焊接技术介绍材料.ppt

2023/1/171 焊接工艺介绍焊接工艺介绍黑龙江工程学院黑龙江工程学院黑龙江工程学院黑龙江工程学院 于久灏于久灏于久灏于久灏2023/1/172 介绍内容v焊接概述焊接概述v焊接方法简介焊接方法简介v焊接检验方法焊接检验方法2023/1/173焊焊 接接 概概 述述 一、焊接的实质一、焊接的实质 焊焊接接是是通通过过加加热热或或加加压压，或或者者两两者者并并用用，并并且且用用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。焊焊件件可可以以是是金金属属材材料料，也也可可以以是是非非金金属属材材料料，如如塑料、玻璃等。塑料、玻璃等。焊接的焊接的本质是使焊件达到原子间的结合本质是使焊件达到原子间的结合。2023/1/174 二、特点：二、特点：1.1.与铆接相比与铆接相比,工艺简单、节省金属、密封性好工艺简单、节省金属、密封性好；2.2.性性能能稳稳定定质质量量可可靠靠,焊焊接接接接头头力力学学性性能能高高、较较高高的的强强度度，承承载载能能力力能能可可以以达达到到与与工工件件材材质质相相等等的的水平。水平。3.3.易于控制效率高易于控制效率高,易于机械化、自动化易于机械化、自动化 。4.4.可可以以由由小小拼拼大大、异异种种材材料料焊焊接接,并并能能将将不不同同材材质质连接成整体，制造双金属结构等。连接成整体，制造双金属结构等。2023/1/175 按焊接过程特点，分按焊接过程特点，分三大类三大类：熔焊、压焊和钎焊。熔焊、压焊和钎焊。v 2023/1/176常用焊接方法介绍v一、电弧焊v电弧的实质是电极与工件之间的气体介质产电弧的实质是电极与工件之间的气体介质产生强烈持久的放电现象，气体放电的一种特生强烈持久的放电现象，气体放电的一种特殊形式殊形式.v电弧放电过程是将电能转换成热能，伴有电弧放电过程是将电能转换成热能，伴有强强烈的弧光烈的弧光。2023/1/177焊条电弧焊（MMA)用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。2023/1/178 电弧在熔化的电极和工件之间燃烧，电弧和焊接电弧在熔化的电极和工件之间燃烧，电弧和焊接熔池通过焊条产生的气体和渣的保护来防止空气的熔池通过焊条产生的气体和渣的保护来防止空气的侵入。侵入。工作原理工作原理2023/1/1791)焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好；强，可达性好；2)可焊金属广泛；可焊金属广泛；3)待焊接头装配要求较低；待焊接头装配要求较低；4)劳动条件差，熔敷速度慢，生产率低。劳动条件差，熔敷速度慢，生产率低。工艺特点工艺特点应用范围应用范围1 1）可焊工件厚度范围）可焊工件厚度范围 可以焊接钢板厚度可以焊接钢板厚度1.5mm1.5mm；一般在；一般在3 3 40mm40mm之间。之间。2 2）可焊金属范围）可焊金属范围a a）能焊的金属有：碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、）能焊的金属有：碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及其合金；铝及其合金；b b）能焊但可能需预热、后热或两者兼用的金属有：铸铁、高）能焊但可能需预热、后热或两者兼用的金属有：铸铁、高强度钢、淬火钢等强度钢、淬火钢等;c c）不能焊的金属有：）不能焊的金属有：低熔点金属低熔点金属如如ZnZn、PbPb、SnSn及其合金；难及其合金；难熔金属熔金属如如TiTi、NbNb、ZrZr等。