1、 第第10章焊接章焊接 10.1焊接概述焊接概述10.2焊条电弧焊焊条电弧焊10.3其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介10.4常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接10.5焊件的结构工艺性焊件的结构工艺性1 第第10章章 常用金属材料的常用金属材料的焊接性能及获得优焊接性能及获得优质焊件的常用焊接质焊件的常用焊接方法和焊接工艺方法和焊接工艺 了解了解常用焊接方法、常用焊接方法、原理、特点及应用原理、特点及应用 分析分析焊接冶金、热影焊接冶金、热影响区和应力与变形对焊响区和应力与变形对焊接接头质量的影响接接头质量的影响 掌握掌握常用金属材料的常用金属材料的焊接性能
2、及获得优质焊焊接性能及获得优质焊件的常用焊接方法和焊件的常用焊接方法和焊接工艺接工艺2 第第10章章 10.1焊接概述焊接概述 焊接：焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用 填充填充材料，使工件达到结合的一种方法，材料，使工件达到结合的一种方法，焊接方法：焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。熔化焊、压力焊、钎焊等。 10.1焊接概述焊接概述第第10章章10.1.1焊接的特点焊接的特点 （1）节省材料，减轻质量；）节省材料，减轻质量； （2）简化复杂零件和大型零件的制造；）简化复杂零件和大型零件的制造； （3）适应性好；可实现特殊结构的生产；）适应性
3、好；可实现特殊结构的生产； （4）满足特殊连接要求，可实现不同材料的连接成型；）满足特殊连接要求，可实现不同材料的连接成型； （5）降低劳动强度，改善劳动条件；）降低劳动强度，改善劳动条件； （6）焊后易产生焊接应力与变形，导致出现裂纹；）焊后易产生焊接应力与变形，导致出现裂纹； 310.1.2 焊接方法分类焊接方法分类 第第10章章 4气门芯气门芯 第第10 章章 5焊接分类图示焊接分类图示加热加热压力焊压力焊钎钎料料加压加压熔化焊熔化焊钎焊钎焊 10.1.2 焊接方法分类焊接方法分类 第第 10章章 6热源热源 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热能量要集中，温度要高。以保证金
4、属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。子束和激光。熔池的保护熔池的保护 可用渣保护、气保护和渣可用渣保护、气保护和渣- -气联合保护。以防止氧化，并气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。填充金属填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。熔化焊的三要素熔化焊的三要素 10.1.2 焊接方法
5、分类焊接方法分类第第10章章7 10.1.2 焊接方法分类焊接方法分类第第10章章8 是指在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）是指在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。压焊时，通过施加足够的压力，使两以完成焊接的方法。压焊时，通过施加足够的压力，使两工件接合表面紧密接触，并在焊接部位产生一定的塑性变工件接合表面紧密接触，并在焊接部位产生一定的塑性变形，通过原子扩散和再结晶形成焊接接头，将被焊件连接形，通过原子扩散和再结晶形成焊接接头，将被焊件连接成一体。成一体。压焊压焊 是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，
6、将焊件和钎料同时加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态同时加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法焊件的方法钎焊钎焊10.1.3金属材料的焊接性金属材料的焊接性是指被焊金属在一定的焊接工艺条件下（焊接方法、是指被焊金属在一定的焊接工艺条件下（焊接方法、材料、工艺参数、结构型式）获得优质焊接接头的难易程度。材料、工艺参数、结构型式）获得优质焊接接头的难易程度。 焊接性是一个相对的概念：表现为：工艺条件相同时，材焊接性是一个相对的概念：表现为：工艺条件相同时，材料经焊
