焊接教學(xué)講解課件

第四篇焊接電弧焊1其他常用焊接方法2常用金屬材料的焊接3焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4第四篇焊接電弧焊1其他常用焊接方法2常用金屬材料2.分類1.定義

焊接是通過加熱或加壓（或兩者并用），使工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的一種連接方法。第四篇焊接2.分類1.定義

焊接是通過加熱或加壓（或兩者并用），使第四篇焊接3.焊接的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①連接性能好：焊接接頭的機(jī)械性能(強(qiáng)度、塑性)、耐高溫、低溫、高壓性能和導(dǎo)電性、耐腐蝕性、耐磨性、密封性等均可達(dá)到與母材性能一致。

②省料、省工、成本低，生產(chǎn)率高，結(jié)構(gòu)重量輕。簡化工藝，能以小拼大，被喻為神奇的“鋼鐵裁縫”。不足之處：

①結(jié)構(gòu)無可拆性。

②焊接時局部加熱，而產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。

③焊接缺陷的隱避性，易導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的意外破壞。第四篇焊接3.焊接的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①連接性能好：焊接第一章電弧焊§1.1焊接電弧§1.2焊接接頭的組織性能§1.3焊接應(yīng)力與變形§1.4焊條電弧焊§1.5埋弧焊§1.6氣體保護(hù)焊§1.7等離子弧焊與切割第一章電弧焊§1.1焊接電弧§1.2焊接接頭的組織性能§1§1.1焊接電弧焊接電?。菏请姌O與工件之間氣體介質(zhì)中長時間的放電現(xiàn)象。一般情況下，電弧熱量在陽極區(qū)產(chǎn)生的較多，約占總熱量的43%，陰極約36%，弧柱約21%。溫度：用鋼焊條焊鋼材時陽極區(qū)—2600K

陰極區(qū)—2400K

電弧中心—6000~8000K§1.1焊接電弧焊接電?。菏请姌O與工件之間氣體介質(zhì)中長時間的§1.1焊接電弧3.直流電源焊接的兩種接法

①直流正接法：工件接電源正極，多用于焊厚板和高熔點(diǎn)金屬；

②直流反接法：工件接電源負(fù)極，用低氫型焊條，焊薄板或低熔點(diǎn)金屬時常用此接法。

③交流電源無正、反接法。§1.1焊接電弧3.直流電源焊接的兩種接法①直流正接§1.2焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布1.距焊縫中心不同，受熱最高溫度不同。2.各點(diǎn)到達(dá)最高溫度的時間不同。3.各點(diǎn)均經(jīng)過冷—熱—冷，相當(dāng)于受到一次不同規(guī)范的熱處理。因此，必然有相應(yīng)的組織和性能的變化。焊縫區(qū)各點(diǎn)溫度變化情況§1.2焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分§1.2焊接接頭的組織與性能二、焊接接頭的組織與性能焊接接頭：用焊接方法連接的接頭稱為焊接接頭。它包括：⑴焊縫區(qū)；⑵焊接熱影響區(qū)§1.2焊接接頭的組織與性能二、焊接接頭的組織與性能焊接§1.2焊接接頭的組織與性能在焊接接頭橫截面上測量的焊縫金屬(焊縫表面和熔合線所包圍的部分)的區(qū)域。⑴組織：①柱狀的鑄態(tài)組織（由鐵素體和少量珠光體組成）；受電弧吹力和保護(hù)氣體的吹動，柱狀晶傾斜，晶粒有所細(xì)化。②焊縫具有成分偏析現(xiàn)象，焊接工藝或操作不當(dāng)，可能出現(xiàn)氣孔、夾雜、裂縫、咬邊等缺陷。⑵性能：焊縫合金元素含量一般比母材高，合格焊縫的機(jī)械性能一般不低于母材。

1.焊縫區(qū)(T＞T液)§1.2焊接接頭的組織與性能在焊接接頭橫截面上測量的焊縫§1.2焊接接頭的組織與性能⑴熔合區(qū)(T固～T液)