等。3 3）合适的产品结构和生产性质）合适的产品结构和生产性质a a）结构复杂的产品、具有各种空间位置、不易实现机械化或）结构复杂的产品、具有各种空间位置、不易实现机械化或自动化焊接的焊缝；自动化焊接的焊缝；b b）单件或小批量的焊接产品）单件或小批量的焊接产品;c c）在安装或修理部门）在安装或修理部门.2023/1/1711辅助工具有：辅助工具有：焊接电缆线、焊钳、手锤、焊条保温筒及带有焊接电缆线、焊钳、手锤、焊条保温筒及带有 防弧光和防弧光和防护屏的焊接工作台。防护屏的焊接工作台。钢丝刷、敲渣锤、凿子、挫刀、测温计、焊缝检测尺等。钢丝刷、敲渣锤、凿子、挫刀、测温计、焊缝检测尺等。安全保护用品有：安全保护用品有：面罩、手套、脚盖、工作服等。面罩、手套、脚盖、工作服等。辅助工具辅助工具焊条分类焊条分类按药皮类型：酸性药皮（按药皮类型：酸性药皮（A A）、碱性药皮（）、碱性药皮（B B）、）、金红石药皮（金红石药皮（R R）、纤维素药皮（）、纤维素药皮（C C）按使用目的：堆焊、连接焊、切割和水下焊接等。按使用目的：堆焊、连接焊、切割和水下焊接等。按焊缝化学成分：碳钢、低合金钢、高强钢、按焊缝化学成分：碳钢、低合金钢、高强钢、非金属及铸铁非金属及铸铁焊条及焊条药皮焊条及焊条药皮2023/1/1713提高电弧的导电性提高电弧的导电性 a a）引弧容易）引弧容易 b b）稳弧）稳弧保护作用保护作用 a a）通过造气保护焊接区）通过造气保护焊接区 b b）通过造渣保护过渡的溶滴、熔池、焊缝）通过造渣保护过渡的溶滴、熔池、焊缝脱氧脱氧渗合金渗合金 焊条药皮的作用焊条药皮的作用2023/1/1714几种重要药皮的特点几种重要药皮的特点纤维素型纤维素型酸性酸性金红石型金红石型碱性碱性几乎没有渣几乎没有渣渣的凝固周期：长渣的凝固周期：长渣的凝固周期：中渣的凝固周期：中渣的凝固周期：短渣的凝固周期：短熔滴过渡：熔滴过渡：中等熔滴颗粒中等熔滴颗粒熔滴过渡：熔滴过渡：细颗粒至喷射过渡细颗粒至喷射过渡熔滴过渡：熔滴过渡：中等毛细小颗粒中等毛细小颗粒熔滴过渡：熔滴过渡：中等至大颗粒中等至大颗粒韧性：好韧性：好韧性：一般韧性：一般韧性：好韧性：好韧性：很好韧性：很好 电弧磁偏吹问题（直流）电弧磁偏吹问题（直流）1焊接电缆线接线点焊接电缆线接线点 2电流方向电流方向3磁力线方向磁力线方向 4电磁力方向电磁力方向 焊条、电弧和母材均属于电流流过的导体，在其周围有集焊条、电弧和母材均属于电流流过的导体，在其周围有集中的磁力线，一旦破坏了磁场的平衡，就会导致电弧偏离焊中的磁力线，一旦破坏了磁场的平衡，就会导致电弧偏离焊条的轴线。条的轴线。在工件边缘焊接在工件边缘焊接磁场磁场金属件对磁偏吹的影响金属件对磁偏吹的影响在接近于接地线附近焊接在接近于接地线附近焊接1）焊接时采用交流电源，而不适合采用直流电源；）焊接时采用交流电源，而不适合采用直流电源；2）移动地线的位置，使焊接电弧远离接地位置；）移动地线的位置，使焊接电弧远离接地位置；3）采用短弧焊接；）采用短弧焊接；4）沿焊缝对焊件定位或焊接，以便改变返回电流的）沿焊缝对焊件定位或焊接，以便改变返回电流的流向和磁场区域的形状；流向和磁场区域的形状；5）在远离焊缝的末端（末焊端）放置一块钢块；）在远离焊缝的末端（末焊端）放置一块钢块；6）焊缝远离母材边缘，或朝向已焊的焊缝一侧；）焊缝远离母材边缘，或朝向已焊的焊缝一侧；7）调整焊接方向。）