《机械制造基础》PPT课件.ppt

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1、机机 械械 制制 造造 基基 础础第第4 4章章 焊接焊接概述概述焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。工件达到结合的一种方法。1 1、焊接方法的分类、焊接方法的分类焊接方法的种类很多，根据实现金属原子间结合的方式不同，可分为熔化焊、焊接方法的种类很多，根据实现金属原子间结合的方式不同，可分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。压力焊和钎焊三大类。2 2、焊接方法的主要特点、焊接方法的主要特点 节省材料，减轻重量，焊接的金属结构件可比铆接节省材料节省材料，减轻重量，焊接的金属结构件可比铆接节省材料

2、10102525；适应性强。适应性强。满足特殊连接要求。满足特殊连接要求。降低劳动强度，改善劳动条件。降低劳动强度，改善劳动条件。3 3、焊接方法在工业生产中主要应用、焊接方法在工业生产中主要应用制造金属结构件制造金属结构件 制造机器零件和工具制造机器零件和工具 修复修复 手工电弧焊手工电弧焊手工电弧焊按电极材料的不同可分为：手工电弧焊按电极材料的不同可分为：熔化极手工电弧焊熔化极手工电弧焊非熔化极手工电弧焊非熔化极手工电弧焊1 1、手工电弧焊工作原理、手工电弧焊工作原理右图为手工电弧焊示意图，图中的电右图为手工电弧焊示意图，图中的电路是以弧焊电源为起点，通过焊接电路是以弧焊电源为起点，通过焊

3、接电缆、焊钳、焊条、工件、接地电缆形缆、焊钳、焊条、工件、接地电缆形成回路。在有电弧存在时形成闭合回成回路。在有电弧存在时形成闭合回路，形成焊接过程。焊条和工件在这路，形成焊接过程。焊条和工件在这里既作为焊接材料，也作为导体。焊里既作为焊接材料，也作为导体。焊接开始后，电弧的高热瞬间熔化了焊接开始后，电弧的高热瞬间熔化了焊条端部和电弧下面的工件表面，使之条端部和电弧下面的工件表面，使之形成熔池，焊条端部的熔化金属以细形成熔池，焊条端部的熔化金属以细小的熔滴状过渡到熔池中去，与母材小的熔滴状过渡到熔池中去，与母材熔化金属混合，凝固后成为焊缝。熔化金属混合，凝固后成为焊缝。手工电弧焊所用的设备需根

4、据焊条和被焊材料选取。电源分为交流电和直流手工电弧焊所用的设备需根据焊条和被焊材料选取。电源分为交流电和直流电两种。电两种。使用酸性焊条焊接低碳钢一般构件时，应优先考虑选用价格低廉、维修方便使用酸性焊条焊接低碳钢一般构件时，应优先考虑选用价格低廉、维修方便的交流弧焊机；的交流弧焊机；使用碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要钢结构，或焊接合金钢、有色使用碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要钢结构，或焊接合金钢、有色金属、铸铁时，则应选用直流弧焊机。当采用某些碱性药皮焊条时，如结金属、铸铁时，则应选用直流弧焊机。当采用某些碱性药皮焊条时，如结507507时，必须选用直流焊接电源，而且要注意此时应将

5、电焊机的负极接工件，正时，必须选用直流焊接电源，而且要注意此时应将电焊机的负极接工件，正极接焊条，称为直流反接法；反之称为正接法。如图所示。极接焊条，称为直流反接法；反之称为正接法。如图所示。（a a）正接法）正接法 （b b）反接法）反接法2 2、焊接电弧、焊接电弧 焊接电弧是指发生在电极与工件之间的强烈、持久的气体放电现象。焊接电弧是指发生在电极与工件之间的强烈、持久的气体放电现象。（1 1）电弧的引燃）电弧的引燃电弧是一种气体导电现象。气体在一般情况下是不导电的，要使气体导电，电弧是一种气体导电现象。气体在一般情况下是不导电的，要使气体导电，须将两个电极之间的气体电离，即将中性气体粒子分

6、解为带电粒子，并在须将两个电极之间的气体电离，即将中性气体粒子分解为带电粒子，并在两电极间产生一定的电压，使这些带电离子在电场作用下做定向运动，两两电极间产生一定的电压，使这些带电离子在电场作用下做定向运动，两个电极间的气体中就能连续不断地通过很大的电流，从而形成连续燃烧的个电极间的气体中就能连续不断地通过很大的电流，从而形成连续燃烧的电弧。电极间的带电粒子可以通过阴极的电子发射与电极间气体的不断电电弧。电极间的带电粒子可以通过阴极的电子发射与电极间气体的不断电离得到补充。电弧放电时，产生大量的热量，同时发出强烈的弧光。离得到补充。电弧放电时，产生大量的热量，同时发出强烈的弧光。焊接时焊接时,

7、先将焊条与焊件瞬时接触，发生短路。强大的短路电流流先将焊条与焊件瞬时接触，发生短路。强大的短路电流流经少数几个接触点，致使接触点处温度急剧升高并熔化，甚至部分经少数几个接触点，致使接触点处温度急剧升高并熔化，甚至部分发生蒸发。当焊条迅速提起时，焊条头温度已升得很高，在两电极发生蒸发。当焊条迅速提起时，焊条头温度已升得很高，在两电极间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速的电子撞击焊条端头与间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速的电子撞击焊条端头与焊件间的空气，使之电离成正离子和负离子。电子和负离子流向正焊件间的空气，使之电离成正离子和负离子。电子和负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电粒子的定