焊接接頭中焊縫向熱影響區(qū)過渡的區(qū)域。組織：過熱的半熔化粗晶粒上聯(lián)生的束狀樹枝晶組織。性能：塑性、韌性差，是影響焊接接頭性能的關(guān)鍵部位。焊接(或熱切割)過程中，材料因受熱的影響(但未熔化)發(fā)生金相組織和性能變化的區(qū)域?！?.2焊接接頭的組織與性能⑴熔合區(qū)(T固～T液)焊接(§1.2焊接接頭的組織與性能⑵過熱區(qū)：溫度高于AC3溫度以上100-200℃。組織：晶粒產(chǎn)生急劇長大，過熱組織。性能：塑性韌性↓,對于易淬硬鋼材，危害更大。接頭中性能較差。§1.2焊接接頭的組織與性能⑵過熱區(qū)：§1.2焊接接頭的組織與性能⑶正火區(qū)：溫度高于AC1至AC3溫度以上100-200℃。組織：發(fā)生重結(jié)晶，晶粒細(xì)化，正火組織（P和F）性能：機(jī)械性能提高?！?.2焊接接頭的組織與性能⑶正火區(qū)：§1.2焊接接頭的組織與性能⑷部分相變區(qū)：溫度在AC1--AC3溫度之間組織：部分相變（F、P）晶粒不均（部分F和P重結(jié)晶成為較細(xì)晶粒，未轉(zhuǎn)變的F長大）性能：稍差§1.2焊接接頭的組織與性能⑷部分相變區(qū)：§1.2焊接接頭的組織與性能①對焊縫滲透合金，加強(qiáng)脫氧、脫硫、脫磷；加強(qiáng)對焊縫的保護(hù)。②選擇焊接方法，控制焊接加熱溫度和加熱時間，盡量減小熱影響區(qū)寬度。③焊后熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力和淬硬組織，細(xì)化晶粒。三、改善焊接接頭組織性能的措施§1.2焊接接頭的組織與性能①對焊縫滲透合金，加強(qiáng)脫氧§1.3焊接應(yīng)力與變形1、產(chǎn)生過程§1.3焊接應(yīng)力與變形1、產(chǎn)生過程§1.3焊接應(yīng)力與變形2、焊接變形的基本形式§1.3焊接應(yīng)力與變形2、焊接變形的基本形式§1.3焊接應(yīng)力與變形2、焊接變形的基本形式§1.3焊接應(yīng)力與變形2、焊接變形的基本形式§1.3焊接應(yīng)力與變形⑴采用合理焊接順序§1.3焊接應(yīng)力與變形⑴采用合理焊接順序§1.3焊接應(yīng)力與變形⑵采取反變形法防止角變形§1.3焊接應(yīng)力與變形⑵采取反變形法防止角變形§1.3焊接應(yīng)力與變形⑶采用剛性固定法(只適用于塑性好的結(jié)構(gòu))剛性固定焊接§1.3焊接應(yīng)力與變形⑶采用剛性固定法(只適用于塑性好的結(jié)構(gòu)§1.3焊接應(yīng)力與變形3.變形矯正處理⑴火焰矯正法§1.3焊接應(yīng)力與變形3.變形矯正處理⑴火焰矯正法§1.3焊接應(yīng)力與變形⑵機(jī)械矯正法§1.3焊接應(yīng)力與變形⑵機(jī)械矯正法§1.4焊條電弧焊

焊條電弧焊（即手工電弧焊）適于高強(qiáng)度鋼、鑄鋼、鑄鐵、和非鐵合金，其焊接接頭可與工件的強(qiáng)度相近，是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法。一、焊條電弧焊的焊接過程電弧在工件和焊條之間燃燒，產(chǎn)生高溫，電弧熱使工件、焊芯同時熔化，形成熔池。同時藥皮熔化和分解。藥皮熔化→進(jìn)入熔池發(fā)生反應(yīng)→形成熔渣→保護(hù)熔化金屬。藥皮分解→CO2,CO,H2等氣體→圍繞在電弧周圍→保護(hù)熔化金屬§1.4焊條電弧焊焊條電弧焊（即手工電弧焊）適于高強(qiáng)度§1.4焊條電弧焊電焊條由焊芯和藥皮組成。1.焊芯⑴

