焊接工藝基礎及方法

1、焊接工藝基礎及方法第1頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四金屬材料 一、定義 金屬就是具有金屬光澤、不透明、高塑性、良好的導電性和導熱性以及固定熔點特征的結晶物質(zhì)。 二、分類 純金屬：單一元素 合金：兩種或兩種以上元素第2頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四三、金屬的性能： 1、物理性能： 比重 熔點 導電性 導熱性 導磁性 熱膨脹性第3頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四2、機械性能（力學性能）： 金屬在外界機械力的作用下所反應出來的各種性能。強度塑性硬度沖擊韌性疲勞第4頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期

2、四3、工藝性能：焊接性4、化學性能：返回第5頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四鋼的分類及牌號1、碳素鋼：基本元素碳、硅、錳、硫、磷1）普通結構鋼 例：Q235A F2）優(yōu)質(zhì)結構鋼 例：203）工具鋼 例：T 74）專用鋼 例：H08A 20g第6頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四2、普通合金鋼：合金總量3%16 Mn125 Mn2 V1返回第7頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四焊接工藝及方法 一、 焊接方法的發(fā)展及其應用 1、焊接的定義： 焊接是指通過適當?shù)奈锢砘瘜W過程使兩個分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（分子）間結合力而連接成一

3、體的連接方法。第8頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四1)焊接方法的發(fā)展1885年俄國人別那爾道斯發(fā)明碳極電??；1892年發(fā)現(xiàn)金屬極電弧；1930年出現(xiàn)薄皮、厚皮焊條；1950年以后 2)應用應用于現(xiàn)代一切機器制造行業(yè)，如汽車、船艦、飛機、航天、原子能、石油化工、電子等行業(yè)。連接的物體包括金屬（黑色金屬、有色金屬）和非金屬（石墨、陶瓷、玻璃、塑料等）第9頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四3）焊接優(yōu)越性：節(jié)約金屬節(jié)約時間和勞動力焊接附加設備少改善勞動條件焊縫美觀，結構整體性強堅固、嚴密第10頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四2

4、. 焊接方法的分類1）熔化焊接: 使被連接的構件表面局部加熱熔化成液體，然后冷卻結晶成一體的方法稱為熔化焊接。如氣焊、電弧焊、電渣焊、激光焊等。第11頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 2） 壓力焊 利用摩擦、擴散和加壓等物理作用克服兩個連接表面的不平度，除去（擠走）氧化膜及其他污物，使兩個連接表面的原子相互接近到晶格距離，從而實現(xiàn)在固態(tài)下的連接，這種連接都必須加壓，所以稱為壓力焊。如摩擦焊、閃光焊等 第12頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 3）釬焊 利用某些熔點低于被連接構件熔點的熔化金屬（釬料）作連接的媒介物在連接界面的流散浸潤作用，然后冷

5、卻結晶形成結合面的方法稱為釬焊。如火焰釬焊、電阻爐釬焊、鹽浴釬焊等。第13頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四3. 各種焊接方法在行業(yè)的應用設備制造：方法較多，如埋弧焊、CO2氣保焊、鎢極氬弧焊、手工電弧焊等。安裝和檢修：以手工電弧焊為主。返回第14頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 二、焊接工藝基礎知識 熔化焊定義：使被連接的構件表面局部加熱熔化成液體，然后冷卻結晶成一體的方法稱為熔化焊接。第15頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四1 焊接電弧焊接電弧，實質(zhì)上就是在一定的條件下，兩電極間的氣體發(fā)生強而有力的、持久的放電現(xiàn)象。

6、第16頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四1)電弧的產(chǎn)生 A 電極發(fā)射電子 發(fā)射形式分為熱發(fā)射、電場發(fā)射、光發(fā)射、碰撞發(fā)射。 B 氣體的電離 電離分為熱電離、光電離和碰撞電離。第17頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四2）焊接電弧的組成A 陰極區(qū)：發(fā)射電子區(qū)，溫度為22003600K，放熱量占全電弧的38%；B 弧柱區(qū)：氣體電離區(qū)，溫度為50008000K，發(fā)熱量占全電弧的20%；C 陽極區(qū)：接受陰極發(fā)射電子的轟擊區(qū)，溫度為4200K，發(fā)熱量占全電弧的42%。第18頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四3）電弧的靜特性 定義：在電

