1、焊接(hnji)培訓(xùn)1金工(jngng)教研室制造科學(xué)與工程學(xué)院2005年春季學(xué)期第四講：焊接工藝常識 共一百零二頁第四講：焊接工藝(gngy)常識焊接工藝永久性連接起源于一次世界大戰(zhàn)后（凡爾賽公約）現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)工藝造船、航空、鍋爐、化工、機(jī)械、汽車基本焊接方法電弧焊：屬于(shy)熔化焊其他焊接方法：壓力焊、釬焊共一百零二頁本講內(nèi)容(nirng)一、電弧焊工藝常識二、焊條電弧焊三、特種焊接工藝方法四、金屬材料的焊接性五、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)六、連接(linji)技術(shù)共一百零二頁一、電弧焊工藝(gngy)常識1、焊接(hnji)電弧氣體介質(zhì)中導(dǎo)電現(xiàn)象共一百零二頁焊接電弧(dinh)的熱量熱量(rli

2、ng)來源于陽極43陰極36弧柱21熱量擴(kuò)散6585加熱熔化金屬其余散失在電弧周圍飛濺的金屬液共一百零二頁2、正接和反接(fn ji)溫度：陽極：2600K陰極：2400K電弧中心(zhngxn)：6000K 8000K直流焊接正接法：工件溫度高反接法交流焊接：兩極溫度均為2500K引弧電壓：5090V電弧電壓：1635V共一百零二頁3、焊接接頭的組織(zzh)與性能焊接工件上溫度的變化(binhu)與分布共一百零二頁焊接接頭(ji tu)組織低碳鋼焊縫(hn fn)焊接熱影響區(qū)共一百零二頁4、焊縫(hn fn)從熔池底向中心凝固各個方向凝固速度不同柱狀鑄態(tài)組織鐵素體少量珠光體雜質(zhì)集中(jzh

3、ng)在焊縫中心，影響焊縫質(zhì)量共一百零二頁焊縫(hn fn)的熱影響區(qū)1融合區(qū)0.11mm，關(guān)鍵2過熱區(qū)脆性比融合區(qū)更大3正火區(qū)力學(xué)性能優(yōu)于母材4部分相變區(qū)比正火區(qū)稍差不同焊接方法熱影響區(qū)寬度(kund)不同焊后正火改善接頭性能共一百零二頁5、焊接應(yīng)力(yngl)與變形極不平衡(pnghng)的熱循環(huán)過程應(yīng)力分布規(guī)律先冷受壓，后冷受拉共一百零二頁消除焊接(hnji)應(yīng)力提高母材塑性避免焊縫交叉避免焊縫過寬過長合理(hl)焊接順序先焊短焊縫后焊長焊縫預(yù)熱焊件、振動焊縫焊后退火共一百零二頁焊接(hnji)變形收縮變形角變形彎曲變形扭曲(ni q)變形波浪變形共一百零二頁防止焊接(hnji)變形減小

4、焊接應(yīng)力提高結(jié)構(gòu)(jigu)剛度對稱焊縫分布焊前反變形共一百零二頁防止焊接(hnji)變形合理焊接(hnji)操作平衡溫度分布利用變形共一百零二頁防止焊接(hnji)變形焊后校正(jiozhng)共一百零二頁二、焊條(hntio)電弧焊焊條電弧焊過程藥皮燃燒：電弧周圍氣體：CO2、CO、H2熔池中熔渣，冷卻形成渣殼保護(hù)(boh)熔池中的熔化金屬共一百零二頁1、電焊條焊芯導(dǎo)電(dodin)和填充焊縫焊接用鋼絲低碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼藥皮焊接過程順利進(jìn)行焊縫化學(xué)成分、力學(xué)性能共一百零二頁焊條(hntio)藥皮作用提高(t go)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、加入合金元素

5、保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、合金、稀渣、粘接原料種類原料名稱作用穩(wěn)弧劑碳酸鉀、碳酸鈉、長石、大理石、鈦白粉、鈉水玻璃、鉀水玻璃改善引弧性能、提高電弧燃燒的穩(wěn)定性造氣劑淀粉、木屑、纖維素、大理石造成一定量的氣體，隔絕空氣，保護(hù)焊接熔滴與熔池造渣劑大理石、長石、螢石、菱苦石、錳礦、鈦鐵礦、粘土、鈦白粉、金紅石造成具有一定物理化學(xué)性能的熔渣，保護(hù)焊縫，堿性渣中的CaO可脫硫、磷共一百零二頁焊條(hntio)藥皮的作用共一百零二頁焊條(hntio)種類按化學(xué)成分分成(fn chn)七大類碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、堆焊、鑄鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金焊條型號E4303：E碳鋼焊條