焊芯作用：①電極：導(dǎo)電并產(chǎn)生電弧；②填充金屬：熔化后成為焊縫填充成分。⑵

焊芯材料：H08、H08A(焊芯材料嚴(yán)格限制C、S、P雜質(zhì)含

量，如H08A中，C≤0.10%、S≤0.03%，P≤0.03%)。⑶

焊條的規(guī)格(焊條直徑)有：1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0mm等，長度為200～450mm。二、電焊條§1.4焊條電弧焊電焊條由焊芯和藥皮組成。二、電焊條§1.4焊條電弧焊2.藥皮藥皮的作用

①改善焊接工藝性能：易引弧、穩(wěn)弧，減小飛濺，使焊縫成形美觀；

②機(jī)械保護(hù)作用：氣體、熔渣隔離空氣，保護(hù)熔液和熔池金屬；

③冶金處理作用：藥皮中的某些元素可起到滲合金、脫氧、脫硫、去氫作用?！?.4焊條電弧焊2.藥皮藥皮的作用§1.4焊條電弧焊3.電焊條種類、型號⑴國產(chǎn)電焊條按化學(xué)成分（焊芯）分為七大類：①碳鋼焊條；②低合金鋼焊條；③不銹鋼焊條；④鑄鐵焊條；⑤鋁及鋁合金焊條；⑥銅及銅合金焊條；⑦堆焊焊條；§1.4焊條電弧焊3.電焊條種類、型號⑴國產(chǎn)電焊條按化學(xué)成分§1.4焊條電弧焊摘自GB5117-85§1.4焊條電弧焊摘自GB5117-85§1.4焊條電弧焊摘自GB5117-85§1.4焊條電弧焊摘自GB5117-85§1.4焊條電弧焊Ｅ××××(E4303)表示藥皮類型和允許使用電流種類(交流或直流)，其中：0、5分別屬于高纖維素鈉型和低氫鈉型，規(guī)定必須采用直流電流反接，其它編號均可用交流或直流電源焊接。表示焊條適合的焊接位置(0、1表示可用于全位置焊接；2表示平焊和平角焊位；4用于向下立焊位)。表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最低保證值(常用42、50、55、60、70、75、85等，如E42表示σb≥420MPa，E50表示σb≥500MPa)。表示焊條§1.4焊條電弧焊Ｅ××××(E4303)表示藥皮類型和允許§1.4焊條電弧焊J×××(J422)表示藥皮類型和允許使用電流種類(交流或直流)。表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最低保證值，如J422表示σb≥420MPa)。表示結(jié)構(gòu)鋼焊條?！?.4焊條電弧焊J×××(J422)表示藥皮類型和允許使§1.4焊條電弧焊①酸性焊條：藥皮熔渣中酸性氧化物比堿性氧化物多的焊條。適合各種電源，操作性較好，電弧穩(wěn)定，成本低。焊縫強(qiáng)度低，滲合金作用弱，不宜焊接承受重載和要求高強(qiáng)度的重要結(jié)構(gòu)件。⑵焊條按熔渣性質(zhì)分：②堿性焊條：藥皮熔渣中堿性氧化物比酸性氧化物多的焊條。一般要求采用直流電源，焊縫強(qiáng)度高、抗沖擊能力強(qiáng)；操作性差、電弧不夠穩(wěn)定、成本高；只適合焊接重要結(jié)構(gòu)件。§1.4焊條電弧焊①酸性焊條：藥皮熔渣中酸性氧化物比堿性氧化4．電焊條的選用原則⑴按材料種類選焊條種類。⑵結(jié)構(gòu)鋼按“等強(qiáng)度原則”選擇焊條強(qiáng)度等級。例：Q235σs≥235MPa，σb＝410～430MPa，宜選

E43××。

16Mnσs≥330MPa，σb＝500MPa，宜選E50××。⑶按焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選藥皮類型

①焊接性好的普通結(jié)構(gòu)，宜選酸性焊條(E××03、E××02等)。

②承受重載、沖擊、高壓、低溫(0℃以下)的焊接結(jié)構(gòu)和厚板、

剛性結(jié)構(gòu)，易產(chǎn)生裂紋的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選堿性焊條(E××15、