7、接后产生缺陷、裂纹等的倾向性大小。料经焊接后产生缺陷、裂纹等的倾向性大小。 材料对某种焊接工艺所表现出的可焊性，主要是指焊接接材料对某种焊接工艺所表现出的可焊性，主要是指焊接接头在使用中的可靠性头在使用中的可靠性。 10.1.3金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 91.焊接性概念焊接性概念 （1）碳当量法）碳当量法：即把影响焊接性能的元素对可焊性：即把影响焊接性能的元素对可焊性的影响折算为碳的影响相当的量。的影响折算为碳的影响相当的量。经验公式为经验公式为：C C当量当量0.4%0.4%时，时，可焊性好，一般的焊接工艺条件下，不会产生裂纹。可焊性好，一般的焊接工艺条件下，不会产生裂
8、纹。C C当量当量=0.4=0.40.6%0.6%时，时，可焊性较差，焊前需采取适当的工艺措施。可焊性较差，焊前需采取适当的工艺措施。C C当量当量0.6%0.6%时，时，可焊性差，焊接前后需都需采取措施。可焊性差，焊接前后需都需采取措施。100)1556(CuNiVMoCrMnCCEwwwwwwww2.金属焊接性的评定金属焊接性的评定 10.1.3金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 10 碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到没有考虑到冷却速度冷却速度对组织的影响。冷却速度快时，对组织的影响。冷却速度快时，容易产生淬硬组
9、织，焊接性变差。容易产生淬硬组织，焊接性变差。 10.1.3金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 11 碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，不能作为准确的评定指标。其原因是：价其焊接性，不能作为准确的评定指标。其原因是： 当两种钢材的碳当量值相等时，当两种钢材的碳当量值相等时，碳的质量分数碳的质量分数较高较高的钢材在施焊过程中容易产生淬硬组织，其裂纹倾向比的钢材在施焊过程中容易产生淬硬组织，其裂纹倾向比碳的质量分数较低的钢材大，焊接性较差。碳的质量分数较低的钢材大，焊接性较差。 焊接循环中的焊接循环中的最高加热温
10、度和在高温下停留时间最高加热温度和在高温下停留时间等等参数对焊缝金属组织也有影响，在碳当量值计算公式中参数对焊缝金属组织也有影响，在碳当量值计算公式中没有表示出来。没有表示出来。（2）焊接性试验方法）焊接性试验方法 10.1.3金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 12热裂纹试验、冷裂纹试验、脆性试验、使用性能试验等。热裂纹试验、冷裂纹试验、脆性试验、使用性能试验等。其实施的方法分模拟、实焊、理论计算三大类。其实施的方法分模拟、实焊、理论计算三大类。最常用的是最常用的是斜斜Y坡口裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、坡口裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、可变拘束裂纹试验可变拘束裂纹试验等。等
11、。10.1.4.焊接冶金过程与焊接质量焊接冶金过程与焊接质量 10.1.4 焊接冶金过程与焊接质量焊接冶金过程与焊接质量 第第10章章 131.焊接冶金过程的特点焊接冶金过程的特点 电弧焊过程中，液态金属、熔渣和气体三者相互作电弧焊过程中，液态金属、熔渣和气体三者相互作用，其实质是金属再冶炼的过程用，其实质是金属再冶炼的过程 特点特点 焊接电弧和熔池的温度高，导致合金元素的烧损。焊接电弧和熔池的温度高，导致合金元素的烧损。 金属熔池体积小，高温时间短，导致化学成份不均金属熔池体积小，高温时间短，导致化学成份不均匀，气体和杂质不及浮出，易产生气孔和夹渣等缺陷。匀，气体和杂质不及浮出，易产生气孔和
12、夹渣等缺陷。 氧、氮等元素与金属发生化学反应，残留在焊缝中，氧、氮等元素与金属发生化学反应，残留在焊缝中，增加焊缝脆性。增加焊缝脆性。 油、锈和水份，高温下分解出氢原子，使焊缝金属油、锈和水份，高温下分解出氢原子，使焊缝金属中氢的含量增加中氢的含量增加, 导致焊接接头塑性、韧性急剧降低。导致焊接接头塑性、韧性急剧降低。 10.1.4 焊接冶金过程与焊接质量焊接冶金过程与焊接质量 第第 10章章 14 2.保证焊缝质量的措施保证焊缝质量的措施 （1）在焊接过程中，对熔化金属进行机械保护，使之）在焊接过程中，对熔化金属进行机械保护，使之与空气隔开。保护方式有三种：气体保护、熔渣保护和气与空气隔开。
