全国焊接工艺大全说课讲解.ppt

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1、第一页，共76页。4 4 材料材料(cilio)(cilio)的连接成形的连接成形概概 述述4.2 4.2 压力压力(yl)(yl)焊工艺焊工艺4.1 4.1 熔焊熔焊(rn hn)(rn hn)工艺工艺4.3 4.3 钎焊与封焊钎焊与封焊4.4 4.4 金属材料的焊接性金属材料的焊接性4.5 4.5 焊接缺陷与检验焊接缺陷与检验4.6 4.6 焊接件结构设计焊接件结构设计本章重点：本章重点：焊条电弧焊的原理与特点，焊接材料、焊接方法、焊条电弧焊的原理与特点，焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数和焊接结构形式的选用原则。焊接工艺参数和焊接结构形式的选用原则。第二页，共76页。焊接：是通过加热或加压

2、，或者两者并用，并且用或焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。焊接的主要特点是：焊接的主要特点是：（1）节省材料，减轻质量；）节省材料，减轻质量；（2）简化复杂零件和大型零件的制造；）简化复杂零件和大型零件的制造；（3）适应性好；可实现特殊结构的生产；）适应性好；可实现特殊结构的生产；（4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连 接成型；接成型；（5）降低劳动强度，改善劳动条件。）降低劳动

3、强度，改善劳动条件。焊接方法的应用：焊接方法的应用：（1）制造金属结构件；）制造金属结构件；（2）制造机器零件和工具）制造机器零件和工具(gngj)；（3）修复。）修复。第三页，共76页。焊接焊接(hnji)方方法法压压力力(y y l l)焊焊摩擦摩擦(mc)(mc)焊焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎钎焊焊及及封封粘粘软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊封接封接粘接粘接熔熔焊焊电弧焊电弧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手弧焊手弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊第四页，共76页。气门芯气门芯第五页，共76页。4.1 4.1 熔焊熔焊(rn

4、 hn)(rn hn)工艺工艺 4.1.1 4.1.1 熔焊熔焊(rn hn)(rn hn)原理及过程原理及过程4.1.2 4.1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能4.1.3 4.1.3 焊接变形和焊接应力焊接变形和焊接应力4.1.4 4.1.4 熔焊熔焊(rn hn)(rn hn)方法及工艺方法及工艺本节重点：熔化焊焊接接头的组织性能本节重点：熔化焊焊接接头的组织性能本节难点：焊接应力与变形本节难点：焊接应力与变形第六页，共76页。4.1.1 熔焊(rn hn)原理及过程熔焊的本质及特点熔焊的本质及特点熔化焊的本质是小熔池熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔炼与铸造，是金属熔

5、化与结晶的过程熔化与结晶的过程(guchng)。熔池存在时间短，温度熔池存在时间短，温度高；冶金过程高；冶金过程(guchng)进行不充进行不充分，氧化严重；热影分，氧化严重；热影响区大。响区大。冷却速度快，结晶后易冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。生成粗大的柱状晶。第七页，共76页。熔化焊的三要素熔化焊的三要素热源热源能量要集中，温度要高。以保证金属能量要集中，温度要高。以保证金属(jnsh)快速熔化，减小热影响区。满足要快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。束和激光。熔池的保护熔池的保护可用渣保护、气保护和渣

6、可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。熔池过渡合金元素。填充金属填充金属(jnsh)保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。主要有焊芯和焊丝。第八页，共76页。焊接电弧焊接电弧电弧是指两电极之间强烈而持久的气电弧是指两电极之间强烈而持久的气体体(qt)放电现象。放电现象。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。发光最强。将电弧

7、放电用作焊接热源，既安全，加热将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。效率也高。电弧的三个区电弧的三个区阴极区、阳极区和弧柱区阴极区、阳极区和弧柱区焊接电弧的温度焊接电弧的温度C和热量分布和热量分布温度温度C热热量分布量分布阳极区：阳极区：260043弧柱区：弧柱区：6000800021阴极区阴极区：240036第九页，共76页。由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：直流正接：焊件接正极直流正接：焊件接正极(zhngj)，焊条接负极（厚板、酸性，焊条接负极

