材料成形工艺1214.ppt

第十章 金属焊接成形的主要工艺机械工程学院周志斌2011.12.14焊接（焊接（welding)welding)利用加热或加压，把两个分离的利用加热或加压，把两个分离的金属连接成一个不可拆卸的整体的工艺方法。金属连接成一个不可拆卸的整体的工艺方法。a)铆钉连接b)螺纹连接c)焊接一、焊接概述一、焊接概述fusion weldingpressure weldingsoldering气焊气焊电渣焊电渣焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊埋弧焊埋弧焊氩弧焊氩弧焊COCO2 2保护焊保护焊气体保护焊气体保护焊手工电弧焊手工电弧焊电弧焊电弧焊熔化焊熔化焊摩擦焊摩擦焊爆炸焊爆炸焊超声波焊超声波焊扩散焊扩散焊点焊点焊缝焊缝焊对焊对焊电阻焊电阻焊压力焊压力焊软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊钎焊钎焊常用焊接方法常用焊接方法火火火火焰焰焰焰钎钎钎钎焊焊感感感感应应应应钎钎钎钎焊焊电电电电阻阻阻阻钎钎钎钎焊焊炉炉炉炉中中中中钎钎钎钎焊焊烙烙烙烙铁铁铁铁钎钎钎钎焊焊盐盐盐盐浴浴浴浴钎钎钎钎焊焊问题：三类焊接方法有何本质上的不同？熔焊属于液相焊接。焊缝类似铸态组织。熔焊属于液相焊接。焊缝类似铸态组织。压焊属于固相焊接，一般需要同时加压和加压焊属于固相焊接，一般需要同时加压和加热。加热热。加热 温度不得超过母材熔点。温度不得超过母材熔点。钎钎焊焊属于固属于固-液相焊接，加热液相焊接，加热 温度高于填充温度高于填充钎钎料熔化温度，但也料熔化温度，但也不得超过母材熔点。不得超过母材熔点。1 1）电焊条的组成及作用电焊条的组成及作用电焊条电焊条焊芯焊芯core winecore wine药皮药皮coatcoat一、焊条电弧焊一、焊条电弧焊(SMAW)1.电焊条（电焊条（welding rod）（1 1）导电；）导电；（2 2）作为焊缝的填充金属）作为焊缝的填充金属（1 1）稳弧；）稳弧；（2 2）保护焊接区；（造气、造渣）保护焊接区；（造气、造渣）（3 3）冶金处理；（渗加合金元）冶金处理；（渗加合金元素、脱氧脱硫）素、脱氧脱硫）焊芯的作用焊芯的作用药皮的作用药皮的作用a)a)光焊丝焊接的焊缝光焊丝焊接的焊缝b)b)带药皮焊条焊接的焊缝带药皮焊条焊接的焊缝固态渣壳固态渣壳液态熔渣液态熔渣焊缝焊缝熔池熔池金属熔滴金属熔滴 焊条药皮焊条药皮焊条芯焊条芯气体气体七大类：七大类：碳钢焊条碳钢焊条；低合金钢焊条低合金钢焊条；不锈钢焊条；不锈钢焊条；堆焊焊条；堆焊焊条；铸铁焊条及焊丝；铸铁焊条及焊丝；铜及铜合金焊条；铜及铜合金焊条；铝及铝合金焊条；铝及铝合金焊条；2 2）电焊条的种类及牌号电焊条的种类及牌号具体牌号表示：具体牌号表示：2位数字表示小类，位数字表示小类，含义因大类不同而异含义因大类不同而异大写拼音字母表示大类；大写拼音字母表示大类；如如“J”，表示结构钢焊条；，表示结构钢焊条；“A”：表示铬镍不锈钢焊条：表示铬镍不锈钢焊条表示药皮类型和所需电源类型；表示药皮类型和所需电源类型；09“2”表示表示“钛钙型药皮，钛钙型药皮，交直流两用交直流两用”“7”表示表示“低氢型药皮，低氢型药皮，直流电源直流电源”“J422”表示结构钢焊条，焊缝抗拉强度表示结构钢焊条，焊缝抗拉强度420MPa，钛钙型药皮，交直流两用钛钙型药皮，交直流两用“J507”表示结构钢焊条，焊缝抗拉强度表示结构钢焊条，焊缝抗拉强度500MPa，低氢型药皮，直流电源低氢型药皮，直流电源两种常用焊条：两种常用焊条：2.2.焊条电弧焊工艺焊条电弧焊工艺（1 1）接头形式与坡口）接头形式与坡口序号序号示意图示意图适用板厚适用板厚焊缝名称焊缝名称卷边对接焊缝卷边对接焊缝（喇叭型）（喇叭型）113平对焊缝平对焊缝（I 形焊缝）形焊缝）238V形焊缝形焊缝3326对接接头对接接头序号序号示意图示意图适用板厚适用板厚焊缝名称焊缝名称4单边单边V形焊缝形焊缝5620602060326U形焊缝形焊缝单边单边U形焊缝形焊缝（J型焊缝）型焊缝）对接接头对接接头序号序号示意图示意图适用板厚适用板厚焊缝名称焊缝名称7X形焊缝形焊缝891240601260双双U形焊缝形焊缝K形焊缝形焊缝对接接头对接接头填角焊填角焊开槽焊开槽焊塞焊塞焊开槽焊开槽焊搭接接头搭接接头填角焊填角焊双面开坡口双面开坡口单面开坡口单面开坡口注意：使用中尽量避免单面角焊缝注意：使用中尽量避免单面角焊缝MPPMT T形接头形接头种种类类特特点点种种类类特特点点简单，但强度低简单，但强度低强度较大强度较大强度大，美观强度大，美观强度大，美观强度大，美观易装配，经济易装配，经济易装配，经济易装配，经济有准确直角，刚度大有准确直角，刚度大焊缝多，不合理焊缝多，不合理角接头角接头二、二、埋弧焊埋弧焊(submerged arc welding)(submerged arc welding)埋弧焊时，采用不切断的盘状焊丝，配用一种颗粒状的焊剂，埋弧焊时，采用不切断的盘状焊丝，配用一种颗粒状的焊剂，以代替手弧焊时的焊条。