焊接成形工藝培訓(xùn)教材課件

第四篇焊接成形工藝第四篇焊接成形工藝1第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材料的焊接第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材2§1.1焊接電弧焊接電弧：是電極與工件之間氣體介質(zhì)中長時間的放電現(xiàn)象。一般情況下，電弧熱量在陽極區(qū)產(chǎn)生的較多，約占總熱量的43%，陰極約36%，弧柱約21%。溫度：用鋼焊條焊鋼材時陽極區(qū)—2600K

陰極區(qū)—2400K

電弧中心—6000~8000K§1.1焊接電弧焊接電?。菏请姌O與工件之間氣體介質(zhì)中長時間3使用直流電源焊接時有正接、反接兩種：正接：正極接工件—工件溫度可稍高一些。反接：負極接工件，工件溫度可稍低一些。交流焊機、無正反接特點，溫度均為2500K。焊機的空載電壓就是焊接時引弧電壓，一般為50~90V，電弧穩(wěn)定燃燒時電壓為電弧電壓。電弧長度越大，電弧電壓也越高，一般為16~35V使用直流電源焊接時有正接、反接兩種：4§1.2焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布各點處由常溫—較高溫度—常溫固態(tài)液態(tài)固態(tài)溫度變化如4-3圖

§1.2焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布5二、焊接接頭組織與性能以低碳鋼為例圖4-4中，二、焊接接頭組織與性能6⒈焊縫焊縫的結(jié)晶是從熔池底壁開始向中心成長。焊縫兩側(cè)工件方向冷卻較快，故形成的柱狀的鑄態(tài)組織，由鐵素體和少量的珠光體組成，熔池中部最后結(jié)晶，低熔點的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析物集中在焊縫中心，將影響焊縫的力學(xué)性能。

由于電弧吹力和保護氣體吹動，熔池底壁柱狀晶體成長受到干擾，柱狀晶體呈傾斜狀，晶粒有所細化。由于焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬性能可能不低于母材金屬的性能。⒈焊縫7⒉焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)等。⑴熔合區(qū)處于液相線、固相線之間，所以也稱半熔化區(qū)。因溫度過高而成為過熱粗晶，強度、塑性和韌性都下降。此處接頭斷面變化，易引起應(yīng)力集中。此區(qū)很大程度上決定著焊接接頭的性能。

⑵過熱區(qū)被加熱到Ac3以上100～200°C至固相線溫度區(qū)間。奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，故塑性、韌性降低，對易淬火鋼，此區(qū)脆性更大⒉焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)等。8⑶正火區(qū)被加熱到Ac1到Ac3以上100～200°C區(qū)間。在此區(qū)溫度范圍內(nèi)，加熱時發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉膴W氏體晶粒，冷卻后為均勻而細小的鐵素體和珠光體，其力學(xué)性能優(yōu)于母材。⑷部分相變區(qū)相當于加熱到Ac1～Ac3溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成細小奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但晶粒有長大趨勢。冷卻后晶粒大小不均，因而其力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。

焊接熱影響區(qū)的大小和組織、性能變化的程度，決定于焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式和焊后冷卻速度等因素。增加焊接速度或減少焊接電流都能減少焊接熱影響區(qū)。

⑶正火區(qū)9焊接成形工藝培訓(xùn)教材10三、改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法焊接熱影響區(qū)在電弧焊焊接接頭中是不可避免的。用焊條電弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)時，熱影響區(qū)較窄，危害性較小，焊后不進行熱處理即可使用。但對重要的碳鋼構(gòu)件、合金鋼構(gòu)件、電渣焊焊接的構(gòu)件為消除熱影響區(qū)影響，一般采用焊后正火處理。對焊后不能進行熱處理金屬材料或構(gòu)件，則只能在正確選擇焊接方法與焊接工藝上來減少焊接熱影響區(qū)的范圍。三、改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法11§1.3焊接應(yīng)力與變形焊接過程中，焊縫被加熱處于液態(tài)，相鄰的金屬加熱到很高的溫度，然后再快速冷卻下來，各點處溫度不同，冷卻速度也不相同，在熱脹冷縮和塑性變形的影響下，必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋。焊縫是靠一個移動的點熱源加熱，然后逐次冷卻下來形成的，因此應(yīng)力的形成、大小和分布狀況較復(fù)雜?！?.3焊接應(yīng)力與變形焊接過程中，焊縫被加熱處于液態(tài)，相鄰12焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，承載能力大為降低，對于接觸腐蝕性介質(zhì)的焊件，應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象加劇，減少使用期限。假定整條焊縫同時形成，則應(yīng)力分布如圖4-5焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，承載能力大為降低，對13對于承受重載的重要構(gòu)件、壓力容器等，焊接應(yīng)力的防止和消除：①選擇塑性好的材料。②避免焊縫密集交叉，焊縫過長，截面過大。③合理的焊接次序。圖4-6a為正確。

對于承受重載的重要構(gòu)件、壓力容器等，焊接應(yīng)力的防止和消除：14焊接成形工藝培訓(xùn)教材15

④焊前預(yù)熱，可減小溫差，減少焊接應(yīng)力較為效。⑤采用小能量焊接方法，或焊后立即捶擊。⑥需較徹底地消除焊接應(yīng)力時，焊后去應(yīng)力退火。⑦采用水壓試驗或振動法消除焊接應(yīng)力。④焊前預(yù)熱，可減小溫差，減少焊接應(yīng)力較為效。16焊接變形：由焊接應(yīng)力引起。變形種類：圖4-7收縮變形角變形彎曲變形扭曲變形波浪變形

焊接變形：由焊接應(yīng)力引起。17焊件產(chǎn)生變形主要由焊接應(yīng)力引起的，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對防止焊接變形有時是有效的。當對焊件的變形有較高的限定時：結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)采用：對稱結(jié)構(gòu)或大剛度結(jié)構(gòu)、焊縫對稱分布結(jié)構(gòu)。

施焊中：采用反變形措施或剛性夾持方法（剛性夾持不適于淬硬性較大的鋼結(jié)構(gòu)和鑄鐵件）焊件產(chǎn)生變形主要由焊接應(yīng)力引起的，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對防止焊18焊接成形工藝培訓(xùn)教材19焊接成形工藝培訓(xùn)教材20焊接應(yīng)力過大的嚴重后果是焊件（工件）產(chǎn)生裂紋，危害極大，對重要工件焊后應(yīng)探傷。焊接裂紋與：焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有關(guān)；和焊縫金屬的結(jié)晶特點（結(jié)晶區(qū)間要?。┯嘘P(guān)；含氫量的多少有關(guān)。所以焊接中應(yīng)：合理選材、采取措施減少應(yīng)力、選用合理的焊接工藝、焊接參數(shù)（如：采用堿性焊條、小能量焊接、預(yù)熱、合理的焊接次序等

