第一章 電 弧 焊

螺紋連接鉚接焊接連接方法熔化焊壓力焊釬焊焊接方法電弧焊氣焊其他焊電阻焊摩擦焊軟釬焊硬釬焊第一章電弧焊第一節(jié)焊接電弧

焊接電弧：在電極與工件之間的氣體介質(zhì)中長時(shí)間的放電現(xiàn)象，即在局部氣體介質(zhì)中有大量電子流通過的導(dǎo)電現(xiàn)象。電極：金屬絲、鎢絲、碳棒或焊條。正接是將工件接到電源的正極，焊條(或電極)接到負(fù)極；反接是將工件接到電源的負(fù)極，焊條(或電極)接到正極?？蛰d電壓：焊接時(shí)的引弧電壓，一般為50～90V。

電弧電壓：電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)的電壓，它與電弧長度(即焊條與工件間的距離)有關(guān)。電弧長度越大，電弧電壓也越高。一般情況下，電弧電壓在16—35V范圍之內(nèi)。第二節(jié)焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布焊接時(shí)，焊縫及其附近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。隨著各點(diǎn)金屬所在位置的不同，其最高加熱溫度是不同的。焊縫及其附近金屬構(gòu)成了焊接接頭。二、焊接接頭的組織與性能1、焊縫柱狀的鑄態(tài)組織，有雜質(zhì)偏析。2、焊接熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)金屬因焊接熱作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。(1)熔合區(qū)鑄態(tài)+過熱粗晶，窄但質(zhì)量差(2)過熱區(qū)過熱粗晶(3)正火區(qū)力學(xué)性能優(yōu)于母材。(4)部分相變區(qū)晶粒大小不均三、改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法焊后正火處理使焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變成為均勻的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，以改善焊接接頭的性能。正確選擇焊接方法與焊接工藝使熱影響區(qū)盡量小第三節(jié)焊接應(yīng)力與變形

加熱階段，近縫區(qū)金屬膨脹，但受到焊件冷金屬的阻礙，不能自由伸長而受壓，形成壓應(yīng)力。該壓應(yīng)力使處于塑性狀態(tài)的金屬產(chǎn)生壓縮變形。

冷卻階段，其收縮又受到周邊冷金屬的阻礙，不能縮短到自由收縮所應(yīng)達(dá)到的位置，因而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力(焊接應(yīng)力)。一、焊接應(yīng)力的防止和消除避免使焊縫密集交叉避免使焊縫截面過大和焊縫過長。確定正確的焊接次序(圖4—6b中A區(qū)易產(chǎn)生裂縫)。焊前對焊件預(yù)熱焊接中采用小能量焊接方法或錘擊焊縫焊后去應(yīng)力退火此外，亦可采用水壓試驗(yàn)或振動(dòng)法消除焊接應(yīng)力。二、焊接變形的基本類型。減小或不出現(xiàn)焊接變形的措施1、預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對防止焊接變形有時(shí)是有效的2、當(dāng)對焊件的變形有較高限定時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)3、采用反變形措施(圖4—8、圖4—9)或剛性夾持方法，都可減小焊件的變形。4、正確選擇焊接參數(shù)和焊接次序，對減小焊接變形也很重要(圖4—10、圖4—11)。5、對于焊后變形小但已超過允許值的焊件，可采用機(jī)械矯正法(圖4—12)或火焰加熱矯正法(圖4—13)加以消除。第四節(jié)焊條電弧焊一、焊條電弧焊的焊接過程電弧在焊條與被焊工件之間燃燒，電弧熱使工件和焊芯同時(shí)熔化形成熔池，同時(shí)也使焊條的藥皮熔化和分解。藥皮熔化后與液態(tài)金屬發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，所形成的熔渣不斷從熔池中浮起；藥皮受熱分解產(chǎn)生大量的CO2、CO和H2等保護(hù)氣體，圍繞在電弧周圍，熔渣和氣體能防止空氣中氧和氮的侵入，起保護(hù)熔化金屬的作用。二、電焊條

焊芯+藥皮(涂料)兩部分組成。焊芯起導(dǎo)電和填充焊縫的作用，藥皮則用于保證焊接順利進(jìn)行并使焊縫具有一定的化學(xué)成分和力學(xué)性能。1．焊芯焊芯(埋弧焊時(shí)為焊絲)是組成焊縫金屬的主要材料。2．焊條藥皮焊條藥皮在焊接過程中的作用主要是：提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，防止空氣對熔化金屬的有害作用，對熔池脫氧和加入合金元素，以保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。3．焊條的種類、型號(hào)和牌號(hào)

我國將焊條按化學(xué)成分劃分為七大類，即碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條及焊絲、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條等。其中應(yīng)用最多的是碳鋼焊條和低合金鋼焊條。4．焊條的選用原則

