船舶焊接工藝-第五章第4-5-6節(jié)-其它焊接方法幻燈片課件

第四節(jié)其它焊接方法本節(jié)簡要介紹船舶制造過程中其它焊接方法:電渣焊（ESW)、等離子弧(PAW)、電阻焊(RW)、釬焊(BW)及高能密度焊(HPDW)。

（一）電渣焊原理

原理：利用電流通過液態(tài)熔渣產(chǎn)生的電阻熱加熱熔化母材與電極（填充金屬）并在冷卻滑塊作用下強制形成焊縫的焊接方法，其原理如圖5－38所示。

電渣焊過程：電弧產(chǎn)生→焊劑熔化形成渣池→電弧熄滅、熔渣導(dǎo)電產(chǎn)生電阻熱→金屬熔化形成熔池→凝固結(jié)晶、形成焊縫。

（二）電渣焊的主要特點1．適合焊接厚件，生產(chǎn)率高、成本低；2．焊縫質(zhì)量好；3．以焊代鑄、代鍛；4．焊接接頭的組織粗大。

（三）電渣焊的分類及其應(yīng)用電渣焊根據(jù)所采用電極的形式不同分為下面幾種類型：

1．絲極是電渣焊（如圖5－38所示）絲極電渣焊可同時采用1～3根焊絲或更多根焊絲進(jìn)行焊接。主要用于焊接厚度40mm以上的較長直縫的焊接。還可用于大型圓形焊件的環(huán)縫焊接，但需輔助裝置配合。

圖5－38絲極電渣焊原理示意圖

1—焊件；2—金屬熔池；3—渣池；4—導(dǎo)電嘴；5—焊絲；6—強制形成裝置；7—引出板；8—焊縫；9—引出板；10—金屬熔滴；11—引弧板（槽形）。

2．板極電渣焊（如圖5－39所示）

板極電渣焊由于過長的板極會給操作上帶來困難，因此這種方法適用大斷面且焊縫長度不超過1.5m的短焊縫的焊接。圖5－39板極電渣焊示意圖1—工件；2—板極；3—強制形成裝置。

3．熔嘴電渣焊（如圖5－40所示）熔嘴電渣焊根據(jù)工件厚度不同，可用一個或多個熔嘴同時焊接，同時熔嘴可以做成各種曲線或曲面形狀，主要用于大斷面及變斷面的長焊縫的焊接，如大型船舶的艉柱等的焊接。目前可焊厚度已達(dá)2m，焊縫長度已達(dá)10m以上。

圖5－40熔嘴電渣焊示意圖1—工件；2—熔嘴；3—導(dǎo)絲管；4—焊絲；5—強制形成裝置。二、等離子弧焊接（一）等離子弧焊接的基本原理1.原理：等離子弧焊接是利用特殊構(gòu)造的等離子弧焊槍所產(chǎn)生的高溫等離子弧，并在保護(hù)氣體的保護(hù)下，熔合金屬的一種焊接方去。

2.特點：

1）焊件不易氧化；2）便于操作，容易實現(xiàn)全位置自動化；3）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形；4）焊縫致密，成形美觀；5）電弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁結(jié)構(gòu)；6）弧柱溫度高，焊接速度快，生產(chǎn)率高。3.應(yīng)用：等離子弧焊接已日益廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，特別是國防工業(yè)和尖端技術(shù)所用銅合金、合金鋼、鎢、鉬、鈷、鈦等金屬的焊接。如鈦合金的導(dǎo)彈殼體、波紋管及膜盒、微型繼電器、電容器的外殼封接及飛機上一些薄壁容器等均可用等離子弧焊。圖5－42穿透型等離子弧焊接示意圖（三）等離子弧焊接的基本方法根據(jù)焊縫成形原理，等離子弧可分為穿透型等離子弧焊接、熔透型等離子弧焊接和微束等離子弧焊接等三種基本方法。圖5－43穿透型等離子弧焊焊接過程

