焊接基礎與焊接方法

第二十講焊接基礎與焊接方法主講：曹光明1完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法一、焊接概述1、焊接定義2、焊接分類二、電弧焊接基礎知識3、焊接特點及應用1、焊接電弧2、焊接冶金過程特點3、焊接接頭的組織與性能4、焊接材料三、常用焊接方法1、手弧焊2、氣體保護焊3、埋弧焊5、其它焊接方法4、氣焊與氣割2完整版課件ppt一、焊接概述1、焊接定義是永久性連接金屬材料的方法。焊接基礎與焊接方法是通過加熱、加壓，或加熱同時加壓的方法，使分離的金屬借助原子間的結(jié)合與擴散作用連接起來的工藝方法。2、焊接分類3完整版課件ppt3、焊接特點（1）節(jié)省材料，減輕重量。焊接基礎與焊接方法（2）可化大為小、以小拼大。簡化復雜和大型零件的制造過程。（3）適應性強?？珊阜秶鷱V，連接性能好。（4）能滿足特殊性能要求，可實現(xiàn)異種金屬和密封件的連接。（5）生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化。優(yōu)點缺點：焊接應力、變形，接頭易產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。4、焊接應用（1）制造金屬結(jié)構件；（2）制造機器零件和工具；（3）修復。4完整版課件ppt二、電弧焊基礎知識電弧焊是利用焊件與焊條（焊絲）間產(chǎn)生的電弧熱量，焊接基礎與焊接方法待冷卻凝固后形成牢固接頭的工藝方法。將焊件與焊條（焊絲）熔化，主要有：手弧焊、埋弧焊、氣體保護焊

1、焊接電?。?）引弧：瞬時接觸，瞬間短路，產(chǎn)生低壓大電流產(chǎn)生大量電子發(fā)射，兩極間氣體介質(zhì)電離形成電弧迅速分離2-4mm。具備兩個條件：電子發(fā)射、氣體電離。5完整版課件ppt（2）電弧本質(zhì)：是在電極與工件之間強烈而持久的氣體放電現(xiàn)象。焊接基礎與焊接方法電極可以是金屬絲、鎢絲、碳棒或焊條。電弧特點：低電壓、大電流、能量密度大、溫度高、移動性好。（3）電弧構造陰極區(qū)：2400K，約占總熱量的36-38%陽極區(qū)：2600K，約占總熱量的42-44%?；≈鶇^(qū)：6000-8000K，約占總熱量的20%。（4）電弧極性及應用使用直流電焊機時，有正、反接法。正接法：焊件接陽極，焊厚件。反接法：焊件接陰極，焊薄件。6完整版課件ppt2、焊接冶金過程特點焊接基礎與焊接方法是指焊接時在電弧高溫下焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)間的相互作用過程。和普通冶金相比，具有如下特點：（1）熔池溫度高（2）熔池小，冷速快?！兀–、Si、Mn）燒損厲害，降低力學性能。冶金反應不充分，難以達到平衡態(tài)。（3）在大氣中進行→產(chǎn)生氧化物、氮化物、氫脆→力學性能下降。（4）熔渣、保護氣體將熔池與空氣分開→有利于提高力學性能?？諝庵蠳2和O2的影響：Fe+O→FeO，C+O→CO，Mn+O→MnO，Si+2O→SiO2空氣中水汽的影響：H2O→2H+O7完整版課件ppt3、焊接接頭的組織與性能焊接基礎與焊接方法接頭焊縫熱影響區(qū)熔池金屬冷卻結(jié)晶所形成的鑄態(tài)組織。性能不低于基體金屬。焊縫兩側(cè)的母材，由于焊接熱的作用，組織和性能變化的區(qū)域。（1）熔合區(qū)是焊縫和基體金屬的交界區(qū)。窄：0.1-1mm，加熱溫度：T液~T固

