第一章焊接基礎(chǔ)

1、第一章 焊接基本常識(shí)主講：董文寧 陳國(guó)余第一節(jié) 焊接在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)， 它決定著整個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和水平。 焊接 技術(shù)則是機(jī)械制造工業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。 例如很多工業(yè)產(chǎn)品以及能源工程、 海洋工程、 航 空航天工程、 石油化工工程等， 無(wú)不依靠機(jī)械制造工業(yè)提供裝備。對(duì)于各種壓力容器、 核反 應(yīng)堆器件、 宇航運(yùn)載工具等產(chǎn)品， 如不采用焊接技術(shù)， 產(chǎn)品就不可能制造出來(lái)。 隨著近代科 學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展， 對(duì)結(jié)構(gòu)和材料的要求越來(lái)越高， 如造船和海洋工程要求解決大面積拼板、 大型立體框架結(jié)構(gòu)自動(dòng)焊及各種低合金高強(qiáng)鋼的焊接問(wèn)題； 石油化學(xué)工業(yè)要求解決各種耐高 溫、耐

2、低溫及耐各種腐蝕性介質(zhì)的壓力容器焊接； 航空航天工業(yè)中要求解決鋁、 鈦等輕合金 結(jié)構(gòu)的焊接； 重型機(jī)械工業(yè)中要求解決大截面構(gòu)件的拼接； 電子及精密儀表制造工業(yè)要求解 決微型精密焊件的焊接。 可見(jiàn)， 現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)為焊接技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間天地。一、焊接的優(yōu)點(diǎn) 焊接與螺釘聯(lián)接、鉚接，鑄件及鍛件相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)省金屬材料，減輕結(jié)構(gòu)重量，經(jīng)濟(jì)效益好。（2）簡(jiǎn)化加工與裝配工序，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高。（3）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高（接頭能達(dá)到與母材等強(qiáng)度），接頭密封性好。（4）為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供較大的靈活性。例如，按結(jié)構(gòu)的受力情況可優(yōu)化配置材料，按工況需 要，在不同

3、部位選用不同強(qiáng)度、不同耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性等的材料。（5）焊接工藝過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。二、焊接的缺點(diǎn)（1）焊接結(jié)構(gòu)容易引起較大的殘余變形和焊接內(nèi)應(yīng)力。由于絕大多數(shù)焊接方法都采用局部 加熱， 經(jīng)焊接后的焊件， 不可避免地在結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生一定的焊接應(yīng)力和變形，從而影響結(jié)構(gòu)的承載能力、 加工精度和尺寸穩(wěn)定性。 同時(shí)， 在焊縫與焊件交界處還會(huì)引起應(yīng)力集中，對(duì)結(jié)構(gòu)的脆性斷裂有較大的影響。（2）焊接接頭中易存在一定數(shù)量的缺陷，如裂紋、氣孔、夾渣、焊透、未熔合等。缺陷的 存在會(huì)降低強(qiáng)度、引起應(yīng)力集中、損壞焊縫致密性，是造成焊接結(jié)構(gòu)破壞的主要原因之一。（3）焊接接頭具有較大的性能不均勻性。由于焊縫

4、的成分及金相組織與母材不同，接頭各 部位經(jīng)歷的熱循環(huán)不同，使不同區(qū)域接頭的性能不同。（4）焊接過(guò)程中產(chǎn)生高溫、強(qiáng)光及一些有毒氣體，對(duì)人體有一定的損害，故需加強(qiáng)勞動(dòng)保 護(hù)。第二節(jié)焊接方法的定義和分類(lèi)一、焊接的定義焊接是通過(guò)加熱或加壓或兩者兼用，可以用或不用填充材料， 使焊件達(dá)到原子間結(jié)合的一種加工方法。焊接的本質(zhì)是使兩個(gè)分離的物體產(chǎn)生原子間結(jié)合，使之連接成一體的連接方法。焊接與其他連接方式主要的區(qū)別在于：焊接構(gòu)件不可分離，不可拆分；鉚接和螺絲連接可拆分。二、焊接的分類(lèi)金屬的焊接，按其工藝過(guò)程的特點(diǎn)分有熔焊、壓焊和釬焊3大類(lèi)，見(jiàn)下圖1 :f熔化焊：焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊（MIG/MA

5、G/CO 2） （電弧焊V廠(chǎng)非熔化極：鎢極氬弧焊、等離子弧焊/熔焊彳J氣焊電子束焊I（激光焊J焊接（電阻焊：點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊1壓焊V高頻焊I爆炸焊I釬焊：火焰釬焊、烙鐵釬焊、爐中釬焊、感應(yīng)釬焊等圖1:焊接方法分類(lèi)華恒公司主要從事電弧焊，即鎢極氬弧焊、等離子弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、埋弧焊。這些焊接方法都要在兩極形成電弧，由電弧產(chǎn)生的能量來(lái)熔化待焊金屬和填充材料，從而達(dá)到連接金屬的目的。電弧是在兩電極之間的氣體介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。氣體放電主要依靠?jī)呻姌O之間的氣體電離和陰極電子發(fā)射這兩個(gè)物理過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。第四節(jié)鎢極氬弧焊方法介紹和特點(diǎn)焊條電弧焊是藥皮手工電弧焊的簡(jiǎn)稱(chēng)，代號(hào)SMAW。是手工操作