8、向运动形成了焊接电弧。极，正离子流向负极。这些带电粒子的定向运动形成了焊接电弧。（2 2）电弧的组成）电弧的组成 焊焊接接电电弧弧由由阴阴极极区区、阳阳极极区区和和弧弧柱柱区区三三部分组成。部分组成。在在钢钢焊焊条条的的电电弧弧中中，电电弧弧弧弧柱柱区区的的温温度高达度高达5000K5000K以上；以上；阴阴极极区区和和阳阳极极区区的的温温度度较较低低，分分别别约约为为2400K2400K和和2600K2600K。阴阴极极区区和和阳阳极极区区的的几几何长度很小，仅为何长度很小，仅为1010-5-51010-4-4cmcm。3 3、焊缝的形成、焊缝的形成（1 1）焊缝的形成过程）焊缝的形成过程焊

9、焊接接时时，在在电电弧弧高高热热的的作作用用下下，被被焊焊金金属属局局部部熔熔化化，再再在在电电弧弧的的吹吹力力作作用用下下，被被焊焊金金属属上上形形成成了了熔熔池池。由由于于焊焊接接时时焊焊条条倾倾斜斜，在在电电弧弧的的吹吹力力作作用用下下，熔熔池池的的金金属属被被排排向向熔熔池池后后方方，这这样样电电弧弧就就能能不不断断地地使使深深处处的的被被焊焊金金属属熔熔化化，达达到到一一定定的的熔熔深深。焊焊条条药药皮皮熔熔化化过过程程中中会会产产生生某某种种气气体体和和液液态态熔熔渣渣。产产生生的的气气体体充充满满在在电电弧弧和和熔熔池池的的周周围围，起起到到隔隔绝绝空空气气的的作作用用。液液态态

10、熔熔渣渣浮浮在在液液体体金金属属表表面面，起起保保护护液液体体金金属属的的作作用用。此此外外，熔熔化化的的焊焊条条金金属属向向熔池过渡，不断填充焊缝。熔池过渡，不断填充焊缝。焊条焊条 1.1.焊条组成和作用焊条组成和作用 焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯是金属丝，药皮是压涂在焊芯表面的涂焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯是金属丝，药皮是压涂在焊芯表面的涂料层。料层。焊芯的作用：焊芯的作用：一是作为电极传导电流，二是熔化后作为填充金属与母材形成一是作为电极传导电流，二是熔化后作为填充金属与母材形成焊缝。焊缝。药皮的作用：药皮的作用：一是改善焊接工艺性，如药皮中含有稳弧剂，使电弧易于引燃一是改善焊接

11、工艺性，如药皮中含有稳弧剂，使电弧易于引燃和保持燃烧稳定。二是对焊接区起保护作用。药皮中含有造渣剂、造气剂等，和保持燃烧稳定。二是对焊接区起保护作用。药皮中含有造渣剂、造气剂等，造渣后熔渣与药皮中有机物燃烧产生的气体对焊缝金属起双重保护作用。三造渣后熔渣与药皮中有机物燃烧产生的气体对焊缝金属起双重保护作用。三是起有益的冶金化学作用。药皮中含有脱氧剂、合金剂、稀渣剂等，使熔化是起有益的冶金化学作用。药皮中含有脱氧剂、合金剂、稀渣剂等，使熔化金属顺利地进行脱氧、脱硫、去氢等冶金化学反应，并补充被烧损的合金元金属顺利地进行脱氧、脱硫、去氢等冶金化学反应，并补充被烧损的合金元素。素。2.2.焊条的分类

12、焊条的分类焊条按用途不同分为十大类：焊条按用途不同分为十大类：结构钢焊条，钼和铬钼耐热钢焊条，低温钢焊条，不锈钢焊条，堆焊焊条，结构钢焊条，钼和铬钼耐热钢焊条，低温钢焊条，不锈钢焊条，堆焊焊条，铸铁焊条，镍及镍合金焊条，铜及铜合金焊条，铝及铝合金焊条，特殊用铸铁焊条，镍及镍合金焊条，铜及铜合金焊条，铝及铝合金焊条，特殊用途焊条等。途焊条等。其中结构钢焊条分为碳钢焊条和低合金钢焊条两部分。其中结构钢焊条分为碳钢焊条和低合金钢焊条两部分。结构钢焊条按药皮性质不同可分为结构钢焊条按药皮性质不同可分为酸性焊条酸性焊条酸性焊条的药皮中含有多量酸性氧化物（如酸性焊条的药皮中含有多量酸性氧化物（如SiOSi

