1、第四篇第四篇 焊接焊接第一章第一章 电弧焊电弧焊第一节第一节 焊接电弧焊接电弧一.焊接概述 Outline of Welding1.概念：经加热或加压，使两部分金属靠得足够近,实现原子间结合。2.分类(Classes)：1）熔化焊:Flow welding 电弧焊、电渣焊和气焊等；Electro-slag、Gas Welding 2）压力焊:Pressure Welding 电阻焊、摩擦焊等，Resistance Welding Friction welding 3）钎焊：Soldering Welding 软钎焊和硬钎焊。焊接电弧：是电极与工件之间气体介质中长时间焊接电弧：是电极与工件之间气
2、体介质中长时间的放电现象。的放电现象。一般电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量一般电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的的43%43%，阴极约，阴极约36%36%，弧柱约，弧柱约21%21%。温度：用钢焊条焊钢材时，阳极区温度：用钢焊条焊钢材时，阳极区-2600K-2600K；阴极；阴极区区-2400K-2400K；电弧中心；电弧中心-6000-60008000K8000K。3 3特点：特点：(Characteristics)(Characteristics)(1)(1)以小拼大，简化铸造、锻压和切削工艺；以小拼大，简化铸造、锻压和切削工艺；(2)(2)联接性能好；联接性能好；(3)(3)
3、节省材料和工时，成本低；节省材料和工时，成本低；(4)(4)重量轻；重量轻；(5)(5)缺点：不可拆、产生应力、粗晶等缺陷。缺点：不可拆、产生应力、粗晶等缺陷。二.焊接过程 Welding Process （1）宏观过程 a.引燃电弧 b.焊件边缘和焊条熔化形成熔池。c.熔池凝固形成焊缝。（2）冶金过程：A.空气在电弧下为原子态：O、N、H、O与金属反应，生成FeO 、MnO、SiO2 等，降低机械性能；N和H则形成气孔使 材料变脆。B.为保证焊缝性能不低于母材，采取措施：1）阻止空气侵入焊区药皮、焊剂和保护 气体。2）添加有益元素：锰、硅等。3）对熔池脱氧、脱磷和脱硫。使用直流电源焊接时有正
4、接、反接两种：使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件正接：正极接工件工件温度可稍高一些。工件温度可稍高一些。反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。对碱性焊条、熔化极氩弧焊、二氧化碳气体保护对碱性焊条、熔化极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊及薄板的焊接，采用反接。焊及薄板的焊接，采用反接。交流焊机、无正反接特点，温度均为交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K2500K。焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为505090V90V，电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧，电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大
5、，电弧电压也越高，一般为长度越大，电弧电压也越高，一般为16 16 35V35V。第二节第二节 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布一、焊接工件上温度的变化与分布 各点处由：常温各点处由：常温较高温度较高温度常温常温 固态固态 液态液态 固态固态 温度变化如温度变化如4-34-3图图二、焊接接头组织与性能二、焊接接头组织与性能1.接头组成及热循环 a）组成：焊缝+熔合区+热影响区 b）热循环：接头某点在焊接过程中温度随时间 变化。以低碳钢为例以低碳钢为例 P P132132 图图4-44-4中，左图是焊件的横截中，左图是焊件的横截面，右图是铁碳状态图的一部分面
6、，右图是铁碳状态图的一部分 a)a)组织组织：铸态铸态组织；组织；b)b)性能性能：没有缺陷没有缺陷前提下，前提下，性能不低于母材性能不低于母材。3.3.熔合区和热影响区组织和性能熔合区和热影响区组织和性能(1)(1)熔合区（熔合区（0.1-1.0mm0.1-1.0mm）a)a)组织：被加热到固相线和液相线之间，组织：被加热到固相线和液相线之间，部分部分 熔化后熔化后结晶结晶、部分组织过热部分组织过热。b)b)性能：成分不均，晶粒粗大，性能：成分不均，晶粒粗大，性能严重降低。性能严重降低。2.2.焊缝组织和性能焊缝组织和性能 Structure Structure and Property o
