焊接工藝培訓(xùn)課件

焊接工藝

目錄

第

一

章

焊接基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)

焊接概述第二節(jié)焊接電弧第三節(jié)焊接接頭、坡口、焊縫和焊接位置第四節(jié)焊縫符號(hào)和焊接方法代號(hào)2L0G0·

焊接是制造金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的重要手段之一，它被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。焊接是目前應(yīng)用極為廣泛的永久性聯(lián)結(jié)方法之一。第一節(jié)

焊接概述第一章3L0G0第一節(jié)焊接概述第一章L0G04一、焊接的定義焊接就是通過加熱或加壓，或兩者并用，用或不用填充材料，使焊件達(dá)到結(jié)合的一種加工工藝方法。焊接最本質(zhì)的特點(diǎn)就是通過焊接使焊件達(dá)到結(jié)合，從而將原來分開的物體形成永久性連接的整體。焊接概述L0G0第一章5

二、

焊接的分類焊接的的分類方法很多，按其過程特點(diǎn)不同，可分為熔焊、壓焊和釬焊三類。如圖1-1.鍛焊真空釬焊感應(yīng)釬焊氣相釬焊爐中釬焊電阻釬焊鹽浴釬焊火焰釬焊烙鐵釬焊激光焊氣焊鋁熱焊電子束焊電渣焊電弧焊氫原子焊等離子弧焊氣體保護(hù)焊熔化極氬弧焊鎢極氬弧焊埋弧焊螺柱焊焊條電弧焊摩擦焊氣壓焊電阻焊超聲波焊擴(kuò)散焊爆炸焊第一章凸悍對(duì)焊縫焊點(diǎn)焊6金屬焊接L0G0釬焊壓焊熔焊1.熔焊熔焊是在焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，在不加壓力的情況下，完成焊接的方法。如：焊條電弧焊2.壓焊壓焊是在焊接過程中，必須對(duì)焊件施加壓力(加熱或不加

熱),以完成焊接的方法。3.釬焊釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。釬焊L0G0

電阻焊1

電阻焊2第一章

7在三類焊接方法中，應(yīng)用最多的是熔焊。壓焊中的電阻焊，在汽車制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。釬焊在電子器件生

產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用最廣泛。第一章8L0G0三、

焊接的特點(diǎn)焊接作為一種永久性的連接方法，具有鉚接等工藝達(dá)到第一章不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。焊接結(jié)構(gòu)鉚接結(jié)構(gòu)9L0G01.

連接性能好

可將板材、型材或鑄鍛件等進(jìn)行組合焊接，還可以將不同形狀及尺寸甚至不同材質(zhì)的材料(異種材料)連接起來。2.

焊縫質(zhì)量好

可以達(dá)到甚至超過母材的性能質(zhì)量。同時(shí)，焊接結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好，具有很好的氣密性及水密性，如壓力容器、

管道、鍋爐等。3.

焊接方法多樣

隨著焊接技術(shù)的飛速發(fā)展，焊接的工藝方法已達(dá)到50余種。4.

容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

如計(jì)算機(jī)、微電子、數(shù)字控制、信息處理、工業(yè)機(jī)器人、激光技術(shù)等，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于焊接領(lǐng)域。又如，汽車制造業(yè)中廣泛使用了點(diǎn)焊機(jī)械手等。在我國大型骨干企業(yè)，

焊接機(jī)械化、自動(dòng)化程度已達(dá)到60%～65%。第一章L0G010不足之處：例如，焊接時(shí)易產(chǎn)生焊接應(yīng)力，而削弱焊接結(jié)構(gòu)的承載能力；易產(chǎn)生焊接變形，影響焊接結(jié)構(gòu)的尺寸和精度；因工

藝或操作不當(dāng)，還會(huì)產(chǎn)生多種焊接缺陷，降低焊接結(jié)構(gòu)的安

全性能，產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)等。但是，在生產(chǎn)中通過優(yōu)化

