焊接基础与焊接方法.ppt
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1、第二十讲第二十讲 焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法主讲:曹光明主讲:曹光明焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法一、一、焊接概述焊接概述 1、焊接定义、焊接定义 2、焊接分类、焊接分类 二、二、电弧焊接基础知识电弧焊接基础知识 3、焊接特点及应用、焊接特点及应用 1、焊接电弧、焊接电弧 2、焊接冶金过程特点、焊接冶金过程特点 3、焊接接头的组织与性能、焊接接头的组织与性能 4、焊接材料、焊接材料 三、常用焊接方法三、常用焊接方法 1、手弧焊、手弧焊 2、气体保护焊、气体保护焊 3、埋弧焊、埋弧焊 5、其它焊接方法、其它焊接方法 4、气焊与气割、气焊与气割 一、焊接概述一、焊接概述 1、焊接定
2、义、焊接定义 是永久性连接金属材料的方法。是永久性连接金属材料的方法。焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法是通过加热、加压,或加热同时加压的方法,是通过加热、加压,或加热同时加压的方法,使分离的金属借助原子间的结合与扩散作用连接起来的工艺方法。使分离的金属借助原子间的结合与扩散作用连接起来的工艺方法。2、焊接分类、焊接分类 3、焊接特点、焊接特点(1)节省材料,减轻重量。)节省材料,减轻重量。焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法(2)可化大为小、以小拼大。)可化大为小、以小拼大。简化复杂和大型零件的制造过程。简化复杂和大型零件的制造过程。(3)适应性强。)适应性强。可焊范围广,连接性能好。可焊
3、范围广,连接性能好。(4)能满足特殊性能要求,可实现异种金属和密封件的连接。)能满足特殊性能要求,可实现异种金属和密封件的连接。(5)生产效率高,便于实现机械化和自动化。)生产效率高,便于实现机械化和自动化。优点优点 缺点:缺点:焊接应力、变形,焊接应力、变形,接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。4、焊接应用、焊接应用(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;(3)修复。)修复。二、电弧焊基础知识二、电弧焊基础知识 电弧焊是利用焊件与焊条(焊丝)间产生的电弧热量,电弧焊是利用焊件与焊条(焊丝)间产生的电弧热量,焊接基
4、础与焊接方法焊接基础与焊接方法待冷却凝固后形成牢固接头的工艺方法。待冷却凝固后形成牢固接头的工艺方法。将焊件与焊条(焊丝)将焊件与焊条(焊丝)熔化,熔化,主要有:主要有:手弧焊、埋弧焊、气体保护焊手弧焊、埋弧焊、气体保护焊 1、焊接电弧、焊接电弧(1)引弧:)引弧:瞬时接触,瞬时接触,瞬间短路,产瞬间短路,产生低压大电流生低压大电流 产生大量电子发射,两极间产生大量电子发射,两极间气体介质电离形成电弧气体介质电离形成电弧 迅速分离迅速分离2-4mm。具备两个条件:具备两个条件:电子发射、电子发射、气体电离。气体电离。(2)电弧本质:)电弧本质:是在电极与工件之间强烈而持久的气体放电现象。是在电
5、极与工件之间强烈而持久的气体放电现象。焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法电极可以是金属丝、钨丝、碳棒或焊条。电极可以是金属丝、钨丝、碳棒或焊条。电弧特点:电弧特点:低电压、大电流、能量密度大、温度高、移动性好。低电压、大电流、能量密度大、温度高、移动性好。(3)电弧构造)电弧构造 阴极区:阴极区:2400K,约占总热量的,约占总热量的36-38%阳极区:阳极区:2600K,约占总热量的,约占总热量的42-44%。弧柱区:弧柱区:6000-8000K,约占总热量的,约占总热量的20%。(4)电弧极性及应用)电弧极性及应用 使用直流电焊机时,有正、反接法。使用直流电焊机时,有正、反接法。正接法:
6、焊件接阳极,焊厚件。正接法:焊件接阳极,焊厚件。反接法:焊件接阴极,焊薄件。反接法:焊件接阴极,焊薄件。2、焊接冶金过程特点、焊接冶金过程特点 焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法是指焊接时在电弧高温下焊接区内各种物质间的相互作用过程。是指焊接时在电弧高温下焊接区内各种物质间的相互作用过程。和普通冶金相比,具有如下特点:和普通冶金相比,具有如下特点:(1)熔池温度高)熔池温度高(2)熔池小,冷速快。)熔池小,冷速快。元素(元素(C、Si、Mn)烧损厉害,降低力学性能。)烧损厉害,降低力学性能。冶金反应不充分,难以达到平衡态。冶金反应不充分,难以达到平衡态。(3)在大气中进行)在大气中进行 产生
7、氧化物、氮化物、氢脆产生氧化物、氮化物、氢脆 力学性能下降。力学性能下降。(4)熔渣、保护气体将熔池与空气分开)熔渣、保护气体将熔池与空气分开 有利于提高力学性能。有利于提高力学性能。空气中空气中N2和和O2的影响:的影响:Fe+OFeO,C+OCO,Mn+OMnO,Si+2OSiO2 空气中水汽的影响:空气中水汽的影响:H2O2H+O 3、焊接接头的组织与性能、焊接接头的组织与性能 焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法接头接头焊缝焊缝 热影响区热影响区 熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。性能不低于基体金属。性能不低于基体金属。焊缝两侧的母材,由于焊接热的作用
8、,组织和性能变化的区域。焊缝两侧的母材,由于焊接热的作用,组织和性能变化的区域。(1)熔合区)熔合区 是焊缝和基体金属的交界区。是焊缝和基体金属的交界区。窄:,窄:,加热温度:加热温度:T液液T固固 过热组织,过热组织,b、k很差,很差,是裂纹和局部脆断的发源地。是裂纹和局部脆断的发源地。(2)过热区)过热区 加热温度:加热温度:T固固Ac3+(100 200),晶粒粗大,属过热组织,晶粒粗大,属过热组织,、k差,差,(3)正火区)正火区 加热温度:加热温度:Ac3-Ac3+(100 200),正火组织,力性好正火组织,力性好(4)部分相变区:)部分相变区:Ac1-Ac3之间,组织不均,力性稍
9、差。之间,组织不均,力性稍差。4、焊接材料、焊接材料 焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法焊条、焊丝、焊剂、保护气体。焊条、焊丝、焊剂、保护气体。主要介绍焊条主要介绍焊条(1)组成及作用)组成及作用 焊芯:焊芯:传导电流及填充焊缝的金属,传导电流及填充焊缝的金属,其化学成分及非金属夹杂物的多少直其化学成分及非金属夹杂物的多少直接影响焊缝的质量接影响焊缝的质量 焊芯是采用焊接专用纲丝制成,是经过特殊冶炼而成。焊芯是采用焊接专用纲丝制成,是经过特殊冶炼而成。焊丝的牌号:焊丝的牌号:H元素符号元素符号元素符号元素符号 如:如:H08Mn2SiA 芯丝直径:芯丝直径:min:;:;max:9mm,一般
10、:。,一般:。药皮:药皮:稳弧、去杂质、渗合金,保护熔化金属及焊缝。稳弧、去杂质、渗合金,保护熔化金属及焊缝。(2)分类)分类 按药皮熔渣性质分:按药皮熔渣性质分:酸性焊条和碱性焊条酸性焊条和碱性焊条 酸性焊条:酸性焊条:焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法药皮中含药皮中含SiO2、FeO等较多,等较多,熔渣呈酸性,熔渣呈酸性,氧化性较强,氧化性较强,焊接时合金元素烧损多,焊接时合金元素烧损多,焊缝中焊缝中O、N较多,较多,焊缝焊缝、k差,差,但工艺性好,但工艺性好,用于一般钢结构焊接。用于一般钢结构焊接。碱性焊条:碱性焊条:药皮中含较多的药皮中含较多的CaCO3、CaF2(萤石),(萤石),
11、熔渣呈碱性,熔渣呈碱性,并含有较多的并含有较多的Fe合金作脱氧剂及合金剂,合金作脱氧剂及合金剂,CO2气保护,气保护,CaO去去S,CaF2去去H,焊缝力性高,焊缝力性高,但对水、油、锈等较敏感,但对水、油、锈等较敏感,易产生气孔,需焊前清理,易产生气孔,需焊前清理,电弧稳定性差,电弧稳定性差,一般采用直流反接,一般采用直流反接,用于重要结构焊接,如锅炉、压力容器、合金结构钢等。用于重要结构焊接,如锅炉、压力容器、合金结构钢等。按用途分:根据牌号编制方法分十大类:按用途分:根据牌号编制方法分十大类:结构钢焊条(结构钢焊条(J)、钼及铬钼耐热钢焊条()、钼及铬钼耐热钢焊条(R)、不锈钢焊条()、