6、43：焊縫抗拉43 kgf/mm20：(0/1)全位置焊接、(2)平焊、(4)向下立焊03：3、4為組合表示焊接電流種類和藥皮類型，03為鈦鈣型藥皮、交流或直流共一百零二頁焊條(hntio)種類焊條牌號J422、J507J：結(jié)構(gòu)鋼焊條（奧氏體不銹鋼A、鑄鐵Z）42：抗拉強(qiáng)度等級MPa（50、55、60、70、80）2：藥皮和電流(dinli)種類共一百零二頁焊條(hntio)種類按熔渣性質(zhì)酸性焊條酸性氧化物比堿性氧化物多適合各種電源、易操作、電弧穩(wěn)定、成本低焊縫塑性韌性差、不宜用于重要構(gòu)件堿性焊條焊縫塑性韌性好、抗沖擊能力強(qiáng)要求直流電源、操作性差、電弧不夠(bgu)穩(wěn)定、價(jià)格高，適于重要構(gòu)件共

7、一百零二頁焊條選用(xunyng)原則選擇依據(jù)(yj)：根據(jù)焊件化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗裂性、耐腐蝕耐高溫性能結(jié)構(gòu)形狀、受力情況、焊接設(shè)備條件低碳鋼和低合金鋼構(gòu)件：根據(jù)強(qiáng)度（兩構(gòu)件強(qiáng)度較低者為準(zhǔn)）酸性/堿性：根據(jù)重要性鑄鐵：堿性焊條和適當(dāng)工藝（預(yù)熱）不銹鋼和耐熱鋼：特殊、專用焊條共一百零二頁2、埋弧焊埋弧焊演示(ynsh)共一百零二頁埋弧焊特點(diǎn)(tdin)大電流（1000A）、生產(chǎn)率高焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定節(jié)約金屬熱量集中、可無坡口、無焊條頭、飛濺少改善勞動條件無弧光、煙霧自動化程度高工藝裝備(zhungbi)復(fù)雜，適合批量生產(chǎn)共一百零二頁焊絲(hn s)與焊劑焊絲焊劑決定焊縫(hn fn)化學(xué)成分、

8、力學(xué)性能熔煉焊劑、陶質(zhì)焊劑共一百零二頁埋弧焊工藝(gngy)仔細(xì)下料、準(zhǔn)備（清理(qngl)）坡口、裝配引弧板與引出板焊后去掉共一百零二頁防止(fngzh)燒穿焊劑墊、墊板共一百零二頁環(huán)縫焊接(hnji)共一百零二頁3、氣體(qt)保護(hù)焊氬弧焊共一百零二頁氣體(qt)保護(hù)焊CO2保護(hù)焊共一百零二頁4、等離子弧焊接(hnji)與切割電弧壓縮機(jī)械壓縮熱壓縮電磁收縮中心區(qū)域溫度極高16000K焊接/切割(qig)熔點(diǎn)很高的金屬不銹鋼鈦、鎢共一百零二頁5、焊接(hnji)自動化數(shù)控軌跡控制焊接質(zhì)量(zhling)監(jiān)控共一百零二頁焊接(hnji)機(jī)器人焊接(hnji)機(jī)器人演示共一百零二頁用電弧焊焊接鋼

9、板(gngbn)的問題如圖拼焊一張大鋼板焊縫布置合理(hl)嗎？如何改進(jìn)？對稱，錯開如何合理安排焊縫順序？先短后長12345678共一百零二頁三、特種焊接工藝(gngy)方法簡略了解其它焊接(hnji)方法電阻焊、摩擦焊、釬焊、電渣焊真空電子束焊接、激光焊接討論可以用于焊接的能源形式共一百零二頁1、電阻(dinz)焊電阻熱Q=I2Rt特點(diǎn)生產(chǎn)率高、焊接變形小操作簡便、易實(shí)現(xiàn)自動（汽車外殼焊接）設(shè)備復(fù)雜(fz)、耗電量大接頭形式、工件厚度受到限制點(diǎn)焊、縫焊、對焊共一百零二頁點(diǎn)焊(din hn)局部高溫(gown)焊合分流現(xiàn)象焊點(diǎn)的分布最小距離限制共一百零二頁點(diǎn)焊(din hn)的接頭形式硬規(guī)范軟

