《材料成形技术基础》课件：第五章固态材料的连接过程(lai).ppt

1、5.1 5.1 焊接成形过程焊接成形过程 5.1.1 5.1.1 焊接成形过程特性和理论基础焊接成形过程特性和理论基础 1 1、金属的连接方法、金属的连接方法 2 2、焊接的定义、焊接的定义 焊接是将分离的金属（同种材料或异种材料）用局焊接是将分离的金属（同种材料或异种材料）用局部加热、加压，或两者并用，使它们产生原子（分部加热、加压，或两者并用，使它们产生原子（分子）间的结合，形成永久性连接的过程。子）间的结合，形成永久性连接的过程。 3 3、焊接的分类、焊接的分类 （1 1）熔化焊（液相）熔化焊（液相） （2 2） 压力焊（固相）压力焊（固相） （3 3） 钎焊（固相兼液相）钎焊（固相兼液

2、相） 4 4、焊接的特点、焊接的特点 结构重量轻、省工省料、密封性好等特点。结构重量轻、省工省料、密封性好等特点。 5.5.焊接冶金过程焊接冶金过程(1)(1)、焊缝金属氧化：、焊缝金属氧化：在焊接冶金反在焊接冶金反应中，金属与氧的作用对焊接影响应中，金属与氧的作用对焊接影响最大。焊接时，由于电弧高温作用，最大。焊接时，由于电弧高温作用，氧气分解为氧原子，氧原子要和多氧气分解为氧原子，氧原子要和多种金属发生氧化反应，如：种金属发生氧化反应，如： Fe OFeO Mn OMnO Si 2OSiO2 2Al 3OAl2O3在焊接过程中，我们将一定量的脱在焊接过程中，我们将一定量的脱氧剂，如氧剂，如

3、 TiTi、SiSi、MnMn等加在焊丝等加在焊丝或药皮中，或药皮中， 进行脱氧使其生成的进行脱氧使其生成的氧化物不溶于金属液而成渣浮出，氧化物不溶于金属液而成渣浮出，提高焊缝质量。提高焊缝质量。(2)(2)、氢的影响：、氢的影响：在焊接冶金反应过程中，氢易在焊在焊接冶金反应过程中，氢易在焊缝中造成气孔。另外、固态焊缝中缝中造成气孔。另外、固态焊缝中多余的氢也会在焊缝中的微缺陷处多余的氢也会在焊缝中的微缺陷处集中形成氢分子，这种氢的聚集往集中形成氢分子，这种氢的聚集往往在微小空往在微小空 间内形成局部的极大间内形成局部的极大压力，使焊缝变脆（氢脆）。压力，使焊缝变脆（氢脆）。(3)(3)、氮的

4、影响：、氮的影响：氮在液态金属中也会形成脆性氮化氮在液态金属中也会形成脆性氮化物，其中一部分以片状夹杂物的形物，其中一部分以片状夹杂物的形式残留于焊缝中，另一部分则使钢式残留于焊缝中，另一部分则使钢的固溶体中含氮量大大增加，使焊的固溶体中含氮量大大增加，使焊缝严重脆化。缝严重脆化。(4)(4)、焊缝的冶金特点：、焊缝的冶金特点：焊缝的形成，实质是一次金属再熔焊缝的形成，实质是一次金属再熔炼的过程，它与炼钢和铸造冶金过炼的过程，它与炼钢和铸造冶金过程比较，有以下特点：程比较，有以下特点： 1 1）金属熔池体积很小，熔池处于）金属熔池体积很小，熔池处于液态的时间很短（液态的时间很短（10s10s左

5、右），各左右），各种冶金反应进行得不充分（例如冶种冶金反应进行得不充分（例如冶金反应产生的气体来不及析出）。金反应产生的气体来不及析出）。2 2）熔池温度高，使金属元素产生）熔池温度高，使金属元素产生强烈的烧损和蒸发。同时，熔池周强烈的烧损和蒸发。同时，熔池周围又被冷的金属包围，使焊缝处产围又被冷的金属包围，使焊缝处产生应力和变形，严重时甚至会开裂。生应力和变形，严重时甚至会开裂。 ( (5)5)、保证焊缝质量采取的工艺措施、保证焊缝质量采取的工艺措施 1 1）减少有害元素进入熔池。其主要措）减少有害元素进入熔池。其主要措施是机械保护，如气体保护焊中的保施是机械保护，如气体保护焊中的保护气体、

6、埋弧焊焊剂所形成的熔渣及护气体、埋弧焊焊剂所形成的熔渣及焊条药皮产生的气体和熔渣等，使电焊条药皮产生的气体和熔渣等，使电弧空间的熔滴和熔池与空气隔绝，防弧空间的熔滴和熔池与空气隔绝，防止空气进入。此外，还应清理坡口及止空气进入。此外，还应清理坡口及两侧的锈、水、油污；烘干焊条，去两侧的锈、水、油污；烘干焊条，去除水分等。除水分等。 2 2）清除已进人熔池中的有害元素，）清除已进人熔池中的有害元素，增添合金元素。主要通过焊接材料增添合金元素。主要通过焊接材料中的铁合金等，进行脱氧、脱硫、中的铁合金等，进行脱氧、脱硫、脱磷、去氢和渗合金，从而保护和脱磷、去氢和渗合金，从而保护和调整焊缝的化学成分。