1.穿孔型等離子弧焊接

大電流等離子弧焊。2.熔入型等離子弧焊接

同一般鎢極氬弧焊相似；適用于薄板，多層焊縫的蓋面及角焊縫；焊速較快。3.微束等離子弧焊接

30A以下的熔入型等離子弧焊,用于焊接0.025～2.5mm的箔材及薄板；弧柱細(xì)、能量集中，焊速快、焊縫及HAZ窄，焊接質(zhì)量好。三、電阻焊原理：利用電流通過接觸處及焊件產(chǎn)生的電阻熱，將焊件加熱到塑性或局部熔化狀態(tài)，再施加壓力形成焊接接頭的焊接方法。特點：生產(chǎn)率高，焊接變形小，勞動條件好，操作方便，易于實現(xiàn)自動化。但電阻焊設(shè)備復(fù)雜，投資大，耗電量大。接頭形式和工件厚度受到一定的限制。應(yīng)用：適合于大批量生產(chǎn)，在自動化生產(chǎn)線上（如汽車制造）應(yīng)用較多，甚至采用機器人。電阻焊分類：點焊主要用于厚度在4mm以下薄板沖壓殼體結(jié)構(gòu)及鋼筋焊接，尤其是汽車和飛機的制造?？p焊適合于焊接3mm以下的薄板結(jié)構(gòu)，如油箱、煙道焊接等。對焊適宜主要用于棒料的對接。四、釬焊原理：利用熔點比母材低的金屬作釬料，加熱將釬料熔化，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散實現(xiàn)連接的焊接方法。釬焊接頭的形成過程示意圖

特點：釬焊焊接變形小，焊件尺寸精確，可以焊接異種材料和一些其它方法難以焊接的特殊結(jié)構(gòu)（如蜂窩結(jié)構(gòu)）。釬焊可以整體加熱，一次焊成整個結(jié)構(gòu)的全部焊縫。因此生產(chǎn)率高，并且易于實現(xiàn)機械化和自動化。焊接材料：主要有釬料和釬劑。釬料作為填充金屬起連接作用；釬劑主要起去除氧化膜和油污，保護(hù)接觸面，改善釬料的潤濕性作用。釬焊的分類：硬釬焊釬料熔點高于450℃；

軟釬焊釬料熔點低于450℃。應(yīng)用：釬焊主要用精密儀表、電氣零部件、異種金屬構(gòu)件、復(fù)雜的薄板結(jié)構(gòu)及硬質(zhì)合金刀具的焊接。五、高能密度焊

1．高能量密度焊的特點：高能密度焊有時簡稱高能焊，是指功率密度（或能量密度）比通常的氣體保護(hù)焊高的一類焊接方法。（1）功率密度高、加熱集中、熱效率高，因而產(chǎn)生的變形極小，且熱影響區(qū)極窄，特別適宜于精密焊接和微型焊接。（2）可獲得深寬比大的焊縫，焊接厚度大的焊件可不開坡口一次成形。（3）可用于難容金屬、熱敏感性強的金屬以及熱物理性能差異懸殊的材料的焊接。（4）高能密度焊的焊接參數(shù)均能單獨進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且可調(diào)范圍寬，因而所焊厚度的材料范圍大。（5）生產(chǎn)效率高，在大批量生產(chǎn)的條件下，焊接成本低，大約為氣體保護(hù)焊成本的一半或更低一些。除上述優(yōu)點外，與其它焊接工藝相比，高能密度焊的設(shè)備價格較昂貴，以及對焊件的加工精度、接頭間隙的控制有較嚴(yán)格的要求。

2.電子束焊接

原理：利用加速和聚焦電子束轟擊置于真空或非真空中焊件所生的熱能進(jìn)行焊接的方法稱為電子束焊。電子束焊接示意圖

特點：

1）焊縫金屬純度高；2）焊縫表面質(zhì)量好，內(nèi)部熔合性好；3）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形；4）控制靈活，精度高，適應(yīng)性強。

應(yīng)用：電子束焊應(yīng)用廣泛，從微型電子線路組件、真空膜盒、鉬箔蜂窩結(jié)構(gòu)、原子燃料器件到大型的導(dǎo)彈外殼都可以采用電子束焊接。此外，熔點、導(dǎo)熱性、溶解度相差很大的異種金屬，在真空中使用的器件和內(nèi)部要求真空的密封器件等，用真空電子束焊接也能得到良好接頭。

3.激光焊原理：是利用激光器產(chǎn)生的激光光束，使其聚集到105W/cm2

以上的能量密度，當(dāng)作用于焊件接縫處時，焊件吸收光能而轉(zhuǎn)換成熱能，使金屬熔化形成焊縫。特點：

1）焊接熱影響區(qū)極小，焊件難于變形；2）焊件不易被氧化，可在空氣中焊接；3）焊接設(shè)備與焊件間無接觸，可焊接難于接近的接頭。

應(yīng)用：激光焊比較容易實現(xiàn)異種金屬和異種材料的焊接，目前已廣泛用于電子工業(yè)和儀表工業(yè)中微型件的焊接。

第五節(jié)常用焊接方法的比較和選用焊接方法的選用應(yīng)根據(jù)各種焊接方法的特點和焊接結(jié)構(gòu)制造要求，綜合考慮其焊接質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和工藝可行性。選用時應(yīng)考慮以下幾個方面。