13、O2 2，MnOMnO2 2等）等）碱性焊条碱性焊条碱性焊条药皮中含有多量碱性氧化物（如碱性焊条药皮中含有多量碱性氧化物（如CaOCaO等）和萤石（等）和萤石（CaFCaF2 2）。由）。由于碱性焊条药皮中不含有机物，药皮产生的保护气体中氢含量极少，于碱性焊条药皮中不含有机物，药皮产生的保护气体中氢含量极少，所以又称为低氢焊条。所以又称为低氢焊条。3.3.焊条型号与牌号焊条型号与牌号 焊条型号是国家标准中规定的焊条代号。焊接结构生产中应用最广的碳钢焊条和焊条型号是国家标准中规定的焊条代号。焊接结构生产中应用最广的碳钢焊条和低合金钢焊条，相应的国家标准为低合金钢焊条，相应的国家标准为GB/T51

14、17-1995GB/T5117-1995和和GB/T5118-1995GB/T5118-1995。标准规定，。标准规定，碳钢焊条型号由字母碳钢焊条型号由字母“E”“E”和四位数字组成。如和四位数字组成。如“E4303”“E4303”，其含义如下：，其含义如下：E 43 0 3第三位和第四位数字组合时代表焊接电流种类和药皮类型第三位和第四位数字组合时代表焊接电流种类和药皮类型 代表焊条适用的焊接位置（代表焊条适用的焊接位置（“0”“0”、“1”“1”全位置焊接，全位置焊接，“2”“2”适于平焊，适于平焊，“4”“4”适于向下立焊）适于向下立焊）代代表表熔熔敷敷金金属属抗抗拉拉强度不低于强度不低于

15、430Mpa430Mpa代表代表焊条焊条4.4.焊条的选用原则焊条的选用原则 等强度原则：等强度原则：焊接低碳钢和低合金钢时。一般应使焊缝金属与母材等强度，焊接低碳钢和低合金钢时。一般应使焊缝金属与母材等强度，即选用与母材同强度等级的焊条。即选用与母材同强度等级的焊条。同成分原则：同成分原则：焊接耐热钢、不锈钢等金属材料时，应使焊缝金属的化学成分焊接耐热钢、不锈钢等金属材料时，应使焊缝金属的化学成分与母材的化学成分相同或相近，即按母材化学成分选用相应成分的焊条。与母材的化学成分相同或相近，即按母材化学成分选用相应成分的焊条。抗裂缝原则：抗裂缝原则：焊接刚度大、形状复杂、要承受动载荷的焊接结构时

16、，应选用焊接刚度大、形状复杂、要承受动载荷的焊接结构时，应选用抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。抗气孔原则：抗气孔原则：受焊接工艺条件的限制，如对焊件接头部位的油污、铁锈等清受焊接工艺条件的限制，如对焊件接头部位的油污、铁锈等清理不便，应选用抗气孔能力强的酸性焊条，以免焊接过程中气体滞留于焊缝理不便，应选用抗气孔能力强的酸性焊条，以免焊接过程中气体滞留于焊缝中，形成气孔。中，形成气孔。低成本原则：低成本原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用工艺性能好、成本低和效在满足使用要求的前提下，尽量选用工艺性能好、成本低和效率

17、高的焊条。率高的焊条。此外，应根据焊件的厚度、焊缝位置等条件，选用不同直径的焊条。一般此外，应根据焊件的厚度、焊缝位置等条件，选用不同直径的焊条。一般焊件愈厚，选用焊条的直径就愈大。焊件愈厚，选用焊条的直径就愈大。焊接接头的金属组织与性能焊接接头的金属组织与性能 1.1.焊接工件上温度的变化与分布焊接工件上温度的变化与分布在焊接过程中，焊缝区的金属都是由常温在焊接过程中，焊缝区的金属都是由常温状态开始被加热到较高的温度，然后再逐状态开始被加热到较高的温度，然后再逐渐冷却到常温。但随着各点金属所在位置渐冷却到常温。但随着各点金属所在位置的不同，其最高加热温度是不同的。由于的不同，其最高加热温度是

18、不同的。由于各点离焊缝中心距离不同，所以各点的最各点离焊缝中心距离不同，所以各点的最高温度不同。又因热传导需要一定时间，高温度不同。又因热传导需要一定时间，所以各点是在不同时间达到该点最高温度所以各点是在不同时间达到该点最高温度的。的。2.2.焊接接头金属组织与性能的变化焊接接头金属组织与性能的变化焊缝以及其周围受不同程度加热和冷却的母材是焊缝的热影响区，总称为焊接焊缝以及其周围受不同程度加热和冷却的母材是焊缝的热影响区，总称为焊接接头。接头。1 1）焊缝金属）焊缝金属 因结晶是从熔池底壁的半熔化区开始逐次进行的，低熔点的硫磷杂质和氧化因结晶是从熔池底壁的半熔化区开始逐次进行的，低熔点的硫磷杂

19、质和氧化铁等易偏析集中在焊缝中心区，将影响焊缝的力学性能，因此对焊条或其他铁等易偏析集中在焊缝中心区，将影响焊缝的力学性能，因此对焊条或其他焊接材料应慎重选用。焊接材料应慎重选用。焊接时，熔池金属受电弧吹力和保护气体吹动，使熔池底壁的柱状晶体成长焊接时，熔池金属受电弧吹力和保护气体吹动，使熔池底壁的柱状晶体成长受到干扰，因此柱状晶体呈倾斜层状，晶粒有所细化。又因焊接材料的渗合受到干扰，因此柱状晶体呈倾斜层状，晶粒有所细化。又因焊接材料的渗合金作用，焊缝金属中锰、硅等合金元素含量可能比基本金属高，所以焊缝金金作用，焊缝金属中锰、硅等合金元素含量可能比基本金属高，所以焊缝金属的性能可不低于基本金属