7、调整焊缝的化学成分。6.6.焊接接头可分为焊接接头可分为焊缝、熔合区、热影响区等三个区焊缝、熔合区、热影响区等三个区域域 (1).(1).焊缝区：焊缝区： 是由熔池内的液态金属凝固是由熔池内的液态金属凝固而成的。它属于铸造组织，晶粒呈垂而成的。它属于铸造组织，晶粒呈垂直于熔池底壁的柱状晶。硫、磷等低直于熔池底壁的柱状晶。硫、磷等低熔点杂质容易在焊缝中心形成偏析，熔点杂质容易在焊缝中心形成偏析，使焊缝塑性降低，易产生热裂纹。由使焊缝塑性降低，易产生热裂纹。由于按等强度原则选用焊条，通过渗合于按等强度原则选用焊条，通过渗合金实现合金强化，因此，焊缝的强度金实现合金强化，因此，焊缝的强度一般不低于母

8、材。一般不低于母材。 (2).(2).熔合区：熔合区：是焊缝与热影响区的过渡区，是焊缝与热影响区的过渡区，组织不均匀、晶粒粗大、强度组织不均匀、晶粒粗大、强度下降。下降。由熔池和母材共同形成的区域。由熔池和母材共同形成的区域。 (3).(3).热影响区：热影响区： 材料因受热的影响而发生金材料因受热的影响而发生金相组织和力学性能变化的区域，称相组织和力学性能变化的区域，称为热影响区。它包括：为热影响区。它包括： 1)1)过热区：过热区：生成过热组织、晶生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。 2)2)正火区：正火区：金属组织发生重结金属组织发生重结晶，组

9、织细化，金属的力学性能良晶，组织细化，金属的力学性能良好。好。3)3) 部分相变区：部分相变区：部分组织发生部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性相变，产生晶粒大小不一，力学性能不均匀。能不均匀。 热影响区的大小和组织性能变热影响区的大小和组织性能变化的程度取决于焊接方法、焊化的程度取决于焊接方法、焊接规范和接头形式等因素。接规范和接头形式等因素。在在 热源热量集中、焊接速度快热源热量集中、焊接速度快时，热影响区就小。所以电子时，热影响区就小。所以电子束焊的热影响区最小总宽度一束焊的热影响区最小总宽度一般小于般小于1mm1mm。气焊的热影响区总。气焊的热影响区总宽度一般达到宽度一般达到27

10、mm27mm。 7.7.焊接应力与变形焊接应力与变形焊接时，焊缝区被加热到很高的温焊接时，焊缝区被加热到很高的温度，离焊缝越远，温度越低。根据度，离焊缝越远，温度越低。根据金属热胀冷缩的规律，如果各部分金属热胀冷缩的规律，如果各部分的金属能自由膨胀而不受周围金属的金属能自由膨胀而不受周围金属的阻碍，则焊缝区将产生最大的纵的阻碍，则焊缝区将产生最大的纵向伸长量，但平板是一个整体，不向伸长量，但平板是一个整体，不可能自由膨胀，平板端面只能均衡可能自由膨胀，平板端面只能均衡地伸长地伸长L L。 于是焊缝区的高温金属就会被压于是焊缝区的高温金属就会被压缩而产生一定量的压缩塑性变形，缩而产生一定量的压缩

11、塑性变形，同时存在一部分压缩弹性变形，即同时存在一部分压缩弹性变形，即存在部分压应力。远离焊缝区的两存在部分压应力。远离焊缝区的两侧金属则受到拉应力，而使构件应侧金属则受到拉应力，而使构件应力处于平衡。力处于平衡。冷却时，由于焊缝附近金属在焊接冷却时，由于焊缝附近金属在焊接过程中已发生了不可恢复的压缩塑过程中已发生了不可恢复的压缩塑性变形，它同样受到两侧金属的约性变形，它同样受到两侧金属的约束。为保持整体的一致性，而均衡束。为保持整体的一致性，而均衡地收缩了地收缩了LL，且焊缝区要产生一，且焊缝区要产生一定量的弹性拉伸，两侧金属产生一定量的弹性拉伸，两侧金属产生一定量的弹性压缩。定量的弹性压缩

12、。于是在焊缝区及其附近的金属中就于是在焊缝区及其附近的金属中就存在拉应力，在两侧金属中则存在存在拉应力，在两侧金属中则存在压应力。构件中的应力处于平衡状压应力。构件中的应力处于平衡状态。由此可知，平板对接焊后比焊态。由此可知，平板对接焊后比焊前缩短了前缩短了LL，同时焊缝区产生了，同时焊缝区产生了拉应力，远离焊缝的两侧金属受压拉应力，远离焊缝的两侧金属受压应力。即室温下保留下来的焊接应应力。即室温下保留下来的焊接应力与变形。力与变形。焊接的变形与矫正焊接的变形与矫正（1 1）、防止焊接变形的措施：）、防止焊接变形的措施：1 1）设计结构时，焊缝布置和坡口）设计结构时，焊缝布置和坡口形式尽可能对