1.接頭質(zhì)量和性能要符合結(jié)構(gòu)要求選擇焊接方法要考慮金屬的焊接性、焊接方法的特點和結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求。例如，鋁容器焊接，質(zhì)量要求高的應(yīng)用氬弧焊。焊接薄板殼體，變形要求小時，用CO2氣體保護(hù)焊或電阻焊。

2.考慮經(jīng)濟(jì)性，生產(chǎn)率高成本低單件小批量生產(chǎn)、短焊縫選用焊條電弧焊焊；成批生產(chǎn)中厚板長直縫選用埋弧自動焊；40mm以上厚板，采用電渣焊一次焊成，生產(chǎn)率高。

3.工藝性焊接方法選用要考慮是否有這種方法的設(shè)備和焊接材料，在室外或野外施工是否有電源等條件，焊接工能否實現(xiàn)。例如，不能用雙面焊，而只能用單面焊又要焊透時，宜用鎢極氬弧焊打底，易于保證焊接質(zhì)量。上述幾個方面在實際焊接生成中應(yīng)綜合考慮，統(tǒng)籌安排。

常用焊接方法的比較和選用第六節(jié)焊縫符號

一、焊縫符號焊縫符號是工程語言的一種，它可以統(tǒng)一焊接結(jié)構(gòu)圖紙上的符號。焊縫符號表示法是指在圖樣上標(biāo)注焊接工藝方法、焊縫形式和焊縫尺寸的符號。根據(jù)GB324－88標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊縫符號主要由基本符號、輔助符號、補充符號、焊縫尺寸符號及指引線等組成。

（一）基本符號

基本符號是表示焊縫橫截面形狀的符號，常用焊縫的基本符號、圖示法及標(biāo)注方法示例見表5－20。

表5－20焊縫符號及標(biāo)注方法

（二）輔助符號輔助符號是表示焊縫表面形狀特征的符號，見表5－21，不需要確切地說明焊縫表面形狀時，可以不加注此符號。

表5－21輔助符號及標(biāo)注方法（三）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5－22。表5－22補充符號及標(biāo)注方法

（四）指引線指引線由帶箭頭的箭頭線和兩條基準(zhǔn)線（一條為細(xì)實線，一條為虛線）兩部分組成，如圖5－51所示。虛線可畫在細(xì)實線的上側(cè)或下側(cè)，基準(zhǔn)線一般與標(biāo)題欄的長邊相平行，必要時，也可與標(biāo)題欄的長邊相垂直。箭頭線用細(xì)實線繪制，箭頭指向有關(guān)焊縫處，必要時允許箭頭線折彎一次。當(dāng)需要說明焊接方法時，可在基準(zhǔn)線末端增加尾部符號，參見表5－22。圖5-51指引線（五）焊縫尺寸焊縫尺寸一般不標(biāo)注，設(shè)計或生產(chǎn)需要注明焊縫尺寸時才標(biāo)注，常用焊縫尺寸符號見表5－23。表5－23焊縫尺寸符號含義

（六）焊接方法焊接方法很多，常用的有：電弧焊、電渣焊、點焊和釬焊等。焊接方法可用文字在技術(shù)要求中注明，也可用數(shù)字代號直接注寫在尾部符號中。常用焊接方法及代號，見表5－25。表5－25焊接方法及代號

二、焊縫的標(biāo)注方法

（一）箭頭線與焊縫位置的關(guān)系

箭頭線相對焊縫的位置一般沒有特殊要求，箭頭線可以標(biāo)在有焊縫一側(cè)，也可以標(biāo)注在沒有焊縫一側(cè)，如圖5－52所示，并參見表5－20。

圖5－52箭頭線的位置（二）基本符號相對基準(zhǔn)線的位置為了在圖樣上能確切地表示焊縫位置，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了基本符號相對基準(zhǔn)線的位置，見圖5－53所示。（1）如果焊縫接頭在箭頭側(cè)，則將基本符號標(biāo)在基準(zhǔn)線的細(xì)實線一側(cè)，如圖5－53a所示。（2）如果焊縫接頭不在箭頭側(cè)，則將基本符號標(biāo)在基準(zhǔn)線的虛線一側(cè)，如圖5－53b所示。（3）標(biāo)注對稱焊縫及雙面焊縫時，可不畫虛線，如圖5－53c所示。圖5－53基本符號相對基準(zhǔn)線的位置