金属连接成形.pptx

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1、在制造金属结构和机器过程中，经常要把两个或两个以上的构件组合起来，而构件之间的组合必须通过一定的连接方式，才能成为完整的产品。金属的连接有很多种方法，按拆卸时是否损坏被连接件可分为可拆连接和不可拆连接。金属连接概述第1页/共161页可拆连接:不必损坏被连接件或起连接作用的连接件就可以完成拆卸，如键连接和螺栓连接，只需将键打出，或将螺母松开抽出螺栓，就可以完成拆卸。螺纹联接是应用最广泛的可拆连接。不可拆连接:必须损坏或损伤被连接件或起连接作用的连接件才能完成拆卸，如焊接和铆接。在钢结构中，常用连接方法主要有铆接、胶接、胀接、焊接、螺纹连接等。金属连接概述第2页/共161页铆接的基本形式搭接是铆接

2、结构中最简单的叠合方式，它是将板件边缘对搭在一起用铆钉加以固定连接的结构形式，如图4-1(a)所示。对接是将连接的板件置于同一个平面，上面覆盖有盖板，用盖板把板件铆接在一起。这种连接可分为单盖板式和双盖板式两种对接形式，如图4-1(b)所示。角接是互相垂直或组成一定角度板件的连接。这种连接要在角接处覆以搭叠零件一角钢。角接时，板件上的角钢接头有一侧或两侧两种形式，如图4-1(c)所示。金属连接概述第3页/共161页金属连接概述 (a)搭接 (b)对接 (c)角接图4-1 铆接的基本形式第4页/共161页胶接胶接是借助于一层非金属的中间体材料，通过化学反应或物理凝固等作用，从而把两个物体紧密地接

3、合在一起的连接方法，也是一种不可拆连接。作为中间连接体的材料称为胶粘剂。金属连接概述第5页/共161页常见胶接基本形式金属连接概述第6页/共161页胀接胀接是利用胀管器使管子产生塑性变形，同时管板孔壁产生弹性变形，利用管板孔壁的回弹对管子施加径向压力，使管子和管板变形达到密封和紧固的一种连接方法。进行胀接操作称为胀管，有专用的胀管器。金属连接概述第7页/共161页金属连接概述胀接的结构形式 （a）光孔胀接 （b）翻边胀接 （c）开槽胀接第8页/共161页焊接：通过加热、加压或两者并用，用或不用填充材料，借助于金属原子的扩散和结合，使分离的材料牢固地连接在一起的加工方法。实质：利用加热或加压，或

4、两者并用的手段，借助原子间的扩散和结合，使分离的金属牢固地连接起来。焊接的定义及分类第9页/共161页p焊接的特点u与铆接等其他加工方法相比，优点为：F具有减轻结构重量，节省材料F生产效率高，易实现机械化和自动化F接头密封性好，力学性能高F工作过程中无噪音等。u不足：F会引起焊接接头组织、性能的变化，同时焊件还会产生较大的应力和变形。焊接的定义及分类第10页/共161页焊接分类熔焊:将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝实现连接的焊接方法。如焊条电弧焊、气焊等。压焊:必须对焊件施加压力（加热或不加热）以实现连接的焊接方法。如电阻焊等。钎焊:采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件接合处和钎料加热到高

5、于钎料熔点但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的焊接方法。焊接的定义及分类第11页/共161页焊接的定义及分类第12页/共161页焊接的应用金属结构件建筑结构、自行车三角架、钢窗、锅炉、压力容器、管道、船舶、车辆等；机器部件重型机械的机架、底座、箱体、轴、齿轮、刀具等。焊接的定义及分类第13页/共161页汽车一厂车身车间POLO底盘焊接焊接的定义及分类第14页/共161页1熔焊的冶金原理熔焊三要素热源 能量要集中，温度要高，以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。填充金属 要保证焊缝填满并添加有益的合金

6、元素，以达到力学性能等使用性能的要求，主要有焊芯和焊丝。焊接成形的基本原理第15页/共161页对熔池的保护方式焊接成形的基本原理（a）渣保护 （b）气保护 （c)渣气保护第16页/共161页焊接成形的基本原理2焊接接头的组织和性能 焊接热循环曲线 焊接时，热源沿着工件逐渐移动并对工件进行局部加热，故在焊接过程中，焊缝及其附近的母材经历了一个加热和冷却的过程。第17页/共161页焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区三部分组成的。1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区；4-母材焊接成形的基本原理第18页/共161页焊缝 是指在焊接接头横截面上由熔池金属形成的区域。熔合区也称半熔化区，是指位于熔合线两侧的一

