焊接工艺基础及方法.pptx

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1、金属材料金属材料 一、定义 金属就是具有金属光泽、不透明、高塑性、良好的导电性和导热性以及固定熔点特征的结晶物质。二、分类 纯金属：单一元素 合金：两种或两种以上元素1第1页/共71页三、金属的性能：1、物理性能：比重 熔点 导电性 导热性 导磁性 热膨胀性2第2页/共71页2、机械性能（力学性能）：金属在外界机械力的作用下所反应出来的各种性能。强度塑性硬度冲击韧性疲劳3第3页/共71页3、工艺性能：焊接性4、化学性能：4第4页/共71页钢的分类及牌号钢的分类及牌号1、碳素钢：基本元素碳、硅、锰、硫、磷1）普通结构钢 例：Q235A F2）优质结构钢 例：203）工具钢 例：T 74）专用钢

2、例：H08A 20g5第5页/共71页2、普通合金钢：合金总量3%16 Mn125 Mn2 V16第6页/共71页焊接工艺及方法焊接工艺及方法 一、一、焊接方法的发展及其应用焊接方法的发展及其应用 1、焊接的定义：、焊接的定义：焊焊接接是是指指通通过过适适当当的的物物理理化化学学过过程程使使两两个个分分离离的的固固态态物物体体产产生生原原子子（分分子子）间结合力而连接成一体的连接方法间结合力而连接成一体的连接方法。7第7页/共71页1)1)焊接方法的发展焊接方法的发展焊接方法的发展焊接方法的发展ll18851885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧；年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧；年俄国人别那尔道

3、斯发明碳极电弧；年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧；ll18921892年发现金属极电弧；年发现金属极电弧；年发现金属极电弧；年发现金属极电弧；ll19301930年出现薄皮、厚皮焊条；年出现薄皮、厚皮焊条；年出现薄皮、厚皮焊条；年出现薄皮、厚皮焊条；ll19501950年以后年以后年以后年以后 2)2)应用应用应用应用 应应应应用用用用于于于于现现现现代代代代一一一一切切切切机机机机器器器器制制制制造造造造行行行行业业业业，如如如如汽汽汽汽车车车车、船船船船舰舰舰舰、飞飞飞飞机机机机、航航航航天天天天、原原原原子子子子能能能能、石石石石油油油油化化化化工工工工、电电电电子子子子等等等等行行行行业

4、业业业。连连连连接接接接的的的的物物物物体体体体包包包包括括括括金金金金属属属属（黑黑黑黑色色色色金金金金属属属属、有有有有色色色色金金金金属属属属）和和和和非非非非金金金金属属属属（石石石石墨墨墨墨、陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷、玻璃、塑料等）玻璃、塑料等）玻璃、塑料等）玻璃、塑料等）8第8页/共71页3）焊接优越性：节约金属节约时间和劳动力焊接附加设备少改善劳动条件焊缝美观，结构整体性强坚固、严密9第9页/共71页2.焊接方法的分类焊接方法的分类1）熔化焊接）熔化焊接:使被连接的构件表面局部加热熔化成液体，然后冷却结晶成一体的方法称为熔化焊接。如气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊等。10第10页/共71页

5、2）压力焊压力焊 利用摩擦、扩散和加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，除去（挤走）氧化膜及其他污物，使两个连接表面的原子相互接近到晶格距离，从而实现在固态下的连接，这种连接都必须加压，所以称为压力焊。如摩擦焊、闪光焊等 11第11页/共71页 3）钎焊）钎焊 利利用用某某些些熔熔点点低低于于被被连连接接构构件件熔熔点点的的熔熔化化金金属属（钎钎料料）作作连连接接的的媒媒介介物物在在连连接接界界面面的的流流散散浸浸润润作作用用，然然后后冷冷却却结结晶晶形形成成结结合合面面的的方方法法称称为为钎钎焊焊。如如火火焰焰钎钎焊焊、电电阻阻炉炉钎钎焊焊、盐浴钎焊等。盐浴钎焊等。12第12页/共71页3