焊接成形工藝培訓(xùn)教材21§1.4焊條電弧焊焊條電弧焊（即手工電弧焊）適于高強度鋼、鑄鋼、鑄鐵、和非鐵合金，其焊接接頭可與工件的強度相近，是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法。一、焊條電弧焊的焊接過程電弧在工件和焊條之間燃燒，產(chǎn)生高溫，電弧熱使工件、焊芯同時熔化，形成熔池。同時藥皮熔化和分解。藥皮熔化→進入熔池發(fā)生反應(yīng)→形成熔渣→保護熔化金屬。藥皮分解→CO2,CO,H2等氣體→圍繞在電弧周圍→保護熔化金屬。§1.4焊條電弧焊焊條電弧焊（即手工電弧焊）22焊縫質(zhì)量有很多因數(shù)決定，如母材金屬和焊條質(zhì)量、焊前的清理程度、焊時電弧的穩(wěn)定情況、焊接參數(shù)、焊接操作技術(shù)、焊后冷卻速度、以及焊后熱處理等。焊縫質(zhì)量有很多因數(shù)決定，如母材23二、電焊條⒈焊芯起導(dǎo)電和填充焊縫作用，直徑最小為1.6，最大為8。常用φ3.2~φ5。

二、電焊條24⒉焊條藥皮主要作用：提高電弧穩(wěn)定性；防止空氣對熔化金屬的有害作用；對溶池脫氧，加入合金元素，以保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。⒊焊條的種類、型號和牌號焊條有七大類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、銅焊條、鋁焊條焊條的型號、牌號型號牌號關(guān)系東工機械零件設(shè)計手冊P682表8-39碳鋼焊條⒉焊條藥皮25焊接成形工藝培訓(xùn)教材26焊條型號牌號藥皮類型焊接電源焊接位置用途E4303J422鈦鈣型交流或直流全位置焊接用于較重要的低碳鋼及強度等級較低的低合金鋼，如09Mn2等。J422GM適于海上平臺、船舶、工程機械等表面裝飾焊縫的焊接J422Fe適于較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)焊接E5016J506低氫鉀型交流或直流全位置焊接用于中碳鋼和低合金鋼的焊接如：16Mn，9Mn2Si。摘自GB5117-85焊條牌號藥皮焊接電源用途E4303J422鈦鈣型交27第3、4位組合表示焊接電流種類、藥皮類型表示抗拉強度Kgf/mm2

E4303第3位表示焊接位置表示焊條例：第3、4位組合表示焊接電流種類、藥皮類型表示抗拉強度Kgf/28J422——牌號（焊接行業(yè)中焊條代號）藥皮類型、電流種類、1—5酸性、6、7堿性抗拉強度420MPa結(jié)構(gòu)鋼焊條。J422——牌號（焊接行業(yè)中焊條代號）藥皮類型、電流種類、129注意：

#焊條型號是國家標準中的焊條代號

#焊條牌號是焊接行業(yè)的焊條代號，注意型號和牌號的對應(yīng)關(guān)系

#按熔渣性質(zhì)，焊條可分為兩類：酸性焊條：藥皮熔渣中的酸性氧化物較多，適于各種電源，成本低，但焊縫的塑性、韌性差，操作性好，滲合金作用弱不宜焊接受動載荷和要求高強度的重要結(jié)構(gòu)件堿性焊條：熔渣中堿性氧化物多，一般采用直流電源。焊縫塑性、韌性好，抗沖擊能力強，價格較高，操作性差，故只適于焊接重要結(jié)構(gòu)件。注意：30焊接成形工藝培訓(xùn)教材31⒋焊條選用原則選用焊條通常是根據(jù)焊件化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗裂性、耐腐蝕性、以及耐高溫性能等要求選用相應(yīng)的焊條種類。(1)低碳鋼、普通低合金鋼構(gòu)件焊縫與母材等強度。注意：鋼材按屈服強度定等級，結(jié)構(gòu)鋼焊條的等級是指焊縫金屬抗拉強度最低保證值。(2)同一強度等級酸堿性焊條的選用堿性焊條：要求塑性好、沖擊韌性高、抗裂性好、低溫性好。酸性焊條：受力不復(fù)雜，母材質(zhì)量較好，盡量選用較便宜的酸性焊條。⒋焊條選用原則32(3)低碳鋼與低合金鋼焊接，按接頭中強度較低者選焊條。

(4)鑄鋼易裂一般應(yīng)選堿性，且采用適當工藝，如預(yù)熱。(5)特殊性能要求鋼，選相應(yīng)焊條，以保證焊縫主要化學(xué)成分、性能與母材相同。(3)低碳鋼與低合金鋼焊接，按接頭中強度較低者選焊條33§1.5埋弧焊一、埋弧焊的焊接過程焊絲不斷地被送絲機構(gòu)送入電弧區(qū)，并保持選定的弧長。焊接時焊機移動或工件移動，焊劑從漏斗中不斷流出灑在被焊部位，電弧在焊劑下燃燒，熔化后形成熔渣覆蓋在焊縫表面。

§1.5埋弧焊一、埋弧焊的焊接過程34電弧燃燒后，工件和焊絲形成較大體積的熔池，熔池金屬被電弧氣體排擠向后堆積形成焊縫。由于高溫焊劑被熔化成熔渣，與熔池金屬發(fā)生物理化學(xué)作用。部分焊劑被蒸發(fā)形成氣體，將電弧周圍熔渣排開，形成一個封閉的熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定壓力，保護熔池，不與空氣接觸，又防止了金屬飛濺。焊絲上沒有涂料，允許提高電流密度，電流密度增加，電弧吹力也增加，同時熱量也增加，熔池深度大，熔池體積也大。電弧燃燒后，工件和焊絲形成較大體積的熔池，熔池金屬被35二、埋弧焊特點P140生產(chǎn)率高電流大可使生產(chǎn)率提高；更換焊絲的時間較節(jié)約。焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定電弧區(qū)保護嚴密，熔池保持液態(tài)時間較長，冶金過程進行較完善焊接參數(shù)能自動控制。節(jié)省金屬材料因熔池較大，20～25mm以下的工件可不開坡口進行焊接。改善了勞動條件看不見弧光，煙霧很少，可改善了勞動條件看不見弧光，煙霧很少，可進行自動焊接。設(shè)備費用較貴，工藝裝備較復(fù)雜。只適于焊接長的直線焊縫，較大直徑環(huán)形和縱向焊縫。厚板為主，薄板焊接受到限制。

二、埋弧焊特點P14036三、焊絲與焊劑埋弧焊劑可分為熔煉焊絲和陶質(zhì)焊劑兩大類。熔煉焊劑又可分為高錳、中錳低錳和無錳幾種。大批大量常用熔煉焊劑。三、焊絲與焊劑37四、埋弧焊工藝要求：下料、坡口加工要求較嚴，以保證組裝間隙均勻，焊前將焊縫兩側(cè)50~60mm內(nèi)一切污垢和鐵銹除掉，以免產(chǎn)生氣孔。一般在平焊位置焊接。對20mm以下工件可單面焊，如有要求可雙面焊。對20mm以上工件可雙面焊，或開坡口單面焊。焊縫兩頭應(yīng)加引弧板和引出板，焊后去除。四、埋弧焊工藝38焊接成形工藝培訓(xùn)教材39為保持焊縫成型和防止燒穿，焊接時要用焊劑墊。

焊接成形工藝培訓(xùn)教材40§1.6氣體保護焊一、氬弧焊

★氬弧焊以氬氣作保護氣體的電弧焊，焊接質(zhì)量較高。按所用的電極不同，氬弧焊可分為不熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。

1.不熔化極氬弧焊：鈰鎢棒作電極，只適于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄件時，常用卷邊直接焊接。焊接較厚工件時，需添加填充金屬。焊接鋼材時，多用直流正接以減少鎢極的燒損。焊接鋁、鎂及其合金時則希望用直流反接或交流電源。