7、个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。热影响区 是指焊缝附近的母材因焊接热作用而发生组织或性能变化的区域。焊接成形的基本原理第19页/共161页低碳钢的焊接接头焊接成形的基本原理第20页/共161页3焊接应力和焊接变形焊接应力焊接时一般采用集中热源对焊件进行局部加热，因此，焊接过程中工件不均匀的加热和冷却以及存在刚性约束是产生焊接应力与变形的根本原因，焊后使焊缝及其附近区域的纵向受拉应力，远离焊缝区域受压应力。焊接成形的基本原理第21页/共161页平板对接焊接应力的产生焊接成形的基本原理第22页/共161页焊接变形常见焊接变形基本形式 焊接成形的基本原理（a）收缩变 (b)角变形 (c)弯曲变形(d

8、)扭曲变形 (e)波浪变形第23页/共161页减少焊接应力与变形的工艺措施 反变形法(a)焊前未反变形 (b)焊前反变形 焊接成形的基本原理第24页/共161页(c)焊前预弯曲反变形 (d）焊后焊接成形的基本原理第25页/共161页刚性固定法 焊接成形的基本原理(a)刚性固定 (b)定位焊点固定焊件 第26页/共161页加热减应区焊接成形的基本原理(a)焊前 (b)焊后第27页/共161页合理选择焊接顺序焊接成形的基本原理第28页/共161页常用焊接变形矫正方法 焊接成形的基本原理(a)机械矫正 (b)火焰矫正第29页/共161页常用金属材料的焊接性能1.金属材料的焊接性 金属在一定的焊接方法

9、、焊接材料、工艺参数及结构形式等条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两方面内容：接合性能：即在一定的焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性。使用性能：即在一定的焊接工艺条件下，焊接接头对使用要求的适应性。第30页/共161页式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量的百分数。常用金属材料的焊接性能钢焊接性的评定钢的焊接性取决于碳及合金元素的含量，其中碳含量影响最大。把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，用符号Ceq 或WCE表示，它可作为评定钢材焊接性的一种参考指标，计算公式：第31页/共161页当：WCE0.4%时，焊接性差，须焊前预热和严格的工艺措施

10、。常用金属材料的焊接性能第32页/共161页注意当量法估算是粗略的，因为钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应力条件、环境温度等因数影响，实际工作中根据实际情况进行抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验。常用金属材料的焊接性能第33页/共161页常用金属材料的焊接性能2、常用金属材料的焊接低碳钢和低合金结构钢的焊接性能最好一般焊接结构都选用低碳钢和低合金结构钢）低碳钢的焊接 低碳钢的碳质量分数Wc025%，塑性好，焊接性优良。焊前一般不需预热，适应各种不同接头、不同位置、不同焊接方法和交直流弧焊机的焊接。）低合金高强度结构钢的焊接 强度级别较低的低合金高强度结构钢，当WCE04时，焊接性良好。当WCE0

11、4时，焊接性较差，焊前需预热；焊接时增大焊接电流，减慢焊接速度，选用低氢型焊条，减少冷裂纹；焊后应及时进行热处理，以消除应力。第35页/共161页常用金属材料的焊接性能）奥氏体不锈钢的焊接 奥氏体不锈钢焊接性良好，一般采用快速焊，收弧时注意填满弧坑，焊接电流比焊低碳钢时要降低20左右。）有色金属的焊接 铝及铝合金的焊接 铝及铝合金的焊接性不良，易产生夹渣、气孔、烧穿、热裂纹等缺陷。须采取特殊工艺措施，才能保证焊接质量。常用的焊接方法有氛弧焊、气焊和焊条电弧焊等。铜及铜合金的焊接 钢及铜合金焊接性能较差，易产生未焊透、不熔合、夹渣、热裂、气孔、变形大等缺陷。第36页/共161页常用金属材料的焊接

12、性能）铸铁的焊接 铸铁合碳量高，杂质多，塑性差。焊接性较差。焊接只用来修补铸铁件缺陷和修理局部损坏的零件。补焊铸铁的常用方法是气焊和焊条电弧焊。铸铁补焊的主要问题是出现白口组织和裂纹。预防白口的措施是在焊条或焊丝中加人碳、硅等石墨化元素，使焊缝形成灰口组织；减慢冷却速度，条件允许时采用钎焊等。预防裂纹的措施是注意焊前预热和焊后缓冷，控制连续焊的焊缝长度；采用小电流、断续焊等方法。铸铁焊补时必开坡口，并清除坡口及附近的铸造缺陷及脏物。第37页/共161页影响焊接性的因素：u金属材料本身性质u焊接方法u焊接材料u焊接工艺常用金属材料的焊接性能第39页/共161页常用金属材料的焊接性 方法方法材料材

13、料气焊气焊手工手工电弧电弧焊焊埋弧埋弧焊焊COCO2 2保护焊保护焊氩弧氩弧焊焊电渣电渣焊焊点焊点焊缝焊缝焊对焊对焊钎焊钎焊低碳钢低碳钢A AA AA AA AA AA AA AA AA A中碳钢中碳钢A AA AB BB BA AA AB BA AA A低合金钢低合金钢B BA AA AA AA AA AA AA AA A不锈钢不锈钢A AA AB BB BA AB BA AA AA A铸铁铸铁B BB BC CC CB BB BD DB B铝合金铝合金B BC CC CD DA AD DA AA AC C常用金属材料的焊接性能第40页/共161页焊接缺陷与及其检验方法1焊接缺陷在焊接生产过