7、f Jointand Property of Joint低碳钢焊缝组织变化低碳钢焊缝组织变化焊缝柱状树枝晶组织焊缝柱状树枝晶组织焊缝宏观偏析与成形系数关系焊缝宏观偏析与成形系数关系(2)(2)热影响区热影响区 Zone of Heat AffectingZone of Heat Affectinga)a)低碳钢热影响区：低碳钢热影响区：过热区过热区+正火区正火区+部分相变区部分相变区1 1）过热区）过热区Overheated ZoneOverheated Zone 组织：被加热组织：被加热11001100以上，形成粗大以上，形成粗大过热组过热组 织织；性能：大大性能：大大降低其塑性和冲击韧性降
8、低其塑性和冲击韧性，热影响区，热影响区 中中性能最差性能最差区域。区域。2 2）正火区）正火区Normalized ZoneNormalized Zone 组织：被加热到组织：被加热到Ac3-1100Ac3-1100之间，相当于进行之间，相当于进行 正火处理正火处理；性能：综合机械性能性能：综合机械性能优于母材优于母材。3)3)部分相变区部分相变区 Partial Phase Transformation ZonePartial Phase Transformation Zone 组织：被加热到组织：被加热到Ac1-Ac3Ac1-Ac3，部分组织转变部分组织转变，组织，组织 不均不均 性能：组
9、织不均，性能也性能：组织不均，性能也较差较差。b)b)易淬火钢热影响区易淬火钢热影响区（淬火区淬火区+部分淬火区部分淬火区）1)1)淬火区淬火区 组织：被加热组织：被加热Ac3Ac3线以上，淬火后形成线以上，淬火后形成马氏体马氏体；性能：机械性能性能：机械性能严重下降严重下降，易引起冷裂。，易引起冷裂。2)2)部分淬火区部分淬火区 组织：加热在组织：加热在Ac1-Ac3Ac1-Ac3之间，之间，部分形成马氏体；部分形成马氏体；性能：脆性增加，机械性能性能：脆性增加，机械性能下降下降。对对低碳钢低碳钢，接头，接头熔合区熔合区和和过热区性能最差过热区性能最差。注意：注意：焊接热影响区的大小和组织、
10、性能变化的程度：焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度：决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。却速度等因素。增加焊接速度或减少焊接电流都能减少焊接热影增加焊接速度或减少焊接电流都能减少焊接热影响区响区 。表表4-14-1焊接热影响区的平均尺寸焊接热影响区的平均尺寸三、改善焊接热影响区组织和性能的方法三、改善焊接热影响区组织和性能的方法 焊接热影响区在电弧焊焊接接头中是不可避免的。焊接热影响区在电弧焊焊接接头中是不可避免的。用焊条电弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳钢结构用焊条电弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳钢结构时，热影响区较窄，危害性较小
11、，焊后不进行热时，热影响区较窄，危害性较小，焊后不进行热处理即可使用。处理即可使用。对焊后不能进行热处理金属材料或构件，则只能对焊后不能进行热处理金属材料或构件，则只能在正确选择焊接方法与焊接工艺上来减少焊接热在正确选择焊接方法与焊接工艺上来减少焊接热影响区的范围。影响区的范围。但对重要的碳钢构件、合金钢构件、电渣焊焊接但对重要的碳钢构件、合金钢构件、电渣焊焊接的构件为消除热影响区影响，一般采用焊后正火的构件为消除热影响区影响，一般采用焊后正火处理。处理。第三节第三节 焊接应力与变形焊接应力与变形 注意：焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻注意：焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加热到
12、很高的温度，然后再快速冷却下来，的金属加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。或裂纹。焊缝是靠一个移动的点热源加热，然后逐次冷却焊缝是靠一个移动的点热源加热，然后逐次冷却下来形成的，因此应力的形成、大小和分布状况下来形成的，因此应力的形成、大小和分布状况较复杂。较复杂。假定整条焊缝同时形成，则应力分布如图假定整条焊缝同时形成，则应力分布如图4-54-5。注意：注意：在焊接过程中，和焊接结束后受力是不一在焊接过程中，和焊接结
