機械制造基礎(chǔ)之焊接技術(shù)課件

1、機 械 制 造 基 礎(chǔ)第4章 焊接4.1概述焊接是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達到結(jié)合的一種方法。 1、焊接方法的分類焊接方法的種類很多，根據(jù)實現(xiàn)金屬原子間結(jié)合的方式不同，可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。 3、焊接方法在工業(yè)生產(chǎn)中主要應(yīng)用制造金屬結(jié)構(gòu)件 制造機器零件和工具 修復(fù) 4.2手工電弧焊手工電弧焊按電極材料的不同可分為：熔化極手工電弧焊非熔化極手工電弧焊手工電弧焊所用的設(shè)備需根據(jù)焊條和被焊材料選取。電源分為交流電和直流電兩種。使用酸性焊條焊接低碳鋼一般構(gòu)件時，應(yīng)優(yōu)先考慮選用價格低廉、維修方便的交流弧焊機；使用堿性焊條焊接高壓容器、高壓管道等重要鋼結(jié)構(gòu)，或

2、焊接合金鋼、有色金屬、鑄鐵時，則應(yīng)選用直流弧焊機。當(dāng)采用某些堿性藥皮焊條時，如結(jié)507時，必須選用直流焊接電源，而且要注意此時應(yīng)將電焊機的負(fù)極接工件，正極接焊條，稱為直流反接法；反之稱為正接法。如圖所示。 （a）正接法 （b）反接法2、焊接電弧 焊接電弧是指發(fā)生在電極與工件之間的強烈、持久的氣體放電現(xiàn)象。 （1）電弧的引燃電弧是一種氣體導(dǎo)電現(xiàn)象。氣體在一般情況下是不導(dǎo)電的，要使氣體導(dǎo)電，須將兩個電極之間的氣體電離，即將中性氣體粒子分解為帶電粒子，并在兩電極間產(chǎn)生一定的電壓，使這些帶電離子在電場作用下做定向運動，兩個電極間的氣體中就能連續(xù)不斷地通過很大的電流，從而形成連續(xù)燃燒的電弧。電極間的帶電

3、粒子可以通過陰極的電子發(fā)射與電極間氣體的不斷電離得到補充。電弧放電時，產(chǎn)生大量的熱量，同時發(fā)出強烈的弧光。焊接時,先將焊條與焊件瞬時接觸，發(fā)生短路。強大的短路電流流經(jīng)少數(shù)幾個接觸點，致使接觸點處溫度急劇升高并熔化，甚至部分發(fā)生蒸發(fā)。當(dāng)焊條迅速提起時，焊條頭溫度已升得很高，在兩電極間的電場作用下，產(chǎn)生了熱電子發(fā)射。飛速的電子撞擊焊條端頭與焊件間的空氣，使之電離成正離子和負(fù)離子。電子和負(fù)離子流向正極，正離子流向負(fù)極。這些帶電粒子的定向運動形成了焊接電弧。（2）電弧的組成 焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成。在鋼焊條的電弧中，電弧弧柱區(qū)的溫度高達5000K以上；陰極區(qū)和陽極區(qū)的溫度較低，分別

4、約為2400K和2600K。陰極區(qū)和陽極區(qū)的幾何長度很小，僅為10-510-4cm。3、焊縫的形成 （1）焊縫的形成過程焊接時，在電弧高熱的作用下，被焊金屬局部熔化，再在電弧的吹力作用下，被焊金屬上形成了熔池。由于焊接時焊條傾斜，在電弧的吹力作用下，熔池的金屬被排向熔池后方，這樣電弧就能不斷地使深處的被焊金屬熔化，達到一定的熔深。焊條藥皮熔化過程中會產(chǎn)生某種氣體和液態(tài)熔渣。產(chǎn)生的氣體充滿在電弧和熔池的周圍，起到隔絕空氣的作用。液態(tài)熔渣浮在液體金屬表面，起保護液體金屬的作用。此外，熔化的焊條金屬向熔池過渡，不斷填充焊縫。4.2.3焊條 1.焊條組成和作用 焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊芯是金屬絲