调整焊接方向。生产中常采用的克服磁偏吹的方法生产中常采用的克服磁偏吹的方法2023/1/1719熔化极气体保护焊（MAG/MIG）2023/1/1720丝电极丝电极 丝电极丝电极 保护气层保护气层液态焊缝液态焊缝固态焊缝固态焊缝工件工件保护气罩保护气罩导电咀导电咀过渡熔滴过渡熔滴电弧电弧（温度约高达（温度约高达10000）适用范围：适用范围：适于工件厚度适于工件厚度0.6100mm范围内的全位置连接焊接，范围内的全位置连接焊接，以及堆焊。以及堆焊。MIG焊焊使用惰性气体，既可以焊接黑色金属又可以焊使用惰性气体，既可以焊接黑色金属又可以焊接有色金属，主要用于铝、铜、钛及其合金，以及不接有色金属，主要用于铝、铜、钛及其合金，以及不锈钢、耐热钢的焊接。锈钢、耐热钢的焊接。MAG焊焊主要用于焊接碳钢、低合金高强度钢。主要用于焊接碳钢、低合金高强度钢。熔化极气体保护焊熔化极惰性气体保护焊（MIG）熔化极活性气体保护焊（MAG）2023/1/1722熔化极气体保护焊设备熔化极气体保护焊设备焊接电源焊接电源送丝装置送丝装置供气装置供气装置控制箱控制箱焊枪焊枪焊接电源焊接电源v熔化极气体保护焊一般使用直流焊接电源，外特性熔化极气体保护焊一般使用直流焊接电源，外特性曲线为曲线为平特性平特性。送丝装置送丝装置v一般送丝机构的送丝速度在一般送丝机构的送丝速度在1.5M/min至至20M/min之间。之间。供气装置供气装置焊枪焊枪1.焊枪手柄2.焊枪颈部3.焊枪开关4.软管5.气体喷咀6.导电咀7.导电咀接头8.绝缘套管9.送丝弹簧或送丝软管10.焊丝11.气体输入12.焊接电流输入控制箱控制箱MIG/MAG脉冲电弧焊优缺点如下：脉冲电弧焊优缺点如下：v优点：优点：良好的引弧性能良好的引弧性能焊接参数对所焊工件的良好适应性焊接参数对所焊工件的良好适应性热输入量可保持最小热输入量可保持最小较粗焊丝可焊较薄工件较粗焊丝可焊较薄工件在整个脉冲功率调节区内飞溅少在整个脉冲功率调节区内飞溅少焊缝的良好抗气孔性能焊缝的良好抗气孔性能与直流焊相比对空间焊缝其熔化效率约高与直流焊相比对空间焊缝其熔化效率约高25%良好的抗腐蚀性能良好的抗腐蚀性能v缺点：缺点：焊接设备较昂贵焊接设备较昂贵焊接设备的调整较复杂焊接设备的调整较复杂导电咀寿命较短导电咀寿命较短2023/1/1729直流电源直流电源脉冲电源脉冲电源常用常用MAG电源电源弧焊整流器弧焊整流器逆变双脉冲焊机逆变双脉冲焊机2023/1/1730钨极氩弧焊（TIG）v非熔化极惰性气体保护焊非熔化极惰性气体保护焊2023/1/1731保护气罩保护气罩 焊棒焊棒钨极钨极夹紧套筒夹紧套筒和导电咀和导电咀电弧电弧液态焊缝液态焊缝固态焊缝固态焊缝2023/1/1732TIG焊水冷却焊枪结构焊水冷却焊枪结构2023/1/1733钨极氩弧焊操作及钨极钨极氩弧焊操作及钨极钨极氩弧焊操作钨极氩弧焊操作脉冲脉冲TIG焊接焊接J1 基值电流，基值电流，J2 脉冲电流，脉冲电流，t1 脉冲电流时间，脉冲电流时间，t2 