14、程中，由于焊接结构设计、焊接工艺参数、焊前准备和操作方法等不当，往往会产生各种焊接缺陷。焊接接头的不完整性称焊接缺陷，常见焊接缺陷如图所示。第41页/共161页2焊接检验方法 外观检验 用以判断焊接接头的外表质量。密封性检验检查有无漏水、漏油和漏气等现象的试验。耐压检验 可以检查受压元件中焊接接头穿透性缺陷和结构的强度，并附有降低焊接应力的作用。焊接缺陷与及其检验方法第42页/共161页渗透探伤 利用带有荧光染料或红色染料的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损检验方法。磁粉探伤 只适用于磁性材料制作的薄壁工件和导管，能很好地发现表面裂纹、一定深度和一定大小的未焊透。超声波检验 可探测大厚度工件

15、。射线探伤焊接缺陷与及其检验方法第43页/共161页4.2 焊接成形的方法及设备焊条电弧焊埋弧焊气体保护焊电渣焊电阻焊钎焊第44页/共161页利用电弧产生的热量来熔化焊条和部分工件，从而使两块金属连成一体的手工操作的焊接方法。设备简单，操作灵活方便，能够适应各种条件下的焊接，因此成为熔焊中应用最广泛的一种焊接方法。要求操作者技术水平较高，生产率较低，劳动条件较差。焊条电弧焊第45页/共161页焊条电弧焊焊条电弧焊的特点操作灵活，适应性强对焊接接头的装配要求低可焊金属材料种类多，常用于低碳钢、低合金结构钢的焊接焊接生产率低，劳动强度大焊接质量不稳第46页/共161页焊接电弧焊接电弧是指在焊条与焊

16、件之间的气体介质中强烈而持久的放电现象。焊接电弧的产生过程。焊条电弧焊(a)接触 (b)拉开(c）燃弧1-阴极区;2-弧柱区;3-阳极区第47页/共161页焊接电弧极性选择用直流电源焊接时，有正接和反接两种接线方法。用交流电源焊接时，不存在极性选择问题。焊条电弧焊(a)正接法 (b)反接法图4-21 焊接电弧极性选择第48页/共161页选择极性时，主要根据焊条的性质与焊件的厚度、材质等因素综合考虑。正接时，可保证有较大的熔深。一般高熔点、厚度尺寸较大的工件焊接时采用正接法。反接时焊件的温度较低，适用于对薄板、有色金属、不锈钢及铸铁等进行焊接。用交流电源焊接时，不存在正、反接的极性选择问题。焊条

17、电弧焊第49页/共161页焊条电弧焊焊接设备 焊条电弧焊的主要设备是弧焊机。(a)可控硅直流弧焊 （b）逆变式直流弧焊机第50页/共161页弧焊整流器的型号表示方法 焊条电弧焊第51页/共161页焊条焊条(welding electrode)是指涂有药皮供手弧焊用的熔化电极。它由焊芯和药皮两部分组成。焊条的规格一般指焊条直径和焊条长度。焊条直径是指焊芯的直径，目前常用焊条的直径有七种规格（1.68.0mm），焊条长度依据焊条直径、材质、药皮类型来确定。焊条电弧焊第52页/共161页焊条药皮的作用提高焊接电弧的稳定性保护熔化金属不受外界空气的影响添加合金元素使焊缝获得所要求的性能 改善焊接工艺性

18、能，提高焊接生产率 焊条电弧焊第53页/共161页焊条电弧焊常用碳钢和低合金钢焊条规格 焊条直径（mm）焊条长度（mm）碳钢焊条低合金钢焊条允许长度偏差1.6200、2502.02.0250、3002503002.5250、3002503003.2（3.0）350、4003403604.0350、4003904105.0400、4503904106.0（5.8）400、4504004508.0500、560400450注：括号内数字为允许代用的直径。第54页/共161页焊芯的作用焊芯是焊条中被药皮包覆的金属芯。在焊接过程中，焊芯的作用一是作为电极，传导焊接电流，产生电弧；一是作为填充金属，熔化

19、后进入熔池与母材金属共同形成焊缝。焊芯的化学成分和杂质会直接影响焊缝质量。焊芯通常采用焊接专用钢丝（在埋弧焊和气体保护焊中使用的焊丝也是焊接专用钢丝），常用焊接钢丝的牌号和化学成分见表4-13。焊条电弧焊第55页/共161页焊条电弧焊牌号化学成分 w100%用途CMnSiCrNiSPH080.100.300.550.030.200.300.0400.040一般焊接结构用焊条的焊芯H08A0.100.300.550.030.200.300.0300.030重要焊接结构用焊条的焊芯及埋弧焊丝H08E0.100.300.550.030.200.300.0250.025H08Mn2Si0.111.70