5、，藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層。焊芯的作用：一是作為電極傳導(dǎo)電流，二是熔化后作為填充金屬與母材形成焊縫。藥皮的作用：一是改善焊接工藝性，如藥皮中含有穩(wěn)弧劑，使電弧易于引燃和保持燃燒穩(wěn)定。二是對焊接區(qū)起保護作用。藥皮中含有造渣劑、造氣劑等，造渣后熔渣與藥皮中有機物燃燒產(chǎn)生的氣體對焊縫金屬起雙重保護作用。三是起有益的冶金化學(xué)作用。藥皮中含有脫氧劑、合金劑、稀渣劑等，使熔化金屬順利地進行脫氧、脫硫、去氫等冶金化學(xué)反應(yīng)，并補充被燒損的合金元素。結(jié)構(gòu)鋼焊條按藥皮性質(zhì)不同可分為酸性焊條酸性焊條的藥皮中含有多量酸性氧化物（如SiO2，MnO2等）堿性焊條堿性焊條藥皮中含有多量堿性氧化物（如CaO等）和螢石（

6、CaF2）。由于堿性焊條藥皮中不含有機物，藥皮產(chǎn)生的保護氣體中氫含量極少，所以又稱為低氫焊條。3.焊條型號與牌號 焊條型號是國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的焊條代號。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的碳鋼焊條和低合金鋼焊條，相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T5117-1995和GB/T5118-1995。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，碳鋼焊條型號由字母“E”和四位數(shù)字組成。如“E4303”，其含義如下：E 43 0 3第三位和第四位數(shù)字組合時代表焊接電流種類和藥皮類型 代表焊條適用的焊接位置（“0”、“1” 全位置焊接，“2”適于平焊，“4”適于向下立焊）代表熔敷金屬抗拉強度不低于430Mpa代表焊條4.2.4焊接接頭的金屬組織與性能 1.焊接工件

7、上溫度的變化與分布在焊接過程中，焊縫區(qū)的金屬都是由常溫狀態(tài)開始被加熱到較高的溫度，然后再逐漸冷卻到常溫。但隨著各點金屬所在位置的不同，其最高加熱溫度是不同的。由于各點離焊縫中心距離不同，所以各點的最高溫度不同。又因熱傳導(dǎo)需要一定時間，所以各點是在不同時間達到該點最高溫度的。2.焊接接頭金屬組織與性能的變化焊縫以及其周圍受不同程度加熱和冷卻的母材是焊縫的熱影響區(qū)，總稱為焊接接頭。1）焊縫金屬 因結(jié)晶是從熔池底壁的半熔化區(qū)開始逐次進行的，低熔點的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析集中在焊縫中心區(qū)，將影響焊縫的力學(xué)性能，因此對焊條或其他焊接材料應(yīng)慎重選用。焊接時，熔池金屬受電弧吹力和保護氣體吹動，使熔池底壁的

8、柱狀晶體成長受到干擾，因此柱狀晶體呈傾斜層狀，晶粒有所細(xì)化。又因焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬中錳、硅等合金元素含量可能比基本金屬高，所以焊縫金屬的性能可不低于基本金屬。2）焊接熱影響區(qū) 是指焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織性能變化的區(qū)域。由于焊縫附近各點受熱情況不同，熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)等。熔合區(qū) 是焊縫和基本金屬的交界區(qū)，相當(dāng)于加熱到固相線和液相線之間，焊接過程中母材部分熔化，所以也稱為半熔化區(qū)。熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化金屬因加熱溫度過高而成為過熱粗晶。在低碳鋼焊接接頭中，熔合區(qū)雖然很窄（約0.11mm），但因強度、塑性和韌性都下降，而此處接頭斷面變化，引

9、起應(yīng)力集中，在很大程度上決定著焊接接頭的性能。過熱區(qū) 被加熱到Ac3以上100200C至固相線溫度區(qū)間，奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，因而過熱區(qū)的塑性及韌性降低。對于易淬火硬化鋼材，此區(qū)脆性更大。正火區(qū) 被加熱到Ac3至Ac3以上100200C區(qū)間，金屬發(fā)生重結(jié)晶，冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，其機械性能優(yōu)于母材。部分相變區(qū) 相當(dāng)于加熱到Ac1Ac3溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，使晶粒細(xì)化；部分鐵素體來不及轉(zhuǎn)變，冷卻后晶粒大小不勻，因此力學(xué)性能稍差。4.2.5焊接應(yīng)力與變形金屬構(gòu)件在焊接以后，總要發(fā)生變形和產(chǎn)生焊接應(yīng)力，且二者是彼此伴生的。焊接應(yīng)力的存在，對構(gòu)件質(zhì)量、