6、焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。它利用焊條與工件之間燃燒的電弧熱熔化焊條端部和工件的局部，在焊條端部迅速熔化的金屬以細(xì)小熔滴經(jīng)電弧弧柱過(guò)渡到工件已經(jīng)熔化的金屬中，并與之融合一起形成熔池，隨著電弧向前移動(dòng)，熔池的液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶形成焊縫。焊條的藥皮經(jīng)電弧高溫分解和熔化而生成氣體和熔渣，形成氣渣聯(lián)合保護(hù)焊縫金屬。電弧的中心溫度在 5000OC以上，電弧電壓在 1640V之間，焊接電流在 20500A之 間。工藝特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可達(dá)性好，不受焊接位置和場(chǎng)所的限制；可焊金屬?gòu)V，除難熔金屬或極易氧化的金屬外，大部分金屬均能焊接； 待焊接頭裝配要求低，但對(duì)焊工操作技術(shù)要求高，焊接質(zhì)量

7、在一定程度 上取決于焊工的操作水平勞動(dòng)條件差，熔敷速度慢，生產(chǎn)效率低。焊接過(guò)程中要更換焊條，焊接 煙塵大，焊后還要清渣。輝條的組或及利部分名稱(chēng)丄一蟬奉長(zhǎng)度f(wàn)一更持端長(zhǎng)度 小一揮備貞禪在惰性氣體的保護(hù)下，利用鎢電極與工件之間產(chǎn)生的電弧熱熔化工件和填充焊絲的焊接 方法稱(chēng)鎢極氬弧焊或非熔化極氣體保護(hù)焊，代號(hào)TIG或GTAW。焊接時(shí)惰性氣體經(jīng)焊槍噴嘴連續(xù)噴出，在電弧周?chē)纬蓺怏w保護(hù)層隔絕空氣，以防止對(duì)鎢極、熔池、熱影響區(qū)的有害作用，從而獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。保護(hù)氣體可以是氬氣、氦氣或者兩者混合氣，有時(shí)焊接不銹鋼加入少量的氫氣。絕大多數(shù)場(chǎng)合下所用氬氣純度為99.99%，我們稱(chēng)工業(yè)純氬，焊接極易氧化金屬如鋯合金時(shí)

8、要用高純氬，含量99.999%。鎢極是TIG的易耗材料，鎢的熔點(diǎn)為 3400OC，是熔點(diǎn)最高的金屬。在鎢中加入微量逸 出功小的稀土元素，能夠顯著提高電子發(fā)射能力，既利于引弧和穩(wěn)弧， 又能提高其電弧的載流能力。目前常采用釷鎢和鈰鎢，由于釷鎢中的釷具有放射性，所以工廠(chǎng)很少使用， 常用鈰鎢極。鎢極標(biāo)記為釷鎢端頭涂有紅色，鈰鎢涂有灰色。鎢極氬弧焊的工藝特點(diǎn)：由于是在惰性氣體保護(hù)下焊接，一方面可以獲得高純凈的焊縫；另一方 面幾乎可以焊接所有的金屬。焊接工藝性能好。明弧觀(guān)察，易于操作，電弧燃燒穩(wěn)定，無(wú)飛濺，焊后 不用去渣，焊縫成型美觀(guān)；能進(jìn)行全位置焊接，是實(shí)現(xiàn)單面焊背面成型 的理想焊接方法。能進(jìn)行脈沖焊接

9、，減少焊接熱輸入，很適合薄板或熱敏感材料的焊接。氬弧焊電源有直流和交流。除焊接鋁、鎂及其合金采用交流電源外，其余金屬焊接皆用 直流正接。此外，電流波形還還分為直流和脈沖。脈沖主要用于薄板和全位置焊接。TJG畀血埋阮意電g蛭過(guò)（填吏殳風(fēng)9一導(dǎo)*酯第五節(jié)等離子弧焊方法介紹及工藝特點(diǎn)等離子（PAW）電弧是在鎢極氬弧焊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高能焊接方法。鎢極氬弧焊是自由電弧，而等離子是壓縮電弧。 等離子電弧是由鎢極縮到焊槍的噴嘴內(nèi)部，并在噴嘴中通人等離子氣體，強(qiáng)制電弧從噴嘴的孔道通過(guò)，這樣電弧就受到三個(gè)壓縮效應(yīng)，即噴嘴的機(jī)械壓縮、離子氣冷氣流的熱收縮、弧柱自身電磁產(chǎn)生的磁收縮，從而導(dǎo)致電弧的橫截面變小