E××16)。

③無直流電源的施工環(huán)境，應(yīng)選交、直流兩用的焊條?！?.4焊條電弧焊4．電焊條的選用原則⑴按材料種類選焊條種類?！?.4焊條電弧§1.5埋弧焊1．焊接工藝過程①用顆粒狀焊劑取代焊條藥皮;②用連續(xù)自動送進(jìn)的焊絲取代焊芯;③用自動焊機(jī)取代焊工的手工操作。一、埋弧自動焊§1.5埋弧焊1．焊接工藝過程一、埋弧自動焊§1.5埋弧焊二、埋弧焊特點(diǎn)生產(chǎn)率高電流大可使生產(chǎn)率提高；更換焊絲的時間較節(jié)約。焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定電弧區(qū)保護(hù)嚴(yán)密，熔池保持液態(tài)時間較長，冶金過程進(jìn)行較完善焊接參數(shù)能自動控制。節(jié)省金屬材料因熔池較大，20～25mm以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接。改善了勞動條件看不見弧光，煙霧很少，可改善了勞動條件看不見弧光，煙霧很少，可進(jìn)行自動焊接。設(shè)備費(fèi)用較貴，工藝裝備較復(fù)雜。只適于焊接長的直線焊縫，較大直徑環(huán)形和縱向焊縫。厚板為主，薄板焊接受到限制。

§1.5埋弧焊二、埋弧焊特點(diǎn)§1.5埋弧焊§1.5埋弧焊§1.5埋弧焊§1.5埋弧焊§1.6氣體保護(hù)焊一、氬弧焊

★氬弧焊以氬氣作保護(hù)氣體的電弧焊，焊接質(zhì)量較高。按所用的電極不同，氬弧焊可分為不熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。

1.不熔化極氬弧焊：鈰鎢棒作電極，只適于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄件時，常用卷邊直接焊接。焊接較厚工件時，需添加填充金屬。焊接鋼材時，多用直流正接以減少鎢極的燒損。焊接鋁、鎂及其合金時則希望用直流反接或交流電源。

2.熔化極氬弧焊：以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極進(jìn)行焊接。此時可用較大電流焊接厚度25mm以下工件。

★對氬氣要求純度99.7％以上，焊前必須把接頭表面清理干凈。。§1.6氣體保護(hù)焊一、氬弧焊二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊★以CO2作為保護(hù)氣體的電弧焊。焊絲作電極，焊絲的送進(jìn)靠送絲機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。★特點(diǎn)

1.成本低CO2的價格低。

2.生產(chǎn)率高焊絲的送進(jìn)是機(jī)械化或自動化；電流密度大，電弧熱量集中，故焊接速度較快；焊后無渣殼，節(jié)約了清理時間。

3.操作性能好明弧焊接，易于觀察。適于各種位置的焊接。

4.質(zhì)量較好焊接熱影響區(qū)較小，變形和產(chǎn)生裂紋的傾向小。

5.飛濺較嚴(yán)重，焊縫不夠光滑，易有氣孔。主要用于30mm以下低碳鋼、部分低合金鋼焊件，尤其適宜薄板?！?.6氣體保護(hù)焊二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊§1.6氣體保護(hù)焊§2.1電阻焊用兩柱狀電極壓緊工件→通電→接觸面發(fā)生點(diǎn)狀熔化(熔核)→斷電，在壓力下完成一個焊點(diǎn)的結(jié)晶過程。多用于薄板的非密封性連接。1．點(diǎn)焊§2.1電阻焊用兩柱狀電極壓緊工件→通電→接分流現(xiàn)象：一個點(diǎn)焊好后，焊另一個點(diǎn)，有一部分電流流經(jīng)已焊好的點(diǎn)處，稱為分流現(xiàn)象。接質(zhì)量的主要因素有焊接電流、通電時間、電極壓力及工件表面清理情況等。工件越厚，焊件導(dǎo)電性越好分流現(xiàn)象越嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。所以點(diǎn)焊有焊點(diǎn)間最小距離限制?！?.1電阻焊分流現(xiàn)象：§2.1電阻焊

點(diǎn)焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短時間內(nèi)通以大電流的規(guī)范，生產(chǎn)率高，焊件變變形小適合焊接導(dǎo)熱性能較好的金屬。軟規(guī)范是指在較長的時間內(nèi)通以較小的電流。生產(chǎn)率較低，適合焊接有淬硬傾向的金屬。電極壓力應(yīng)選擇適當(dāng)，壓力大時，可消除熔核凝固時可能產(chǎn)生的縮松縮孔，但電極和工件間的接觸電阻減小，影響電阻熱。工件表面狀態(tài)對焊接質(zhì)量影響很大，可對工件進(jìn)行酸洗、噴砂或打磨處理。點(diǎn)焊主要適于厚度為4mm以下的薄板、沖壓結(jié)構(gòu)以及線材的焊接。每次焊一個或多個點(diǎn)。

