第09章焊接

1、第第9章章 焊焊 接接 焊接是一种焊接是一种永久性连接永久性连接金属材料的工艺方法。金属材料的工艺方法。 焊接：是利用加热或加压力等手段，焊接：是利用加热或加压力等手段，借助金属原子借助金属原子 的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接 起来的一种工艺方法。起来的一种工艺方法。 直流电焊机接线 电弧的构造 掘进机系列 太富利箱体 应用：应用：焊接在现代工业生产中占有十分重要的地位，焊接在现代工业生产中占有十分重要的地位， 如如舰船的船体、高炉炉壳、建筑构架、锅炉与压力容舰船的船体、高炉炉壳、建筑构架、锅炉与压力容 器、车厢器、车厢及及家用电器家用

2、电器、汽车车身汽车车身等工业产品的制造，等工业产品的制造， 都离不开焊接方法。都离不开焊接方法。 发电机机架焊接件 发电机机座焊接件 焊接方法的优点：焊接方法的优点： （1）成形方便：成形方便：焊接方法灵活多样，工艺简便，能短时间焊接方法灵活多样，工艺简便，能短时间 内生产出复杂的焊接结构。如：万吨水压机的横梁和立柱。内生产出复杂的焊接结构。如：万吨水压机的横梁和立柱。 （2）适应性强：适应性强：采取相应的焊接方法。既能生产微型、大采取相应的焊接方法。既能生产微型、大 型和复杂的金属构件，也能生产气密性好的高温、高压设型和复杂的金属构件，也能生产气密性好的高温、高压设 备和化工设备。备和化工设

3、备。 （3）生产成本低：生产成本低：比铆接可节省材料比铆接可节省材料10%20%，同时焊，同时焊 接加工快、工时少、生产周期短、生产效率高接加工快、工时少、生产周期短、生产效率高； （4）连接性能好：连接性能好：焊缝具有良好的机械性能，能耐高温高焊缝具有良好的机械性能，能耐高温高 压、能耐低温，具有良好的密封性、导电性、耐蚀性和耐磨压、能耐低温，具有良好的密封性、导电性、耐蚀性和耐磨 性等。性等。 （5）重量轻：比铆接，螺栓连接都轻。）重量轻：比铆接，螺栓连接都轻。 焊接方法的缺点焊接方法的缺点 （1）焊接结构）焊接结构不可拆卸不可拆卸，修理和更换不方便。，修理和更换不方便。 （2）易产生）易

4、产生焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形，影响工件的形状、尺寸，影响工件的形状、尺寸 和承载能力。和承载能力。 （3）易产生）易产生焊接缺陷焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔 等容易引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命。等容易引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命。 （4）焊接接头的）焊接接头的组织和性能较差组织和性能较差，或不易掌握。或不易掌握。 焊接方法的分类：焊接方法的分类： 按焊接过程的特点不同，可分为按焊接过程的特点不同，可分为熔焊、压焊和钎焊熔焊、压焊和钎焊三大类。三大类。 金属材料的焊接性能金属材料的焊接性能 1焊接性的概念焊接性的概念 金属材

5、料的焊接性：指金属材料在一定的焊接工艺条金属材料的焊接性：指金属材料在一定的焊接工艺条 件下，件下，获得优质获得优质焊接焊接接头接头的的难易程度难易程度。 化学活泼性极强的钛的焊接是比较困难的，曾一度认为化学活泼性极强的钛的焊接是比较困难的，曾一度认为 钛的焊接性很不好，但从钛的焊接性很不好，但从氩弧焊氩弧焊应用比较成熟以后应用比较成熟以后钛及其钛及其 合金的焊接合金的焊接结构已在航空等工业部门广泛应用。由于新能源结构已在航空等工业部门广泛应用。由于新能源 的发展，等离子弧焊接、真空的发展，等离子弧焊接、真空电子束焊接、激光焊接电子束焊接、激光焊接等新的等新的 焊接方法相继出现，使焊接方法相继

6、出现，使钨、钼、钽、铌、锆等高熔点金属及钨、钼、钽、铌、锆等高熔点金属及 其合金的焊接其合金的焊接都已成为可能。都已成为可能。 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：指焊接接头产生工：指焊接接头产生工 艺缺陷的倾向；艺缺陷的倾向；二是使用焊接性二是使用焊接性：指焊接接头在使用过程中：指焊接接头在使用过程中 的可靠性。的可靠性。 2焊接性的估算方法焊接性的估算方法 影响钢材焊接性的主要因素是影响钢材焊接性的主要因素是化学成分化学成分 在各种元素中，在各种元素中，碳碳的影响最明显，其他元素的影响可折的影响最明显，其他元素的影响可折 合成碳的影响，因此可用合成碳的影响