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、耐腐蝕性以及高溫性能等要求，選用相應(yīng)的焊條種類。再考慮焊接結(jié)構(gòu)形狀、受力情況、焊接設(shè)備條件和焊條售價(jià)來選定具體型號(hào)。第五節(jié)埋弧焊一、埋弧焊的焊接過程圖4—15是埋弧焊的縱截面圖。二、埋弧焊的特點(diǎn)(1)生產(chǎn)率高埋弧焊的電流常用到1000A以上，比焊條電弧焊高6—8倍，同時(shí)節(jié)省了更換焊條的時(shí)間，所以埋弧焊比焊條電弧焊提高生產(chǎn)率5～10倍。(2)焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定埋弧焊焊劑供給充足，電弧區(qū)保護(hù)嚴(yán)密，熔池保持液態(tài)時(shí)間較長，冶金過程進(jìn)行得較為完善，氣體與雜質(zhì)易于浮出。同時(shí)，焊接參數(shù)能自動(dòng)控制調(diào)整，焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定，焊縫成形美觀。(3)節(jié)省金屬材料埋弧焊熱量集中，熔深大，20～25mm以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接，而且沒有焊條頭的浪費(fèi)，飛濺很小，所以能節(jié)省大量金屬材料。(4)改善了勞動(dòng)條件埋弧焊看不到弧光，焊接煙霧也很少，焊接時(shí)只要焊工調(diào)整、管理焊機(jī)就可自動(dòng)進(jìn)行焊接，勞動(dòng)條件得到很大改善。三、埋弧焊的焊絲與焊劑埋弧焊時(shí)，焊絲的作用相當(dāng)于焊芯，焊劑的作用相當(dāng)于焊條藥皮。在焊接過程中，焊劑能隔離空氣，使焊縫金屬免受空氣侵害，同時(shí)對熔池金屬起類似焊條藥皮的一系列冶金作用。因此，焊絲和焊劑是決定焊縫金屬化學(xué)成分和性能的主要因素，應(yīng)合理選用。埋弧焊焊劑按照制造方法可分為熔煉焊劑和陶質(zhì)焊劑兩大類。四、埋弧焊工藝焊接前，應(yīng)將焊縫兩側(cè)50～60n皿內(nèi)的一切污垢與鐵銹除掉，以免產(chǎn)生氣孔。平焊位置，用以焊接對接租丁字形接頭的長直線焊縫和對接接頭環(huán)形焊縫。對接厚20mm以下工件時(shí)，可以采用單面焊接。如果設(shè)計(jì)上有要求(如鍋爐或容器)也可雙面焊接。工件厚度超過20mm時(shí)，可進(jìn)行雙面焊接，或采用開坡口單面焊接。由于引弧處和斷弧處質(zhì)量不易保證，焊前應(yīng)在接縫兩端焊上引弧板與引出板(圖4—16)，焊后再去掉。為了保持焊縫成形和防止燒穿，生產(chǎn)中常采用各種類型的焊劑墊和墊板(圖4—17)，或者先用焊條電弧焊封底。焊接簡體對接焊縫時(shí)(圖4—18)，工件以一定的焊接速度旋轉(zhuǎn)，焊絲位置不動(dòng)。為防止熔池金屬流失，焊絲位置應(yīng)逆旋轉(zhuǎn)方向偏離焊件中心線一定距離a，其大小視筒體直徑與焊接速度等而定。第六節(jié)氣體保護(hù)焊一、氬弧焊

氬弧焊是以氬氣作為保護(hù)氣體的電弧焊。氬氣是惰性氣體，可保護(hù)電極和熔池金屬不受空氣的有害作用。在高溫下，氬氣不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不溶于金屬，因此氬弧焊的質(zhì)量比較高。氬弧焊按所用電極的不同，可分為不熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。氬弧焊主要有以下特點(diǎn)：(1)適于焊接各類合金鋼、易氧化的非鐵金屬及鋯、鉭、鉬等稀有金屬材料。(2)氬弧焊電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密，表面沒有熔渣，成形美觀。(3)電弧和熔池區(qū)受氣流保護(hù)，明弧可見，便于操作，容易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接?，F(xiàn)已開始應(yīng)用于焊接生產(chǎn)的弧焊機(jī)器人，都是實(shí)現(xiàn)氬氙弧焊或CO2》保護(hù)焊的先進(jìn)設(shè)備。(4)電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池較小，焊接速度較快，焊接熱影響區(qū)較窄，因而工件焊后變形小。由于氬氣價(jià)格較高，氬弧焊目前主要用于焊接鋁、鎂、鈦及其合金，也用于焊接不銹鋼、耐熱鋼和一部分重要的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊件。二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是以CO2為保護(hù)氣體的電弧焊。它用焊絲作電極，靠焊絲和焊件之間產(chǎn)生的電弧熔化工件與焊絲，熔池凝固后成為焊縫。焊絲的送進(jìn)靠送絲機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。CO2氣體保護(hù)焊的焊接裝置如圖4--21所示。CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)是：優(yōu)點(diǎn)：(1)成本低(2)生產(chǎn)率高(3)操作性能好(4)質(zhì)量較好缺點(diǎn)：由于C02的氧化作用，熔滴飛濺較為嚴(yán)重