第四章 焊接2

1、本两节课的重要问题 n焊接的功能？焊接的功能？ n焊接后对焊接接头的组织和性能有何影焊接后对焊接接头的组织和性能有何影 响？响？ n焊接应力和变形如何产生的？如何消除焊接应力和变形如何产生的？如何消除 和预防？和预防？ n怎样选用焊条？怎样选用焊条？ n针对焊条电弧焊的缺点，其他焊接方式针对焊条电弧焊的缺点，其他焊接方式 有何特点？有何特点？ 第四篇 焊接 n焊接：焊接：永久性连接金属材料的工艺方法。永久性连接金属材料的工艺方法。 n实质：利用实质：利用加热加热或或加压加压，或两者并用的手段，或两者并用的手段，借助原借助原 子间的扩散和结合子间的扩散和结合，使分离的金属牢固地连接起来，使分离的

2、金属牢固地连接起来。 n特点：下料阶段：化大为小特点：下料阶段：化大为小 化复杂为简单化复杂为简单 焊接焊接: : 拼小成大拼小成大 拼简单成复杂拼简单成复杂 n内容：内容： n电弧焊电弧焊 n其它常用焊接方法其它常用焊接方法 n常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 n焊接结构设计焊接结构设计 电弧焊 n焊接电弧焊接电弧（熔化焊的能源）（熔化焊的能源） n定义：由焊接电源供给、具有定义：由焊接电源供给、具有 一定电压的两极间或电极与母一定电压的两极间或电极与母 材间的气体介质中产生的强烈材间的气体介质中产生的强烈 而持久的放电现象，称为焊接而持久的放电现象，称为焊接 电弧。电弧。 n组成：由阴

3、极区、阳极区和弧组成：由阴极区、阳极区和弧 柱三部分组成。柱三部分组成。 n特性：焊接电弧的热量与焊接特性：焊接电弧的热量与焊接 电流的平方和电压的乘积成正电流的平方和电压的乘积成正 比，电流愈大，产生的总热量比，电流愈大，产生的总热量 愈大。愈大。 电弧焊 n焊接电弧焊接电弧 n电弧中阳极区和阴极区的电弧中阳极区和阴极区的温度温度 因电极因电极材料不同材料不同而有所而有所不同不同。用。用 钢焊条焊接钢材时，阳极区温度钢焊条焊接钢材时，阳极区温度 约为约为2 600 K2 600 K，阴极区约为，阴极区约为 2 2 400 K400 K，电弧中心区温度最高，电弧中心区温度最高， 可达可达 6

4、0006 0008 000 K8 000 K。 一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的4343；阴；阴 极区因放出大量的电子，消耗了一部分能量，所以产生的热量相对较少，极区因放出大量的电子，消耗了一部分能量，所以产生的热量相对较少， 约占约占3636；其余；其余2121左右的热量是在弧柱中产生的。焊条电弧焊只有左右的热量是在弧柱中产生的。焊条电弧焊只有6565 8585的热量用于加热和熔化金属，其余的热量则散失在电弧周围和的热量用于加热和熔化金属，其余的热量则散失在电弧周围和 飞溅的金属滴中。飞溅的金属滴中。 电弧焊 n焊接电弧

5、的正接法和反接法焊接电弧的正接法和反接法 n由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定差异及其它一些原因，使用由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定差异及其它一些原因，使用 直流电源焊接时，有正接和反接两种接线方法。直流电源焊接时，有正接和反接两种接线方法。 n正接是将工件接到电源的正极，焊条（或电极）接到负极；正接是将工件接到电源的正极，焊条（或电极）接到负极；反接是将工反接是将工 件接到电源的负极，焊条（或电极）接到正极。件接到电源的负极，焊条（或电极）接到正极。 n特性：特性：正接时工件的温度相对高一些。正接时工件的温度相对高一些。 n如果焊接时使用的是交流弧焊机（弧焊变压器），因为电极每秒