焊接过程中，焊剂不断撒在焊件接缝上及以代替手弧焊时的焊条。焊接过程中，焊剂不断撒在焊件接缝上及其近旁地区。焊丝末端伸入焊剂内并与焊件之间产生电弧。由于电其近旁地区。焊丝末端伸入焊剂内并与焊件之间产生电弧。由于电弧被焊剂层所覆盖，焊工看不到电弧，故称埋弧焊，即电弧在焊剂弧被焊剂层所覆盖，焊工看不到电弧，故称埋弧焊，即电弧在焊剂层下燃烧的电弧焊。层下燃烧的电弧焊。埋弧焊时，全部焊接操作包括引弧、焊丝下送和弧长调节、焊埋弧焊时，全部焊接操作包括引弧、焊丝下送和弧长调节、焊丝前移以及焊缝收尾等全部由机械来完成的称自动埋弧焊丝前移以及焊缝收尾等全部由机械来完成的称自动埋弧焊(automatic submerged arc welding)(automatic submerged arc welding)。若引弧和焊丝送进由机械。若引弧和焊丝送进由机械来完成，而电弧操纵由手工完成的称半自动埋弧焊来完成，而电弧操纵由手工完成的称半自动埋弧焊(semi-(semi-automatic submerged arc welding)automatic submerged arc welding)。二、埋弧自动焊1 1、什么是埋弧自动焊、什么是埋弧自动焊？电弧在焊剂层下燃烧电弧在焊剂层下燃烧 ；焊丝自动送进；焊丝自动送进。埋弧焊装置示意图埋弧焊装置示意图焊剂漏斗焊剂漏斗焊丝盘焊丝盘焊丝焊丝送丝机构送丝机构控控制制箱箱导电嘴导电嘴覆盖焊剂覆盖焊剂焊焊 件件弧焊电源弧焊电源埋弧焊接过程示意图埋弧焊接过程示意图 2 3 54 69 10图中：图中：1-1-电弧；电弧；2-2-母材；母材；3-3-焊剂；焊剂；4-4-焊丝；焊丝；5-焊剂漏斗；焊剂漏斗；6-导电嘴；导电嘴；7-熔渣；熔渣；8-金属熔池；金属熔池；9-渣壳；渣壳；10-焊缝。焊缝。2、埋弧自动焊是如何进行的？焊丝充填焊缝金属；焊丝充填焊缝金属；焊剂熔渣对金属熔池起保护熔渣对金属熔池起保护和调整和调整焊缝金属的合金成分（脱氧、合金化）焊缝金属的合金成分（脱氧、合金化）3 3、埋弧自动焊有哪些应用特点？、埋弧自动焊有哪些应用特点？焊缝质量好。减少了合金元素的烧损，焊缝焊缝质量好。减少了合金元素的烧损，焊缝内在质量好；飞溅少，表面光整平直、美观。内在质量好；飞溅少，表面光整平直、美观。特特点点生产效率高。用较大的电流（生产效率高。用较大的电流（100A），有），有高的熔敷率，熔深大；工艺参数可以自动调高的熔敷率，熔深大；工艺参数可以自动调节，电弧工作稳定；焊丝自动送进。节，电弧工作稳定；焊丝自动送进。生产成本低。生产成本低。表现为焊材利用率高。焊接一些表现为焊材利用率高。焊接一些中厚钢板可不开坡口，节约机加工成本。中厚钢板可不开坡口，节约机加工成本。劳动条件得到改善。排除了电弧光对工作环境劳动条件得到改善。排除了电弧光对工作环境的危害。对焊工的操作技术要求不高。的危害。对焊工的操作技术要求不高。适合于焊低碳钢、低合金钢和低碳不锈钢适合于焊低碳钢、低合金钢和低碳不锈钢 。碳当量一般不大于。碳当量一般不大于 0.30.30.40.4 并要求含并要求含 S S、P P量低。量低。还可用来焊接铜合金、镍合金，但不适合还可用来焊接铜合金、镍合金，但不适合焊接铝、钛合金。焊接铝、钛合金。最适合于焊接中厚板（最适合于焊接中厚板（6mm6mm以上）的长直和以上）的长直和连续环形焊缝，但只适合于焊接平焊缝连续环形焊缝，但只适合于焊接平焊缝。埋弧自动焊广泛应用于造船、压力容器、埋弧自动焊广泛应用于造船、压力容器、石化、桥梁、重型机器等行业。石化、桥梁、重型机器等行业。4、埋弧自动焊怎么用？、埋弧自动焊怎么用？主要考虑以下内容：合理选用焊接材料，包括焊剂和焊丝焊丝；科学规范工艺参数，包括电流、电弧电 压与焊接速度等；确立工艺和质量保证措施；5、埋弧自动焊工艺应考虑哪些内容？