過熱組織，σb、ψ、αk很差，是裂紋和局部脆斷的發(fā)源地。（2）過熱區(qū)加熱溫度：T固~Ac3+(100~200）℃，晶粒粗大，屬過熱組織，ψ、αk差，（3）正火區(qū)加熱溫度：Ac3-Ac3+(100~200）℃，正火組織，力性好（4）部分相變區(qū)：Ac1-Ac3之間，組織不均，力性稍差。8完整版課件ppt4、焊接材料焊接基礎與焊接方法焊條、焊絲、焊劑、保護氣體。主要介紹焊條（1）組成及作用焊芯：傳導電流及填充焊縫的金屬，其化學成分及非金屬夾雜物的多少直接影響焊縫的質(zhì)量焊芯是采用焊接專用綱絲制成，是經(jīng)過特殊冶煉而成。焊絲的牌號：H×元素符號×元素符號如：H08Mn2SiA芯絲直徑：min：0.4mm；max:9mm，一般：3.2-5mm。藥皮：穩(wěn)弧、去雜質(zhì)、滲合金，保護熔化金屬及焊縫。（2）分類①按藥皮熔渣性質(zhì)分：酸性焊條和堿性焊條9完整版課件ppt酸性焊條：焊接基礎與焊接方法藥皮中含SiO2、FeO等較多，熔渣呈酸性，氧化性較強，焊接時合金元素燒損多，焊縫中O、N較多，焊縫ψ、αk差，但工藝性好，用于一般鋼結(jié)構焊接。堿性焊條：藥皮中含較多的CaCO3、CaF2（螢石），熔渣呈堿性，并含有較多的Fe合金作脫氧劑及合金劑，CO2氣保護，CaO去S，CaF2去H，焊縫力性高，但對水、油、銹等較敏感，易產(chǎn)生氣孔，需焊前清理，電弧穩(wěn)定性差，一般采用直流反接，用于重要結(jié)構焊接，如鍋爐、壓力容器、合金結(jié)構鋼等。②按用途分：根據(jù)牌號編制方法分十大類：結(jié)構鋼焊條（J）、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條（R）、不銹鋼焊條（B）、堆焊焊條（D）、鑄鐵焊條（Z）、鎳及鎳合金焊條（N）、鋁及鋁合金焊條（L）、銅及銅合金焊條（T）、特殊用途焊條（TS）低溫鋼焊條（W）10完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法國標部標型號（按化學成分分類）牌號（按用途分類）國家標準號名稱代號類別名稱代號字母漢字GB/T5117-95碳鋼焊條E一結(jié)構鋼焊條J結(jié)GB/T5118-95低合金鋼焊條E一結(jié)構鋼焊條J結(jié)二鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條R熱三低溫鋼焊條W溫GB/T983-95不銹鋼焊條E四不銹鋼焊條G鉻A奧GB/T984-85堆焊焊條ED五堆焊焊條D堆GB/T10044-88鑄鐵焊條EZ六鑄鐵焊條Z鑄GB/T13814-92鎳及鎳合金焊條ENi七鎳及鎳合金焊條Ni鎳GB/T3670-93銅及銅合金焊條條TCu八銅及銅合金焊條T銅GB/T3669-83鋁及鋁合金焊條TAL九鋁及鋁合金焊條L鋁十特殊用途焊條TS特11完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法焊條型號：“E××××”，表示熔敷金屬抗拉強度的最小值，單位為10MPa，表示焊接電流種類及藥皮類型第三位數(shù)字表示焊接位置0和1表示焊條適于全位置焊接，2表示適于平焊及平角焊，4表示適于向下立焊12完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法焊條牌號：以結(jié)構鋼焊條為例：Ｊ422結(jié)構鋼焊條焊縫金屬抗拉強度大于等于420MPa藥皮類型（鈦鈣型）和電源種類（交直流）最后一位數(shù)字的意義：1-氧化鈦型，直流或交流；2-氧化鈦鈣型，直流或交流；3-鈦鐵礦型，直流或交流；4-氧化鐵型，直流或交流；5-纖維素型，直流或交流；6-低氫鉀型，直流或交流；7-低氫鈉型，直流；8-石墨型，直流或交流；9-鹽基型，直流。13完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法（3）焊條選用原則（1）等強度原則：（2）同成分原則：即選用與母材同強度等級的焊條。即按母材化學成分選用相應成分的焊條。（3）抗裂紋原則：焊接剛度大，形狀復雜，使用中承受動載荷的結(jié)構時，應選用抗裂性好的堿性焊條。（4）抗氣孔原則：受焊接工藝條件的限制時，應選用抗氣孔能力強的酸性焊條。（5）低成本原則：在滿足使用要求的前提下，盡量選用工藝性能好、低成本、高效率的焊條。14完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法三、常用焊接方法1、手弧焊（1）設備：弧焊機①對弧焊機的要求：a具有一定的空載電壓以滿足引弧的需要,一般為50～80V。b限制適當?shù)亩搪冯娏鳎悦庖疬^載損壞,一般不超過工作電流的1.25-2倍。c應有保證電弧穩(wěn)定的電弧電壓,一般情況下，電弧電壓在16～35V范圍內(nèi)。d焊接電流應具有可調(diào)節(jié)性。15完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法三、常用焊接方法1、手弧焊（1）設備：弧焊機②類型：直流、交流電焊機直流電焊機：普通直流弧焊機：整流弧焊機：電動機＋發(fā)電機，電弧穩(wěn)定，焊接薄板、鑄鐵、合金鋼、有色金屬。但結(jié)構復雜，噪聲大、成本高、維修困難?；『刚髌鳌ｋ娀》€(wěn)定，結(jié)構簡單，重量輕，無噪聲，制造維修方便。交流弧焊機：有特殊要求的降壓變壓器。結(jié)構簡單，制造方便，價格便宜，使用可靠，維修容易，工作噪聲小，但電弧穩(wěn)定性差。16完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法三、常用焊接方法