6、.各种焊接方法在行业的应用各种焊接方法在行业的应用设备制造：设备制造：方法较多，如埋弧焊、CO2气保焊、钨极氩弧焊、手工电弧焊等。安装和检修：安装和检修：以手工电弧焊为主。13第13页/共71页 二、焊接工艺基础知识、焊接工艺基础知识 熔化焊定定义义：使使被被连连接接的的构构件件表表面面局局部部加加热热熔熔化化成成液液体体，然然后后冷冷却却结结晶晶成成一一体的方法称为熔化焊接体的方法称为熔化焊接。14第14页/共71页1 焊接电弧焊接电弧焊焊接接电电弧弧，实实质质上上就就是是在在一一定定的的条条件件下下，两两电电极极间间的的气气体体发发生生强强而而有有力力的的、持久的放电现象。持久的放电现象。

7、15第15页/共71页1)电弧的产生电弧的产生 A 电极发射电子电极发射电子 发发射射形形式式分分为为热热发发射射、电电场场发发射射、光发射、碰撞发射。光发射、碰撞发射。B 气体的电离气体的电离 电电离离分分为为热热电电离离、光光电电离离和和碰碰撞撞电电离。离。16第16页/共71页2）焊接电弧的组成）焊接电弧的组成A 阴阴极极区区：发发射射电电子子区区，温温度度为为22003600K，放热量占全电弧的放热量占全电弧的38%；B 弧弧柱柱区区：气气体体电电离离区区，温温度度为为50008000K，发热量占全电弧的发热量占全电弧的20%；C 阳阳极极区区：接接受受阴阴极极发发射射电电子子的的轰轰

8、击击区区，温温度度为为4200K，发热量占全电弧的，发热量占全电弧的42%。17第17页/共71页3）电弧的静特性）电弧的静特性 定定义义：在在电电极极材材料料、气气体体介介质质和和弧弧长长一一定定的的情情况况下下，电电弧弧电电压压与与焊焊接接电电流流之之间间的的关关系系叫叫电电弧弧的的静静特特性性。也也称称伏伏安安特特性。性。18第18页/共71页A 电弧的静特性曲线电弧的静特性曲线a-b 陡降段：电弧燃烧不稳定陡降段：电弧燃烧不稳定b-c 水平段：手弧焊和埋弧焊、钨极氩弧水平段：手弧焊和埋弧焊、钨极氩弧 焊焊c-d 上升段：熔化极气保焊（氩弧焊、上升段：熔化极气保焊（氩弧焊、CO2气保焊）

9、气保焊）19第19页/共71页20第20页/共71页B 电弧电压与弧长的关系电弧电压与弧长的关系 U=a+bL U-电弧电压 a-阴极与阳极电压降之和，即U阴+U阳（V）b-弧柱单位长度上的电压降（V/mm）L-弧柱长度（mm）21第21页/共71页C C 影响电弧静特性的因素影响电弧静特性的因素 电弧长度的影响：弧长增加，电弧电压增加，曲线上移。周围气体种类的影响：如在氩气中加入50%的氦气，则电弧电压升高，曲线上移；周围气体介质压力的影响：气体压力越大，对电弧的冷却作用越强，则电弧电压升高，曲线上移；22第22页/共71页4 4）影响电弧稳定燃烧的因素）影响电弧稳定燃烧的因素A 焊接电源的

10、影响 如外特性欠佳、空载电压过低、电源的极性等B 熔渣（焊条涂料）的影响 药皮成分电离电位的高低、药皮的厚度等；C 气流的影响D 焊件表面污物的影响F 电磁力的影响23第23页/共71页 电磁力的影响 电弧在电磁场的作用下，发生电弧偏离轴线 的现象，叫磁偏吹。可通过改变接线位置来控制，或改变焊条倾角或减小电流来减小影响。24第24页/共71页 5)焊接极性:定义:直流电弧焊或直流切割时,焊件与电源输出端正 负极的接法.正接:焊件(+)电极(-)反接:焊件(-)电极(+)应用:TIG方法等。25第25页/共71页2 2 熔化焊接熔化焊接1）熔化焊的特点A 热源是移动的；B 热源温度高而集中；C