§2.1電阻焊點(diǎn)焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短§2.§2.1電阻焊二、縫焊縫焊和點(diǎn)焊過程相似，只是用旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾動電極代替柱狀電極。盤狀電極壓緊焊件并滾動，同時也帶動焊件向前移動配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)重疊的焊縫。焊點(diǎn)相互重疊50％以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁結(jié)構(gòu)?？p焊只適用于3mm以下的薄壁結(jié)構(gòu)?！?.1電阻焊二、縫焊§2.1電阻焊1）電阻對焊將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用強(qiáng)電

流通過接頭時產(chǎn)生的電阻熱，將金屬加熱至塑性狀態(tài)，然后

迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。特點(diǎn)：接頭性能較差，多用于對接頭強(qiáng)度和質(zhì)量要求不很高，直徑小于20mm的棒料、管材、門窗等構(gòu)件的焊接。3．對焊§2.1電阻焊1）電阻對焊3．對焊2.閃光對焊

將兩工件稍加清理后夾在電極鉗口內(nèi)，輕微接觸，因工件表面不平，使某些點(diǎn)接觸，通以電流，接觸點(diǎn)的金屬被迅速加熱熔化，甚至蒸發(fā)，液體金屬發(fā)生爆破，形成閃光，保持一定時間，迅速對焊件施加頂鍛力，并切斷電源焊件在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而焊在一起。對焊質(zhì)量好，強(qiáng)度高，閃光火化以玷污其他設(shè)備與環(huán)境。接頭處焊后有毛刺需清理。閃光對焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金屬，也可焊異種金屬，被焊工件小到0.01mm的金屬絲，也可焊端面大到20000mm2的金屬棒和金屬型材。焊件斷面應(yīng)盡量相同，圓棒直徑、方鋼邊長和管子壁厚之差均不應(yīng)超過25％。對焊主要用于刀具、管子、鋼筋、鋼軌、錨鏈等的焊接§2.1電阻焊2.閃光對焊§2.1電阻焊§2.2摩擦焊

摩擦焊是利用焊件接觸面的強(qiáng)烈摩擦產(chǎn)生的熱量，將焊件連接面快速加熱到塑性狀態(tài)，并在壓力下形成接頭的熱壓焊方法。§2.2摩擦焊§2.2摩擦焊§2.2摩擦焊①加熱溫度低，接頭質(zhì)量好；②焊接生產(chǎn)率高(1200件/h)，成本低(耗電為閃光焊的10～

20%,焊接成本為CO2電弧焊的70%左右)；③能焊同種金屬、異種金屬及某些非金屬材料；④焊接過程可控性好，質(zhì)量穩(wěn)定，焊件精度高；⑤勞動條件好，無弧光、煙塵、射線污染；⑥要求被焊工件至少應(yīng)有一件是旋轉(zhuǎn)體(如棒料、管材)；⑦摩擦焊設(shè)備的一次投資大，適用于成批大量生產(chǎn)。1)摩擦焊的特點(diǎn)2)摩擦焊的應(yīng)用①在各種回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的焊接方法中，可逐步取代電弧焊、電

阻焊、閃光焊；②一些用熔焊、電阻焊不能焊的異種金屬，可用摩擦焊焊接

(如銅—鋁摩擦焊等)?！?.2摩擦焊①加熱溫度低，接頭質(zhì)量好；1)摩擦焊的特點(diǎn)2)摩擦焊

釬焊是采用熔點(diǎn)比母材低的金屬作焊料，將焊件加熱到高于焊料熔點(diǎn)，低于母材熔點(diǎn)的溫度，使焊料填充接頭間隙，與母材產(chǎn)生相互擴(kuò)散，冷卻后實(shí)現(xiàn)焊件連接的方法。§2.3