20、2.100.650.950.200.300.0400.040二氧化碳气体保护焊焊丝H08Mn2SiA0.111.802.100.650.950.200.300.0300.030表表4-13 4-13 常见焊接用钢丝的牌号和化学成分常见焊接用钢丝的牌号和化学成分 第56页/共161页焊芯的牌号用“H+数字+化学元素符号+数字+字母”表示，可以理解为，焊芯牌号=H+钢的牌号。例如，H08Mn2A，H-焊接用钢丝，08-碳的质量分数约为0.08%，Mn2-锰的质量分数约为2%，Si-硅的质量分数小于1%，A-优质。国家标准（GB1300-77）规定的“焊接用钢丝”有44种，可分为碳素结构钢、合金结构

21、钢、不锈钢三大类，如H08、H08Mn为碳素结构钢焊丝，H10Mn2Si、H08CrMoA为合金结构钢焊丝，H1Cr13、H1Cr19Ni9为不锈钢焊丝。焊条电弧焊第57页/共161页焊条的分类按焊条的用途不同，分类结果见表4-14。按熔渣性质不同，可分为酸性焊条和碱性焊条两大类，见表4-15。焊条电弧焊第58页/共161页表4-14 焊条按用途分类一览表分 类特性或用途型号举例碳钢焊条熔敷金属在自然气候下具有一定力学性能E4301低合金钢焊条熔敷金属在自然气候环境中具有较强力学性能E5018-A不锈钢焊条熔敷金属具有不同程度的抗腐蚀能力和一定力学性能E308-15堆焊焊条熔敷金属具有一定程度

22、的耐不同类型磨损或腐蚀等性能EDRCrW-15铸铁焊条专门用作焊补或焊接铸铁EZCQ镍及镍合金焊条用作镍及镍合金的焊补、焊接、堆焊，焊补铸铁等ENiCrFe-1-15铜及铜合金焊条用作钢及钢合金的焊补、焊接、堆焊，焊补铸铁等ECuSi-A铝及铝合金焊条用作铝及铝合金的焊接、焊补或堆焊TA2Mn特殊用途焊条用于水下焊接、切割及管状焊条和铁锰铝焊条等焊条电弧焊第59页/共161页焊条电弧焊表4-15 焊条按熔渣特性分类一览表分 类熔渣主要成分焊接特性型号举例应 用酸性焊条SiO2等酸性氧化物及在焊接时易放出氧的物质，药皮里造气剂为有机物，焊接时产生保护气体焊缝冲击韧度差，合金元素烧损多，电弧稳定，

23、易脱渣，金属飞溅少E4303适合于焊接，低碳钢和不重要的结构件碱性焊条CaCO3等碱性氧化物，并含有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂合金化效果好，抗裂性能好，直流反接，电弧稳定性差，飞溅大，脱渣性差E5015主要用于焊接重要结构件、如压力容器等第60页/共161页酸性焊条 具有良好的工艺性能，对弧长、铁锈不敏感，焊缝成形性好，脱渣性好，交直流电源均可使用，但焊缝的力学性能，尤其是塑性、韧度不如用碱性焊条焊接的焊缝好，故广泛用于一般结构件的焊接。碱性焊条 焊接工艺性能差、引弧困难、电弧稳定性差、飞溅较大、不易脱渣，要求采用直流焊接电源且必须采用短弧焊，焊接质量好，用于重要结构件及焊接性较差金属的焊

24、接。焊接时产生的有毒烟尘较多，使用时应注意通风。焊条电弧焊第61页/共161页焊条型号 一般由焊条类型代号、熔敷金属力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流的分类代号组成。碳钢焊条划分为两个系列，即E43系列和E50系列。焊条电弧焊第62页/共161页焊条电弧焊第63页/共161页焊条电弧焊第64页/共161页焊条牌号 焊条行业统一的焊条代号。各种焊条牌号一般由相应的拼音字母代号（或汉字）与数字及特征符号组成。焊条电弧焊第65页/共161页焊条电弧焊表4-16 常用结构钢焊条牌号及用途牌号电源性能主要用途J422交、直流药皮呈酸性，对油、锈、水敏感性小；焊缝塑性和韧性低，抗裂性差焊接一般的低碳钢

25、和同等强度等级的低合金钢结构J503焊接一般结构的16Mn及同等级低合金钢J427直流药皮呈碱性，对油、锈、水敏感性大；焊缝冲击韧性高，抗裂性好焊接重要的低碳钢及某些低合金钢结构J507焊接重要的中碳钢、16Mn及同等级的低合金钢第66页/共161页 焊条的选用通常应遵按以下原则：等强度原则 等同性原则等条件原则现场协同原则 按上述原则确定焊条类型后，还应根据焊件厚度、焊缝位置等条件，选择焊条直径。通常情况下，焊件愈厚，焊条直径也愈大。焊条电弧焊第67页/共161页焊条电弧焊的基本操作 引弧常用方法有敲击法和划擦法。焊条电弧焊(a)敲击法 (b)划擦法 第68页/共161页运条 在正常的焊接过

