1、思考题思考题 焊接中焊接中,焊接接头中的各种物理化学反应是在焊接接头中的各种物理化学反应是在温度和化学成温度和化学成分都处于极不平衡分都处于极不平衡的特定条件下进行的，引起两方面的后果的特定条件下进行的，引起两方面的后果:1.1.在焊接区内在焊接区内产生各种类型的缺陷产生各种类型的缺陷，使焊接接头丧失其连，使焊接接头丧失其连续性；续性；2.2.即使没有产生缺陷，也可能即使没有产生缺陷，也可能降低了某些必要的性能降低了某些必要的性能，影，影响焊接结构的使用寿命。响焊接结构的使用寿命。解决焊后能不能使用的解决焊后能不能使用的 问题问题 厚度（）厚度（）环境温度（环境温度（）预热温度（预热温度（）1
2、6 16-10-10 100100150 150 161624 24-5-5 252540 40 0 0 40 40 任何温度任何温度 钢材等级钢材等级钢材牌号钢材牌号焊条电弧焊焊条电弧焊埋弧自动焊埋弧自动焊施工条件施工条件型号型号牌号牌号焊丝焊丝焊剂焊剂 32 32kgf/mmkgf/mm2 216Mn16Mn、16MnCu16MnCu、14MnNb14MnNb、12 MnV12 MnVE5003E5003E5015E5015E5016E5016J502J502J507J507J506J506H08A(H08A(不开坡口不开坡口)H08MnA(H08MnA(开坡口开坡口)H10Mn2(H10
3、Mn2(厚板开坡口厚板开坡口)HJ431HJ431一般情况一般情况不预热不预热 36 36kgf/mmkgf/mm2 215MnV15MnV、15MnTi15MnTi、16MnNb16MnNbE5003E5003E5015E5015E5016E5016E5515-GE5515-GJ502J502J507J507J506J506J557J557H08MnA(H08MnA(不开坡口对接不开坡口对接)HJ431HJ431一般情况一般情况不预热或不预热或预预100100150150H10Mn2(H10Mn2(中板开坡口中板开坡口)H08Mn2SiA(H08Mn2SiA(中板开坡口中板开坡口)HJ431
4、HJ431H08MnMoA(H08MnMoA(厚板深坡口厚板深坡口)HJ350HJ350、HJ250HJ250 40 40kgf/mmkgf/mm2 215MnVN15MnVN、14MnVTiRe14MnVTiRe、18MnMoNb18MnMoNbE5515-GE5515-GE6015-E6015-D D1 1E6015-DE6015-DJ557J557J607J607J607J607H08MnMoAH08MnMoAH04MnVTiAH04MnVTiAH08Mn2MoAH08Mn2MoAHJ431HJ431HJ350HJ350预热预热150150以上施工以上施工 母材牌号母材牌号焊条电弧焊焊条
5、电弧焊氩弧焊氩弧焊埋弧焊埋弧焊牌号牌号GBGB型号型号焊丝焊丝焊丝焊丝焊剂焊剂1Cr18Ni91Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni9A102A102A107A107E0-19-10-16E0-19-10-16H0Cr21Ni10H0Cr21Ni10H0Cr21H0Cr21Ni10Ni10HJ260HJ260、HJ151HJ15100Cr19Ni1100Cr19Ni11A002A002E00-19-10-16E00-19-10-16H00Cr21Ni10H00Cr21Ni10H00Cr2H00Cr21Ni101Ni10HJ172HJ172、HJ151HJ1511Cr18Ni9Ti1Cr
