焊接工艺基础知识(1)学习资料.ppt
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1、焊接工艺基础知识(1)影响焊接的因素n一一.焊接三要素焊接三要素n优秀的操作者优秀的操作者n合格的焊接材料合格的焊接材料n高品质的焊接设备高品质的焊接设备n二二.影响焊接质量的几个因数影响焊接质量的几个因数n1.材料因素材料因素n母材和焊材的成分。母材和焊材的成分。n2.工艺因素工艺因素n焊接方法,坡口形式,加工质量,预热焊接方法,坡口形式,加工质量,预热(板厚大于板厚大于-36mm的的Q345钢需预热钢需预热120-150度度),后热,后热措施,层间温度控制,装配质量,电源种类和极性。措施,层间温度控制,装配质量,电源种类和极性。n3.工艺要求:工艺要求:焊接件所用材料应具有可焊性;焊缝的布
2、置应有利于减少焊接应力和变形;焊焊接件所用材料应具有可焊性;焊缝的布置应有利于减少焊接应力和变形;焊接接头的形式、位置和尺寸应能满足焊接质量要求。接接头的形式、位置和尺寸应能满足焊接质量要求。n4.结构因素结构因素n设计时因考虑焊接接头应处于刚度较小的状态,避免出现截面突变,余高过大,交叉焊缝等设计时因考虑焊接接头应处于刚度较小的状态,避免出现截面突变,余高过大,交叉焊缝等引起应力集中。引起应力集中。n5.使用条件使用条件n工作温度的高低,工作介质的种类,载荷性质等。为提高本公司持证焊工的技术水平,根据工作温度的高低,工作介质的种类,载荷性质等。为提高本公司持证焊工的技术水平,根据公司产品生产
3、的实际情况,对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题分述,包括焊接设备及公司产品生产的实际情况,对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题分述,包括焊接设备及焊接接头的分类,各种位置的焊接技术,焊缝缺陷的处理,焊接变形和防止方法。焊接设备焊接接头的分类,各种位置的焊接技术,焊缝缺陷的处理,焊接变形和防止方法。焊接设备的选用,保养,故障处理。的选用,保养,故障处理。二氧化碳气体保护焊优缺点n优点优点n焊接速度快,引弧性能好,溶深大,焊接范围焊接速度快,引弧性能好,溶深大,焊接范围广,焊接质量好,溶敷效率高。广,焊接质量好,溶敷效率高。n缺点缺点n与手工焊比较:成型不够美观,焊接飞溅较大,与手工焊比较:成型
4、不够美观,焊接飞溅较大,抗风能力差,设备较复杂。为提高本公司持证抗风能力差,设备较复杂。为提高本公司持证焊工的技术水平,根据公司产品生产的实际情焊工的技术水平,根据公司产品生产的实际情况,对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题况,对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题分述,包括焊接设备及焊接接头的分类,各种分述,包括焊接设备及焊接接头的分类,各种位置的焊接技术,焊缝缺陷的处理,焊接变形位置的焊接技术,焊缝缺陷的处理,焊接变形和防止方法。焊接设备的选用,保养,故障处和防止方法。焊接设备的选用,保养,故障处理。理。焊接接头的种类n搭接接头搭接接头 搭接接头是由两块钢板的边缘重叠而成,两块钢板的搭头不能
5、搭接接头是由两块钢板的边缘重叠而成,两块钢板的搭头不能小于钢板厚度的一倍小于钢板厚度的一倍.n角接接头角接接头 角接接头是把两块钢板作角接接头是把两块钢板作“T”字型拼接,一般均应进行双面焊。字型拼接,一般均应进行双面焊。n对接接头对接接头n对接接头是把两块钢板对拼而成。对接接头是把两块钢板对拼而成。n对接接头焊件:对接接头焊件:n厚度厚度4mm时,可不开坡口,接头间留间隙时,可不开坡口,接头间留间隙1.22mm。n 412mm时,可开时,可开60的的V型坡口。型坡口。n1320mm时,可开时,可开60的的X型坡口。型坡口。n2060mm时,可开时,可开60单面单面U型坡口和双面型坡口和双面U