10、，電流密度增大，電弧溫度增高。等離子弧能量密度可達(dá) 105106W/cm2,比自由電?。s105W/cm2以下）高，其溫度可 達(dá)1800024000K，也高于自由電?。s 50008000K）很多。此外等離子弧挺度比自由電 弧好，指向性好，噴射有力，熔透能力強(qiáng)，可比自由電弧一次焊透更厚的金屬。等離子電弧主要分為三種類(lèi)型:非轉(zhuǎn)移型等離子電弧主要用于非金屬材料的焊接。轉(zhuǎn)移型等離子電弧聯(lián)合型電弧等離子基本焊接方法金屬材料的焊接一般采用此電弧。主要用于電流小于 30A以下的微束等離子焊接。按焊縫成型原理，等離子焊接有兩種基本的焊接方法：小孔型等離子焊接及熔透型等離子焊接。小孔型等離子焊接等離子焊接原理

11、圖維弧電壓O + ） 等離子電壓利用小孔效應(yīng)實(shí)現(xiàn)等離子焊接的方法稱(chēng)為小孔型等離子焊接。小孔型等離子焊接的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以單道焊接厚板，板厚的范圍：1.69mm。小孔法一般用于平焊。由于小孔法產(chǎn)生較為對(duì)稱(chēng)的焊縫，焊接橫向變形小。熔透型等離子焊接焊接過(guò)程只熔透工件，但不產(chǎn)生小孔效應(yīng)的等離子焊接方法。當(dāng)離子氣較小，弧柱受壓縮的程度較弱時(shí)，這種等離子弧在焊接過(guò)程中只熔化工件而不產(chǎn)生小孔效應(yīng)，焊縫成形原理 與氬弧焊類(lèi)似。主要用于薄板焊接及厚板多層焊。等離子焊接的工藝特點(diǎn)：穿透能力強(qiáng)，8mm以下板厚無(wú)須開(kāi)坡口，大大減小了焊前準(zhǔn)備時(shí)間。 電弧能量集中，焊接熱影響區(qū)小，焊接變形小。焊接速度快，等離子比手工氬弧

12、焊減小4-5倍時(shí)間。卓越的重復(fù)生產(chǎn)性?；≈鶆傂源螅捎眯】仔?yīng)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的單面焊雙面成型。電極縮在噴嘴內(nèi)，不易污染和燒損及電極壽命長(zhǎng)，焊縫缺陷少。 焊接質(zhì)量好，可焊材料多。等離子弧具有良好的可控性和調(diào)節(jié)性等。e2400-U I:1800D IOOT-18000IdOOO- I400C噴孔自連ArU疽晝 IQUmin 電渝忑MA電缶，33VArzf?li踰 I9L j,電圧isv自由弟弧與等離子弛溫度分布垢化桶T體刑扌電JS焊I -應(yīng)材2電虬建4&電行一嘶喈屯北岸<MIG)護(hù)電弧澤rMAG>藥芯庠絲氣怦保護(hù)焊LKAWHeAn HeAr+0*Ar+CO>AnggCO；

13、COFkOCCJLAMO： Ar+Oi第六節(jié)熔化極氣體保護(hù)焊方法介紹及工藝 特點(diǎn)熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)是以可熔化的金屬焊絲作電極，并由氣體作保護(hù)的電弧焊。 其焊接過(guò)程是利用焊絲和工件之間的電弧來(lái)熔化焊絲和工件，形成熔池，熔池凝固后即為焊縫金屬。氣體通過(guò)噴嘴噴出，保護(hù)處于高溫下的焊絲和熔池以及熱影響區(qū)周?chē)諝獾挠泻ψ?用。焊絲由專(zhuān)門(mén)的送絲機(jī)構(gòu)送出，所以熔化極氣體保護(hù)焊又稱(chēng)半自動(dòng)或自動(dòng)焊。作為填充金屬的焊絲，有實(shí)芯和藥芯焊絲兩種。實(shí)芯和 的藥芯成分和焊條的藥皮相似。根據(jù)所用氣體成分不同，熔化極氣體保護(hù)焊 又分熔化極惰性氣體保護(hù)焊，簡(jiǎn)稱(chēng)MIG，其氣體成分為氬氣、氦氣或二者混合氣；熔化極活性 氣

14、體保護(hù)焊，簡(jiǎn)稱(chēng) MAG，其氣體成分為氬氣中 一定比例的活性氣體，女口02、C02等；二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，簡(jiǎn)稱(chēng) C02。熔化極氣體保護(hù)焊工藝特點(diǎn)：焊接效率高，因是連續(xù)送絲，沒(méi)有更換焊條 工序，焊道之間無(wú)須清渣，節(jié)省時(shí)間，通 過(guò)焊絲的電流密度大，因而提高了熔敷速 度。在相同電流下，熔深比焊條電弧焊的大焊接變形小明弧觀(guān)察，易于操作焊縫質(zhì)量高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化煙霧少，焊接區(qū)域粉塵少，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度 熔化極氣體保護(hù)焊可分為普通和脈沖兩種方式。能喪焊按裝豈無(wú)意陽(yáng)I焊劑辭斗2-送囲機(jī)構(gòu)評(píng)冤第七節(jié)埋弧焊方法介紹和工藝特點(diǎn)埋弧焊（SAW）是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。焊劑漏斗在焊接區(qū)前方不斷 地輸送焊劑