10、使用性能和焊后機械加工精度都有很大影響，甚至導(dǎo)致整個構(gòu)件斷裂；焊接變形不僅給裝配工作帶來很大困難，還會影響構(gòu)件的工作性能。變形量超過允許數(shù)值時必須進行矯正，矯正無效時只能報廢。因此，在設(shè)計和制造焊接結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量減小焊接應(yīng)力和變形。（2） 焊接變形的基本形式 常見的焊接變形有收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形和扭曲變形等五種形式。收縮變形是由于焊縫金屬沿縱向和橫向的焊后收縮而引起的；角變形是由于焊縫截面上下不對稱，焊后沿橫向上下收縮不均勻而引起的；彎曲變形是由于焊縫布置不對稱，焊縫較集中的一側(cè)縱向收縮較大而引起的；扭曲變形常常是由于焊接順序不合理而引起的；波浪變形則是由于薄板焊接后焊縫收縮時

11、，產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，使焊件喪失穩(wěn)定性而引起的。 （3）減少焊接應(yīng)力與變形的措施 除了設(shè)計時應(yīng)考慮之外，可采取一定的工藝措施，有預(yù)留變形量、反變形法、剛性固定法、錘擊焊縫法、加熱“減應(yīng)區(qū)”法等。重要的是，選擇合理的焊接順序，盡量使焊縫自由收縮。焊前預(yù)熱和焊后緩冷也很有效。 4.3其它焊接方法 4.3.1埋弧自動焊 通過保持在光焊絲和工件之間的電弧將金屬加熱，使被焊件之間形成剛性連接。按自動化程度的不同，埋弧焊分為半自動焊（移動電弧由手工操作）和自動焊。這里所指的埋弧焊都是指埋弧自動焊，半自動焊已基本上由氣體保護焊代替。1）埋弧自動焊的焊接過程 2）埋弧自動焊的特點及應(yīng)用 焊接質(zhì)量好 焊接過程能

12、夠自動控制。各項工藝參數(shù)可以調(diào)節(jié)到最佳數(shù)值。焊縫的化學(xué)成分比較均勻穩(wěn)定。焊縫光潔平整，有害氣體難以侵入，熔池金屬冶金反應(yīng)充分，焊接缺陷較少。生產(chǎn)率高 焊絲從導(dǎo)電嘴伸出長度較短，可用較大的焊接電流，而且連續(xù)施焊的時間較長，這樣就能提高焊接速度。同時，焊件厚度在14mm以內(nèi)的對接焊縫可不開坡口，不留間隙，一次焊成，故其生產(chǎn)率高。節(jié)省焊接材料 焊件可以不開坡口或開小坡口，可減少焊縫中焊絲的填充量，也可減少因加工坡口而消耗掉的焊件材料。同時，焊接時金屬飛濺小，又沒有焊條頭的損失，所以可節(jié)省焊接材料。易實現(xiàn)自動化，勞動條件好，勞動強度低，操作簡單。埋弧自動焊的缺點是：適應(yīng)性差，通常只適用于水平位置焊接直

13、縫和環(huán)縫，不能焊接空間焊縫和不規(guī)則焊縫，對坡口的加工、清理和裝配質(zhì)量要求較高。埋弧自動焊通常用于碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼和耐熱鋼等中厚板結(jié)構(gòu)的長直縫、直徑大于300mm環(huán)縫的平焊。此外，它還用于耐磨、耐腐蝕合金的堆焊、大型球墨鑄鐵曲軸以及鎳合金、銅合金等材料的焊接。4.2.2氣體保護電弧焊 氣體保護焊是指用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊。氣體保護焊是明弧焊接，焊接時便于監(jiān)視焊接過程，故操作方便，可實現(xiàn)全位置自動焊接，焊后還不用清渣，可節(jié)省大量輔助時間，大大提高了生產(chǎn)率。另外，由于保護氣流對電弧有冷卻壓縮作用，電弧熱量集中，因而焊接熱影響區(qū)窄，工件變形小，特別適合于薄板焊接。（