26、程中，焊条有向下送进、向前移动和横向摆动三个基本运动。焊条电弧焊第69页/共161页焊缝的连接焊缝的连接方式有四种。焊条电弧焊1-先焊焊缝;2-后焊焊缝第70页/共161页焊缝的收尾 常用的收尾方式有：划圈收尾法 后移收尾法 反复断弧法焊条电弧焊第71页/共161页p 埋弧焊埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧自动焊是埋弧焊的一种自动化焊接方法。埋弧焊第72页/共161页埋弧自动焊设备埋弧焊第73页/共161页埋弧自动焊特点生产率高焊缝质量好成本低劳动条件好适应性差埋弧焊第74页/共161页埋弧焊的应用 成批生产厚度为660mm焊件的长直焊缝和较大直径环缝(一般不小于250mm)的

27、焊接。被广泛用于大型容器和钢结构焊接以及锅炉、容器、造船、桥梁等工业生产中。埋弧焊双面双面埋弧焊埋弧焊HZ1000大口径埋弧焊接生产线 第75页/共161页概念 利用外加气体作为保护介质并保护电弧和焊接区的一种电弧焊方法。常用气体保护焊方法氩弧焊二氧化碳气体保护焊 气体保护焊第76页/共161页气体保护焊氩弧焊是氩气保护焊的简称，是用氩气作为保护气体的一种气体保护焊。第77页/共161页气体保护焊常用氩弧焊机 第78页/共161页氩弧焊的特点：机械保护效果好电弧稳定电弧可见电弧热量集中成本较高。对除油、去锈、去水等准备工作要求严格气体保护焊第79页/共161页氩弧焊应用几乎可以用于所有的钢材、

28、有色金属及其合金。氩弧焊多用来焊接化学性质活泼的金属及其合金(如铝、镁、钛及其合金等)以及不锈钢、耐热钢、低合金钢，也可用来焊接稀有金属(如锆、钼、钽等)。气体保护焊第80页/共161页p二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊是利用二氧化碳气体作为保护气体，以焊丝作电极，是利用二氧化碳气体作为保护气体，以焊丝作电极，以自动或半自动方式进行焊接的一种气体保护焊以自动或半自动方式进行焊接的一种气体保护焊。气体保护焊第81页/共161页二氧化碳保护焊机气体保护焊第82页/共161页CO2气体保护焊的特点 生产率高 焊接质量较高成本低操作简便设备复杂，使用和维修不便不能焊接容易氧化的有色金属气体保护焊第

29、83页/共161页CO2气体保护焊应用主要用于焊接低碳钢及强度等级不高的低合金钢等黑色金属。还可以用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等。目前CO2气体保护焊在汽车、船舶、管道、建筑结构、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械、电站设备等部门得到了广泛的应用。气体保护焊第84页/共161页电渣焊电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻加热熔化母材与电极（填充金属）而进行焊接的方法。一般都是在直立位置焊接。第85页/共161页电渣焊特点：适合焊接厚件，生产率高，成本低焊缝金属比较纯净焊接接头组织粗大，焊后要进行正火处理。广泛应用在重型机械制造业中，特别适用于板厚40mm以上（4045

30、0mm）大厚度结构件的焊接，主要用于厚壁压力容器纵缝的焊接和大型的铸-焊、锻焊或厚板拼焊结构的制造，如大吨位的压力机和重型机床的机座、水轮机转子和轴、高压锅炉等。电渣焊第86页/共161页电阻焊电阻焊（resistance welding）又称接触焊。是利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。第87页/共161页电阻焊特点与其它焊接方法相比，电阻焊生产率高，焊件变形小，不需要填充金属，劳动条件较好，操作简单，易实现机械化和自动化。但设备较复杂，耗电量大，对焊件厚度、截面形状和接头形式有一定限制，一般适于成批大量生产，在自

31、动化生产线上应用较多，甚至采用机器人。电阻焊第88页/共161页电阻焊应用主要用于低碳钢、不锈钢等材料的焊接，其中点焊主要用于厚度在4mm以下薄板的焊接；缝焊主要用于厚度在3mm以下薄板的焊接；对焊主要用于截面形状简单、直径或边长小于20mm的焊件之间或不同类的金属与合金的对接。电阻焊第89页/共161页钎焊钎焊是利用熔点比母材（base metal）低的金属作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊机第90页/共161页钎焊接头为搭接接头。钎焊第91页/共161页钎焊分类按钎料熔点的不同可分为硬钎焊和