7、極材料、氣體介質(zhì)和弧長一定的情況下，電弧電壓與焊接電流之間的關系叫電弧的靜特性。也稱伏安特性。第19頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四A 電弧的靜特性曲線a-b 陡降段：電弧燃燒不穩(wěn)定b-c 水平段：手弧焊和埋弧焊、鎢極氬弧 焊c-d 上升段：熔化極氣保焊（氬弧焊、 CO2氣保焊）第20頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四第21頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四B 電弧電壓與弧長的關系 U=a+bL U-電弧電壓 a-陰極與陽極電壓降之和，即U陰+U陽（V） b- 弧柱單位長度上的電壓降（V/mm） L-弧柱長度（mm）第2

8、2頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四C 影響電弧靜特性的因素 電弧長度的影響：弧長增加，電弧電壓增加，曲線上移。 周圍氣體種類的影響：如在氬氣中加入50%的氦氣，則電弧電壓升高，曲線上移； 周圍氣體介質(zhì)壓力的影響：氣體壓力越大，對電弧的冷卻作用越強，則電弧電壓升高，曲線上移；第23頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四4）影響電弧穩(wěn)定燃燒的因素A 焊接電源的影響 如外特性欠佳、空載電壓過低、電源的極性等B 熔渣（焊條涂料）的影響 藥皮成分電離電位的高低、藥皮的厚度等；C 氣流的影響D 焊件表面污物的影響F 電磁力的影響第24頁，共70頁，2022年，

9、5月20日，14點24分，星期四 電磁力的影響 電弧在電磁場的作用下，發(fā)生電弧偏離軸線 的現(xiàn)象，叫磁偏吹。 可通過改變接線位置來控制，或改變焊條傾角或減小電流來減小影響。第25頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 5)焊接極性: 定義:直流電弧焊或直流切割時,焊件與電源輸出端正 負極的接法. 正接: 焊件( +) 電極(-) 反接: 焊件( -) 電極(+ ) 應用: TIG方法等。第26頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四2 熔化焊接1）熔化焊的特點A 熱源是移動的 ；B 熱源溫度高而集中；C 受熱金屬體積?。籇 凝固時間短；F 具有高的溫度梯度；

10、第27頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四G 化學反應不平衡；H 化學成分和金相組織發(fā)生變化；I 基本金屬的組織變化第28頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四2）兩個概念 焊接熱循環(huán)：熱源沿被焊工件按一定方向移動時，焊接溶池（焊縫）或近縫區(qū)某點溫度隨時間的變化。第29頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四第30頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 焊接線能量：向單位長度焊縫內(nèi)輸入的熱量稱為焊接線能量。 q=UI/v (J/cm) q 焊接線能量（焦耳/厘米) U 焊接電壓（伏特） I 焊接電流（安培） V 焊

11、接速度（厘米/秒） 電弧有效熱功率利用系數(shù) 手工：0,70.8; 埋狐:0,850.95; 鎢極: 0.5第31頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 3 焊條的熔化 (1)焊條金屬的加熱電阻加熱-輔助熱源電弧加熱-主要熱源化學熱 -僅占1-3% , 可忽略(2)焊條金屬的熔化過渡短路過渡顆粒狀過渡射流過渡第32頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四4 焊縫成形 H-熔深 B-熔寬 a-余高B/H-成形系數(shù) , 影響裂紋和氣孔的產(chǎn)生 Fm-母材金屬在焊縫截面中所占的面積 FH -填充金屬在焊縫截面中所占的面積r=Fm/( Fm+FH )-熔合比 , 決定

12、焊縫的化學成分 機械性能 裂紋敏感性第33頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四5 焊接結晶過程 結晶: 液態(tài)金屬在冷卻過程中 , 凝結成本身具有的晶體結構.( 1 ) 一次結晶定義: 形核過程 長大第34頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四偏析: 顯微偏析 區(qū)域偏析 層狀偏析第35頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 對組織性能的影響: 粗大柱狀晶降低焊縫塑性 韌性 熱裂紋傾向大 抗晶間腐蝕力下降改善措施 變質(zhì)處理 振動結晶 第36頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四( 2 ) 二次結晶定義: 過程 :改善