15、于待焊工件的表面上，焊絲經(jīng)送絲機(jī)構(gòu)保證焊絲不斷地向焊接區(qū)輸送，焊絲經(jīng) 導(dǎo)電嘴而導(dǎo)電，保證焊絲于工件之間形成電弧，電弧熱熔化焊絲、工件和焊劑，焊絲和工 件熔化形成焊縫，焊劑熔化形成氣渣聯(lián)合保護(hù)焊縫金屬，免受空氣對(duì)焊接區(qū)域的污染，整 個(gè)焊接過(guò)程是在焊劑層下進(jìn)行，操作者看不道電弧，因而得名埋弧焊。根據(jù)焊絲直徑埋弧焊可分為細(xì)絲（焊絲直徑3mm ）和粗絲（3mm ）埋弧焊；根據(jù)焊絲個(gè)數(shù)可分為單絲、雙絲和多絲埋弧焊。按電極形狀可分為絲極埋弧焊和帶極埋弧焊， 后者主要用于金屬表面堆焊。埋弧焊工藝特點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，焊絲從導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng) 度短，可以提高焊接電流，一般可 提高手工焊的45倍。因此熔透能 力和焊絲的熔

16、敷效率大大提高。由于焊劑和熔渣的隔熱作用，電弧 的熱散失少，可提高焊接速度，單 絲埋弧焊速度可達(dá) 3050m/h. 焊縫質(zhì)量高，焊縫表面光潔平直， 內(nèi)部缺陷少，對(duì)焊工技術(shù)水平要求 不咼。節(jié)省焊接材料和能源。勞動(dòng)條件好，由于焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，焊工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，沒(méi)有弧光和輻射，以及焊接時(shí)放出的煙塵和有 害氣體少，改善了焊工的勞動(dòng)條件。第八節(jié) 弧焊電源弧焊電源是用來(lái)對(duì)焊接提供電能的一種專(zhuān)用設(shè)備， 是電弧焊中的核心部位。 和一般電力 電源不同， 弧焊電源的負(fù)載是電弧， 它必須具有弧焊工藝所要求的電氣性能， 如合適的空載 電壓，一定形狀的外特性，良好的動(dòng)特性和靈活的調(diào)節(jié)特性等。一、弧焊電源的

17、類(lèi)型 按輸出電流的種類(lèi)分；直流、交流、脈沖三大弧焊電源。 按輸出外特性分：有恒流（垂直下降）外特性、恒壓（平）外特性和介于二者之間的緩 降外特性三大弧焊電源。按調(diào)節(jié)方式和使用的關(guān)鍵元器件種類(lèi)華恒公司電源分為： 變壓器抽頭式、 可控硅和逆變 式三大弧焊電源。二、對(duì)弧焊電源的基本要求弧焊電源的負(fù)載是電弧， 它不僅要為焊接提供能量， 而且要保證引弧容易， 電弧燃燒穩(wěn) 定，焊接工藝參數(shù)可調(diào)而且恒定。為此，弧焊電源必須具有下述的各項(xiàng)要求。對(duì)弧焊電源外特性的要求在穩(wěn)定狀態(tài)下弧焊電源的輸出電壓 Uy 和輸出電流 Iy 之間的關(guān)系曲線(xiàn) Uy=f（Iy） 稱(chēng)為 弧焊電源的外特性。 它對(duì)電弧的穩(wěn)定燃燒和焊接參數(shù)的

18、穩(wěn)定有著密切關(guān)系。 各種焊接方法要 求的電源外特性不同，這主要和各焊接方法下電弧的靜特性有關(guān)。所謂電弧的靜特性是指一定長(zhǎng)度的電弧在穩(wěn)定狀態(tài)下，電弧電壓 U 與 I 之間的關(guān)系， Uf =f （If）。其曲線(xiàn)呈“ U”形，鎢極氬弧焊、等離子弧焊電弧工作在水平段，熔化極氣體保 護(hù)焊工作在微上升段，埋弧焊也工作在水平斷。電弧穩(wěn)定燃燒的條件： 電弧靜特性與電源外特性必須相交， 且電弧靜特性曲線(xiàn)在相交點(diǎn) 的斜率必須大于電源外特性曲線(xiàn)在此點(diǎn)的斜率。 因而鎢極氬弧焊和等離子電源的外特性為垂 降特性（恒流特性） ，即使弧長(zhǎng)在很大范圍內(nèi)變化，電流基本不變；熔化極氣體保護(hù)焊電源 的外特性為平特性（恒壓特性） ，即

