金屬工藝學(xué)第九章2

1、1 第二節(jié)第二節(jié) 常用的焊接方法常用的焊接方法 本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)重點(diǎn) 常用的焊接方法的選擇常用的焊接方法的選擇2 第二節(jié)第二節(jié) 常用的焊接方法常用的焊接方法焊條電弧焊焊條電弧焊埋弧焊埋弧焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊電阻焊電阻焊摩擦焊摩擦焊釬焊釬焊3一、焊條電弧焊 利用利用焊條焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱，將工件與焊與工件間產(chǎn)生的電弧熱，將工件與焊條熔化而進(jìn)行焊接。條熔化而進(jìn)行焊接。特點(diǎn)：特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活方便。設(shè)備簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活方便。勞動(dòng)條件差、生產(chǎn)率低、質(zhì)量不穩(wěn)定。勞動(dòng)條件差、生產(chǎn)率低、質(zhì)量不穩(wěn)定。4機(jī)械保護(hù)作用;冶金處理作用;改善焊接工藝性能電極，傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧；填充金屬;焊芯焊芯藥皮藥皮1)

2、1)、組成、組成: : 焊芯焊芯 + + 藥皮藥皮1 1、焊條、焊條52 2）焊芯的材料：焊芯的材料： 是經(jīng)過(guò)是經(jīng)過(guò)特殊冶煉的鋼絲特殊冶煉的鋼絲 ，具有較低的含碳量，具有較低的含碳量和一定的含錳量。和一定的含錳量。 如如H08, H08A,H08MnA粘結(jié)劑粘結(jié)劑3）藥皮的組成穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑造渣劑造渣劑造氣劑造氣劑脫氧劑脫氧劑合金劑合金劑62 2、焊條的種類、焊條的種類按用途分：按用途分：耐熱鋼焊條耐熱鋼焊條低溫鋼焊條低溫鋼焊條不銹鋼焊條不銹鋼焊條堆焊焊條堆焊焊條鑄鐵焊條鑄鐵焊條鎳及鎳合金焊條鎳及鎳合金焊條銅及銅合金焊條銅及銅合金焊條鋁及鋁合金焊條鋁及鋁合金焊條特殊用途焊條特殊用途焊條 結(jié)構(gòu)鋼焊

3、條結(jié)構(gòu)鋼焊條7按藥皮的性質(zhì)分：按藥皮的性質(zhì)分： 酸性焊條：酸性焊條：熔渣以熔渣以酸性氧化物酸性氧化物為主，為主，E4303(J422)E4303(J422) 焊縫力學(xué)性能差，工藝性好，對(duì)鐵銹不敏感；焊縫力學(xué)性能差，工藝性好，對(duì)鐵銹不敏感； 常用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接；常用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接； 交、直流兩用。交、直流兩用。 堿性焊條：堿性焊條：熔渣以熔渣以堿性氧化物堿性氧化物為主，為主，E5015(J507)E5015(J507) 焊縫力學(xué)性能好，工藝性差，對(duì)鐵銹、水分敏感；焊縫力學(xué)性能好，工藝性差，對(duì)鐵銹、水分敏感； 用于重要結(jié)構(gòu)；用于重要結(jié)構(gòu)； 直流反接。直流反接。83. 3

4、. 焊條的型號(hào)焊條的型號(hào) 以結(jié)構(gòu)鋼焊條的為例以結(jié)構(gòu)鋼焊條的為例 94 4、選用原則、選用原則1 1）考慮力學(xué)性能和化學(xué)成分。）考慮力學(xué)性能和化學(xué)成分。2 2）考慮焊接構(gòu)件使用性能和工作條件。）考慮焊接構(gòu)件使用性能和工作條件。普通結(jié)構(gòu)鋼：選用等于或稍高于母材抗拉強(qiáng)度的焊條。普通結(jié)構(gòu)鋼：選用等于或稍高于母材抗拉強(qiáng)度的焊條。合金結(jié)構(gòu)鋼：需要考慮合金成分與母材相同或者相近。合金結(jié)構(gòu)鋼：需要考慮合金成分與母材相同或者相近。結(jié)構(gòu)剛性大、接頭應(yīng)力高、易產(chǎn)生裂紋時(shí)：選用比母材強(qiáng)度低的焊條。結(jié)構(gòu)剛性大、接頭應(yīng)力高、易產(chǎn)生裂紋時(shí)：選用比母材強(qiáng)度低的焊條。母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時(shí)：堿性低氫型焊條。母材中碳