20、。属的性能可不低于基本金属。2 2）焊接热影响区）焊接热影响区 是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。由于焊缝附近各是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。由于焊缝附近各点受热情况不同，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区点受热情况不同，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区等。等。熔合区熔合区 是焊缝和基本金属的交界区，相当于加热到固相线和液相线之间，焊接过程是焊缝和基本金属的交界区，相当于加热到固相线和液相线之间，焊接过程中母材部分熔化，所以也称为半熔化区。熔化的金属凝固成铸态组织，未熔中母材部分熔化，所以也称为半熔化区。熔化的金属凝固成铸态组织

21、，未熔化金属因加热温度过高而成为过热粗晶。在低碳钢焊接接头中，熔合区虽然化金属因加热温度过高而成为过热粗晶。在低碳钢焊接接头中，熔合区虽然很窄（约很窄（约1mm1mm），但因强度、塑性和韧性都下降，而此处接头断面变化，），但因强度、塑性和韧性都下降，而此处接头断面变化，引起应力集中，在很大程度上决定着焊接接头的性能。引起应力集中，在很大程度上决定着焊接接头的性能。过热区过热区 被加热到被加热到Ac3Ac3以上以上100100200C200C至固相线温度区间，奥氏体晶粒急剧长大，形成至固相线温度区间，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，因而过热区的塑性及韧性降低。对于易淬火硬化钢材，此区脆性更过热

22、组织，因而过热区的塑性及韧性降低。对于易淬火硬化钢材，此区脆性更大。大。正火区正火区 被加热到被加热到Ac3Ac3至至Ac3Ac3以上以上100100200C200C区间，金属发生重结晶，冷却后得到均匀区间，金属发生重结晶，冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，其机械性能优于母材。而细小的铁素体和珠光体组织，其机械性能优于母材。部分相变区部分相变区 相当于加热到相当于加热到Ac1Ac1Ac3Ac3温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶，使晶粒细温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶，使晶粒细化；部分铁素体来不及转变，冷却后晶粒大小不匀，因此力学性能稍差。化；部分铁素体来不及转变，冷却后晶粒

23、大小不匀，因此力学性能稍差。焊接应力与变形焊接应力与变形金属构件在焊接以后，总要发生变形和产生焊接应力，且二者是彼此伴生的。金属构件在焊接以后，总要发生变形和产生焊接应力，且二者是彼此伴生的。焊接应力的存在，对构件质量、使用性能和焊后机械加工精度都有很大影响，焊接应力的存在，对构件质量、使用性能和焊后机械加工精度都有很大影响，甚至导致整个构件断裂；焊接变形不仅给装配工作带来很大困难，还会影响甚至导致整个构件断裂；焊接变形不仅给装配工作带来很大困难，还会影响构件的工作性能。变形量超过允许数值时必须进行矫正，矫正无效时只能报构件的工作性能。变形量超过允许数值时必须进行矫正，矫正无效时只能报废。因此

24、，在设计和制造焊接结构时，应尽量减小焊接应力和变形。废。因此，在设计和制造焊接结构时，应尽量减小焊接应力和变形。（1 1）焊接应力与变形的产生原因）焊接应力与变形的产生原因焊接过程中，对焊接件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的焊接过程中，对焊接件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。根本原因。（2 2）焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式 常见的焊接变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等常见的焊接变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等五种形式。五种形式。收缩变形是由于焊缝金属沿纵向和横收缩变形是由于焊缝金属沿纵向和横向的焊后收缩而引起的

25、；角变形是由向的焊后收缩而引起的；角变形是由于焊缝截面上下不对称，焊后沿横向于焊缝截面上下不对称，焊后沿横向上下收缩不均匀而引起的；弯曲变形上下收缩不均匀而引起的；弯曲变形是由于焊缝布置不对称，焊缝较集中是由于焊缝布置不对称，焊缝较集中的一侧纵向收缩较大而引起的；扭曲的一侧纵向收缩较大而引起的；扭曲变形常常是由于焊接顺序不合理而引变形常常是由于焊接顺序不合理而引起的；波浪变形则是由于薄板焊接后起的；波浪变形则是由于薄板焊接后焊缝收缩时，产生较大的收缩应力，焊缝收缩时，产生较大的收缩应力，使焊件丧失稳定性而引起的。使焊件丧失稳定性而引起的。（3 3）减少焊接应力与变形的措施）减少焊接应力与变形的

26、措施 除了设计时应考虑之外，可采取一定的工艺措施，有预留变形量、反变形法、除了设计时应考虑之外，可采取一定的工艺措施，有预留变形量、反变形法、刚性固定法、锤击焊缝法、加热刚性固定法、锤击焊缝法、加热“减应区减应区”法等。重要的是，选择合理的焊法等。重要的是，选择合理的焊接顺序，尽量使焊缝自由收缩。焊前预热和焊后缓冷也很有效。接顺序，尽量使焊缝自由收缩。焊前预热和焊后缓冷也很有效。其它焊接方法其它焊接方法 埋弧自动焊埋弧自动焊 通过保持在光焊丝和工件之间的电弧将金属加热，使被焊件之间形成刚性通过保持在光焊丝和工件之间的电弧将金属加热，使被焊件之间形成刚性连接。连接。按自动化程度的不同，埋弧焊分为

