焊接工艺基础及方法.ppt

目 录,金属材料 钢的分类及牌号 一、定义 1、碳素钢 二、分类 2、普通合金钢 三、金属的性能 焊接工艺及方法 一、 焊接方法的发展及其应用 二、焊接工艺基础知识 三、常用的焊接方法 焊接接头 焊接符号的表示方法,金属材料,一、定义 金属就是具有金属光泽、不透明、高塑性、良好的导电性和导热性以及固定熔点特征的结晶物质。 二、分类 纯金属：单一元素 合金：两种或两种以上元素,三、金属的性能： 1、物理性能： 比重 熔点 导电性 导热性 导磁性 热膨胀性,2、机械性能（力学性能）： 金属在外界机械力的作用下所反应出来 的各种性能。 强度 塑性 硬度 冲击韧性 疲劳,3、工艺性能：焊接性 4、化学性能：,返回,钢的分类及牌号,1、碳素钢： 基本元素碳、硅、锰、硫、磷 1）普通结构钢 例：Q235A F 2）优质结构钢 例：20 3）工具钢 例：T 7 4）专用钢 例：H08A 20g,2、普通合金钢：合金总量3% 16 Mn1 25 Mn2 V1,返回,焊接工艺及方法 一、 焊接方法的发展及其应用 1、焊接的定义： 焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。,1)焊接方法的发展 1885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧； 1892年发现金属极电弧； 1930年出现薄皮、厚皮焊条； 1950年以后 2)应用 应用于现代一切机器制造行业，如汽车、船舰、飞机、航天、原子能、石油化工、电子等行业。连接的物体包括金属（黑色金属、有色金属）和非金属（石墨、陶瓷、玻璃、塑料等）,3）焊接优越性： 节约金属 节约时间和劳动力 焊接附加设备少 改善劳动条件 焊缝美观，结构整体性强 坚固、严密,2. 焊接方法的分类 1）熔化焊接: 使被连接的构件表面局部加热熔化成液体，然后冷却结晶成一体的方法称为熔化焊接。如气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊等。,2） 压力焊 利用摩擦、扩散和加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，除去（挤走）氧化膜及其他污物，使两个连接表面的原子相互接近到晶格距离，从而实现在固态下的连接，这种连接都必须加压，所以称为压力焊。如摩擦焊、闪光焊等,3）钎焊 利用某些熔点低于被连接构件熔点的熔化金属（钎料）作连接的媒介物在连接界面的流散浸润作用，然后冷却结晶形成结合面的方法称为钎焊。如火焰钎焊、电阻炉钎焊、盐浴钎焊等。,3. 各种焊接方法在行业的应用,设备制造：方法较多，如埋弧焊、CO2气保焊、钨极氩弧焊、手工电弧焊等。 安装和检修：以手工电弧焊为主。,返回,二、焊接工艺基础知识,熔化焊定义：使被连接的构件表面局部加热熔化成液体，然后冷却结晶成一体的方法称为熔化焊接。,1 焊接电弧,焊接电弧，实质上就是在一定的条件下，两电极间的气体发生强而有力的、持久的放电现象。,1)电弧的产生,A 电极发射电子 发射形式分为热发射、电场发射、光发射、碰撞发射。 B 气体的电离 电离分为热电离、光电离和碰撞电离。,2）焊接电弧的组成,A 阴极区：发射电子区，温度为22003600K，放热量占全电弧的38%； B 弧柱区：气体电离区，温度为50008000K，发热量占全电弧的20%； C 阳极区：接受阴极发射电子的轰击区，温度为4200K，发热量占全电弧的42%。,3）电弧的静特性,定义：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧电压与焊接电流之间的关系叫电弧的静特性。也称伏安特性。,A 电弧的静特性曲线,a-b 陡降段：电弧燃烧不稳定 b-c 水平段：手弧焊和埋弧焊、钨极氩弧 焊 c-d 上升段：熔化极气保焊（氩弧焊、 CO2气保焊）,B 电弧电压与弧长的关系,U=a+bL U-电弧电压 a-阴极与阳极电压降之和，即U阴+U阳（V） b- 弧柱单位长度上的电压降（V/mm） L-弧柱长度（mm）,C 影响电弧静特性的因素,电弧长度的影响：弧长增加，电弧电压增加，曲线上移。 周围气体种类的影响：如在氩气中加入50%的氦气，则电弧电压升高，曲线上移； 周围气体介质压力的影响：气体压力越大，对电弧的冷却作用越强，则电弧电压升高，曲线上移；,4）影响电弧稳定燃烧的因素,A 焊接电源的影响 如外特性欠佳、空载电压过低、电源的极性等 B 熔渣（焊条涂料）的影响 药皮成分电离电位的高低、药皮的厚度等； C 气流的影响 D 焊件表面污物的影响 F 电磁力的影响,电磁力的影响 电弧在电磁场的作用下，发生电弧偏离轴线 的现象，叫磁偏吹。 可通过改变接线位置来控制，或改变焊条倾角或减小电流来减小影响。,5)焊接极性: 定义:直流电弧焊或直流切割时,焊件与电源输出端正 负极的接法. 