5、、硫、磷等元素的含量偏高時(shí)：堿性低氫型焊條。對(duì)承受動(dòng)載荷和沖擊載荷時(shí)：低氫型焊條。對(duì)承受動(dòng)載荷和沖擊載荷時(shí)：低氫型焊條。接觸腐蝕介質(zhì)的焊件：不銹鋼焊條或其他耐腐蝕焊條。接觸腐蝕介質(zhì)的焊件：不銹鋼焊條或其他耐腐蝕焊條。在高溫、低溫、耐磨或者其他特殊條件下工作的焊件：在高溫、低溫、耐磨或者其他特殊條件下工作的焊件： 應(yīng)選用相應(yīng)的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。應(yīng)選用相應(yīng)的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。10二、埋弧焊 又稱又稱“焊劑層下自動(dòng)焊焊劑層下自動(dòng)焊”是電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒的焊接方法。是電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒的焊接方法。1 1、焊接過(guò)程、焊接過(guò)程11自動(dòng)焊機(jī)自動(dòng)焊機(jī)埋弧

6、焊生產(chǎn)埋弧焊生產(chǎn)壓力容器壓力容器焊接生產(chǎn)焊接生產(chǎn)平板對(duì)接平板對(duì)接12焊絲焊絲 引燃引燃工件工件 焊劑下焊劑下 電弧電弧 焊絲、工件焊絲、工件焊劑焊劑熔池熔池焊縫焊縫熔渣熔渣渣殼渣殼熔化熔化焊接過(guò)程焊接過(guò)程132 2、焊接特點(diǎn)、焊接特點(diǎn)生產(chǎn)率高：生產(chǎn)率高：電流大；不用更換焊條，是電流大；不用更換焊條，是MMAMMA的的5 5 1010倍；倍；焊接品質(zhì)良好、穩(wěn)定焊接品質(zhì)良好、穩(wěn)定：保護(hù)好，冶金反應(yīng)充分，雜質(zhì)少；：保護(hù)好，冶金反應(yīng)充分，雜質(zhì)少；焊縫外觀美觀：焊縫外觀美觀：無(wú)飛濺；無(wú)飛濺；焊接成本低，勞動(dòng)條件好：焊接成本低，勞動(dòng)條件好：局限性：局限性： 焊接位置焊接位置 焊接材料不適合鋁、鈦合金的焊接

7、焊接材料不適合鋁、鈦合金的焊接 設(shè)備復(fù)雜，靈活性差。設(shè)備復(fù)雜，靈活性差。應(yīng)用：應(yīng)用： 成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直焊縫和較大直徑的環(huán)成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直焊縫和較大直徑的環(huán)縫，如鍋爐、壓力容器、船舶等?？p，如鍋爐、壓力容器、船舶等。 適焊材料：適焊材料：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼等。耐熱鋼等。143 3、焊接材料、焊接材料 包括焊絲與顆粒狀焊劑；包括焊絲與顆粒狀焊劑； 焊絲：與焊芯屬于同一國(guó)標(biāo)。焊絲：與焊芯屬于同一國(guó)標(biāo)。 焊劑：分為熔煉焊劑和陶質(zhì)焊劑，焊劑：分為熔煉焊劑和陶質(zhì)焊劑，4 4、工藝、工藝 下料下料 開(kāi)坡口開(kāi)坡口 清理焊縫兩側(cè)油污、鐵