1、手弧焊

（1）設備：弧焊機

普通直流弧焊機整流弧焊機：交流弧焊機17完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法（2）手弧焊工藝①焊前準備：下料、整形、表面清理。焊接接頭型式：對接接頭、搭接接頭、角接接頭和T形接頭。為什么開坡口？工件厚度＞6mm即開，保證焊透為防止燒穿，坡口的根部，留有的2～3mm直邊，稱為“鈍邊”。坡口基本形式：I形坡口、Y形坡口、V形坡口、K型坡口。②焊縫的空間位置：平焊、立焊、橫焊、仰焊③焊接規(guī)范：焊接時的各種參數(shù)，手弧焊主要有：焊條直徑：主要根據(jù)厚度。焊接電流：據(jù)焊條直徑和焊縫位置大：咬邊、燒穿、飛濺、過熱小：焊不透、夾渣等經(jīng)驗公式：I=k·dk-經(jīng)驗系數(shù)，一般為30-50。平焊時，K取較大值，其他位置焊時，K取較小值。焊接速度：電弧長度：④操作過程：引弧、運條、焊縫的連接與收尾18完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法（3）手弧焊的特點與應用與氣焊相比有如下特點：①溫度高，熱量集中，速度快，生產(chǎn)率高，熱影響區(qū)小，焊接變形小；②產(chǎn)生氣體和熔渣保護，去除有害元素，滲合金元素，化學成分較好。總之，焊條電弧焊焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，焊接變形小。與埋弧自動焊相比有如下特點：②但對焊工技術要求高，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，厚件、長焊縫焊接時生產(chǎn)率較低。①設備簡單，操作靈活，適應性強，各種位置、焊接結(jié)構中焊機不能到達的部位以及各種不規(guī)則的焊縫都能施焊；應用范圍：適用于單件小批生產(chǎn)，用于厚度2mm以上，各種焊接位置，短的、不規(guī)則的焊縫，以及焊機不能到達的部位的焊接。鈦等易氧化的金屬不能用手弧焊。19完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法2、氣體保護焊（1）氬弧焊氬弧焊分為不熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊。1）不熔化極氬弧焊采用高熔點的純鎢或鎢的合金棒作電極的惰性氣體保護焊，又稱鎢極氬弧焊適于焊接厚度為4-6mm以下的薄板。一般采用直流正接法，以減少鎢極燒損。但焊接Al、Mg及其合金時，宜用反接法（陰極破碎作用有利于焊接熔合和保證質(zhì)量）。2）熔化極氬弧焊以連續(xù)送進的金屬焊絲作電極的氬氣保護焊。特點：①焊接電流比較大，生產(chǎn)率高，適宜焊接25mm以下的中厚板。②常采用直流反接，可使電弧穩(wěn)定，對有些金屬件有“陰極破碎”作用。③需有送絲機構。20完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法2、氣體保護焊（1）氬弧焊4）特點和應用①保護效果好，焊接質(zhì)量優(yōu)良，焊縫成形美觀，無渣殼。②電弧穩(wěn)定，熱影響區(qū)小，焊后變形小。③氣體保護，明弧可見，便于操作，易實現(xiàn)全位置焊接，易于自動控制。④氬氣昂貴，設備造價高。適用所有金屬材料的焊接。尤其易氧化的有色金屬及合金鋼材料的焊接。如：鋁、鎂、鈦及其合金和耐熱鋼、不銹鋼等。21完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法2、氣體保護焊（2）CO2氣體保護焊利用CO2作為保護氣體的熔化極電弧焊。1）原理：焊絲經(jīng)軟導管、導電嘴送出→從噴嘴中噴出CO2氣體→包圍焊絲端部及熔池（引燃電?。?。2）特點①成本低。（僅手弧焊的40%左右）②生產(chǎn)率高。（比手弧焊提高1-4倍，沒有渣殼，自動送絲）③操作性能好。（明弧焊接，方便操作，適合于各種位置的焊接）④質(zhì)量較好。（熱影響區(qū)小，含H低，抗裂性好）⑤缺點：氧化嚴重，熔滴飛濺較為嚴重，焊縫外形不夠光滑；易產(chǎn)生氣孔。主要用于焊接30mm以下的低碳鋼和強度級別不高的低合金結(jié)構鋼焊接。也可用于耐磨件的堆焊、鑄鋼件的焊補。22完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法3、埋弧焊（1）定義：是利用連續(xù)送進的焊絲在焊劑層下產(chǎn)生電弧而自動進行焊接的方法。在焊縫處撒放焊劑→焊絲送入電弧區(qū)→選定弧長→引弧燃燒→焊機帶動焊絲勻速前移工件焊絲熔化→較大體積熔池→焊縫焊劑熔化→熔渣→保護焊縫焊劑蒸發(fā)→熔渣泡→隔絕空氣，防止熔滴外濺減少電弧熱能損失，阻止弧光四射23完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法（2）埋弧焊特點：1）生產(chǎn)率高（手弧焊的5~10倍）。①允許采取大電流焊接（可高達1000A以上）；②焊劑和熔渣有隔熱作用，熱能利用率高，可以不開或少開坡口；③省工、省料，焊絲利用率高；④焊劑用量少，且便宜。2）焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定。3）節(jié)省焊接材料。4）勞動條件好。5）適應性差，只能平焊中厚板、長直焊縫、大直徑（φ>500mm）環(huán)焊縫。24完整版課件ppt焊接基礎與焊接方法4、氣焊與氣割（1）氣焊用可燃性氣體燃燒的高溫火焰