6、型坡口。型坡口。n无论是单坡口和双坡口。要留钝边,同时应留间隙。无论是单坡口和双坡口。要留钝边,同时应留间隙。对接接头对接接头 对接接头对接接头 搭接接头搭接接头 两两块块板板料料相相叠叠,而而在在端端部部或或侧侧面面进进行行角角焊焊,或或加加上上塞塞焊焊缝缝、槽槽焊焊缝缝连接的接头称为搭接接头。连接的接头称为搭接接头。由由于于搭搭接接接接头头中中两两钢钢板板中中心心线线不不一一致致,受受力力时时产产生生附附加加弯弯矩矩,会会影影响响焊焊缝缝强强度度,因因此此,一一般般锅锅炉炉、压压力力容容器器的的主主要要受受压压元元件件的的焊焊缝缝都都不不用用搭搭接形式。接形式。由于搭接接头使构件形状发生较
7、大的变化,所以应力集中要比对接由于搭接接头使构件形状发生较大的变化,所以应力集中要比对接接头的情况复杂得多,而且接头的应力分布极不均匀。接头的情况复杂得多,而且接头的应力分布极不均匀。在搭接接头中,根据搭接角焊缝受力方向的不同,可以将搭接角焊缝在搭接接头中,根据搭接角焊缝受力方向的不同,可以将搭接角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝。搭接接头除两钢板叠在端面或侧面焊接外,还有开槽焊和塞焊搭接接头除两钢板叠在端面或侧面焊接外,还有开槽焊和塞焊(圆孔圆孔和长孔和长孔)等。等。开槽焊搭接接头:开槽焊搭接接头:先将被连接件冲切成槽,然后用焊缝金属填满该先将
8、被连接件冲切成槽,然后用焊缝金属填满该槽,槽焊焊缝断面为矩形,其宽为被连接件厚度的两倍,开槽长度应比槽,槽焊焊缝断面为矩形,其宽为被连接件厚度的两倍,开槽长度应比搭接长度稍短一些。搭接长度稍短一些。塞焊:塞焊:是在被连接的钢板上钻孔来代替槽焊的槽,用焊缝金属将孔填满使两板连接起来,塞焊可分为圆孔内塞焊和长孔内塞焊两种。角接接头角接接头 角角接接头头多多用用于于箱箱形形构构件件,骑骑座座式式管管接接头头和和筒筒体体的的连连接接,小小型锅炉中火筒和封头连接也属于这种形式。型锅炉中火筒和封头连接也属于这种形式。与与T形接头类似,单面焊的角接接头承受反向弯矩的能形接头类似,单面焊的角接接头承受反向弯矩
9、的能力极低,除了钢板很薄或不重要的结构外,一般都应开坡口力极低,除了钢板很薄或不重要的结构外,一般都应开坡口两面焊,否则不能保证质量。两面焊,否则不能保证质量。T形接头坡口的基本形式坡口的基本形式坡坡口口:根根据据设设计计或或工工艺艺需需要要,在在焊焊件件的的待待焊焊部部位位加加工工成成一一定定几几何何形形状状并并经经装装配后构成的沟槽。配后构成的沟槽。开坡口开坡口:用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程。:用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程。开坡口的目的开坡口的目的:(1)是为保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透,并获得良好的焊缝成形以)是为保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透,并获得良好的焊缝成形以及
10、便于清渣。及便于清渣。(2)对于合金钢来说,坡口还能起到调节母材金属和填充金属比例)对于合金钢来说,坡口还能起到调节母材金属和填充金属比例(即熔合即熔合比比)的作用。的作用。坡口类型坡口类型(1)根据板厚不同,对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、)根据板厚不同,对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成为平对或加工成为V形、形、X形、形、K形和形和U形等坡口。形等坡口。对接焊缝坡口型式对接焊缝坡口型式 (2)根据焊件厚度、结构形式及承载情况不)根据焊件厚度、结构形式及承载情况不同,角接接头和同,角接接头和T形接头的坡口形式可分为形接头的坡口形式可分为I形、带形、带钝边的单边钝边的单边V形坡口和形坡口