13、措施: 焊后熱處理 多層焊接 錘擊焊道 跟蹤回火處理 返回第37頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四三 常用的焊接方法 （一） 手工電弧焊（焊條電弧焊） 1 、手工電弧焊的特點及應用 優(yōu)點：A、設備簡單； B、工藝靈活，適合各種位置下的焊接，對焊縫接頭裝配精度要求不高； C、適用性強，幾乎可以焊接所有的鋼種； D、容易控制形狀復雜的工件的焊接變形。第38頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四缺點 A 對焊工要求高 B勞動條件差 C生產(chǎn)率低應用 廣泛使用在造船鍋爐, 壓力容器等等制造維修行業(yè)。第39頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期

14、四 、手工電弧焊的工藝參數(shù) 焊接工藝參數(shù)規(guī)范：焊接時，為保證焊接質(zhì)量而選定的各個物理量 （）焊接電流：最重要的參數(shù) 焊條直徑 焊接位置 焊接層次第40頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四（）焊接電弧電壓：重要的參數(shù)（）焊接速度：重要的參數(shù)（）焊條類型：較重要的參數(shù)（）焊機類型：次要的參數(shù)（）焊接層次：次要的參數(shù)第41頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四手工電弧焊工藝一、焊接規(guī)范：1、焊條：直徑、牌號2、焊機3、焊接電流4、焊接電壓5、焊接速度6、層道數(shù)第42頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四二、引弧 1、劃擦法 2、接觸法三、

15、焊條傾角： 1、板平焊 2、板立焊第43頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四焊條偏心第44頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四三、焊條擺動方法： 1、板平焊 2、板立焊四、焊縫的起弧、接頭和收弧第45頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四（二） 埋弧焊 1 、埋弧焊的特點及應用 優(yōu)點：A 生產(chǎn)率高 B 改善勞動條件,降低勞動強度 C質(zhì)量好 D節(jié)省材料和電能第46頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四缺點: A、設備復雜； B、只適合水平位置的焊接， C、難以焊接有色金屬； D、容易出現(xiàn)氣孔 E、不適合焊接薄板。

16、應用 廣泛使用在造船 鍋爐等制造行業(yè)第47頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 、埋弧焊的工藝參數(shù)（）焊接電流： （）焊接電弧電壓： （）焊接速度：第48頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四（三） TIG焊 1 、TIG焊的特點及應用原理:優(yōu)點： A 保護效果好,焊縫質(zhì)量高 B 操作容易,適用全位置焊,易于機械化 自動化 C熱量集中,焊接應力變形小第49頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 缺點: A、成本高； B、引弧困難， C、對焊工危害較大。 應用 廣泛使用在高合金和有色合金的焊接上。第50頁，共70頁，2022年，5月2

17、0日，14點24分，星期四 、TIG焊的工藝參數(shù)（）焊接電流： （）焊接電弧電壓： （）焊接速度：（ 4 ）焊接電源種類及極性： （ 5 ）鎢極直徑： （ 6 ）氬氣流量：第51頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四（三） CO2焊 1 、CO2焊的特點及應用 特點: CO2的氧化性 氣孔:CO N2 H2 抗冷裂性 飛濺（富氬）第52頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四優(yōu)點：A 保護效果較好,焊縫質(zhì)量較高 B 明弧焊,操作容易,適用全位置焊,易于機械化 自動化 C熱量集中,焊接應力變形小 D成本低缺點: A、飛濺大； B、易氧化。應用 廣泛使用在汽車

18、 管道等制造上.第53頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四 、CO2焊的工藝參數(shù)（）焊接電流： （）焊接電弧電壓： （）焊接速度： 3 焊接設備 焊接電源 焊槍及送絲機構 供氣系統(tǒng) 控制系統(tǒng):提前送氣、滯后停氣第54頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四（四） 電渣焊 1 、電渣焊的特點及應用原理特點: A 勞動效率高； B、不易出現(xiàn)氣孔等缺陷 C、成本低； D、只適合垂直位置的焊接， E、晶粒粗大。返回第55頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四接頭型式圖2-3焊接接頭基本型式(GB985)a. 對接接頭 b. 搭接接頭 c. 丁字接頭 d. 角接接頭焊接接頭一、焊接接頭的基本形式第56頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四圖2-5 常見的丁字(十字)接頭(有工作焊縫和聯(lián)系焊縫之分)第57頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四圖2-6 常見的角接頭返回第58頁，共70頁，2022年，5月20日，14點24分，星期四二、接頭空間位置：1、板件：平焊:1G立焊:2G橫焊:3G仰焊:4G第59頁，