第十二章焊接成形工藝

1、焊條接觸工件焊條迅速提起短路而產(chǎn)生高溫金屬熔化并產(chǎn)生金屬蒸氣介質(zhì)和金屬的電離電子、氣體分子與金屬蒸氣中原子相碰撞帶電質(zhì)點(diǎn)不斷發(fā)生碰撞與復(fù)合產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和大量的熱電弧鋼焊條焊接鋼材時(shí)的焊接電弧鋼焊條焊接鋼材時(shí)的焊接電弧l正接正接焊條接陰極，工件接陽(yáng)極，此時(shí)工件受熱多，宜焊厚板大工件。l反接反接焊條接陽(yáng)極，工件接陰極，此時(shí)工件受熱少，宜焊薄板小工件。二、電弧焊的冶金特點(diǎn)二、電弧焊的冶金特點(diǎn) 焊接冶金過(guò)程與一般冶煉過(guò)程不同:一是冶煉溫度高，容易造成合金元素的蒸發(fā)與燒損；二是冶金過(guò)程短，難以達(dá)到平衡狀態(tài)；三是冶煉條件差，有害氣體難免侵入熔池，形成脆性的氧化物、氮化物和氣孔，使焊縫金屬的塑性、韌性顯著下

2、降。 焊縫附近焊縫附近基體金屬基體金屬焊焊 條條藥藥 皮皮焊焊 芯芯熔熔 渣渣熔熔 化化焊焊 縫縫CO2保護(hù)熔池保護(hù)熔池電電弧弧電電弧弧幾種常用焊芯的牌號(hào)和成分（摘自 GB/T 1495-1999） 結(jié)構(gòu)鋼焊條藥皮配方示例（%） 第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示焊接電流種類及藥皮類型。 焊條的焊接位置（0和1表示焊條適用于全位置焊接，2表示適用于平焊，4表示適用于立焊）熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為Kgf/mm2焊條（3）焊條的選用 1）選擇與母材的化學(xué)成分相同或相近的焊條。2）選擇與母材等強(qiáng)度焊條。如:Q345（16Mn）的抗拉強(qiáng)度約為520MPa，因此選用型號(hào)J502或J506、J507焊條

3、。 埋弧自動(dòng)焊接過(guò)程（焊縫剖面圖） 氬弧焊示意圖氬弧焊示意圖CO2氣體保護(hù)焊示意圖氣體保護(hù)焊示意圖 特點(diǎn)： 1）焊縫質(zhì)量好，熱影響區(qū)和變形都較小 ； 2）生產(chǎn)率高； 3）成本低； 4）可操作性好，易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)和半自動(dòng)焊。 應(yīng)用： CO2氣體保護(hù)焊目前廣泛用于造船、汽車、機(jī)車車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械等工業(yè)部門。主要焊接厚度30mm以下的低碳鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。焊縫金屬結(jié)晶示意圖焊縫金屬結(jié)晶示意圖 低碳鋼焊接接頭組織變化低碳鋼焊接接頭組織變化 3、熱影響區(qū)的組織和性能 對(duì)焊焊縫的應(yīng)力分布對(duì)焊焊縫的應(yīng)力分布l 焊接時(shí)，焊件各部分冷熱不均，受熱部位產(chǎn)生拉應(yīng)力，未受熱部位則產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度，

4、焊件出現(xiàn)變形。平板對(duì)接時(shí)變形與應(yīng)力的形成平板對(duì)接時(shí)變形與應(yīng)力的形成a)焊接過(guò)程中焊接過(guò)程中 b)冷卻以后冷卻以后（1）防止焊接變形的措施 1）反變形法常見(jiàn)焊接變形的基本形式常見(jiàn)焊接變形的基本形式a)收縮變形收縮變形 b)角變形角變形 c)彎曲變形彎曲變形 d)扭曲變形扭曲變形 e)波浪變形波浪變形 Y形坡口對(duì)接反變形形坡口對(duì)接反變形a)產(chǎn)生角變形產(chǎn)生角變形 b)采取反變形采取反變形 剛性固定防止法蘭角變形剛性固定防止法蘭角變形 對(duì)稱斷面梁的合理焊接順序?qū)ΨQ斷面梁的合理焊接順序長(zhǎng)焊縫的幾種焊接次序長(zhǎng)焊縫的幾種焊接次序a)直通焊變形最大直通焊變形最大 b)中分對(duì)稱焊變形較小中分對(duì)稱焊變形較小 c)