13、保护方式有三种：气体保护、熔渣保护和气-渣联合保护。渣联合保护。 （2）对焊接熔池进行冶金处理，主要通过在焊接材料）对焊接熔池进行冶金处理，主要通过在焊接材料（焊条药皮、焊丝、焊剂）中加入一定量的脱氧剂（主（焊条药皮、焊丝、焊剂）中加入一定量的脱氧剂（主要是锰铁和硅铁）和一定量的合金元素，在焊接过程中要是锰铁和硅铁）和一定量的合金元素，在焊接过程中排除熔池中的排除熔池中的FeO，同时补偿合金元素的烧损。，同时补偿合金元素的烧损。 10.2焊条电弧焊焊条电弧焊 焊条电弧焊：焊条电弧焊：是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与
14、方法，利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接的。焊条而进行焊接的。 10.2焊条电弧焊焊条电弧焊 第第10章章 1510.2.1焊接设备焊接设备幻灯片幻灯片 1610.2.2 焊接电弧焊接电弧幻灯片幻灯片10.2.3焊条电弧焊的操作过程焊条电弧焊的操作过程幻灯片幻灯片 19焊接设备：视频焊接设备：视频 由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：直流电焊机焊接时，有两种接线方法： 直流正接：直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条） 直
15、流负接：直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊 条、低合金钢和铝合金）条、低合金钢和铝合金）正接与反接正接与反接 10.2焊条电弧焊焊条电弧焊第第10章章17焊接电弧：焊接电弧： 电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。电弧的三个区电弧的三个区 阴极区、阳极区和弧柱区阴极区、阳极区和弧柱区焊接电弧的温度和热量分
16、布焊接电弧的温度和热量分布 焊接电弧焊接电弧 电弧区域电弧区域温度温度K 热量分布热量分布 阳极区阳极区 260043弧柱区弧柱区60008000 21阴极区阴极区 240036 返回 10.2.2 焊接电弧焊接电弧 第第10章章 18第第10章章12焊接过程：视焊接过程：视 频频 焊条电弧焊的操作分三个步骤：电弧引燃、焊条运动与焊条电弧焊的操作分三个步骤：电弧引燃、焊条运动与焊缝的连接以及收尾。焊缝的连接以及收尾。1.电弧引燃电弧引燃 将夹在焊钳上的焊条，擦划或敲击焊件，然后迅速提起将夹在焊钳上的焊条，擦划或敲击焊件，然后迅速提起24 mm，在焊条端部与焊件之间形成了电弧，产生大量，在焊条端
17、部与焊件之间形成了电弧，产生大量的光和热，将工件局部加热到熔化状态形成熔池。焊条作为的光和热，将工件局部加热到熔化状态形成熔池。焊条作为一个电极，其端部在电弧的作用下不断被熔化，形成熔滴进一个电极，其端部在电弧的作用下不断被熔化，形成熔滴进入熔池。入熔池。2.焊条运动焊条运动 焊条有三个方向的运动：即朝着熔池的方向逐渐下移；焊条有三个方向的运动：即朝着熔池的方向逐渐下移；沿焊缝前进方向逐渐前移；在焊缝两侧作横向摆动。沿焊缝前进方向逐渐前移；在焊缝两侧作横向摆动。 10.2.3焊条电弧焊的操作过程焊条电弧焊的操作过程第第10章章20 10.2.3焊条电弧焊的操作过程焊条电弧焊的操作过程第第10章
18、章21 焊条朝熔池的方向逐渐下移焊条朝熔池的方向逐渐下移，主要用来，主要用来维持维持所要求的所要求的电弧电弧长度长度，因此，焊条的下降速度应与熔化速度相适应。，因此，焊条的下降速度应与熔化速度相适应。 焊条沿焊缝前进方向逐渐前移的速度焊条沿焊缝前进方向逐渐前移的速度（焊条移动速度），（焊条移动速度），影响焊缝形成的质量。速度太快，电弧来不及熔化足够的影响焊缝形成的质量。速度太快，电弧来不及熔化足够的焊条和焊件金属，造成焊缝断面狭小、焊缝细长、焊接未焊条和焊件金属，造成焊缝断面狭小、焊缝细长、焊接未焊透和脱节现象；速度太慢，焊缝金属堆积过高或容易过焊透和脱节现象；速度太慢，焊缝金属堆积过高或容易
19、过热和烧穿，以及容易产生夹渣等现象热和烧穿，以及容易产生夹渣等现象 焊条在焊缝两侧作横向摆动焊条在焊缝两侧作横向摆动即运条方法，应根据接头即运条方法，应根据接头型式和间隙、焊缝位置、焊条直径与性能、焊接电流强度型式和间隙、焊缝位置、焊条直径与性能、焊接电流强度等具体情况合理选用。等具体情况合理选用。 10.2.3焊条电弧焊的操作过程焊条电弧焊的操作过程第第10章章223. 焊缝的结尾和连接焊缝的结尾和连接 4. 焊条的倾角焊条的倾角 焊缝结尾不能有弧坑、裂纹和气孔；焊缝接头处密焊缝结尾不能有弧坑、裂纹和气孔；焊缝接头处密合平整，不允许有脱节现象合平整，不允许有脱节现象 焊条与焊接前进方向所成的