6、钟正负如果焊接时使用的是交流弧焊机（弧焊变压器），因为电极每秒钟正负 变化达一百次之多，所以两极加热温度一样，都在变化达一百次之多，所以两极加热温度一样，都在2 500 K2 500 K左右，因而不左右，因而不 存在正接和反接问题。存在正接和反接问题。 图图4-2 4-2 直流电源时的正接与反接直流电源时的正接与反接 电弧焊 n焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能 n焊接工件上的温度变化与分布焊接工件上的温度变化与分布 离焊缝越近的点，被加热离焊缝越近的点，被加热 的温度越高；越远的点的温度越高；越远的点, ,被加被加 热的温度越低。热的温度越低。 在焊接过程中，焊缝的形在焊接过程中，焊缝

7、的形 成是一次冶金过程，焊缝附近成是一次冶金过程，焊缝附近 区域金属相当于受到一次不同区域金属相当于受到一次不同 规范的热处理，必然会产生相规范的热处理，必然会产生相 应的组织与性能的变化。应的组织与性能的变化。 图图4-3 4-3 焊缝区各点温度变化情况焊缝区各点温度变化情况 电弧焊 n焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能 n以低碳钢为例说明焊缝和焊缝以低碳钢为例说明焊缝和焊缝 附近区域由于受到电弧不同程附近区域由于受到电弧不同程 度的加热而产生的组织与性能度的加热而产生的组织与性能 的变化。如图，左侧下部是焊的变化。如图，左侧下部是焊 件的横截面，上部是相应各点件的横截面，上部是相应各

8、点 在焊接过程中被加热的在焊接过程中被加热的最高温最高温 度曲线度曲线（并非某一瞬时该截面（并非某一瞬时该截面 的实际温度分布曲线）。图中的实际温度分布曲线）。图中 1 1、2 2、3 3等各段金属组织的获等各段金属组织的获 得可用右侧所示的部分铁一得可用右侧所示的部分铁一 碳含金状态图来对照分析。碳含金状态图来对照分析。 图图4-4 4-4 低碳钢焊接接头的组织低碳钢焊接接头的组织 电弧焊电弧焊 n焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能 1.1.焊缝焊缝 焊缝的结晶将影响焊缝的力学性能，应慎重选用焊条或其它焊接材料。焊接焊缝的结晶将影响焊缝的力学性能，应慎重选用焊条或其它焊接材料。焊接 时

9、，焊接材料的渗合金作用，焊缝金属中锰、硅等合金元素含量可能比母材（即时，焊接材料的渗合金作用，焊缝金属中锰、硅等合金元素含量可能比母材（即 焊件）金属高，焊缝金属的性能可能不低于母村金属的性能。焊件）金属高，焊缝金属的性能可能不低于母村金属的性能。 2 2焊接热影响区焊接热影响区 （1 1）熔合区）熔合区 熔化的金属凝固成铸态组织，因加热温度过高而成为熔化的金属凝固成铸态组织，因加热温度过高而成为过热粗晶过热粗晶，易，易 引起引起应力集中应力集中，所以熔合区在很大程度上决定着焊接接头的性能，所以熔合区在很大程度上决定着焊接接头的性能 （2 2）过热区）过热区 奥氏体晶粒急剧长大，形成奥氏体晶粒

10、急剧长大，形成过热组织过热组织，故，故塑性及韧性降低塑性及韧性降低。对于易。对于易 淬火硬化钢材，此区脆性更大。淬火硬化钢材，此区脆性更大。 （3 3）正火区）正火区 加热时加热时金属发生重结晶金属发生重结晶，转变为细小的奥氏体晶粒。冷却后得到均，转变为细小的奥氏体晶粒。冷却后得到均 匀而细小的铁素体和珠光体组织，其匀而细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材力学性能优于母材。 （4 4）部分相变区）部分相变区 珠光体和部分铁素体发生重结晶珠光体和部分铁素体发生重结晶，转变成细小的奥氏体晶粒。，转变成细小的奥氏体晶粒。 部分铁素体不发生相变，但其晶粒有长大趋势。冷却后晶粒大小不均，因而力学

11、部分铁素体不发生相变，但其晶粒有长大趋势。冷却后晶粒大小不均，因而力学 性能性能比正火区稍差比正火区稍差。 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、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、 接头形式和焊后冷却速度等因素。接头形式和焊后冷却速度等因素。 电弧焊 n改善焊接热影响区组织和性能的方法改善焊接热影响区组织和性能的方法 n低碳钢的焊接低碳钢的焊接结构，用手工电弧焊或埋弧自动焊时，结构，用手工电弧焊或埋弧自动焊时， 热影响区尺寸较小，对焊接产品质量影响较小，热影响区尺寸较小，对焊接产品质量影响较小，焊后焊后 可不进行热处理可不进行热处理；

