1、 一、焊接基本概念一、焊接基本概念 焊接：是通过加热或加压或两者并用，用（或不用）填充材料将同种（或异种）金属材料实现原子之间结合的加工方法。l 促进原子或分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或两者并用。l 两件可为同种或异种材料（金属和非金属）。1 二、焊接方法分类二、焊接方法分类 根据在焊接过程中金属材料所处的状态，焊接方法分熔焊、压焊和钎焊等三大类。l 熔焊：将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。常见的有电弧焊、气焊、电渣焊、埋弧焊及各种气体保护焊、激光焊等。l 压焊：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，称为压焊。l 钎焊：主要特点是母
2、材不熔化。2 热作用局部性：与热处理不同，属于不均匀加热。瞬时间性：热源以一定速度（300mm/min左、右）移动，加热速度达到1500/S，短时间内可将大量热量从加热源传递到焊接工件上，而母材迅速将热量导出而冷却降温。焊接加热过程对焊缝质量的影响：l 影响熔池金属的理化反应，造成不完全偏析、气孔、夹杂等缺陷。l 由于热传导过程，使焊缝区域金属产生淬硬、脆化、软化等组织。l 由于不均匀加热及冷却，产生不均匀应力和变形，形成裂纹。三、焊接过程的特点及影响三、焊接过程的特点及影响3 概念：金属材料的焊接性能是指材料对焊接加工的适应性；即指金属用一定的焊接方法和在一定的工艺要求下能否获得优良接头的性
3、能和该接头能否在使用条件下可靠地运行的性能。l 使用焊接性：焊接接头或整个结构满足产品技术要求条件规定的使用性能和要求。l 焊接性不仅与材料本身的固有性能有关，同时也与许多焊接工艺条件有关。四、常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能4 金属材料的焊接性能与金属材料的化学成分有很大关系；一般用碳当量的大小来衡量:碳当量（CE）0.2%时，钢材的淬硬倾向不明显，可焊性优良，焊接时不必预热。碳当量（CE）=0.2%0.6%时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当预热，控制线能量等工艺措施。碳当量（CE）0.6%时，淬硬倾向强，可焊性不好。5 影响材料焊接性的主要因素：l 材料因素：物理性能：熔
4、点、热导率、热容量等。化学性能：对氢、氮的敏感程度。l 工艺因素：焊接方法、工艺参数、焊接顺序、预热、后热、焊后热处理等。l 结构因素：焊接结构和接头的设计形式（如形状、尺寸、厚度、接头坡口形式、焊缝布置及截面形状）。l 使用条件：结构的工作温度、负载情况和工作介质等，如低温工作要求抗脆性断裂；交变载荷要求焊缝抗疲劳性能。6 概念：用焊接方法把金属材料连接起来的接头叫焊接接头。接头形式：l 对接接头：对接接头：五、焊接接头及形式五、焊接接头及形式 对接接头对接接头有形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口、单边U形坡口、双面U形坡口等形式。7l T T形接头：形接头：T T形接头坡口形接头坡口有I
5、形坡口、单边V形、K形以及双U形坡口等四种形式。8 l 角接接头：角接接头：角接接头角接接头有I形坡口、单边V形坡口、V形坡口及K形坡口等四种形式。9 l 搭接接头：搭接接头：搭接接头有搭接接头有I形坡口、圆孔内塞焊及长孔内角焊三种形式。l 卷边接头：卷边接头：10 六、焊接坡口形式及表示方法六、焊接坡口形式及表示方法 焊接坡口主要有形坡口、卷边坡口、V形坡口、X形坡口、单边V形坡口、双单边V形坡口、Y形坡口、U形坡口、单边U形坡口、双面U形坡口、双U形坡口、J形坡口等形式。焊缝坡口设计的基本知识：l 一般手工焊和CO2气体保护焊在板厚小于8mm，埋弧焊在板厚小于12mm时不开坡口，即通常所说
6、的采用I形坡口。l 坡口间隙根据不同焊接方法及板厚具体确定，一般手工焊和CO2气体保护焊为0mm3mm，埋弧焊为2mm6mm。l 坡口钝边：手工焊和CO2气体保护焊为1mm2mm，埋弧焊为2mm6mm。l 坡口角度：以“V”坡口为例说明：单面手工焊：双面手工焊：（t：8mm12mm）坡口角度为：(705)；（t：12mm20mm）坡口角度为：(605)。11 单面CO2气体保护焊（t：8mm20mm）坡口角度为：(505)。双面CO2气体保护焊（t：8mm20mm）坡口角度为：(455)。单面埋弧焊（t：12mm20mm）坡口角度为：(605)。双面埋弧焊（t：16mm30mm）坡口角度为：(