19、不管電流發(fā)生變化，電壓基本不變；埋弧焊電源的外特 性為緩降特性。對(duì)弧焊電源空載電壓的要求 空載電壓越高越容易引弧，但是空載電壓越高，設(shè)備額定容量大，體積增大，重量大， 功率因數(shù)低，不經(jīng)濟(jì)，而且不安全，因而在確保引弧容易的情況下，盡可能用較低的空載電 壓。一般規(guī)定空載電壓小于 90V。對(duì)弧焊電源動(dòng)特性的要求 所謂動(dòng)特性是指電弧負(fù)載狀態(tài)發(fā)生突然變化時(shí)，弧焊電源輸出電壓和電流的響應(yīng)過(guò)程， 它說(shuō)明弧焊電源對(duì)負(fù)載瞬變的適應(yīng)能力。 只有動(dòng)特性合適， 才能獲得良好的引弧、 燃弧、 熔 滴過(guò)渡狀態(tài)（電弧穩(wěn)定、飛濺少等） ，從而得到滿(mǎn)意的焊縫質(zhì)量。對(duì)弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求焊接時(shí)須按焊件材質(zhì)、 厚度、 坡口形式、

20、 焊接位置等選用不同的焊接工藝參數(shù)。 與弧焊 電源有關(guān)的焊接工藝參數(shù)主要是電弧的工作電壓和電流，弧焊電源應(yīng)能保證在所需的寬度范圍內(nèi)均勻而且方便地調(diào)節(jié)這兩個(gè)參數(shù)，并能滿(mǎn)足電弧穩(wěn)定，焊縫成型好的工藝要求。三、弧焊電源的負(fù)載持續(xù)率 電源在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中會(huì)發(fā)熱引起溫升，從而破壞電源的絕緣，甚至燒毀電氣元件， 造成焊機(jī)受損?；『鸽娫吹臏厣Q焊接電流大小和電源的負(fù)荷狀態(tài)。 電源的負(fù)荷狀態(tài)是用負(fù)載持續(xù)率FS 表示。第九節(jié)焊接材料焊接材料根據(jù)焊接方法不同，主要有電焊條、焊絲、焊劑、焊接保護(hù)氣體、電極。一、電焊條的介紹電焊條由條芯和藥皮兩部分組成。電焊條直徑從0 1.6至$ 12mm，但常用的是$ 2.4、

21、0 3.2、$ 4、$ 5mm。電焊條按熔渣的堿度分酸性和堿性?xún)纱箢?lèi)，酸性焊條工藝性能好，即電弧穩(wěn)定，焊縫處表美觀(guān)，但由于氧化性強(qiáng)，合金元素?zé)龘p較多，因而焊縫的塑性、韌性較低，抗裂性差，一 般用在要求不高的場(chǎng)合。堿性焊條又稱(chēng)低氫型焊條，熔渣脫硫能力強(qiáng)，抗熱裂性好，焊縫中 含氧和氫含量低，塑性、韌性較高，抗冷裂性能好，因而焊縫性能好，但工藝性能差，因而 常用于要求較高的場(chǎng)合，如壓力容器和鍋爐制造行業(yè)。較常用的酸性焊條J422、(E4303),堿性焊條 J507 (E5016 )。纖維素焊條藥皮中含 15%以上的有機(jī)物，30%左右的氧化鈦，焊接工藝性能良好，電弧 穩(wěn)定，電弧吹力大，熔深大，熔渣少，

22、脫渣容易?？勺髁⑾蛳潞?，深溶焊單面焊、雙面焊成 型焊接、立仰焊工藝性好。適合于管道打底焊接。常用牌號(hào)J505、J505G、( E5O10-G)。二、焊絲和焊劑的介紹1、焊絲焊絲是埋弧焊、氣體保護(hù)焊、氣焊等用的主要焊接材料，其作用主要是填充金屬或同時(shí)用來(lái)傳導(dǎo)焊接電流。 此外，有時(shí)通過(guò)焊絲向焊縫過(guò)渡合金元素，對(duì)于自保護(hù)藥芯焊絲，在焊接過(guò)程中還起到保護(hù)、脫氧和去氮等作用。按焊絲的結(jié)構(gòu)分實(shí)芯和藥芯兩大類(lèi)，按適用的對(duì)象分有低碳鋼焊絲、低合金鋼焊絲、不銹鋼焊絲、銅及銅合金焊絲、鋁及其鋁合金焊絲、鈦合金焊絲等。藥芯焊絲中又分有保護(hù)和自保護(hù)兩種，后者靠藥芯的造渣劑、造氣劑進(jìn)行自我保護(hù)。焊絲選用的一般為等強(qiáng)匹配

23、原則，即焊縫強(qiáng)度與母材相當(dāng)或略高，成份與母材相近， 以下表格列出我們常用的 TIG、MAG/MIG/CO 2/SAW埋弧焊及焊絲實(shí)芯焊絲選用一覽表母材材質(zhì)焊絲牌號(hào)母材材質(zhì)焊絲牌號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼如10#、20#H08A/H08 MnAER50-6不銹鋼304/304L(0Cr18Ni9)ER308L/ER308合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn、16MnRH08 Mn 2SiA/H10 Mn2ER50-6不銹鋼316/3161(0Cr17Ni14Mo2)ER316L/ER316純鋁SAL-3/HS301不銹鋼309不銹鋼/碳鋼ER309L/ER309鋁鎂防銹鋁HS331/ER5356不銹鋼321ER347L/ER3