20、角度焊条与焊接前进方向所成的角度 掌握好焊条的倾角，能有效的控制金属熔液和熔渣掌握好焊条的倾角，能有效的控制金属熔液和熔渣的分离，防止熔渣超前和控制一定的熔深等。的分离，防止熔渣超前和控制一定的熔深等。焊条的焊条的构成及作用构成及作用组成：组成：焊芯和药皮焊芯和药皮作用：作用：焊芯焊芯导电引弧，填充金属，形成焊缝。导电引弧，填充金属，形成焊缝。 药皮药皮稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。 药皮必须含有造气剂和造渣剂。药皮必须含有造气剂和造渣剂。 药皮中还含有稳弧剂和合金化剂，脱氧剂、脱硫剂。药皮中还含有稳弧剂和合金化剂，脱氧剂、脱硫剂。 10.2.4焊
21、条焊条第第10章章23药 皮焊 芯 10.2.4焊条焊条 10.2.4焊条焊条第第10章章24种类：种类： 结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。酸性焊条和碱性焊条：酸性焊条和碱性焊条： 酸性焊条工艺性好，而碱性焊条工艺性差。酸性焊条工艺性好，而碱性焊条工艺性差。 碱性焊条中有益元素多，能提高焊接接头的力学性能。碱性焊条中有益元素多，能提高焊接接头的力学性能。
22、 酸性焊条一般结构件的焊接。酸性焊条一般结构件的焊接。 碱性焊条用于焊接重要的钢结构或合金钢结构碱性焊条用于焊接重要的钢结构或合金钢结构 。焊条的种类焊条的种类 10.2.4焊条焊条第第10章章25焊条牌号焊条牌号焊条牌号：焊条牌号：通常用一个大写的汉语拼字母和三位数字表示通常用一个大写的汉语拼字母和三位数字表示 焊条抗拉强度（焊条抗拉强度（Kg/mmKg/mm2 2）J422J422表示：表示：结构钢焊条，焊缝强度不低于结构钢焊条，焊缝强度不低于420MPa420MPa， 药皮类型为氧化钛钙型药皮类型为氧化钛钙型焊条类别代码焊条类别代码药皮类型代号药皮类型代号 10.2.4焊条焊条第第10章
23、章26等强度原则等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属与母材等强度，焊缝金属与母材等强度， 因此可根据钢材强度等级来因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。选用相应的焊条。同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定。能而定。低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。较低的钢材来选用相应的焊条。焊接不锈钢或耐
24、热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条。相应的专用焊条。电焊条的选用原则电焊条的选用原则 10.2.4焊条焊条第第10章章27焊条的选用实例焊条的选用实例 某工字梁采用某工字梁采用Q345Q345钢焊接而成。母材的力学性能和化学成分如下：钢焊接而成。母材的力学性能和化学成分如下：b b=520MPa=520MPa，s s=350MPa=350MPa，5 5=21%,=21%,，4040C C 时，时，kk=30J/cm2=30J/cm2，C=0.2%C=0.2%，MnMn=1.6%=1.6%，Si=0.6%Si=0.6%，S0.05%S
25、0.05%，P P0.05%0.05%，梁受力大且受，梁受力大且受冲击载荷冲击载荷, ,工作温度：工作温度：-2040-2040C C，试选用合适的焊条牌号。，试选用合适的焊条牌号。 分析分析Q345Q345钢属低合金结构钢，根据焊条选用原则，应按等强度原钢属低合金结构钢，根据焊条选用原则，应按等强度原则选用。梁受力大，且受冲击载荷，工作温度较抵，是较重要结构，则选用。梁受力大，且受冲击载荷，工作温度较抵，是较重要结构，要求抗裂性、低温冲击韧度好，应选用耐冲击较好的碱性焊条。要求抗裂性、低温冲击韧度好，应选用耐冲击较好的碱性焊条。查阅焊接手册：查阅焊接手册：J J* * *1 1、J J* *