14、1）氬弧焊 氬氣是一種惰性氣體，在高溫下，它不與金屬和其他任何元素起化學(xué)反應(yīng)，也不熔于金屬，因此保護效果良好，所焊接頭質(zhì)量高。按使用的電極不同，氬弧焊可分為不熔化極氬弧焊即鎢極氬弧焊（TIG焊）和熔化極氬弧焊（MIG）兩種 氬弧焊是以氬(Ar)氣作為保護氣體的氣體保護電弧焊。1）鎢極氬弧焊（TIG焊） 常采用熔點較高的釷鎢棒或鈰鎢棒作為電極，焊接過程中電極本身不熔化，故屬不熔化極電弧焊。鎢極氬弧焊又分為手工焊和自動焊兩種。焊接時填充焊絲在鎢極前方添加。當(dāng)焊接薄板時，一般不需開坡口和加填充焊絲。鎢極氬弧焊的電流種類與極性的選擇原則是：焊接鋁、鎂及其合金時，采用交流電；焊其他金屬采用直流正接。由于

15、鎢極的載流能力有限，其電功率受到限制，所以鎢極氬弧焊一般只適于焊接厚度小于6mm的工件。2）熔化極氬弧焊（MIG） 熔化極氬弧焊是以連續(xù)送進的焊絲作為電極，電弧產(chǎn)生在焊絲與工件之間，焊絲不斷送進，并熔化過渡到焊縫中去，因而焊接電流可大大提高。熔化極氬弧焊可分為半自動焊和自動焊兩種，一般采用直流反接法。（2）C02氣體保護焊CO2氣體保護焊是利用廉價的CO2氣體作為保護氣體的電弧焊。它是利用焊絲作電極，焊絲由送絲機構(gòu)通過軟管經(jīng)導(dǎo)電嘴送出。電弧在焊絲與工件之間發(fā)生。CO2氣體從噴嘴中以一定的流量噴出，包圍電弧和熔池，從而防止空氣對液體金屬的有害作用。CO2保護焊可分為自動焊和半自動焊。目前應(yīng)用較多

16、的是半自動焊。由于CO2氣體是氧化性氣體，高溫時可分解成CO和氧原子，易造成合金元素?zé)龘p、焊縫吸氧，導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性差、飛濺較多、弧光強烈、焊縫表面成形不夠美觀等缺點。若控制或操作不當(dāng)，還容易產(chǎn)生氣孔。為保證焊縫的合金元素，須采用含錳、硅較高的焊接鋼絲或含有相應(yīng)合金元素的合金鋼焊絲。CO2氣體保護焊除具有前述的氣體保護焊的那些優(yōu)點外，還有焊縫含氫量低，抗裂性能好；CO2氣體價格便宜、來源廣泛，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。4.3.3氣焊和氣割 1.氣焊 氣焊是利用氣體火焰作熱源的焊接方法。最常用的是氧乙炔焊，利用氧乙炔焰進行焊接。乙炔(C2H2)為可燃?xì)怏w，氧氣為助燃?xì)怏w。乙炔和氧氣在焊炬中混合均勻后從焊嘴

17、噴出燃燒，將焊件和焊絲熔化形成熔池，冷卻凝固后形成焊縫。氣焊時氣體燃燒，產(chǎn)生大量的CO2、CO、H2氣體籠罩熔池，起到保護作用。氣焊使用不帶藥皮的光焊絲作填充金屬。 氣焊設(shè)備簡單、操作靈活方便、不需電源，但氣焊火焰溫度較低（最高約3150C），且熱量較分散，生產(chǎn)率低，工件變形大，所以應(yīng)用不如電弧焊廣泛。主要用于焊接厚度在3mm以下的薄鋼板，銅、鋁等有色金屬及其合金，低熔點材料以及鑄鐵焊補等。氣焊設(shè)備由氧氣瓶、乙炔瓶、減壓器、回火保險器及焊炬等組成。 2.氣割氣割是利用高溫的金屬在純氧中燃燒而將工件分離的加工方法。氣割使用的氣體和供氣裝置可與氣焊通用。氣割時，先用氧-乙炔焰將金屬加熱到燃點，然后