7、605)。l 1 1、形坡口：形坡口：l 2 2、卷边坡口：、卷边坡口：12l 3 3、单边、单边V V形坡口：形坡口：l 4 4、V V形坡口：形坡口：13l 5 5、带钝边单边、带钝边单边V V形坡口：形坡口：l 6 6、双单边、双单边V V形坡口：形坡口：14l 7 7、带钝边双单边、带钝边双单边V V形坡口：形坡口：l 8 8、Y Y形坡口：形坡口：15l 9 9、带钝边（双）、带钝边（双）U U形坡口：形坡口：l 1010、带钝边（双）、带钝边（双）J J形坡口：形坡口：16 接头的选择原则：l 根据产品的结构形状、尺寸、材质、技术要求等。l 根据采用的焊接方法及接头的基本特性。l
8、根据承载荷的性质、大小（如拉伸、压缩、弯曲、冲击等）。l 根据工作环境要求。l 根据变形与控制及施焊的难易程度。l 根据接头的焊前准备和焊接费用等。坡口的选择原则：l 保证焊件的焊接质量、焊缝能焊透。l 坡口容易加工（如U型坡口比V型坡口加工困难，费用高）。l 尽可能减少金属填充量。l 减少焊接变形。l 保证焊接可达性。l 不同位置的焊接操作要求。17 七、常见焊缝表示方法七、常见焊缝表示方法（常见焊缝表示图一）常见焊缝主要有常见焊缝主要有形焊缝、卷边焊缝、形焊缝、卷边焊缝、V V形焊缝、形焊缝、X X形焊形焊缝、单（双）边缝、单（双）边V V形焊缝、形焊缝、Y Y形焊缝、单（双）边形焊缝、单
9、（双）边U U形焊缝、点形焊缝、点焊缝、堆焊缝、焊缝、堆焊缝、J J形焊缝、喇叭形焊缝等形式。形焊缝、喇叭形焊缝等形式。18（常见焊缝表示图二）焊缝辅助符号有平面、凸面、凹面、三面、周围、现场、尾部等；焊缝详细表示及具体要求见GB/T 324-1988焊缝符号表示法、GB/T 985-1988气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸等标准。19 在标准中，根据产品构件的受力情况以及重要性，把焊缝分为A、B、C、D等四大类。l A类：承受动载、冲击载荷、作为高强度结构件以及使用高强钢板时的焊缝（如：泵车臂架、支腿、布料杆立柱、起重机各节臂和支腿、铣刨机支腿等）。l B类：承受高压的焊
10、缝（如：液压油缸、高压油管等焊缝）。l C类：主要部件的焊缝（如：拖泵车架、转台；摊铺机机架、熨平板架；平地机前后机架；压路机前后车架、滚轮等），密封焊缝（如：各产品油箱、水箱等）以及如摊铺机覆盖件、平地机机罩等影响产品外观质量的焊缝。l D类：配焊焊缝和其它结构焊缝。八、八、Q/SY 2006-2005Q/SY 2006-2005焊缝质量检验通用标准焊缝质量检验通用标准20 A A类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：21 A A类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：22 A A类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：23 A A类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝
11、分级检验标准：24 A A类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：25 B B类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：26 B B类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：27 B B类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：28 B B类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：29 B B类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：30 C C类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：31 C C类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：32 C C类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：33 C C类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝
12、分级检验标准：34 C C类对接焊缝分级检验标准：类对接焊缝分级检验标准：35九、设计图样上应表明的焊接要求内容及焊缝标注九、设计图样上应表明的焊接要求内容及焊缝标注l 正确完整的焊缝标注符号；l 选定的焊接方法及所选用的焊接材料（焊接材料也可不标明而由工艺 确定）；l 焊后消除应力处理要求；l 校正焊接变形要求；l 焊缝质量等级要求（如：X射线探伤、超声波探伤的等级要求）。l 设计图样上应表明的焊接要求内容：设计图样上应表明的焊接要求内容：36l焊缝符号应明确地表示所要说明的焊缝，而且不使图样增加过多的注解。l焊缝符号一般由基本符号与指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符
13、号等。l图形符号的比例、尺寸和在图样上的标注方法，按技术制图有关规定。l允许制定专门的说明书或技术条件，用以说明焊缝尺寸和焊接工艺等内容。必要时也可在焊缝符号中表示这些内容。l完整的焊缝表示方法除了基本符号、辅助符号、补充符号以外，还包括指引线、一些尺寸符号及数据。l指引线一般由带有箭头的指引线(简称箭头线)和两条基准线(一条为实线，另一条为虚线)两部分组成。如下图所示。焊缝标注：焊缝标注：37l 箭头线的位置：箭头线相对焊缝的位置般没有特殊要求，但是在标注单边V形、Y形、U形、J形坡口的焊缝时，箭头线必须指向带有坡口一侧的工件。必要时，允许箭头线弯折一次。l 基准线的虚线可以画在基准线的实线
14、下侧或上侧。l 基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊条件下亦可与图样的底边相垂直。l 基本符写相对基准线的位置：为了能在图样上确切地表示焊缝的位置，特将基本符号相对基准线的位置作如下规定:如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的实线侧。如果焊缝在接头的非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧。标对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线。38l 焊缝尺寸符号及标注要求：一般要求：基本符号必要时可附带有尺寸符号及数据，尺寸符号主要有：工件厚度（t）；坡口角度（a)；根部间隙（b）；钝边（p)；焊缝宽度（c)；焊缝段数（n）；焊缝间距（e）；焊角尺寸（K）；熔核直径（d）；坡口深度（H）；焊缝余
15、高（k）；焊缝有效厚度（S）；坡口面角度（）；根部半径（R）等。焊缝尺寸符号及数据的标注原则：a、焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧；b、焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧；c、坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧；d、相同焊缝数量符号标在尾部；e、当需要标注的尺寸数据较多又不易分辨时，可在数据前面增加相应的尺寸符号；f、当箭头线方向变化时，上述原则不变。具体标注要求见下图示意：39l 焊缝标注具体要求图示：40l 焊缝符号的焊缝符号的标注方法：标注方法：当同一图样上全部焊缝所采用的焊接方法完全相同时，焊缝符号尾部表示焊接方法的代号可省略不注，但必须在技术要求或其他技
16、术文件中注明“全部焊缝均采用焊”等字样；当大部分焊接方法相同时，也可在技术要求或其他技术文件中注明“除图样中注明的焊接方法外，其余焊缝均采用焊”等字样。在焊缝符号中标注交错对称焊缝的尺寸时，允许在基准线上只标注一次。当断续焊缝、对称断续焊缝和交错断续焊缝的段数无严格要求时，允许省略焊缝段数。在同一图样中，当若干条焊缝的坡口尺寸和焊缝符号均相同时，可采用集中标注（多条指引线）；当这些焊缝同时在接头中的位置均相同时，也可采用在焊缝符号的尾部加注相同焊缝数量的方法简化标注；但其他型式的焊缝，仍需分别标注。41l 关于焊缝尺寸符号的几点说明：确定焊缝位置的尺寸不在焊缝符号中给出，而是将其标注在图样上。