32、软钎焊两种。软钎焊(soldering)接头强度低(60140MPa)，工作温度低（100以下），主要用于电子线路的焊接。硬钎焊(brazing)接头强度较高(200MPa)，工作温度也较高，主要用于受力较大的钢铁及铜合金机件、工具等，如钎焊自行车车架、切削刀具等。按加热方法不同钎焊又可分为炉中钎焊、感应钎焊、火焰钎焊、盐浴钎焊和烙铁钎焊等。钎焊第92页/共161页钎焊特点与熔焊相比具有如下特点：加热温度低，接头组织与性能变化小，焊件变形也较小，接头光滑平整，外形美观，易保证焊件尺寸，可焊接同种金属也可焊接异种金属，设备简单，易于实现自动化。但接头强度较低，耐热温度不高，焊前对焊件清洗和装配要

33、求较严，不适于焊接大型结构件。主要用于精密仪表、电气零部件、异种金属构件、复杂薄板构件及硬质合金刀具的焊接。钎焊第93页/共161页4.3 金属焊接结构工艺设计焊接结构材料的选择焊缝布置焊接接头的工艺设计焊接工艺参数的选择焊接方法的选择低碳钢的焊接工艺方案第94页/共161页焊接结构材料的选择在满足使用性能要求的前提下应尽量选用焊接性好的材料来制作焊接结构。低碳钢和含碳量小于0.4的低合金钢 设计中应尽量选用；强度级别较低的低合金结构钢，焊接性能与低碳钢基本相同，而强度明显提高，应优先选用。镇静钢脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。第95页/共161页异种金属焊接时，必须特别注

34、意它们的焊接性及其差异。一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者。设计焊接结构时多用型材，以降低重量，减少焊缝，简化工艺。还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。焊接结构材料的选择第96页/共161页 部分金属材料的焊接性焊接结构材料的选择方法材料焊条电弧焊埋弧焊CO2保护焊氩弧焊气焊点焊钎焊低碳钢良好良好良好良好良好良好良好高碳钢良好较好较好较好良好较好较差铸铁良好较差较差较差良好不好较差铸钢良好良好良好良好良好不好较好低合金钢良好良好良好良好较好良好良好不锈钢良好较好较好良好良好良好良好铜合金良好较差较差良好较好较差良好铝较差较差不好良好较好良好较好第97页/共161页焊缝布置应尽量分散

35、。两条焊缝的间距一般要求大于三倍板厚。焊缝布置第98页/共161页p焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝布置第99页/共161页p焊缝的位置应尽可能对称布置。焊后不会发生明显的变形。焊缝布置第100页/共161页p焊缝应尽量避开机械加工面 焊缝布置第101页/共161页应尽量减少焊缝的数量焊缝布置第102页/共161页p焊缝位置应便于操作焊缝布置第103页/共161页焊缝布置第104页/共161页焊缝布置此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊焊缝，减少横焊焊缝，尽量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次装配点固。第105页/共161页对接接头搭接接头角接接头T字接头焊接接头

36、的工艺设计接头形式第106页/共161页坡口形式坡口的基本形式和尺寸按GB/T3375-94规定，有I形坡口、V形坡口、双V形坡口、U形坡口 焊接接头的工艺设计第111页/共161页I形坡口 焊接接头的工艺设计第112页/共161页V形坡口是最常用的坡口形式，这种坡口便于加工，焊接时为单面焊，不用翻转焊件，但焊后焊件容易产生角变形。焊接接头的工艺设计第113页/共161页X形坡口在V形坡口基础上发展起来的。采用X形坡口后，在同样厚度下，能减少焊缝金属量约12，并且是对称焊接，所以焊后焊件的残余变形较小，但缺点是焊接时需要翻转焊件。焊接接头的工艺设计第114页/共161页 U形坡口在焊件厚度相同

37、的条件下U形坡口的空间面积比V形坡口小得多，所以当焊件厚度较大，只能单面焊接时，为提高生产率，可采用U形坡口，但这种坡口由于根部有圆弧，加工比较复杂，特别是在圆筒形焊件的筒壳上加工更加困难。焊接接头的工艺设计第115页/共161页焊接位置 焊接位置是指焊接过程中施焊时焊缝在空间的位置，基本分为四种，即平焊、横焊、立焊和仰焊位置，如图所示。焊接接头的工艺设计第116页/共161页平焊在水平面上任何方向进行焊接的一种操作方法，由于焊缝处在水平位置，熔滴主要靠自重过渡，操作技术比较容易掌握，可以选用较大直径焊条和较大焊接电流，生产效率高，因此在生产中应用较为普遍。如果焊接工艺参数选择和操作不当，打底

38、时容易造成根部焊瘤或未焊透，也容易出现熔渣与熔化金属混杂不清或熔渣超前而引起的夹渣。常用平焊有对接平焊、T形接头平焊和搭接接头平焊。焊接接头的工艺设计第117页/共161页立焊在垂直方向进行焊接的一种操作方法，由于受重力作用，焊条熔化所形成的熔滴及熔池中的金属要下淌，造成焊缝成形困难，质量受影响。立焊时选用的焊条直径和焊接电流均应小于平焊，并采用短弧焊接。焊接接头的工艺设计第118页/共161页横焊在垂直面上焊接水平焊缝的一种操作方法，由于熔化金属受重力作用，容易下淌而产生各种缺陷。应采用短弧焊接，并选用较小直径焊条和较小焊接电流以及适当的运条方法。焊接接头的工艺设计第119页/共161页仰焊

