焊接基礎(chǔ)知識—常用焊接方法及其特點

1、主講人：何 龍2012-4-13常用焊接方法及其特點緒 論v材料的連接方法材料的連接方法 v常用連接方法簡介常用連接方法簡介 v焊接焊接 o焊接的定義及本質(zhì)焊接的定義及本質(zhì) o焊接的特點焊接的特點 o主要焊接方法簡介主要焊接方法簡介 o焊接發(fā)展概況焊接發(fā)展概況o焊接技術(shù)的應(yīng)用焊接技術(shù)的應(yīng)用 v材料的連接可分為兩類：v可拆式連接：螺紋聯(lián)接、摩擦聯(lián)接v不可拆式連接：焊接、粘接、鉚接材料的連接方法v 粘接的的特點：粘接的的特點：v 可用于多種不同形狀的接頭和各種不同材料（如各種金屬、非金屬以及金屬與非金屬）的連接。v 可實現(xiàn)大面積連接。接頭的應(yīng)力分布較均勻，耐疲勞性能好。v 接頭的密封性能好，并具有

2、耐腐蝕和絕緣等性能。v 工藝簡便，無焊接的高溫，又無螺紋連接和鉚接所需的多種機械緊固件（如螺釘、螺母、墊圈、銷釘?shù)龋?，生產(chǎn)率高。v粘接的不足之處：粘接的不足之處：v 粘接接頭的強度不及焊接接頭高。v 接頭的耐熱性較低(一般在300以下)。v 使用中膠粘層易發(fā)生老化，接頭強度性能不穩(wěn)定，影響結(jié)構(gòu)使用壽命粘結(jié)粘結(jié)-用膠粘劑把兩個零件連接在一起，并使接合處有足夠強度的連 接工藝。v1) 特點特點v 一般不需對接頭加熱，可保持材料原有的組織和性能，無熱應(yīng)力和變形等問題。v 可以對同種材料或?qū)ХN材料進行連接。v2) 鉚接的缺點鉚接的缺點v 鉚接通常要加墊板，鉚釘?shù)雀郊?，增加結(jié)構(gòu)自重和鉆孔、加工等工序；v

3、 接頭處截面增加，易形成較大的應(yīng)力集中；v 較難實現(xiàn)接頭的密封性連接。鉚接鉚接-采用鉚釘將兩個零件連接成一個整體的連接工藝。v 特點特點v 具有可拆御性；v 連接強度根據(jù)需要可在較大范圍內(nèi)調(diào)整。v 螺紋連接是各種機械、儀器、儀表中應(yīng)用最廣泛的可拆卸連接方法。 螺紋連接螺紋連接- 利用螺紋壓緊力將分離的零件連接成一個整體的方法摩擦連接摩擦連接通過配合表面的機械摩擦力將兩個分離的零件連接成一個整體的方法v 特點特點v 具有可拆卸性；v 連接強度可在一定范圍內(nèi)設(shè)定；v 便于在機器工作時實現(xiàn)離、合功能；v 過載時，摩擦副可能產(chǎn)生滑動，可避免設(shè)備被破壞； 摩擦連接的不足之處摩擦連接的不足之處 連接強度不

4、如焊接和鉚接高； 摩擦副的摩擦力不足時，可能產(chǎn)生滑動而影響連接的可靠性； 對摩擦副接觸面的配合精度和加工要求較高。焊接的定義 焊接： 將兩者或兩者以上(同種或異種）材料，通過加熱或加壓或二者并用，并且用或不用填充材料，使同質(zhì)或異質(zhì)材料達到原子間結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程。 由此可見，焊接與其它連接方式不同，不僅在宏觀上形成了永久性的接頭，而且在微觀上建立了組織上的內(nèi)在聯(lián)系。v金屬焊接的本質(zhì)金屬焊接的本質(zhì)v 原子之間距離（晶格）非常小形成了牢固的結(jié)合力固態(tài)金屬保持固定的形狀施加足夠的外力破壞原子間結(jié)合變形或分離成兩塊v 金屬焊接的困難金屬焊接的困難v 表面粗糙度和表面存在的氧化膜及其它污染物