13、束后受力是不一样的。焊接过程中旁边的金属阻碍焊缝金属膨胀；样的。焊接过程中旁边的金属阻碍焊缝金属膨胀；焊后，阻碍收缩。焊后，阻碍收缩。注意：注意：焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能，承载能力大为降低，对于接触腐蚀性介质的能，承载能力大为降低，对于接触腐蚀性介质的焊件，应力腐蚀现象加剧，减少使用期限。焊件，应力腐蚀现象加剧，减少使用期限。注意：对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接注意：对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接应力的防止和消除，方法：应力的防止和消除，方法：选择塑性好的材料。（结构设计时）选择塑性好的材料。（结构设计时）避免焊缝密集交叉，
14、焊缝过长，截面过大。（结避免焊缝密集交叉，焊缝过长，截面过大。（结 构设计时）构设计时）预热减小温差，减小应力较为有效。（焊前）预热减小温差，减小应力较为有效。（焊前）合理的焊接次序。（施焊中）合理的焊接次序。（施焊中）小能量焊接或锤击焊缝。（施焊中）小能量焊接或锤击焊缝。（施焊中）去应力退火，去应力较为彻底。（焊后）去应力退火，去应力较为彻底。（焊后）水压试验或振动法。（焊后）水压试验或振动法。（焊后）焊接变形：由焊接应力引起。焊接变形：由焊接应力引起。变形种类：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形种类：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形（图变形、波浪变形（图4-7 4-7）焊件
15、产生焊件产生变形变形主要由焊接应力引起的，预防焊接主要由焊接应力引起的，预防焊接应力的措施对防止焊接变形有时是有效的。应力的措施对防止焊接变形有时是有效的。当对焊件的变形有较高的限定时防止变形措施：当对焊件的变形有较高的限定时防止变形措施：a.a.结构设计中应采用：对称结构或大刚度结构、焊结构设计中应采用：对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构。缝对称分布结构。b.b.施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性夹持不适于淬硬性较大的钢结构和铸铁夹持不适于淬硬性较大的钢结构和铸铁 件）。件）。c.c.焊后：机械校正、火焰加热矫正焊后：机械校正、火焰加热矫
16、正图图4-8 4-8 平板焊接的反变形平板焊接的反变形 焊接应力过大的严重后果是焊件（工件）产生裂纹，焊接应力过大的严重后果是焊件（工件）产生裂纹，危害极大，对重要工件焊后应探伤。危害极大，对重要工件焊后应探伤。焊接裂纹与下列因素有关：焊接裂纹与下列因素有关：a.a.焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有关；焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有关；b.b.焊缝金属的结晶特点（结晶区间要小）有关；焊缝金属的结晶特点（结晶区间要小）有关；c.c.含氢量的多少有关。含氢量的多少有关。防止裂纹焊接中应：合理选材、采取措施减少应力、防止裂纹焊接中应：合理选材、采取措施减少应力、选用合理的焊接工艺、焊接参数，如
17、：采用碱性焊选用合理的焊接工艺、焊接参数，如：采用碱性焊条、小能量焊接、预热、合理的焊接次序等条、小能量焊接、预热、合理的焊接次序等第四节第四节 焊条电弧焊焊条电弧焊 焊条电弧焊（即手工电弧焊）适于高强度钢、铸焊条电弧焊（即手工电弧焊）适于高强度钢、铸钢、铸铁、和非铁合金，其焊接接头可与工件的钢、铸铁、和非铁合金，其焊接接头可与工件的强度相近，是焊接生产中应用最广泛的焊接方法。强度相近，是焊接生产中应用最广泛的焊接方法。一、焊条电弧焊的焊接过程一、焊条电弧焊的焊接过程 电弧在工件和焊条之间燃烧，产生高温，电弧热电弧在工件和焊条之间燃烧，产生高温，电弧热使工件、焊芯同时熔化，形成熔池。同时药皮熔
18、使工件、焊芯同时熔化，形成熔池。同时药皮熔化和分解。化和分解。过程：药皮熔化过程：药皮熔化进入熔池发生反应进入熔池发生反应形成熔渣形成熔渣保护熔化金属；药皮分解保护熔化金属；药皮分解CO2,CO,H2CO2,CO,H2等气体等气体围绕在电弧周围围绕在电弧周围保护熔化金属。保护熔化金属。焊缝质量有很多因数决定，如母材焊缝质量有很多因数决定，如母材 金属和焊条质金属和焊条质量、焊前的清理程度、焊时电弧的稳定情况、焊量、焊前的清理程度、焊时电弧的稳定情况、焊接参数、焊接操作技术、焊后冷却速度、以及接参数、焊接操作技术、焊后冷却速度、以及 焊焊后热处理等。后热处理等。二、电焊条二、电焊条焊芯：起导电和
19、填充焊缝作用，直径最小为焊芯：起导电和填充焊缝作用，直径最小为1.61.6，最大为最大为8 8。常用。常用3.2 3.2 55。焊条药皮焊条药皮 主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害属的有害 作作 用；对溶池脱氧，加入合金元素，用；对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊以保证焊 缝金属的化学成分和力学性能。缝金属的化学成分和力学性能。注意：注意：药皮中含有锰可增加强度，减少硫的热脆影响药皮中含有锰可增加强度，减少硫的热脆影响（脱硫）。（脱硫）。焊条的种类、型号和牌号焊条的种类、型号和牌号 焊条有七大类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不焊条有七大类：
