焊接基礎(chǔ)知識

關(guān)于焊接基礎(chǔ)知識一、概述

焊接是一種生產(chǎn)不可拆卸的結(jié)構(gòu)的工藝方法，是指通過加熱或加壓，或兩者兼用，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。

or兩種或兩種以上材質(zhì)(同種或異種),通過加熱或加壓或二者并用,來達(dá)到原子之間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程叫焊接隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接已成為一門獨立的科學(xué)，并廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。

焊接技術(shù)就是高溫或高壓條件下，使用焊接材料（焊條或焊絲）將兩塊或兩塊以上的母材（待焊接的工件）連接成一個整體的操作方法。第2頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接在各行各業(yè)的用途第3頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接的優(yōu)點優(yōu)點：1.節(jié)省材料，減輕重量，經(jīng)濟(jì)效益好2.簡化加工與裝配工序，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高3.結(jié)構(gòu)強度高，接頭密封性好4.為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供較大的靈活性5.焊接工藝過程容易實現(xiàn)機械化和自動化

補充：焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對于交通運輸工具來說可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合，可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料，焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發(fā)揮各種材料的特長，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。第4頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接的缺點缺點：1.焊接結(jié)構(gòu)容易引起較大的殘余變形和焊接內(nèi)應(yīng)力。2.焊接接頭中存在一定數(shù)量的缺陷，如氣孔、加渣、未焊透、未熔合等3.焊接接頭有較大的性能不均勻性4.焊接過程中產(chǎn)生高溫，強光，及一些有毒氣體，對人體有一定的損害第5頁,共84頁，2024年2月25日，星期天二、常用焊接方法及應(yīng)用壓焊第6頁,共84頁，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及應(yīng)用——熔化焊第7頁,共84頁，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及應(yīng)用——熔化焊第8頁,共84頁，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及應(yīng)用——壓焊第9頁,共84頁，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及應(yīng)用——壓焊第10頁,共84頁，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及應(yīng)用——釬焊第11頁,共84頁，2024年2月25日，星期天熔焊熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時，在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。第12頁,共84頁，2024年2月25日，星期天壓焊壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優(yōu)質(zhì)接頭。第13頁,共84頁，2024年2月25日，星期天釬焊釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實現(xiàn)焊接的方法。第14頁,共84頁，2024年2月25日，星期天三、焊接接頭及焊縫、坡口焊接接頭的結(jié)構(gòu)：電弧焊接頭包括4部分：焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)、焊縫附近的母材。a)對接接頭b)搭接接頭第15頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭的基本形式焊接接頭(簡稱接頭)：用焊接方法連接的接頭。常用的焊接接頭：

對接接頭、T形接頭、十字接頭、搭接接頭、角接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對接接頭、卷邊接頭、鎖底對接接頭等。

第16頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭——對接接頭1、對接接頭它是各沖焊接結(jié)構(gòu)中采用最多、也是最完善的一種接頭形式，具有受力好、強度大和節(jié)省金屬材料的特點。但是，由于是兩焊件對接連接，被連接件邊緣加工及裝配要求則較高。在焊接生產(chǎn)中，通常使對接接頭的焊縫略高于母材板面。由于余高的存在造成構(gòu)件表面的不光滑，在焊縫與母材的過渡處會引起應(yīng)力集中。對接接頭的幾種形式第17頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭——T形接頭2、T形接頭將相互垂直的被連接件用角焊縫連接起來的接頭稱為T形(十字)接頭。T形(十字)接頭能承受各種方向的力和力矩。T形接頭是各種箱型結(jié)構(gòu)中最常見的接頭形式，在壓力容器制造中，插入式管子與筒體的連接、人孔加強圈與筒體的連接等也都屬于這一類。由于T形(十字)接頭焊縫向母材過渡較急劇，接頭在外力作用下力線扭曲很大，造成應(yīng)力分布極不均勻、且比較復(fù)雜，在角焊縫根部和趾部都有很大的應(yīng)力集中。保證焊透是降低T形接頭應(yīng)力集中的重要措施之一。T形接頭第18頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭——搭接接頭3、搭接接頭兩塊板料相疊，而在端部或側(cè)面進(jìn)行角焊，或加上塞焊縫、槽焊縫連接的接頭稱為搭接接頭。由于搭接接頭中兩鋼板中心線不一致，受力時產(chǎn)生附加彎矩，會影響焊縫強度，因此，一般鍋爐、壓力容器的主要受壓元件的焊縫都不用搭接形式。由于搭接接頭使構(gòu)件形狀發(fā)生較大的變化，所以應(yīng)力集中要比對接接頭的情況復(fù)雜得多，而且接頭的應(yīng)力分布極不均勻。在搭接接頭中，根據(jù)搭接角焊縫受力方向的不同，可以將搭接角焊縫分為正面角焊縫、側(cè)面角焊縫和斜向角焊縫。第19頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭——搭接接頭搭接接頭除兩鋼板疊在端面或側(cè)面焊接外，還有開槽焊和塞焊(圓孔和長孔)等。