8、（厚板、酸性焊条）焊条）直流负接：焊件接负极，焊条接正极直流负接：焊件接负极，焊条接正极(zhngj)（薄板、碱性（薄板、碱性低氢焊低氢焊条、低合金钢和铝合金）条、低合金钢和铝合金）第十页，共76页。电弧焊的焊接过程：电弧焊的焊接过程：手手工工电电弧弧焊焊是是利利用用焊焊条条与与工工件件间间产产生生的的电电弧弧热热，将工件熔化而进行焊接的。将工件熔化而进行焊接的。电电弧弧在在焊焊条条与与被被焊焊工工件件之之间间燃燃烧烧，电电弧弧热热使使工工件件（基基本本金金属属）和和焊焊条条同同时时熔熔化化成成为为熔熔池池，焊焊条条金金属属熔熔滴滴借借重重力力和和电电弧弧气气体体吹吹力力的的作作用用逐逐渐渐过

9、过渡到熔池当中。渡到熔池当中。电电弧弧热热还还使使焊焊条条的的药药皮皮熔熔化化或或燃燃烧烧。药药皮皮燃燃烧烧后后与与液液体体金金属属起起物物理理化化学学作作用用，所所形形成成的的熔熔渣渣(rn(rn zh)zh)和和气气体体可可防防止止空空气气中中氧氧、氮氮的的侵侵入入，其保护熔化金属的作用。其保护熔化金属的作用。第十一页，共76页。电弧焊的冶金过程特点：电弧焊的冶金过程特点：电电弧弧和和熔熔池池金金属属温温度度高高于于一一般般的的冶冶炼炼温温度度。使使金金属属元元素素强强烈烈蒸蒸发发，并并使使电电弧弧区区的的气气体体分分解解成成原原子子(yunz)状状态态，增增大大了了气气体体的的活泼性，导

10、致金属烧损或形成有害杂质。活泼性，导致金属烧损或形成有害杂质。金金属属熔熔池池体体积积小小，熔熔池池四四周周是是冷冷金金属属，熔熔池池处处于于液液态态的的时时间间很很短短，一一般般在在秒秒左左右右。导导致致各各种种化化学学反反应应难难以以达达到到平平衡衡状状态态，化化学学成成分分不不够够均均匀匀，气气体体和和杂杂质质来来不不及及浮浮出出易产生气孔和夹杂等缺陷。易产生气孔和夹杂等缺陷。熔熔池池不不断断更更新新，有有害害气气体体容容易易进进入入熔熔池池，形形成氧化物、气孔杂质等缺陷。成氧化物、气孔杂质等缺陷。第十二页，共76页。焊剂是由焊剂是由SiO2SiO2，MnOMnO、MgOMgO及及CaF

11、CaF等组成的硅酸盐。等组成的硅酸盐。焊剂保护的效果焊剂保护的效果形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气(kngq)(kngq)隔绝，大大减少焊隔绝，大大减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。缝中的含气量，提高焊缝韧性。延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。4.1.1.1熔池的保护熔池的保护(boh)第十三页，共76页。渣保护渣保护(boh)(boh)为了使熔池与为了使熔池与空气隔离，空气隔离，可在熔池上覆盖一层熔渣可在熔池上覆盖一层熔渣一方面防止金属氧化和吸一方面防止金属氧化和吸气气另

12、一方面向熔池过渡合金另一方面向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能元素，提高焊缝性能 同时，还可以减少散热，同时，还可以减少散热，提高生产率，防止强光辐提高生产率，防止强光辐射射 第十四页，共76页。气保护气保护用于保护熔池和溶滴用于保护熔池和溶滴的气的气 体应是惰性气体，体应是惰性气体，并在高温下不分解，并在高温下不分解，或是低氧化性的不溶或是低氧化性的不溶于金属液体的双原子于金属液体的双原子(yunz)(yunz)气体气体(如如ArAr或或CO2)CO2)。喷嘴结构应尽可能使喷嘴结构应尽可能使气体以层流流出。气体以层流流出。第十五页，共76页。CO2气体气体CO2为无色无味气体，密度是空气的为无

13、色无味气体，密度是空气的1.5倍，在常温下很稳定，但在倍，在常温下很稳定，但在高温下易分解。高温下易分解。CO2气体密度大，受热气体密度大，受热(shur)后体积膨胀大，所以在隔离空气保后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。护焊接熔池和电弧方面，效果良好。但但CO2气体为氧化性气体，在高温下将分解为气体为氧化性气体，在高温下将分解为CO和和O2：CO2CO+O2所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。氩气氩气氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想

14、的保护气体。生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定(wndng)。氩弧焊一般要求氩气纯度达氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，我国生产的工业纯氩，其纯度可达其纯度可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。，完全合乎氩弧焊的要求。氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。否则就会影响焊缝质量。第十六页，共76页。渣渣-气联合保护气联合保护利用渣的良好的冶金利用渣的良好的冶金反应和焊缝成型特点反应和焊缝成型特点以及