24、47鋁錳防銹鋁HS321紫銅HS201其它鋁合金HS311/ER4043鈦及鈦合金與母材冋質(zhì)的材料，但 為改善塑性，可采用比 母材合金化程度稍低的 焊絲，如TC4可用TC3 焊絲鍍鋁板MIG釬焊用ERCUAI8鍍鋅板MIG 釬焊用 ERCuSi3藥芯焊絲牌號(hào)以“ EF”開(kāi)頭，也有以“ Y”開(kāi)頭，只是使用的標(biāo)準(zhǔn)不同而已，具體牌號(hào)選用可查閱相關(guān)廠(chǎng)家資料，目前國(guó)內(nèi)主要焊材生產(chǎn)廠(chǎng)家有天泰焊材（昆山）、錦泰焊材（錦州）、大西洋焊材（自貢）、天津大橋焊材等國(guó)外有林肯、伊薩、霍伯特等。2、焊劑埋弧焊時(shí)，焊劑起穩(wěn)弧，造渣、造氣、過(guò)渡合金元素等到作用。按制造方法分熔煉焊劑、非熔煉焊劑，非熔煉焊劑又分粘結(jié)焊劑和燒

25、結(jié)焊劑 （7001000 C）,熔煉焊劑以“ HJ”開(kāi)頭，HJ431表示為高錳、高硅低氟型埋弧焊熔煉焊劑， 燒結(jié)焊劑以“ SJ”開(kāi)頭。重要低碳鋼可選用 HJ431，不銹鋼可用 HJ151/HJ260。三、焊接用保護(hù)氣體焊接用保護(hù)氣體是指在焊接過(guò)程中用于保護(hù)金屬熔滴、焊接熔池及焊接區(qū)的高溫金屬免受外界有害氣體侵襲的氣體。氣體分惰性和活性氣體兩大類(lèi)，惰性氣體有Ar、He,活性氣體有氧化性的CO2、O2及還原性的H2等。焊接用氣瓶顏色見(jiàn)下表氬氣Ar氧氣。2氫氣H2氮?dú)釴2二氧化碳CO2混合氣監(jiān)灰色天藍(lán)色深綠色黑色銀灰色標(biāo)有“混合氣”字 樣，并含有成份說(shuō) 明鉤根晴性氣體保護(hù)焊一««

26、Ar4-Hc«TIG)W凄力祛及誹護(hù)氣體晴件氣才探護(hù)焊+-H已 <MIG)L實(shí)心灼紅活性汽體俁護(hù)焊 MAC)Ak*HcL二純化炭_叫氣體保護(hù)焊Lcoo.ArCO；等玄干迥坦一AH12-Ar+O,-Ar+CO、J Ar+H.L-氣體保護(hù)釬焊足|p 75%H, 25%N2匚分解7%20件比其余血快用代體(X護(hù)啊焊來(lái)方法及所用"偉鎢極惰性氣體保護(hù)焊Ar用于所有的金屬He用于要求能量更高的場(chǎng)合Ar+He用于要求能量更高的場(chǎng)合LAr+H 2用于不銹鋼'實(shí)芯焊絲惰性氣體保護(hù)(Ar用于鋁、銅及其合Ar+He用于鋁、及其合金Ar+2%Q用于不銹鋼焊接方 法及保 護(hù)氣體熔化極氣

27、體保護(hù)焊藥芯焊絲弧焊Ar用于所有的Ar+H 2金屬用于不銹鋼廣活性氣'體保護(hù)焊MAGf二氧化碳?xì)怏wCQLJCQ用Ar+CQ于碳用于碳鋼、不鋼銹鋼等_ 丿VJAr(80-82%+CO(20-18)用于j碳鋼Ar+CQ+Q（80-15-5）鋼焊第十節(jié)金屬材料的分類(lèi)一、碳鋼的分類(lèi)碳鋼又稱(chēng)碳素鋼，是鐵和碳的合金。碳鋼中除以碳作為主要合金元素之處，還有少量錳和硅有益元素，此外還有S、P等雜質(zhì),碳鋼性能主要取決于碳含量。1、按含碳量分典型用途焊接性低碳鋼Wc% < 0.25%特殊鋼板、型鋼、薄板優(yōu)良中碳鋼0.25%0.60%機(jī)械零件和工具中等高碳鋼> 0.60%1.00%彈簧、模具、導(dǎo)

28、軌差隨著含碳量增加，強(qiáng)度增加，硬度增加，焊接性變差。2、按品質(zhì)分普通碳素鋼WsW 0.050%Wp W 0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼Wsw 0.035%Wp W 0.035%高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼Ws< 0.030%Wp W 0.035%3、常用幾種碳鋼成分及機(jī)械性能材料種類(lèi)C（ %）Mn (%)Si (%)S (%)P (%)抗拉強(qiáng)度Mpa伸長(zhǎng)率8 5%屈服強(qiáng)度MpaQ2350.12-0.200.30-0.700.300.0450.045375-46026235100.07-0.130.35-0.650.17-0.370.0350.03533531205200.17-0.230.35-0.650.1