焊接接頭設(shè)計(jì)、合理選材和施工以及嚴(yán)格管理等，可以克服

這些不足之處，使焊縫質(zhì)量達(dá)到很高的水平。第一章11L0G0四、

焊接技術(shù)的發(fā)展及趨勢最早出現(xiàn)的焊接是鍛焊，就是將兩塊熟鐵(鋼)加熱到紅熱狀態(tài)，用鍛打的方法將其連接在一起。焊接技術(shù)發(fā)展到今

天，已有焊條電弧焊、釬焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等50多種

焊接工藝方法在生產(chǎn)中被廣泛使用，焊接技術(shù)已經(jīng)從一種傳

統(tǒng)的熱加工工藝發(fā)展到了集材料、冶金、結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電子

多門類科學(xué)為一體的工程工藝學(xué)科。如：鳥巢沒有一處使用

螺釘。第一章12L0G0第二節(jié)

焊接電弧第一章L0G013電弧焊：

利用電弧作為熱源的熔焊方法。電弧焊是在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種焊接方法。焊接電弧是所有電弧焊的焊接熱源，它能連續(xù)持久地產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和大量的熱，能有效而簡便地把電能轉(zhuǎn)換為焊接

過程中所需要的熱能和機(jī)械能。第一章14L0G0由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或電極與母材間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)

象，稱為焊接電弧。焊條電弧焊電弧示意圖L0G0第一章15一、焊接電弧的本質(zhì)與一般的燃燒現(xiàn)象不同，焊接電弧是一種強(qiáng)烈而持久的氣體放電現(xiàn)象，在氣體放電過程中產(chǎn)生大量的熱能和強(qiáng)烈的

光。焊接電弧的實(shí)質(zhì)是氣體導(dǎo)電，把電能轉(zhuǎn)化成熱能，用來加熱被焊接金屬及填充金屬，從而形成焊接接頭。第一章16L0G0以焊條電弧焊直流正接法為例：正常狀態(tài)下，兩個(gè)電極之間不導(dǎo)電。在電弧電壓的作用下，兩電極之間的氣體被電離，連續(xù)不斷地產(chǎn)生足夠的

帶電粒子(電子和正離子),這樣氣體就呈現(xiàn)導(dǎo)電性。焊條陰極發(fā)射電子氣體電離充當(dāng)導(dǎo)體工件圖

1

-

4

焊接電弧的原理(直流正接)L0GO第一章焊地線夾頭焊條

牌縫金屬焊接電源伴17焊接電弧的產(chǎn)生包括兩個(gè)過程：一個(gè)過程是兩電極間的氣體被電離實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的過程；另一個(gè)過程是陰極發(fā)射電子、陽極吸收電子的過程。這兩個(gè)過程是焊接電弧產(chǎn)生和維持的兩個(gè)必要條件。第一章18L0G0焊條陰極區(qū)弧柱區(qū)陽極區(qū)圖

1

-

5

焊接

電

弧

的

結(jié)

構(gòu)

(

直

流

正

接

)二、

焊接電弧的結(jié)構(gòu)電弧不是一個(gè)均勻的導(dǎo)體，它分為陰極區(qū)、弧柱區(qū)和陽極區(qū)，如圖1-5所示。第一章19焊件L0G0(1)陰極區(qū)陰極區(qū)在靠近陰極的地方，與焊接電源負(fù)極相連。在陰極的表面有一個(gè)明亮的斑點(diǎn)，稱為陰極斑點(diǎn)，它是發(fā)射電子

的區(qū)域。陰極區(qū)溫：

2400

K(T=t+273.15K,

式中t

為攝氏溫度，

T為熱力學(xué)溫度。)第一章20L0G0(2)陽極區(qū)陽極區(qū)在靠近陽極的地方，與焊接電源的正極相連。陽極表面也有一個(gè)明亮的斑點(diǎn)，稱為陽極斑點(diǎn)，它是吸收陰極

區(qū)流向陽極區(qū)的電子流的區(qū)域。陽極區(qū)溫度約為2600K。第一章21L0G0(3)弧柱區(qū)弧柱區(qū)在電弧的中部。電弧長度就是指弧柱區(qū)的長度。弧柱中心區(qū)的溫度最高，可達(dá)6000～30000K。當(dāng)焊接電流為交流電時(shí)，電流在1S