15、气体的优良电弧以及气体的优良电弧热效率和稳弧作用，热效率和稳弧作用，可获得可获得(hud)(hud)良好的良好的熔池保护效果。如焊熔池保护效果。如焊条的药皮及二氧化碳条的药皮及二氧化碳加药芯。加药芯。第十七页，共76页。填充金属填充金属填满焊缝，提高焊缝性填满焊缝，提高焊缝性能，使焊缝与母材等能，使焊缝与母材等强度，用焊丝和焊芯强度，用焊丝和焊芯（填充金属）过渡合（填充金属）过渡合金元素。金元素。常用的焊条钢芯为碳素常用的焊条钢芯为碳素钢丝、合金钢丝和不钢丝、合金钢丝和不锈钢丝。锈钢丝。H H代表焊接用钢丝，其代表焊接用钢丝，其后的两位数字后的两位数字(shz)(shz)代表含碳量的万分之代表

16、含碳量的万分之几；几；A A为高级优质钢；为高级优质钢；E E代表特级优质钢。代表特级优质钢。第十八页，共76页。4.1.1.2电焊条电焊条电焊条的组成及作用电焊条的组成及作用组成：焊芯和药皮组成：焊芯和药皮作用：焊芯作用：焊芯填充金属填充金属 药药皮皮稳稳弧弧、造造气气、造造渣渣、脱脱氧氧、合合金金、粘结等。粘结等。药皮必须药皮必须(bx)(bx)含有造气剂和造渣剂。含有造气剂和造渣剂。药药皮皮中中还还应应含含有有稳稳弧弧剂剂和和合合金金化化剂剂，以以及及脱脱氧氧剂剂、脱脱硫剂和去氢剂等。硫剂和去氢剂等。焊条的种类和编号焊条的种类和编号种种类类：结结构构钢钢焊焊条条、钼钼及及铬铬钼钼耐耐热热

17、钢钢焊焊条条、不不锈锈钢钢焊焊条条、堆堆焊焊焊焊条条、低低温温钢钢焊焊条条、铸铸铁铁焊焊条条、钛钛及及钛钛合合金金焊焊条条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。编号：以结构钢焊条为例：编号：以结构钢焊条为例：422422 其中：其中：结构钢焊条结构钢焊条 焊焊缝缝金金属属抗抗拉拉强强度度大大于于等等于于 药药皮皮类类型型(lixng)(lixng)（钛钛钙钙型型）和电源种类（交直流）和电源种类（交直流）507 7 507 7 低氢，直流低氢，直流第十九页，共76页。酸性药皮与碱性药皮两者的性质酸性药皮与碱性药皮两者的性质酸性药皮工艺性好，

18、而碱性药皮工艺性差。酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差。碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能提高。性能提高。碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可以提高焊缝金属以提高焊缝金属(jnsh)(jnsh)的抗裂性。的抗裂性。碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞溅和易产生飞溅和COCO气孔。气孔。碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（HFHF等），因而应注意通风。等），因而应注意通风。第二十页，共76页。电焊条的选

19、用原则电焊条的选用原则等等强强度度原原则则：低低碳碳钢钢和和普普通通低低合合金金钢钢构构件件，一一般般都都要要求求焊焊缝缝金金属属与与母母材材等等强强度度，因因此此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。同同一一强强度度等等级级的的酸酸性性焊焊条条和和碱碱性性焊焊条条的的选选用用。主主要要应应考考虑虑：焊焊接接件件的的结结构构形形状状、钢钢板板厚厚度度、载荷载荷(zi h)(zi h)性质和抗裂性能而定。性质和抗裂性能而定。低低碳碳钢钢与与低低合合金金结结构构钢钢焊焊接接，可可按按某某一一种种钢钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。接头中强度较低的钢材来选用相

20、应的焊条。焊焊接接不不锈锈钢钢或或耐耐热热钢钢等等有有特特殊殊性性能能要要求求的的钢钢材，应选用相应的专用焊条。材，应选用相应的专用焊条。第二十一页，共76页。4.1.2焊接接头焊接接头(jitu)的组织与性能的组织与性能熔焊热原的高温集中融化焊缝区金熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并向工件金属属，并向工件金属(jnsh)传导热量，必然传导热量，必然引起焊缝及附近区域金属引起焊缝及附近区域金属(jnsh)的组织和的组织和性能发生变化。性能发生变化。焊缝区焊缝区在焊接接头横截面上在焊接接头横截面上测量的焊缝金属测量的焊缝金属(jnsh)的区域。的区域。熔合区熔合区熔合线两侧有一个很熔合线两侧有