11、和K形坡口等。形坡口等。角接和T形接头的坡口a)I形 b)单边V形(带钝边)c)K形(带钝边)坡口的设计原则坡口的设计原则 坡口的形式和尺寸主要根据钢结构的板厚、坡口的形式和尺寸主要根据钢结构的板厚、选用的焊接方法、焊接位置和焊接工艺等来选择和选用的焊接方法、焊接位置和焊接工艺等来选择和设计。设计。1)焊缝中填充的材料少;焊缝中填充的材料少;2)具有好的可焊性;具有好的可焊性;3)坡口的形状应容易加工;坡口的形状应容易加工;4)便于调整焊接变形;便于调整焊接变形;焊缝的基本形式:焊缝的基本形式:n焊缝:焊缝:焊件经焊接后所形成的结合部分。焊件经焊接后所形成的结合部分。n分类:分类:1、按空间位
12、置可分为:、按空间位置可分为:平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝2、按结合方式可分为:、按结合方式可分为:对接焊缝、角焊缝、塞焊缝对接焊缝、角焊缝、塞焊缝3、按焊缝断续情况可分为:、按焊缝断续情况可分为:连续焊缝、断续焊缝连续焊缝、断续焊缝4、按承载方式可分为:、按承载方式可分为:工作焊缝、连系焊缝工作焊缝、连系焊缝焊缝是构成焊接接头的主体部分,焊缝是构成焊接接头的主体部分,对接接头焊缝、角接接头对接接头焊缝、角接接头焊缝焊缝是焊缝的基本形式是焊缝的基本形式。焊接接头的设计中对焊缝质量的要求、焊缝尺寸大小、焊缝位置、焊接接头的设计中对焊缝质量的要求、焊缝尺寸大小、焊缝
13、位置、工件厚度、几何尺寸、施工条件等不同,决定了在选择焊接方法和制定工件厚度、几何尺寸、施工条件等不同,决定了在选择焊接方法和制定工艺时的多样性。工艺时的多样性。合理的焊接接头设计和选择不仅能保证钢结构的焊缝和整体的强度,合理的焊接接头设计和选择不仅能保证钢结构的焊缝和整体的强度,还可以简化生产工艺,节省制造成本。还可以简化生产工艺,节省制造成本。焊接缺陷(根部未熔合)焊接缺陷(根部未熔合)焊接缺陷(根部未熔合)焊接缺陷(根部未熔合)焊接缺陷(横向裂纹)焊接缺陷(横向裂纹)焊接缺陷(夹渣)焊接缺陷(夹渣)焊接缺陷(内部气孔)焊接缺陷(内部气孔)焊接缺陷(焊缝下裂纹)焊接缺陷(焊缝下裂纹)焊接缺
14、陷(根部焊瘤)焊接缺陷(根部焊瘤)焊接缺陷(夹珠)焊接缺陷(夹珠)焊接缺陷(咬肉)焊接缺陷(咬肉)焊接缺陷(咬肉)焊接缺陷(咬肉)焊接缺陷(烧穿)焊接缺陷(烧穿)焊接缺陷(中心线裂纹)焊接缺陷(中心线裂纹)焊接过程使焊接接头具有以下力学特点焊接过程使焊接接头具有以下力学特点(1)焊接接头力学性能不均匀)焊接接头力学性能不均匀 由于焊接接头各区在焊接过程中进行着不同的焊接冶金过程,并经受由于焊接接头各区在焊接过程中进行着不同的焊接冶金过程,并经受不同的热循环和应变循环的作用,各区的组织和性能存在较大的差异,不同的热循环和应变循环的作用,各区的组织和性能存在较大的差异,焊接接头焊接接头组织的不均匀
15、组织的不均匀,造成了整个接头,造成了整个接头力学性能的不均匀力学性能的不均匀。(2)焊接接头工作应力分布不均匀,存在)焊接接头工作应力分布不均匀,存在应力集中应力集中 由于焊接接头存在由于焊接接头存在几何不连续性几何不连续性,致使其工作应力是不均匀的,存在,致使其工作应力是不均匀的,存在应力集中。应力集中。当焊缝存在工艺缺陷,焊缝外形不合理或接头形式不合理时,将加剧当焊缝存在工艺缺陷,焊缝外形不合理或接头形式不合理时,将加剧应力集中程度,影响接头强度,特别是疲劳强度。应力集中程度,影响接头强度,特别是疲劳强度。(3)由于焊接的不均匀加热,引起)由于焊接的不均匀加热,引起焊接残余应力及变形焊接残