開槽焊搭接接頭：先將被連接件沖切成槽，然后用焊縫金屬填滿該槽，槽焊焊縫斷面為矩形，其寬為被連接件厚度的兩倍，開槽長度應(yīng)比搭接長度稍短一些。第20頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭——搭接接頭塞焊：是在被連接的鋼板上鉆孔來代替槽焊的槽，用焊縫金屬將孔填滿使兩板連接起來，塞焊可分為圓孔內(nèi)塞焊和長孔內(nèi)塞焊兩種。第21頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭——角接接頭4、角接接頭角接頭多用于箱形構(gòu)件，騎座式管接頭和筒體的連接，小型鍋爐中火筒和封頭連接也屬于這種形式。與T形接頭類似，單面焊的角接接頭承受反向彎矩的能力極低，除了鋼板很薄或不重要的結(jié)構(gòu)外，一般都應(yīng)開坡口兩面焊，否則不能保證質(zhì)量。

第22頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭的選擇選擇接頭形式時，主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并綜合考慮受力條件、加工成本等因素。例如：

對接接頭具有受力均勻、節(jié)省金屬等優(yōu)點，故應(yīng)用最多。但是，對接接頭對下料尺寸和組裝的要求比較嚴(yán)格。

T形接頭焊縫大多數(shù)情況下只承受較小的切應(yīng)力或僅作為聯(lián)系焊縫。

搭接接頭對裝配要求不高，也易于裝配，但接頭承載能力低，一般用在不重要的結(jié)構(gòu)中。

焊接接頭的設(shè)計中對焊縫質(zhì)量的要求、焊縫尺寸大小、焊縫位置、工件厚度、幾何尺寸、施工條件等不同，決定了在選擇焊接方法和制定工藝時的多樣性。

合理的焊接接頭設(shè)計與選擇不僅能保證鋼結(jié)構(gòu)的焊縫和整體的強度，還可以簡化生產(chǎn)工藝，節(jié)省制造成本。

第23頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭的選擇設(shè)計和選擇焊接接頭的主要因素：（1）保證焊接接頭滿足使用要求；（2）接頭形式能保證選擇的焊接方法正常施焊；（3）接頭形式應(yīng)盡量簡單，盡量采用平焊和自動焊焊接方法，少采用仰焊和立焊，且最大應(yīng)力盡量不設(shè)在焊縫上；（4）焊接工藝能保證焊接接頭在設(shè)計溫度和腐蝕介質(zhì)中正常工作；（5）焊接變形和應(yīng)力小，能滿足施工要求所需的技術(shù)、人員和設(shè)備的條件；（6）盡量使焊縫設(shè)計成聯(lián)系焊縫；（7）焊接接頭便于檢驗；（8）焊接前的準(zhǔn)備和焊接所需費用低；（9）對角焊縫不宜選擇和設(shè)計過大的焊角尺寸，試驗證明，大尺寸角焊縫的單位面積承載能力較低等。第24頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭的選擇第25頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接接頭的選擇第26頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的基本形式一、焊縫的基本形式焊縫：焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。分類：1、按空間位置可分為：平焊縫、橫焊縫、立焊縫、仰焊縫；2、按結(jié)合方式可分為：對接焊縫、角焊縫、塞焊縫；3、按焊縫斷續(xù)情況可分為：連續(xù)焊縫、斷續(xù)焊縫；4、按承載方式可分為：工作焊縫、聯(lián)系焊縫。焊縫是構(gòu)成焊接接頭的主體部分，對接接頭焊縫、角接接頭焊縫是焊縫的基本形式。第27頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的基本形式1、對接焊縫對接焊縫是沿著兩個焊件之間形成的，有不開坡口（或開I形坡口）和開坡口的兩種。焊縫表面形狀有上凸的和與表面平齊的。不開坡口開坡口第28頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的基本形式2、角焊縫角焊縫截面形狀