21、一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。窄的焊缝与热影响区的过渡区。热影响区热影响区-受焊接热循环的影响，受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域（过热区、组织或性能变化的区域（过热区、正火区、部分相变区）。正火区、部分相变区）。热影响热影响(yngxing)区中的过热区，对焊接接头有不利影响区中的过热区，对焊接接头有不利影响(yngxing)，应使，应使之尽可能减小。之尽可能减小。熔合区熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头中的最差的部成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头中的最差的部位。位。在低碳钢焊接

22、接头中，熔合区很窄，但因强度、塑性和韧性都下降，而在低碳钢焊接接头中，熔合区很窄，但因强度、塑性和韧性都下降，而且此处接头断面变化，引起应力集中，在很大程度上决定焊接接头的性能。且此处接头断面变化，引起应力集中，在很大程度上决定焊接接头的性能。第二十二页，共76页。焊接焊接(hnji)热循环的特点热循环的特点是加热和冷却速度很快，对易淬是加热和冷却速度很快，对易淬火钢，易导致马氏体相变；对其火钢，易导致马氏体相变；对其它材料，易产生焊接它材料，易产生焊接(hnji)变变形、应力及裂纹。形、应力及裂纹。第二十三页，共76页。焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)热影响区热影响区第二十四页，共76页

23、。焊缝的组织和性能焊缝的组织和性能 热源移走后，热源移走后，熔池焊缝中的液体金熔池焊缝中的液体金属立刻开始冷却结晶，属立刻开始冷却结晶，以垂直熔合线的方式以垂直熔合线的方式向熔池中心生长为柱向熔池中心生长为柱状树枝晶。状树枝晶。低熔点物质低熔点物质(wzh)(wzh)将会被推向焊将会被推向焊缝最后结晶部位，形缝最后结晶部位，形成成分偏析。成成分偏析。第二十五页，共76页。4.1.3焊接变形焊接变形(binxng)和焊接应力和焊接应力焊接应力与变形产生的原因：焊接应力与变形产生的原因：焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀不能自由膨胀(p

24、ng zhng)和收缩。和收缩。第二十六页，共76页。焊接焊接(hnji)应力与变形产生应力与变形产生当拘束很大时（如大平板当拘束很大时（如大平板(pngbn)对接），则会产生残余应力，对接），则会产生残余应力，无无 残余变形。残余变形。当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，又产当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，又产 生残余变形。生残余变形。第二十七页，共76页。第二十八页，共76页。焊件焊后的变形形式主要有：焊件焊后的变形形式主要有：尺寸尺寸(ch cun)收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。第二十九页，共76页。焊

25、接变形与应力的危害焊接变形与应力的危害工件焊接后产生变形和应力对结构的制造工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产和使用会产生不利影响。生不利影响。产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困难，间隙大小不一致等，从而影响焊组装困难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。件质量。焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，低承载能力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发应力腐蚀应力的存在会诱发应力腐蚀(fsh)裂纹。裂纹。残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会

26、残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产生一定的变形，使构件尺寸不稳定，衰减而产生一定的变形，使构件尺寸不稳定，所以减少和防止焊接变形和应力是十分必要所以减少和防止焊接变形和应力是十分必要的。的。第三十页，共76页。焊接焊接(hnji)应力的防止及消除应力的防止及消除采取合理采取合理(hl)的焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩，以减少的焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩，以减少 应力（图应力（图a）。而图）。而图b因先焊焊缝因先焊焊缝1导致对焊缝导致对焊缝2的拘束度的拘束度 增加，而增大残余应力。增加，而增大残余应力。第三十一页，共76页。焊缝不要有密集交叉截面，长度也要尽可能小，以减小焊焊缝

27、不要有密集交叉截面，长度也要尽可能小，以减小焊接局部加热，从而减少焊接应力接局部加热，从而减少焊接应力(yngl)。采用小能量，多层焊，也可减少焊缝应力采用小能量，多层焊，也可减少焊缝应力(yngl)。焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力(yngl)。第三十二页，共76页。当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也 能减少焊接残余应力。能减少焊接残余应力。焊后进行焊后进行(jnxng)消除应力的退火可消除残余应力。消除应力的退火可消除残余应力。第三十三页，共76页。焊接变形焊接变形(binxng)