1 1）埋弧焊埋弧焊焊接材料的选用焊接材料的选用（一）（一）焊剂焊剂 作作 用用与与焊条条药皮相似皮相似 要要 求求稳 弧弧低低 S、P不易不易产生裂生裂纹、气孔、气孔熔点、粘度、熔点、粘度、颗粒度、粒度、结合合强度合适度合适吸潮性小吸潮性小不不产生有害气体生有害气体（二）（二）焊剂与焊剂与焊丝焊丝的配用原则（焊普通结构钢）的配用原则（焊普通结构钢）原原 则则母材合金成分与使用条件为依据母材合金成分与使用条件为依据 高高Mn Mn 高高Si Si 焊剂配用低碳钢焊丝焊剂配用低碳钢焊丝重要结构用重要结构用高高Mn 高高Si 焊剂配用焊剂配用 中中Mn 焊丝焊丝低低Mn 高高Si 焊剂配用高焊剂配用高 Mn 焊丝焊丝 实实 例例高高Mn 高高Si 焊剂焊剂与与低碳钢焊丝低碳钢焊丝H08、H08A配用；重要结构配用中配用；重要结构配用中Mn 焊焊丝丝H08Mn 或或H08MnA（三）高Mn高Si焊剂的作用与渣系反应 作作 用用提高提高Mn、Si 含量，降低热裂纹敏含量，降低热裂纹敏感性，提高焊缝综合力学性能。感性，提高焊缝综合力学性能。渣渣 系系 反反 应应 2Fe+SiO2=2FeO+Si Fe+MnO=2FeO+Mn说明：说明：渣系反应中被还原出来的渣系反应中被还原出来的 Si、Mn 通过熔通过熔渣扩散进入渣扩散进入熔池金属内。熔池金属内。熔滴过渡中，金属熔滴伴随有碳的氧化烧损，熔滴过渡中，金属熔滴伴随有碳的氧化烧损，有利于减少熔池中的溶氢量有利于减少熔池中的溶氢量。焊接电流焊接电流 焊接电流主要影响焊接电流主要影响焊缝形状与尺寸。焊缝形状与尺寸。熔深熔深H H 与电流与电流I I成正成正比，即比，即 H=KH=Km m I I K Km m-熔深系数。熔深系数。2）埋弧焊焊接工艺参数的选用）埋弧焊焊接工艺参数的选用焊接电流对焊缝成形的影响焊接电流对焊缝成形的影响焊接电流对焊缝成形的影响焊接电流对焊缝成形的影响B-焊缝宽度焊缝宽度H-熔深熔深a-余高余高电弧电压电弧电压 加大加大电弧电压不会电弧电压不会带来什么好处。相反，带来什么好处。相反，将使电弧增长，会造将使电弧增长，会造成电弧不稳定，熔宽成电弧不稳定，熔宽增加，余高减小，可增加，余高减小，可能出现咬边。能出现咬边。电弧电压对焊缝成形的影响电弧电压对焊缝成形的影响电弧电压对焊缝成形的影响电弧电压对焊缝成形的影响B-焊缝宽度焊缝宽度H-熔深熔深a-余高余高 焊接速度焊接速度 焊接速度必须选择焊接速度必须选择适宜。适宜。若过快，即线能量小，若过快，即线能量小，使得熔深浅，余高低，焊使得熔深浅，余高低，焊缝窄并影响焊材和母材的缝窄并影响焊材和母材的熔合，易出现气孔、未焊熔合，易出现气孔、未焊透、透、咬边和焊缝不规则等咬边和焊缝不规则等缺陷缺陷。若过慢，即线能量大，若过慢，即线能量大，会使熔池扩大，容易出现会使熔池扩大，容易出现夹渣。夹渣。焊接速度对焊缝成形的影响焊接速度对焊缝成形的影响焊接速度对焊缝成形的影响焊接速度对焊缝成形的影响 对于埋弧自动焊，应采用以下工艺措施：焊丝送进方向正常与焊件水平工作面垂焊丝送进方向正常与焊件水平工作面垂 直，但有直，但有 时也保持一定倾角。倾角方向、大小对熔深、熔时也保持一定倾角。倾角方向、大小对熔深、熔 宽、焊缝余高均有影响。宽、焊缝余高均有影响。焊件倾斜会形成上坡焊或下坡焊，也将影响熔深、焊件倾斜会形成上坡焊或下坡焊，也将影响熔深、熔宽、焊缝余高。熔宽、焊缝余高。问题：问题：焊丝倾角和焊件倾斜对熔深、熔宽、焊缝余高等焊丝倾角和焊件倾斜对熔深、熔宽、焊缝余高等 焊缝形成参数与焊接质量会带来怎样的影响呢？焊缝形成参数与焊接质量会带来怎样的影响呢？请大家分析和讨论。请大家分析和讨论。2）埋弧自动焊的工艺措施 对于平放角焊缝，有条件时应置于船对于平放角焊缝，有条件时应置于船 形位置进行焊接，即采用船形焊。采形位置进行焊接，即采用船形焊。采 用船形焊用船形焊 可使焊缝均匀，成形美观，可使焊缝均匀，成形美观，电弧稳定。电弧稳定。焊剂层厚度的控制焊剂层厚度的控制 被熔化的焊剂质量应等于同时被熔化的焊丝质量。被熔化的焊剂质量应等于同时被熔化的焊丝质量。焊剂层太厚，会使焊缝中间上凸，出现峰形，焊剂焊剂层太厚，会使焊缝中间上凸，出现峰形，焊剂层太薄，电弧外露，保护性不好。层太薄，电弧外露，保护性不好。添置引弧板和引出板，保证焊缝始端、末端获添置引弧板和引出板，保证焊缝始端、末端获优质焊缝。优质焊缝。必要时，工件焊缝必要时，工件焊缝底面需要添置板状衬底面需要添置板状衬垫，以保证焊透和焊垫，以保证焊透和焊缝背面成形良好。缝背面成形良好。