18、打開切割氧閥門，放出一股純氧氣流，使高溫金屬燃燒。燃燒后生成的液體熔渣，被高壓氧流吹走，形成切口。金屬燃燒放出大量的熱，又預(yù)熱了待切割的金屬。所以氣割過程是予熱燃燒吹渣形成切口不斷重復(fù)進行的過程。氣割所用的割炬與焊炬有所不同，多了一個切割氧氣管和切割氧閥門。 符合下列條件的金屬才能進行氣割：金屬的燃點應(yīng)低于本身的熔點，否則變?yōu)槿鄹睿骨懈钯|(zhì)量降低，甚至不能切割。碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼具有很好的氣割性能。但氣割鑄鐵時，因其燃點高于熔點，且渣中有大量的粘稠的SiO2防礙切割進行。 金屬氧化物的熔點應(yīng)低于金屬本身的熔點。否則高熔點的氧化物會阻礙著下層金屬與氧氣流接觸，使氣割無法繼續(xù)進行。另外，氣割時所

19、產(chǎn)生的氧化物應(yīng)易于流動。又如氣割鋁和不銹鋼，因存在高熔點Al2O3和Cr2O3膜，故亦不能用一般氣割方法切割。 金屬的導(dǎo)熱性不能太高，否則使氣割處的熱量不足，造成氣割困難。金屬在燃燒時所產(chǎn)生的大量熱能應(yīng)能維持氣割的進行。4.4常用金屬材料的焊接 4.4.1碳鋼的焊接1.低碳鋼的焊接低碳鋼的焊接性良好，焊接時一般不需要采取特殊的工藝措施，用各種焊接方法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。只有厚大結(jié)構(gòu)件在低溫下焊接時，才應(yīng)考慮焊前預(yù)熱，如20mm以下板厚、溫度低于零下10或板厚大于50mm、溫度低于0，應(yīng)預(yù)熱100150。低碳鋼結(jié)構(gòu)件焊條電弧焊時，根據(jù)母材強度等級，一般選用酸性焊條E4303（J422）、E43

20、20（J424）等；承受動載荷、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的厚大焊件，選用抗裂性好的堿性焊條E4215（J427）、E4316（J426）等。埋弧焊時，一般選用焊絲H08A或H08MnA配合焊劑HJ431。采用電渣焊時，焊后應(yīng)進行正火處理。沸騰鋼焊接時裂紋傾向大，不宜作為焊接結(jié)構(gòu)件，應(yīng)改用鎮(zhèn)靜鋼。2.中、高碳鋼焊接 中碳鋼焊接時，熱影響區(qū)組織淬硬傾向增大，較易出現(xiàn)裂紋和氣孔，為此要采取一定的工藝措施。如35、45鋼焊接時，焊前應(yīng)預(yù)熱150250。根據(jù)母材強度級別，選用焊條E5015（J507）、E5016（J506）、E5515（J557）、E5516（J556）等（代表后綴字母，表示熔敷金屬化學(xué)成分分類的代號

21、）。為避免母材過量熔入焊縫中導(dǎo)致碳含量升高，要開坡口并采用細(xì)焊條，小電流，多層焊等工藝。焊后緩冷，并進行600650回火，以消除應(yīng)力。高碳鋼碳當(dāng)量數(shù)值在0.60%以上,淬硬傾向大,易出現(xiàn)各種裂紋和氣孔,焊接性差,一般不用來制作焊接結(jié)構(gòu),只用于破損工件的焊補。焊補時通常采用焊條電弧焊或氣焊，焊條選用E6015（J607）、E7015（J707）等，預(yù)熱250350，焊后緩冷，并立即進行650以上高溫回火，以消除應(yīng)力。中、高碳鋼焊條電弧焊時，若焊件無法預(yù)熱，應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條進行焊接。4.4.2低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接 1.強度用鋼焊接低、中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳當(dāng)量數(shù)值在0.45%以上，焊接時熱影響區(qū)產(chǎn)生淬