28、的防止和消除的防止和消除焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)对称布对称布置置 采用反变形采用反变形(bin xng)(bin xng)方法方法第三十四页，共76页。采用对称采用对称(duchn)(duchn)焊和分段焊和分段倒退焊倒退焊采用采用(ciyng)(ciyng)多层多道焊，能减少焊接变多层多道焊，能减少焊接变形形第三十五页，共76页。采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接变形，采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定位但这样会产生较大的焊接应力。采用定位(dngwi)(dngwi)焊焊组装也可防止焊接变形。组装也可防止焊接变形。第三十六页，共76

29、页。消除变形消除变形(binxng)的方法的方法防止防止(fngzh)(fngzh)角角变形变形防止扭曲防止扭曲(ni q)(ni q)变变形形第三十七页，共76页。严重的焊接变形严重的焊接变形(bin xng)应消应消 除，常采用机械矫正除，常采用机械矫正法，通常法，通常 只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。第三十八页，共76页。火焰矫正法是利用火焰加热的热变形方法，一火焰矫正法是利用火焰加热的热变形方法，一 般也仅适用般也仅适用(shyng)于塑性好，且无淬硬倾向于塑性好，且无淬硬倾向的材料。的材料。第三十九页，共76页。思考题思考题减少焊接应力考虑，拼

30、焊如题减少焊接应力考虑，拼焊如题 图图1 1所示的钢板时，应怎样所示的钢板时，应怎样(znyng)(znyng)确确 定焊接顺序？试在图中标出，定焊接顺序？试在图中标出，并说明理由。并说明理由。图图1第四十页，共76页。4.1.4熔焊方法熔焊方法(fngf)及工艺及工艺4.1.4.1 4.1.4.1 手弧焊（略）手弧焊（略）4.1.4.2 4.1.4.2 埋弧焊埋弧焊4.1.4.3 4.1.4.3 气体气体(qt)(qt)保护焊保护焊4.1.4.4 4.1.4.4 二氧化碳焊二氧化碳焊4.1.4.5 4.1.4.5 电渣焊电渣焊4.1.4.6 4.1.4.6 等离子弧焊等离子弧焊4.1.4.7

31、 4.1.4.7 电子束焊电子束焊4.1.4.8 4.1.4.8 激光焊激光焊第四十一页，共76页。4.1.4.2埋弧焊埋弧焊埋弧焊的原理及特点埋弧焊的原理及特点 埋弧自动焊是用焊剂埋弧自动焊是用焊剂(hnj)(hnj)进行渣进行渣保护，焊丝为一电极在焊剂保护，焊丝为一电极在焊剂(hnj)(hnj)层下引燃电弧层下引燃电弧燃烧。因电弧在焊剂燃烧。因电弧在焊剂(hnj)(hnj)包围下燃烧，所以热包围下燃烧，所以热效率高；焊丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电；焊效率高；焊丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电；焊接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产率高；金接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产率高；金属利用率

32、，焊接质量好，劳动条件好。埋弧焊适于属利用率，焊接质量好，劳动条件好。埋弧焊适于平直长焊缝和环焊缝的焊接。平直长焊缝和环焊缝的焊接。第四十二页，共76页。埋弧自动埋弧自动(zdng)焊焊第四十三页，共76页。埋弧自动埋弧自动(zdng)焊工序焊工序第四十四页，共76页。埋弧焊的工艺埋弧焊的工艺焊前准备焊前准备(zhnbi)(zhnbi)板厚小于板厚小于14mm14mm时，可不开坡口；时，可不开坡口；板厚为板厚为141422mm22mm时，应开时，应开Y Y型坡口；型坡口；板厚为板厚为222250mm50mm时，可开双时，可开双Y Y型或型或U U型坡口。型坡口。Y Y型和双型和双Y Y型坡口的

33、角度为型坡口的角度为50506060。第四十五页，共76页。焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板，以防止起焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板，以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入(jnr)(jnr)工件工件焊缝之中焊缝之中第四十六页，共76页。平板对接焊平板对接焊一般采用双面焊，可不留一般采用双面焊，可不留间隙直接进行双面焊接，也可采间隙直接进行双面焊接，也可采用打底用打底(dd)焊或焊剂垫或垫板。焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，也可采用水冷铜为提高生产率，也可采用水冷铜成型底板进行单面焊双面成型。成型底