6、18Ni9Ti0Cr18Ni11Ti0Cr18Ni11TiA132A132A137A137E0-19-10Nb-16E0-19-10Nb-16H0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10TiNbH0Cr20Ni10TiNbH0Cr20H0Cr20Ni10TiNi10TiH0Cr20H0Cr20Ni10TiNi10TiNbNb0Cr23Ni130Cr23Ni13A302A302E1-23-13-16E1-23-13-16H1Cr24Ni13H1Cr24Ni130Cr25Ni200Cr25Ni20A402A402E2-26-21-16E2-26-21-16H0Cr26Ni2
7、1H0Cr26Ni21 焊接方法焊接方法特特 点点 应用范围应用范围气气 焊焊设备简单，操作方便，但火焰的热设备简单，操作方便，但火焰的热功率较低，热量分散，焊件变形大，功率较低，热量分散，焊件变形大，生产率低。生产率低。适用于焊接质量要求不适用于焊接质量要求不高的薄板（高的薄板（0.50.51010）结构或铸件的补焊。结构或铸件的补焊。焊条电弧焊焊条电弧焊电弧热量比较集中，焊接速度快。电弧热量比较集中，焊接速度快。但形成焊缝的致密性和表面粗糙度但形成焊缝的致密性和表面粗糙度较粗，接头质量差。较粗，接头质量差。实际生产中应用较少，实际生产中应用较少，仅用于板厚大于仅用于板厚大于4 4且且要求不
8、高的焊件补焊及要求不高的焊件补焊及修复修复钨极氩弧焊钨极氩弧焊有氩气保护，热量较集中，电弧燃有氩气保护，热量较集中，电弧燃烧稳定，焊缝金属致密，接头的强烧稳定，焊缝金属致密，接头的强度和塑性高，可获得优质接头。但度和塑性高，可获得优质接头。但设备费用高设备费用高主要用于一些重要结构主要用于一些重要结构薄板的焊接。薄板的焊接。熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊电弧功率大，热量集中，焊接速度电弧功率大，热量集中，焊接速度快，热影响区小，生产效率较高，快，热影响区小，生产效率较高，焊接质量好。但设备费用高。焊接质量好。但设备费用高。可用于中厚板的纯铝及可用于中厚板的纯铝及铝合金板材。铝合金板材。焊接方法焊接方
9、法特点特点应用范围应用范围气焊气焊设备简单，操作方便，但火焰的热设备简单，操作方便，但火焰的热功率较低，热量分散，焊件变形大，功率较低，热量分散，焊件变形大，生产率低生产率低使用于厚度使用于厚度3mm3mm的非的非重要结构。重要结构。焊条电弧焊焊条电弧焊设备简单，操作灵活，焊接速度较设备简单，操作灵活，焊接速度较快，焊接变形小。但焊接质量差，快，焊接变形小。但焊接质量差，易出现夹杂、气孔。易出现夹杂、气孔。不适用于薄板的焊接。不适用于薄板的焊接。钨极氩弧焊钨极氩弧焊焊接质量好，易于操作，但设备费焊接质量好，易于操作，但设备费用较高，用较高，主要用于薄板主要用于薄板12mm12mm的焊接。的焊接
10、。熔化极氩弧熔化极氩弧焊焊焊接质量好，焊接速度快，机械化焊接质量好，焊接速度快，机械化程度高，但设备费用高。程度高，但设备费用高。板厚板厚3mm3mm的可用，板的可用，板厚厚15mm15mm的优点更明的优点更明显。显。埋弧焊埋弧焊电弧功率大，熔深大，变形小，焊电弧功率大，熔深大，变形小，焊接质量好，但电弧电压高时，焊缝接质量好，但电弧电压高时，焊缝成型狭窄，容易产生气孔。成型狭窄，容易产生气孔。适用于适用于6 630mm30mm中厚板的中厚板的焊接。焊接。第四、五、六章复习第四、五、六章复习。什么是焊接工艺规程?焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接方法、焊前准备加工、装配、焊