7、，因此可用碳当量碳当量方法来方法来估算估算被焊钢材的被焊钢材的 焊接性焊接性。硫、磷硫、磷对钢材焊接性能影响也很大在各种合格对钢材焊接性能影响也很大在各种合格 钢材中钢材中硫、磷硫、磷都受到都受到严格限制严格限制。 W WCE CE0.4 0.6 0.6时时，钢材塑性较低钢材塑性较低，淬硬倾向很强，淬硬倾向很强，焊接焊接 性不好。性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采 取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行 适当的热处理，才能保证焊接接头的质量。适当的热处理，才能保证焊接接头的质量。 焊接性的估

8、算方法焊接性的估算方法 9.1 电电 弧弧 焊焊 9.1.1 焊条电弧焊焊条电弧焊 焊条电弧焊即手工电弧焊，是利用焊条电弧焊即手工电弧焊，是利用焊条与工件间焊条与工件间 产生产生电弧热电弧热，将，将工件和焊条熔化工件和焊条熔化而进行焊接的方法。而进行焊接的方法。 1.焊接电弧焊接电弧 焊接电弧是在电极与工件之间焊接电弧是在电极与工件之间 的气体介质中的气体介质中长时间有力的放电长时间有力的放电 现象现象，即在局部气体介质中有大，即在局部气体介质中有大 量电子流通过的导电现象。量电子流通过的导电现象。 焊条电弧焊只有焊条电弧焊只有6585的的 热量用于加热和熔化金属，其余热量用于加热和熔化金属，

9、其余 的热量则散失在电弧周围和飞溅的热量则散失在电弧周围和飞溅 的金属滴中。的金属滴中。 2焊条电弧焊的原理及过程焊条电弧焊的原理及过程 焊条电孤焊的焊接过程如图焊条电孤焊的焊接过程如图9.19.1 所示。所示。电弧在焊条与被焊工件之间电弧在焊条与被焊工件之间 燃烧燃烧，电弧热使工件和焊芯同时熔，电弧热使工件和焊芯同时熔 化形成熔池，同时也使焊条的药皮化形成熔池，同时也使焊条的药皮 熔化和分解。熔化和分解。药皮药皮熔化后与液态金熔化后与液态金 属发生物理化学反应，所形成的熔属发生物理化学反应，所形成的熔 渣不断从熔池中浮起；渣不断从熔池中浮起；药皮药皮受热分受热分 解产生大量的解产生大量的CO

10、CO2 2、COCO和和H2H2等保护气等保护气 体，围绕在电弧周围熔渣和气体体，围绕在电弧周围熔渣和气体 能防止空气中氧和氮的侵入，起能防止空气中氧和氮的侵入，起保保 护护熔化金属的作用。熔化金属的作用。 3电焊条电焊条 一般焊条电弧焊所使用的焊条为普通电焊一般焊条电弧焊所使用的焊条为普通电焊 条，由条，由焊芯和药皮焊芯和药皮( (涂料涂料) )两部分组成。两部分组成。 焊芯焊芯起导电和填充焊缝金属的作用起导电和填充焊缝金属的作用 作用：作用： （1 1）作为电极，）作为电极，传导传导焊接电流，焊接电流，产生电弧产生电弧； （2 2）作为）作为填充金属填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊，与

11、熔化的母材金属共同组成焊 缝金属，占整个焊缝金属的缝金属，占整个焊缝金属的505070%70%。 （3）添加合金元素）添加合金元素 药皮药皮则用于保证焊接顺利进行并使焊则用于保证焊接顺利进行并使焊 缝具有一定的化学成分和力学性能。缝具有一定的化学成分和力学性能。 提高电弧提高电弧燃烧的燃烧的稳定性稳定性；防止空气防止空气对熔化金属的对熔化金属的有有 害作用害作用；保证焊缝金属的脱氢和；保证焊缝金属的脱氢和加入合金元素加入合金元素；以；以 保证焊缝金属的化学成分和力学性能。保证焊缝金属的化学成分和力学性能。 作用：作用： 焊芯焊芯( (埋弧焊时为焊丝埋弧焊时为焊丝) )是组成焊缝金属的主要材料，