焊件焊件连接焊缝连接焊缝引出板引出板引出板引出板下面请看一段下面请看一段埋弧焊埋弧焊过程的录象过程的录象。三、氩弧焊三、氩弧焊 分类：分类：按电极类型按电极类型 分为分为 非熔化极（钨极）氩弧焊非熔化极（钨极）氩弧焊（TIGTIG焊焊）熔熔 化化 极极 氩氩 弧弧 焊焊 （MIGMIG焊焊）氩弧焊是一种用惰性气体用惰性气体-氩气作为电弧介氩气作为电弧介质以求保护焊接电弧和熔池的焊接方法。质以求保护焊接电弧和熔池的焊接方法。1、钨极氩弧焊（TIG焊 ）1）钨极氩弧焊原理 钨极钨极4 4 和工件和工件7 7 分别分别 作为电弧电极。焊丝作为电弧电极。焊丝 1 1熔化后填充熔化后填充熔池，氩气熔池，氩气保护电弧和熔池。保护电弧和熔池。2）钨极）钨极材料材料 W-ThW-Th或或W-CeW-Ce合金。合金。特性：特性：耐高温；耐高温；载流能力强；载流能力强；发射电子能力强。发射电子能力强。3）钨极氩弧焊焊枪空气自冷式空气自冷式:用于小电流（用于小电流（100A100A）焊接；）焊接；水冷式水冷式:用于大电流焊接。用于大电流焊接。钨极氩弧焊焊枪结构示意图气冷式气冷式水冷式水冷式4）钨极氩弧焊设备与控制系统配套手工钨极氩弧焊设备与控制系统配套组成示意图手工钨极氩弧焊设备与控制系统配套组成示意图手工钨极氩弧焊设备与控制系统配套组成示意图手工钨极氩弧焊设备与控制系统配套组成示意图图中：图中：图中：图中：1-1-填充焊丝；填充焊丝；填充焊丝；填充焊丝；3-3-焊枪（炬）；焊枪（炬）；焊枪（炬）；焊枪（炬）；8-8-冷却水系统；冷却水系统；冷却水系统；冷却水系统；11-11-供气系统；供气系统；供气系统；供气系统；12-12-焊接电源；焊接电源；焊接电源；焊接电源；13-13-控制系统。控制系统。控制系统。控制系统。钨极不熔化，电弧稳定；熔滴不通过电弧区，钨极不熔化，电弧稳定；熔滴不通过电弧区，无飞溅；但使用电流有限，熔深浅。无飞溅；但使用电流有限，熔深浅。只适合于薄板（只适合于薄板（6mm）。）。焊接质量好。明弧操作，易于控制。焊接质量好。明弧操作，易于控制。对焊材污染很敏感。焊前务必对焊材和母材清对焊材污染很敏感。焊前务必对焊材和母材清 理干净。理干净。手工钨极氩弧焊生产率低。自动钨极氩弧焊要手工钨极氩弧焊生产率低。自动钨极氩弧焊要 加焊枪（炬）移动装置。加焊枪（炬）移动装置。因使用氩气保护，相对成本比较高。因使用氩气保护，相对成本比较高。5）钨极氩弧焊的工艺特点6 6）钨极氩弧焊的应用 主要用来焊接主要用来焊接Al、Mg、Ti等活泼金属及等活泼金属及Mo、Zr、Nb等难熔活性金属与合金。等难熔活性金属与合金。7 7）钨极氩弧焊钨极氩弧焊的操作技术要点的操作技术要点 对焊接夹具精度要求高，因产品多属薄壁拼焊结对焊接夹具精度要求高，因产品多属薄壁拼焊结 构，容易变形，故焊前装配必须严格一致。构，容易变形，故焊前装配必须严格一致。一般采用直流正接。但焊接一般采用直流正接。但焊接Al、Mg合金则宜于合金则宜于 用交流用交流TIG焊。焊。焊接电流、焊接速度将依据工件材料、厚度、接焊接电流、焊接速度将依据工件材料、厚度、接 头形式、焊接位置和电流极性等因素来确定。头形式、焊接位置和电流极性等因素来确定。电弧长度电弧长度15mm；气体流量；气体流量6 15 L/min。2、熔化极氩弧焊（MIG焊）思路：思路：以可熔化的焊丝以可熔化的焊丝替代不可熔化的钨极并替代不可熔化的钨极并填充金属。原理上类似填充金属。原理上类似埋弧焊，只是这里用氩埋弧焊，只是这里用氩气保护，而埋弧焊是用气保护，而埋弧焊是用熔渣保护。熔渣保护。图中：图中：图中：图中：3-3-焊丝；焊丝；焊丝；焊丝；4-4-导电嘴；导电嘴；导电嘴；导电嘴；5-5-喷嘴；喷嘴；喷嘴；喷嘴；6-6-送丝机构。送丝机构。送丝机构。送丝机构。熔化极氩弧焊示意图熔化极氩弧焊示意图特点:电流密度高，母材熔深大，适合中厚板焊接。熔化极氩弧焊（MIG焊）除使用氩气作保护性气体外，也可以用氩、氦两种气体混合。因为惰性气体不与液态金属发生冶金反应，故电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳。在焊接钢铁材料时，为了节约惰性气体用量和改善焊缝成形状况，可在惰性气体中加入少量氧化性气体CO2 或O2。惰性气体中加入氧化性气体CO2 的混合气体保护焊称为MAG焊。装备系统装备系统 半自动熔化极半自动熔化极氩弧焊的装备也氩弧焊的装备也不外乎是电源不外乎是电源3、送送丝机丝机4、控制箱、控制箱5、焊炬（枪）、焊炬（枪）1、气瓶气瓶 8 等。