11、接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。焊接工艺规程是保证焊接质量的细则文件可保证熟练焊工操作时质量的再显现L/O/G/OThank You!一、低碳钢的焊接 低碳钢的含碳量0.25，其塑性好。一般没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，焊接性好。不需要采取特殊的工艺措施，除电渣焊外，通常在焊后不需要进行热处理。厚度50mm的低碳钢结构，常用大电流多层焊，焊后应进行消除内应力退火。低温下焊接刚度较大的结构时，应焊前预热。低碳钢应用最广泛的是焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。3.2 碳钢的焊接 采用熔焊法焊接钢结构时，焊接材料及工艺的选择主 要应保证焊接接头与工
12、件材料等强度。焊条电弧焊焊接一 般低碳钢结构，可选用E4313（J421）、E4303（J422）、E4320（J424）焊条 焊接动载荷结构、复杂结构、或厚板结构时，应选用 E4316（J426）、E4315（J427）、E5015（J507）焊条 埋弧焊时，一般采用H08A或H08MnA焊丝配焊剂431进 行焊接二、中、高碳钢的焊接 中碳钢含碳量在0.250.6之间。随着含碳量的增加，淬硬倾向越加明显，焊接性逐渐变差，生产中主要焊接各种中碳钢的铸件和锻件。中碳钢的焊接特点：1.热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹；中碳钢属淬火钢，热影响区金属被加热超过淬火温度区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用
13、，出现马氏体等淬硬组织。2.焊缝金属产生热裂倾向大；工件材料中的含C、S、P量远远高于焊芯，工件材料熔化后进入熔池使焊缝金属含碳量增加，塑性下降。再加上S、P等杂质存在焊缝及熔合区在相变前可能因内应力而产生裂纹，因此，焊前必须预热，同时减慢热影响区的冷却速度以免产生淬硬组织L/O/G/O 中碳钢多用焊条电弧焊。厚件可采用电渣焊，焊后进行热处理。焊条应采用抗裂性能较好的低氢焊条。要求焊缝和工件材料等强度时，可选用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607)焊条，不要求等强度时，可选用E4315（J427）型强度低些的焊条以提高焊缝的塑性。无
14、论用那种焊条，均应选用细焊条、小电流，开坡口 进行多层焊，以防止工件材料过多地进入焊缝，同时也可减小焊接热影响区的宽度。高碳钢焊接特点与中碳钢相似，由于含碳量更高，焊接性变得更差，预热的温度更高，工艺措施更严格实际上，高碳钢的焊接只限于用焊条电弧焊进行修补工作。3.3 3.3 合金钢的焊接合金钢的焊接 合金结构钢分为机械制造用合金结构钢和低合金结 构钢两大类。机械制造用合金结构钢用于焊接结构较少。如需焊 接，焊接工艺措施与中碳钢基本相同。低合金结构钢焊接特点如下:1.热影响区的淬硬倾向 钢中含碳量及合金元素越多，钢材强度级别越高则焊后热影响区的淬硬倾向越大。强度级别较大的低合金钢淬硬倾向增加，
15、热影响区易产生马氏体组织，硬度明显增高，塑性韧性则下降。2.焊接接头的裂纹倾向 随着钢材强度级别提高产生冷裂纹的倾向也加剧。影响冷裂纹的因素主要由三方面：焊缝和热影响区的含氢量；热影响区的含氢量；焊接接头的应力大小。我国低合金钢产生热裂纹的倾向不大。根据低合金钢的焊接特点，生产中采取以下措施进行焊接：1.对于强度级别较低的钢材 在常温下与对待低碳钢一样。在低温或大刚度、大厚度结构进行小焊脚、短焊缝焊接时应防止淬硬组织，要适当增大电流减慢焊接速度、选用抗裂性强的低氢焊条，必要时需预热。对锅炉、受压容器等重要构件，当厚度大于20mm时，焊后必须退火，以消除应力。2.对于强度级别较高的低合金钢构件，