5、，阻礙不同構(gòu)件表面金屬原子之間接近到晶格距離并形成結(jié)合力。v 焊接過程的本質(zhì)焊接過程的本質(zhì)v 通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程克服上述困難，使兩個分離的固態(tài)物體表面的原子接近到晶格距離（即0.3-0.5nm） ，產(chǎn)生原子（或分子）間結(jié)合而連接成一體的加工方法。焊接的特點焊接的特點 v優(yōu)點：v焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量輕，生產(chǎn)成本低。 v整體性好，具有良好的氣密性、水密性 v投資少、見效快 v適用于幾何尺寸大而材料較分散的制品 v簡化金屬結(jié)構(gòu)的加工工藝，縮短加工周期 不足： 結(jié)構(gòu)無可拆性。 焊接時局部加熱，焊接接頭的組織和性能與母材相比發(fā)生變化，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。 焊接缺陷的隱蔽性，易導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的意外

6、破壞。v公元前3000多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技術(shù)。v公元前2000多年中國的殷朝采用鑄焊制造兵器。v公元前200年前，中國已經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。v1801年：英國H.Davy發(fā)現(xiàn)電弧。v1881年：法國人 De Meritens 發(fā)明了最早期的碳弧焊機。v1888年：俄羅斯人H.C發(fā)明金屬極電弧焊。v18891890年：美國人C. L. Coffin首次使用光焊絲作電極進行了電弧焊接。v1890年：英國人Brown 第一次使用氧加燃氣切割進行了搶劫銀行的嘗試。v1900年：英國人Strohmyer發(fā)明了薄皮涂料焊條。v1907年10月 瑞典人O. Kjellberg 完善了焊條 v

7、1916年：安塞爾.先特.約發(fā)明了焊接區(qū)X射線無損探傷法。v大約1920年 藥芯焊絲被用于耐磨堆焊v1930年：前蘇聯(lián)羅比諾夫發(fā)明埋弧焊。焊接發(fā)展概況焊接發(fā)展概況v1941年：二次世界大戰(zhàn)時艦艇、飛機、坦克等重武器的制造采用了大量的焊接技術(shù)。v1956年：前蘇聯(lián)楚迪克夫發(fā)明了摩擦焊技術(shù)。v1957年：法國施吉爾發(fā)明電子束焊。v1957年：前蘇聯(lián)卡扎克夫發(fā)明擴散焊。v1990年左右：逆變技術(shù)得到了長足的發(fā)展，其結(jié)果使得焊接設(shè)備的重量和尺寸大大的下降。v1991年：英國焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊，成功的焊接了鋁合金平板。v1996年：以烏克蘭巴頓焊接研所B.K.Lebegev院士為首的三十多人的研

8、制小組，研究開發(fā)了人體組織的焊接技術(shù)。v2001年：人體組織焊接成功應(yīng)用于臨床。v熔化焊v 將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，然后冷卻結(jié)晶成一體的方法。熔化焊最容易實現(xiàn)原子結(jié)合，是金屬焊接的最主要方法。v 固相焊接（壓焊）v 利用摩擦、擴散和加壓等物理作用，克服表面不平度，除去氧化膜及其它污染物，使兩個連接表面的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實現(xiàn)連接。v 釬焊v 采用熔點低于焊件(母材)的釬料與焊件一起加熱，使釬料熔化(焊件不熔化)后，依靠釬料的流動充填接頭預(yù)留空隙中，并與固態(tài)的母材相互擴散、溶解，冷卻后實現(xiàn)焊接的方法。焊接的分類焊接的分類焊接方法的符號及數(shù)字表焊接方法的符號及數(shù)字表示示（I

9、SO4063）一、手工電弧焊1 1、焊接電弧、焊接電弧電弧的溫度電弧的溫度陰極區(qū)陰極區(qū) 2100 ，弧柱弧柱 57007700 ，陽極區(qū)陽極區(qū) 2300 氣體電離氣體電離電極發(fā)射電子電極發(fā)射電子電弧區(qū)熱量電弧區(qū)熱量陽極占陽極占43%,陰極區(qū)占陰極區(qū)占36%, 弧弧 柱區(qū)占柱區(qū)占21%。正接法正接法: 工件接正工件接正極極, 焊條接負極焊條接負極2、焊接過程、焊接過程手工電弧焊(3) 當(dāng)電弧向前移動時當(dāng)電弧向前移動時, 熔池冷卻凝固而新的熔池不斷產(chǎn)生熔池冷卻凝固而新的熔池不斷產(chǎn)生, 形成連續(xù)形成連續(xù)的焊縫。的焊縫。(1)電弧在焊條與被焊件之間電弧在焊條與被焊件之間 燃燒燃燒, 電弧熱使工件和焊條