12、是组成焊缝金属的主要材料， 焊芯具有焊芯具有较低的含碳量和一定的锰含量较低的含碳量和一定的锰含量，含，含硅量控硅量控 制较严，硫、磷含量则应低。制较严，硫、磷含量则应低。 (3)焊条的种类及型号焊条的种类及型号 焊条按化学成分划分为七大类：即碳钢焊条、低合金焊条按化学成分划分为七大类：即碳钢焊条、低合金 钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条及焊丝、铜及钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条及焊丝、铜及 铜合金焊条、铝及铝合金焊条等，其中应用最多的是铜合金焊条、铝及铝合金焊条等，其中应用最多的是碳钢碳钢 焊条和低合金钢焊条焊条和低合金钢焊条。 两种焊条型号用大写字母两种焊条型号用大写字母“E

13、E”和数字表示，如和数字表示，如 E4303E4303、E5015E5015等。等。 焊条还可按熔渣性质分为焊条还可按熔渣性质分为酸性焊条和碱性焊条酸性焊条和碱性焊条两大类。两大类。 酸性焊条：酸性焊条：操作性较好操作性较好，成本低；，成本低；焊缝强度稍低焊缝强度稍低。 碱性焊条：碱性焊条：焊缝强度高焊缝强度高，抗冲击能力强；，抗冲击能力强；操作性差、直流电源操作性差、直流电源 (4)焊条的选用原则焊条的选用原则 1)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焊缝金属 与母材与母材等强度等强度，因此可根据钢材的强度等级来选用相，因此可根据钢材的强度等级来选

14、用相 应的焊条。应的焊条。 2)同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选定，主要同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选定，主要 应考虑焊接件的结构形状应考虑焊接件的结构形状(简单或复杂简单或复杂)、钢板厚度、钢板厚度、 裁荷性质裁荷性质(静载或动载静载或动载)和钢材的抗裂性能而定。和钢材的抗裂性能而定。 3)低碳钢与低合金结构钢焊接，可按异种钢接头中低碳钢与低合金结构钢焊接，可按异种钢接头中强度强度 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 4)铸钢的铸钢的含碳量一般比较高含碳量一般比较高，而且厚度较大，形状复杂，而且厚度较大，形状复杂， 很容易产生焊接裂纹。一般很容易产生焊接裂纹。一般

15、应选用碱性焊条应选用碱性焊条，采取适当，采取适当 助工艺措施助工艺措施(如预热如预热)进行焊接进行焊接。 5)焊接不锈钢或耐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 焊条的选用原则焊条的选用原则 （1 1）等强度原则：即选用与母材同强度等级的焊条。）等强度原则：即选用与母材同强度等级的焊条。 （2 2）同成分原则：即按母材化学成分选用相应成分的焊条）同成分原则：即按母材化学成分选用相应成分的焊条 。 （3 3）抗裂纹原则：焊接刚度大，形状复杂，使用中承受动）抗裂纹原则：焊接刚度大，形状复杂，使用中承受动 载荷的结构时，应选

16、用抗裂性好的碱性焊条。载荷的结构时，应选用抗裂性好的碱性焊条。 （4 4）抗气孔原则：焊接受焊接工艺条件的限制时，应选用）抗气孔原则：焊接受焊接工艺条件的限制时，应选用 抗气孔能力强的酸性焊条。抗气孔能力强的酸性焊条。 （5）低成本原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用工）低成本原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用工 艺性能好、低成本、高效率的焊条。艺性能好、低成本、高效率的焊条。 9.1.2 埋弧焊埋弧焊 1.埋弧焊的焊接过程埋弧焊的焊接过程 埋弧焊也称熔剂层下焊接埋弧焊也称熔剂层下焊接。焊接时，焊接机头将光焊丝自。焊接时，焊接机头将光焊丝自 动送入电弧区并保持选定的弧长。电弧在颗粒状熔剂