12、 n对于对于低合金钢焊接低合金钢焊接结构或用电渣焊焊接的结构，热影结构或用电渣焊焊接的结构，热影 响区较大，焊后必须进行处理，响区较大，焊后必须进行处理，通常可用正火的方法通常可用正火的方法， 细化晶粒，均匀组织，改善焊接接头的质量；细化晶粒，均匀组织，改善焊接接头的质量； n对于焊后对于焊后不能进行热处理的焊接不能进行热处理的焊接结构，只能通过正确结构，只能通过正确 选择焊接方法，合理制定焊接工艺来选择焊接方法，合理制定焊接工艺来减小热影响区减小热影响区， 以保证焊接质量。以保证焊接质量。 电弧焊 n焊接应力与变形焊接应力与变形 n产生：产生：加热时加热时，焊缝区金属的，焊缝区金属的 热膨胀

13、量较大，并受两侧金属热膨胀量较大，并受两侧金属 所制约不能自由伸长而所制约不能自由伸长而被塑性被塑性 压缩压缩，向厚度方向展宽；，向厚度方向展宽；冷却冷却 时，时，同样受两侧金屑制约而同样受两侧金屑制约而不不 能自由收缩，能自由收缩，各部分收缩不一各部分收缩不一 致，导致焊缝区乃至整个焊件致，导致焊缝区乃至整个焊件 产生应力和变形。产生应力和变形。 n焊接应力：焊接应力：焊接构件由焊接而焊接构件由焊接而 产生的内应力。产生的内应力。 n焊接变形：焊接变形：焊后焊件残留的变焊后焊件残留的变 形。形。 图图4.5 4.5 对接焊缝、圆筒环形焊缝的焊接应力分布对接焊缝、圆筒环形焊缝的焊接应力分布 电

14、弧焊 n焊接应力和变形焊接应力和变形 n焊接应力：焊接应力： （1 1）产生的原因：）产生的原因：加热不均匀（非平衡加热不均匀（非平衡 加热）及冷却不均匀（非平衡冷却）加热）及冷却不均匀（非平衡冷却） （2 2）应力分布：应力分布：平板对接焊缝平板对接焊缝 图图 4.5,a,b 4.5,a,b 圆筒环形焊缝圆筒环形焊缝 图图4.5.c4.5.c （3 3）焊接次序对应力的影响：焊接次序对应力的影响：图图4.64.6 （4 4）减小应力的措施：减小应力的措施： 合理的焊接次序，合理选材合理的焊接次序，合理选材 焊前预热，减弱各部位温差，从而显焊前预热，减弱各部位温差，从而显 著减小焊接应力，著减

15、小焊接应力，350350400400图图4 4. .8 8平平 板焊接的反变形板焊接的反变形。 焊后热处理：去应力退火，加热到焊后热处理：去应力退火，加热到 600600650650，保温，保温1 1小时以上，缓冷小时以上，缓冷 图图4-6 4-6 焊接次序对应力的影响焊接次序对应力的影响 电弧焊 n焊接变形焊接变形 收缩变形：收缩变形：焊缝纵向、横向收缩，使构件纵向、横向尺寸减小。焊缝纵向、横向收缩，使构件纵向、横向尺寸减小。 角变形：角变形：Y Y型坡口对接时，焊接次序不合理，焊缝横向收缩不均匀引起的型坡口对接时，焊接次序不合理，焊缝横向收缩不均匀引起的 变形。变形。 弯曲变形：弯曲变形：

16、焊缝不对称，工艺不合理，焊接焊缝不对称，工艺不合理，焊接T T形梁时，由于焊缝布置不对形梁时，由于焊缝布置不对 称，焊缝纵向收缩引起的变形。称，焊缝纵向收缩引起的变形。 扭曲变形：扭曲变形：焊接工字梁时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起的变形。焊接工字梁时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起的变形。 波浪变形：波浪变形：焊接薄板时，由于焊缝收缩使薄板局部产生较大压力而失去稳焊接薄板时，由于焊缝收缩使薄板局部产生较大压力而失去稳 定引起的变形。定引起的变形。 电弧焊 n预防变形的措施预防变形的措施 图图4.9 4.9 防止壳体焊接局部塌陷的反变形防止壳体焊接局部塌陷的反变形 焊前措施：焊前措施：