13、称，焊缝截面和长度形式尽可能对称，焊缝截面和长度尽可能小，这样加热少，变形小。尽可能小，这样加热少，变形小。2 2）焊前组装时采用反变形法。经）焊前组装时采用反变形法。经验估算的焊接变形方向和大小，在验估算的焊接变形方向和大小，在组装时使工件反变形，以抵消焊接组装时使工件反变形，以抵消焊接变形。变形。3 3）采用刚性固定法，限制产生焊）采用刚性固定法，限制产生焊接变形。但刚性固定会产生较大的接变形。但刚性固定会产生较大的应力。应力。 4 4）采用合理的焊接顺序。）采用合理的焊接顺序。（2 2）、矫正焊接变形的方法：）、矫正焊接变形的方法：矫正变形的基本原理是产生新变形矫正变形的基本原理是产生新

14、变形抵消原来的焊接变形。抵消原来的焊接变形。 1 1）机械矫正法：机械矫正法是用）机械矫正法：机械矫正法是用机械加压或锤击的冷变形方法，产机械加压或锤击的冷变形方法，产生塑性变形来矫正焊接变形。生塑性变形来矫正焊接变形。2 2）火焰矫正法：火焰加热矫正法）火焰矫正法：火焰加热矫正法相反，它是利用火焰局部加热后的相反，它是利用火焰局部加热后的冷却收缩，来抵消该部分已冷却收缩，来抵消该部分已 产生产生的伸长变的伸长变 形。加热部位必须正确。形。加热部位必须正确。火焰加热矫正的加热温度一般为火焰加热矫正的加热温度一般为600600800800。（3 3）、减少和消除焊接残余应力）、减少和消除焊接残余

15、应力的措施：的措施： 1 1）结构设计要避免焊缝密集交）结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度也要尽可能小。叉，焊缝截面和长度也要尽可能小。 2 2）将焊件预热到）将焊件预热到350350400400后再后再进行焊接，是一种减少焊接应力的进行焊接，是一种减少焊接应力的有效方法。有效方法。3 3）去应力退火加热温度为）去应力退火加热温度为550-550-650650，该方法可消除残余应力的，该方法可消除残余应力的8080左右，是最常用最有效的方法。左右，是最常用最有效的方法。8.8.焊接结构材料的选择焊接结构材料的选择 (1)(1)、在满足使用性能的前提下，、在满足使用性能的前提下，应优先选

16、用焊接性较好的材料。应优先选用焊接性较好的材料。 1) 1) 选用低合金钢：含碳量小于选用低合金钢：含碳量小于0.25%0.25%的低碳钢和碳当量小于的低碳钢和碳当量小于0.4%0.4%的低合金钢，都具有良好的焊接性。的低合金钢，都具有良好的焊接性。 2 2）选用镇静钢：因脱氧完全、组）选用镇静钢：因脱氧完全、组织致密，质量较好，重要的焊接结织致密，质量较好，重要的焊接结构应选用这种钢材。构应选用这种钢材。3 3）不宜选用沸腾钢：因含氧量较）不宜选用沸腾钢：因含氧量较高，组织成分不均匀，有较显著的高，组织成分不均匀，有较显著的区域偏析、疏松和夹杂，焊接时易区域偏析、疏松和夹杂，焊接时易产生裂纹

17、。产生裂纹。 (2)(2)、采用异种材料焊接时，要特别注意、采用异种材料焊接时，要特别注意材料的焊接性。材料的焊接性。 1 1）化学成分和物理性能相近的材料，）化学成分和物理性能相近的材料，焊接一般困难不大。焊接一般困难不大。2 2）成分和性能差别很大的材料，一般）成分和性能差别很大的材料，一般焊接困难较大。通常应以焊接性差的焊接困难较大。通常应以焊接性差的材料确定焊接工艺。材料确定焊接工艺。 (3)(3)、尽可能选用轧制的标准型材和异、尽可能选用轧制的标准型材和异型材型材 通常轧制型材表面光洁平整、通常轧制型材表面光洁平整、质量均匀可靠；不仅节省备料工时，质量均匀可靠；不仅节省备料工时，还减

18、少了焊缝数量。由于焊接量减少，还减少了焊缝数量。由于焊接量减少，焊接变形易控制。对于形状比较复杂焊接变形易控制。对于形状比较复杂的结构，则可以考虑采用铸钢件、锻的结构，则可以考虑采用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。如下图：件或冲压件来焊接。如下图： (4)(4)、不等厚度的材料，易造成接头、不等厚度的材料，易造成接头处的应力集中，且接头两侧受热不处的应力集中，且接头两侧受热不匀易产生未焊透等缺陷。匀易产生未焊透等缺陷。 应在较厚的板料上加工出单面应在较厚的板料上加工出单面或双面斜边的过渡型式。如图或双面斜边的过渡型式。如图: :9. 9. 焊接方法的选择焊接方法的选择(1)(1)、低碳钢和低合金结

19、构钢焊接、低碳钢和低合金结构钢焊接性能好，各种焊接方法均适用。性能好，各种焊接方法均适用。 (2) (2)、若焊件板厚为中等厚度（、若焊件板厚为中等厚度（101020mm20mm），可选用手弧焊、埋弧焊），可选用手弧焊、埋弧焊和气体保护焊。氩弧焊成本较高，和气体保护焊。氩弧焊成本较高，一般不宜选用。一般不宜选用。 (3)(3)、若焊件为长直焊缝或大直径、若焊件为长直焊缝或大直径环形焊缝、生产批量也较大，可选环形焊缝、生产批量也较大，可选用埋弧焊。用埋弧焊。(4)(4)、焊件为单件生产，或焊缝短、焊件为单件生产，或焊缝短且处于不同空间位置，则选用手弧且处于不同空间位置，则选用手弧焊为好。焊为好。