29、7-0.370.0350.0354102524520RW 0.200.4-0.90.15-0.40W 0.030W 0.0305002524520gW 0.200.5-0.90.15-0.30W 0.035W 0.035400-53625230450.420.500.500.800.170.370.0350.03560016355、合金結(jié)構(gòu)鋼及其分類(lèi)合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地加入一種或幾種合金元素的鋼，常用的合金 元素有Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等，加入合金元素可使鋼的性能產(chǎn)生預(yù)期的變化 如提高其強(qiáng)度改善其韌性，或使其具有特殊的物理、化學(xué)性能，如耐熱性和耐蝕性。1、按

30、合金元素總含量的多少分低合金鋼一般 W (Me)v 5%中合金鋼5%10%高合金鋼> 10%2、按用途和性能分有強(qiáng)度用鋼：能承受靜載和動(dòng)載的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)。特殊用途鋼：能耐高溫、耐低溫、耐腐蝕的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)。3、普通幾種合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)及性能牌號(hào)C(%)Mn(%)Si(%)其它P(%)S(%)供貨狀態(tài)16MnRw 0.201.2-1.60.20-0.550.350.030熱軋、正火09Mn VDRw 0.0201.2-1.60.15-0.500.300.025正火合金結(jié)構(gòu)鋼可分熱軋正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼、耐熱鋼、低溫鋼等。 三、耐熱鋼在高溫下使用的鋼叫耐熱鋼，實(shí)際上它是抗

31、氧化鋼和熱強(qiáng)鋼的總稱(chēng)。一般用于制造運(yùn)動(dòng)機(jī)械（內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)）、鍋爐、工業(yè)爐、及石油、化工設(shè)備等長(zhǎng)期在高溫工作的零部件。主要是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入抗氧化和合金元素。如Cr、Ni、Si、V、Mo等，主要是Cr、Mo、V、Ni等。常用材料有 12CrMoV、T91等。四、不銹鋼不銹鋼是指耐空氣、水、酸、堿等及其溶液和其他腐蝕介質(zhì)腐蝕的，是有高強(qiáng)度化學(xué)穩(wěn)定性的鋼。這類(lèi)鋼要求有優(yōu)良的耐蝕性能外，還要有優(yōu)良的力學(xué)性能，工藝性能以及很大的工作溫度范圍（269 C至1050 C）。1、按組織分有以下幾種鐵素體馬氏體Wcr1330% 不含 NiWcr> 13%W(c)0.10.4%12Cr奧氏體18-818

32、-1225-20鐵素體+奧氏體沉淀硬化型17-4PH2、奧氏體不銹鋼的性能與碳鋼比熱導(dǎo)率小，而線(xiàn)膨脹率大和電阻率大，熱導(dǎo)率為碳鋼的1/3左右，線(xiàn)膨脹率又五、比碳鋼大50%，焊后變形大，電阻是碳鋼的5倍，奧氏體不銹鋼是非磁性。強(qiáng)度低、塑性較差,但都是有優(yōu)良的耐磨性、吸震性鑄造性和切削性,但焊接性較差。常用幾種奧氏體不銹鋼牌號(hào)(7 b Mpa7 s Mpa8、0Cr18Ni9Ti321500左右200400Cr18Ni12Mo2316(L)0Cr19Ni9304(L)“L”代表超低碳，C% w 0.030%,低碳“ C”w 0.08%3、鑄鐵5W （ C） 2%的鐵碳合金分類(lèi)有：白口鑄鐵、灰口鑄鐵

33、、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。六、鋁及其合金純Al是銀白色的輕金屬，p =2.7 X 103kg/m3,約為鋼的1/3,熱導(dǎo)率約比鋼大兩倍左右。所以焊接時(shí)散熱較快，熔點(diǎn)658 C,熔化時(shí)顏色無(wú)明顯變化。塑性和冷熱壓力加工性能好,防銹鋁：鋁鎂LF2 LF6鋁錳 LF213A21良好的塑性、壓力加工、焊接性） 。純 AI 的化學(xué)活潑性強(qiáng)，與空氣接觸時(shí)，致密的AI2O3溥膜時(shí)，就形成鋁合金。（一）、分類(lèi)高純鋁1、純鋁LXXX工業(yè)鋁名稱(chēng)：工業(yè)鋁、高純鋁、防銹鋁、硬鋁。牌號(hào)LLGLFLQ。名稱(chēng)： 鍛鋁超硬鋁特殊鋁硬釬鍛鋁牌號(hào)LDLCLTLQ但強(qiáng)度低。， 純 AI 中加入其它合金元素變形鋁合金：非熱處理

34、化、熱處理化又可分，硬鋁、鍛鋁、超硬鋁。AI-Mg 系列（目前應(yīng)用量廣）2XXXg 鋁銅4XXXg 鋁硅6XXXg 鋁鎂硅七、銅及其合金3XXXg5XXXg7XXXg鋁錳3A21)1.01.6Mn%LF2-2-3%5A02、 LF6 (6-6.8%) 5A06鋁鋅鎂銅 8XXXg( 其它 )鋁鎂根據(jù)金屬的顏色和成份，可分為純銅（紫銅）、黃銅（Cu-Zn）青銅（Cu-Sn合金Cu-AI ） 白銅（ Cu-Ni ）四種。Cu > 99.9%熔點(diǎn) 1087 C, 牌號(hào) T1 、 T2 、 T3 。1、純銅p =8.89*10 3kg/m 3。良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，塑性好。2、 黃銅表面隨 Zn