11、受热金属体积小；D 凝固时间短；F 具有高的温度梯度；26第26页/共71页G 化学反应不平衡；H 化学成分和金相组织发生变化；I 基本金属的组织变化27第27页/共71页2 2）两个概念）两个概念 焊焊接接热热循循环环：热热源源沿沿被被焊焊工工件件按按一一定定方方向向移移动动时时，焊焊接接溶溶池池（焊焊缝缝）或近缝区某点温度随时间的变化。或近缝区某点温度随时间的变化。28第28页/共71页29第29页/共71页 焊接线能量：向单位长度焊缝内输入的热量称为焊接线能量。q=UI/v(J/cm)q 焊接线能量（焦耳/厘米)U 焊接电压（伏特）I 焊接电流（安培）V 焊接速度（厘米/秒）电弧有效热功

12、率利用系数 手工：0,70.8;埋狐:0,850.95;钨极:0.530第30页/共71页 3 3 焊条的熔化焊条的熔化 (1)焊条金属的加热电阻加热-辅助热源电弧加热-主要热源化学热 -仅占1-3%,可忽略(2)焊条金属的熔化过渡短路过渡颗粒状过渡射流过渡31第31页/共71页4 焊缝成形焊缝成形 H-熔深 B-熔宽 a-余高B/H-成形系数,影响裂纹和气孔的产生 Fm-母材金属在焊缝截面中所占的面积 FH-填充金属在焊缝截面中所占的面积r=Fm/(Fm+FH)-熔合比,决定焊缝的化学成分 机械性能 裂纹敏感性32第32页/共71页5 焊接结晶过程焊接结晶过程 结晶结晶:液态金属在冷却过程中

13、液态金属在冷却过程中,凝结成本身具有的晶体结构凝结成本身具有的晶体结构.(1)一次结晶一次结晶定义定义:形核形核过程过程 长大长大33第33页/共71页偏析:显微偏析 区域偏析 层状偏析34第34页/共71页 对组织性能的影响:粗大柱状晶降低焊缝塑性 韧性 热裂纹倾向大 抗晶间腐蚀力下降改善措施 变质处理 振动结晶 35第35页/共71页(2)二次结晶定义:过程:改善措施:焊后热处理 多层焊接 锤击焊道 跟踪回火处理 36第36页/共71页三三 常用的焊接方法常用的焊接方法 （一）手工电弧焊（焊条电弧焊）1、手工电弧焊的特点及应用 优点：A、设备简单；B、工艺灵活，适合各种位置下的焊接，对焊缝

14、接头装配精度要求不高；C、适用性强，几乎可以焊接所有的钢种；D、容易控制形状复杂的工件的焊接变形。37第37页/共71页缺点 A 对焊工要求高 B劳动条件差 C生产率低应用 广泛使用在造船锅炉,压力容器等等制造维修行业。38第38页/共71页、手工电弧焊的工艺参数、手工电弧焊的工艺参数 焊接工艺参数规范：焊接时，为保证焊接质量而选定的各个物理量 （）焊接电流：最重要的参数 焊条直径 焊接位置 焊接层次39第39页/共71页（）焊接电弧电压：重要的参数（）焊接速度：重要的参数（）焊条类型：较重要的参数（）焊机类型：次要的参数（）焊接层次：次要的参数40第40页/共71页手工电弧焊工艺手工电弧焊工