17、反变形法：反变形法：图图4.84.89 9 加裕量法：加裕量法：补偿焊后收缩，下料裕量补偿焊后收缩，下料裕量0.10.1 0.20.2图图4 4.1.10 0 X X型坡口焊接次序型坡口焊接次序 刚性夹持法：刚性夹持法：夹持，点固（塑性好的材料）夹持，点固（塑性好的材料） 合理的焊接次序合理的焊接次序：图图4.104.101111，构件对称两，构件对称两 侧都有焊缝，应使两侧焊缝的收缩能互相侧都有焊缝，应使两侧焊缝的收缩能互相 抵消或减弱抵消或减弱 图图4.8 平板焊接的反变形平板焊接的反变形 图图4.9 防止壳体焊接局部塌陷的反变形防止壳体焊接局部塌陷的反变形 图图4.11 梁的焊接次序梁的

18、焊接次序 电弧焊 焊后措施：焊后措施： 机械矫正法：机械矫正法：利用机械外力作用利用机械外力作用 来矫正变形，如辊床，压力机，矫来矫正变形，如辊床，压力机，矫 直机直机 图图4.124.12 火焰加热矫正法：火焰加热矫正法：氧氧乙炔火焰乙炔火焰 加热压应力处（考经验）冷却收缩，加热压应力处（考经验）冷却收缩， 消除变形图消除变形图4.134.13反变形法反变形法 3.3.焊接裂纹：焊接裂纹： （1 1）原因）原因 焊接应力过大焊接应力过大 材料成分：材料成分：S S、P P （2 2）预防）预防 选用碱性焊条选用碱性焊条，预热，预热， 合理次序，小能量焊接合理次序，小能量焊接 电弧焊电弧焊 四

19、四. . 焊条电弧焊焊条电弧焊 用手工操纵焊条进行焊接的方法。用手工操纵焊条进行焊接的方法。 n优点优点：设备简单，操作灵活，成本低。：设备简单，操作灵活，成本低。 n缺点缺点：有强烈的弧光和烟尘，劳动条件差，生产率低，对：有强烈的弧光和烟尘，劳动条件差，生产率低，对 工人技术水平要求高，焊接质量不稳定。工人技术水平要求高，焊接质量不稳定。 n适用适用：单件小批量生产，焊接碳素钢、低合金结构钢、不：单件小批量生产，焊接碳素钢、低合金结构钢、不 锈钢及铸铁的补焊等。锈钢及铸铁的补焊等。 电弧焊 n焊条电弧焊焊条电弧焊 n焊接过程焊接过程 n焊条焊条 涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极，涂有药皮的

20、供手工电弧焊用的熔化电极， 由药皮和焊芯两部分组成。由药皮和焊芯两部分组成。 n焊芯焊芯 ：在焊接过程中既是：在焊接过程中既是导电的电极导电的电极，同时本身又，同时本身又熔熔 化作为填充金属化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。，与熔化的母材共同形成焊缝金属。 n药皮药皮：压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过：压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过 程中造气造渣，起程中造气造渣，起保护作用，防止空气进入焊缝，保护作用，防止空气进入焊缝，防止防止 焊缝高温金属不被焊缝高温金属不被空气氧化。空气氧化。 电弧焊 n焊条的分类（按熔渣的化学性质分）焊条的分类（按熔渣的化学性质分） n

21、酸性焊条酸性焊条 n优点：焊渣呈玻璃状，易脱渣；工艺性能较好，电弧稳定。优点：焊渣呈玻璃状，易脱渣；工艺性能较好，电弧稳定。 n缺点：力学性能，尤其是塑性和韧性差，抗裂性低。缺点：力学性能，尤其是塑性和韧性差，抗裂性低。 n典型型号：典型型号：E4303E4303 n碱性焊条碱性焊条 n优点：焊接金属塑性、韧性好，抗裂性强，合金元素损失少。优点：焊接金属塑性、韧性好，抗裂性强，合金元素损失少。 n缺点：对油、锈、污敏感；电弧不稳定；熔渣为结晶状，不易缺点：对油、锈、污敏感；电弧不稳定；熔渣为结晶状，不易 脱渣。脱渣。 n焊条的分类（按用途分）焊条的分类（按用途分） 本两节课主要问题 n怎样选用