20、(5)(5)、焊件是薄板轻型结构，且无、焊件是薄板轻型结构，且无密封要求，则采用点焊可提高生产密封要求，则采用点焊可提高生产效率，效率， 如果有密封要求，则可选如果有密封要求，则可选用缝焊。用缝焊。(6)(6)、对于低碳钢焊件一般不应选、对于低碳钢焊件一般不应选用氩弧焊等高成本的焊接方法。但用氩弧焊等高成本的焊接方法。但当焊接合金钢、当焊接合金钢、 不锈钢等重要工不锈钢等重要工件时，则应采用氩弧焊等保护条件件时，则应采用氩弧焊等保护条件较好的焊接方法。较好的焊接方法。 (7)(7)、对于稀有金属或高熔点合金、对于稀有金属或高熔点合金的特殊构件，焊接时可考虑采用等的特殊构件，焊接时可考虑采用等离

21、子弧焊接、真空电子束焊接、脉离子弧焊接、真空电子束焊接、脉冲氩弧焊焊接，以确保焊接件的质冲氩弧焊焊接，以确保焊接件的质量。量。(8)(8)、对于微型箔件，则应选用微、对于微型箔件，则应选用微束等离子弧焊或脉冲激光点焊。束等离子弧焊或脉冲激光点焊。 10.10.焊接接头形式焊接接头形式(1)(1)、焊接接头的形式：、焊接接头的形式：有对接接头、角接接头、有对接接头、角接接头、T T形接头形接头和搭接接头等。和搭接接头等。 (2)(2)、焊接接头的选择：、焊接接头的选择： 主要根据焊接结构形式。焊主要根据焊接结构形式。焊件厚度、焊缝强度要求及施工条件件厚度、焊缝强度要求及施工条件等情况来选择。等情

22、况来选择。(3)(3)、焊接接头的功能：、焊接接头的功能： 1 1）对接接头：受力均匀，在静载）对接接头：受力均匀，在静载和动载作用下都具有很高的强度，和动载作用下都具有很高的强度，且外形平整美观，是应用最多的接且外形平整美观，是应用最多的接头形式。但对焊前准备和装配要求头形式。但对焊前准备和装配要求较高。较高。 2 2）搭接接头：焊前准备简便，但）搭接接头：焊前准备简便，但受力时产生附加弯曲应力，降低了受力时产生附加弯曲应力，降低了接头强度。接头强度。3 3）角接接头：通常只起连接作用，）角接接头：通常只起连接作用，只能用来传递工作载荷。只能用来传递工作载荷。4 4）T T形接头：广泛采用在

23、空间类焊形接头：广泛采用在空间类焊件上，具有较高的强度，如船体结件上，具有较高的强度，如船体结构中约构中约7070的焊缝采用了的焊缝采用了T T形接头。形接头。(4)(4)、焊接坡口形式：、焊接坡口形式： 坡口的作用：使厚度较大的焊件能坡口的作用：使厚度较大的焊件能够焊透，常将金属材料边缘加工成够焊透，常将金属材料边缘加工成一定形状的坡口，并且坡口能起到一定形状的坡口，并且坡口能起到调节母材金属和填充金属比例即调调节母材金属和填充金属比例即调整焊缝成分的作用。整焊缝成分的作用。11. 11. 焊缝的布置焊缝的布置 焊接结构中焊缝布置是否合理，焊接结构中焊缝布置是否合理，对焊接接头质量和生产率都

24、有很大对焊接接头质量和生产率都有很大的影响。焊缝布置一般原则如下：的影响。焊缝布置一般原则如下： (1)(1)、焊缝布置应便于焊接操作、焊缝布置应便于焊接操作 焊缝布置必须保证焊缝周围有焊缝布置必须保证焊缝周围有供焊工自由操作和焊接装置正常运供焊工自由操作和焊接装置正常运行的条件。行的条件。 如图如图4-6a)b)c)4-6a)b)c)所示的内侧焊所示的内侧焊缝，焊条无法伸入。缝，焊条无法伸入。 改为图改为图d)d)、e)e)、f)f)所示的设计所示的设计比较合理。比较合理。 （2 2）埋弧焊时，要考虑能存放焊剂。）埋弧焊时，要考虑能存放焊剂。 （3 3）点焊与缝焊时，应考虑电极方便进入。）点

25、焊与缝焊时，应考虑电极方便进入。 （4 4）焊缝应尽量避开最大应力和应力集中）焊缝应尽量避开最大应力和应力集中的位置。如大跨度的焊接钢梁，应避免放的位置。如大跨度的焊接钢梁，应避免放在梁的中间在梁的中间, ,而宁愿增加一条焊缝，而宁愿增加一条焊缝， 压力压力容器的凸形封头应有一直段，使焊缝避开容器的凸形封头应有一直段，使焊缝避开应力集中的转角位置，直段应不小于应力集中的转角位置，直段应不小于25mm25mm。在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位，易产生应力集中，应避免布置焊缝。部位，易产生应力集中，应避免布置焊缝。 (5)(5)、避免过分密集焊缝和交叉焊