釬焊釬焊是采用熔點(diǎn)比母材低的金屬作焊料，將焊件加使用硬焊料進(jìn)行的釬焊。常用的硬焊料有：銅、銀、鎳、鋁等焊料；其熔點(diǎn)＞450℃，接頭強(qiáng)度可達(dá)500MPa。主要用于受力較大，工作溫度較高的工件焊接，如刀具、冰箱壓縮機(jī)管道等。1．硬釬焊§2.3

釬焊使用硬焊料進(jìn)行的釬焊。常用的硬焊料有：銅、銀二、軟釬焊釬料熔點(diǎn)在450℃以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過70MPa。只用于焊接受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以通常稱錫焊。常用的焊劑為松香或氯化鋅溶液，加熱方法有烙鐵加熱、火焰加熱電阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱等。主要用于制造精密儀表、電器部件異種金屬構(gòu)件復(fù)雜薄板構(gòu)件等。釬焊一般不適于鋼結(jié)構(gòu)件、重載動載零件的焊接。§2.3

釬焊二、軟釬焊§2.3釬焊①加熱溫度低，焊接應(yīng)力與變形小，焊件尺寸精確。②可焊多種金屬和非金屬(如各種鋼、鑄鐵、硬質(zhì)合金、石

墨、陶瓷、玻璃等均可焊接)。③可焊各種精密、微型復(fù)雜結(jié)構(gòu)和封閉結(jié)構(gòu)，多條焊縫可一

次焊成。④接頭強(qiáng)度較低，工作溫度受焊料熔點(diǎn)的限制。對焊前清理，裝配等準(zhǔn)備工作的要求高。5．應(yīng)用機(jī)械、電器、儀器、儀表、電子真空器件、航空、

航天設(shè)備等。釬焊的特點(diǎn)§2.3

釬焊①加熱溫度低，焊接應(yīng)力與變形小，焊件尺寸精確。釬焊的特點(diǎn)§§2.3

釬焊§2.3釬焊一、焊接性的概念

★金屬材料的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法，焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

★焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工藝，焊接性可有很大差別。★焊接性包括兩個方面：一是工藝焊接性，二是使用焊接性（接頭使用中的可靠性）§3.1金屬材料的焊接性一、焊接性的概念§3.1金屬材料的焊接性第3講常用金屬材料的焊接與焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3講常用金屬材料的焊接與焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、焊接性的概念

★金屬材料的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法，焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

★焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工藝，焊接性可有很大差別?！锖附有园▋蓚€方面：一是工藝焊接性，二是使用焊接性（接頭使用中的可靠性）§3.1金屬材料的焊接性一、焊接性的概念§3.1金屬材料的焊接性二、鋼材焊接性的估算方法★影響鋼材焊接性的主要因素是化學(xué)成分，碳的影響最為明顯，其它元素影響可折合成碳的影響。w(c)當(dāng)量＝w(c)+w(Mn)/6+(w(Cr)+w(Mo)+w(v)]/5+[W(ni)+w(Cu)]/15(％)

式中各元素符號為鋼中相應(yīng)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)§3.1金屬材料的焊接性二、鋼材焊接性的估算方法§3.1金屬材料的焊接性★根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

w(c)當(dāng)量＜0.4％時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。一般焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂紋。但厚大工件或在低溫下焊接時,應(yīng)考慮預(yù)熱。

w(c)當(dāng)量＝0.4％～0.6％時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性能相對較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后要緩冷。要采取一定的工藝措施才能防止裂紋。

w(c)＞0.6％時，鋼材塑性較低，淬硬傾向明顯，焊接性不好，焊前必須預(yù)熱到較高的溫度，焊接時要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼Ｗ⒁?當(dāng)量法估算是粗略的，因?yàn)殇摬牡暮附有赃€受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度等因數(shù)影響，實(shí)際工作中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行抗裂試驗(yàn)及焊接接頭使用焊接性的試驗(yàn)。§3.1金屬材料的焊接性★根據(jù)經(jīng)驗(yàn)§3.1金屬材料的焊接性一、低碳鋼的焊接低碳鋼的含碳量≤0.25％，其塑性好。一般沒有淬硬傾向，對焊接過程不敏感，焊接性好。不需要采取特殊的工藝措施，除電渣焊外，通常在焊后不需要進(jìn)行熱處理。厚度＞50mm的低碳鋼結(jié)構(gòu)，常用大電流多層焊，焊后應(yīng)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火。低溫下焊接剛度較大的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)焊前預(yù)熱。低碳鋼應(yīng)用最廣泛的是焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等?！?.2碳鋼的焊接一、低碳鋼的焊接§3.2碳鋼的焊接二、中、高碳鋼的焊接中碳鋼含碳量在0.25％～0.6％之間。隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變差，生產(chǎn)中主要焊接各種中碳鋼的鑄件和鍛件。