34、板进行单面焊双面成型。环焊缝环焊缝 焊接环焊缝时，焊丝焊接环焊缝时，焊丝(hn s)起弧点应起弧点应 与环的中心线偏离一距离与环的中心线偏离一距离e，以防止以防止 熔池金属的流淌。一般偏离熔池金属的流淌。一般偏离距离为距离为 20 40mm，直径小于，直径小于250mm的环的环 缝一般不采用埋弧自动焊。缝一般不采用埋弧自动焊。多丝埋弧焊多丝埋弧焊 同时有两个以上焊丝起焊接同时有两个以上焊丝起焊接(hnji)，焊接焊接(hnji)速度高，焊缝成型好。速度高，焊缝成型好。前一电前一电 弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，使熔池形状及焊缝成型较为合理。使熔池形状及焊缝成型较为

35、合理。第四十七页，共76页。埋弧焊的应用埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于压力容器的环缝埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊和直缝焊，锅炉焊和直缝焊，锅炉(gul)(gul)冷却壁的长直焊缝焊冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械（行车）接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接。和冶金机械（高炉炉身）的焊接。第四十八页，共76页。4.1.4.3气体气体(qt)保护焊保护焊氩弧焊氩弧焊 利用利用(lyng)(lyng)氩气保护电弧热源及焊缝区进行焊氩气保护电弧热源及焊缝区进行焊接。接。钨极氩弧焊钨极氩弧焊 以钨钍合以钨钍合金和钨铈合金为阴金和钨铈合金为阴极，利用钨

36、合金熔极，利用钨合金熔点高，发射电子能点高，发射电子能力强，阴极产热少，力强，阴极产热少，钨极寿命长的特点钨极寿命长的特点(tdin)(tdin)，形成不，形成不熔化极氩弧焊。熔化极氩弧焊。第四十九页，共76页。不熔化不熔化(rnghu)极氩弧焊极氩弧焊钨极氩弧焊工序钨极氩弧焊工序(gngx)第五十页，共76页。熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极（负极），焊丝熔滴通常（负极），焊丝熔滴通常(tngchng)(tngchng)呈很细颗呈很细颗粒的粒的“喷射过渡喷射过渡”进入熔池，所用电流比较大，进入熔池，所用电流比较大，生产率高。

37、生产率高。板厚板厚8mm8mm以上的铝容器。为使电弧稳定，熔化极以上的铝容器。为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常氩弧焊通常(tngchng)(tngchng)采用直流反接，这对于采用直流反接，这对于焊铝工件正好有焊铝工件正好有“阴极破碎阴极破碎”作用。作用。第五十一页，共76页。脉冲氩弧焊脉冲氩弧焊 将电流波形调制将电流波形调制(tiozh)(tiozh)成脉冲形式，用成脉冲形式，用高脉冲来高脉冲来焊接，低脉冲用来维弧和凝固，可控制焊缝的焊接，低脉冲用来维弧和凝固，可控制焊缝的尺寸与焊接质量。尺寸与焊接质量。第五十二页，共76页。氩弧焊的特点及应用氩弧焊的特点及应用机械保护效果很好，焊缝金属纯净，

38、焊接质量优良，机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝焊缝 成成 型美观。型美观。电弧稳定，可实现电弧稳定，可实现(shxin)(shxin)单面焊双面成型。单面焊双面成型。可全位置自动焊接。可全位置自动焊接。氩气贵，成本高。氩气贵，成本高。氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接。如铝、钛和不锈钢等。的焊接。如铝、钛和不锈钢等。第五十三页，共76页。4.1.4.4二氧化碳二氧化碳(rynghutn)焊焊以以CO2为保护气体，用焊丝为电极引为保护气体，用焊丝为电极引燃电燃电弧，实现半自动焊或自动焊。弧，实现半自动焊或自动焊。CO2气体气体CO

39、2气体密度大，高温体积膨胀大，气体密度大，高温体积膨胀大，保护效保护效果好。但果好。但CO2在高温下易分解为在高温下易分解为CO和和O，导致合导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和金元素的氧化，熔池金属的飞溅和CO气气孔孔(qkng)。焊接。焊接用用CO2纯度要大于纯度要大于99.8%。第五十四页，共76页。CO2焊时的飞溅焊时的飞溅CO2+Fe=FeO+COFeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应：进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应：FeO+C=Fe+CO生成的生成的CO在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破(bop)，导致飞溅。，导致飞溅。第五十五页，共76

40、页。防止飞溅的措施防止飞溅的措施CO2CO2焊常用焊常用H08Mn2SiAH08Mn2SiA焊丝来进行脱氧，合金化。焊丝来进行脱氧，合金化。采用短路采用短路(dunl)(dunl)过渡和细颗粒过渡。过渡和细颗粒过渡。为使电弧稳定，飞溅少，为使电弧稳定，飞溅少，CO2CO2焊采用直流反接。焊采用直流反接。采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。采用药芯焊丝。采用药芯焊丝。CO2CO2焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接。用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接。第五十六页，共76页。4