26、缝，避免过分密集焊缝和交叉焊缝，以免造成金属过热，加大热影响区，以免造成金属过热，加大热影响区，使组织恶化。一般两条焊缝的间距使组织恶化。一般两条焊缝的间距要大于三倍的板厚且不小于要大于三倍的板厚且不小于100mm100mm。 （6 6）焊缝布置应不影响机械切削加工）焊缝布置应不影响机械切削加工表面表面, ,有些焊接构件的某些部位需先机有些焊接构件的某些部位需先机械加工再焊接，如焊接轮毂、管配件、械加工再焊接，如焊接轮毂、管配件、传动支架等，则焊缝位置应尽量远离已传动支架等，则焊缝位置应尽量远离已加工表面，以避免或减少焊接应力与变加工表面，以避免或减少焊接应力与变形对已加工表面精度的影响。如果

27、焊接形对已加工表面精度的影响。如果焊接结构要求整体焊后再进行切削加工，则结构要求整体焊后再进行切削加工，则焊后一般要先消除应力处理焊后一般要先消除应力处理,然后再进然后再进行切削加工行切削加工, ,在机加工要求较高的表面在机加工要求较高的表面上上, ,尽量不要设置焊缝。尽量不要设置焊缝。（7 7）为了减少和避免大型构件的）为了减少和避免大型构件的翻转使焊接操作方便和保证焊接质翻转使焊接操作方便和保证焊接质量，量， 焊缝应尽量放在平焊位置，焊缝应尽量放在平焊位置，应尽可能避免仰焊焊缝，减少横焊应尽可能避免仰焊焊缝，减少横焊焊缝。焊缝。 5.1.2 5.1.2 熔化焊接熔化焊接 熔化焊：熔化焊：利

28、用局部加热的方法利用局部加热的方法, ,将工件的焊将工件的焊接处加热到熔化状态接处加热到熔化状态, ,形成熔池，然后冷却形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝的焊接方法结晶，形成焊缝的焊接方法 。 由于所用热源的不同，熔化焊分为电弧由于所用热源的不同，熔化焊分为电弧焊、电渣焊和气焊等。焊、电渣焊和气焊等。 焊接电弧：焊接电弧：它是在具有一定电压的两电极它是在具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，气体介质间或电极与焊件间，气体介质 产生强烈而产生强烈而持久的放电现象。持久的放电现象。 电弧的实质：电弧的实质：它是一种气体放电。气体在一它是一种气体放电。气体在一般情况下是不导电的。要使气体导电，须将般情

29、况下是不导电的。要使气体导电，须将两个电极之间的气体电离，并在两电极间加两个电极之间的气体电离，并在两电极间加上一定的电压，使这些带电离子在电场作用上一定的电压，使这些带电离子在电场作用下作定向运动，两个电极间的气体中能连续下作定向运动，两个电极间的气体中能连续不断地通过很大的电流，从而形成电弧。电不断地通过很大的电流，从而形成电弧。电弧导电时，产生大量的热量，同时发出强烈弧导电时，产生大量的热量，同时发出强烈的弧光。的弧光。 1 1、手工电弧焊：、手工电弧焊：是利用焊条与工件间产生是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的的电弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的工艺方法。工艺

30、方法。 1 1）手工电弧焊焊接过程。手工电弧焊焊接过程。 2 2）手工电弧焊的主要优点有：手工电弧焊的主要优点有： 操作灵活，高焊接各种空间位置的焊缝。操作灵活，高焊接各种空间位置的焊缝。 焊接质量受焊工技术水平，施工条件等影响，焊接质量受焊工技术水平，施工条件等影响，变动幅度大。变动幅度大。 焊接辅助时间长，生产效率底。焊接辅助时间长，生产效率底。 焊接生产率低。焊接生产率低。3 3）手工电弧焊焊接材料：电焊条手工电弧焊焊接材料：电焊条 （1 1）、电焊条的组成与作用：）、电焊条的组成与作用：焊条由焊芯和药皮组成。焊条由焊芯和药皮组成。焊芯：焊芯：是焊条中被药皮包覆的金属是焊条中被药皮包覆的

31、金属芯。手工焊时，焊芯既是电极，又芯。手工焊时，焊芯既是电极，又是填充金属。焊芯材料是经过特殊是填充金属。焊芯材料是经过特殊冶炼，有专门牌号的材料冶炼，有专门牌号的材料, , 如结构如结构钢焊芯的牌号为钢焊芯的牌号为H08AH08A。 药皮：药皮：是压涂在焊芯表面上的涂料是压涂在焊芯表面上的涂料层，是由多种矿石、铁合金、纤维层，是由多种矿石、铁合金、纤维素以及粘结剂组成。素以及粘结剂组成。 （2 2）、焊条的种类：）、焊条的种类：按国家标准、将焊条按用途划分按国家标准、将焊条按用途划分为十大类。详见下表为十大类。详见下表 （3 3）、焊条的选用原则：）、焊条的选用原则： A.A.根据母材的化学

32、成分和力学性能根据母材的化学成分和力学性能 B.B.根据焊件的工作条件和焊接技术性能根据焊件的工作条件和焊接技术性能 C.C.根据焊接设备、施工条件和焊接技术根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能性能 (4)(4)、焊条的酸、碱性：、焊条的酸、碱性： 焊条按其药皮的性质分为酸性焊条、焊条按其药皮的性质分为酸性焊条、碱性焊条大类。药皮中含有多量酸性碱性焊条大类。药皮中含有多量酸性氧化物的焊条为酸性焊条，药皮中含氧化物的焊条为酸性焊条，药皮中含有多量碱性氧化物的焊条为碱性焊条。有多量碱性氧化物的焊条为碱性焊条。 酸性焊条适合于焊接一般的结构钢，酸性焊条适合于焊接一般的结构钢，工艺性能好、机械性能差。