27、半自动焊（移动电弧由手工操作）和自按自动化程度的不同，埋弧焊分为半自动焊（移动电弧由手工操作）和自动焊。这里所指的埋弧焊都是指埋弧自动焊，半自动焊已基本上由气体保动焊。这里所指的埋弧焊都是指埋弧自动焊，半自动焊已基本上由气体保护焊代替。护焊代替。1 1）埋弧自动焊的焊接过程）埋弧自动焊的焊接过程 2 2）埋弧自动焊的特点及应用）埋弧自动焊的特点及应用 焊接质量好焊接质量好 焊接过程能够自动控制。各项工艺参数可以调节到最佳数值。焊缝的化学成焊接过程能够自动控制。各项工艺参数可以调节到最佳数值。焊缝的化学成分比较均匀稳定。焊缝光洁平整，有害气体难以侵入，熔池金属冶金反应充分比较均匀稳定。焊缝光洁平

28、整，有害气体难以侵入，熔池金属冶金反应充分，焊接缺陷较少。分，焊接缺陷较少。生产率高生产率高 焊丝从导电嘴伸出长度较短，可用较大的焊接电流，而且连续施焊的时间较焊丝从导电嘴伸出长度较短，可用较大的焊接电流，而且连续施焊的时间较长，这样就能提高焊接速度。同时，焊件厚度在长，这样就能提高焊接速度。同时，焊件厚度在14mm14mm以内的对接焊缝可不开以内的对接焊缝可不开坡口，不留间隙，一次焊成，故其生产率高。坡口，不留间隙，一次焊成，故其生产率高。节省焊接材料节省焊接材料 焊件可以不开坡口或开小坡口，可减少焊缝中焊丝的填充量，也可减少因加焊件可以不开坡口或开小坡口，可减少焊缝中焊丝的填充量，也可减少

29、因加工坡口而消耗掉的焊件材料。同时，焊接时金属飞溅小，又没有焊条头的损工坡口而消耗掉的焊件材料。同时，焊接时金属飞溅小，又没有焊条头的损失，所以可节省焊接材料。失，所以可节省焊接材料。易实现自动化，劳动条件好，劳动强度低，操作简单。易实现自动化，劳动条件好，劳动强度低，操作简单。埋弧自动焊的缺点是：埋弧自动焊的缺点是：适应性差，通常只适用于水平位置适应性差，通常只适用于水平位置焊接直缝和环缝，不能焊接空间焊焊接直缝和环缝，不能焊接空间焊缝和不规则焊缝，对坡口的加工、缝和不规则焊缝，对坡口的加工、清理和装配质量要求较高。清理和装配质量要求较高。埋弧自动焊通常用于碳钢、低合金埋弧自动焊通常用于碳钢

30、、低合金结构钢、不锈钢和耐热钢等中厚板结构钢、不锈钢和耐热钢等中厚板结构的长直缝、直径大于结构的长直缝、直径大于300mm300mm环缝环缝的平焊。此外，它还用于耐磨、耐的平焊。此外，它还用于耐磨、耐腐蚀合金的堆焊、大型球墨铸铁曲腐蚀合金的堆焊、大型球墨铸铁曲轴以及镍合金、铜合金等材料的焊轴以及镍合金、铜合金等材料的焊接。接。气体保护电弧焊气体保护电弧焊 气体保护焊是指用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。气体保护焊是指用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。气体保护焊是明弧焊接，焊接时便于监视焊接过程，故操作方便，可实现气体保护焊是明弧焊接，焊接时便于监视焊接过程，故操

31、作方便，可实现全位置自动焊接，焊后还不用清渣，可节省大量辅助时间，大大提高了生全位置自动焊接，焊后还不用清渣，可节省大量辅助时间，大大提高了生产率。另外，由于保护气流对电弧有冷却压缩作用，电弧热量集中，因而产率。另外，由于保护气流对电弧有冷却压缩作用，电弧热量集中，因而焊接热影响区窄，工件变形小，特别适合于薄板焊接。焊接热影响区窄，工件变形小，特别适合于薄板焊接。（1 1）氩弧焊）氩弧焊 氩气是一种惰性气体，在高温下，它不与金属和其他任何元素起化学反应，氩气是一种惰性气体，在高温下，它不与金属和其他任何元素起化学反应，也不熔于金属，因此保护效果良好，所焊接头质量高。也不熔于金属，因此保护效果良

32、好，所焊接头质量高。按使用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊即钨极氩弧焊（按使用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊即钨极氩弧焊（TIGTIG焊）焊）和熔化极氩弧焊（和熔化极氩弧焊（MIGMIG）两种）两种 氩弧焊是以氩氩弧焊是以氩(Ar)(Ar)气作为保护气体的气体保护电弧焊。气作为保护气体的气体保护电弧焊。1 1）钨极氩弧焊（）钨极氩弧焊（TIGTIG焊）焊）常采用熔点较高的钍钨棒或铈钨棒作为电极，焊接过程中电极本身不熔化，故常采用熔点较高的钍钨棒或铈钨棒作为电极，焊接过程中电极本身不熔化，故属不熔化极电弧焊。钨极氩弧焊又分为手工焊和自动焊两种。焊接时填充焊丝属不熔化极电弧焊。钨极氩