等。熔化极氩弧焊装备示意图熔化极氩弧焊装备示意图四、四、COCO2 2 气体保护焊气体保护焊 合金元素烧损、气孔及飞合金元素烧损、气孔及飞溅是溅是COCOCOCO2 2 2 2 气体保护焊质量控制气体保护焊质量控制气体保护焊质量控制气体保护焊质量控制中的三大中的三大中的三大中的三大主要问题。主要问题。效率高、明弧可见易控制，效率高、明弧可见易控制，变形小，变形小，COCO2 2成本低是其优点。成本低是其优点。成本低是其优点。成本低是其优点。CO CO2 2 气体保护焊主要用来气体保护焊主要用来气体保护焊主要用来气体保护焊主要用来焊接低碳钢、普通低合金钢。焊接低碳钢、普通低合金钢。焊接低碳钢、普通低合金钢。焊接低碳钢、普通低合金钢。1、合金元素的氧化烧损及CO的生成CO2 MeMe（FeFe、SiSi）+CO+CO2 2=MeO+CO=MeO+CO（合金元素与合金元素与 C02 作用作用）Me+0=Me0 （合金元素与合金元素与 0 作用作用）Mn+FeO=MnO+Fe Mn+FeO=MnO+Fe （合金元素与合金元素与Fe0作用作用）Si0Si02 2、Me0 Me0 浮于熔池上表面浮于熔池上表面；Fe0 Fe0 部分进入液态金属，部分进入熔渣部分进入液态金属，部分进入熔渣。C0C0 的生成和逸出的生成和逸出，促使促使C C 烧损并将引起熔池烧损并将引起熔池爆破，造成熔池、熔滴飞溅爆破，造成熔池、熔滴飞溅；还有可能在焊缝中形还有可能在焊缝中形成气孔。成气孔。问题：如何解决C02 气体保护焊中合金元素烧损、飞溅及气孔等质量潜在问题？为使焊缝强度不至于因碳烧损而降低，为使焊缝强度不至于因碳烧损而降低，焊材中还得焊材中还得焊材中还得焊材中还得适量加入适量加入适量加入适量加入CrCr、MoMo、V V等强化元素。等强化元素。等强化元素。等强化元素。2、相应的焊接冶金措施应的焊接冶金措施 在焊材中加入在焊材中加入Al、Ti、Si、Mn等强脱氧剂，通过脱等强脱氧剂，通过脱氧去除氧去除 FeO。通常通常采用采用SiSi、MnMn联合脱氧。适当减少联合脱氧。适当减少焊焊材的含碳量也是必要措施之一。材的含碳量也是必要措施之一。脱氧反应式如下：脱氧反应式如下：3、CO2 气体保护焊中的气孔问题 CO2 气体保护焊中的气孔主要为COCO气孔、气孔、N N2 2气孔、气孔、H H2 2气孔气孔。CO气孔气孔是因是因焊丝脱氧元素不足而造成焊丝脱氧元素不足而造成CO的形成，的形成，即即 FeO+C=Fe+COFeO+C=Fe+CO N2气孔气孔是由于是由于保护气氛遭到破坏，有空气侵入。需要保护气氛遭到破坏，有空气侵入。需要加强保护或选用含固氮元素（加强保护或选用含固氮元素（TiTi、AlAl）的焊丝。）的焊丝。H2气孔气孔是因是因焊丝、工件表面油污焊丝、工件表面油污或或COCO2 2 气体中水分的气体中水分的分解所致分解所致。4 4、COCO2 2 气体保护焊中的气体保护焊中的飞溅问题产生的原因：产生的原因：由焊接冶金反应形成由焊接冶金反应形成CO膨胀爆破所引起膨胀爆破所引起。操作时要求合理选用焊接工艺参数；操作时要求合理选用焊接工艺参数；可可在在CO2中加入一定比例的中加入一定比例的Ar；采用低飞溅焊丝。采用低飞溅焊丝。5、C02气体保护气体保护焊的设备组成（自动焊机）等离子弧焊是基于等离子弧焊是基于钨极氩弧焊（TIGTIG焊焊）而发展起来的一种高温、高能量密度的焊接而发展起来的一种高温、高能量密度的焊接方法。它还可用于金属切割。方法。它还可用于金属切割。五、等离子弧焊钨极钨极压缩喷嘴压缩喷嘴护罩护罩冷却水冷却水等离子弧等离子弧等离子弧等离子弧焊缝焊缝焊件焊件问题：何谓问题：何谓等离子弧？等离子弧？等离子弧实际上是一种受到压缩作用的拘束电弧。等离子弧实际上是一种受到压缩作用的拘束电弧。能量密度高达能量密度高达 10 6W/cm2以上；以上；最高温度可达最高温度可达2400050000K；电弧扩散角小，电弧扩散角小，5左右；左右；且电弧稳定，指向性好。且电弧稳定，指向性好。问题：等离子弧是如何形成的？问题：等离子弧是如何形成的？等离子弧的形成等离子弧的形成基于电弧受到三种压缩作用：基于电弧受到三种压缩作用：水冷喷嘴的外部水冷喷嘴的外部拘束压缩拘束压缩离子气流的冷却压缩离子气流的冷却压缩弧柱自身的电磁收缩弧柱自身的电磁收缩关键设备是关键设备是等离子弧焊枪！等离子弧焊枪！等离子弧焊枪喷嘴等离子弧焊枪喷嘴大电流等离子弧焊枪大电流等离子弧焊枪微束等离子弧焊枪微束等离子弧焊枪几乎所有金属结构材料都可以用等离子弧几乎所有金属结构材料都可以用等离子弧焊接或等离子弧切割。