8、銹（清理焊縫兩側(cè)油污、鐵銹（505060mm60mm） 裝配：用優(yōu)質(zhì)焊條點(diǎn)固裝配：用優(yōu)質(zhì)焊條點(diǎn)固 焊接：板厚焊接：板厚20mm20mm，單面焊接；，單面焊接； 板厚板厚20mm20mm，雙面焊接或開(kāi)坡口后單面焊，雙面焊接或開(kāi)坡口后單面焊15三、氣體保護(hù)電弧焊用用外加氣體外加氣體作保護(hù)介質(zhì)，保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊作保護(hù)介質(zhì)，保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。方法。分類分類特點(diǎn)特點(diǎn) 常用氣體保護(hù)焊工藝常用氣體保護(hù)焊工藝16按操作方式不同：按操作方式不同：手工焊、半自動(dòng)焊、自動(dòng)氣保焊手工焊、半自動(dòng)焊、自動(dòng)氣保焊按電極是否熔化按電極是否熔化:不熔化極氣保焊（或鎢極氬弧焊、不熔化極氣保焊（或鎢極氬弧焊、T

9、IGTIG焊）焊） 熔化極氣保焊：熔化極氣保焊：COCO2 2氣保焊、熔化極氬弧焊（氣保焊、熔化極氬弧焊（MIGMIG焊）焊）按保護(hù)氣體的不同：按保護(hù)氣體的不同：氬弧焊、氦弧焊、氮弧焊、氬弧焊、氦弧焊、氮弧焊、CO2CO2氣保焊氣保焊一）一） 分類：分類：17二）特點(diǎn)二）特點(diǎn) 明弧焊明弧焊，便于操作，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全位，便于操作，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全位置焊。置焊。 焊接質(zhì)量好焊接質(zhì)量好，熱影響區(qū)小，變形和應(yīng)力小，熱影響區(qū)小，變形和應(yīng)力小，尤其適于薄板焊接。尤其適于薄板焊接。 室外作業(yè)需有專門的室外作業(yè)需有專門的防風(fēng)措施防風(fēng)措施，電弧的光，電弧的光輻射較強(qiáng)，設(shè)備較復(fù)雜。輻射較強(qiáng)，設(shè)備較復(fù)雜。18三）

10、常用氣體保護(hù)焊工藝三）常用氣體保護(hù)焊工藝熔化極氣體保護(hù)焊熔化極氣體保護(hù)焊鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊191. 鎢極氬弧焊圖圖9-25 9-25 鎢極氬弧焊過(guò)程鎢極氬弧焊過(guò)程2021 惰性氣體，是一種較理想的保護(hù)氣體。惰性氣體，是一種較理想的保護(hù)氣體。 氬氣電離勢(shì)高，引弧困難，但電弧穩(wěn)氬氣電離勢(shì)高，引弧困難，但電弧穩(wěn)定性很高；定性很高； 1 1）氬氣的特點(diǎn)）氬氣的特點(diǎn)222 2）鎢極氬弧焊的特點(diǎn)）鎢極氬弧焊的特點(diǎn) 可焊材料范圍廣可焊材料范圍廣 幾乎所有的金屬材料都可以進(jìn)行焊接，尤其適于各類合幾乎所有的金屬材料都可以進(jìn)行焊接，尤其適于各類合金鋼、易氧化的有色金屬，及鋯、鉬等稀有金屬的焊接。金鋼、易氧化的有

11、色金屬，及鋯、鉬等稀有金屬的焊接。 焊縫成形美觀焊縫成形美觀 無(wú)飛濺。無(wú)飛濺。 焊接變形和應(yīng)力小焊接變形和應(yīng)力小 電弧的熱量集中，熱影響區(qū)窄，變形和應(yīng)力小，特別適電弧的熱量集中，熱影響區(qū)窄，變形和應(yīng)力小，特別適于焊薄板。于焊薄板。 焊前清理嚴(yán)格、生產(chǎn)率較低、成本較高焊前清理嚴(yán)格、生產(chǎn)率較低、成本較高 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化 便于操作，適用全位置焊接。便于操作，適用全位置焊接。 233 3）鎢極氬弧焊的應(yīng)用）鎢極氬弧焊的應(yīng)用 適合有色金屬，難熔活性金屬和特殊性能鋼等金屬的焊接。適合有色金屬，難熔活性金屬和特殊性能鋼等金屬的焊接。鋁、鎂及其合金：交流電源；鋁、鎂及其合金：交流