§3.2碳鋼的焊接二、中、高碳鋼的焊接§3.2碳鋼的焊接中碳鋼的焊接特點(diǎn)：

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，出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。2.焊縫金屬產(chǎn)生熱裂傾向大；工件材料中的含C、S、P量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊芯，工件材料熔化后進(jìn)入熔池使焊縫金屬含碳量增加，塑性下降。再加上S、P等雜質(zhì)存在焊縫及熔合區(qū)在相變前可能因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，因此，焊前必須預(yù)熱，同時減慢熱影響區(qū)的冷卻速度以免產(chǎn)生淬硬組織§3.2碳鋼的焊接中碳鋼的焊接特點(diǎn)：§3.2碳鋼的焊接中碳鋼多用焊條電弧焊。厚件可采用電渣焊，焊后進(jìn)行熱處理。焊條應(yīng)采用抗裂性能較好的低氫焊條。要求焊縫和工件材料等強(qiáng)度時，可選用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607)焊條，不要求等強(qiáng)度時，可選用E4315（J427）型強(qiáng)度低些的焊條以提高焊縫的塑性。無論用那種焊條，均應(yīng)選用細(xì)焊條、小電流，開坡口進(jìn)行多層焊，以防止工件材料過多地進(jìn)入焊縫，同時也可減小焊接熱影響區(qū)的寬度。高碳鋼焊接特點(diǎn)與中碳鋼相似，由于含碳量更高，焊接性變得更差，預(yù)熱的溫度更高，工藝措施更嚴(yán)格實(shí)際上，高碳鋼的焊接只限于用焊條電弧焊進(jìn)行修補(bǔ)工作§3.2碳鋼的焊接中碳鋼多用焊條電弧焊。厚件可采用電渣焊，焊后進(jìn)行熱處理§3.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼兩大類。機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼用于焊接結(jié)構(gòu)較少。如需焊接，焊接工藝措施與中碳鋼基本相同。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接特點(diǎn)如下:1.熱影響區(qū)的淬硬傾向鋼中含碳量及合金元素越多，鋼材強(qiáng)度級別越高則焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向越大。強(qiáng)度級別較大的低合金鋼淬硬傾向增加，熱影響區(qū)易產(chǎn)生馬氏體組織，硬度明顯增高，塑性韌性則下降。2.焊接接頭的裂紋傾向隨著鋼材強(qiáng)度級別提高產(chǎn)生冷裂紋的傾向也加劇。影響冷裂紋的因素主要由三方面：焊縫和熱影響區(qū)的含氫量；焊接接頭的應(yīng)力大小。我國低合金鋼產(chǎn)生熱裂紋的傾向不大?！?.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)根據(jù)低合金鋼的焊接特點(diǎn)，生產(chǎn)中采取以下措施進(jìn)行焊接：1.對于強(qiáng)度級別較低的鋼材在常溫下與對待低碳鋼一樣。在低溫或大剛度、大厚度結(jié)構(gòu)進(jìn)行小焊腳、短焊縫焊接時應(yīng)防止淬硬組織，要適當(dāng)增大電流減慢焊接速度、選用抗裂性強(qiáng)的低氫焊條，必要時需預(yù)熱。對鍋爐、受壓容器等重要構(gòu)件，當(dāng)厚度大于20mm時，焊后必須退火，以消除應(yīng)力。

2.對于強(qiáng)度級別較高的低合金鋼構(gòu)件，焊前一般均需預(yù)熱，焊接時，應(yīng)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。焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。不能立即熱處理時，可先進(jìn)行消氫處理，防止因氫引起的冷裂。

§3.3合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接根據(jù)低合金鋼的焊接特點(diǎn)，生產(chǎn)中采取以下措施進(jìn)行焊接：§3.4鑄鐵的補(bǔ)焊

鑄鐵的焊接主要是補(bǔ)焊，