26、 *5 5 均为酸性焊条，均为酸性焊条，J J* * *6 6、J J* * *7 7为碱性焊条。为碱性焊条。常见牌号有常见牌号有J422J422、J426J426、J427J427、J502J502、J506J506、J507J507、J553J553、J556J556、J557J557、J606J606J507J507的力学性能指示与母材接近的力学性能指示与母材接近。 10.2.4焊条焊条第第10章章2810.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能 10.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能第第10章章29焊接接头由焊接接头由焊缝区焊缝区、熔合区熔合区和和热影响区热影响区组成
27、组成 焊缝区：焊缝区：焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分加焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分加热时，焊缝区的温度在液相线以上，冷却为柱状树枝热时，焊缝区的温度在液相线以上，冷却为柱状树枝晶晶 ，晶粒粗大，晶粒粗大 且存在成分偏析且存在成分偏析 ，但由于合金化作，但由于合金化作用用 ，焊缝金属的强度一般不低于母材金属，焊缝金属的强度一般不低于母材金属 。低碳钢焊接接头的组织低碳钢焊接接头的组织第第10章章30焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能 热影响区热影响区 过热区过热区 ：具有过热组织特征，焊接时温度范围接近固相：具有过热组织特征，焊接时温度范围接近固相 线，冷却后晶粒粗大，其塑性和冲
28、击韧度很低线，冷却后晶粒粗大，其塑性和冲击韧度很低 。正火区正火区 ：热影响区中具有正火组织的区域，温度在：热影响区中具有正火组织的区域，温度在Ac3以以 上，冷却后晶粒细化，力学性能得到改善。上，冷却后晶粒细化，力学性能得到改善。 10.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能第第10章章31 熔合区熔合区 焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域，焊接时，温焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域，焊接时，温度范围在液相线与固相线之间。由部分铸态组织和晶粒度范围在液相线与固相线之间。由部分铸态组织和晶粒粗大的过热组织所组成，虽然很窄，其性能往往是焊接粗大的过热组织所组成，虽然很窄，其性能往往是焊接
29、接头中最差的，使焊接接头的强度、塑性和韧性都下降接头中最差的，使焊接接头的强度、塑性和韧性都下降 再结晶区再结晶区 此区域加热温度在此区域加热温度在450750。如果母材。如果母材焊前经过压力加工，即经过塑性变形，晶粒发生破碎现焊前经过压力加工，即经过塑性变形，晶粒发生破碎现象，那么在此温度区间，会再次变成完整的晶粒，形成象，那么在此温度区间，会再次变成完整的晶粒，形成一个具有较细晶粒的再结晶区。在此区中，由于经过塑一个具有较细晶粒的再结晶区。在此区中，由于经过塑性变形的母材组织发生了再结晶，原先塑性变形过程中性变形的母材组织发生了再结晶，原先塑性变形过程中的加工硬化效应完全消失，因此强度降低
30、，塑性稍有改的加工硬化效应完全消失，因此强度降低，塑性稍有改善。如果母材焊前未经过塑性变形，则焊后热影响区中善。如果母材焊前未经过塑性变形，则焊后热影响区中无再结晶区。无再结晶区。 部分相变区部分相变区：热影响区中部分组织发生相变的区域。：热影响区中部分组织发生相变的区域。加热温度范围在加热温度范围在AC1-AC3之间。冷却后晶粒不均匀，之间。冷却后晶粒不均匀，力学性能较差。力学性能较差。 10.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能第第10章章32 设备简单通用，可用成本较低的交流或直流焊接电源。设备简单通用，可用成本较低的交流或直流焊接电源。 灵活方便，几乎可用于各种位置、各种厚度和
31、形状的焊灵活方便，几乎可用于各种位置、各种厚度和形状的焊接。接。 焊条品种齐全，可供焊接不同钢材时选用。焊条品种齐全，可供焊接不同钢材时选用。 焊接质量主要决定于焊工的熟练程度和焊条的质量。焊接质量主要决定于焊工的熟练程度和焊条的质量。 焊条药皮组成物质中的造气剂，分解产生的气体隔离空焊条药皮组成物质中的造气剂，分解产生的气体隔离空气，保护熔池的后半部及凝固后并处于高温的焊缝。气，保护熔池的后半部及凝固后并处于高温的焊缝。 焊接时，焊工必须采取必要的防护措施，焊接效率低焊接时，焊工必须采取必要的防护措施，焊接效率低 10.2.6焊条电弧焊的特点焊条电弧焊的特点 10.2.6焊条电弧焊的特点焊条