12、電源；其余：直流正接；其余：直流正接； 4 4）電流極性的選擇）電流極性的選擇242.2.熔化極氣體保護(hù)焊熔化極氣體保護(hù)焊分類分類熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊CO2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊251 1）分類）分類圖圖9-26 9-26 熔化極氣體保護(hù)焊原理圖熔化極氣體保護(hù)焊原理圖262）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊27COCO2 2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊高效節(jié)能：高效節(jié)能：質(zhì)量高，成本低：質(zhì)量高，成本低：熱量集中，熱影響區(qū)小。熱量集中，熱影響區(qū)小。適用范圍廣：適用范圍廣：板厚不受限制，可全位置焊；板厚不受限制，可全位置焊； 明弧焊接，易于控制焊縫成形。明弧焊接，易于控制焊縫成形。不足：不足： 合

13、金元素氧化燒損：合金元素氧化燒損：COCO2 2在高溫時(shí)強(qiáng)烈的氧化性在高溫時(shí)強(qiáng)烈的氧化性 氣孔：氣孔：FeOFeO + C Fe + CO + C Fe + CO 飛濺：飛濺：COCO在熔滴內(nèi)部或熔池表面層下產(chǎn)生爆破在熔滴內(nèi)部或熔池表面層下產(chǎn)生爆破 特點(diǎn)特點(diǎn)28COCO2 2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 應(yīng)用應(yīng)用適用于低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。適用于低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。 焊絲和電源極性的選擇焊絲和電源極性的選擇H08Mn2SiA直流反接法直流反接法29特點(diǎn)特點(diǎn) 可焊材料范圍廣；可焊材料范圍廣； 焊接電流較大焊接電流較大,生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)效率高； 成形美觀；成形美觀

14、； 保護(hù)效果好；保護(hù)效果好； 不足：設(shè)備復(fù)雜不足：設(shè)備復(fù)雜 成本比成本比CO2高高 厚板封底焊縫不如厚板封底焊縫不如TIG焊。焊。3）熔化極氬弧焊）熔化極氬弧焊303）熔化極氬弧焊）熔化極氬弧焊 應(yīng)用應(yīng)用適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼和高強(qiáng)度合金鋼的焊接適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼和高強(qiáng)度合金鋼的焊接板厚大于板厚大于25mm的工件。的工件。 焊絲和電源極性的選擇焊絲和電源極性的選擇等強(qiáng)度或等化學(xué)成分的原則；等強(qiáng)度或等化學(xué)成分的原則；直流反接法直流反接法3132四、電阻焊四、電阻焊 電阻熱電阻熱作熱源，將焊件局部加熱到塑性或熔作熱源，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后在化狀態(tài)，然后在壓力下壓

15、力下實(shí)現(xiàn)焊接的方法。實(shí)現(xiàn)焊接的方法。 電阻焊常用的有點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊三種。電阻焊常用的有點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊三種。特點(diǎn)特點(diǎn) 接頭可靠，生產(chǎn)率高、變形小、勞動(dòng)條接頭可靠，生產(chǎn)率高、變形小、勞動(dòng)條件好；件好； 但設(shè)備復(fù)雜、耗電、接頭形式及焊件的但設(shè)備復(fù)雜、耗電、接頭形式及焊件的厚度受限。厚度受限。331. 點(diǎn)焊預(yù)壓，保證工件接觸良好。預(yù)壓，保證工件接觸良好。通電，使焊接處形成熔核。通電，使焊接處形成熔核。斷電，加壓，使熔核在壓力作斷電，加壓，使熔核在壓力作用用 下冷卻結(jié)晶，形成焊點(diǎn)下冷卻結(jié)晶，形成焊點(diǎn) 是用電極壓緊工件，通電、保是用電極壓緊工件，通電、保壓獲得焊點(diǎn)的電阻焊方法壓獲得焊點(diǎn)的電阻焊方法。應(yīng)