第29頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的基本形式3、工作焊縫和聯(lián)系焊縫工作焊縫(又稱承載焊縫)：焊縫與焊件串聯(lián)成整體主要承擔(dān)載荷的作用。焊縫一旦斷裂，鋼結(jié)構(gòu)就立即受到嚴(yán)重破壞。第30頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的基本形式聯(lián)系焊縫(又稱非承載焊縫)

焊縫與兩個或兩個以上的焊件并聯(lián)成整體(即連接作用)，焊縫不直接承擔(dān)載荷，工作中受力很小，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會立即失效。第31頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的布置對比1.避開應(yīng)力最大處；

2.焊縫遠(yuǎn)離加工面；

3.對稱布置變形小；

4.焊縫布置求分散；

5.便于操作想周到；

6.盡量平焊效率高。焊縫布置的一般原則：第32頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的布置對比第33頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的布置對比第34頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的布置對比第35頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的布置對比第36頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫的布置對比第37頁,共84頁，2024年2月25日，星期天坡口的基本形式坡口簡介坡口：根據(jù)設(shè)計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)成的溝槽。開坡口：用機械、火焰或電弧等加工坡口的過程。開坡口的目的：（1）是為保證電弧能深入到焊縫根部使其焊透，并獲得良好的焊縫成形以及便于清渣。（2）對于合金鋼來說，坡口還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例(即熔合比)的作用。第38頁,共84頁，2024年2月25日，星期天坡口的基本形式坡口類型（1）根據(jù)板厚不同，對接焊縫的焊接邊緣可分為卷邊、平對或加工成為V形、X形、K形和U形等坡口。第39頁,共84頁，2024年2月25日，星期天坡口的基本形式（2）根據(jù)焊件厚度、結(jié)構(gòu)形式及承載情況不同，角接接頭和T形接頭的坡口形式可分為I形、帶鈍邊的單邊V形坡口和K形坡口等。角接和T形接頭的坡口a)I形b)單邊V形（帶鈍邊）c)K形（帶鈍邊）第40頁,共84頁，2024年2月25日，星期天坡口的設(shè)計原則坡口的設(shè)計原則

坡口的形式和尺寸主要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的板厚、選用的焊接方法、焊接位置和焊接工藝等來選擇和設(shè)計。1)焊縫中填充的材料少；2)具有好的可焊性；3)坡口的形狀應(yīng)容易加工；4)便于調(diào)整焊接變形；第41頁,共84頁，2024年2月25日，星期天坡口的設(shè)計原則一般情況下，焊條電弧焊焊接6mm厚度的焊件和自動焊焊接14mm以下厚度的焊件時，可以不開坡口就可以得到合格的焊縫，但板間要留有一定的間隙，以保證熔敷金屬填滿熔池，確保焊透。鋼板超過上述厚度時，電弧不能熔透鋼板，應(yīng)考慮開坡口。第42頁,共84頁，2024年2月25日，星期天四、常用焊接符號

焊接圖是圖示焊接加工要求的一種圖樣，它應(yīng)將焊接件的結(jié)構(gòu)、與焊接的有關(guān)內(nèi)容表示清楚。(1)在視圖中焊縫的畫法

在視圖中，焊縫可用一組細(xì)實線圓弧或直線段（允許徒手畫）表示，如圖15-1a、b、c所示，也可采用粗實線（線寬為2b～3b）表示，如圖15-1d、e、f所示。(2)在剖視圖或斷面圖中焊縫的畫法

在剖視圖或斷面圖中，焊縫的金屬熔焊區(qū)通常應(yīng)涂黑表示，若同時需要表示坡口等的形狀時，可用粗實線繪制熔焊區(qū)的輪廓，用細(xì)實線畫出焊接前的坡口形狀，如圖15-1g、h所示。(3)在軸測圖中焊縫的畫法

用軸測圖示意地表示焊縫的畫法如圖15-1i所示：圖15-1第43頁,共84頁，2024年2月25日，星期天常用焊接符號常見的焊接接頭型式有：對接、搭接和T形接等。焊縫又有對接焊縫、點焊縫和角焊縫等，如圖15-2所示。圖15-2常見的焊縫和焊接接頭型式為了簡化圖樣上焊縫的表示方法，一般應(yīng)采用焊縫符號表示。焊縫符號一般由基本符號和指引線組成。必要時還可以加上輔助符號、補充符號和焊縫尺寸符號等。第44頁,共84頁，2024年2月25日，星期天基本焊接符號基本符號