17、动送入电弧区并保持选定的弧长。电弧在颗粒状熔剂(焊剂焊剂) 层下面燃烧，在焊丝前方，焊剂从漏斗中不断流出撤在被焊层下面燃烧，在焊丝前方，焊剂从漏斗中不断流出撤在被焊 部位。焊接时，部分焊剂熔化形成熔渣覆盖在焊缝表面，大部位。焊接时，部分焊剂熔化形成熔渣覆盖在焊缝表面，大 部分焊剂不熔化，可重新回收使用。部分焊剂不熔化，可重新回收使用。 2 2埋弧焊的特点埋弧焊的特点 1)生产率高生产率高 2)焊接质量高而且稳定焊接质量高而且稳定 3)节省金属材料节省金属材料 4)改善劳动条件改善劳动条件 3埋弧焊的焊丝与焊剂埋弧焊的焊丝与焊剂 埋弧焊时，埋弧焊时，焊丝焊丝的作用相当于的作用相当于焊芯焊芯，焊剂

18、焊剂的作用相当于的作用相当于 焊条药皮焊条药皮。 4埋弧焊工艺埋弧焊工艺 埋弧焊要求更仔细地下料、准备坡口和装配。埋弧焊要求更仔细地下料、准备坡口和装配。 埋弧焊一般在平焊位置焊接用以焊接对接和埋弧焊一般在平焊位置焊接用以焊接对接和T形接形接 头的长直线焊缝。头的长直线焊缝。 9.1.3气体保护焊气体保护焊 1氩弧焊氩弧焊 氩弧焊是以氩弧焊是以氩气氩气作为作为保护气体保护气体的电弧焊。氩气是惰的电弧焊。氩气是惰 性气体，可保护电极和熔池性气体，可保护电极和熔池金属不受空气的有害作用金属不受空气的有害作用。 在高温情况下，氩气不与金属起化学反应，也不溶于在高温情况下，氩气不与金属起化学反应，也不

19、溶于 金属。因此，氩弧焊的焊接质量比较高。金属。因此，氩弧焊的焊接质量比较高。 不熔化极氩弧焊不熔化极氩弧焊 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊 不熔化极氩弧焊不熔化极氩弧焊 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊 不熔化极氩弧焊以不熔化极氩弧焊以高熔点的铈钨棒高熔点的铈钨棒作为作为电极电极。 焊接时，铈钨棒不熔化，焊接时，铈钨棒不熔化，只起导电与产生电弧只起导电与产生电弧 的作用的作用，易于实现机械化和自动化焊接。但因，易于实现机械化和自动化焊接。但因 电极所能通过的电流有限，所以电极所能通过的电流有限，所以只适合焊接厚只适合焊接厚 度在度在6mm6mm以下的工件以下的工件。 熔化极熔化极氩弧焊以连续送进的氩弧焊以

20、连续送进的焊丝焊丝作为电极进作为电极进 行焊接，此时可用较大电流焊接行焊接，此时可用较大电流焊接厚度为厚度为25mm25mm 以下的工件以下的工件。 1) 1)适于焊接适于焊接各类合金钢，易氧化各类合金钢，易氧化的非铁金属以及钴、的非铁金属以及钴、 铝、钽等稀有金属材料。铝、钽等稀有金属材料。 2)2)氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊续致密，表面没有熔氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊续致密，表面没有熔 渣，成形美观。渣，成形美观。 3)3)电弧和熔池区受气流保护，明弧可见，便于操作，容电弧和熔池区受气流保护，明弧可见，便于操作，容 易实现全位置自动焊接。易实现全位置自动焊接。 4)4)电弧在气流压缩下燃烧

21、，热量集中，熔池较小，焊接电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池较小，焊接 速度较快，焊接热影响区较窄，因而工件焊后变形小。速度较快，焊接热影响区较窄，因而工件焊后变形小。 氩弧焊主要有以下特点：氩弧焊主要有以下特点： 氩弧焊目前氩弧焊目前主要用于主要用于焊接焊接铅、镁、钛及其合金铅、镁、钛及其合金， 也用于焊接不锈钢、耐热钢和一部分重要的低合也用于焊接不锈钢、耐热钢和一部分重要的低合 金结构钢焊件。金结构钢焊件。 2.二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊 二氧化碳气体保护焊是以二氧化碳气体保护焊是以COCO2 2为保护气体为保护气体的电弧的电弧 焊。它用焊丝作电极，靠焊丝和焊件之间产生的电焊。