2.熔化極氬弧焊：以連續(xù)送進的焊絲作為電極進行焊接。此時可用較大電流焊接厚度25mm以下工件。

★對氬氣要求純度99.7％以上，焊前必須把接頭表面清理干凈。?！?.6氣體保護焊一、氬弧焊41★特點：

1.適于各種合金鋼、易氧化的非鐵合金及鎬、鉬等稀有金屬。

2.電弧穩(wěn)定，飛濺小，表面沒有熔渣，成型美觀。

3.明弧可見，易于操作，易實現(xiàn)全位置自動焊接。

4.熱影響區(qū)窄，因而工件變形小。目前主要用于：焊接鋁、鎂、鈦及其合金，也用于焊接不銹鋼、耐熱鋼、一些重要低合金鋼★特點：42二、二氧化碳氣體保護焊★以CO2作為保護氣體的電弧焊。焊絲作電極，焊絲的送進靠送絲機構(gòu)實現(xiàn)?！锾攸c

1.成本低CO2的價格低。

2.生產(chǎn)率高焊絲的送進是機械化或自動化；電流密度大，電弧熱量集中，故焊接速度較快；焊后無渣殼，節(jié)約了清理時間。

3.操作性能好明弧焊接，易于觀察。適于各種位置的焊接。

4.質(zhì)量較好焊接熱影響區(qū)較小，變形和產(chǎn)生裂紋的傾向小。

5.飛濺較嚴重，焊縫不夠光滑，易有氣孔。主要用于30mm以下低碳鋼、部分低合金鋼焊件，尤其適宜薄板。二、二氧化碳氣體保護焊43焊接成形工藝培訓(xùn)教材44第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材料的焊接第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材45一、點焊焊接時電極壓緊工件，接通電流，電阻熱使局部金屬熔化形成熔核，斷電后繼續(xù)保持壓力或加大壓力，使熔核凝固形成焊點。分流現(xiàn)象：一個點焊好后，焊另一個點，有一部分電流流經(jīng)已焊好的點處，稱為分流現(xiàn)象。焊接質(zhì)量的主要因素有焊接電流、通電時間、電極壓力及工件表面清理情況等。工件越厚，焊件導(dǎo)電性越好分流現(xiàn)象越嚴重影響焊接質(zhì)量。所以點焊有焊點間最小距離限制。第一節(jié)電阻焊第一節(jié)電阻焊46焊接成形工藝培訓(xùn)教材47

點焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短時間內(nèi)通以大電流的規(guī)范，生產(chǎn)率高，焊件變變形小適合焊接導(dǎo)熱性能較好的金屬。軟規(guī)范是指在較長的時間內(nèi)通以較小的電流。生產(chǎn)率較低，適合焊接有淬硬傾向的金屬。電極壓力應(yīng)選擇適當，壓力大時，可消除熔核凝固時可能產(chǎn)生的縮松縮孔，但電極和工件間的接觸電阻減小，影響電阻熱。工件表面狀態(tài)對焊接質(zhì)量影響很大，可對工件進行酸洗、噴砂或打磨處理。點焊主要適于厚度為4mm以下的薄板、沖壓結(jié)構(gòu)以及線材的焊接。每次焊一個或多個點。

點焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短48二、縫焊縫焊和點焊過程相似，只是用旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾動電極代替柱狀電極。盤狀電極壓緊焊件并滾動，同時也帶動焊件向前移動配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)重疊的焊縫。焊點相互重疊50％以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁結(jié)構(gòu)?？p焊只適用于3mm以下的薄壁結(jié)構(gòu)。二、縫焊49三、對焊1.電阻對焊將兩個工件裝夾在對焊機的電機鉗口中，使兩個工件的端面接觸，并壓緊，然后通電，產(chǎn)生電阻熱加熱到塑性狀態(tài)，再施以較大的力，并同時斷電，使接頭在高溫下產(chǎn)生一定的塑性變形而焊接起來。對焊接頭較光滑，對焊前應(yīng)認真清理端面，否則易發(fā)生連接不牢現(xiàn)象。此外，高溫端面易氧化，質(zhì)量不易保證。電阻對焊一般只用于焊接截面形狀簡單，直徑或邊長小于20mm強度要求不高的工件。三、對焊502.閃光對焊將兩工件稍加清理后夾在電極鉗口內(nèi)，輕微接觸，因工件表面不平，使某些點接觸，通以電流，接觸點的金屬被迅速加熱熔化，甚至蒸發(fā)，液體金屬發(fā)生爆破，形成閃光，保持一定時間，迅速對焊件施加頂鍛力，并切斷電源焊件在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而焊在一起。對焊質(zhì)量好，強度高，閃光火化以玷污其他設(shè)備與環(huán)境。接頭處焊后有毛刺需清理。閃光對焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金屬，也可焊異種金屬，被焊工件小到0.01mm的金屬絲，也可焊端面大到20000mm2的金屬棒和金屬型材。焊件斷面應(yīng)盡量相同，圓棒直徑、方鋼邊長和管子壁厚之差均不應(yīng)超過25％。對焊主要用于刀具、管子、鋼筋、鋼軌、錨鏈等的焊接2.閃光對焊51第二節(jié)摩擦焊摩擦焊是利用工件之間相互摩擦產(chǎn)生的熱量，同時加壓而進行焊接的方法。方法是對工件施以壓力并轉(zhuǎn)動工件，產(chǎn)生熱量，驟然停止轉(zhuǎn)動工件并加大壓力，使兩焊件產(chǎn)生塑性變形而焊接起來。摩擦焊接頭質(zhì)量好而且穩(wěn)定，可焊同種金屬，也可焊異種金屬，生產(chǎn)率高，電能消耗少，一次性投資大。摩擦焊廣泛用于圓形工件、棒料及管件類焊接。實心焊件的直徑為2mm～100mm，管類焊件外徑最大可達150mm。第二節(jié)摩擦焊摩擦焊是利用工件之間相互摩擦產(chǎn)生的熱量，同時52焊接成形工藝培訓(xùn)教材53第三節(jié)釬焊釬焊是利用熔點比焊件的釬料作為填充金屬，加熱時釬料熔化而將焊件連接起來的焊接方法。一、硬釬焊釬料熔點在450℃以上，接頭強度在200Mpa以上。釬料有銅基、銀基和鎳基等。主要用于受力較大的鋼鐵和銅合金的焊件，如自行車架、帶鋸鋸條等以及工具、刀具的焊接。第三節(jié)釬焊釬焊是利用熔點比焊件的釬料作為填充金屬，加熱時54二、軟釬焊釬料熔點在450℃以下，接頭強度較低，一般不超過70MPa。只用于焊接受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以通常稱錫焊。常用的焊劑為松香或氯化鋅溶液，加熱方法有烙鐵加熱、火焰加熱電阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱等。主要用于制造精密儀表、電器部件異種金屬構(gòu)件復(fù)雜薄板構(gòu)件等。釬焊一般不適于鋼結(jié)構(gòu)件、重載動載零件的焊接。二、軟釬焊55焊接成形工藝培訓(xùn)教材56第四節(jié)電渣焊★電渣焊：是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進行焊接的方法。電渣焊一般都是在直立位置焊接，兩個工件接頭相距25～35mm，固態(tài)溶劑熔化后形成的渣池具有較大的電阻，當電流通過時產(chǎn)生大量的電阻熱，使渣池溫度保持在1700～2000℃焊接時焊絲不斷被送進并被熔化，熔池和渣池逐漸上升，冷卻塊也同時配合上升，從而使立焊縫由下向上順次形成?！镫娫竿ǔ６际窃诖怪蔽恢昧⒑?，單絲不擺動可焊厚度40~60mm，單絲擺動可焊厚度為