39、焊缝位于燃烧电弧的上方，焊工在仰视位置进行焊接，仰焊劳动强度大，是最难焊的一种焊接位置。由于仰焊时，熔化金属在重力作用下较易下晌，熔池形状和大小不易控制，容易出现夹渣、未焊透、凹陷现象，运条困难，表面不易焊得平整。焊接时，必须正确选用焊条直径和焊接电流，以便减少熔池的面积；尽量使用厚药皮焊条和维持最短的电弧，有利于熔滴在很短时间内过渡到熔池中，促使焊缝成形。焊接接头的工艺设计第120页/共161页焊接工艺参数的选择焊接时，影响焊接质量与生产效率的工艺参数，称为焊条电弧焊焊接工艺参数，也称焊接规范。焊条电弧焊的工艺参数主要包括:焊接电源;焊条直径;焊接电流;电弧电压;焊接速度等。第121页/共1

40、61页焊接电源的选择用交流电源焊接时，电弧稳定性差。采用直流电源焊接时，电弧稳定、飞溅少，但电弧偏吹较严重。使用酸性焊条焊接时，可以选用交流弧焊电源或直流弧焊电源；使用碱性焊条焊接时，因为碱性（低氢型）焊条稳弧性差，通常必须采用直流弧焊电源，一般要反接（因为反接的电弧比正接稳定）。焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳，因此焊接薄板时，不论用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接。焊接工艺参数的选择电容储能式焊接电源第122页/共161页焊条直径的选择焊条直径的选择主要考虑焊件的厚度、接头的形式、焊接位置和焊接层数等因素。立，横、仰焊的焊接位置应选用细焊条(4mm)；V形坡口多层焊时，首层应选用细焊

41、条，其后各层应用粗焊条。T形接、搭接和角接接头焊时应选用粗焊条。另外，工件厚度越大，焊条直径应越粗。焊接工艺参数的选择第123页/共161页焊接工艺参数的选择焊条直径与焊件厚度之间关系 焊件厚度/mm234561213焊条直径/mm23.23.244546第124页/共161页焊接电流的选择焊接电流的选择时，一般首先考虑焊条直径按经验公式进行计算，然后考虑焊件厚度、焊接位置、接头形式、母材金属等具体因素加以修正。经验公式为：IKd焊接工艺参数的选择第125页/共161页焊接工艺参数的选择焊接电流与焊条直径的关系焊条直径/mm1.62.02.5 3.24.05.05.8焊接电流/A2540407

42、0508080120150200180260220300第126页/共161页焊接速度的选择焊接速度由焊工根据工件厚度、材质来掌握。在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以提高焊接生产率。焊接工艺参数的选择第127页/共161页焊条倾角的选择 焊接工艺参数的选择(a)平焊 (b)横焊(c)立焊 (d)仰焊 第128页/共161页电弧电压的控制焊条电弧焊的电压主要由电弧长度来决定。电弧越长，电弧电压越高；反之，越低。在焊接过程中，应尽量使用短弧焊接。立焊、仰焊时弧长应比平焊更短些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下滴。碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些

43、，以利于电弧的稳定和防止气孔产生。焊接工艺参数的选择第129页/共161页焊接方法的选择焊接方法的选用应根据各种焊接方法的特点和焊接结构制作要求，综合考虑其焊接质量、经济性和工艺可行性选用时应考虑以下几个方面：接头质量和性能符合结构要求。要考虑经济性，生产率高成本低。工艺性第130页/共161页低碳钢的焊接工艺方案焊接材料焊条焊接低碳钢时，大多使用E43系列的焊条，在力学性能上正好与低碳钢相匹配。这一系列焊条有多种型号，可根据具体母材牌号、受载情况等加以选用。第131页/共161页常用典型低碳钢焊接焊条选用表 钢号焊条型号一般焊接结构重要焊接结构Q215、Q235、08、10、15、20E43

44、13、E4303、E4301、E4320E4316、E4315、E5016、E501525、20g、22g、20RE4316、E4315E5016、E5015低碳钢的焊接工艺方案第132页/共161页埋弧焊焊丝与焊剂低碳钢埋弧焊一般选用实芯焊丝H08A或H08MnA，它们与高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433、HJ434配合使用。钢号焊丝焊剂Q235、Q255H08AHJ430、HJ431Q275H08MnA15、20H08A、H08MnAHJ430、HJ431、HJ33025、30H08MnA、H10Mn220g、22gH08MnA、H08MnSi、H10Mn220RH08