22、它用焊丝作电极，靠焊丝和焊件之间产生的电 弧熔化工件金属与焊丝，形成熔池，凝固后成为焊弧熔化工件金属与焊丝，形成熔池，凝固后成为焊 缝。焊丝的送进靠送丝机构实现。缝。焊丝的送进靠送丝机构实现。 二氧化碳气体保护焊的特点二氧化碳气体保护焊的特点： 1)成本低成本低 因采用廉价易得的因采用廉价易得的C02代替焊剂，焊接代替焊剂，焊接 成本仅是埋弧焊和焊条电弧焊的成本仅是埋弧焊和焊条电弧焊的40左右左右 2)生产率高生产率高 3)操作性能好操作性能好 4)质量较好质量较好 二氧化碳气体保护焊的缺点是，二氧化碳气体保护焊的缺点是， C02的氧化作用使熔滴的氧化作用使熔滴 飞溅较为严重，因此焊接成形不够

23、光滑。另外，如果控飞溅较为严重，因此焊接成形不够光滑。另外，如果控 制或操作不当，容易产生气孔。制或操作不当，容易产生气孔。 9.2 电电 阻阻 焊焊 电阻焊电阻焊是利用是利用电流电流通过焊件及其接触处所通过焊件及其接触处所产产 生的电阻热生的电阻热，将，将焊件局部加热到塑性或熔化状态焊件局部加热到塑性或熔化状态， 然后在然后在压力下形成焊接接头的焊接压力下形成焊接接头的焊接方法。方法。 9.2 .1 点焊点焊 点焊是利用点焊是利用柱状电极柱状电极加压加压 通电，在通电，在搭接搭接工件接触面之工件接触面之 间焊成一个个间焊成一个个焊点焊点的焊接方的焊接方 法法. . 焊完一个点后，电极将移至另

24、一点进行焊接，当焊焊完一个点后，电极将移至另一点进行焊接，当焊 接下一个点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称接下一个点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称 为分流现象。为分流现象。 分流现象分流现象: 因此两个相邻焊点之间因此两个相邻焊点之间应有一定距离应有一定距离。 工件厚度越大，材料导电性越工件厚度越大，材料导电性越 好，则分流现象越严重，故点好，则分流现象越严重，故点 距应加大。距应加大。 不同厚度工件上焊点间的不同厚度工件上焊点间的最小距离最小距离 点焊焊件都采用搭接接头点焊焊件都采用搭接接头 点焊主要应用：厚度点焊主要应用：厚度为为4mm4mm以下的薄板以下的薄板冲压冲压 结构

25、及线材的焊接，每次焊一个点或一次焊结构及线材的焊接，每次焊一个点或一次焊 多个点。目前，点焊已广泛用于多个点。目前，点焊已广泛用于制造汽车、制造汽车、 车厢、飞机等薄壁结构和罩壳车厢、飞机等薄壁结构和罩壳以及轻工、生以及轻工、生 活用品等。活用品等。 9.2.2 缝焊缝焊 缝焊过程与点焊相似：用缝焊过程与点焊相似：用旋转旋转 的圆盘状的圆盘状滚动滚动电极电极代替了柱状代替了柱状 电极。焊接时盘状电极电极。焊接时盘状电极压紧压紧 焊件并转动焊件并转动( (也带动焊件向前移也带动焊件向前移 动动) )，配合断续通电，即形成，配合断续通电，即形成连连 续重叠的焊点续重叠的焊点。 缝焊主要用于制造要求

26、缝焊主要用于制造要求密封性密封性的的簿壁结簿壁结 构，如油箱、小型容器与管道等构，如油箱、小型容器与管道等。 要使用大功率焊机要使用大功率焊机 缝焊只适用于厚度在缝焊只适用于厚度在3mm3mm以下的以下的 薄板结构。薄板结构。 9.2.3 对焊对焊 对焊是利用电阻热使两个工件对焊是利用电阻热使两个工件在整个接触面在整个接触面上上 焊接起来的一种方法。根据焊接操作方法的不同焊接起来的一种方法。根据焊接操作方法的不同 又可分为电阻对焊和闪光对焊。又可分为电阻对焊和闪光对焊。 不论哪种对焊，不论哪种对焊，焊件断面应焊件断面应 尽量相同尽量相同，圆棒直径、方钢，圆棒直径、方钢 边长和管子壁厚之差均不应