22、焊条？怎样选用焊条？ n针对焊条电弧焊的缺点，其他焊接方式针对焊条电弧焊的缺点，其他焊接方式 有何特点？有何特点？ n是不是所有材料都能通过焊接而成形是不是所有材料都能通过焊接而成形? ? n在焊件结构设计应满足哪些要求在焊件结构设计应满足哪些要求? ? 电弧焊 焊条的选用（按强度等级和化学成分选用）焊条的选用（按强度等级和化学成分选用） n焊接一般结构。焊接一般结构。如如低碳钢、低合金钢低碳钢、低合金钢结构件时，一般结构件时，一般选选 用与焊件强度等级相同的焊条用与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同，而不考虑化学成分相同 或相近。或相近。 n焊接焊接异种结构钢异种结构钢时，时，按按

23、强度等级低的钢种选用强度等级低的钢种选用焊条。焊条。 n焊接焊接特殊性能钢种特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊 件件化学成分相同或相近化学成分相同或相近的特种焊条。的特种焊条。 n焊件的焊件的碳、硫、磷质量分数较大时碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。应选用碱性焊条。 n焊接焊接铸造碳钢或合金钢铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素较高，铸时，因为碳和合金元素较高，铸 件厚度、刚度较大，形状复杂，件厚度、刚度较大，形状复杂，应选用碱性焊条应选用碱性焊条。 电弧焊 焊条的选用（按焊件的工作条件选用）焊条的选用（按焊件的工作条件选用） n焊接焊接承受动载

24、、交变载荷及冲击载荷承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，的结构件时， 应选用碱性焊条应选用碱性焊条。 n焊接焊接承受静载承受静载的结构件时，的结构件时，可选用酸性焊条可选用酸性焊条。 n焊接焊接表面带有油、锈、污表面带有油、锈、污等结构件时，等结构件时，应选用酸应选用酸 性焊条。性焊条。 n焊接在焊接在特殊条件特殊条件（腐蚀、高温）下工作的结构件（腐蚀、高温）下工作的结构件 时，时，应选用特殊用途焊条应选用特殊用途焊条。 电弧焊 焊条的选用（按焊件的形状、刚度及焊接位置选用）焊条的选用（按焊件的形状、刚度及焊接位置选用） n厚度、刚度大、形状复杂厚度、刚度大、形状复杂的结构件，的结构件，应

25、选用碱性焊条。应选用碱性焊条。 n厚度、刚度不大，形状一般厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊的，尤其是均可采用平焊的 结构件，结构件，应选用适当的酸性焊条。应选用适当的酸性焊条。 n除平焊外，立焊、横焊、仰焊除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件，等焊接位置的结构件， 应选用全位置焊条。应选用全位置焊条。 埋弧焊 1.1.埋弧焊过程埋弧焊过程（原理见图（原理见图4.154.15）： n在焊缝处堆放焊剂在焊缝处堆放焊剂焊丝送入电弧焊丝送入电弧 区区选定的弧长选定的弧长电弧燃烧电弧燃烧焊机焊机 带动焊丝匀速前移（或工件匀速运带动焊丝匀速前移（或工件匀速运 动）动） n工件工件 熔化

26、熔化较大体积熔池较大体积熔池焊缝焊缝 焊丝体积可达焊丝体积可达20cm20cm3 3 n焊剂熔化焊剂熔化熔渣熔渣保护焊缝保护焊缝 n焊剂蒸发焊剂蒸发熔渣泡熔渣泡 隔绝空气，隔绝空气， 防止熔滴外溅减少电弧热能损失，防止熔滴外溅减少电弧热能损失， 阻止弧光四射阻止弧光四射 图图4.15 埋弧焊原理埋弧焊原理 埋弧焊 n埋弧焊的特点埋弧焊的特点 n生产率高生产率高 焊接电流可达焊接电流可达1000A1000A以上（是焊条电弧焊的以上（是焊条电弧焊的6 68 8倍），焊接速倍），焊接速 度快。生产率提高度快。生产率提高5-105-10倍（不必更换焊条头）。倍（不必更换焊条头）。 n焊接质量好且稳定焊