但对板厚有一定限焊接或等离子弧切割。但对板厚有一定限制，一般可焊制，一般可焊 3 8 mm。用微束等离子弧焊可焊接超薄金属材料。用微束等离子弧焊可焊接超薄金属材料。最薄可达最薄可达 0.01 mm。用等离子弧切割，不仅可切割各种金属材用等离子弧切割，不仅可切割各种金属材料，还可切割花岗岩、耐火砖、混凝土等料，还可切割花岗岩、耐火砖、混凝土等非金属材料。非金属材料。等离子弧还常用于堆焊与热喷涂。等离子弧还常用于堆焊与热喷涂。问题：等离子弧焊接用在什么地方？问题：等离子弧焊接用在什么地方？六、现代还用到哪些其他熔焊方法？常用的其他熔焊方法还有：电渣焊电渣焊气气 焊焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊1）电渣焊 电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热以进行焊接的方法。电阻热以进行焊接的方法。电渣焊主要被用来焊接厚大件 板厚一般在 30600 mm范围内；熔渣温度可达到2000左右；焊件无需开坡口，焊前留有2040mm的间隙；焊丝不断送进，浮渣、熔池不断上升，熔池底部焊丝不断送进，浮渣、熔池不断上升，熔池底部 金属不断结晶凝固；金属不断结晶凝固；热影响区晶粒粗大，焊后要进行正火或回火处理。热影响区晶粒粗大，焊后要进行正火或回火处理。2）电子束焊原理：利用高能电子束撞击焊件表面、轰击深处，电子束撞击焊件表面、轰击深处，金属熔化、结晶凝固，形成焊缝。金属熔化、结晶凝固，形成焊缝。阴极阴极控制栅板控制栅板阳极阳极磁聚焦线圈磁聚焦线圈电子束电子束焦点焦点焊缝焊缝焊件焊件真空电子束焊机真空电子束焊机高能量密度的高能量密度的电子束必须经过电子发射、加速、电子束必须经过电子发射、加速、聚焦才能产生。设备复杂，价格贵重。聚焦才能产生。设备复杂，价格贵重。电子束电子束加速电压可达加速电压可达150kV，电子束电子束焦点直径为焦点直径为0.11mm，功率密度达，功率密度达10 6W/cm2以上。焊缝深以上。焊缝深宽比可达宽比可达 50 1。焊件装配、间隙要求严格。在非真空中焊接，质焊件装配、间隙要求严格。在非真空中焊接，质量难得稳定。量难得稳定。电子束产生的电子束产生的X X射线对人体有害，要射线对人体有害，要严加防护。严加防护。电子束焊应用范围极广，涉及到各个领域，各行电子束焊应用范围极广，涉及到各个领域，各行各业，各式金属与非金属材料。焊后不改变力学各业，各式金属与非金属材料。焊后不改变力学性能。性能。电子束焊的特点利用聚焦后的激光束进行焊接称之为激光焊。利用聚焦后的激光束进行焊接称之为激光焊。聚焦后的激光束光斑直径可小到聚焦后的激光束光斑直径可小到0.01mm，而，而功率密度达功率密度达1013 W/m2。对薄板的焊接速度极。对薄板的焊接速度极快，可达快，可达10m/min以上。以上。3）激光焊激光焊设备组成系统激光焊设备组成系统激光器激光器焊枪焊枪工工作作台台电控装置电控装置冷却器冷却器激光焊应用如何？激光焊应用不亚于电子束焊，但激光焊设备投资激光焊应用不亚于电子束焊，但激光焊设备投资大。立项时需要认真论证。大。立项时需要认真论证。利用激光热源还可进行与电弧焊的混合焊接或用利用激光热源还可进行与电弧焊的混合焊接或用于切割。于切割。激光电弧混合焊接激光电弧混合焊接激光切割原理激光切割原理4 4）气）气 焊焊气焊设备组成系统示意图气焊设备组成系统示意图锅炉压力容器压力管道焊工考试规则第一十三条：焊接操作技能考试应从焊接方法、试件材料、焊接材料及试件形式等方面进行考核。焊接方法及代号见表1，焊条类别代号及适用范围见表2，试件钢号分类及代号见表3，各种试件形式、位置及代号见表4，焊接要素及代号见表5。表1焊接方法及代号焊接方法代号焊条电弧焊SMAW钨极气体保护焊GTAW熔化极气体保护焊GMAW（含药芯焊丝电弧焊FCAW）埋弧焊SAW（一）、“2002年考规”对八种焊接方法的焊工考试作出规定，除此以外的焊接方法都按四十三条规定进行考试。药芯焊丝电弧焊考试规定与熔化极气体保护焊相同，常用半自动与自动焊方式(实质上是手工焊与机械焊）。堆焊不能称为焊接方法，只是焊接方法的运用，各种焊接方法焊接操作技能考试规定也适用于堆焊的运用。对于焊接方法按“2002年考规”分为手工焊接和机械化焊接两种方法；对焊工操作技能“2002年考规”分为手工和焊机操作技能两种。