22、硬組織傾向較大，易產(chǎn)生冷裂紋，且鋼的強度級別越高，冷裂傾向越大。因此，焊接前應(yīng)預(yù)熱。由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性比低碳調(diào)質(zhì)鋼差，所以預(yù)熱溫度應(yīng)更高，約為200350。焊接強度用鋼的常用方法有焊條電弧焊、埋弧焊和CO2焊等。鎢極氬弧焊可用于要求全焊透的管形工件的打底焊。焊接厚板工件如厚壁壓力容器，可采用電渣焊。2.不銹鋼焊接奧氏體型不銹鋼如0Cr18Ni9等，雖然Cr，Ni元素含量較高，但C含量低，焊接性良好，焊接時一般不需要采取工藝措施，因此它在不銹鋼焊接中應(yīng)用最廣。焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊時，焊條、焊絲和焊劑的選用應(yīng)保證焊縫金屬與母材成分類型相同。焊接時采用小電流、快速不擺動焊，焊后加大冷速

23、，接觸腐蝕介質(zhì)的表面應(yīng)最后施焊。鐵素體型不銹鋼如1Cr17等，焊接時熱影響區(qū)中的鐵素體晶粒易過熱粗化，使焊接接頭的塑、韌性急劇下降甚至開裂。因此，焊前預(yù)熱溫度應(yīng)在150以下，并采用小電流、快速焊等工藝，以降低晶粒粗大傾向。馬氏體型不銹鋼焊接時，因空冷條件下焊縫就可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，所以焊后淬傾向大，易出現(xiàn)冷裂紋。如果碳含量較高，淬硬傾向和冷裂紋現(xiàn)象更嚴(yán)重。因此，焊前預(yù)熱溫度200400，焊后要進行熱處理。如果不能實施預(yù)熱或熱處理，應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條。鐵素體型不銹鋼和馬氏體型不銹鋼焊接的常用方法是焊條電弧焊和氬弧焊。4.4.4鑄鐵的焊補鑄鐵中C、Si、Mn、S、P的含量比碳鋼高，焊接性能差，

24、不能作為焊接結(jié)構(gòu)件，但對鑄鐵件的局部缺陷進行焊補很有經(jīng)濟價值。鑄鐵焊補的主要問題有兩個：一是焊接接頭易生成白口組織和淬硬組織，難以機加工；二是焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。根據(jù)焊前預(yù)熱溫度，將鑄鐵焊補分為不預(yù)熱焊法和熱焊法兩種。4.4.5非鐵金屬的焊接1.鋁及鋁合金的焊接目前，氬弧焊是焊接鋁及鋁合金最理想的熔焊方法。為保證焊接質(zhì)量，焊前要嚴(yán)格清洗焊件、焊絲，并一定要干燥后再焊，否則焊縫中易出現(xiàn)氣孔。焊接時盡量選用與母材化學(xué)成分相近的專用焊絲。若沒有專用焊絲也可從母材上切下窄條替代焊絲（鎢極氬弧焊和氣焊時）。還可使用電阻焊、釬焊方法焊接鋁材，但焊前必須清除焊件表面的氧化膜，電阻焊時要采用氣焊，氣焊時需使用

25、焊劑去除氧化物，但焊劑同時也使工件焊后的耐腐蝕性下降，且氣焊生產(chǎn)率低，工件變形大。2.銅及銅合金的焊接 焊接銅和銅合金常用的焊接方法有氬弧焊、氣焊、埋弧焊和釬焊。氬弧焊是焊接銅和銅合金應(yīng)用最廣的熔焊方法。厚度小于3mm的工件采用TIG焊；厚度312 mm的工件采用填絲TIG焊或MIG焊；厚度大于12mm的工件一般采用MIG焊。選用焊絲除滿足一般工藝、冶金要求外，應(yīng)注意控制其雜質(zhì)含量和提高脫氧能力。氣焊黃銅采用弱氧化焰，其他均采用中性焰，由于溫度較低，除薄件外，焊前應(yīng)將工件預(yù)熱至400以上，焊后應(yīng)進行退火或錘擊處理。埋弧焊適用于中、厚板長焊縫的焊接，厚度20mm以上的工件焊前應(yīng)預(yù)熱，單面焊時背面