32、电弧焊的特点第第10章章3310.3其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介 10.3其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介第第10章章34气焊：气焊：利用可燃气体在氧气中燃烧时所产生的热量，将母材焊接处利用可燃气体在氧气中燃烧时所产生的热量，将母材焊接处熔化而实现连接的一种熔焊方法熔化而实现连接的一种熔焊方法,可燃气体有乙炔、液化石油气等可燃气体有乙炔、液化石油气等 。 特点与应用特点与应用气焊无需电源、费用低气焊无需电源、费用低 、通用性强、通用性强 生产率低，焊接变形大焊，焊接质量不易保证，应用不广。生产率低，焊接变形大焊，焊接质
33、量不易保证，应用不广。 主要用于薄钢板、铜及铜合金的焊接和铸铁的补焊主要用于薄钢板、铜及铜合金的焊接和铸铁的补焊。 10.3.1气焊气焊 氧氧-乙炔火焰有三种乙炔火焰有三种（1）中性焰）中性焰 氧氧-乙炔体积混合比为乙炔体积混合比为11.2，适合焊接碳钢和非铁合，适合焊接碳钢和非铁合金。金。（2）碳性焰）碳性焰 氧氧-乙炔体积混合比小于乙炔体积混合比小于1，适用于焊接高碳钢、铸铁和，适用于焊接高碳钢、铸铁和高速钢。高速钢。（3）氧化焰）氧化焰 氧氧-乙炔体积混合比大于乙炔体积混合比大于1.2，适用于黄铜和青铜的钎焊。，适用于黄铜和青铜的钎焊。 埋弧焊埋弧焊以焊丝为电极，电弧埋在焊剂层下燃烧进行
34、焊接的方法以焊丝为电极，电弧埋在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称埋弧焊，如其引弧、焊丝送进、移动电弧、收弧等由称埋弧焊，如其引弧、焊丝送进、移动电弧、收弧等由机械自动完成，则为埋弧自动焊。机械自动完成，则为埋弧自动焊。10.3.2埋弧焊埋弧焊 特点与应用特点与应用 生产率高、节省焊接材料，成本低生产率高、节省焊接材料，成本低 ；焊接质量好；劳；焊接质量好；劳动条件好。动条件好。 适应性较差，焊前准备工作量大；焊接电流强度大，不适应性较差，焊前准备工作量大；焊接电流强度大，不适于适于3mm3mm以下薄板；设备一次性投资较大。以下薄板；设备一次性投资较大。 埋弧焊适于成批生产中、厚板结构的长直缝与直径
35、较大埋弧焊适于成批生产中、厚板结构的长直缝与直径较大的环缝。的环缝。 10.3.2埋弧焊埋弧焊第第10章章36 氩弧焊的特点及应用氩弧焊的特点及应用机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝成型美观。成型美观。电弧稳定，可全位置自动焊接。氩气贵，成本高。电弧稳定，可全位置自动焊接。氩气贵，成本高。氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接。如铝、氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接。如铝、钛和不锈钢等。钛和不锈钢等。氩弧焊氩弧焊: :使用氩气作为保护气体的气体保护焊使用氩气作为保护气体的气体保护焊, , 分为熔化极分为熔化极氩
36、弧焊和钨极氩弧焊。氩弧焊和钨极氩弧焊。 1.氩弧焊氩弧焊10.3.3气体保护焊气体保护焊 10.3.3气体保护焊气体保护焊第第10章章382.CO2气体保护焊气体保护焊 CO O2气体保护焊气体保护焊是利用是利用CO2作为保护气体的气体保护焊，作为保护气体的气体保护焊，焊丝作电极引燃电弧，进行自动或半自动方式进行焊接。焊丝作电极引燃电弧，进行自动或半自动方式进行焊接。 焊件变形小，质量较高；成本低，操作简便，适用范围焊件变形小，质量较高；成本低，操作简便，适用范围广；广； 焊接设备比较复杂焊接设备比较复杂 。CO2气体保护焊主要用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接气体保护焊主要用于低碳钢和低合金
37、结构钢薄板的焊接 10.3.3气体保护焊气体保护焊第第10章章40CO2气体保护焊的特点及应用气体保护焊的特点及应用电渣焊：电渣焊：利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝和母材来进行焊接的一种熔化焊方法。焊丝和母材来进行焊接的一种熔化焊方法。 电渣焊的特点与应用电渣焊的特点与应用可焊成很厚的焊缝；生产率高；焊缝较纯净，气体和杂质可焊成很厚的焊缝；生产率高；焊缝较纯净，气体和杂质易浮出。易浮出。接头过热区大，接头金属组织粗大，焊后应进行正火处理。接头过热区大，接头金属组织粗大，焊后应进行正火处理。广泛用于锅炉制造，重型机械和石油化工等行业，如重型广泛