5、中分分段退焊變形最小中分分段退焊變形最小 （2）消除焊接殘余應(yīng)力措施1）焊前預(yù)熱預(yù)熱的目的：是減少焊接應(yīng)力和變形。應(yīng)用：中、高碳鋼、鑄鐵、合金鋼等。2）焊后熱處理：去應(yīng)力退火應(yīng)用：適用于重要焊接件或精密結(jié)構(gòu)件 機(jī)械矯正法機(jī)械矯正法火焰矯正法火焰矯正法 （4）咬邊 由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)或操作工藝不正確，沿焊趾的母材部位產(chǎn)生溝槽或凹陷稱為咬邊。（5）夾渣 焊后殘留在焊縫中熔渣稱為夾渣。咬邊咬邊 電渣焊示意圖1水管 2-金屬熔池 3渣池 4焊絲 5導(dǎo)絲管6焊件 7滑塊 8焊縫 9引弧板 10引出板 點(diǎn)焊形成過(guò)程示意圖點(diǎn)焊形成過(guò)程示意圖點(diǎn)焊分流現(xiàn)象點(diǎn)焊分流現(xiàn)象 縫焊形成過(guò)程示意圖縫焊形成過(guò)程示意圖 2

6、、縫焊焊接過(guò)程與點(diǎn)焊相似，只是采用滾盤作電極，邊焊邊滾，焊件在電極之間連續(xù)送進(jìn)，配合間斷通電，形成連續(xù)焊點(diǎn)，并使相鄰兩個(gè)焊點(diǎn)重疊一部分，形成一條有密封性的焊縫。釬焊的接頭形成釬焊的接頭形成 等離子弧發(fā)生裝置原理圖1鎢極 2離子氣 3噴嘴 4等離子弧 5焊件 6冷卻水 7電阻 8直流電源真空電子束焊原理圖真空電子束焊原理圖 1、真空電子束焊的基本原理 陰極被燈絲加熱到2600K，并發(fā)射大量的電子。這些電子在高壓電場(chǎng)的作用下，經(jīng)電磁透鏡聚焦成電子束，高速轟擊工件表面(160000km/s）。電子動(dòng)能瞬間變成熱能（能量密度是普通電弧的1000倍）。（適于稀有和難熔金屬的焊接（適于稀有和難熔金屬的焊接

7、和普通材料的高精度焊接）和普通材料的高精度焊接）基本原理：激光器受激產(chǎn)生激光束，聚焦系統(tǒng)將其聚集成半徑微小的光斑，當(dāng)調(diào)焦到被焊工件的接縫時(shí)，光能轉(zhuǎn)換為熱能，從而使金屬熔化形成焊接接頭。 摩擦焊示意圖摩擦焊示意圖 合理選擇減少焊縫數(shù)目的實(shí)例合理選擇減少焊縫數(shù)目的實(shí)例a)用四塊鋼板焊接用四塊鋼板焊接 b)用兩根槽鋼焊成用兩根槽鋼焊成 c)用兩塊鋼板彎曲后焊成用兩塊鋼板彎曲后焊成焊縫位置便于焊條電弧焊設(shè)計(jì)焊縫位置便于焊條電弧焊設(shè)計(jì) a）b）不合理）不合理 c）d）合理）合理便于埋弧焊的設(shè)計(jì)便于埋弧焊的設(shè)計(jì)a）放焊劑困難）放焊劑困難 b）放焊劑方便）放焊劑方便 便于點(diǎn)焊及縫焊的設(shè)計(jì)便于點(diǎn)焊及縫焊的設(shè)計(jì)

8、a）b）電極難以伸入）電極難以伸入 c）d）操作方便）操作方便焊縫布置的不同方案焊縫布置的不同方案a）密集焊縫不合理）密集焊縫不合理 b）分散焊縫合理）分散焊縫合理壓力容器封頭壓力容器封頭a）平板封頭）平板封頭 b）無(wú)折邊封頭）無(wú)折邊封頭 c）碟形封頭）碟形封頭焊縫對(duì)稱布置的設(shè)計(jì)焊縫對(duì)稱布置的設(shè)計(jì)a)b) 變形大變形大c)d)e)變形較小變形較小焊縫位置遠(yuǎn)離機(jī)械加工面的設(shè)計(jì)焊縫位置遠(yuǎn)離機(jī)械加工面的設(shè)計(jì)A）b）不合理）不合理 c）d）合理）合理常用焊接接頭形式常用焊接接頭形式 蒸壓釜封頭三種形式比較蒸壓釜封頭三種形式比較a)對(duì)接合理對(duì)接合理 b)T形接不合理形接不合理 c)搭接不合理搭接不合理對(duì)接和搭接受力情況比較對(duì)接和搭接受力情況比較a)對(duì)接對(duì)接 b)搭接搭接 c)搭接（受力后）搭接（受力后） 工程起重機(jī)吊臂（局部）簡(jiǎn)圖工程起重機(jī)吊臂（局部）簡(jiǎn)圖對(duì)薄板氣焊和鎢板氬弧焊，為了避免燒穿或者為省去添加填充焊絲，可采用卷邊接頭。 卷邊接頭卷