基值电流时间基值电流时间其它钨极惰性气体保护焊工艺其它钨极惰性气体保护焊工艺TIG焊时的热输入焊时的热输入 脉冲脉冲TIG焊与直流焊与直流TIG焊相比较有以下特点：焊相比较有以下特点：优点：优点：v较低的能量输入较低的能量输入 具有良好的深具有良好的深/宽比宽比v稳定的电弧稳定的电弧 均匀的打底成形均匀的打底成形v良好定位性良好定位性 工件变形小工件变形小v熔池容易控制熔池容易控制 良好的弥隙性能良好的弥隙性能缺点：缺点：v焊接设备昂贵焊接设备昂贵v参数调整较复杂参数调整较复杂2023/1/1736保护气体及钨极氩弧焊的应用保护气体及钨极氩弧焊的应用v惰性气体为：氩气（惰性气体为：氩气（Ar），氦气（），氦气（He），氩气），氩气+氦氦气以及氢气（气以及氢气（H2）的混合气体。）的混合气体。v适合钢和有色金属焊接，可焊厚度在适合钢和有色金属焊接，可焊厚度在0.5mm5.0mm。v空间技术、精密机械、化工设备及压力容器。空间技术、精密机械、化工设备及压力容器。TIG焊焊件厚度一般适用范围焊焊件厚度一般适用范围 2023/1/1737埋弧焊不可见电弧在熔化的电极与工件之间燃烧，电不可见电弧在熔化的电极与工件之间燃烧，电弧和焊接区域由焊剂覆盖，焊接熔池由焊剂弧和焊接区域由焊剂覆盖，焊接熔池由焊剂所形成的渣保护，而不受大气侵入。所形成的渣保护，而不受大气侵入。2023/1/1738埋弧焊设备埋弧焊设备焊接电源焊接电源控制系统控制系统送丝系统送丝系统行走机构行走机构导电嘴导电嘴A送丝马达送丝马达 B送丝轮送丝轮 C校直轮校直轮 D导电管导电管 E焊丝盘焊丝盘F焊剂斗焊剂斗 G焊剂导管焊剂导管 H焊剂漏咀焊剂漏咀 J调节装置调节装置 K行走机构行走机构2023/1/1739埋弧焊种类和特征埋弧焊种类和特征特征：单丝，一个电源，一套控制系统特征：单丝，一个电源，一套控制系统典型的焊接参数：典型的焊接参数：4，I=600A，U=30V，v=55/min1)单丝埋弧焊单丝埋弧焊 2023/1/1740特征：二个焊丝，二个电源，两套控制系统特征：二个焊丝，二个电源，两套控制系统典型的焊接参数：典型的焊接参数：v=95/min 第一个机头：第一个机头：4，I=650A，U=30V，DC第二个机头：第二个机头：4，I=550A，U=32V，AC2)纵列双丝埋弧焊纵列双丝埋弧焊 2023/1/17413)带极埋弧焊堆焊带极埋弧焊堆焊 特征：带状电极，一个电源，一个控制系统特征：带状电极，一个电源，一个控制系统优点：熔深小，稀释率低，堆焊效率较高，表面光滑优点：熔深小，稀释率低，堆焊效率较高，表面光滑典型的焊接参数：焊带典型的焊接参数：焊带600.5，v=912/min，I=600650A，U=2830V 2023/1/1742二、气焊应用范围：应用范围：v所能焊接的材料为：非合金钢、低合金钢、有色金所能焊接的材料为：非合金钢、低合金钢、有色金属，铸铁。属，铸铁。v工件厚度一般工件厚度一般为为6mm以下。以下。v各种位置的连接焊，特别是管道安装、车体结构、各种位置的连接焊，特别是管道安装、车体结构、安装和维修、堆焊等。安装和维修、堆焊等。2023/1/1743氧氧-乙炔火焰焊接乙炔火焰焊接（G；311）：气焊原理及应用范围气焊原理及应用范围氧气瓶及压力表氧气瓶及压力表 乙炔瓶及压力表乙炔瓶及压力表 回火防止器回火防止器 氧气管氧气管 乙炔管乙炔管 焊枪焊枪 焊丝焊丝 焊枪咀焊枪咀 工件工件 焊接火焰焊接火焰 2023/1/1744气焊操作工艺气焊操作工艺左焊法：左焊法：适用于厚度小于适用于厚度小于3mm的工件；焊丝可间断送的工件；焊丝可间断送进；焊枪摆动。