33、工艺性能好、机械性能差。 碱性焊条焊成的焊缝金属中有害元素碱性焊条焊成的焊缝金属中有害元素（如（如SS、P P）含量低，抗裂性）含量低，抗裂性 好、强好、强度高。适合于焊重要的结构钢与合金度高。适合于焊重要的结构钢与合金钢。但工艺性能差、抗气孔的能力差。钢。但工艺性能差、抗气孔的能力差。因此，采用碱性焊条时，必须将焊件因此，采用碱性焊条时，必须将焊件在焊缝处的油污、铁锈清除干净，并在焊缝处的油污、铁锈清除干净，并烘干焊条去除水分。烘干焊条去除水分。 2 2、埋弧自动焊：、埋弧自动焊： 在焊接过程中，焊接电弧将焊剂在焊接过程中，焊接电弧将焊剂, ,焊丝及工焊丝及工件焊接处熔化后形成熔池，熔池冷却

34、后形件焊接处熔化后形成熔池，熔池冷却后形成焊缝。成焊缝。 （1 1）埋弧自动焊的焊接过程。埋弧自动焊的焊接过程。 （2 2）主要优点有：主要优点有： 生产率高：埋弧自动可用的电流比手工电弧焊大，所以生生产率高：埋弧自动可用的电流比手工电弧焊大，所以生产率高。产率高。 焊接质量好：由于电弧被液态溶渣泡所包围，可以防止空焊接质量好：由于电弧被液态溶渣泡所包围，可以防止空气的浸害，因而焊缝质量好。气的浸害，因而焊缝质量好。 电弧的热量损失小，能量集中。电弧的热量损失小，能量集中。 节省金属与电能：由于焊丝连续送进，从而节省金属材料，节省金属与电能：由于焊丝连续送进，从而节省金属材料，节省辅助时间。埋

35、弧焊熔化深度大。因而也节省了电节省辅助时间。埋弧焊熔化深度大。因而也节省了电能。能。 改善了劳动条件：埋弧焊焊接时没有弧光。送入与运条又改善了劳动条件：埋弧焊焊接时没有弧光。送入与运条又实现了机械械化，从而减少了工人的劳动强度。改善了劳实现了机械械化，从而减少了工人的劳动强度。改善了劳动条件。动条件。 适合中等厚度的板材的直、长缝或大圆圈环形焊缝的手工适合中等厚度的板材的直、长缝或大圆圈环形焊缝的手工焊缝焊接。焊缝焊接。 （3 3）埋弧焊焊接材料：埋弧焊焊接材料： 焊丝和焊剂焊丝和焊剂 1)1)、焊丝：、焊丝：除作为电极和填充金属外，除作为电极和填充金属外，还有渗合金、脱氧、去硫等冶金作用。还

36、有渗合金、脱氧、去硫等冶金作用。 2)2)、焊剂：、焊剂：呈现玻璃状颗粒，主要起呈现玻璃状颗粒，主要起保护作用；还有渗合金、脱氧、去硫保护作用；还有渗合金、脱氧、去硫等冶金作用。如表所示。等冶金作用。如表所示。 、气体保护焊：、气体保护焊： 用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，称为气体保护焊。外加气体有区的电弧焊，称为气体保护焊。外加气体有氩气、二氧化碳气体、混合气体。氩气、二氧化碳气体、混合气体。 1 1）氩弧焊：）氩弧焊：氩气是惰性气体，不与金属氩气是惰性气体，不与金属起化学反应；不溶解于液体金属。所以，氩起化学反应；不溶解于液体金属。所

37、以，氩气是一种可靠的保护介质。氩弧焊可以获得气是一种可靠的保护介质。氩弧焊可以获得高质量的焊缝高质量的焊缝. .氩弧焊是焊接不锈钢的主要方氩弧焊是焊接不锈钢的主要方法，也广泛用于焊接铝合金、钛合金、锆合法，也广泛用于焊接铝合金、钛合金、锆合金等材料；用于航空航天、核工业等部门。金等材料；用于航空航天、核工业等部门。 （2）二氧化碳气体保护焊：）二氧化碳气体保护焊： 是以是以CO2气体作为保护介质的气体保护焊方气体作为保护介质的气体保护焊方法。法。 1）二氧化碳气体保护焊的特殊性）二氧化碳气体保护焊的特殊性因为因为CO2气体是一种氧化性气体，在焊接气体是一种氧化性气体，在焊接过程中会使焊缝金属氧

38、化过程中会使焊缝金属氧化.故须采取脱氧措施。故须采取脱氧措施。 由于由于CO2气体的特殊的物理性质，熔滴过气体的特殊的物理性质，熔滴过渡的形式是短路过渡。为了使焊接过程稳定渡的形式是短路过渡。为了使焊接过程稳定,需要对焊机电路进行特殊设计。需要对焊机电路进行特殊设计。 2 2）二氧化碳气体保护焊的优缺点：）二氧化碳气体保护焊的优缺点： 生产率高比手工电弧焊高生产率高比手工电弧焊高1 15 5倍。工作时连倍。工作时连续焊接续焊接, ,不需要换焊条不需要换焊条, ,不需要敲渣。不需要敲渣。 成本低成本低 COCO2 2气体是很多工业部门的副产品，气体是很多工业部门的副产品，成本较低。成本较低。 二