27、接质量好且稳定 焊剂供给充足，电弧区保护严密。熔池保持液态时间焊剂供给充足，电弧区保护严密。熔池保持液态时间 长，冶金过程比较充分，气体及杂质易于浮出。焊接参数可自动控制调整。长，冶金过程比较充分，气体及杂质易于浮出。焊接参数可自动控制调整。 焊接质量高且稳定，焊接质量高且稳定，焊缝成形美观。焊缝成形美观。 n节省金属材料节省金属材料 埋弧焊热量集中，焊件熔深较大，可以不开坡口或开小坡埋弧焊热量集中，焊件熔深较大，可以不开坡口或开小坡 口，减少了焊丝的填充量，节省因开坡口而消耗掉的焊件材料。金属飞溅口，减少了焊丝的填充量，节省因开坡口而消耗掉的焊件材料。金属飞溅 小，无焊条头。小，无焊条头。

28、n改善了劳动条件改善了劳动条件 看不到弧光，烟雾也少，可自动控制。看不到弧光，烟雾也少，可自动控制。 n适应性差适应性差 只焊平焊位置，不能焊空间位置焊缝和不规则焊缝。设备结构只焊平焊位置，不能焊空间位置焊缝和不规则焊缝。设备结构 复杂，投资大，装备要求高，调整等工作量复杂，投资大，装备要求高，调整等工作量大。 埋弧焊 n埋弧焊材料埋弧焊材料 n焊丝焊丝 n作用：除了作用：除了作电极和填充材料作电极和填充材料外，还可以起到渗外，还可以起到渗 合金、脱氧、去硫等冶金作用。合金、脱氧、去硫等冶金作用。 n焊剂焊剂 相当于焊条药皮相当于焊条药皮。分熔炼焊剂和非熔炼焊剂，。分熔炼焊剂和非熔炼焊剂， 非

29、熔炼焊剂又分烧结焊剂和粘结焊剂。非熔炼焊剂又分烧结焊剂和粘结焊剂。 n作用：熔炼焊剂主要起保护作用。非熔炼焊剂除作用：熔炼焊剂主要起保护作用。非熔炼焊剂除 保护作用外，还有冶金处理作用保护作用外，还有冶金处理作用。 埋弧焊 n埋弧焊工艺埋弧焊工艺 （ 1 1）工件的下料仔细工件的下料仔细、准备坡口和、准备坡口和 装配（点焊固定）装配（点焊固定） （2 2）焊缝焊缝两侧两侧505060mm60mm以内，去除油以内，去除油 污、铁锈污、铁锈 （3 3）工件厚工件厚，S20S20S2025mm25mm时，双面焊（或开坡口时，双面焊（或开坡口 单面焊接）单面焊接） （4 4）焊接前在焊缝两端焊上）焊接

30、前在焊缝两端焊上引弧板与引弧板与 引出板引出板，（图，（图4.164.16）（保证引弧处）（保证引弧处 和断弧处质量）和断弧处质量） （5 5）防止烧穿和保持焊剂，焊接第一）防止烧穿和保持焊剂，焊接第一 条焊道时，在焊缝下面条焊道时，在焊缝下面放置焊剂垫放置焊剂垫 和垫板和垫板（图（图4.174.17） （6 6）大直径（）大直径（250mm250mm）筒体环焊缝）筒体环焊缝 时，防止熔池金属流失，焊丝位置时，防止熔池金属流失，焊丝位置 应逆旋转应逆旋转方向方向偏离偏离焊件中心线焊件中心线一定一定 距离距离，（图，（图4.184.18）。其大小视筒）。其大小视筒 体直径与焊接速度等而定。体直径

31、与焊接速度等而定。 气体保护焊 n氩弧焊氩弧焊 以氩气（惰性气体）以氩气（惰性气体） 作为保护气体的电弧焊。作为保护气体的电弧焊。 （1 1）不熔化极氩弧焊：不熔化极氩弧焊：电极：电极： 铈钨棒铈钨棒不熔化不熔化，较厚工件需填，较厚工件需填 充焊丝（图充焊丝（图4.19a4.19a）焊接厚度）焊接厚度 6mm6mm以下的工件。以下的工件。 （2 2）熔化极氩弧焊：熔化极氩弧焊：连续送进连续送进 焊丝（电极），不需填充金属，焊丝（电极），不需填充金属， 可用较大电流，焊接厚度为可用较大电流，焊接厚度为 25mm25mm以下的工件，图以下的工件，图4.19(b)4.19(b)。 图图4.19 4.