27、边长和管子壁厚之差均不应 超过超过2525。 对焊主要用于对焊主要用于刀具、管刀具、管 子、钢筋、钢轨、锚链、子、钢筋、钢轨、锚链、 链条链条等的焊接等的焊接。 点焊、缝焊、对焊点焊、缝焊、对焊 点、线、面点、线、面 9.3 摩擦焊、钎焊摩擦焊、钎焊 先将两焊件夹在焊机上加一定压先将两焊件夹在焊机上加一定压 力使焊件紧密接触。然后焊件力使焊件紧密接触。然后焊件1 1作作旋旋 转运动转运动，使焊件，使焊件接触面相对摩擦产接触面相对摩擦产 生热量生热量，待工件端面被加热到高温，待工件端面被加热到高温 塑性状态时，利用刹车装置使焊件塑性状态时，利用刹车装置使焊件1 1 骤然停止旋转，并骤然停止旋转，

28、并在焊件在焊件2 2的端面加的端面加 大压力大压力使两焊件产生塑性变形而焊使两焊件产生塑性变形而焊 接接起来。起来。 摩擦焊是利用工件间相互摩擦产生的热量，同时加压而进行焊摩擦焊是利用工件间相互摩擦产生的热量，同时加压而进行焊 接的方法。接的方法。 9.3.1 1摩擦焊摩擦焊 9.3.2 钎焊钎焊 钎焊是利用钎焊是利用熔点比焊件低的熔点比焊件低的钎料钎料作填充金属加热作填充金属加热 时时钎料熔化钎料熔化而将而将焊件连结起来焊件连结起来的焊接方法。的焊接方法。 1 1硬钎焊硬钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450度以上，接头强度在度以上，接头强度在200 MPa以上。以上。 应用：主要用于应用：主要用

29、于受力较大受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接以及的钢铁和铜合金构件的焊接以及工具、工具、 刀具的焊接。刀具的焊接。 2 2软钎焊软钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450 度以下，接头强度较低，一般不超过度以下，接头强度较低，一般不超过70 MPa。常用的钎料是。常用的钎料是锡铅合金锡铅合金，所以通称，所以通称锡焊。锡焊。 应用：常温下工作的应用：常温下工作的仪表，导电元件仪表，导电元件以及钢铁、铜及钢合以及钢铁、铜及钢合 金等制造的构件金等制造的构件 烙铁加热烙铁加热 火掐加热、电阻加热、感应加热、盐浴加热等火掐加热、电阻加热、感应加热、盐浴加热等 9.5 焊接件结构工艺性焊接件结构工艺性 9.5.1

30、 9.5.1 焊接缺陷及其预防焊接缺陷及其预防 1焊接应力焊接应力 焊接过程是一个焊接过程是一个极不平衡的热循环过极不平衡的热循环过 程程即焊缝及其相邻区金属都要由室温被加即焊缝及其相邻区金属都要由室温被加 热到很高温度热到很高温度( (焊缝金属已处于液态焊缝金属已处于液态) )然后然后 再快速冷却下来。由于在这个热循环过程中，再快速冷却下来。由于在这个热循环过程中， 焊件各部分的温度不同，随后的冷却速度也焊件各部分的温度不同，随后的冷却速度也 备不相同，因而焊件各部位在备不相同，因而焊件各部位在热胀冷缩和塑热胀冷缩和塑 性变形性变形的影响下，必将产生的影响下，必将产生内应力、变形或内应力、变

31、形或 裂纹。裂纹。 焊件的不均匀加热和冷却焊件的不均匀加热和冷却 焊接加热时，焊缝区受压应力焊接加热时，焊缝区受压应力 焊后冷却时，焊缝受拉应力焊后冷却时，焊缝受拉应力 焊接应力的防止和消除焊接应力的防止和消除 1.1.在结构设计时应选用在结构设计时应选用塑性好的材料塑性好的材料，要，要避免使焊缝密集避免使焊缝密集 交叉交叉，避免使焊缝截面过大和焊缝过长。，避免使焊缝截面过大和焊缝过长。 2.2.在施焊中应确定正确的在施焊中应确定正确的焊接次序焊接次序。焊前对焊件预热焊前对焊件预热，焊，焊 接中采用接中采用小能量焊接方法小能量焊接方法或锤击焊缝亦可减小焊接应力。或锤击焊缝亦可减小焊接应力。 3