10、同時熔化成熔電弧熱使工件和焊條同時熔化成熔池池;(2) 電弧使焊條的藥皮熔化或燃燒電弧使焊條的藥皮熔化或燃燒, 產(chǎn)生熔渣和氣體產(chǎn)生熔渣和氣體, 對熔化金屬和熔對熔化金屬和熔池起保護作用；池起保護作用；手工電弧焊3、手工電弧焊的特點、手工電弧焊的特點手工電弧焊手工電弧焊有何特點？使用哪種設(shè)備？手工電弧焊有何特點？使用哪種設(shè)備？優(yōu)點：焊條電弧焊設(shè)備簡單，操作靈活方便，適應(yīng)性強，可達性好；焊條電弧焊設(shè)備簡單，操作靈活方便，適應(yīng)性強，可達性好；可焊金屬廣泛；可焊金屬廣泛；待焊接頭裝配要求較低；待焊接頭裝配要求較低；可焊工件厚度范圍：鋼板厚度可焊工件厚度范圍：鋼板厚度1.5mm ；一般在；一般在3 40

11、mm 之間；之間；可焊金屬范圍：能焊的金屬有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼、可焊金屬范圍：能焊的金屬有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼、銅、鋁及其合金。銅、鋁及其合金。缺點：勞動條件差，熔敷速度慢，生產(chǎn)效率低，勞動強度大，質(zhì)量不勞動條件差，熔敷速度慢，生產(chǎn)效率低，勞動強度大，質(zhì)量不易保證。易保證。直流電焊機：直流電焊機：交流電焊機：交流電焊機：引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，維修方便結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，維修方便二、埋弧自動焊1. 埋弧自動焊的焊接過程埋弧自動焊的焊接過程自動焊自動焊焊接動作由機械裝置自動完成。焊接動作由機械裝置自動完成。埋弧焊埋弧焊

12、電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒進行焊接。電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒進行焊接。焊車焊絲焊絲焊劑焊劑埋弧自動焊埋弧自動焊自動焊小車自動焊小車埋弧焊生產(chǎn)埋弧焊生產(chǎn)2. 埋弧自動焊的特點與應(yīng)用埋弧自動焊的特點與應(yīng)用v生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 （比手弧焊提高（比手弧焊提高5 51010倍）倍）v焊接質(zhì)量好焊接質(zhì)量好 （ 焊縫內(nèi)氣孔、夾渣少，焊縫美觀）焊縫內(nèi)氣孔、夾渣少，焊縫美觀）v成本低成本低 （省工、省時、省料）（省工、省時、省料）v勞動條件好勞動條件好 （無弧光（無弧光, ,、飛濺、飛濺, , 勞動強度低）勞動強度低）v適應(yīng)性差適應(yīng)性差 （平焊、長直焊縫和較大直徑的環(huán)縫）平焊、長直焊縫和較大直徑的環(huán)縫）v焊接設(shè)

13、備復(fù)雜，需采用輔助裝置，焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格焊接設(shè)備復(fù)雜，需采用輔助裝置，焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格v不便觀察，需要焊縫自動跟蹤裝置，對裝配精度要求不便觀察，需要焊縫自動跟蹤裝置，對裝配精度要求高，每層焊道焊接后必須清除焊渣；高，每層焊道焊接后必須清除焊渣；應(yīng)用：成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長直焊縫和較大直徑的環(huán)縫，如鍋爐、壓力容成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長直焊縫和較大直徑的環(huán)縫，如鍋爐、壓力容器、船舶等。器、船舶等。特點：壓力容器環(huán)縫和縱縫的埋弧自動焊縱縱縫縫環(huán)縫環(huán)縫壓力容器焊接壓力容器焊接生產(chǎn)生產(chǎn)三、氣體保護焊1、氬弧焊及其特點氬弧焊及其特點保護氣體保護氣體氬氣氬氣CO2氬弧焊氬弧焊CO2氣體保護焊氣體保護焊鎢極