20、碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条条 焊条的型号、牌号关系焊条的型号、牌号关系 东工机械零件设计手东工机械零件设计手册册 P682 P682 表表8-39 8-39 碳钢焊条碳钢焊条 J422注意：注意：焊条型号是国家标准中的焊条代号焊条型号是国家标准中的焊条代号 焊条牌号是焊接行业的焊条代号，注意型号和牌号焊条牌号是焊接行业的焊条代号，注意型号和牌号的对应关系的对应关系 按熔渣性质，焊条可分为两类：按熔渣性质，焊条可分为两类：a.a.酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，
21、适于各种电源，成本低，但焊缝的塑性、韧性稍差，操作种电源，成本低，但焊缝的塑性、韧性稍差，操作性好，性好，渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高强度的强度的 重要结构件重要结构件b.b.碱性焊条：熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电碱性焊条：熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电源。焊缝塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，源。焊缝塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，操作操作 性差，故只适于焊接重要结构件。性差，故只适于焊接重要结构件。焊条选用原则焊条选用原则 选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以
22、及耐高温性能等要求选用相应抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。的焊条种类。(1)(1)低碳钢、普通低合金钢构件低碳钢、普通低合金钢构件 焊缝与母材等强度。焊缝与母材等强度。注意：钢材按屈服强度定等级，结构钢焊条的等级是注意：钢材按屈服强度定等级，结构钢焊条的等级是指焊缝金属抗拉强度最低保证值。指焊缝金属抗拉强度最低保证值。(2)(2)同一强度等级酸碱性焊条的选用同一强度等级酸碱性焊条的选用 碱性焊条：要求塑性好、冲击韧性高、抗裂性好、低碱性焊条：要求塑性好、冲击韧性高、抗裂性好、低温性好。温性好。酸性焊条：受力不复杂，母材质量较好，尽量选酸性焊条：受力不复杂，母材质量较好
23、，尽量选用较便宜的酸性焊条。用较便宜的酸性焊条。(3)(3)低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低者选低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低者选焊条。焊条。(4)(4)铸钢易裂一般应选碱性，且采用适当工艺，如预铸钢易裂一般应选碱性，且采用适当工艺，如预热。热。(5)(5)特殊性能要求钢，选相应焊条，以保证焊缝主要特殊性能要求钢，选相应焊条，以保证焊缝主要化学成分、性能与母材相同。化学成分、性能与母材相同。第五节第五节 埋弧焊埋弧焊一、埋弧焊的焊接过程一、埋弧焊的焊接过程 焊丝不断地被送丝机构送入焊丝不断地被送丝机构送入 电弧区，并保持选定的弧长。电弧区，并保持选定的弧长。焊接时焊机移动或工件移
24、动，焊接时焊机移动或工件移动，焊剂从漏斗中不断流出洒在焊剂从漏斗中不断流出洒在 被焊部位，电弧在焊剂下燃被焊部位，电弧在焊剂下燃 烧，熔化后形成熔渣覆盖在烧，熔化后形成熔渣覆盖在 焊缝表面。焊缝表面。电弧燃烧后，工件和焊丝形成较大体积的熔池，电弧燃烧后，工件和焊丝形成较大体积的熔池，熔池金属被电弧气体排挤向后堆积形成焊缝。由熔池金属被电弧气体排挤向后堆积形成焊缝。由于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属发生物理于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属发生物理化学作用。部分焊剂被蒸发形成气体，将电弧周化学作用。部分焊剂被蒸发形成气体，将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的熔渣泡。它具有一围熔渣排开，形成一个封