16、用：應(yīng)用：工藝過(guò)程：工藝過(guò)程：4mm以下的薄板或鋼筋的搭接以下的薄板或鋼筋的搭接。34汽車點(diǎn)焊汽車點(diǎn)焊點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊機(jī)35點(diǎn)焊工藝362.2.縫焊縫焊 焊縫較為規(guī)則、要求密焊縫較為規(guī)則、要求密封的薄壁結(jié)構(gòu)，封的薄壁結(jié)構(gòu)， 板厚一般在板厚一般在3mm3mm以下以下, ,如：如：油箱等；油箱等；它是用連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的它是用連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的盤狀電極盤狀電極代替了柱狀電極，焊后獲得代替了柱狀電極，焊后獲得相互重疊的連續(xù)焊縫的電阻焊方法。相互重疊的連續(xù)焊縫的電阻焊方法。應(yīng)用應(yīng)用3738縫焊工藝393.3.對(duì)焊對(duì)焊 常用于常用于重要焊件重要焊件的焊接，同種金屬或的焊接，同種金屬或異種金屬。異種金屬。 用于用于強(qiáng)度要求不太

17、高強(qiáng)度要求不太高，截面簡(jiǎn)單、直徑或邊截面簡(jiǎn)單、直徑或邊長(zhǎng)小于長(zhǎng)小于20mm20mm的焊件。的焊件。（1 1）電阻對(duì)焊）電阻對(duì)焊（2 2）閃光對(duì)焊）閃光對(duì)焊40電阻對(duì)焊41閃光對(duì)焊42鋼軌的閃光對(duì)焊鋼軌的閃光對(duì)焊43五五. .摩擦焊摩擦焊44摩擦焊摩擦焊 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）焊接接頭質(zhì)量高）焊接接頭質(zhì)量高 且且穩(wěn)定。穩(wěn)定。 2 2）生產(chǎn)率高，成本低。）生產(chǎn)率高，成本低。 3 3）可焊金屬范圍廣：可焊金屬范圍廣： 同種金屬、異種金屬同種金屬、異種金屬應(yīng)用：應(yīng)用： 主要用于圓形截面的棒主要用于圓形截面的棒材或管材的焊接；材或管材的焊接；45六、釬焊六、釬焊46圖圖9-31 9-31 釬焊過(guò)程示意圖

18、釬焊過(guò)程示意圖1. 1. 釬焊接頭形成過(guò)程釬焊接頭形成過(guò)程2 2）釬劑）釬劑 作用：消除氧化膜、雜質(zhì)；改善潤(rùn)濕性；保護(hù)釬料、焊件不被氧化。作用：消除氧化膜、雜質(zhì)；改善潤(rùn)濕性；保護(hù)釬料、焊件不被氧化。1 1）釬料：）釬料： 作為釬焊接頭的填充金屬，須有合適的熔點(diǎn)、潤(rùn)濕性作為釬焊接頭的填充金屬，須有合適的熔點(diǎn)、潤(rùn)濕性 472 2、釬焊的特點(diǎn)、釬焊的特點(diǎn) 1）加熱溫度低，母材組織性能變化小，焊件）加熱溫度低，母材組織性能變化小，焊件變形小，工件尺寸精確。變形小，工件尺寸精確。 2）釬焊材料不受限制，生產(chǎn)率高，可以焊接）釬焊材料不受限制，生產(chǎn)率高，可以焊接同種或異種金屬，可以同時(shí)焊接多道焊縫。同種或異種金屬，可以同時(shí)焊接多道焊縫。 3）