60～150mm，三絲擺動可焊450mm工件第四節(jié)電渣焊★電渣焊：是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作57★特點：1)可一次焊很厚的工件；

2)生產(chǎn)率高，成本低，工件不需要開坡口；

3)焊縫金屬比較純凈，電渣焊的熔池保護嚴密，保持液態(tài)的時間較長冶金過程較完善，熔池中的氣體和雜質(zhì)有充分時間浮出；

4)焊接后冷卻速度較慢，焊接應(yīng)力較小，相應(yīng)晶粒粗大。一般要焊后熱處理，如正火處理。

★另外還有真空電子束焊接，激光焊接，見p154～155★特點：1)可一次焊很厚的工件；58焊接成形工藝培訓(xùn)教材59第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材料的焊接第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材60一、焊接性的概念

★金屬材料的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法，焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

★焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工藝，焊接性可有很大差別。★焊接性包括兩個方面：一是工藝焊接性，二是使用焊接性（接頭使用中的可靠性）§3.1金屬材料的焊接性一、焊接性的概念§3.1金屬材料的焊接性61二、鋼材焊接性的估算方法★影響鋼材焊接性的主要因素是化學(xué)成分，碳的影響最為明顯，其它元素影響可折合成碳的影響。計算公式見P157w(c)當量＝w(c)+w(Mn)/6+(w(Cr)+w(Mo)+w(v)]/5+[W(ni)+w(Cu)]/15(％)

式中各元素符號為鋼中相應(yīng)元素的質(zhì)量百分數(shù)二、鋼材焊接性的估算方法62★根據(jù)經(jīng)驗

w(c)當量＜0.4％時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。一般焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂紋。但厚大工件或在低溫下焊接時,應(yīng)考慮預(yù)熱。

w(c)當量＝0.4％～0.6％時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性能相對較差。焊前工件需要適當預(yù)熱，焊后要緩冷。要采取一定的工藝措施才能防止裂紋。

w(c)＞0.6％時，鋼材塑性較低，淬硬傾向明顯，焊接性不好，焊前必須預(yù)熱到較高的溫度，焊接時要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進行適當?shù)臒崽幚??！锔鶕?jù)經(jīng)驗63注意:當量法估算是粗略的，因為鋼材的焊接性還受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度等因數(shù)影響，實際工作中根據(jù)實際情況進行抗裂試驗及焊接接頭使用焊接性的試驗。注意:當量法估算是粗略的，因為鋼材的焊接性還受結(jié)構(gòu)64三、小型抗裂試驗法焊完后在室溫下放置24小時，先檢查焊縫及熱影響區(qū)有無表面裂紋，再從垂直焊縫方向切取厚度為15mm的金相磨片兩塊，進行低倍放大檢查是否存在內(nèi)裂紋?？沙醪皆u定材料的焊接性。而后調(diào)整工藝

(如預(yù)熱、緩冷等)再焊接試板，直至不產(chǎn)生裂紋。三、小型抗裂試驗法65一、低碳鋼的焊接低碳鋼的含碳量≤0.25％，其塑性好。一般沒有淬硬傾向，對焊接過程不敏感，焊接性好。不需要采取特殊的工藝措施，除電渣焊外，通常在焊后不需要進行熱處理。厚度＞50mm的低碳鋼結(jié)構(gòu)，常用大電流多層焊，焊后應(yīng)進行消除內(nèi)應(yīng)力退火。低溫下焊接剛度較大的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)焊前預(yù)熱。低碳鋼應(yīng)用最廣泛的是焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護焊和電阻焊等?！?.2碳鋼的焊接一、低碳鋼的焊接§3.2碳鋼的焊接66采用熔焊法焊接鋼結(jié)構(gòu)時，焊接材料及工藝的選擇主要應(yīng)保證焊接接頭與工件材料等強度。焊條電弧焊焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)，可選用E4313（J421）、E4303（J422）、E4320（J424）焊條焊接動載荷結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、或厚板結(jié)構(gòu)時，應(yīng)選用E4316（J426）、E4315（J427）、E5015（J507）焊條埋弧焊時，一般采用H08A或H08MnA焊絲配焊劑431進行焊接采用熔焊法焊接鋼結(jié)構(gòu)時，焊接材料及工藝的選擇主67二、中、高碳鋼的焊接中碳鋼含碳量在0.25％～0.6％之間。隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變差，生產(chǎn)中主要焊接各種中碳鋼的鑄件和鍛件。

二、中、高碳鋼的焊接68中碳鋼的焊接特點：

1.熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋；中碳鋼屬淬火鋼，熱影響區(qū)金屬被加熱超過淬火溫度區(qū)段時，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。2.焊縫金屬產(chǎn)生熱裂傾向大；工件材料中的含C、S、P量遠遠高于焊芯，工件材料熔化后進入熔池使焊縫金屬含碳量增加，塑性下降。再加上S、P等雜質(zhì)存在焊縫及熔合區(qū)在相變前可能因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，因此，焊前必須預(yù)熱，同時減慢熱影響區(qū)的冷卻速度以免產(chǎn)生淬硬組織中碳鋼的焊接特點：69中碳鋼多用焊條電弧焊。厚件可采用電渣焊，焊后進行熱處理。焊條應(yīng)采用抗裂性能較好的低氫焊條。要求焊縫和工件材料等強度時，可選用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607)焊條，不要求等強度時，可選用E4315（J427）型強度低些的焊條以提高焊縫的塑性。無論用那種焊條，均應(yīng)選用細焊條、小電流，開坡口進行多層焊，以防止工件材料過多地進入焊縫，同時也可減小焊接熱影響區(qū)的寬度。高碳鋼焊接特點與中碳鋼相似，由于含碳量更高，焊接性變得更差，預(yù)熱的溫度更高，工藝措施更嚴格實際上，高碳鋼的焊接只限于用焊條電弧焊進行修補工作。中碳鋼多用焊條電弧焊。厚件可采用電渣焊，焊后進行熱處理70§3.3合金鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼兩大類。機械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼用于焊接結(jié)構(gòu)較少。如需焊接，焊接工藝措施與中碳鋼基本相同。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接特點如下:§3.3合金鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼分為機械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和711.熱影響區(qū)的淬硬傾向鋼中含碳量及合金元素越多，鋼材強度級別越高則焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向越大。強度級別較大的低合金鋼淬硬傾向增加，熱影響區(qū)易產(chǎn)生馬氏體組織，硬度明顯增高，塑性韌性則下降。2.焊接接頭的裂紋傾向隨著鋼材強度級別提高產(chǎn)生冷裂紋的傾向也加劇。影響冷裂紋的因素主要由三方面：焊縫和熱影響區(qū)的含氫量；熱影響區(qū)的含氫量；焊接接頭的應(yīng)力大小。我國低合金鋼產(chǎn)生熱裂紋的傾向不大。1.熱影響區(qū)的淬硬傾向72根據(jù)低合金鋼的焊接特點，生產(chǎn)中采取以下措施進行焊接：1.對于強度級別較低的鋼材在常溫下與對待低碳鋼一樣。在低溫或大剛度、大厚度結(jié)構(gòu)進行小焊腳、短焊縫焊接時應(yīng)防止淬硬組織，要適當增大電流減慢焊接速度、選用抗裂性強的低氫焊條，必要時需預(yù)熱。對鍋爐、受壓容器等重要構(gòu)件，當厚度大于20mm時，焊后必須退火，以消除應(yīng)力。