25、闭的熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力，保护熔定粘度，能承受一定压力，保护熔 池，不与空气池，不与空气接触，又防止了金属飞溅。接触，又防止了金属飞溅。焊丝上没有涂料，允许提高电流密度，电流密度焊丝上没有涂料，允许提高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增增加，电弧吹力也增 加，同时热量也增加，熔池加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体积也大。深度大，熔池体积也大。二、埋弧焊特点二、埋弧焊特点 生产率高：电流大可使生产率提高；更换焊丝的时生产率高：电流大可使生产率提高；更换焊丝的时间较节约。间较节约。焊接质量高而稳定：电弧区保护严密，熔池保持液焊接质量高而稳定：电弧区保护严密，熔池保持液态时间
26、较长，冶金过程进行较完善焊接参数能自动态时间较长，冶金过程进行较完善焊接参数能自动控制。控制。节省金属材料：因熔池较大，节省金属材料：因熔池较大，202025mm25mm以下的工件以下的工件可不开坡口进行焊接。可不开坡口进行焊接。改善了劳动条件：看不见弧光，烟雾很少，可改善改善了劳动条件：看不见弧光，烟雾很少，可改善了劳动条件了劳动条件 ，可进行自动焊接。，可进行自动焊接。设备费用较贵，工艺装备较复杂。只适于焊接长的设备费用较贵，工艺装备较复杂。只适于焊接长的直线焊缝，较大直径环形和纵向焊缝。厚板为主，直线焊缝，较大直径环形和纵向焊缝。厚板为主，薄板焊接受到限制。薄板焊接受到限制。三、焊丝与焊
27、剂三、焊丝与焊剂 埋弧焊剂可分为熔炼焊丝和陶质焊剂两大类。熔炼焊剂又埋弧焊剂可分为熔炼焊丝和陶质焊剂两大类。熔炼焊剂又可分为高锰、中锰低锰和无锰几种。大批大量常用熔炼焊可分为高锰、中锰低锰和无锰几种。大批大量常用熔炼焊剂。剂。专用碳素钢专用碳素钢：（多用于压力容器）：（多用于压力容器）A3gA3gA3RA3R15g15g20g20g，冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少 四、埋弧焊工艺四、埋弧焊工艺 要求：下料、坡口加工要求较严，以保证组装间要求：下料、坡口加工要求较严，以保证组装间隙均匀，焊前将焊缝两侧隙均匀，焊前将焊缝两侧505060mm60mm内一切污垢和内一
28、切污垢和铁锈除掉，以免产生气孔。铁锈除掉，以免产生气孔。一般在平焊位置焊接。对一般在平焊位置焊接。对20mm20mm以下工件可单面焊，以下工件可单面焊，如有要求可双面焊。如有要求可双面焊。对对20mm20mm以上工件可双面焊，或开坡口单面焊。焊以上工件可双面焊，或开坡口单面焊。焊缝两头应加引弧板和引出板，焊后去除。缝两头应加引弧板和引出板，焊后去除。为保持焊缝成型和防止烧穿，焊接时要用焊剂垫。为保持焊缝成型和防止烧穿，焊接时要用焊剂垫。埋弧焊主要用于长缝焊接。埋弧焊主要用于长缝焊接。第六节第六节气体保护焊气体保护焊一、氩弧焊一、氩弧焊 氩弧焊以氩气作保护气体的电弧焊，焊接质量较氩弧焊以氩气作保
29、护气体的电弧焊，焊接质量较高。因为氩气是惰性气体，在高温下不与金属起高。因为氩气是惰性气体，在高温下不与金属起化学反应，也不溶于金属，所以氩弧焊的质量比化学反应，也不溶于金属，所以氩弧焊的质量比较高。较高。按所用的电极不同，按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。焊和熔化极氩弧焊两种。1.1.不熔化极氩弧焊：不熔化极氩弧焊：铈钨棒作电极，只适于厚度铈钨棒作电极，只适于厚度6mm6mm以下工件焊接以下工件焊接3mm3mm以下薄件时，常用卷边（弯边）直接焊接。焊接以下薄件时，常用卷边（弯边）直接焊接。焊接较厚工件时，需添加填充金属。较厚工件时，需添加
30、填充金属。焊接钢材时，焊接钢材时，多用直流正接以减少钨极的烧损。多用直流正接以减少钨极的烧损。焊接铝、镁及其合金时则希望用直流反接或交流焊接铝、镁及其合金时则希望用直流反接或交流电源。电源。2.2.熔化极氩弧焊：熔化极氩弧焊：以连续送进的焊丝作为电极进行焊接。此时可用以连续送进的焊丝作为电极进行焊接。此时可用较大电流焊接厚度较大电流焊接厚度 25mm25mm以下工件。对氩气要求纯以下工件。对氩气要求纯度度99.799.7以上，焊前必须把接头表面清理干净。以上，焊前必须把接头表面清理干净。特点：特点：1.1.适于各种合金钢、易氧化的非铁合金及镐、钼等适于各种合金钢、易氧化的非铁合金及镐、钼等稀有
31、金属。稀有金属。2.2.电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，成型美观。成型美观。3.3.明弧可见，易于操作，易实现全位置自动焊接。明弧可见，易于操作，易实现全位置自动焊接。4.4.热量集中，熔池小，热影响区窄，因而工件变形热量集中，熔池小，热影响区窄，因而工件变形小。小。目前主要用于：焊接铝、镁、钛及其合金，也用目前主要用于：焊接铝、镁、钛及其合金，也用于焊接不锈钢、耐热钢、一些重要低合金钢。于焊接不锈钢、耐热钢、一些重要低合金钢。补充：二氧化碳气体保护焊补充：二氧化碳气体保护焊 以以COCO2 2 作为保护气体的电弧焊。焊丝作极，焊丝作为保护气