基本符號是表示焊縫橫剖面形狀的符號，它采用近似于焊縫橫剖面形狀的符號表示，如圖15-1所示?；痉柌捎脤嵕€繪制（線寬約為0.7b）。圖15-1基本符號第45頁,共84頁，2024年2月25日，星期天基本焊接符號第46頁,共84頁，2024年2月25日，星期天輔助符號&補充符號輔助符號

輔助符號是表示焊縫表面形狀特征的符號，線寬要求同基本符號，見表15-2。不需確切地說明焊縫的表面形狀時，可以不用輔助符號。補充符號

補充符號是為了補充說明焊縫的某些特征而采用的符號，見表15-3。表15-3補充符號表15-2輔助符號第47頁,共84頁，2024年2月25日，星期天尺寸符號&外形符號尺寸符號

基本符號必要時可附帶有尺寸符號及數(shù)據(jù)，這些尺寸符號見表15-4。外形符號

外形符號表示對焊縫表面形狀的要求。焊縫外形包括平滑，上凸，下凹。外形上的字母表示整修焊縫的方法。外形符號表15-4尺寸符號第48頁,共84頁，2024年2月25日，星期天指引線&箭頭線&基準(zhǔn)線指引線=箭頭線+基準(zhǔn)線（2條——一條實線，一條虛線）有必要的時候允許箭頭線彎折一次；箭頭線的位置箭頭線相對焊縫的位置一般沒有特殊要求，可以指在焊縫的正面或反面。但在標(biāo)注單邊V形焊縫、帶鈍邊的單邊V形焊縫、帶鈍邊J形焊縫時，箭頭線應(yīng)指向帶有坡口一側(cè)的工件，如圖所示?；鶞?zhǔn)線的位置基準(zhǔn)線一般應(yīng)與圖樣的底邊平行，但在特殊條件下也可與底邊垂直。

基準(zhǔn)線的虛線可以畫在基準(zhǔn)線的實線的上側(cè)或下側(cè)。第49頁,共84頁，2024年2月25日，星期天基本符號相對基準(zhǔn)線的位置

當(dāng)箭頭線直接指向焊縫正面時（即焊縫與箭頭線在接頭的同側(cè)），基本符號應(yīng)注在基準(zhǔn)線的實線側(cè)；反之，基本符號應(yīng)注在基準(zhǔn)線的虛線側(cè),如圖1所示。標(biāo)注對稱焊縫和以及不致于引起誤解的雙面焊縫時，可不加虛線，如圖2所示圖1圖2第50頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊縫尺寸符號及其標(biāo)注位置焊縫尺寸符號及數(shù)據(jù)的標(biāo)注位置如圖，箭頭線應(yīng)指向帶有坡口一側(cè)的工件，如圖所示。1）焊縫橫截面上的尺寸標(biāo)在基本符號的左側(cè)；2）焊縫長度方向的尺寸標(biāo)在基本符號的右側(cè)；3）坡口角度，坡口面角度，根部間隙等尺寸標(biāo)在基本符號的上側(cè)或下側(cè)；4）相同焊縫數(shù)量符號標(biāo)在尾部；5）當(dāng)需要標(biāo)注的尺寸較多又不易分辨時，可在數(shù)據(jù)前面增加相應(yīng)的尺寸符號第51頁,共84頁，2024年2月25日，星期天標(biāo)注示例1）焊縫的標(biāo)注示例如表15-5所示。第52頁,共84頁，2024年2月25日，星期天標(biāo)注示例2）彎管焊接圖示例

圖示彎管由3部分焊接而成，即2個法蘭和1個1/4彎管。焊縫型式為角焊縫，焊縫環(huán)繞管頭一圈。第53頁,共84頁，2024年2月25日，星期天標(biāo)注示例3）支架焊接圖示例

圖示支架由5部分焊接而成，從主視圖上看，有三條焊縫，一處是件1和件2之間，沿件1周圍用角焊縫焊接；另兩處是件4和件3，角焊縫現(xiàn)場焊接。從Ａ視圖上看，有兩處焊縫，用角焊縫三面焊接。第54頁,共84頁，2024年2月25日，星期天五、焊接應(yīng)力與變形基本概念第55頁,共84頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的原因第56頁,共84頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的原因第57頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接殘余變形第58頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接殘余變形第59頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接殘余變形第60頁,共84頁，2024年2月25日，星期天焊接殘余變形第61頁,共84頁，2024年2月25日，星期天影響殘余變形的因素第62頁,共84頁，2024年2月25日，星期天影響殘余變形的因素第63頁,共84頁，2024年2月25日，星期天影響殘余變形的因素第64頁,共84頁，2024年2月25日，星期天影響殘