10、規(guī)范電極壓力表面清洗(qngx)接頭形式共一百零二頁縫焊共一百零二頁對焊共一百零二頁對焊接(hnji)頭形式共一百零二頁討論(toln)這個問題銅及銅合金可以采用(ciyng)電阻焊嗎？共一百零二頁2、摩擦(mc)焊共一百零二頁摩擦焊的接頭(ji tu)形式共一百零二頁3、釬焊(qin hn)焊接過程(guchng)示意圖毛細(xì)管作用共一百零二頁釬焊(qin hn)硬釬焊450以上、接頭強(qiáng)度200MPa以上自行車架、工具、刀具軟釬焊450以下、接頭強(qiáng)度70MPa以下儀表、導(dǎo)電元件、各種低載荷構(gòu)件加熱(ji r)方式烙鐵、火焰、電阻、感應(yīng)共一百零二頁釬焊的常見(chn jin)接頭形式共一百零二頁

11、釬焊(qin hn)接頭的比較共一百零二頁4、電渣焊共一百零二頁5、真空(zhnkng)電子束焊接共一百零二頁6、激光(jgung)焊接共一百零二頁題外話：關(guān)于(guny)鋁熱劑什么是鋁熱劑通常把鋁粉和氧化鐵的混合物叫鋁熱劑用某些金屬(jnsh)氧化物(如V2O5，Cr2O3，MnO2等)代替氧化鐵也可以做鋁熱劑有什么特性難熔的金屬氧化物與混合物中的鋁反應(yīng)時放出大量熱有什么用？共一百零二頁焊接(hnji)鋼軌原理鋁熱反應(yīng)公式示例：使用鋁粉可還原氧化鐵Fe2O3 + 2 Al = 2Fe + Al2O3 還原反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱能，無需外部的能源，就能熔化金屬(jnsh)，可以用來焊接鋼軌優(yōu)點(diǎn)這些原

12、料完全徹底地和合金元素混合在一起形成鋁熱劑，它可以組成與鋼軌化學(xué)、冶金、和機(jī)械方面相匹配的焊接接頭共一百零二頁焊接(hnji)鋼軌過程鋁熱劑被投入到一個耐火坩堝中，用點(diǎn)火器點(diǎn)燃，開始鋁熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，液態(tài)鋼自動從坩堝底部釋放到耐火模具，從而連接鋼軌的兩端。模具帶有幾何形狀特征，能控制鑄造和固化的過程。當(dāng)鋁熱鋼冷卻下來后，進(jìn)行(jnxng)進(jìn)一步的熱處理來提高它的機(jī)械特性。 共一百零二頁鋁熱焊設(shè)備(shbi)共一百零二頁其它(qt)用途冶煉難熔金屬(jnsh)軍事用途在炮彈導(dǎo)彈彈頭一但裝進(jìn)鋁熱劑成分，可極大地提高殺傷力。在前蘇聯(lián)科學(xué)家編寫的火箭炮一書中，談到火箭炮彈頭裝藥就有鋁熱劑的成分。在

13、中國人民革命軍事博物館里，展品中就有美軍的鋼盔、卡賓槍、被燒熔在一起，除了火箭彈以外，其它炸彈沒有如此大的能量。共一百零二頁選擇(xunz)焊接方法自行車車架鋼窗家用液化氣罐主縫自行車圈電子(dinz)線路板鍋爐殼體鋼軌對接不銹鋼儲罐硬釬焊（鹽?。┯测F焊、對焊、電弧焊縫焊縫焊外邊、閃光對焊軟釬焊埋弧焊、電渣焊閃光對焊、鋁熱焊等離子弧焊接、氬弧焊共一百零二頁四、金屬材料的焊接(hnji)性焊接性概念設(shè)定相同（焊接方法、材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)）易焊、難焊：獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度(chngd)焊接性并非一定焊接方法、焊接材料、焊接工藝評定方法工藝焊接性：出現(xiàn)工藝缺陷的傾向使用焊接性：使用中的可靠性（力

14、學(xué)、特殊性能要求）共一百零二頁鋼材(gngci)焊接性的估算碳當(dāng)量計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果0.6% ：焊接(hnji)性不好共一百零二頁小型(xioxng)抗裂實(shí)驗(yàn)法共一百零二頁碳鋼焊接(hnji)低碳鋼（C% 應(yīng)力、變形開裂焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊電阻焊保證焊接接頭與母材等強(qiáng)度焊條：E4313(J421) E4303(J422) E4315(J427)等埋弧焊絲/焊劑：H08A(H08MnA) / 431共一百零二頁碳鋼焊接(hnji)中碳鋼：C% （0.25% 0.6%）焊接性變差、淬硬傾向變大工藝特點(diǎn)：容易開裂：冷裂紋、熱裂紋必須預(yù)熱，減小工件各個(gg)部分的溫差細(xì)焊條、小電流、