32、体的电弧焊。焊丝作极，焊丝的送进靠送丝机构实现。的送进靠送丝机构实现。COCO2 2是氧化性气体，在电弧热作用下分解为是氧化性气体，在电弧热作用下分解为COCO和和【O O】。【】。【O O】和熔池中的铁、碳及其他合金元素】和熔池中的铁、碳及其他合金元素作用易造成气孔和强烈的飞溅，还使焊缝含氧量作用易造成气孔和强烈的飞溅，还使焊缝含氧量增加，并烧损。为保证焊接质量和焊缝合金成分，增加，并烧损。为保证焊接质量和焊缝合金成分，古采用含锰、硅较高的焊丝。古采用含锰、硅较高的焊丝。特点特点1.1.成本低成本低 CO2CO2价格低。价格低。2.2.生产率高生产率高 焊丝的焊丝的送进是机械化或自动化；电流
33、密度大，电弧热量集送进是机械化或自动化；电流密度大，电弧热量集中，故焊接速度较快；焊后无渣壳，中，故焊接速度较快；焊后无渣壳，节约了清理节约了清理时间。时间。3.3.操作性能好操作性能好 明弧焊接，易于观察。明弧焊接，易于观察。适于各种位适于各种位置的焊接。置的焊接。4.4.质量较好质量较好 焊接热影响区较小，变形和产生裂纹焊接热影响区较小，变形和产生裂纹的倾向小。的倾向小。5.5.飞溅较严重，焊缝不够光滑，易有气孔。飞溅较严重，焊缝不够光滑，易有气孔。主要用于主要用于30mm30mm以下低碳钢、部分低合金钢焊件，尤以下低碳钢、部分低合金钢焊件，尤其适宜薄板。其适宜薄板。第二章第二章 其它常用
34、焊接方法其它常用焊接方法第一节第一节 电阻焊电阻焊一、点焊一、点焊 焊接时电极压紧工件，接通电流，电阻热使局部金属焊接时电极压紧工件，接通电流，电阻热使局部金属熔化形成熔核，断电后继续保熔化形成熔核，断电后继续保 持压力或加大压力，持压力或加大压力，使熔核凝固形成焊点。使熔核凝固形成焊点。分流现象：一个点焊好后，焊另一个点，有一部分电分流现象：一个点焊好后，焊另一个点，有一部分电流流经已焊好的点处，称为分流现象。流流经已焊好的点处，称为分流现象。焊接质量的主要因素有焊接电流、通电时间、电极压焊接质量的主要因素有焊接电流、通电时间、电极压力及工件表面清理情况等。力及工件表面清理情况等。工件越厚，
35、焊件导电性越好分流现象越工件越厚，焊件导电性越好分流现象越 严重影响焊接质量。所以点焊有焊点间最小距离限制。严重影响焊接质量。所以点焊有焊点间最小距离限制。点焊焊接规范有硬规范和软规范。点焊焊接规范有硬规范和软规范。硬规范硬规范指在较短时间内通以大电流的规范，生产指在较短时间内通以大电流的规范，生产率高，焊件变形率高，焊件变形 小适合焊接导热性能较好的金属。小适合焊接导热性能较好的金属。软规范软规范是指在较是指在较 长的时间内通以较小的电流。生长的时间内通以较小的电流。生产率较低，适合焊产率较低，适合焊 接有淬硬倾向的金属。接有淬硬倾向的金属。课本课本P P169169 表表4-64-6点焊的
36、焊点最小距离点焊的焊点最小距离 电极压力应选择适当，压力大时，可消除熔核凝电极压力应选择适当，压力大时，可消除熔核凝固时可能产生的缩松缩孔，但电极和工件间的接固时可能产生的缩松缩孔，但电极和工件间的接触电阻减小，影响电阻热。触电阻减小，影响电阻热。工件表面状态对焊接质量影响很大，可对工件进工件表面状态对焊接质量影响很大，可对工件进行行 酸洗、喷砂或打磨处理。酸洗、喷砂或打磨处理。点焊主要适于厚度为点焊主要适于厚度为4mm4mm以下的薄板、冲压结构以以下的薄板、冲压结构以及线材的焊接。每次焊一个或多个点。及线材的焊接。每次焊一个或多个点。二、缝焊二、缝焊 缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的圆盘状滚
37、动缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极电极 代替柱状电极。盘状电极压紧焊件并滚动，代替柱状电极。盘状电极压紧焊件并滚动，同时也带动焊件向前移动配合断续通电，形成连同时也带动焊件向前移动配合断续通电，形成连续重叠的焊缝。焊点相互重叠续重叠的焊缝。焊点相互重叠5050 以上，密封性以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁结构。缝焊只适好主要用于要求密封性好的薄壁结构。缝焊只适用于用于3mm3mm以下的薄壁结构。以下的薄壁结构。图图4-28 4-28 缝焊示意图缝焊示意图三、对焊三、对焊1.1.电阻对焊电阻对焊 将两个工件装夹在对焊机的电机钳口中，使两个将两个工件装夹在对焊机的电机钳口中，