对试件对接形式分为板材对接焊缝、管材对接焊缝和管板角接头试件三种。焊接不锈钢复合钢之间焊缝及过渡焊缝的焊工，应取得耐蚀堆焊资格表2焊条类别、代号及范围焊条类别焊条类别代号相应型号牌号适用焊件的焊条范围钛钙型F1EXX03J422/J502F1纤维素型钛型F2EXX10J505GXF1、F2钛型、钛钙型F3EXXX(X)-16/-17G202F1、F3低氢型、碱性F3JEXX15/-16J427/J507R507/R307F1、F3、F3J钛型、钛钙F4EXXX(X)-16/-17A132/A302F4碱性F4JEXXX(X)-16/-17A137/A307F4、F4J.二、锅炉、压力容器和压力管道使用国产焊条所执行的国家标准有三个：GB/T9831995，GB/T51171995，GB/T51181995，行业标准一个：JB/T47472002。表2焊条代号、类别及适用范围F1钛钙型EXX03F1（J422、J502)GB/T5117 这类焊条为钛钙型，药皮中含30%以上的氧化钛和20%以下的钙或镁的碳酸盐矿，熔渣流动性良好，脱渣容易，电弧稳定熔池适中，飞溅少，焊波整齐。这类焊条适用于全位置焊接，焊接电流为交流或直流正、反接，主要焊接较重要的碳钢结构。F2F2纤维素型EXX10，EXX11，（GB/T5117）EXX10X，EXX11X，（GB/T5118）EXX10、EXX10X型焊条为高纤维素钠型药皮中纤维素含量较高，电弧稳定，焊接时有机物在电弧区分解产生大量的气体，保护熔敷金属，电弧吹力大，熔深较深。熔化速度快，熔渣少，脱渣容易，熔渣覆盖较差，通常限制采用大电流焊接。这类焊条适用于全位置焊接，特别适用于立焊、仰焊的多道焊和有较高射线检测要求的焊缝，也可用于向下立焊，焊接电流为直流反接。如J505GX（GB/T5118）适用焊件的焊条范围：F1、F2F3F3钛型、钛钙型型号：（GB/T983)EXXX（X）16型焊条（G202),药皮可以是碱性的，也可以是钛型或钛钙型。适用于交流或直流焊接，为了在交流施焊时获得良好的电弧稳定性，这类焊条药皮中一般都含有易电离元素如钾，直径不大于4.0mm的焊条可用于全位置焊接 。适用焊件的焊条范围：F1、F3。F3JF3J低氢型、碱性 GB/T5117 J426、J506、J507 GB/T5118J427、J507、J507RH GB/T983G207EXX15、EXX15X型焊条，这类焊条为低氢钠型。药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石，碱度较高，熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝略凸，熔深适中，脱渣性能好，焊接时要求焊条干燥，并采用短弧焊。这类焊条可全位置焊接，焊接电流为直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。EXX16、EXX18X型焊条，这类焊条为低氢钾型药皮。在与EXX15、EXX15X型焊条药皮基本相似的基础上添加了稳弧剂，如钾水玻璃等，电弧稳定，工艺性能、焊接位置与EXX15型焊条相似，焊接电流为交流或直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。适用焊件的焊条范围：F1、F3、F3JF4F4钛型、钛钙型GB/T983EXXX（X）15EXXX（X）17（A132、A302）GB/T983F4J F4J GB/T983EXXX（X）15EXXX（X）17（A137）（A307）上述三个焊条国家标准都是等效采用美国国家标准，所谓等效采用则是将国外标准的技术内容全部照搬，只是计量单位从英制改为中国习惯采用的公制。当焊工考试时若采用了美国焊条，便可直接按（2002考规）表表2 2的规定将美国焊条划入相应的类别中。GB/T983GB/T98319951995等效等效ANSI/AWSANSI/AWSA5.4A5.419921992不锈钢手工电弧焊焊条不锈钢手工电弧焊焊条GB/T5117GB/T511719951995等效等效ANSI/AWSANSI/AWSA5.1A5.119911991碳钢药皮电焊条规程碳钢药皮电焊条规程 GB/T5118GB/T511819951995等效等效ANSI/AWSANSI/AWSA5.5A5.519811981低合金钢药皮电焊条规程低合金钢药皮电焊条规程三、试件母材钢号及代号见表3焊工焊接操作技能考试是要求焊工按照评定合格的焊接工艺施焊出没有超标缺陷的焊缝。