2.對于強度級別較高的低合金鋼構(gòu)件，焊前一般均需預(yù)熱，焊接時，應(yīng)調(diào)整焊接參數(shù)以控制熱影響區(qū)的冷卻速度不宜過快。焊后應(yīng)進行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。不能立即熱處理時，可先進行消氫處理，防止因氫引起的冷裂。

根據(jù)低合金鋼的焊接特點，生產(chǎn)中采取以下措施進行焊接：73§3.4鑄鐵的補焊

鑄鐵的焊接主要是補焊，有熱焊預(yù)熱到600～700℃，冷焊預(yù)熱在400℃以下?！?.4鑄鐵的補焊

鑄鐵的焊接主要是補焊，有熱焊預(yù)熱到74第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材料的焊接第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材75

在滿足工作性能要求的前提下，首先要考慮焊接性較好的材料。低碳鋼和含碳量小于0.4％的低合金鋼都有良好的焊接性，設(shè)計中應(yīng)盡量選用；含碳量大于0.4％和碳當量大于0.4％的合金鋼，焊接性不好，設(shè)計時一般不宜選用。若必須選用，應(yīng)在設(shè)計中和生產(chǎn)中采取必要的措施。強度級別較低的低合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接性能與低碳鋼基本相同，而強度明顯提高，應(yīng)優(yōu)先選用。強度級別較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接性能稍差些，設(shè)計強度要求高的重要結(jié)構(gòu)可以選用。鎮(zhèn)靜鋼脫氧完全，組織致密，質(zhì)量較高，可選作重要的焊接結(jié)構(gòu)。沸騰鋼含氧量較多組織成分不均勻，焊接時易產(chǎn)生裂紋。承受動載荷、在嚴寒下工作的重要構(gòu)件等情況不宜選用。異種金屬焊接時，必須特別注意它們的焊接性及其差異。一般要求接頭強度不低于被焊鋼材中的強度較低者。設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)時多用型材，以降低重量，減少焊縫，簡化工藝。還可以選用鑄鋼件、鍛件或沖壓件來焊接?！?.1焊接結(jié)構(gòu)件材料選擇

在滿足工作性能要求的前提下，首先要考慮焊接性較好的材料?！?6焊接成形工藝培訓(xùn)教材77§4.2焊接接頭的工藝設(shè)計一、焊縫的布置1.焊縫布置應(yīng)盡量分散.兩條焊縫的間距一般要求大于三倍板厚

§4.2焊接接頭的工藝設(shè)計一、焊縫的布置782.焊縫的位置應(yīng)盡可能對稱布置。焊后不會發(fā)生明顯的變形。

2.焊縫的位置應(yīng)盡可能對稱布置。焊后不會發(fā)生明顯的變形。793.焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置

3.焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置804.焊縫應(yīng)盡量避開機械加工面圖4-41焊縫遠離機械加工表面的設(shè)計4.焊縫應(yīng)盡量避開機械加工面815.焊縫位置應(yīng)便于操作5.焊縫位置應(yīng)便于操作82此外，焊縫應(yīng)盡量放在平焊位置，盡可能避免仰焊縫，減少橫焊焊縫，盡量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次裝配點固。此外，焊縫應(yīng)盡量放在平焊位置，盡可能避免仰焊83二、接頭形式的選擇與設(shè)計接頭形式圖4-45焊條電弧焊接頭形式2.坡口形式氣焊，焊條電弧焊，氣體保護焊常用的幾種焊縫坡口形式與尺寸見圖4-45。焊條電弧焊對接焊接時,板厚為1～6mm時，一般可不開坡口（即I型坡口）直接焊成。二、接頭形式的選擇與設(shè)計84焊接成形工藝培訓(xùn)教材853.接頭過渡形式

3.接頭過渡形式864.其它焊接方法的接頭與坡口形式埋弧焊：接頭形式與焊條電弧焊基本相同，板厚小于12mm時可不開坡口(即I型坡口)，板厚小于24mm時按GB986-88《埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸》選定電渣焊：兩工件之間的間隙一般應(yīng)取25～35mm。

氣焊：一般采用對接接頭和角接接頭。4.其它焊接方法的接頭與坡口形式87演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！88第四篇焊接成形工藝第四篇焊接成形工藝89第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材料的焊接第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材90§1.1焊接電弧焊接電弧：是電極與工件之間氣體介質(zhì)中長時間的放電現(xiàn)象。一般情況下，電弧熱量在陽極區(qū)產(chǎn)生的較多，約占總熱量的43%，陰極約36%，弧柱約21%。溫度：用鋼焊條焊鋼材時陽極區(qū)—2600K

陰極區(qū)—2400K

電弧中心—6000~8000K§1.1焊接電弧焊接電?。菏请姌O與工件之間氣體介質(zhì)中長時間91使用直流電源焊接時有正接、反接兩種：正接：正極接工件—工件溫度可稍高一些。反接：負極接工件，工件溫度可稍低一些。交流焊機、無正反接特點，溫度均為2500K。焊機的空載電壓就是焊接時引弧電壓，一般為50~90V，電弧穩(wěn)定燃燒時電壓為電弧電壓。電弧長度越大，電弧電壓也越高，一般為16~35V使用直流電源焊接時有正接、反接兩種：92§1.2焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布各點處由常溫—較高溫度—常溫固態(tài)液態(tài)固態(tài)溫度變化如4-3圖

§1.2焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布93二、焊接接頭組織與性能以低碳鋼為例圖4-4中，二、焊接接頭組織與性能94⒈焊縫焊縫的結(jié)晶是從熔池底壁開始向中心成長。焊縫兩側(cè)工件方向冷卻較快，故形成的柱狀的鑄態(tài)組織，由鐵素體和少量的珠光體組成，熔池中部最后結(jié)晶，低熔點的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析物集中在焊縫中心，將影響焊縫的力學(xué)性能。

由于電弧吹力和保護氣體吹動，熔池底壁柱狀晶體成長受到干擾，柱狀晶體呈傾斜狀，晶粒有所細化。由于焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬性能可能不低于母材金屬的性能。⒈焊縫95⒉焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)等。⑴熔合區(qū)處于液相線、固相線之間，所以也稱半熔化區(qū)。因溫度過高而成為過熱粗晶，強度、塑性和韌性都下降。此處接頭斷面變化，易引起應(yīng)力集中。此區(qū)很大程度上決定著焊接接頭的性能。