26、應(yīng)加成形墊板。銅及銅合金的釬焊性優(yōu)良，硬釬焊時采用銅基釬料、銀基釬料，配合硼砂、硼酸混合物等作為釬劑；軟釬焊時可用錫鉛釬料，配合松香、焊錫膏作為釬劑。3.鈦及鈦合金的焊接由于鈦及鈦合金化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，極易出現(xiàn)多種焊接缺陷，焊接性差，所以主要采用氬弧焊，此外還可采用等離子弧焊、真空電子束焊和釬焊等。鈦及鈦合金極易吸收各種氣體，使焊縫出現(xiàn)氣孔。過熱區(qū)晶粒粗化或鈦馬氏體生成以及氫、氧、氮與母材金屬的激烈反應(yīng)，都使焊接接頭脆化，產(chǎn)生裂紋。氫是使鈦及鈦合金焊接出現(xiàn)延遲裂紋的主要原因。3mm以下薄板鈦合金的鎢極氬弧焊焊接工藝比較成熟，但焊前的清理工作，焊接中工藝參數(shù)的選定和焊后熱處理工藝都要嚴(yán)格控制。4

27、.5焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計 4.5.1焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝過程概述 各種焊接結(jié)構(gòu)，其主要的生產(chǎn)工藝過程為：備料裝配焊接焊接變形矯正質(zhì)量檢驗表面處理（油漆、噴塑或熱噴涂等）。備料：包括型材選擇，型材外形矯正，按比例放樣、劃線，下料切割，邊緣加工，成形加工（折邊、彎曲、沖壓、鉆孔等）。裝配：利用專用卡具或其他緊固件裝置將加工好的零件或部件組裝成一體，進行定位焊，準(zhǔn)備焊接。焊接：根據(jù)焊件材質(zhì)、尺寸、使用性能要求、生產(chǎn)批量及現(xiàn)場設(shè)備情況選擇焊接方法，確定焊接工藝參數(shù)，按合理順序施焊。2、焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計 焊接結(jié)構(gòu)件種類各式各樣，在其材料確定以后，對焊接結(jié)構(gòu)件進行工藝設(shè)計主要包括三方面內(nèi)容：焊縫布置焊接方法選擇焊

28、接接頭設(shè)計（1）焊縫布置 焊縫布置是否合理，直接影響結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。因此，設(shè)計焊縫位置時應(yīng)考慮下列原則：1）焊縫應(yīng)盡量處于平焊位置 各種位置的焊縫，其操作難度不同。以焊條電弧焊焊縫為例，其中平焊操作最方便，易于保證焊接質(zhì)量，是焊縫位置設(shè)計中的首選方案，立焊、橫焊位置次之，仰焊位置施焊難度最大，不易保證焊接質(zhì)量。2）焊縫要布置在便于施焊的位置 焊條電弧焊時，焊條要能伸到焊縫位置。點焊、縫焊時，電極要能伸到待焊位置。埋弧焊時，要考慮焊縫所處的位置能否存放焊劑。設(shè)計時若忽略了這些問題，無法施焊。3）焊縫布置要有利于減少焊接應(yīng)力與變形盡量減少焊縫數(shù)量及長度,縮小不必要的焊縫截面尺寸；焊縫布置

29、應(yīng)避免密集或交叉；焊縫布置應(yīng)盡量對稱；焊縫布置應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力位置或應(yīng)力集中位置；焊縫布置應(yīng)避開機械加工表面 （2）焊接方法的選擇各種焊接方法都有其各自特點及適用范圍，選擇焊接方法時要根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)形狀及材質(zhì)、焊接質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量和現(xiàn)場設(shè)備等，在綜合分析焊件質(zhì)量、經(jīng)濟性和工藝可能性之后，確定最適宜的焊接方法。焊接方法焊接熱源可焊空間位置適用鋼板厚度（mm）焊縫成形性生產(chǎn)率設(shè)備費用可焊材料適用范圍及特點氣焊氧乙炔氣體或其他可燃?xì)怏w全位置13較差低低碳鋼、低合金鋼、鑄鐵、鋁及鋁合金、銅及銅合金薄板、薄管焊件，灰鑄鐵補焊，鋁、銅及其合金薄板結(jié)構(gòu)件的焊接、補焊。但焊件變形大，焊接質(zhì)量較差焊條電弧焊