17、在基本符号的右侧无任何标注且又无其他说明时，意味着焊缝在工件的整个长度上是连续的。在基本符号的左侧无任何标注且又无其他说明时，表示对接焊缝要完全焊透。塞焊缝、槽焊缝带有斜边时，应该标注孔底部的尺寸。当同一图样中全部焊缝相同且已用图示法明确表示其位置时，可统一在技术要求中用符号表示或用文字说明，如“全部焊缝为 ”；当部分焊缝相同时，也可采用同样的方法表示，但剩余焊缝应在图样中明确标注。当焊缝长度的起始和终止位置明确（已由构件的尺寸确定）时，允许在焊缝符号中省略焊缝长度。在不致引起误解的情况下，当箭头线指向焊缝，而非箭头侧又无焊缝要求时，允许省略非箭头侧的基准线(虚线)。42 焊接结构件设计时应注
18、意的事项：在设计焊接结构时，应尽可能采用最合理的结构形式和焊接工艺，以保证：l 在满足设计功能要求下，焊接工作量能减至最少；l 焊接件可不再需要或只需要少量的机械加工；l 焊接变形和焊接应力能减至最少；l 能为焊接操作者创造良好的劳动条件；l 结构的生产成本低，生产效率高。概括起来讲就是要保证产品的制造合理性、经济合理性、使用安全性。l 下面就一些具体的事项说明如下：十、焊接结构设计与要求十、焊接结构设计与要求43l 毛坯上与其他件连接的部分应离开焊缝至少3mm。制造合理性方面：制造合理性方面：l 焊接件应具有好的定位基准保证组装的可操作性。l 考虑焊接时操作方便，结构特殊更应考虑焊缝的布置，
19、在设计图1结构中应保证焊接作业时的最小间距L；在图2中（a）结构设计不合理，（b）结构设计合理。44 l 焊缝的位置应使焊接设备的调整次数和工件的翻转次数为最少。经济合理性方面：经济合理性方面：l 考虑最有效的焊接位置，以最小量焊接达到最大量效果。l 在不影响产品性能的前提下，长焊缝尽量采用间断焊缝。l 根据产品结构特点，尽量设计为平焊、横焊，避免立焊、仰焊。45 l 正确选用角焊缝的计算厚度。角焊缝在较小的负载下，不必计算强度，可按经验确定焊角高度尺寸k，即按连接钢板中较薄的板厚考虑。单面角焊缝k0.6；双面角焊缝k0.3。一般k不应超过12mm，根据强度计算k值需大于12mm时，应选择其他
20、形式的焊缝。l 一般情况下尽量不要把焊缝布置在加工面上。46 l 根据不同的焊接方法和板厚确定合理的坡口形式：如V形坡口焊缝制备简单，但焊接工作量大，使焊接成本提高；X形坡口焊缝，但制备较复杂，焊接工作量小，在对接焊缝中可适当选用，在角焊缝中双面角焊缝填充金属小，并能承受较高负载，变形也小，应优先采用。使用安全性方面：使用安全性方面：l 避免将焊缝设计在应力容易集中的地方，特别是重要部件或承受反复载荷的焊接件，更应注意这一点。合理布置构件的相互位置，以保证焊接件的刚性。47l 焊缝的根部在避免处于受拉应力的状态。l 直接传递负载的焊接件，采用整体嵌接为好，将工作焊缝转为联系焊缝。48l 箱形焊
21、接结构件应设计为折弯件的拼焊。l 避免焊缝过分集中，以防止裂纹、减少变形；同时，焊缝间应保持足够的距离。49 l 焊接端部产生锐角的地方，应尽量使角度变缓；薄板筋的锐角必须去掉，因为尖角处易熔化。l 焊缝应交错布置，避免交叉焊缝，特别是厚截面时更应注意。50 l 合理安排焊缝位置，焊缝应相对构件中性轴对称，或靠近中性轴，以减少收缩力矩或弯曲变形。如有困难，则应使较厚的焊缝布置在靠近中性轴，较薄的焊缝布置在另一边。l 尽量减少焊缝的数量，在可能的情况下，用冲压结构代替筋板结构，特别是对薄板结构十分有效。l 蒙皮采用接触点焊代替熔化焊，可减少变形。51 l 丁字接头受集中载荷作用时，必须使集中载荷作用处有足够的刚度。52 l 在不同厚度钢板的对接焊接件设计时，两板的厚度差（t2-t1）超过下列允许数值时，应在较厚板上作出单面或双面削薄，其削薄长度为L=3（t2-t1）：较薄板厚度t1为2mm5mm时，允许厚度差（t2-t1）为1mm；较薄板厚度t1为5mm9mm时，允许厚度差（t2-t1）为2mm较薄板厚度t1为9mm12mm时，允许厚度差（t2-t1）为3mm；较薄板厚度t1为大于12mm时，允许厚度差（t2-t1）为4mm。53