⑵過熱區(qū)被加熱到Ac3以上100～200°C至固相線溫度區(qū)間。奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，故塑性、韌性降低，對易淬火鋼，此區(qū)脆性更大⒉焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)等。96⑶正火區(qū)被加熱到Ac1到Ac3以上100～200°C區(qū)間。在此區(qū)溫度范圍內(nèi)，加熱時發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉膴W氏體晶粒，冷卻后為均勻而細小的鐵素體和珠光體，其力學(xué)性能優(yōu)于母材。⑷部分相變區(qū)相當于加熱到Ac1～Ac3溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成細小奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但晶粒有長大趨勢。冷卻后晶粒大小不均，因而其力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。

焊接熱影響區(qū)的大小和組織、性能變化的程度，決定于焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式和焊后冷卻速度等因素。增加焊接速度或減少焊接電流都能減少焊接熱影響區(qū)。

⑶正火區(qū)97焊接成形工藝培訓(xùn)教材98三、改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法焊接熱影響區(qū)在電弧焊焊接接頭中是不可避免的。用焊條電弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)時，熱影響區(qū)較窄，危害性較小，焊后不進行熱處理即可使用。但對重要的碳鋼構(gòu)件、合金鋼構(gòu)件、電渣焊焊接的構(gòu)件為消除熱影響區(qū)影響，一般采用焊后正火處理。對焊后不能進行熱處理金屬材料或構(gòu)件，則只能在正確選擇焊接方法與焊接工藝上來減少焊接熱影響區(qū)的范圍。三、改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法99§1.3焊接應(yīng)力與變形焊接過程中，焊縫被加熱處于液態(tài)，相鄰的金屬加熱到很高的溫度，然后再快速冷卻下來，各點處溫度不同，冷卻速度也不相同，在熱脹冷縮和塑性變形的影響下，必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋。焊縫是靠一個移動的點熱源加熱，然后逐次冷卻下來形成的，因此應(yīng)力的形成、大小和分布狀況較復(fù)雜。§1.3焊接應(yīng)力與變形焊接過程中，焊縫被加熱處于液態(tài)，相鄰100焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，承載能力大為降低，對于接觸腐蝕性介質(zhì)的焊件，應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象加劇，減少使用期限。假定整條焊縫同時形成，則應(yīng)力分布如圖4-5焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，承載能力大為降低，對101對于承受重載的重要構(gòu)件、壓力容器等，焊接應(yīng)力的防止和消除：①選擇塑性好的材料。②避免焊縫密集交叉，焊縫過長，截面過大。③合理的焊接次序。圖4-6a為正確。

對于承受重載的重要構(gòu)件、壓力容器等，焊接應(yīng)力的防止和消除：102焊接成形工藝培訓(xùn)教材103

④焊前預(yù)熱，可減小溫差，減少焊接應(yīng)力較為效。⑤采用小能量焊接方法，或焊后立即捶擊。⑥需較徹底地消除焊接應(yīng)力時，焊后去應(yīng)力退火。⑦采用水壓試驗或振動法消除焊接應(yīng)力。④焊前預(yù)熱，可減小溫差，減少焊接應(yīng)力較為效。104焊接變形：由焊接應(yīng)力引起。變形種類：圖4-7收縮變形角變形彎曲變形扭曲變形波浪變形

焊接變形：由焊接應(yīng)力引起。105焊件產(chǎn)生變形主要由焊接應(yīng)力引起的，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對防止焊接變形有時是有效的。當對焊件的變形有較高的限定時：結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)采用：對稱結(jié)構(gòu)或大剛度結(jié)構(gòu)、焊縫對稱分布結(jié)構(gòu)。

施焊中：采用反變形措施或剛性夾持方法（剛性夾持不適于淬硬性較大的鋼結(jié)構(gòu)和鑄鐵件）焊件產(chǎn)生變形主要由焊接應(yīng)力引起的，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對防止焊106焊接成形工藝培訓(xùn)教材107焊接成形工藝培訓(xùn)教材108焊接應(yīng)力過大的嚴重后果是焊件（工件）產(chǎn)生裂紋，危害極大，對重要工件焊后應(yīng)探傷。焊接裂紋與：焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有關(guān)；和焊縫金屬的結(jié)晶特點（結(jié)晶區(qū)間要小）有關(guān)；含氫量的多少有關(guān)。所以焊接中應(yīng)：合理選材、采取措施減少應(yīng)力、選用合理的焊接工藝、焊接參數(shù)（如：采用堿性焊條、小能量焊接、預(yù)熱、合理的焊接次序等

焊接成形工藝培訓(xùn)教材109§1.4焊條電弧焊焊條電弧焊（即手工電弧焊）適于高強度鋼、鑄鋼、鑄鐵、和非鐵合金，其焊接接頭可與工件的強度相近，是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法。一、焊條電弧焊的焊接過程電弧在工件和焊條之間燃燒，產(chǎn)生高溫，電弧熱使工件、焊芯同時熔化，形成熔池。同時藥皮熔化和分解。藥皮熔化→進入熔池發(fā)生反應(yīng)→形成熔渣→保護熔化金屬。藥皮分解→CO2,CO,H2等氣體→圍繞在電弧周圍→保護熔化金屬?！?.4焊條電弧焊焊條電弧焊（即手工電弧焊）110焊縫質(zhì)量有很多因數(shù)決定，如母材金屬和焊條質(zhì)量、焊前的清理程度、焊時電弧的穩(wěn)定情況、焊接參數(shù)、焊接操作技術(shù)、焊后冷卻速度、以及焊后熱處理等。焊縫質(zhì)量有很多因數(shù)決定，如母材111二、電焊條⒈焊芯起導(dǎo)電和填充焊縫作用，直徑最小為1.6，最大為8。常用φ3.2~φ5。

二、電焊條112⒉焊條藥皮主要作用：提高電弧穩(wěn)定性；防止空氣對熔化金屬的有害作用；對溶池脫氧，加入合金元素，以保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。⒊焊條的種類、型號和牌號焊條有七大類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、銅焊條、鋁焊條焊條的型號、牌號型號牌號關(guān)系東工機械零件設(shè)計手冊P682表8-39碳鋼焊條⒉焊條藥皮113焊接成形工藝培訓(xùn)教材114焊條型號牌號藥皮類型焊接電源焊接位置用途E4303J422鈦鈣型交流或直流全位置焊接用于較重要的低碳鋼及強度等級較低的低合金鋼，如09Mn2等。J422GM適于海上平臺、船舶、工程機械等表面裝飾焊縫的焊接J422Fe適于較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)焊接E5016J506低氫鉀型交流或直流全位置焊接用于中碳鋼和低合金鋼的焊接如：16Mn，9Mn2Si。摘自GB5117-85焊條牌號藥皮焊接電源用途E4303J422鈦鈣型交115第3、4位組合表示焊接電流種類、藥皮類型表示抗拉強度Kgf/mm2

E4303第3位表示焊接位置表示焊條例：第3、4位組合表示焊接電流種類、藥皮類型表示抗拉強度Kgf/116J422——牌號（焊接行業(yè)中焊條代號）藥皮類型、電流種類、1—5酸性、6、7堿性抗拉強度420MPa結(jié)構(gòu)鋼焊條。J422——牌號（焊接行業(yè)中焊條代號）藥皮類型、電流種類、1117注意：