38、用于锅炉制造，重型机械和石油化工等行业，如重型机床的机座、高压锅炉等机床的机座、高压锅炉等 10.3.4电渣焊电渣焊 10.3.4电渣焊电渣焊第第10章章42 电阻焊电阻焊为压力焊之一，是利用焊件接触处产生的电为压力焊之一，是利用焊件接触处产生的电阻热，将连接处加热到塑性状态或局部熔化状态，再阻热，将连接处加热到塑性状态或局部熔化状态，再施加压力形成接头的焊接方法。施加压力形成接头的焊接方法。10.3.5电阻焊电阻焊 10.3.5电阻焊电阻焊第第10章章44电阻焊通常分为电阻焊通常分为点焊、缝焊和对焊点焊、缝焊和对焊三种三种 电阻焊特点电阻焊特点 加热迅速，温度较低，焊接热影响区及变形小，易获
39、得优质加热迅速，温度较低，焊接热影响区及变形小，易获得优质接头；不需外加填充金属和焊剂；电阻对焊无弧光，噪声小，接头；不需外加填充金属和焊剂；电阻对焊无弧光，噪声小，烟尘、有害气体少，劳动条件好；焊件结构简单、重量轻、烟尘、有害气体少，劳动条件好；焊件结构简单、重量轻、气密性好，易于获得形状复杂的零件；易实现机械化、自动气密性好，易于获得形状复杂的零件；易实现机械化、自动化，生产率高；焊接接头质量不稳定，焊机复杂，造价较高。化，生产率高；焊接接头质量不稳定，焊机复杂，造价较高。点焊点焊点焊点焊是利用电流通过两圆柱形电极和搭接的两焊件产生是利用电流通过两圆柱形电极和搭接的两焊件产生电阻热，将焊件
40、加热并局部熔化，然后在压力下熔核结电阻热，将焊件加热并局部熔化，然后在压力下熔核结晶，形成一个焊点的焊接方法晶，形成一个焊点的焊接方法。 点焊应用：点焊应用：适于低碳钢、不锈钢、铜合金、铝镁合金，适于低碳钢、不锈钢、铜合金、铝镁合金，厚度厚度4mm4mm以下的薄板冲压结构及钢筋的焊接。以下的薄板冲压结构及钢筋的焊接。 10.3.5电阻焊电阻焊第第10章章46 点焊的主要焊点焊的主要焊接参数是电极压力、焊接电流和通电时间接参数是电极压力、焊接电流和通电时间。压力过大、电流过小，会使热量少，焊点强度下降；压力压力过大、电流过小，会使热量少，焊点强度下降；压力过小、电流过大，会使热量大而不稳定，易飞
41、溅，烧穿。过小、电流过大，会使热量大而不稳定，易飞溅，烧穿。点焊时会发生点焊分流现象，故焊点间距不宜过小。点焊时会发生点焊分流现象，故焊点间距不宜过小。 缝焊缝焊 缝焊缝焊与点焊相似，采用滚盘作电极，边焊边滚，相与点焊相似，采用滚盘作电极，边焊边滚，相邻两个焊点重叠一部分，形成一条有密封性的焊缝。邻两个焊点重叠一部分，形成一条有密封性的焊缝。 缝焊应用：缝焊应用：适于板厚适于板厚3mm3mm以下，焊缝规则的密封薄板件的焊接。以下，焊缝规则的密封薄板件的焊接。 10.3.5电阻焊电阻焊第第10章章48缝焊焊接分流现象较严重，故同等条件下焊接电流较大缝焊焊接分流现象较严重，故同等条件下焊接电流较大
42、 对焊对焊是利用电阻热将焊件断面对接焊合的一种电阻焊，是利用电阻热将焊件断面对接焊合的一种电阻焊，可分为电阻对焊和闪光对焊。可分为电阻对焊和闪光对焊。 对焊对焊 电阻对焊电阻对焊先加预压，使两端面压紧，再通电加热，使待先加预压，使两端面压紧，再通电加热，使待焊处达到塑性温度后，再断电加压顶锻，产生一定塑性变焊处达到塑性温度后，再断电加压顶锻，产生一定塑性变形而焊合。电阻对焊要求对接处焊前严格清理形而焊合。电阻对焊要求对接处焊前严格清理适于截面简适于截面简单、直径小于单、直径小于20mm20mm、强度要求不高的杆件，如钢筋的对接、强度要求不高的杆件，如钢筋的对接焊。焊。 10.3.5电阻焊电阻焊
43、第第10章章50 闪光对焊闪光对焊两焊件不接触，先加电压，再移动焊件使之接触，两焊件不接触，先加电压，再移动焊件使之接触，由于接触点少，其电流密度很大，接触点金属迅速达到熔由于接触点少，其电流密度很大，接触点金属迅速达到熔化、蒸发、爆破，呈高温颗粒飞射出来，称为闪光；经多次化、蒸发、爆破，呈高温颗粒飞射出来，称为闪光；经多次闪光加热后，端面均匀达到半熔化状态，同时多次闪光把端闪光加热后，端面均匀达到半熔化状态，同时多次闪光把端面的氧化物也清除干净，于是断电加压顶锻，形成焊接接头面的氧化物也清除干净，于是断电加压顶锻，形成焊接接头主要用于钢轨、锚链、管子等的焊接，也可用于异种金属的主要用于钢轨、