45、MnA低碳钢的焊接工艺方案第133页/共161页二氧化碳气体保护焊焊丝焊接碳钢用气体保护焊焊丝已制定新的国家标准GB/T8110-1995气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝，标准内容等效采用美国AMS气体保护焊焊丝标准。碳钢气体保护焊焊丝型号为ER49-1、ER50-2至ER50-7。焊丝商品牌号为MG49-1、MG50-3至MG50-6等。低碳钢的焊接工艺方案第134页/共161页氩弧焊用焊丝要尽量选用专用焊丝，以减少主要化学成分的变化，保证焊缝一定的力学性能和熔池液态金属的流动性，从而获得良好的焊缝成形，避免产生气孔、裂纹等缺陷。低碳钢的焊接工艺方案第135页/共161页焊接方法的选择低碳

46、钢由于具有良好的焊接性，几乎所有的焊接方法均可选用。低碳钢的焊接工艺方案第136页/共161页常见缺陷及防止措施若操作技术不良或焊条、焊接参数选择不当，可能出现各种缺陷。低碳钢的焊接工艺方案第137页/共161页缺陷主要原因防止措施咬边过大的焊接电流，电弧过长，焊条倾斜角度不当，摆动时运条不当减小焊接电流，电弧不要拉的过长，摆动时坡口边缘运条速度稍慢些，中间运条速度稍快些，焊条倾斜角度适当未熔合过小的焊接电流，过高的焊接速度，热量不够，母材坡口表面污物未清洗干净增大焊接电流，减慢焊接速度，焊条角度及运条速度要适当，清理干净表面污物焊瘤熔池温度过高适当减小焊接电流，缩短电孤弧长，摆动时坡口边缘运

47、条速度稍慢些，中间运条速度稍快些凹坑焊条收尾时未添满弧坑焊条在收尾处稍多停留一会，采用断续灭弧焊未焊透焊接电流过小或焊接速度较快，坡口角度较小、间隙过小或钝边过大；焊条角度及运条速度不当选择合适的坡口尺寸，选用较大的焊接电流或慢的焊接速度，焊条角度及运条速度应适当夹渣母材坡口表面及附近污物未清理干净，操作不良将电弧适当拉长些，将母材上的脏物与前道焊缝的熔渣清理干净，适当放慢速度以使熔渣浮出，将其吹走气孔母材坡口表面及附近污物未清洗干净，焊条未按规定烘干，操作不良焊件坡口应清理干净，焊条按规定烘干；适当加大焊接电流、降低焊接速度，以使气体浮出，不采用偏心的焊条裂纹焊条质量不合格，焊缝中偶然渗入超

48、过一定数量的铜，大刚度的部位焊时，收弧过于突然，焊接应力过大选用合格的焊条，找出钢的来源并消除，改善收弧操作技术，将弧坑添满后收弧，减小焊接应力低碳钢焊条电弧焊时常见缺陷低碳钢焊条电弧焊时常见缺陷、产生的主要原因及防止措施、产生的主要原因及防止措施 低碳钢的焊接工艺方案第138页/共161页结构名称：液化气钢瓶组 成：瓶体、瓶嘴材 料：20钢（或16Mn）壁 厚：3mm生产类型：大量生产设计要点：瓶体要耐压，必须绝对安全。材料的焊接性不存在问题。关键技术是结构的成形和焊接。低碳钢的焊接工艺方案p典型工艺设计实例典型工艺设计实例第139页/共161页p1 1、确定焊缝位置、确定焊缝位置a)焊缝多

49、，工作量大，轴向焊缝处于拉应力最高位置b)合理低碳钢的焊接工艺方案第140页/共161页瓶体与瓶嘴的焊缝：角焊缝（不开坡口）瓶体主环缝：衬环对接或缩口对接（V型坡口）p2 2、焊接接头设计、焊接接头设计低碳钢的焊接工艺方案第141页/共161页瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定）焊接材料采用H08A、H08MnA,配合HJ431瓶嘴焊缝：手工电弧焊焊条采用E4303(20钢)，E5015(16Mn)p3 3、焊接方法和焊接材料的选择、焊接方法和焊接材料的选择低碳钢的焊接工艺方案第142页/共161页 落料 拉深 再结晶退火 冲孔 除锈 装焊衬环、瓶嘴 装配上、下封头 焊主环缝 正火

50、水压试验 气密试验低碳钢的焊接工艺方案q4 4、主要工艺过程、主要工艺过程第143页/共161页p5 5、瓶体焊接结构工艺图、瓶体焊接结构工艺图u焊接结构工艺图内容：u构成件的形状及其相互关系；u各构成件的装配尺寸及板厚、型材规格；u焊缝的符号和尺寸；u焊接工艺的要求。低碳钢的焊接工艺方案第144页/共161页4.4 焊接成形新技术高能束焊接方法的应用特种焊接方法简介第145页/共161页高能束焊接方法的应用高能束焊通常指功率密度达到105W/cm2以上的焊接方法，其束流由电子、光子、离子或二种以上的粒子组合而成，属于此类高功率密度的热源有等离子弧、电子束、激光束以及复合热源如激光束+电弧等。