12、不锈钢焊条(B)、堆焊焊条)、堆焊焊条(D)、铸铁焊条()、铸铁焊条(Z)、镍及镍合金焊条()、镍及镍合金焊条(N)、铝及铝合金焊条()、铝及铝合金焊条(L)、铜及)、铜及铜合金焊条(铜合金焊条(T)、特殊用途焊条()、特殊用途焊条(TS)低温钢焊条()低温钢焊条(W)焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法国国 标标部部 标标型号(按化学成分分类)型号(按化学成分分类)牌号(按用途分类)牌号(按用途分类)国家标准号国家标准号名称名称代号代号类类别别名名 称称代号代号字母字母汉字汉字GB/T5117-95碳钢焊条碳钢焊条E一一结构钢焊条结构钢焊条J结结GB/T5118-95低合金钢焊条低合金钢焊条
13、E一一结构钢焊条结构钢焊条J结结二二钼和铬钼耐热钢焊条钼和铬钼耐热钢焊条R热热三三低温钢焊条低温钢焊条W温温GB/T983-95不锈钢焊条不锈钢焊条E四四不锈钢焊条不锈钢焊条G铬铬A奥奥GB/T984-85堆焊焊条堆焊焊条ED五五堆焊焊条堆焊焊条D堆堆GB/T10044-88铸铁焊条铸铁焊条EZ六六铸铁焊条铸铁焊条Z铸铸GB/T13814-92镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条ENi七七镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条Ni镍镍GB/T3670-93铜及铜合金焊条条铜及铜合金焊条条TCu八八铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条T铜铜GB/T3669-83铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条TAL九九铝及铝合金焊条铝及铝合
14、金焊条L铝铝十十特殊用途焊条特殊用途焊条TS特特焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法焊条型号:焊条型号:“E ”,表示熔敷金属抗拉强表示熔敷金属抗拉强度的最小值,单位为度的最小值,单位为10MPa,表示焊接电流种类及药皮类型表示焊接电流种类及药皮类型 第三位数字表示焊接位置第三位数字表示焊接位置 0和和1表示焊条适于全位置表示焊条适于全位置焊接,焊接,2表示适于平焊及平角焊,表示适于平焊及平角焊,4表示适于向下立表示适于向下立焊焊 焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法焊条牌号:焊条牌号:以结构钢焊条为例:以结构钢焊条为例:42 2 结构钢焊条结构钢焊条 焊缝金属抗拉强度大于焊缝金属抗拉强度大于
15、等于等于420MPa 药皮类型(钛钙型)和药皮类型(钛钙型)和电源种类(交直流)电源种类(交直流)最后一位数字的意义:最后一位数字的意义:1-氧化钛型,直流或交流;氧化钛型,直流或交流;2-氧化钛钙型,直流或交流;氧化钛钙型,直流或交流;3-钛铁矿型,直流或交流;钛铁矿型,直流或交流;4-氧化铁型,直流或交流;氧化铁型,直流或交流;5-纤维素型,直流或交流;纤维素型,直流或交流;6-低氢钾型,直流或交流;低氢钾型,直流或交流;7-低氢钠型,直流;低氢钠型,直流;8-石墨型,直流或交流;石墨型,直流或交流;9-盐基型,直流。盐基型,直流。焊接基础与焊接方法焊接基础与焊接方法(3)焊条选用原则)焊
16、条选用原则(1)等强度原则:)等强度原则:(2)同成分原则:)同成分原则: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。即按母材化学成分选用相应成分的焊条。即按母材化学成分选用相应成分的焊条。(3)抗裂纹原则:)抗裂纹原则:焊接刚度大,形状复杂,使用中承受动载荷的结构时,应焊接刚度大,形状复杂,使用中承受动载荷的结构时,应选用抗裂性好的碱性焊条。选用抗裂性好的碱性焊条。(4)抗气孔原则:)抗气孔原则:受焊接工艺条件的限制时,应选用抗气孔能力强的酸性焊条。受焊接工艺条件的限制时,应选用抗气孔能力强的酸性焊条。(5)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
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