39、氧化碳气体保护焊是一种重要的焊接方法，二氧化碳气体保护焊是一种重要的焊接方法，主要用于焊接低碳钢和低合金钢。在汽车行主要用于焊接低碳钢和低合金钢。在汽车行业和其他工业部门中广泛应用。业和其他工业部门中广泛应用。 4 4、电渣焊电渣焊 ： 电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源来进行焊接的，一般总是在垂阻热作为热源来进行焊接的，一般总是在垂直立焊位置进行焊接，其焊接过程示意图如直立焊位置进行焊接，其焊接过程示意图如5 52626所示。两个工件位于垂直位置，相距所示。两个工件位于垂直位置，相距25-35mm25-35mm，工件待焊端面两侧，装有冷却

40、铜，工件待焊端面两侧，装有冷却铜滑块、使液态熔渣及金属不会外流，冷水从滑块、使液态熔渣及金属不会外流，冷水从其内部通过，迫使熔池冷却凝固成为焊缝。其内部通过，迫使熔池冷却凝固成为焊缝。固态焊剂熔化以后形成的渣池具有较大的电固态焊剂熔化以后形成的渣池具有较大的电阻，当电流通过时产生大量电阻热，使渣池阻，当电流通过时产生大量电阻热，使渣池温度保持在温度保持在17001700一一20002000。 焊丝与工件被渣池加热熔化而形成熔池。焊丝与工件被渣池加热熔化而形成熔池。焊接过程中，焊丝不断送进并被熔化，熔焊接过程中，焊丝不断送进并被熔化，熔池及渣池逐渐上升（冷却滑块也同时逐渐池及渣池逐渐上升（冷却滑

41、块也同时逐渐升），由于渣池热量多，温度高，与熔渣升），由于渣池热量多，温度高，与熔渣接触的金属都被熔化，而且焊丝在焊接时接触的金属都被熔化，而且焊丝在焊接时还可左右缓慢摆动，因此很厚的工件也可还可左右缓慢摆动，因此很厚的工件也可用电渣焊一次焊成。用电渣焊一次焊成。 电渣焊与其他焊接方法比较有以下特点：电渣焊与其他焊接方法比较有以下特点： （1 1）很厚的工件也可一次焊成。这就从）很厚的工件也可一次焊成。这就从根本上改变了重型机械制造的工艺，可用铸一根本上改变了重型机械制造的工艺，可用铸一锻一焊组合结构拼小成大以代替巨大的铸、锻锻一焊组合结构拼小成大以代替巨大的铸、锻整体结构。整体结构。 （2

42、2）生产率高，焊接材料消耗少。电渣）生产率高，焊接材料消耗少。电渣焊时任何厚度的工件都不需开坡口，只要使焊焊时任何厚度的工件都不需开坡口，只要使焊接面之间保持；接面之间保持；25-35mm25-35mm的间隙就可一次焊成。的间隙就可一次焊成。 （3 3）焊缝金属比较纯净。电渣焊时，金属熔池上）焊缝金属比较纯净。电渣焊时，金属熔池上面覆盖着一定深度的渣池，可避免空气与金属熔面覆盖着一定深度的渣池，可避免空气与金属熔池接触。另外，金属熔池在液态存在的时间较长，池接触。另外，金属熔池在液态存在的时间较长，熔池中的气体与杂质有较充分的时间排出。由于熔池中的气体与杂质有较充分的时间排出。由于冷却条件差，

43、焊缝金属结晶的方向也有利于排出冷却条件差，焊缝金属结晶的方向也有利于排出低熔点杂质。因此焊缝金属比较纯净。低熔点杂质。因此焊缝金属比较纯净。 （4 4）由于较厚工件用电渣焊焊接是一次焊成，所）由于较厚工件用电渣焊焊接是一次焊成，所以焊接速度比较慢，焊缝区在高温停留较长的时以焊接速度比较慢，焊缝区在高温停留较长的时间。热影响区比其他焊接方法都宽，晶粒粗大、间。热影响区比其他焊接方法都宽，晶粒粗大、易产生过热组织，机械性能有显著下降所以对较易产生过热组织，机械性能有显著下降所以对较重要的构件，焊后须进行正火处理。重要的构件，焊后须进行正火处理。 5 5、电子束焊电子束焊 随着科学技术的最新发展，尤

44、其原子能和随着科学技术的最新发展，尤其原子能和导弹技术的发展导弹技术的发展, ,大量应用了锆、钛、钽、大量应用了锆、钛、钽、铂、镍及其合金铂、镍及其合金, ,焊接这些金属用一般的气焊接这些金属用一般的气体保护焊常不能得到满意的结果。电子束体保护焊常不能得到满意的结果。电子束焊接研制成功才顺利地解决了上述稀有和焊接研制成功才顺利地解决了上述稀有和难熔金属的焊接问题。难熔金属的焊接问题。 图图5 52727为真空电子束焊接示意图。电子枪、为真空电子束焊接示意图。电子枪、焊件及焊具全部装在真空室内。电子枪由焊件及焊具全部装在真空室内。电子枪由加热灯丝、阴极、阳极及聚焦装置等组成。加热灯丝、阴极、阳极