33、弧焊又分为手工焊和自动焊两种。焊接时填充焊丝在钨极前方添加。当焊接薄板时，一般不需开坡口和加填充焊丝。在钨极前方添加。当焊接薄板时，一般不需开坡口和加填充焊丝。钨极氩弧焊的电流种类与极钨极氩弧焊的电流种类与极性的选择原则是：焊接铝、性的选择原则是：焊接铝、镁及其合金时，采用交流电；镁及其合金时，采用交流电；焊其他金属采用直流正接。焊其他金属采用直流正接。由于钨极的载流能力有限，由于钨极的载流能力有限，其电功率受到限制，所以钨其电功率受到限制，所以钨极氩弧焊一般只适于焊接厚极氩弧焊一般只适于焊接厚度小于度小于6mm6mm的工件。的工件。2 2）熔化极氩弧焊（）熔化极氩弧焊（MIGMIG）熔化极氩

34、弧焊是以连续送进的焊丝作为电极，电弧产生在焊丝与工件之间，熔化极氩弧焊是以连续送进的焊丝作为电极，电弧产生在焊丝与工件之间，焊丝不断送进，并熔化过渡到焊缝中去，因而焊接电流可大大提高。焊丝不断送进，并熔化过渡到焊缝中去，因而焊接电流可大大提高。熔化极氩弧焊可分为半自动焊和自动焊两种，一般采用直流反接法。熔化极氩弧焊可分为半自动焊和自动焊两种，一般采用直流反接法。（2 2）C0C02 2气体保护焊气体保护焊CO2CO2气体保护焊是利用廉价的气体保护焊是利用廉价的CO2CO2气体作为保护气体的电弧焊。它是利用焊丝作气体作为保护气体的电弧焊。它是利用焊丝作电极，焊丝由送丝机构通过软管经导电嘴送出。电

35、弧在焊丝与工件之间发生。电极，焊丝由送丝机构通过软管经导电嘴送出。电弧在焊丝与工件之间发生。CO2CO2气体从喷嘴中以一定的流量喷出，包围电弧和熔池，从而防止空气对液体金气体从喷嘴中以一定的流量喷出，包围电弧和熔池，从而防止空气对液体金属的有害作用。属的有害作用。CO2CO2保护焊可分为自动焊和半自动焊。目前应用较多的是半自动保护焊可分为自动焊和半自动焊。目前应用较多的是半自动焊。焊。由于由于CO2CO2气体是氧化性气体，高温时可分解成气体是氧化性气体，高温时可分解成COCO和氧原子，易造成合金元素和氧原子，易造成合金元素烧损、焊缝吸氧，导致电弧稳定性差、飞溅较多、弧光强烈、焊缝表面成烧损、焊

36、缝吸氧，导致电弧稳定性差、飞溅较多、弧光强烈、焊缝表面成形不够美观等缺点。若控制或操作不当，还容易产生气孔。为保证焊缝的形不够美观等缺点。若控制或操作不当，还容易产生气孔。为保证焊缝的合金元素，须采用含锰、硅较高的焊接钢丝或含有相应合金元素的合金钢合金元素，须采用含锰、硅较高的焊接钢丝或含有相应合金元素的合金钢焊丝。焊丝。CO2CO2气体保护焊除具有前述的气体保护焊的那些优点外，还有焊缝含氢量低，气体保护焊除具有前述的气体保护焊的那些优点外，还有焊缝含氢量低，抗裂性能好；抗裂性能好；CO2CO2气体价格便宜、来源广泛，生产成本低等优点。气体价格便宜、来源广泛，生产成本低等优点。气焊和气割气焊和

37、气割 1.1.气焊气焊 气焊是利用气体火焰作热源的焊接方法。最常用的是氧乙炔焊，利用氧气焊是利用气体火焰作热源的焊接方法。最常用的是氧乙炔焊，利用氧乙炔焰进行焊接。乙炔焰进行焊接。乙炔乙炔(C2H2)(C2H2)为可燃气体，氧气为助燃气体。乙炔和氧气在焊炬中混为可燃气体，氧气为助燃气体。乙炔和氧气在焊炬中混合均匀后从焊嘴喷出燃烧，将焊件和焊丝熔化形成熔池，冷却凝固合均匀后从焊嘴喷出燃烧，将焊件和焊丝熔化形成熔池，冷却凝固后形成焊缝。气焊时气体燃烧，产生大量的后形成焊缝。气焊时气体燃烧，产生大量的CO2CO2、COCO、H2H2气体笼罩熔气体笼罩熔池，起到保护作用。气焊使用不带药皮的光焊丝作填充