44、锚链、管子等的焊接，也可用于异种金属的焊接。焊接。 10.3.6摩擦焊摩擦焊 摩擦焊是利用工件金属焊接表面相互摩擦产生的热量，将金属局部摩擦焊是利用工件金属焊接表面相互摩擦产生的热量，将金属局部加热到塑性状态，然后在压力下完成焊接的一种热压焊接方法。摩擦焊过加热到塑性状态，然后在压力下完成焊接的一种热压焊接方法。摩擦焊过程如图程如图10-18所示，摩擦焊接头形式如图所示，摩擦焊接头形式如图10-19所示。接头一般是等断面，所示。接头一般是等断面，也可为不等断面，但其中必须有一个为圆形也可为不等断面，但其中必须有一个为圆形。图10-18 摩擦焊 10-19 摩擦焊接头形式 10.3.6摩擦焊摩擦
45、焊第第10章章52 摩擦焊的优点摩擦焊的优点：焊接质量稳定，焊件尺寸精度高，接头废：焊接质量稳定，焊件尺寸精度高，接头废品率低于电阻对焊和闪光对焊。生产率高，比闪光对焊高品率低于电阻对焊和闪光对焊。生产率高，比闪光对焊高56倍，适于焊接异种金属，如非合金钢、低合金钢与不倍，适于焊接异种金属，如非合金钢、低合金钢与不锈钢、高速钢之间的连接，铜锈钢、高速钢之间的连接，铜-不锈钢、铜不锈钢、铜-铝、铝铝、铝-钢、钢、钢钢-锆等金属之间的连接，如电力工业中的铜锆等金属之间的连接，如电力工业中的铜-铝过渡接头、铝过渡接头、金属切削用的高速钢金属切削用的高速钢-结构钢刀具及电站锅炉蛇形管、阀门、结构钢刀具
46、及电站锅炉蛇形管、阀门、拖拉机轴瓦等。摩擦焊加工费用低，省电，焊件无需特殊拖拉机轴瓦等。摩擦焊加工费用低，省电，焊件无需特殊清理，易实现机械化和自动化，操作简单。焊接工作场地清理，易实现机械化和自动化，操作简单。焊接工作场地无火花、弧光及有害气体。无火花、弧光及有害气体。 10.3.6摩擦焊摩擦焊第第10章章53 摩擦焊的缺点摩擦焊的缺点：靠工件旋转实现，焊接非圆截面较困难。：靠工件旋转实现，焊接非圆截面较困难。盘状工件及薄壁管件，由于不易夹持也很难焊接。受焊机盘状工件及薄壁管件，由于不易夹持也很难焊接。受焊机主轴电机功率的限制，目前摩擦焊可焊接的最大截面为主轴电机功率的限制，目前摩擦焊可焊接
47、的最大截面为20000mm 。摩擦焊机一次性投资费用大，适于大批量生。摩擦焊机一次性投资费用大，适于大批量生产。产。2钎焊钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的焊接方法。的焊接方法。10.3.7钎焊钎焊 10.3.7钎焊钎焊第第10章章54 1.钎料与钎剂钎料与钎剂 钎料是形成钎焊接头的填充金属钎料是形成钎焊接头的填充金属，钎焊接头的质量
48、在很大程，钎焊接头的质量在很大程度上取决于钎料。钎料应该具有合适的熔点、良好的润湿性度上取决于钎料。钎料应该具有合适的熔点、良好的润湿性和填缝能力，能与母材相互扩散，还应具有一定的力学性能和填缝能力，能与母材相互扩散，还应具有一定的力学性能和物理化学性能。和物理化学性能。 钎剂的作用是去除母材和钎料表面的氧化物和油污杂质，钎剂的作用是去除母材和钎料表面的氧化物和油污杂质，保护钎料和母材接触面不被氧化，增加钎料的润湿性和毛保护钎料和母材接触面不被氧化，增加钎料的润湿性和毛细流动性细流动性。钎剂的熔点应低于钎料，钎剂残渣对母材和接钎剂的熔点应低于钎料，钎剂残渣对母材和接头的腐蚀性应较小。软钎焊常用
49、的钎剂是松香或氯化锌溶液，头的腐蚀性应较小。软钎焊常用的钎剂是松香或氯化锌溶液，硬钎焊常用的钎剂是硼砂、硼酸和碱性氟化物的混合物硬钎焊常用的钎剂是硼砂、硼酸和碱性氟化物的混合物 2.钎焊方法钎焊方法 软钎焊：软钎焊：钎料熔点低于钎料熔点低于450450的钎焊，常用锡铅作钎料的钎焊，常用锡铅作钎料硬钎焊：硬钎焊：钎料熔点高于钎料熔点高于450450的钎焊，常用黄铜和银基作钎料的钎焊，常用黄铜和银基作钎料。 钎焊特点钎焊特点焊接应力和变形较小焊接应力和变形较小 ；可焊接性能差别较大的异种金属。；可焊接性能差别较大的异种金属。 接头外表美观整齐，设备简单，生产投资小。接头外表美观整齐，设备简单，生产
50、投资小。 钎焊接头的强度较低，耐热能力差。钎焊接头的强度较低，耐热能力差。钎焊用途钎焊用途主要用于焊接精密、微型、复杂、多焊缝、异种主要用于焊接精密、微型、复杂、多焊缝、异种材料的焊件。如硬质合金刀具、钻探钻头、自行车车架、材料的焊件。如硬质合金刀具、钻探钻头、自行车车架、换热器、导管及各类容器。换热器、导管及各类容器。微波波导、电子管和电子真空器件的制造中，钎焊甚至是微波波导、电子管和电子真空器件的制造中，钎焊甚至是唯一可能的连接方法唯一可能的连接方法 10.3.7钎焊钎焊第第10章章562.爆炸焊爆炸焊 爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力造