45、及聚焦装置等组成。当阴极被灯丝加热到当阴极被灯丝加热到26002600度时，能发出大度时，能发出大量电子。这些电子在阴极与阳极（焊件）量电子。这些电子在阴极与阳极（焊件）间的高电压作用下，经电子透镜聚焦成电间的高电压作用下，经电子透镜聚焦成电子流束，以极大的速度（可达子流束，以极大的速度（可达160000km160000kmS S）射向焊件表面，电子的动能变为热能。能射向焊件表面，电子的动能变为热能。能量密度比普通电弧可大量密度比普通电弧可大50005000倍，它使焊件倍，它使焊件金属迅速熔化甚至气化。根据焊件的熔化金属迅速熔化甚至气化。根据焊件的熔化程度，逐渐移动焊件，即能得到要求的焊程度，

46、逐渐移动焊件，即能得到要求的焊接接头。接接头。 真空电予束焊接的特点：真空电予束焊接的特点： （1 1）在真空中进行焊接，金属不会氧化氮化。）在真空中进行焊接，金属不会氧化氮化。且无金属电极沾污，所以能保证焊缝金属的且无金属电极沾污，所以能保证焊缝金属的高纯度。表面平滑洁净，没有弧坑或其他表高纯度。表面平滑洁净，没有弧坑或其他表面缺陷。焊缝内部熔合得好，无气孔夹渣。面缺陷。焊缝内部熔合得好，无气孔夹渣。 （2 2）热源能量密度大、熔深大、焊速快、焊）热源能量密度大、熔深大、焊速快、焊缝深而窄，焊缝深宽比可达缝深而窄，焊缝深宽比可达2020：1 1，能单道焊，能单道焊厚件。焊接热影响区很小，基本

47、上不产生焊厚件。焊接热影响区很小，基本上不产生焊接变形。可防止难熔金属焊接时易产生的裂接变形。可防止难熔金属焊接时易产生的裂纹和泄漏。纹和泄漏。 （3 3）焊接时一般不加填充金属。因而接头）焊接时一般不加填充金属。因而接头要加工得平整清洁、装配紧密，不留间隙。要加工得平整清洁、装配紧密，不留间隙。任何厚度的工件都不开坡口。任何厚度的工件都不开坡口。 （4 4）电子束参数可在较宽范围内调节、控）电子束参数可在较宽范围内调节、控制灵活、精度高、适应性强。制灵活、精度高、适应性强。 （5 5）真空电子束焊接的缺点是设备复杂、）真空电子束焊接的缺点是设备复杂、造价高。使用维护技术要求高、焊件尺寸造价高

48、。使用维护技术要求高、焊件尺寸受真空室限制，对焊件清整装配质量要求受真空室限制，对焊件清整装配质量要求严格，因而其应用受到一定限制。严格，因而其应用受到一定限制。 6 6、等离子弧焊、等离子弧焊5.1.35.1.3压力焊压力焊 在焊接过程中，对焊件施加一定压力（加在焊接过程中，对焊件施加一定压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。热或不加热），以完成焊接的方法。 压力焊的主要方法有：压力焊的主要方法有： 1 1、电阻焊电阻焊 电阻焊是利用电流通过焊件时产生的电阻电阻焊是利用电流通过焊件时产生的电阻热，作为热源，加热焊件，在压力下进行热，作为热源，加热焊件，在压力下进行焊接的。电阻焊接头的形状不

49、同分为点焊，焊接的。电阻焊接头的形状不同分为点焊，缝焊和对焊等。缝焊和对焊等。 （1 1）点焊）点焊 点焊是利用上、下电极对焊件施加压力，点焊是利用上、下电极对焊件施加压力，通电加热在压力下成形焊接的。通电加热在压力下成形焊接的。1 1）焊点的形成过程焊点的形成过程 2 2）点焊是应用最广的焊接工艺之一，点焊是应用最广的焊接工艺之一，点焊汽车驾驶室点焊汽车驾驶室 （2 2）缝焊）缝焊 缝焊是利用滚盘对焊件进行加压，通电进缝焊是利用滚盘对焊件进行加压，通电进行焊接的。缝焊最适合焊接要求密封件的行焊接的。缝焊最适合焊接要求密封件的薄板件生产，例如薄板件生产，例如: :汽车油箱的焊接汽车油箱的焊接、

50、自行自行车钢圈的生产与缝焊的过程车钢圈的生产与缝焊的过程 （3 3）对焊）对焊 对焊是被焊工件两端面连接的电阻焊。它分对焊是被焊工件两端面连接的电阻焊。它分为闪光对焊与电阻对焊。为闪光对焊与电阻对焊。 ）闪光对焊：是将二件夹在两电极间经通）闪光对焊：是将二件夹在两电极间经通电电- -爆裂闪光爆裂闪光- -移动工件移动工件- -连续产生爆裂闪光连续产生爆裂闪光- -快速加快速加压压- -切断电流切断电流- -形成焊接。形成焊接。 * *闪光对焊的焊接过程闪光对焊的焊接过程 * *自行车钢圈的焊接自行车钢圈的焊接 2 2）电阻对焊：是将二件夹在两电极间经加）电阻对焊：是将二件夹在两电极间经加压，通