41、.1.4.5电渣焊电渣焊 利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝和母材来进行焊接和母材来进行焊接(hnji)的一种熔化焊方法。分为丝的一种熔化焊方法。分为丝极、板极、熔嘴和熔管电渣焊。极、板极、熔嘴和熔管电渣焊。电渣焊的结晶特点电渣焊的结晶特点 电渣焊的线能量大，加热电渣焊的线能量大，加热(ji r)(ji r)和冷却速度低，和冷却速度低，高温停留时间高温停留时间 长，所以电渣焊焊缝的一次结晶晶粒为粗大的树长，所以电渣焊焊缝的一次结晶晶粒为粗大的树枝状组枝状组 织，热影响区也严重过热。织，热影响区也严重过热。在焊接低碳钢时焊缝和近缝区产生粗大的

42、魏氏组在焊接低碳钢时焊缝和近缝区产生粗大的魏氏组织。为了织。为了 改善焊接接头的力学性能，焊后要进行（正火）改善焊接接头的力学性能，焊后要进行（正火）热处理。热处理。第五十七页，共76页。电渣焊方法电渣焊方法(fngf)(fngf)第五十八页，共76页。电渣焊中心电渣焊中心(zhngxn)(zhngxn)偏析偏析 电渣焊时，焊缝成型系数为熔池宽度与深度之比。焊缝成型系数越小，则电渣焊时，焊缝成型系数为熔池宽度与深度之比。焊缝成型系数越小，则表征焊缝中一次结晶晶粒主轴与焊缝轴线近于表征焊缝中一次结晶晶粒主轴与焊缝轴线近于(jn y)垂直，焊缝中心偏析越垂直，焊缝中心偏析越严重，产生中心热裂纹的敏

43、感性越大。电渣焊时的成型系数一般为严重，产生中心热裂纹的敏感性越大。电渣焊时的成型系数一般为24左右，左右，以防止中心偏析。以防止中心偏析。第五十九页，共76页。电渣焊工艺特点电渣焊工艺特点 电渣焊与一般电弧焊相比有如下优点：电渣焊与一般电弧焊相比有如下优点：电渣焊可一次焊接很厚的工件，故焊接生产率高。电渣焊可一次焊接很厚的工件，故焊接生产率高。电渣焊只需留有一定的间隙而不开坡口，焊接过程电渣焊只需留有一定的间隙而不开坡口，焊接过程中焊剂、焊丝和电能的消耗量均比埋弧焊低，而中焊剂、焊丝和电能的消耗量均比埋弧焊低，而且工件厚度越大效果越明显。且工件厚度越大效果越明显。电渣焊时金属熔池的凝固速率低

44、，熔池中的气体和电渣焊时金属熔池的凝固速率低，熔池中的气体和杂质较易浮出，故电渣焊焊缝杂质较易浮出，故电渣焊焊缝(hn fn)(hn fn)产生气产生气孔，夹渣的倾向性较低。孔，夹渣的倾向性较低。渣池的热容量大，对电流的波动敏感性小，电流密渣池的热容量大，对电流的波动敏感性小，电流密度可在较大的范围内变化（度可在较大的范围内变化（0.20.2300 300 ）。）。电渣焊时，一般不需预热。用电渣焊焊接易淬火钢电渣焊时，一般不需预热。用电渣焊焊接易淬火钢时，产生淬火裂纹的倾向小。时，产生淬火裂纹的倾向小。第六十页，共76页。广泛用于锅炉制造，重型机械和石油化工等行业。电渣焊除焊广泛用于锅炉制造，

45、重型机械和石油化工等行业。电渣焊除焊接接(hnji)碳钢、低合金、中合金钢和高合金钢以及铸铁外，也可碳钢、低合金、中合金钢和高合金钢以及铸铁外，也可用来焊接用来焊接(hnji)铝及铝合金、镁合金、钛及钛合金和铜。铝及铝合金、镁合金、钛及钛合金和铜。第六十一页，共76页。4.1.4.6等离子弧焊等离子弧焊利用机械压缩效应（电弧通过喷嘴细小孔利用机械压缩效应（电弧通过喷嘴细小孔道时的被迫收缩）、热压缩效应（在冷气流的道时的被迫收缩）、热压缩效应（在冷气流的强迫强迫(qingp)冷却下，带电粒子流离子和冷却下，带电粒子流离子和电子往弧柱中心集中）和电磁收缩效应（弧电子往弧柱中心集中）和电磁收缩效应（