38、使两个工件的端面接触，并压紧，然后通电，产生电阻工件的端面接触，并压紧，然后通电，产生电阻 热加热到塑性状态，再施以较大的力，并同时断热加热到塑性状态，再施以较大的力，并同时断 电，使接头在高温下产生一定的塑性变形而焊接电，使接头在高温下产生一定的塑性变形而焊接起来。对焊接头较光滑，对焊前应认真清理端面，起来。对焊接头较光滑，对焊前应认真清理端面，否则易发生连接不牢现象。此外，高温端面易氧否则易发生连接不牢现象。此外，高温端面易氧化，质量不易保证。电阻对焊一般只用于焊接截化，质量不易保证。电阻对焊一般只用于焊接截面形状简单，直径或边长小于面形状简单，直径或边长小于20mm20mm强度要求不高强
39、度要求不高的工件。的工件。2.2.闪光对焊闪光对焊 将两工件稍加清理后夹在电极钳口内，轻微接触，将两工件稍加清理后夹在电极钳口内，轻微接触，工件表面不平，使某些点接触，通以电流，工件表面不平，使某些点接触，通以电流，接接触点的金属被迅速加热熔化，甚至蒸发，液体触点的金属被迅速加热熔化，甚至蒸发，液体 金金属发生爆破，形成闪光，保持一定时间，迅速属发生爆破，形成闪光，保持一定时间，迅速 对对焊件施加顶锻力，并切断电源焊件在压力作用下焊件施加顶锻力，并切断电源焊件在压力作用下产生塑性变形而焊在一起。产生塑性变形而焊在一起。闪光对焊质量好，强度高，闪光火化会玷污其他闪光对焊质量好，强度高，闪光火化会
40、玷污其他设备与环境。接头处焊后有毛刺需清理。设备与环境。接头处焊后有毛刺需清理。闪光对焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金属，闪光对焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金属，也可焊异种金属，被焊工件小到也可焊异种金属，被焊工件小到0.01mm0.01mm的金属丝，的金属丝，也可焊端面大到也可焊端面大到20000mm20000mm2 2的金属棒和金属型材。的金属棒和金属型材。两种对焊焊件断面应尽量相同，圆棒直径、方钢两种对焊焊件断面应尽量相同，圆棒直径、方钢边长和管子壁厚之差均不应超过边长和管子壁厚之差均不应超过2525。对焊主要用于刀具、管子、钢筋、钢轨、锚链等对焊主要用于刀具、管子、钢筋、钢轨、锚
41、链等的焊接。的焊接。第二节第二节 摩擦焊摩擦焊 摩擦焊是利用工件之间相互摩擦产生的热量，同摩擦焊是利用工件之间相互摩擦产生的热量，同时加压而进行焊接的方法。方法是对工件施以压时加压而进行焊接的方法。方法是对工件施以压力并转动工件，产生热量，骤然停止转动工件并力并转动工件，产生热量，骤然停止转动工件并加大压力，使两焊件产生塑性变形而焊接起来。加大压力，使两焊件产生塑性变形而焊接起来。摩擦焊接头质量好而且稳定，可焊同种金属，也摩擦焊接头质量好而且稳定，可焊同种金属，也可焊异种金属，生产率高，电能消耗少，一次性可焊异种金属，生产率高，电能消耗少，一次性投资大。摩擦焊广泛用于圆形工件、棒料及管件投资大
42、。摩擦焊广泛用于圆形工件、棒料及管件类焊接。实心焊件的直径为类焊接。实心焊件的直径为2mm2mm100mm100mm，管类焊，管类焊件外径最大可达件外径最大可达150mm150mm。图图4-33 4-33 摩擦焊接头示意图摩擦焊接头示意图第三节第三节 钎焊钎焊 钎焊是利用熔点比焊件的钎料作为填充金属，加钎焊是利用熔点比焊件的钎料作为填充金属，加热时钎料熔化而将焊件连接起来的焊接方法。热时钎料熔化而将焊件连接起来的焊接方法。一、硬钎焊一、硬钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450450以上，接头强度在以上，接头强度在200Mpa200Mpa以以上。钎料有铜基、银基和镍基等。主要用于受力上。钎料有铜基、银
43、基和镍基等。主要用于受力较大的钢铁和铜合金的焊件，如自行车架、带锯较大的钢铁和铜合金的焊件，如自行车架、带锯锯条等以及工具、刀具的焊接锯条等以及工具、刀具的焊接二、软钎焊二、软钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450450以下，接头强度较低，以下，接头强度较低，一般不一般不超过超过70MPa70MPa。只用于焊接受力不大、工作温度较低。只用于焊接受力不大、工作温度较低的工件。常用的的工件。常用的 钎料是锡铅合金，所以通常称锡钎料是锡铅合金，所以通常称锡焊。焊。常用的焊剂为松香或氯化锌溶液，加热方法有烙常用的焊剂为松香或氯化锌溶液，加热方法有烙铁加热、火焰加热电阻加热、感应加热、炉内加铁加热、火焰加热电
44、阻加热、感应加热、炉内加热等。主要用于制造精密仪表、电器部件异种金热等。主要用于制造精密仪表、电器部件异种金属构件复杂薄板构件等。属构件复杂薄板构件等。钎焊一般不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。钎焊一般不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。图图4-334-33钎焊的接头形式钎焊的接头形式第四节第四节 电渣焊电渣焊 电渣焊：是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作电渣焊：是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行焊接的方法。电渣焊一般都是在直立为热源进行焊接的方法。电渣焊一般都是在直立位置焊接，两个工件接头相距位置焊接，两个工件接头相距252535mm35mm，固态溶，固态溶剂熔化后形成的渣池具有较