进；焊枪摆动。右焊法：右焊法：适用于厚度大于适用于厚度大于3mm的工的工件；焊丝搅动；焊枪不摆动。件；焊丝搅动；焊枪不摆动。优点：优点：容易观察熔池容易观察熔池容易易焊透容易易焊透能够实现对熔池大范围的保护能够实现对熔池大范围的保护焊道较窄焊道较窄用气量少用气量少2023/1/1745v气割：气割：可分为手动切割和半自动切割。可分为手动切割和半自动切割。2023/1/1746三、压力焊v是指通过加热等手段使金属达到塑性状态，是指通过加热等手段使金属达到塑性状态，加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的原子接近到晶格距离用，使两个分离表面的原子接近到晶格距离（0.30.5nm)，形成金属键，从而获得不可，形成金属键，从而获得不可拆卸接头的一类焊接方法。拆卸接头的一类焊接方法。v主要由电阻焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、爆炸焊、冷压焊、旋弧焊和磁力脉冲焊等组成。2023/1/1747 电阻点焊的原理电阻点焊的原理定义定义 焊件装配成焊件装配成搭接接头搭接接头，并压紧在两电极之间，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊件时产生的电阻热，熔化母材金利用电流通过焊件时产生的电阻热，熔化母材金属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。采用搭接、接头不要求气密、厚度小于采用搭接、接头不要求气密、厚度小于3的冲压、的冲压、轧制薄板构件。轧制薄板构件。特点特点1.靠尺寸不大的熔核连接；靠尺寸不大的熔核连接；2.在大电流、短时间的条件下焊接；在大电流、短时间的条件下焊接；3.在热和机械力联合作用下形成焊点。在热和机械力联合作用下形成焊点。2023/1/17482023/1/17492按工艺特点分按工艺特点分双面单点双面单点单面双点单面双点单面单点单面单点2023/1/1750搅拌摩擦焊 将一个耐高温硬质材料制成的一定形状的搅拌针旋转深入到两被焊材料连接的边缘处，搅拌头高速旋转，在两焊件连接边缘产生大量的摩擦热，从而在连接处产生金属塑性软化区，该塑性软化区在搅拌头的作用下受到搅拌、挤压，并随着搅拌头的旋转沿焊缝向后流到，形成塑性金属流，并在搅拌头离开后的冷却过程中，受到挤压而形成固相焊接接头。2023/1/17512023/1/1752搅拌摩擦焊接搅拌摩擦焊接Friction Stir Welding of aluminum alloy 2023/1/17532023/1/1754焊接接头检验方法v破坏性检验接头拉伸检验接头弯曲检验冲击检验低倍检验金相检验化学成分分析v无损检验目视检验密封性检验射线检验超声波检验渗透检验磁力检验其它检验2023/1/1755一、破坏性检验v破坏性检验的目的测定焊接接头，焊缝及熔敷金属的强度、塑性和冲击吸收功等力学性能，以确定它们是否可满足产品设计或使用要求，并验证所选用的焊接工艺、焊接材料正确与否。