14、鎢極金屬極金屬極v焊接電流不能過大，只能焊焊接電流不能過大，只能焊4mm以下的以下的薄板薄板；v焊接鋼材板：直流正接法；焊接鋼材板：直流正接法；v焊鋁、鎂合金：直流反接法或交流電源。焊鋁、鎂合金：直流反接法或交流電源。氣體保護焊氣體保護焊鎢極熔點高，鎢極熔點高，發(fā)射電子能力強發(fā)射電子能力強直流正接直流正接 ： 鎢極燒損小。鎢極燒損小。直流反接直流反接 ： 鎢極燒損大，鎢極燒損大， 電弧不穩(wěn)，但有電弧不穩(wěn)，但有“陰極破碎陰極破碎” 作用（焊鋁時有利）。作用（焊鋁時有利）。應(yīng)用氣體保護焊氣體保護焊1、以連續(xù)送進的金屬絲做、以連續(xù)送進的金屬絲做 電極并填充焊縫；電極并填充焊縫； 2、焊接電流較大、焊

15、接電流較大,生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)效率高， 適用焊接較厚的焊件；適用焊接較厚的焊件； （板厚為（板厚為825mm）3、采用直流反接，電弧穩(wěn)定，焊鋁時有、采用直流反接，電弧穩(wěn)定，焊鋁時有“陰極陰極 破碎破碎”作用作用;4、 可采用自動焊或半自動焊。可采用自動焊或半自動焊。 氣體保護焊氣體保護焊 1) 保護效果好，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好；保護效果好，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好； 2) 電弧熱量集中，熱影響區(qū)小，焊后變形?。浑娀崃考?，熱影響區(qū)小，焊后變形?。?3) 可全方位焊接，便于觀察、易于自動控制；可全方位焊接，便于觀察、易于自動控制； 4) 氬氣成本高，一般情況下不采用。氬氣成本高，一般情況下不采用。應(yīng)

16、用： 常用于焊接易氧化的有色金屬、常用于焊接易氧化的有色金屬、合金鋼和不銹鋼。合金鋼和不銹鋼。 2、 CO2氣體保護焊氣體保護焊 CO2氣體保護焊的焊接過程氣體保護焊的焊接過程CO2 電弧CO + O 使金屬氧化，合金使金屬氧化，合金元素?zé)龘p，不能焊接有元素?zé)龘p，不能焊接有色金屬和合金鋼。色金屬和合金鋼。應(yīng)用： 用于用于低碳鋼、低合金鋼薄板低碳鋼、低合金鋼薄板的焊接。必須采用含脫氧劑的焊的焊接。必須采用含脫氧劑的焊絲絲H08Mn2SiAH08Mn2SiA，直流反接。，直流反接。氣體保護焊氣體保護焊 CO2氣體保護焊的特點氣體保護焊的特點v成本低成本低 （為埋弧焊和手弧焊的為埋弧焊和手弧焊的40

17、%40%50%50%）v效率高效率高 （電流密度大，熔深大，焊接速度快）電流密度大，熔深大，焊接速度快）v焊接質(zhì)量好焊接質(zhì)量好 （有氣流冷卻，熱影響區(qū)小，（有氣流冷卻，熱影響區(qū)小， 變形小）變形?。﹙采用氣體保護，能全位置焊接采用氣體保護，能全位置焊接v焊縫成形差，飛濺大焊縫成形差，飛濺大v設(shè)備使用維修不方便設(shè)備使用維修不方便氣體保護焊氣體保護焊氣體保護焊氣體保護焊四、氣焊 氧乙炔火焰氣焊（G;311）氣焊時，焊接熔池是由火焰加熱所形成，火焰是由可燃氣體與氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，火焰的熱量使材料熔化。通常用手將焊絲送入熔化區(qū)，把焊接坡口填滿?；鹧鏆怏w覆蓋著熔池，并保護熔池免受空氣的影響。應(yīng)用范圍