32、19 氩弧焊示意图氩弧焊示意图 气体保护焊 n氩弧焊氩弧焊 n特点：特点： n机械保护效果好，焊缝金属纯净，成形美观，质量好。机械保护效果好，焊缝金属纯净，成形美观，质量好。 n电弧稳定，小电流时也很稳定。熔池温度容易控制，单电弧稳定，小电流时也很稳定。熔池温度容易控制，单 面焊双面成形。面焊双面成形。 n采用气体保护，电弧可见采用气体保护，电弧可见( (称为明弧称为明弧) )，易实现全位置自，易实现全位置自 动焊接。动焊接。 n电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池小，焊速快，电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池小，焊速快， 热影响区小，焊接变形小。热影响区小，焊接变形小。 n氢气价格较高，因

33、此成本较高。氢气价格较高，因此成本较高。 气体保护焊 n二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊 以二氧化碳作为保护气体，以焊丝以二氧化碳作为保护气体，以焊丝 作电极，以自动或半自动方式进行焊接。作电极，以自动或半自动方式进行焊接。 n特点：特点： n成本低成本低 焊接成本仅是埋弧自动焊和手工电弧焊的焊接成本仅是埋弧自动焊和手工电弧焊的4040左右。左右。 n生产率高生产率高 焊丝送进自动化，电流密度大，电弧热量集中，焊焊丝送进自动化，电流密度大，电弧热量集中，焊 接速度快。焊后没有熔渣，不需清渣，比手工电弧焊提高生产接速度快。焊后没有熔渣，不需清渣，比手工电弧焊提高生产 率率1 1一一3 3倍。

34、倍。 n操作性能好操作性能好 电弧是明弧，可清楚看到焊接过程。电弧是明弧，可清楚看到焊接过程。 n焊接质量较好焊接质量较好 电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，热影响区电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，热影响区 较小，变形和开裂倾向也小。较小，变形和开裂倾向也小。 n焊缝成形差焊缝成形差 飞溅大。烟雾较大，控制不当易产生气孔。飞溅大。烟雾较大，控制不当易产生气孔。 n设备使用和维修不便设备使用和维修不便 送丝机构容易出故障，需要经常维修。送丝机构容易出故障，需要经常维修。 其他常用焊接方法其他常用焊接方法 一、一、电阻焊电阻焊 利用电流通过焊件及其接利用电流通过焊件及其接 触处产生的电阻热，将焊件局

35、部加热刀塑触处产生的电阻热，将焊件局部加热刀塑 性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接 头的焊接方法。头的焊接方法。 焊件接触处焊件接触处 电阻热电阻热塑性变形或熔化塑性变形或熔化压力压力 焊点焊点 图图4.24 4.24 点焊示意图点焊示意图 1.1.点焊：点焊：利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间焊成一个个焊点的焊利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间焊成一个个焊点的焊 接方法，如图接方法，如图4.244.24所示。所示。 过程：柱状电极压紧在工件上过程：柱状电极压紧在工件上接通电流接通电流接触处温度升高熔化（液态熔核）接触处温度升高熔化（液态熔

36、核） 断电断电继续保持压力或加大压力继续保持压力或加大压力液态熔核在压力下凝固结晶，形成焊点液态熔核在压力下凝固结晶，形成焊点 当焊接下一个焊点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称为分流现象，因当焊接下一个焊点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称为分流现象，因 此两个相邻焊点之间应有一定距离。此两个相邻焊点之间应有一定距离。 工件厚度工件厚度，导电性，导电性，分流现象越严重，点间距，分流现象越严重，点间距 n影响点焊质量的主要因素有影响点焊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焊接电流、通电时间、电极压力及工件表面 清理情况等。清理情况等。 根据焊接时间的长短和电流大小，常