45、大的电阻，当电流剂熔化后形成的渣池具有较大的电阻，当电流 通通过时产生大量的电阻热，使渣池温度保持在过时产生大量的电阻热，使渣池温度保持在1700170020002000焊接时焊丝不断被送进并被熔化，焊接时焊丝不断被送进并被熔化，熔池和渣池逐渐上升，冷却块也同时配合上升，熔池和渣池逐渐上升，冷却块也同时配合上升，从而使立焊缝由下向上顺次形成。从而使立焊缝由下向上顺次形成。电渣焊通常都是在垂直位置立焊，单丝不摆动电渣焊通常都是在垂直位置立焊，单丝不摆动 可可焊厚度焊厚度404060mm60mm，单丝摆动可焊厚度为，单丝摆动可焊厚度为6060150mm150mm，三丝摆动可焊三丝摆动可焊450mm
46、450mm厚工件。厚工件。特点：特点：1)1)可一次焊很厚的工件；可一次焊很厚的工件；2)2)生产率高，成本低，工件不需要开坡口；生产率高，成本低，工件不需要开坡口；3)3)焊缝金属比较纯净，电渣焊的熔池保护严密，保持焊缝金属比较纯净，电渣焊的熔池保护严密，保持液态的时间较长冶金过程较完善，熔池中液态的时间较长冶金过程较完善，熔池中 的气体的气体和杂质有充分时间浮出；和杂质有充分时间浮出；4)4)焊接后冷却速度较慢，焊接应力较小，相应晶粒焊接后冷却速度较慢，焊接应力较小，相应晶粒 粗大。一般要焊后热处理，如正火处理。粗大。一般要焊后热处理，如正火处理。另外还有真空电子束焊接，激光焊接。另外还有
47、真空电子束焊接，激光焊接。注意：注意：钢窗：手工电弧焊钢窗：手工电弧焊 液化气罐：埋弧焊，液化气罐：埋弧焊，CO2CO2，氩弧焊，氩弧焊 不锈钢罐：氩弧焊不锈钢罐：氩弧焊 钢管：钢管：CO2CO2，手工电弧焊，对焊，闪光对焊，摩擦，手工电弧焊，对焊，闪光对焊，摩擦焊焊 电视机主板：软钎焊（波峰焊）电视机主板：软钎焊（波峰焊）钢轨对接：闪光对焊钢轨对接：闪光对焊第三章第三章 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 第一节金属材料的焊接性第一节金属材料的焊接性一、焊接性的概念一、焊接性的概念 金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下 ,焊焊接成按规定设计要求的构件
48、接成按规定设计要求的构件 ,并满足预定服役要并满足预定服役要求的能力。即金属材料在一定焊接工艺条件下求的能力。即金属材料在一定焊接工艺条件下 ,表现出来的焊接难易程度表现出来的焊接难易程度 。金属材料的焊接性不是一成不变的金属材料的焊接性不是一成不变的 ，同一种金同一种金属材料属材料 ，采用不同的焊接方法、焊接材料及采用不同的焊接方法、焊接材料及 焊焊接工艺接工艺 (包括预热和热处理等包括预热和热处理等 )，其焊接性可其焊接性可能有很大差别。能有很大差别。曾一度认为钛的焊接性很不好曾一度认为钛的焊接性很不好 ，但自氩弧焊的但自氩弧焊的应用比较成熟以后应用比较成熟以后 ，钛及其合金，钛及其合金
49、的焊接结构已的焊接结构已在航空等工业部门广泛应用。在航空等工业部门广泛应用。焊接性包括两个方面：焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性一是工艺焊接性 ，主要，主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出 现现各种裂纹的可能性各种裂纹的可能性 ；二是使用焊接性二是使用焊接性 ，主要主要是指焊接接头在使用中的可靠性是指焊接接头在使用中的可靠性 ，包括焊接接包括焊接接头的头的 力学性能及其他特殊性能力学性能及其他特殊性能 (如耐热、耐蚀如耐热、耐蚀性能等性能等 )。二、钢材焊接性的估算方法二、钢材焊接性的估算方法 实际焊接结构所用的金属材料绝大多数是钢材。实际焊接
50、结构所用的金属材料绝大多数是钢材。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。在各种元素中，在各种元素中，碳的影响最为明显碳的影响最为明显 ，其他元素，其他元素的影响可折合成碳的的影响可折合成碳的 影响。因此可用碳当量法来影响。因此可用碳当量法来估算被焊钢材的焊接性。硫、磷对钢材的焊接性估算被焊钢材的焊接性。硫、磷对钢材的焊接性能影响也很大，能影响也很大，在各在各 种合格钢材中，硫、磷含种合格钢材中，硫、磷含量都受到严格限制量都受到严格限制 。二、钢材焊接性的估算方法二、钢材焊接性的估算方法 影响钢材焊接性的主要因素是化学成分，碳的影影响钢材焊接性的主要因素是化学成