38、金属。池，起到保护作用。气焊使用不带药皮的光焊丝作填充金属。气焊设备简单、操作灵活方便、气焊设备简单、操作灵活方便、不需电源，但气焊火焰温度较不需电源，但气焊火焰温度较低（最高约低（最高约3150C3150C），且热量），且热量较分散，生产率低，工件变形较分散，生产率低，工件变形大，所以应用不如电弧焊广泛。大，所以应用不如电弧焊广泛。主要用于焊接厚度在主要用于焊接厚度在3mm3mm以下的以下的薄钢板，铜、铝等有色金属及薄钢板，铜、铝等有色金属及其合金，低熔点材料以及铸铁其合金，低熔点材料以及铸铁焊补等。气焊设备由氧气瓶、焊补等。气焊设备由氧气瓶、乙炔瓶、减压器、回火保险器乙炔瓶、减压器、回火保

39、险器及焊炬等组成。及焊炬等组成。2.2.气割气割气割是利用高温的金属在纯氧中燃烧而将工件分离的加工方法。气割使用的气气割是利用高温的金属在纯氧中燃烧而将工件分离的加工方法。气割使用的气体和供气装置可与气焊通用。体和供气装置可与气焊通用。气割时，先用氧气割时，先用氧-乙炔焰将金属加乙炔焰将金属加热到燃点，然后打开切割氧阀门，热到燃点，然后打开切割氧阀门，放出一股纯氧气流，使高温金属燃放出一股纯氧气流，使高温金属燃烧。燃烧后生成的液体熔渣，被高烧。燃烧后生成的液体熔渣，被高压氧流吹走，形成切口。金属燃烧压氧流吹走，形成切口。金属燃烧放出大量的热，又预热了待切割的放出大量的热，又预热了待切割的金属。

40、所以气割过程是予热金属。所以气割过程是予热燃烧燃烧吹渣形成切口不断重复进行的过吹渣形成切口不断重复进行的过程。气割所用的割炬与焊炬有所不程。气割所用的割炬与焊炬有所不同，多了一个切割氧气管和切割氧同，多了一个切割氧气管和切割氧阀门。阀门。符合下列条件的金属才能进行气割：符合下列条件的金属才能进行气割：金属的燃点应低于本身的熔点，否则变为熔割，使切割质量降低，甚至不能金属的燃点应低于本身的熔点，否则变为熔割，使切割质量降低，甚至不能切割。碳素钢和低合金结构钢具有很好的气割性能。但气割铸铁时，因其燃点切割。碳素钢和低合金结构钢具有很好的气割性能。但气割铸铁时，因其燃点高于熔点，且渣中有大量的粘稠的

41、高于熔点，且渣中有大量的粘稠的SiO2SiO2防碍切割进行。防碍切割进行。金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。否则高熔点的氧化物会阻碍着下金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。否则高熔点的氧化物会阻碍着下层金属与氧气流接触，使气割无法继续进行。另外，气割时所产生的氧化物应层金属与氧气流接触，使气割无法继续进行。另外，气割时所产生的氧化物应易于流动。又如气割铝和不锈钢，因存在高熔点易于流动。又如气割铝和不锈钢，因存在高熔点Al2O3Al2O3和和Cr2O3Cr2O3膜，故亦不能用膜，故亦不能用一般气割方法切割。一般气割方法切割。金属的导热性不能太高，否则使气割处的热量不足，造成气割困难。金属的

42、导热性不能太高，否则使气割处的热量不足，造成气割困难。金属在燃烧时所产生的大量热能应能维持气割的进行。金属在燃烧时所产生的大量热能应能维持气割的进行。常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 碳钢的焊接碳钢的焊接1.1.低碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢的焊接性良好，焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施，用各种焊接方低碳钢的焊接性良好，焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施，用各种焊接方法都能获得优质焊接接头。只有厚大结构件在低温下焊接时，才应考虑焊前预法都能获得优质焊接接头。只有厚大结构件在低温下焊接时，才应考虑焊前预热，如热，如20mm20mm以下板厚、温度低于零下以下板厚、温度低于零下1010或板厚大

43、于或板厚大于50mm50mm、温度低于、温度低于00，应，应预热预热100100150150。低碳钢结构件焊条电弧焊时，根据母材强度等级，一般选用酸性焊条低碳钢结构件焊条电弧焊时，根据母材强度等级，一般选用酸性焊条E4303E4303（J422J422）、）、E4320E4320（J424J424）等；）等；承受动载荷、结构复杂的厚大焊件，选用抗裂性好的碱性焊条承受动载荷、结构复杂的厚大焊件，选用抗裂性好的碱性焊条E4215E4215（J427J427）、）、E4316E4316（J426J426）等。）等。埋弧焊时，一般选用焊丝埋弧焊时，一般选用焊丝H08AH08A或或H08MnAH08Mn

44、A配合焊剂配合焊剂HJ431HJ431。采用电渣焊时，焊后应进行正火处理。采用电渣焊时，焊后应进行正火处理。沸腾钢焊接时裂纹倾向大，不宜作为焊接结构件，应改用镇静钢。沸腾钢焊接时裂纹倾向大，不宜作为焊接结构件，应改用镇静钢。2.2.中、高碳钢焊接中、高碳钢焊接 中碳钢焊接时，热影响区组织淬硬倾向增大，较易出现裂纹和气孔，为此要中碳钢焊接时，热影响区组织淬硬倾向增大，较易出现裂纹和气孔，为此要采取一定的工艺措施。如采取一定的工艺措施。如3535、4545钢焊接时，焊前应预热钢焊接时，焊前应预热150150250250。根据。根据母材强度级别，选用焊条母材强度级别，选用焊条E5015E5015（J