46、弧柱带电粒子的电流线为平行电流线，相互磁场柱带电粒子的电流线为平行电流线，相互磁场作用使电流线产生相互吸引而收缩）将电弧压作用使电流线产生相互吸引而收缩）将电弧压缩为细小的等离子体。缩为细小的等离子体。第六十二页，共76页。等离子弧温度高达等离子弧温度高达24000K以上，能量密度可达以上，能量密度可达105106 ，因而可一次性熔化较厚的材料。，因而可一次性熔化较厚的材料。等离子弧可用于焊接和切割等离子弧可用于焊接和切割。第六十三页，共76页。等离子弧的形成等离子弧的形成(xngchng)第六十四页，共76页。等离子弧焊过程等离子弧焊过程(guchng)第六十五页，共76页。等离子弧焊接等离

47、子弧焊接(hnji)(hnji)工艺工艺穿孔型等离子弧焊接穿孔型等离子弧焊接(hnji)(hnji)在大电流在大电流(100(100300A)300A)和大的离子气流和大的离子气流量的工艺参数条件下量的工艺参数条件下,利用穿孔焊接利用穿孔焊接(hnji)(hnji)可在可在不用衬垫的情况下实现单面焊双面成形，因而受不用衬垫的情况下实现单面焊双面成形，因而受到特别重视。到特别重视。穿孔型等离子弧焊接最穿孔型等离子弧焊接最适用适用(shyng)于焊接于焊接38 mm 不锈钢，不锈钢，12mm以下钛合金，以下钛合金，2-6mm低碳钢或低合金钢，低碳钢或低合金钢，以及铜、黄铜、镍及镍以及铜、黄铜、镍及

48、镍基合金的对接缝。可实基合金的对接缝。可实现不开坡口，不加填充现不开坡口，不加填充金属，不用衬垫的单面金属，不用衬垫的单面焊双面型。厚度大于上焊双面型。厚度大于上述范围时可采用述范围时可采用Y型坡型坡口多层焊。口多层焊。第六十六页，共76页。熔入型等离子弧焊接熔入型等离子弧焊接当等离子弧的离子气流量较小时，穿孔效应当等离子弧的离子气流量较小时，穿孔效应消失，等离子弧焊接同钨极氩弧焊相似，称为熔入消失，等离子弧焊接同钨极氩弧焊相似，称为熔入型等离子弧焊。熔入型等离子弧焊适用薄板，多层型等离子弧焊。熔入型等离子弧焊适用薄板，多层焊缝的盖面及角焊缝的焊接，填加或不加填充焊丝，焊缝的盖面及角焊缝的焊接

49、，填加或不加填充焊丝，优点是焊速较快。优点是焊速较快。由于喷嘴的拘束作用和维弧电流的同时存在，由于喷嘴的拘束作用和维弧电流的同时存在，小电流的等离子弧可以十分稳定，目前已成为焊接小电流的等离子弧可以十分稳定，目前已成为焊接金属薄箔的有效金属薄箔的有效(yuxio)方法。方法。第六十七页，共76页。微束等离子弧焊接微束等离子弧焊接(hnji)1530A以下的熔入型等离子弧焊接以下的熔入型等离子弧焊接(hnji)通常称通常称为微束等离子弧焊接为微束等离子弧焊接(hnji)。除此之外还有脉冲等离子弧焊接除此之外还有脉冲等离子弧焊接(hnji)，熔化极等，熔化极等离子弧焊接离子弧焊接(hnji)和变极

50、性等离子弧焊接和变极性等离子弧焊接(hnji)。第六十八页，共76页。等离子弧切割等离子弧切割 等离子弧切割通常采用等离子弧切割通常采用(ciyng)(ciyng)氮和压缩空气氮和压缩空气作离子气，将切口金属熔化并吹除。特别是空气等离弧切作离子气，将切口金属熔化并吹除。特别是空气等离弧切割，近年来受到国内外的重视。由于空气等离子弧的热焓割，近年来受到国内外的重视。由于空气等离子弧的热焓值高，加上氧和金属相互作用过程中放热，切割速度提高，值高，加上氧和金属相互作用过程中放热，切割速度提高，切口质量也很好。等离子弧切割低碳钢的厚度为切口质量也很好。等离子弧切割低碳钢的厚度为0.60.680mm80