#焊條型號是國家標準中的焊條代號

#焊條牌號是焊接行業(yè)的焊條代號，注意型號和牌號的對應(yīng)關(guān)系

#按熔渣性質(zhì)，焊條可分為兩類：酸性焊條：藥皮熔渣中的酸性氧化物較多，適于各種電源，成本低，但焊縫的塑性、韌性差，操作性好，滲合金作用弱不宜焊接受動載荷和要求高強度的重要結(jié)構(gòu)件堿性焊條：熔渣中堿性氧化物多，一般采用直流電源。焊縫塑性、韌性好，抗沖擊能力強，價格較高，操作性差，故只適于焊接重要結(jié)構(gòu)件。注意：118焊接成形工藝培訓(xùn)教材119⒋焊條選用原則選用焊條通常是根據(jù)焊件化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗裂性、耐腐蝕性、以及耐高溫性能等要求選用相應(yīng)的焊條種類。(1)低碳鋼、普通低合金鋼構(gòu)件焊縫與母材等強度。注意：鋼材按屈服強度定等級，結(jié)構(gòu)鋼焊條的等級是指焊縫金屬抗拉強度最低保證值。(2)同一強度等級酸堿性焊條的選用堿性焊條：要求塑性好、沖擊韌性高、抗裂性好、低溫性好。酸性焊條：受力不復(fù)雜，母材質(zhì)量較好，盡量選用較便宜的酸性焊條。⒋焊條選用原則120(3)低碳鋼與低合金鋼焊接，按接頭中強度較低者選焊條。

(4)鑄鋼易裂一般應(yīng)選堿性，且采用適當工藝，如預(yù)熱。(5)特殊性能要求鋼，選相應(yīng)焊條，以保證焊縫主要化學(xué)成分、性能與母材相同。(3)低碳鋼與低合金鋼焊接，按接頭中強度較低者選焊條121§1.5埋弧焊一、埋弧焊的焊接過程焊絲不斷地被送絲機構(gòu)送入電弧區(qū)，并保持選定的弧長。焊接時焊機移動或工件移動，焊劑從漏斗中不斷流出灑在被焊部位，電弧在焊劑下燃燒，熔化后形成熔渣覆蓋在焊縫表面。

§1.5埋弧焊一、埋弧焊的焊接過程122電弧燃燒后，工件和焊絲形成較大體積的熔池，熔池金屬被電弧氣體排擠向后堆積形成焊縫。由于高溫焊劑被熔化成熔渣，與熔池金屬發(fā)生物理化學(xué)作用。部分焊劑被蒸發(fā)形成氣體，將電弧周圍熔渣排開，形成一個封閉的熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定壓力，保護熔池，不與空氣接觸，又防止了金屬飛濺。焊絲上沒有涂料，允許提高電流密度，電流密度增加，電弧吹力也增加，同時熱量也增加，熔池深度大，熔池體積也大。電弧燃燒后，工件和焊絲形成較大體積的熔池，熔池金屬被123二、埋弧焊特點P140生產(chǎn)率高電流大可使生產(chǎn)率提高；更換焊絲的時間較節(jié)約。焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定電弧區(qū)保護嚴密，熔池保持液態(tài)時間較長，冶金過程進行較完善焊接參數(shù)能自動控制。節(jié)省金屬材料因熔池較大，20～25mm以下的工件可不開坡口進行焊接。改善了勞動條件看不見弧光，煙霧很少，可改善了勞動條件看不見弧光，煙霧很少，可進行自動焊接。設(shè)備費用較貴，工藝裝備較復(fù)雜。只適于焊接長的直線焊縫，較大直徑環(huán)形和縱向焊縫。厚板為主，薄板焊接受到限制。

二、埋弧焊特點P140124三、焊絲與焊劑埋弧焊劑可分為熔煉焊絲和陶質(zhì)焊劑兩大類。熔煉焊劑又可分為高錳、中錳低錳和無錳幾種。大批大量常用熔煉焊劑。三、焊絲與焊劑125四、埋弧焊工藝要求：下料、坡口加工要求較嚴，以保證組裝間隙均勻，焊前將焊縫兩側(cè)50~60mm內(nèi)一切污垢和鐵銹除掉，以免產(chǎn)生氣孔。一般在平焊位置焊接。對20mm以下工件可單面焊，如有要求可雙面焊。對20mm以上工件可雙面焊，或開坡口單面焊。焊縫兩頭應(yīng)加引弧板和引出板，焊后去除。四、埋弧焊工藝126焊接成形工藝培訓(xùn)教材127為保持焊縫成型和防止燒穿，焊接時要用焊劑墊。

焊接成形工藝培訓(xùn)教材128§1.6氣體保護焊一、氬弧焊

★氬弧焊以氬氣作保護氣體的電弧焊，焊接質(zhì)量較高。按所用的電極不同，氬弧焊可分為不熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。

1.不熔化極氬弧焊：鈰鎢棒作電極，只適于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄件時，常用卷邊直接焊接。焊接較厚工件時，需添加填充金屬。焊接鋼材時，多用直流正接以減少鎢極的燒損。焊接鋁、鎂及其合金時則希望用直流反接或交流電源。

2.熔化極氬弧焊：以連續(xù)送進的焊絲作為電極進行焊接。此時可用較大電流焊接厚度25mm以下工件。

★對氬氣要求純度99.7％以上，焊前必須把接頭表面清理干凈。?！?.6氣體保護焊一、氬弧焊129★特點：

1.適于各種合金鋼、易氧化的非鐵合金及鎬、鉬等稀有金屬。

2.電弧穩(wěn)定，飛濺小，表面沒有熔渣，成型美觀。

3.明弧可見，易于操作，易實現(xiàn)全位置自動焊接。

4.熱影響區(qū)窄，因而工件變形小。目前主要用于：焊接鋁、鎂、鈦及其合金，也用于焊接不銹鋼、耐熱鋼、一些重要低合金鋼★特點：130二、二氧化碳氣體保護焊★以CO2作為保護氣體的電弧焊。焊絲作電極，焊絲的送進靠送絲機構(gòu)實現(xiàn)?！锾攸c

1.成本低CO2的價格低。

2.生產(chǎn)率高焊絲的送進是機械化或自動化；電流密度大，電弧熱量集中，故焊接速度較快；焊后無渣殼，節(jié)約了清理時間。

3.操作性能好明弧焊接，易于觀察。適于各種位置的焊接。

4.質(zhì)量較好焊接熱影響區(qū)較小，變形和產(chǎn)生裂紋的傾向小。

5.飛濺較嚴重，焊縫不夠光滑，易有氣孔。主要用于30mm以下低碳鋼、部分低合金鋼焊件，尤其適宜薄板。二、二氧化碳氣體保護焊131焊接成形工藝培訓(xùn)教材132第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材料的焊接第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材133一、點焊焊接時電極壓緊工件，接通電流，電阻熱使局部金屬熔化形成熔核，斷電后繼續(xù)保持壓力或加大壓力，使熔核凝固形成焊點。分流現(xiàn)象：一個點焊好后，焊另一個點，有一部分電流流經(jīng)已焊好的點處，稱為分流現(xiàn)象。焊接質(zhì)量的主要因素有焊接電流、通電時間、電極壓力及工件表面清理情況等。工件越厚，焊件導(dǎo)電性越好分流現(xiàn)象越嚴重影響焊接質(zhì)量。所以點焊有焊點間最小距離限制。第一節(jié)電阻焊第一節(jié)電阻焊134焊接成形工藝培訓(xùn)教材135

點焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短時間內(nèi)通以大電流的規(guī)范，生產(chǎn)率高，焊件變變形小適合焊接導(dǎo)熱性能較好的金屬。軟規(guī)范是指在較長的時間內(nèi)通以較小的電流。生產(chǎn)率較低，適合焊接有淬硬傾向的金屬。電極壓力應(yīng)選擇適當，壓力大時，可消除熔核凝固時可能產(chǎn)生的縮松縮孔，但電極和工件間的接觸電阻減小，影響電阻熱。工件表面狀態(tài)對焊接質(zhì)量影響很大，可對工件進行酸洗、噴砂或打磨處理。點焊主要適于厚度為4mm以下的薄板、沖壓結(jié)構(gòu)以及線材的焊接。每次焊一個或多個點。

點焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短136二、縫焊縫焊和點焊過程相似，只是用旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾動電極代替柱狀電極。盤狀電極壓緊焊件并滾動，同時也帶動焊件向前移動配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)重疊的焊縫。焊點相互重疊50％以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁結(jié)構(gòu)?？p焊只適用于3mm以下的薄壁結(jié)構(gòu)。二、縫焊137三、對焊1.電阻對焊將兩個工件裝夾在對焊機的電機鉗口中，使兩個工件的端面接觸，并壓緊，然后通電，產(chǎn)生電阻熱加熱到塑性狀態(tài)，再施以較大的力，并同時斷電，使接頭在高溫下產(chǎn)生一定的塑性變形而焊接起來。對焊接頭較光滑，對焊前應(yīng)認真清理端面，否則易發(fā)生連接不牢現(xiàn)象。此外，高溫端面易氧化，質(zhì)量不易保證。電阻對焊一般只用于焊接截面形狀簡單，直徑或邊長小于20mm強度要求不高的工件。三、對焊1382.閃光對焊將兩工件稍加清理后夾在電極鉗口內(nèi)，輕微接觸，因工件表面不平，使某些點接觸，通以電流，接觸點的金屬被迅速加熱熔化，甚至蒸發(fā)，液體金屬發(fā)生爆破，形成閃光，保持一定時間，迅速對焊件施加頂鍛力，并切斷電源焊件在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而焊在一起。對焊質(zhì)量好，強度高，閃光火化以玷污其他設(shè)備與環(huán)境。接頭處焊后有毛刺需清理。閃光對焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金屬，也可焊異種金屬，被焊工件小到0.01mm的金屬絲，也可焊端面大到20000mm2的金屬棒和金屬型材。焊件斷面應(yīng)盡量相同，圓棒直徑、方鋼邊長和管子壁厚之差均不應(yīng)超過25％。對焊主要用于刀具、管子、鋼筋、鋼軌、錨鏈等的焊接2.閃光對焊139第二節(jié)摩擦焊摩擦焊是利用工件之間相互摩擦產(chǎn)生的熱量，同時加壓而進行焊接的方法。方法是對工件施以壓力并轉(zhuǎn)動工件，產(chǎn)生熱量，驟然停止轉(zhuǎn)動工件并加大壓力，使兩焊件產(chǎn)生塑性變形而焊接起來。摩擦焊接頭質(zhì)量好而且穩(wěn)定，可焊同種金屬，也可焊異種金屬，生產(chǎn)率高，電能消耗少，一次性投資大。摩擦焊廣泛用于圓形工件、棒料及管件類焊接。實心焊件的直徑為2mm～100mm，管類焊件外徑最大可達150mm。第二節(jié)摩擦焊摩擦焊是利用工件之間相互摩擦產(chǎn)生的熱量，同時140焊接成形工藝培訓(xùn)教材141第三節(jié)釬焊釬焊是利用熔點比焊件的釬料作為填充金屬，加熱時釬料熔化而將焊件連接起來的焊接方法。一、硬釬焊釬料熔點在450℃以上，接頭強度在200Mpa以上。釬料有銅基、銀基和鎳基等。主要用于受力較大的鋼鐵和銅合金的焊件，如自行車架、帶鋸鋸條等以及工具、刀具的焊接。第三節(jié)釬焊釬焊是利用熔點比焊件的釬料作為填充金屬，加熱時142二、軟釬焊釬料熔點在450℃以下，接頭強度較低，一般不超過70MPa。只用于焊接受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以通常稱錫焊。常用的焊劑為松香或氯化鋅溶液，加熱方法有烙鐵加熱、火焰加熱電阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱等。主要用于制造精密儀表、電器部件異種金屬構(gòu)件復(fù)雜薄板構(gòu)件等。釬焊一般不適于鋼結(jié)構(gòu)件、重載動載零件的焊接。二、軟釬焊143焊接成形工藝培訓(xùn)教材144第四節(jié)電渣焊★電渣焊：是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進行焊接的方法。電渣焊一般都是在直立位置焊接，兩個工件接頭相距25～35mm，固態(tài)溶劑熔化后形成的渣池具有較大的電阻，當電流通過時產(chǎn)生大量的電阻熱，使渣池溫度保持在1700～2000℃焊接時焊絲不斷被送進并被熔化，熔池和渣池逐漸上升，冷卻塊也同時配合上升，從而使立焊縫由下向上順次形成。★電渣焊通常都是在垂直位置立焊，單絲不擺動可焊厚度40~60mm，單絲擺動可焊厚度為

60～150mm，三絲擺動可焊450mm工件第四節(jié)電渣焊★電渣焊：是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作145★特點：1)可一次焊很厚的工件；

2)生產(chǎn)率高，成本低，工件不需要開坡口；

3)焊縫金屬比較純凈，電渣焊的熔池保護嚴密，保持液態(tài)的時間較長冶金過程較完善，熔池中的氣體和雜質(zhì)有充分時間浮出；

4)焊接后冷卻速度較慢，焊接應(yīng)力較小，相應(yīng)晶粒粗大。一般要焊后熱處理，如正火處理。

★另外還有真空電子束焊接，激光焊接，見p154～155★特點：1)可一次焊很厚的工件；146焊接成形工藝培訓(xùn)教材147第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材料的焊接第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章電弧焊第二章其他常用焊接方法第三章常用金屬材148一、焊接性的概念

★金屬材料的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法，焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

★焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工藝，焊接性可有很大差別。★焊接性包括兩個方面：一是工藝焊接性，二是使用焊接性（接頭使用中的可靠性）§3.1金屬材料的焊接性一、焊接性的概念§3.1金屬材料的焊接性149二、鋼材焊接性的估算方法★影響鋼材焊接性的主要因素是化學(xué)成分，碳的影響最為明顯，其它元素影響可折合成碳的影響。計算公式見P157w(c)當量＝w(c)+w(Mn)/6+(w(Cr)+w(Mo)+w(v)]/5+[W(ni)+w(Cu)]/15(％)

式中各元素符號為鋼中相應(yīng)元素的質(zhì)量百分數(shù)二、鋼材焊接性的估算方法150★根據(jù)經(jīng)驗

w(c)當量＜0.4％時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。一般焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂紋。但厚大工件或在低溫下焊接時,應(yīng)考慮預(yù)熱。

w(c)當量＝0.4％～0.6％時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性能相對較差。焊前工件需要適當預(yù)熱，焊后要緩冷。要采取一定的工藝措施才能防止裂紋。

w(c)＞0.6％時，鋼材塑性較低，淬硬傾向明顯，焊接性不好，焊前必須預(yù)熱到較高的溫度，焊接時要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，