45、507J507）、）、E5016E5016（J506J506）、）、E5515E5515（J557J557）、）、E5516E5516（J556J556）等（）等（代表后缀字母，表示熔敷金属化学代表后缀字母，表示熔敷金属化学成分分类的代号）。为避免母材过量熔入焊缝中导致碳含量升高，要开坡口成分分类的代号）。为避免母材过量熔入焊缝中导致碳含量升高，要开坡口并采用细焊条，小电流，多层焊等工艺。焊后缓冷，并进行并采用细焊条，小电流，多层焊等工艺。焊后缓冷，并进行600600650650回火，回火，以消除应力。以消除应力。高碳钢碳当量数值在高碳钢碳当量数值在0.60%0.60%以上以上,淬硬倾向大淬硬

46、倾向大,易出现各种裂纹和气孔易出现各种裂纹和气孔,焊接焊接性差性差,一般不用来制作焊接结构一般不用来制作焊接结构,只用于破损工件的焊补。焊补时通常采用只用于破损工件的焊补。焊补时通常采用焊条电弧焊或气焊，焊条选用焊条电弧焊或气焊，焊条选用E6015E6015（J607J607）、）、E7015E7015（J707J707）等，）等，预热预热250250350350，焊后缓冷，并立即进行，焊后缓冷，并立即进行650650以上高温回火，以消除应以上高温回火，以消除应力。力。中、高碳钢焊条电弧焊时，若焊件无法预热，应选用奥氏体不锈钢焊条进中、高碳钢焊条电弧焊时，若焊件无法预热，应选用奥氏体不锈钢焊条

47、进行焊接。行焊接。低合金结构钢的焊接低合金结构钢的焊接 1.1.强度用钢焊接强度用钢焊接低、中碳调质钢的碳当量数值在低、中碳调质钢的碳当量数值在0.45%0.45%以上，焊接时热影响区产生淬硬组以上，焊接时热影响区产生淬硬组织倾向较大，易产生冷裂纹，且钢的强度级别越高，冷裂倾向越大。因此，织倾向较大，易产生冷裂纹，且钢的强度级别越高，冷裂倾向越大。因此，焊接前应预热。由于中碳调质钢的焊接性比低碳调质钢差，所以预热温度焊接前应预热。由于中碳调质钢的焊接性比低碳调质钢差，所以预热温度应更高，约为应更高，约为200200350350。焊接强度用钢的常用方法有焊条电弧焊、埋弧焊和焊接强度用钢的常用方法

48、有焊条电弧焊、埋弧焊和COCO2 2焊等。钨极氩弧焊可焊等。钨极氩弧焊可用于要求全焊透的管形工件的打底焊。焊接厚板工件如厚壁压力容器，可用于要求全焊透的管形工件的打底焊。焊接厚板工件如厚壁压力容器，可采用电渣焊。采用电渣焊。2.2.不锈钢焊接不锈钢焊接奥氏体型不锈钢如奥氏体型不锈钢如0Cr18Ni90Cr18Ni9等，虽然等，虽然CrCr，NiNi元素含量较高，但元素含量较高，但C C含量低，焊含量低，焊接性良好，焊接时一般不需要采取工艺措施，因此它在不锈钢焊接中应用最接性良好，焊接时一般不需要采取工艺措施，因此它在不锈钢焊接中应用最广。焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊时，焊条、焊丝和焊剂的选用

49、应保证广。焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊时，焊条、焊丝和焊剂的选用应保证焊缝金属与母材成分类型相同。焊接时采用小电流、快速不摆动焊，焊后加焊缝金属与母材成分类型相同。焊接时采用小电流、快速不摆动焊，焊后加大冷速，接触腐蚀介质的表面应最后施焊。大冷速，接触腐蚀介质的表面应最后施焊。铁素体型不锈钢如铁素体型不锈钢如1Cr171Cr17等，焊接时热影响区中的铁素体晶粒易过热粗化，等，焊接时热影响区中的铁素体晶粒易过热粗化，使焊接接头的塑、韧性急剧下降甚至开裂。因此，焊前预热温度应在使焊接接头的塑、韧性急剧下降甚至开裂。因此，焊前预热温度应在150150以以下，并采用小电流、快速焊等工艺，以降低晶粒粗

50、大倾向。下，并采用小电流、快速焊等工艺，以降低晶粒粗大倾向。马氏体型不锈钢焊接时，因空冷条件下焊缝就可转变为马氏体组织，所以马氏体型不锈钢焊接时，因空冷条件下焊缝就可转变为马氏体组织，所以焊后淬倾向大，易出现冷裂纹。如果碳含量较高，淬硬倾向和冷裂纹现象焊后淬倾向大，易出现冷裂纹。如果碳含量较高，淬硬倾向和冷裂纹现象更严重。因此，焊前预热温度更严重。因此，焊前预热温度200200400400，焊后要进行热处理。如果不，焊后要进行热处理。如果不能实施预热或热处理，应选用奥氏体不锈钢焊条。能实施预热或热处理，应选用奥氏体不锈钢焊条。铁素体型不锈钢和马氏体型不锈钢焊接的常用方法是焊条电弧焊和氩弧焊。铁