盡量減少焊縫截面。

等前一道焊縫冷卻到預熱溫度時再焊下一道焊縫，即不要連續(xù)焊接。

焊前低溫（70～150℃）預熱，使接頭處于富有韌性狀態(tài)下，這樣可以有效地防止接頭處裂紋的產(chǎn)生。第102頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.5有色金屬材料的焊接一般來講，有色金屬的可焊性比鋼差，主要原因有以下幾個方面：（1）有色金屬容易氧化，所生成的氧化物又往往與基體金屬形成共晶體，分布在晶界上導致焊接裂紋。（2）有色金屬在液態(tài)時吸氣性較強，易在焊縫處形成化合物夾渣或氣孔。（3）有色金屬的導熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)往往比較大，焊接冷卻后產(chǎn)生的焊接應力大并且易導致焊接裂紋。第103頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.5有色金屬材料的焊接1.鋁及鋁合金的焊接---常見問題：(1)易氧化焊接過程中，金屬表面及熔池上形成的氧化鋁薄膜阻礙金屬之間的結(jié)合，且容易造成夾渣。(2)易產(chǎn)生氣孔液態(tài)鋁能大量溶解氫。(3)易焊穿鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時，沒有顯著的顏色變化，所以不易判斷熔池的溫度。(4)易產(chǎn)生熱裂紋鋁的線膨脹系數(shù)比鐵大將近一倍，而凝固時的收縮比鐵大兩倍，所以焊件不僅變形大，而且工藝措施不當還容易產(chǎn)生熱裂紋。第104頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.5有色金屬材料的焊接1.鋁及鋁合金的焊接---工藝措施：

焊前清洗

焊前預熱

加工藝墊板（托住熔池金屬

）焊接鋁及鋁合金常用的方法有：氬弧焊、焊條電弧焊、氣焊、電阻焊和釬焊。

第105頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.5有色金屬材料的焊接1.銅及銅合金（紫銅、黃銅）的焊接---常見問題：（1）難熔合及易變形：導熱系數(shù)比鐵大7倍多，1000℃時大11倍多）。焊接時熱量迅速從加熱區(qū)傳導出去，使母材與填充金屬難以熔合。

（2）熱裂紋：銅在熔化狀態(tài)時容易氧化生成氧化亞銅Cu2O

（3）氣孔：液、固態(tài)下氫在銅中的溶解度相差巨大。第106頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.5有色金屬材料的焊接1.銅及銅合金（紫銅、黃銅）的焊接---焊接方法：氣焊、焊條電弧焊、鎢極氬弧焊

第107頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月11.3常用金屬材料的焊接11.3.6鑄鐵的焊補鑄鐵焊接性很差，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(chǎn)生氣孔流動