18、：主要用于非合金、低合金鋼板和管材的 焊接（也可用于鑄鐵的焊接）； 板厚：（約從0.8mm）至6mm； 用于除理想下以外所有焊接位置的管道 工程、車體結(jié)構(gòu)、安裝和維修等焊接。五、電渣焊v 生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高 （板厚（板厚 40mm的焊接一次焊成的焊接一次焊成）v焊縫缺陷少焊縫缺陷少,焊接質(zhì)量好焊接質(zhì)量好 （不易產(chǎn)生氣孔、夾渣和裂紋不易產(chǎn)生氣孔、夾渣和裂紋）v成本低成本低 （省電和省熔劑）（省電和省熔劑）v焊件需正火熱處理焊件需正火熱處理 ( (熱影響區(qū)較大熱影響區(qū)較大, ,組織粗大組織粗大) ) 1. 電渣焊工藝過程電渣焊工藝過程2. 電渣焊的特點電渣焊的特點六、電阻焊電阻焊分為：電阻焊分為：點

19、焊、縫焊、對焊。 是利用焊件接觸面的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，是利用焊件接觸面的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，在壓力下形成接頭的焊接方法。在壓力下形成接頭的焊接方法。 閃光對焊閃光對焊電阻對焊電阻對焊縫焊縫焊點焊點焊電阻焊特點v焊接電壓低，電流大，生產(chǎn)率高；焊接電壓低，電流大，生產(chǎn)率高；v不需要填充金屬，焊接變形小；不需要填充金屬，焊接變形?。籿勞動條件好，操作簡單，易于實現(xiàn)自動勞動條件好，操作簡單，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；化生產(chǎn)；v焊接設(shè)備復(fù)雜，投資大；焊接設(shè)備復(fù)雜，投資大；v適用于大批量生產(chǎn)；適用于大批量生產(chǎn)；v對焊件厚度和接頭形式有一定限制。對焊件厚度和接頭形式有一定

20、限制。v將待焊接的金屬件搭接放置在兩個電極之間。通過電極施加一定的力將板材壓在一起以后，在給定的時間內(nèi)（瞬間），電流從一個電極通過板材流到另一個電極。在電阻最大的部分，即板材與板材的接觸部位，由于電阻產(chǎn)生的熱量熔化了接觸部分的材料。斷電后，在電極壓力的作用下，熔池凝固。1、電阻點焊電阻焊點焊過程點焊過程：加壓加壓通電通電斷電斷電去除壓力去除壓力形成熔核形成熔核凝固凝固防止分流： 兩焊點間應(yīng)兩焊點間應(yīng)有一定距離。有一定距離。點焊接頭形式：點焊接頭形式：分流現(xiàn)象分流現(xiàn)象 點焊適用于工件厚度點焊適用于工件厚度0.53.0 范圍內(nèi)的鋼板或范圍內(nèi)的鋼板或鋁板焊接。尤其適用于成批生產(chǎn)中。鋁板焊接。尤其適用

21、于成批生產(chǎn)中。點焊的應(yīng)用電阻焊手提點焊手提點焊點焊過程點焊過程2、縫焊電阻焊縫焊縫焊：與點焊相同，只是采用與點焊相同，只是采用 滾輪做電極，邊焊邊滾。滾輪做電極，邊焊邊滾。特點特點：焊點互相重疊，分流現(xiàn)焊點互相重疊，分流現(xiàn) 象嚴(yán)重。焊件厚度象嚴(yán)重。焊件厚度3mm。應(yīng)用應(yīng)用：有密封要求的薄壁結(jié)構(gòu)，有密封要求的薄壁結(jié)構(gòu)，3、對焊電阻對焊電阻對焊 端面加工要求高，質(zhì)量端面加工要求高，質(zhì)量不易保證。不易保證。閃光對焊閃光對焊 對端面加工要求對端面加工要求低，質(zhì)量較高，用于低，質(zhì)量較高，用于重要零件的焊接。重要零件的焊接。桿狀零件的對接，如刀具、管子、鋼軌、鋼筋、異種金屬。桿狀零件的對接，如刀具、管子、鋼軌、鋼筋、異種金屬。（端面形狀尺寸要相同或相近）（端面形狀尺寸要相同或相近）應(yīng)用：應(yīng)用：電阻焊對焊生產(chǎn)對焊生產(chǎn)電阻焊應(yīng)用：應(yīng)用： 桿狀零件的對接，桿狀零件的對接，