32、 3，当需要较彻底地消除焊接，当需要较彻底地消除焊接 应力时，可采用焊后去应力时，可采用焊后去应力应力 退火退火的方法来达到。此时需的方法来达到。此时需 将焊件加热至将焊件加热至500500650 650 度左度左 右，保温后缓慢冷却至室温。右，保温后缓慢冷却至室温。 2焊接变形焊接变形 焊接应力焊接应力的存在，会引起焊件的的存在，会引起焊件的变形变形 预防焊接应力的措施对防止焊接变形都是有效的。预防焊接应力的措施对防止焊接变形都是有效的。 采用反变形措施采用反变形措施 焊后变形矫正焊后变形矫正 采用机械矫正法，或火焰加热矫正法加以消除。采用机械矫正法，或火焰加热矫正法加以消除。 3.焊接裂纹

33、焊接裂纹 焊接焊接应力应力过大的严重后果是使焊件产生裂纹过大的严重后果是使焊件产生裂纹。 焊件产生裂纹也与焊接材料的焊件产生裂纹也与焊接材料的成分成分 焊接中应合理焊接中应合理选材选材采取措施采取措施减小应力减小应力，并应，并应 运用运用合理的焊接参数合理的焊接参数( (如选用碱性焊条、小能量焊如选用碱性焊条、小能量焊 接、预热、合理的次序等接、预热、合理的次序等) )进行焊接，确保焊件质进行焊接，确保焊件质 量。量。 9.5.2 焊接接头工艺设计焊接接头工艺设计 1焊缝的布置焊缝的布置 (1)焊缝布置应尽量分散焊缝布置应尽量分散 两条焊缝的间距一般要求大于两条焊缝的间距一般要求大于3倍板厚，

34、且不小于倍板厚，且不小于100mm。 (2)焊缝的位置应尽可能对称布置焊缝的位置应尽可能对称布置 (3)焊续应尽量避开最大应力断面和应力集焊续应尽量避开最大应力断面和应力集 中位置中位置 (4)焊缝应尽量避开机械加工表面焊缝应尽量避开机械加工表面 (5)焊缝位置应便于焊接操作焊缝位置应便于焊接操作 2接头形式的选择与设计接头形式的选择与设计 (1)接头形式接头形式 对接对接接头、接头、角接角接接头、接头、T形形接头及接头及搭接搭接接头四种接头四种 对接接头对接接头 角接接头角接接头 T形接头形接头 搭接接头搭接接头 (2)坡口形式坡口形式 焊条电弧焊对板厚在焊条电弧焊对板厚在6mm6mm以下以

35、下的对接接头施焊的对接接头施焊 时，一般可不开坡口直接焊成。但当板厚增大时，时，一般可不开坡口直接焊成。但当板厚增大时， 为了保证焊透，接头处应根据工件厚度预制出各为了保证焊透，接头处应根据工件厚度预制出各 种形式的坡口。种形式的坡口。 不开坡口不开坡口 Y型坡口和型坡口和U型坡口型坡口 (3)接头过渡形式接头过渡形式 两块两块厚度相差较大厚度相差较大的金属材料进行焊接产生问题的金属材料进行焊接产生问题 9.6.2 碳钢的焊接碳钢的焊接 1 1低碳钢的焊接低碳钢的焊接 低碳钢低碳钢的含碳量的含碳量=0.250.25，其塑性好，一般没有淬硕倾向，其塑性好，一般没有淬硕倾向， 对焊接过程不敏感，对

36、焊接过程不敏感，焊接性好焊接性好。 厚度大于厚度大于50 mm50 mm的低碳钢结构的低碳钢结构, ,常用大电流多层焊焊后常用大电流多层焊焊后 应进行消除应进行消除内应力退火内应力退火。 低碳钢可以用各种焊接方法进行焊接低碳钢可以用各种焊接方法进行焊接，应用最广泛的是焊，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。条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。 2中、高碳钢的焊接中、高碳钢的焊接 中碳钢含碳量在中碳钢含碳量在0.25-0.6之间。之间。 随着随着含碳量的增加含碳量的增加淬硬倾向越加明显，淬硬倾向越加明显，焊接性逐渐变差焊接性逐渐变差。 实际生产中，主要是焊接各种中碳钢的铸件与锻件。实际生产中，主要是焊接各种中碳钢的铸件与锻件。 9.6 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 (1)热形响区易产生淬硬组织和冷裂纹热形响区易产生淬硬组织和冷裂纹 中碳钢的焊接易产生不利影响中碳钢的焊接易产生不利影响 (2)(