內(nèi)改變方向數(shù)十次，焊條和被焊金屬上的電極交錯(cuò)為陰極和陽極。第一章22L0G0三

、

引

弧一般情況下，焊接電弧的引燃采用兩種方式：接觸引弧和非接觸引弧。1.接觸引弧(亦稱為短路引弧)弧焊電源接通后，將電極(焊條或焊絲)和工件直接短路

接觸?；『鸽娫唇油ê螅瑢㈦姌O(焊條或焊絲)和工件直接短

路接觸。引弧—接觸引弧2.非接觸式引弧引弧時(shí)，電極與焊件之間存在一定間隙，通過引弧器在兩者之間施加脈沖高壓或高頻電壓，擊穿間隙使電弧引燃的引弧

—

非接觸L0G0第一章法。23劃擦法引弧

直擊法引弧(

1

)

接

觸

引

弧L0G024四、

焊接電弧的性質(zhì)1.焊接電弧的基本特點(diǎn)1)焊接電弧的引弧電壓(空載電壓)較高，

一般大于60V,

電弧一旦引燃后，維持電弧的電壓一般為10～50V。2)流過電弧的電流變化范圍很大，可從幾安至幾百安。3)電弧具有很高的溫度。4)電弧能發(fā)出很強(qiáng)的光。第一章25L0G0由于焊接電壓超過人體的安全電壓(36V),強(qiáng)電流、強(qiáng)高溫，強(qiáng)光輻射，焊接電弧的這些特點(diǎn)，決定了在焊接操作時(shí)必須采用安全與防護(hù)措施。焊工在焊接時(shí)要穿絕緣鞋，戴電焊手套、電焊面罩和濾光眼鏡等，以免觸電、防止弧光輻射和有

毒氣體與煙塵對(duì)人體的傷害。第一章26L0G02.

焊接電弧的靜特性焊接電弧的靜特性也稱伏安特性，是指在電極材料、氣體介質(zhì)、弧長不變及電弧穩(wěn)定燃燒的情況

下，焊接電流與電弧電壓之間的關(guān)系。第一章27L0G01.普通金屬電阻的靜特性：當(dāng)把

金屬電阻R接入電路時(shí)，電阻是

一個(gè)常數(shù)，電阻兩端的電壓U

與

電流I的關(guān)系服從歐姆定律，即

U=IR

。特性曲線為一條直線。2.

焊接電弧的靜特性：是非線性負(fù)載，它不是一個(gè)常數(shù)，即電弧

兩端的電壓與電流之間不成正比

例關(guān)系。為U

型曲線關(guān)系。普通電阻靜特性與電弧的靜特性的區(qū)別：圖1-7電弧的靜特性曲線1—普通電阻靜特性；2—

電弧的靜特性28電壓UL0G0特性區(qū)段電流與電壓的關(guān)系適用的焊接方法下降特性殷電流增加，電壓減小電弧不穩(wěn)很少采用水平特性段電流增加，電壓不變電弧電壓只隨弧長而變化焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、等離子弧焊上升特性段電流增加，電壓增大C0.氣體保護(hù)焊、熔化極氬弧焊、鎢極氬弧焊、等離子弧焊(大電流時(shí))表1-1焊接電弧的經(jīng)特性曲線特點(diǎn)及應(yīng)用第一章29L0G0第三節(jié)焊接接頭、坡口、焊縫和焊接位置第一章L0G030一、焊接接頭的類型用焊接方法連接的接頭稱為焊接接頭，它主要起連接和傳遞力的作用，焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三部分組成。焊接接頭組成示意圖1

—

焊縫

2

—

熔合區(qū)3

—

熱影響區(qū)

4

—

母材第一章接頭形式L0G031··

●焊接接頭類型：對(duì)接接頭、

T

形接頭、十字接頭、搭接接頭、角接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對(duì)接接頭、卷邊接頭和鎖底

接頭10種。其中，對(duì)接接頭和T形接頭在焊接生產(chǎn)中應(yīng)用第一章(f)端接接頭

(g)

套管接頭

(h)

斜對(duì)接接頭(a)對(duì)接接頭

(b)T

形接頭

(c)十字接頭最為普遍。32(d)搭接接頭(c)