15、艺一、焊接规范：1、焊条：直径、牌号2、焊机3、焊接电流4、焊接电压5、焊接速度6、层道数41第41页/共71页二、引弧 1、划擦法 2、接触法三、焊条倾角：1、板平焊 2、板立焊42第42页/共71页焊条偏心43第43页/共71页三、焊条摆动方法：1、板平焊 2、板立焊四、焊缝的起弧、接头和收弧44第44页/共71页（二）埋弧焊 1、埋弧焊的特点及应用 优点：A 生产率高 B 改善劳动条件,降低劳动强度 C质量好 D节省材料和电能45第45页/共71页缺点:A、设备复杂；B、只适合水平位置的焊接，C、难以焊接有色金属；D、容易出现气孔 E、不适合焊接薄板。应用 广泛使用在造船 锅炉等制造行业

16、46第46页/共71页、埋弧焊的工艺参数（）焊接电流：（）焊接电弧电压：（）焊接速度：47第47页/共71页（三）TIG焊 1、TIG焊的特点及应用原理:优点：A 保护效果好,焊缝质量高 B 操作容易,适用全位置焊,易于机械化 自动化 C热量集中,焊接应力变形小48第48页/共71页 缺点:A、成本高；B、引弧困难，C、对焊工危害较大。应用 广泛使用在高合金和有色合金的焊接上。49第49页/共71页、TIGTIG焊的工艺参数焊的工艺参数（）焊接电流：（）焊接电流：（）焊接电弧电压：（）焊接电弧电压：（）焊接速度：（）焊接速度：（4）焊接电源种类及极性：）焊接电源种类及极性：（5）钨极直径：）钨

17、极直径：（6）氩气流量：）氩气流量：50第50页/共71页（三）（三）COCO2 2焊焊 1 1、COCO2 2焊的特点及应用焊的特点及应用 特点特点:CO2 CO2的氧化性的氧化性 气孔气孔:CO N2 H2:CO N2 H2 抗冷裂性抗冷裂性 飞溅（富氩）飞溅（富氩）51第51页/共71页优点：A 保护效果较好,焊缝质量较高 B 明弧焊,操作容易,适用全位置焊,易于机械化 自动化 C热量集中,焊接应力变形小 D成本低缺点:A、飞溅大；B、易氧化。应用 广泛使用在汽车 管道等制造上.52第52页/共71页、CO2焊的工艺参数（）焊接电流：（）焊接电弧电压：（）焊接速度：3 焊接设备 焊接电源

18、 焊枪及送丝机构 供气系统 控制系统:提前送气、滞后停气53第53页/共71页（四）电渣焊 1、电渣焊的特点及应用原理特点:A 劳动效率高；B、不易出现气孔等缺陷 C、成本低；D、只适合垂直位置的焊接，E、晶粒粗大。54第54页/共71页接头型式接头型式接头型式接头型式图2-3焊接接头基本型式(GB985)a.对接接头 b.搭接接头 c.丁字接头 d.角接接头焊接接头一、焊接接头的基本形式55第55页/共71页图2-5 常见的丁字(十字)接头(有工作焊缝和联系焊缝之分)56第56页/共71页图2-6 常见的角接头57第57页/共71页二、接头空间位置：1、板件：平焊:1G立焊:2G横焊:3G仰

19、焊:4G58第58页/共71页2、管件：水平固定:2G垂直固定:5G倾斜固定：45度 6G59第59页/共71页3、管板：水平固定:2FG垂直固定:5FG倾斜固定：45度 6FG60第60页/共71页三、坡口形式I型、V型、U型四、坡口尺寸：61第61页/共71页图2-4 对接焊缝典型坡口型式62第62页/共71页五、接头的清理与检查：P695点63第63页/共71页焊接符号的表示方法焊接符号的表示方法 由基本符号和指引线组成，必要时加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。GB324-8864第64页/共71页一、基本符号：焊缝横截面形状的符号65第65页/共71页二、辅助符号：表示焊缝表面形状特征的符号66第66页/共71页第67页/共71页三、补充符号：说明焊缝的某些特征68第68页/共71页四、符号在图纸上的位置69第69页/共71页五、焊缝尺寸符号70第70页/共71页71感谢观看！感谢观看！第71页/共71页