从焊接缺陷角度出发，焊工焊接操作技能与母材钢号没有关系，对于焊条电弧焊，焊工焊接操作技能与药皮类别密切相关。但因钢材合金成分不同造成焊接性能不同，施焊时所采取的焊接工艺措施不一样，从焊接工艺复杂程度出发而将试件母材钢号进行分类，并制定出替代规则，手工焊焊工焊接操作技能也相应分成四个等级。表3试件钢号分类及代号表类别代号典型钢号示例碳素钢Q195、Q215、Q235、10、20、20R、20G、20gHP245、HP265、L175、L210、S205低合金钢HP295、HP325、L245、L290、马氏体钢铁素体不锈钢奥氏体不锈钢、双相不锈钢表表3 3中钢号都是锅炉、压力容器、压力管道和气瓶现行标准中所列钢号。GB66531994焊接气瓶用钢板中所列气瓶用钢的牌号都用“HP”打头，例如HP245、HP365。“245”表示钢材屈服点s 下限值。气瓶用钢的化学成分都有控制范围。SY52971991石油天然气输送管道用直缝电阻焊钢管中所列的钢种等级都用“S”打头，例如S240、S480。“240表示该等级钢种的t0.5下限值，（规定总伸长应力即试样标距长度上产生0.5%的总伸长所需的拉应力）对于每个等级钢种化学成分都有控制范围。“GB/T97111999石油天然气输送钢管交货技术条件中所列的钢种等级都用“L”打头，例如L175、L155。155”表示该等级钢种的Rt0.5下限值，对于每个等级钢种化学成分都有控制范围。碳素钢（类）：焊接性能良好，大多数情况下焊前不要求预热，焊后不要求后热，部分钢号因为没有冲击要求，因而也不需要控制线能量。低合金钢（类）：这类钢号焊前要求预热，焊后要求后热，而且有冲击试验要求，因而要求控制线能量上限。马氏体钢、铁素体不锈钢（类）：这类钢焊接裂纹倾向较大，焊前不要求预热，焊后要进行热处理，焊接工艺要求严格，要求控制焊接线能量范围。1Co5Mo与1Co9Mo1是代表这一类别钢号，1Co5Mo钢供货状态的金相组织与热处理状态有关。即便退火供货时为珠光体，在焊后其焊缝与热影响区将出现马氏体组织，所以将它列入类。奥氏体不锈钢、双相不锈钢（类）：这类钢材用相应的焊条施焊时熔池不易摊开，熔滴过渡不暢特点与碳钢、低合金钢很不同，故另列一类。表3内所列钢号只是典型钢号示例，包含了锅炉、压力容器、压力管道标准中所列钢号。对于没有列入表3的钢号（例如新钢号、国外钢号）可根据第四十四条四十四条规定由焊工考委会将其列入相应类别中。对焊机操作工来讲，焊接操作技能考试是考核焊工掌握焊机能力，焊接过程“自动”完成与钢号无关，焊机操作工用某一钢号经焊接操作技能考试合格后，则焊接所有钢号都可免除考试。表表4 4试件形式、位置及代号见图：表4试件形式、位置及代号试件形式试件位置代号板材对接焊缝平焊1G横焊2G立焊3G仰焊4G管材对接焊缝试件水平转动1G垂直固定2G向上焊水平固定向下焊5G5GX向上焊45固定向下焊6G6GX管板角接头试件水平转动2FRG垂直固定平焊2FG垂直固定仰焊4FG水平固定5FG45固定6FG第十四条焊接操作技能考试合格的焊工，当试件钢号或焊材变化时，属下列情况之一的不需重新进行焊接操作技能考试：（一）手工焊焊工采用某类别钢号经焊接操作技能考试合格后，焊接该类别其它钢号时；（二）手工焊焊工采用任一钢号，经焊接操作技能考试合格后，焊接该类别钢号与类别代号较低钢号所组成的异种钢号焊接接头时；（三）除类外，手工焊焊工采用某类别任一钢号，经焊接操作技能考试合格后，焊接较低类别钢号时；（四）焊机操作工采用某类别任一钢号，经焊接操作技能考试合格后，焊接其它类别钢号时；（五）变更焊丝钢号（或型号）、药芯焊丝类型、焊剂型号、保护气体种类和钨极种类时；第十五条经焊接操作技能考试合格的焊工，属下列情况之一的，需重新进行焊接操作技能考试：、改变焊接方法；、在同一焊接方法中，手工焊考试合格，从事焊机操作工时；、在同一种焊接方法中，焊机操作考试合格，从事手工焊工作时；、表五中焊接要素（代号）01、02、03、04、06和08之一改变时；、焊件焊接位置超出表11规定的适用范围时。表5焊接要素及代号 焊接要素要素代号手工焊钨极气体保护焊填充金属焊丝无01实芯02药芯03机械化焊钨极气体保护焊自动稳压系统有04无05自动跟踪系统有06无07每面坡口内焊道单道08多道09焊接要素实际上是影响焊工焊接操作技能的工艺因素和条件，增加表5焊接要素及代号是“2002年考规”特点，从表5可见，分两种情况：一是手工焊，只对钨极气体保护焊填充金属规定了三种情况（无焊丝、