角接接頭(i)卷邊接頭(j)領(lǐng)底接頭L0G0二、

焊接坡口的類型和尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽叫坡口，加工坡口的過程叫開坡口。

開

坡口的目的是為了保證電弧能深入接頭根部，使根部焊透。

便于清渣，獲得良好的焊縫成形。第一章坡口L0G0331.坡口的基本形式(1)對(duì)接接頭常用的坡口形式有：

I

形

坡

口

、Y

形坡口

、

雙Y

形坡口、

U

形坡口。對(duì)接接頭坡口形式L0G0

34第一章圖

1

-

9

對(duì)接接頭常用的坡口形式

(c)雙Y

形坡口(d)U

形坡口(b)Y

形坡口(a)I形坡口圖

1

-

1

0

T形接頭常用的坡口形式L0G0(2)

T形接頭常用的坡口形式有：

I

形坡口

、帶鈍邊單邊V

形坡口、帶鈍邊雙邊V

形坡口

、帶鈍邊雙J形坡口。第一章35(c)帶鈍邊雙單邊V形坡口(b)帶鈍邊單邊V

形坡口(d)帶鈍邊雙J形坡口(a)I形坡口2、

坡口的尺寸及符號(hào)坡口的尺寸一般包括坡口角度α、坡口面角度β、根部間隙b、

鈍邊p。

當(dāng)坡口形式為U

型或J形坡口時(shí)，坡口尺寸還圖

1

-

11

坡

口

的

尺

寸

及

符號(hào)L0G0第一章包括根部半徑R。α—

坡口

角

度

；p—

鈍

邊

；b

—

根部間隙；δ

一工件厚度36β

-—坡口面角度R—

根部半徑β(1)坡口面角度和坡口角度兩坡口面之間的夾角叫坡口角度，用α表示；待加工坡口的端面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度，用β

表示。坡口面指待焊件上的坡口表面。第一章坡口面角度β37坡口角度aL0G0第一章(2)根部間隙焊前在接頭根部之間預(yù)留的空隙叫根部間隙，用b表示。其作用在于打底焊時(shí)保證根部焊透，根部間隙又叫裝配間隙。根部間隙bL0G038第一章(3)鈍邊焊件開坡口時(shí)，

沿焊件接頭坡口根部端面的直邊部分叫鈍邊，鈍邊的長度叫鈍邊高度，用p表示。鈍邊的作用是防止根部燒穿。鈍邊高度p39L0G0第一章(4)根部半徑在J形、

U

形坡口底部的圓角半徑叫根部半徑，用R表示，其作用是增大坡口根部的空間，以便焊透根部。40根部半徑RL0G0第一章(5)坡口深度焊件上開坡口部分的高度叫坡口深度，用H

表示。41坡口深度HL0G0在選擇坡口尺寸時(shí)，坡口角度、鈍邊與根部間隙之間應(yīng)配合選用。坡口角度減小時(shí)，根部間隙必須加大；同時(shí)，

根部間隙較小時(shí)，鈍邊高度不能過大，坡口角度不能太小。

這是為了使焊條能達(dá)到根部附近，運(yùn)條方便，保證焊透。第一章42L0G03、坡口的選用原則(1)保證焊接質(zhì)量(2)便于焊接施工(3)坡口加工簡單(4)坡口的斷面面積應(yīng)盡可能小(5)便于控制焊接變形L0G0第一章43三、焊縫(一)焊縫的定義及焊縫的形式和種類焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分，叫做焊縫。按結(jié)合方式不同，焊縫可分為：對(duì)接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫

和端接焊縫五種。由對(duì)接焊縫和角焊縫組成的焊縫，叫做組合焊縫。組合焊縫是指同一接頭存在兩種焊縫的情形。坡口內(nèi)的焊縫為對(duì)接焊縫，坡口外的焊縫為角焊縫。第一章44L0G0(二)焊縫與接頭對(duì)接焊縫由對(duì)接接頭組成，也可以由T

形接頭、十字街頭組成；角接焊縫由T

形接頭、十字接頭和角接接頭組成；組合焊縫可以由對(duì)接接頭或T