16、余应力及变形 焊接是焊接是局部加热局部加热的过程,电弧焊时,焊缝处最高温度可达到材料沸点,的过程,电弧焊时,焊缝处最高温度可达到材料沸点,而离开焊缝处温度急剧下降,直至室温。这种不均匀温度场将在焊件而离开焊缝处温度急剧下降,直至室温。这种不均匀温度场将在焊件中产生残余应力及变形。中产生残余应力及变形。(4)焊接接头具有较大的刚性)焊接接头具有较大的刚性 通过焊接,焊缝与构件组成整体,所以与铆接或胀接相比,焊接接头通过焊接,焊缝与构件组成整体,所以与铆接或胀接相比,焊接接头具有较大的刚性。具有较大的刚性。设计和选择焊接接头的设计和选择焊接接头的主要因素:主要因素:(1)保证焊接接头满足使用要求;
17、)保证焊接接头满足使用要求;(2)接头形式能保证选择的焊接方法正常施焊;)接头形式能保证选择的焊接方法正常施焊;(3)接接头头形形式式应应尽尽量量简简单单,尽尽量量采采用用平平焊焊和和自自动动焊焊焊焊接接方方法法,少采用仰焊和立焊,且最大应力尽量不设在焊缝上;少采用仰焊和立焊,且最大应力尽量不设在焊缝上;(4)焊焊接接工工艺艺能能保保证证焊焊接接接接头头在在设设计计温温度度和和腐腐蚀蚀介介质质中中正正常常工作;工作;(5)焊焊接接变变形形和和应应力力小小,能能满满足足施施工工要要求求所所需需的的技技术术、人人员员和设备的条件;和设备的条件;(6)尽量使焊缝设计成联系焊缝;)尽量使焊缝设计成联系
18、焊缝;(7)焊接接头便于检验;)焊接接头便于检验;(8)焊接前的准备和焊接所需费用低;)焊接前的准备和焊接所需费用低;(9)对角焊缝不宜选择和设计过大的焊角尺寸,试验证明,)对角焊缝不宜选择和设计过大的焊角尺寸,试验证明,大尺寸角焊缝的单位面积承载能力较低等。大尺寸角焊缝的单位面积承载能力较低等。二、二、T形接头形接头n将相互垂直的被连接件用将相互垂直的被连接件用角焊缝角焊缝连接起来的接头连接起来的接头称为称为T形(十字)接头。形(十字)接头。nT形(十字)接头能承受各种方向的力和力矩。形(十字)接头能承受各种方向的力和力矩。T形接头是各种箱型结构中最常见的接头形式,在形接头是各种箱型结构中最
19、常见的接头形式,在压力容器制造中,插入式管子与筒体的连接、人压力容器制造中,插入式管子与筒体的连接、人孔加强圈与筒体的连接等也都属于这一类。孔加强圈与筒体的连接等也都属于这一类。n由于由于T形(十字)接头焊缝向母材过渡较急剧,接形(十字)接头焊缝向母材过渡较急剧,接头在外力作用下力线扭曲很大,造成应力分布极头在外力作用下力线扭曲很大,造成应力分布极不均匀、且比较复杂,在角焊缝根部和趾部都有不均匀、且比较复杂,在角焊缝根部和趾部都有很大的很大的应力集中应力集中。保证焊透保证焊透是降低是降低T形接头应力集形接头应力集中的重要措施之一。中的重要措施之一。选选择择接接头头形形式式时时,主主要要根根据据
20、产产品品的的结结构构,并并综综合合考考虑虑受力条件、加工成本等因素。受力条件、加工成本等因素。例如:例如:对对接接接接头头具具有有受受力力均均匀匀、节节省省金金属属等等优优点点,故故应应用用最最多。但是,对接接头对下料尺寸和组装的要求比较严格。多。但是,对接接头对下料尺寸和组装的要求比较严格。T形形接接头头焊焊缝缝大大多多数数情情况况下下只只承承受受较较小小的的切切应应力力或或仅仅作为联系焊缝。作为联系焊缝。搭搭接接接接头头对对装装配配要要求求不不高高,也也易易于于装装配配,但但接接头头承承载载能力低,一般用在不重要的结构中。能力低,一般用在不重要的结构中。n电弧焊接头包括四个部分:焊缝、熔合
21、区、热影响区、焊缝附近的母电弧焊接头包括四个部分:焊缝、熔合区、热影响区、焊缝附近的母材。材。a)b)熔化焊焊接接头的组成:a)对接接头 b)搭接接头1-焊缝金属 2-熔和线 3-热影响区 4-母材 焊缝布置的一般原则:1.1.避开应力最大处;避开应力最大处;避开应力最大处;避开应力最大处;2.2.焊缝远离加工面;焊缝远离加工面;焊缝远离加工面;焊缝远离加工面;3.3.对称布置变形小;对称布置变形小;对称布置变形小;对称布置变形小;4.4.焊缝布置求分散;焊缝布置求分散;焊缝布置求分散;焊缝布置求分散;5.5.便于操作想周到;便于操作想周到;便于操作想周到;便于操作想周到;6.6.尽量平焊效率
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