30、電弧全位置1常用210較好中等較低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵等成本較低，適應(yīng)性強，可焊各種空間位置的短、曲焊縫埋弧焊電弧平焊3常用460好高較高碳鋼、低合金鋼等成批生產(chǎn)、中厚板長直焊縫和直徑250 mm環(huán)焊縫氬弧焊電弧全位置0.525好中等較高鋁、銅、鈦、及其合金、不銹鋼、耐熱鋼焊接質(zhì)量好，成本高常用焊接方法的特點及適用范圍 焊接方法焊接熱源可焊空間位置適用鋼板厚度（mm）焊縫成形性生產(chǎn)率設(shè)備費用可焊材料適用范圍及特點CO2焊電弧全位置0.850常用于薄板較好高較高碳鋼、低合金鋼生產(chǎn)率高，無渣殼，成本低，宜焊薄板，也可焊中厚板，長直或短曲焊縫電渣焊電阻熱立焊251000常用40450好高高碳

31、鋼、低合金鋼、鑄鐵較厚工件立焊縫點焊電阻熱全位置常用0.56好很高較低較高碳鋼、低合金鋼、鋁及鋁合金焊接薄板，接頭為搭接縫焊平焊3較高焊接有密封要求的薄板容器和管道，接頭為搭接對焊高較低較高焊接桿狀零件，接頭為對接釬焊各種熱源（常用烙鐵和氧乙炔焰）平、立焊好高一般為金屬材料常用于電子元件、儀器、儀表及精密機械零件的焊接，還可完成其他焊接方法難以完成的異種金屬間焊接。但接頭強度較低，接頭多為搭接選擇焊接方法時應(yīng)依據(jù)下列原則：焊接接頭使用性能及質(zhì)量要符合結(jié)構(gòu)技術(shù)要求 選擇焊接方法時既要考慮焊件能否達到力學(xué)性能要求，又要考慮接頭質(zhì)量能否符合技術(shù)要求。 如點焊、縫焊都適于薄板輕型結(jié)構(gòu)焊接，縫焊才能焊出

32、有密封要求的焊縫。又如氬弧焊和氣焊雖都能焊接鋁材容器，但接頭質(zhì)量要求高時，應(yīng)采用氬弧焊。又如焊接低碳鋼薄板，若要求焊接變形小時，應(yīng)選用CO2焊或點（縫）焊，而不宜選用氣焊。提高生產(chǎn)率，降低成本若板材為中等厚度時，選擇焊條電弧焊、埋弧焊和氣體保護焊均可，如果是平焊長直焊縫或大直徑環(huán)焊縫，批量生產(chǎn)，應(yīng)選用埋弧焊。如果是位于不同空間位置的短曲焊縫，單件或小批量生產(chǎn)，采用焊條電弧焊為好。氬弧焊幾乎可以焊接各種的金屬及合金，但成本較高，所以主要用于焊接鋁、鎂、鈦合金結(jié)構(gòu)及不銹鋼等重要焊接結(jié)構(gòu)。焊接鋁合金工件，板厚10mm采用熔化極氬弧焊為好，板厚6mm采用鎢極氬弧焊適宜。若是板厚40mm鋼材直立焊縫，采

33、用電渣焊最適宜。焊接現(xiàn)場設(shè)備條件及工藝可能性選擇焊接方法進，要考慮現(xiàn)場是否具有相應(yīng)的焊接設(shè)備，野外施工有沒有電源等。此外，要考慮擬定的焊接工藝能否實現(xiàn)。例如，無法采用雙面焊工藝又要求焊透的工件，采用單面焊工藝時，若先用鎢極氬弧焊（甚至鎢極脈沖氬弧焊）打底焊接，更易于保證焊接質(zhì)量。（3）焊接接頭設(shè)計 焊接接頭設(shè)計包括焊接接頭形式設(shè)計和坡口形式設(shè)計。設(shè)計接頭形式主要考慮焊件的結(jié)構(gòu)形狀和板厚、接頭使用性能要求等因素。設(shè)計坡口形式主要考慮焊縫能否焊透、坡口加工難易程度、生產(chǎn)率、焊條消耗量、焊后變形大小等因素。1）焊接接頭形式設(shè)計 焊接接頭按其結(jié)合形式分為對接接頭、蓋板接頭、搭接接頭、T形接頭、十字形接頭、角接接頭和卷邊接頭等，如圖所示。其中常見的焊接接頭