15、開坡口多層焊接焊條電弧焊、電渣焊（厚件）選擇抗裂能力較強(qiáng)的低氫型焊條、等強(qiáng)度焊條：E5016(J506)、 E6015D1(J607)共一百零二頁合金鋼焊接(hnji)合金結(jié)構(gòu)鋼焊接件較少工藝與中碳鋼近似低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接工藝特點(diǎn)熱影響區(qū)的淬硬傾向：合金含量(hnling)大小焊接接頭的裂紋傾向：冷裂紋傾向大小：含氫量、淬硬程度、應(yīng)力熱裂紋傾向不大（我國合金都含Mn）強(qiáng)度級別決定工藝低：同低碳鋼低溫大厚度高剛度構(gòu)件：大電流、慢速、低氫焊條、退火高：焊前預(yù)熱、焊后先消氫處理，再退火處理共一百零二頁鑄鐵(zhti)補(bǔ)焊鑄鐵焊接性很差，只能進(jìn)行補(bǔ)焊焊接特點(diǎn)焊縫易形成白口、難以(nny)切削加工易開裂、

16、易產(chǎn)生氣孔流動性好，只能進(jìn)行平焊熱焊法（600700）：防止開裂，補(bǔ)焊后可切削加工冷焊法（450以下）共一百零二頁非鐵金屬(jnsh)及其合金的焊接銅及銅合金困難導(dǎo)熱性太好，容易焊不透易氧化、易開裂(ki li)、易形成氣孔電阻很小，難以采用電阻焊銅合金比純銅更難焊接氬弧焊（紫銅、青銅）氣焊（黃銅）、碳弧焊、釬焊共一百零二頁非鐵金屬及其合金(hjn)的焊接鋁及鋁合金也比較困難(kn nn)極易氧化、Al2O3阻礙金屬熔和、易夾渣導(dǎo)熱性較好，需預(yù)熱、使用大功率熱源容易產(chǎn)生氣孔（易吸收H2）高溫下強(qiáng)度塑性很低，焊縫塌陷氬弧焊、氣焊、點(diǎn)焊、縫焊、釬焊共一百零二頁選擇(xunz)焊接方法圓筒低壓容器Q

17、235鋼板(gngbn)20mm批量生產(chǎn)埋弧自動焊20鋼板2mm批量生產(chǎn)縫焊45鋼板6mm單件生產(chǎn)焊條電弧焊紫銅板4mm單件生產(chǎn)氬弧焊鋁合金板20mm單件生產(chǎn)氬弧焊不銹鋼板10mm小批生產(chǎn)氬弧焊共一百零二頁討論焊接工藝(gngy)問題如圖鑄件補(bǔ)焊后還是開裂(ki li)，怎么樣補(bǔ)焊才能既不開裂(ki li)，又能切削加工？共一百零二頁五、焊接(hnji)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇應(yīng)選碳當(dāng)量小于0.4的金屬材料優(yōu)選強(qiáng)度等級低的低合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)選鎮(zhèn)靜鋼（脫氧完全）異種(y zhn)金屬間焊接以焊接性較差的金屬材料設(shè)計(jì)焊接工藝各種金屬材料的焊接性能可查表共一百零二頁1、合理選用型材(xn ci)減少

18、焊縫數(shù)量共一百零二頁2、焊接接頭(ji tu)設(shè)計(jì)分散(fnsn)布置焊縫共一百零二頁3、對稱(duchn)布置焊縫共一百零二頁對稱(duchn)布置焊縫共一百零二頁對稱(duchn)布置焊縫共一百零二頁4、避開應(yīng)力(yngl)集中的位置共一百零二頁避開應(yīng)力(yngl)集中的位置共一百零二頁避開(b ki)應(yīng)力集中的位置共一百零二頁5、避開(b ki)機(jī)械加工位置共一百零二頁6、便于(biny)電弧焊的設(shè)計(jì)共一百零二頁便于(biny)電弧焊的設(shè)計(jì)共一百零二頁便于(biny)電弧焊的設(shè)計(jì)共一百零二頁7、便于(biny)埋弧焊的設(shè)計(jì)共一百零二頁8、便于(biny)點(diǎn)焊及縫焊的設(shè)計(jì)共一百零二頁其他布置(bzh)原則盡可能平焊避免仰焊減少(jinsho)橫焊一次裝配，盡可能完成大部分焊接共一百零二頁9、焊條(hntio)電弧焊接頭形式對接(du ji)接頭共一百零二頁焊條電弧焊接(dinhhnji)頭形式T型接頭(ji tu)共一百零二頁焊條(hntio)電弧焊接頭形式角接接頭(ji tu)共一百零二頁焊條(hntio)電弧焊接頭形式搭接(d ji)接頭共一百零二頁接頭(ji tu)過渡形式共一百零二頁接頭(ji tu)過渡形式共一百零二頁電渣焊接頭(ji tu)形式共一百零二頁討論(toln)如圖三個焊件這三個焊件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有問題(wnt)共一百零