35、 增加由黃紅色變成淡黃色，故稱(chēng)黃銅。H62 Zn38%，與紫銅相比，強(qiáng)度增加，但Zn會(huì)蒸發(fā)，焊接性較差。八、鈦及其合金33純Ti銀白色，是有色金屬，比重小，密度4.5 X 10 kg/m，熔點(diǎn)1668C。鈦突出特點(diǎn),熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性差、線(xiàn)膨脹系數(shù)小、電阻率大?；瘜W(xué)性質(zhì)活潑，與氧有很大的親和力，在室溫下，清潔表面也會(huì)迅速形成穩(wěn)定而堅(jiān)韌的氧化膜，起保護(hù)作用，在化工、航空、航天、船泊工業(yè)中廣泛應(yīng)用。鈦合金分為a + B、B、TA、TC、TB、TA1、TC4、TI-6AL-4V。第十一節(jié)焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形是焊接時(shí)不均勻加熱引起, 它影響著產(chǎn)品的制造質(zhì)量和使用性能。在沒(méi)有外力作用的情況下，平衡于

36、物體內(nèi)的應(yīng)力稱(chēng)內(nèi)應(yīng)力，由焊接而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱(chēng)焊接應(yīng)力。1、 焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因：（1）熱應(yīng)力：焊體內(nèi)部溫度有差異所引起的應(yīng)力，稱(chēng)溫差應(yīng)力。熱應(yīng)力是引起熱裂紋的 力學(xué)原因。（2）相變應(yīng)力：焊接過(guò)程中局部金屬發(fā)生相變，其比容增大或減少而引起的應(yīng)力。（3）塑變應(yīng)力：金屬局部發(fā)生拉伸或壓縮塑性變形后所引起的內(nèi)應(yīng)力，焊接過(guò)程中，在 近縫高溫區(qū)的金屬熱脹和冷縮受阻便產(chǎn)生這種塑性變形，從而引起焊接內(nèi)應(yīng)力。2、焊接變形的特點(diǎn)和分類(lèi) 焊件由于焊接而產(chǎn)生的變形稱(chēng)焊接變形。 焊接變形與焊件形狀、尺寸、材料的熱物理性能及加熱條件等因素有關(guān)，焊接是不 均勻的加熱過(guò)程，熱源只集中在焊接部位，且以一定速度向前移動(dòng)。局部受熱

37、金屬的膨 脹能引起整個(gè)焊件發(fā)生平面內(nèi)或平面外的各種形態(tài)的變形。 板平面內(nèi)的變形有：橫向收縮、縱向收縮、回轉(zhuǎn)變形。板平面外的變形有：橫向彎曲變形（角變形） 、縱向彎曲變形、壓曲產(chǎn)生的波浪變形、 扭曲變形。3、減少焊接應(yīng)力和變形的措施 由于焊接應(yīng)力和變形的存在，會(huì)導(dǎo)致焊接構(gòu)件發(fā)生低應(yīng)力脆斷，降低材料的疲勞極 限，會(huì)改變構(gòu)件形狀及尺寸穩(wěn)定性， 在有腐蝕介質(zhì)時(shí)還會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等， 因此我們要 加強(qiáng)預(yù)防措施和矯正。預(yù)防措施有設(shè)計(jì)和工藝兩方面，如選擇合適的坡口型式及尺寸、選擇合理的焊接順序， 采取焊前預(yù)熱，焊后均勻緩冷，采用熱處理工藝等。矯正焊接變形常用的方法有機(jī)械械方法、加熱方法等。第十二節(jié)焊接缺陷常見(jiàn)的焊接缺陷分內(nèi)部缺陷及外部缺陷。內(nèi)部缺陷有氣孔、裂紋、夾渣、未熔合等。外部缺陷有氣孔、裂紋、未焊透、未熔合、焊瘤、咬邊、內(nèi)凹、焊縫尺寸不符合要求、燒穿 等。焊接缺陷的補(bǔ)焊有嚴(yán)格的要求，一般規(guī)定同一處缺陷不允許補(bǔ)焊超過(guò)3次。第十三節(jié)焊接接頭一、定義焊接接頭是指用焊接方法把金屬材料連接起來(lái)的接頭，簡(jiǎn)稱(chēng)接頭。二、熔焊接頭的基本類(lèi)型焊接結(jié)構(gòu)上的接頭，按被連接構(gòu)件之間的相對(duì)位置及其組成的幾何形狀可以歸納為下 圖中所示的五種類(lèi)型。對(duì)接接頭搭接接頭三、熔焊接頭的組成經(jīng)熔焊所形成的各種接頭都是由焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)及其鄰近的母材組成，見(jiàn)下 圖。（1）焊縫（2）熔合