16、焊前一般均需预热，焊接时，应调整焊接参数以控制热影响区的冷却速度不宜过 快。焊后应进行热处理，以消除内应力。不能立即热处理 时，可先进行消氢处理，防止因氢引起的冷裂。3-2 3-2 钢的焊接钢的焊接 一、碳钢的焊接一、碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢的焊接 低碳钢碳的质量分数低，塑性好，硬度低，焊接性好中、高碳钢的焊接中、高碳钢的焊接 中碳钢碳的质量分数较高，焊接性较差，主要有如下问题：（1）在焊接热影响区中易产生淬硬组织及冷裂纹 （2）焊缝金属易产生热裂纹采取如下措施：（1）尽可能选用抗裂性好的碱性焊条。（2）采取焊前预热的工艺措施，高碳钢的焊接性更差，因此焊接结构一般不采用这种钢材，焊接只限于
17、零件的修复。3-2 3-2 钢的焊接钢的焊接 二、普通低合金结构钢的焊接二、普通低合金结构钢的焊接 普低钢焊接时易出现的主要问题如下：（1）焊接热影响区的淬硬倾向 （2）焊接接头的裂纹倾向 焊接普低钢采取的工艺措施如下：（1）强度等级较低的普低钢，如16Mn，在常温下焊接时，所采用的工艺与焊接低碳钢时基本相同。可选用可选用酸性焊条。酸性焊条。（2）强度等级较高的钢种，焊前预热。选用碱性焊条焊前预热。选用碱性焊条。4-2 4-2 焊接方法的选择焊接方法的选择在保证获得优质焊接接头的前提下，优先选择常用的焊接方法优先选择常用的焊接方法。低碳钢焊接性好，可选用各种焊接方法各种焊接方法工件是薄板轻型结
18、构薄板轻型结构，可以采用点焊；若有密封要求，则可采用缝焊；工件为中等厚度，长直焊缝，生产批量也较大中等厚度，长直焊缝，生产批量也较大，可以选用埋弧自动焊，以提高生产率；如果为截面小而长度大的工件（如棒材、管材、型材等）要求对接，宜采用对焊（电阻或闪光）或摩擦焊；如果为大厚度结构大厚度结构，可以采用电渣焊。氩弧焊的成本高氩弧焊的成本高，不宜用来焊接低碳钢。如果结构材料为铝合金铝合金，应选用氩弧焊。合金钢焊接合金钢焊接 合金结构钢焊接件较少 工艺与中碳钢近似 低合金结构钢焊接工艺特点 热影响区的淬硬倾向：合金含量大小 焊接接头的裂纹倾向：冷裂纹倾向大小：含氢量、淬硬程度、应力 热裂纹倾向不大（我国
19、合金都含Mn）强度级别决定工艺 低：同低碳钢 低温大厚度高刚度构件：大电流、慢速、低氢焊条、退火 高：焊前预热、焊后先消氢处理，再退火处理一、碳钢的焊接1、低碳钢：优2、中、高碳钢：焊前预热；焊后缓冷二、低合金结构钢的焊接 焊前预热，焊后缓冷 不锈钢采用氩弧焊四、铸铁的焊补主要是焊补：热焊法、冷焊法第四节第四节 金属材料的焊接性能金属材料的焊接性能五、有色金属的焊接1、铜及铜合金容易产生气孔和焊不透；膨胀系数大，易产生焊接应力和变形；氩弧焊、气焊、焊条电弧焊及钎焊；电阻值很小，不宜进行电阻焊；2、铝及铝合金 容易产生气孔和不良夹渣；膨胀系数大，易产生焊接应力和变形，甚至开裂；氩弧焊、气焊、电阻
20、焊及钎焊；第四节第四节 金属材料的焊接性能金属材料的焊接性能焊接热源及焊接方法实例二焊接热源及焊接方法实例二搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊 Friction Stir Welding（FSW）焊缝焊缝搅拌肩搅拌肩搅拌头搅拌头搅拌针搅拌针工件工件 焊接过程纵剖面示意搅拌摩擦焊原理搅拌摩擦焊原理 The Principle of Friction Stir Welding焊接方向焊接方向旋转方向旋转方向搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊/Fraction Stir Welding 焊缝顶视图搅拌摩擦焊原理搅拌摩擦焊原理 The Principle of Friction Stir Welding焊接焊接方向方向5083 5083 铝合金铝合金