正接: 焊件( +) 电极(-) 反接: 焊件( -) 电极(+ ) 应用: TIG方法等。,2 熔化焊接,1）熔化焊的特点 A 热源是移动的 ； B 热源温度高而集中； C 受热金属体积小； D 凝固时间短； F 具有高的温度梯度；,G 化学反应不平衡； H 化学成分和金相组织发生变化； I 基本金属的组织变化,2）两个概念,焊接热循环：热源沿被焊工件按一定方向移动时，焊接溶池（焊缝）或近缝区某点温度随时间的变化。,焊接线能量：向单位长度焊缝内输入的热量称为焊接线能量。 q=UI/v (J/cm) q 焊接线能量（焦耳/厘米) U 焊接电压（伏特） I 焊接电流（安培） V 焊接速度（厘米/秒） 电弧有效热功率利用系数 手工：0,70.8; 埋狐:0,850.95; 钨极: 0.5,3 焊条的熔化,(1)焊条金属的加热 电阻加热-辅助热源 电弧加热-主要热源 化学热 -仅占1-3% , 可忽略 (2)焊条金属的熔化过渡 短路过渡 颗粒状过渡 射流过渡,4 焊缝成形,H-熔深 B-熔宽 a-余高 B/H-成形系数 , 影响裂纹和气孔的产生 Fm-母材金属在焊缝截面中所占的面积 FH -填充金属在焊缝截面中所占的面积 r=Fm/( Fm+FH )-熔合比 , 决定焊缝的化学成分 机械性能 裂纹敏感性,5 焊接结晶过程,结晶: 液态金属在冷却过程中 , 凝结成本身具有的晶体结构. ( 1 ) 一次结晶 定义: 形核 过程 长大,偏析: 显微偏析 区域偏析 层状偏析,对组织性能的影响: 粗大柱状晶降低焊缝塑性 韧性 热裂纹倾向大 抗晶间腐蚀力下降 改善措施 变质处理 振动结晶,( 2 ) 二次结晶 定义: 过程 : 改善措施: 焊后热处理 多层焊接 锤击焊道 跟踪回火处理,返回,三 常用的焊接方法,（一） 手工电弧焊（焊条电弧焊） 1 、手工电弧焊的特点及应用 优点：A、设备简单； B、工艺灵活，适合各种位置下的焊接，对焊缝接头装配精度要求不高； C、适用性强，几乎可以焊接所有的钢种； D、容易控制形状复杂的工件的焊接变形。,缺点 A 对焊工要求高 B劳动条件差 C生产率低 应用 广泛使用在造船锅炉, 压力容器等等制造维修行业。, 、手工电弧焊的工艺参数,焊接工艺参数规范：焊接时，为保证焊接质量而选定的各个物理量 （）焊接电流：最重要的参数 焊条直径 焊接位置 焊接层次,（）焊接电弧电压：重要的参数 （）焊接速度：重要的参数 （）焊条类型：较重要的参数 （）焊机类型：次要的参数 （）焊接层次：次要的参数,手工电弧焊工艺,一、焊接规范： 1、焊条：直径、牌号 2、焊机 3、焊接电流 4、焊接电压 5、焊接速度 6、层道数,二、引弧 1、划擦法 2、接触法 三、焊条倾角： 1、板平焊 2、板立焊,焊条偏心,三、焊条摆动方法： 1、板平焊 2、板立焊 四、焊缝的起弧、接头和收弧,（二） 埋弧焊 1 、埋弧焊的特点及应用 优点：A 生产率高 B 改善劳动条件,降低劳动强度 C质量好 D节省材料和电能,缺点: A、设备复杂； B、只适合水平位置的焊接， C、难以焊接有色金属； D、容易出现气孔 E、不适合焊接薄板。 应用 广泛使用在造船 锅炉等制造行业, 、埋弧焊的工艺参数 （）焊接电流： （）焊接电弧电压： （）焊接速度：,（三） TIG焊 1 、TIG焊的特点及应用 原理: 优点： A 保护效果好,焊缝质量高 B 操作容易,适用全位置焊,易于机械化 自动化 C热量集中,焊接应力变形小,缺点: A、成本高； B、引弧困难， C、对焊工危害较大。 应用 广泛使用在高合金和有色合金的焊接上。, 、TIG焊的工艺参数 （）焊接电流： （）焊接电弧电压： （）焊接速度： （ 4 ）焊接电源种类及极性： （ 5 ）钨极直径： （ 6 ）氩气流量：,（三） CO2焊 1 、CO2焊的特点及应用 特点: CO2的氧化性 气孔:CO N2 H2 抗冷裂性 飞溅（富氩）,优点：A 保护效果较好,焊缝质量较高 B 明弧焊,操作容易,适用全位置焊,易于机械化 自动化 C热量集中,焊接应力变形小 D成本低 缺点: A、飞溅大； B、易氧化。 应用 广泛使用在汽车 管道等制造上., 、CO2焊的工艺参数 （）焊接电流： （）焊接电弧电压： （）焊接速度： 3 焊接设备 焊接电源 焊枪及送丝机构 供气系统 控制系统:提前送气、滞后停气,（四） 电渣焊 1 、电渣焊的特点及应用 原理 特点: A 劳动效率高； B、不易出现气孔等缺陷 C、成本低； D、只适合垂直位置的焊接， E、晶粒粗大。,返回,接头型式,图2-3焊接接头基本型式(GB985) a. 对接接头 b. 搭接接头 c. 丁字接头 d. 角接接头,焊接接头,一、焊接接头的基本形式,图2-5 常见的丁字(十字)接头 (有工作焊缝和联系焊缝之分),图2-6 常见的角接头,返回,二、接头空间位置： 1、板件： 平焊:1G 立焊:2G 横焊:3G 仰焊:4G,2、管件： 水平固定:2G 垂直固定:5G 倾斜固定：45度 6G,3、管板： 水平固定:2FG 垂直固