焊接接头的弯曲试验 焊接接头的弯曲试验术语焊接接头的弯曲试验术语 GB/T26532008焊接接头的弯曲试验方法焊接接头的弯曲试验方法适用适用于金属材料熔化焊接头的弯曲试验。于金属材料熔化焊接头的弯曲试验。弯曲试验分有：弯曲试验分有：横弯、纵弯横弯、纵弯、侧弯侧弯三种。三种。横弯、纵弯还分有正弯和背弯。横弯、纵弯还分有正弯和背弯。所谓所谓正弯正弯是试样受拉面为焊缝正面的弯曲。是试样受拉面为焊缝正面的弯曲。对于双面不对称焊缝，所谓对于双面不对称焊缝，所谓正弯正弯是试样的受拉面为焊是试样的受拉面为焊缝最大宽度面；缝最大宽度面；对于双面对称焊缝，所谓对于双面对称焊缝，所谓正弯正弯是试样的先焊面为受拉是试样的先焊面为受拉面。面。横弯纵弯侧弯2023/1/1760低倍检验v适用场合：主要针对点、凸及缝焊接头。v具体步骤：磨片、腐蚀、读数显微镜检验v检验内容：测定熔核直径、焊透率及压痕深度等数值观察有无宏观缩孔、裂纹和夹杂等缺陷的数量。2023/1/1763金相检验v用于检验接头显微组织，如结晶特征、组织形貌及微观缺陷等，亦用于鉴别冶金缺陷如裂纹、胡须等。v点、凸和缝焊时，一般仅作为对低倍捡验疑问的裁定手段；v对焊时常作为重要产品的必检项目。2023/1/1764二、无损检验v无损检验以不损坏产品使用性能为前提的检测方法，可以推广到每个零件的每个焊接接头，因此是保证产品安全的最可靠手段。2023/1/1765目视检验v目视检验是用小于20倍的放大镜作外部缺陷的检验。v此法能发现表面裂纹、烧穿、压痕过深、电极粘附、焊件错位等多种外表缺陷。同时，从接头外形尚能对焊透情况粗略判断。2023/1/1766密封性检验v任何有密封要求的焊缝均作密封性检验。v要求作此项检验的焊缝有缝焊、对接缝焊和对焊几类。2023/1/1767射线检验v射线检验是利用射线可穿透物质和在物质中衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法。按所使用的射线源种类不同，可分为X射探伤、射线探伤和高能射线探伤等；按其显示缺陷的方法不同，又可分为射线电离法探伤、射线荧光屏观察法探伤、射线照相探伤、射线实时图象法探伤和射线计算机断层扫描技术等。v射线检验在压力容器制造业广为采用，它能有效地发现焊接区的裂纹、夹杂、末焊透及缩孔等缺陷。在电阻焊接头中，亦可用来发现裂纹、缩孔及内部飞溅等。2023/1/1768 纵向裂纹纵向裂纹 链状气孔 2023/1/1770 未焊透未焊透 未熔合未熔合2023/1/1771 非金属夹渣非金属夹渣超声波检验v超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。按其工作原理可分为脉冲反射法、穿透法和共振法超声波探伤等；按其显示缺陷的方式可分为A型、B型、C型和3D型显示超声波探伤等；按所使用的超声波波型可分为纵波法、横波法、表面波法和板波法超声波探伤等；按声耦合的方式可分为直接接触法和液浸法超声波探伤等。2023/1/1773超声波检验v超声波检验主要用于厚板探伤。在点、缝焊等的薄板焊件中未见应用报导。在大型对接零件的探伤检阅中该法应用甚广例如铁路钢轨对接焊接头、石油钻杆对接焊口等均采用该法。它能发现末熔合、夹杂物和裂纹等缺陷。2023/1/17742023/1/1775其它检验方法v磁粉、涡流和萤光v这些方法均用于检测接头表面或近表面层的缺陷，主要是延伸到表层的细小裂纹。谢谢！2023/1/1776