37、把点焊焊接规范分为硬规范和软根据焊接时间的长短和电流大小，常把点焊焊接规范分为硬规范和软 规范。硬规范是指在较短时间内通以大电流的规范。它的生产率高，焊件规范。硬规范是指在较短时间内通以大电流的规范。它的生产率高，焊件 变形小，电极磨损慢，但要求设备功率大，规范应控制精确。适合焊接导变形小，电极磨损慢，但要求设备功率大，规范应控制精确。适合焊接导 热性能较好的金属。软规范是指在较长时间内通以较小电流的规范。它的热性能较好的金属。软规范是指在较长时间内通以较小电流的规范。它的 生产率低，但可选用功率小的设备焊接较厚的工件，更适合焊接有淬硬倾生产率低，但可选用功率小的设备焊接较厚的工件，更适合焊接

38、有淬硬倾 向的金属。向的金属。 点焊电极压力应保证工件紧密接触顺利通电，同时依靠压力消除熔核点焊电极压力应保证工件紧密接触顺利通电，同时依靠压力消除熔核 凝固时可能产生的缩孔和缩松。凝固时可能产生的缩孔和缩松。 其他常用焊接方法其他常用焊接方法 1.1.点焊：点焊：接头形式：搭接接头接头形式：搭接接头 应用：应用：S4mmSTTT钎料熔点，钎料熔点， 钎料熔化（工件不熔化）并渗入到接头间隙中钎料熔化（工件不熔化）并渗入到接头间隙中液态钎液态钎 料与工件金属相互溶解扩散料与工件金属相互溶解扩散冷凝后即形成钎焊接头。冷凝后即形成钎焊接头。 2.2.分类分类: : 硬钎焊：硬钎焊：钎料熔点高于钎料熔

39、点高于450450C C，焊接接头强度在，焊接接头强度在 200MPa200MPa以上。以上。 常用钎料有镍基、铝基、银基和铜基等常用钎料有镍基、铝基、银基和铜基等 硬钎焊主要用于受力较大的钢铁铜合金结构件、工具硬钎焊主要用于受力较大的钢铁铜合金结构件、工具 以及刀具的焊接。以及刀具的焊接。 软钎焊：软钎焊：钎料熔点低于钎料熔点低于450450C C，焊接接头强度一般不焊接接头强度一般不 超过超过70MPa70MPa。 3 3. 钎焊的接头形式钎焊的接头形式 板料搭接和套接。接头有较大钎接板料搭接和套接。接头有较大钎接 面，间隙适当。面，间隙适当。 图图4.28 钎焊的接头形式钎焊的接头形式

40、其他常用焊接方法其他常用焊接方法 常用钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。常用钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。 主要用于受力不大的常温工作的仪表、导电元件的连接。主要用于受力不大的常温工作的仪表、导电元件的连接。 钎剂：钎剂：去除钎料及被焊金属表面的氧化膜、油污，改善钎料的润湿性，保护去除钎料及被焊金属表面的氧化膜、油污，改善钎料的润湿性，保护 钎料及焊件不被氧化。钎料及焊件不被氧化。 软钎焊：软钎焊：松香、氧化锌溶液松香、氧化锌溶液 硬钎焊：硬钎焊：硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等 4.4.加热方式：加热方式：火焰加热、电阻加热、感应加热、炉内加热、盐浴加热以及烙火焰加热、电

41、阻加热、感应加热、炉内加热、盐浴加热以及烙 铁加热等，烙铁加热加热温度低，只适用于软钎焊。铁加热等，烙铁加热加热温度低，只适用于软钎焊。 5.5.特点及应用范围：特点及应用范围： 工件加热温度低，组织和力学性能变化小，变形也小。接头光滑平整，工工件加热温度低，组织和力学性能变化小，变形也小。接头光滑平整，工 件尺寸精确。件尺寸精确。 可以焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别没有严格的限制。可以焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别没有严格的限制。 复杂形状构件，生产率高（可同时焊接上千条焊缝）复杂形状构件，生产率高（可同时焊接上千条焊缝） 设备简单，投资少设备简单，投资少 接头强

42、度尤其是动载强度低，耐热性差，且焊前清理及组装要求较高。接头强度尤其是动载强度低，耐热性差，且焊前清理及组装要求较高。 其他常用焊接方法其他常用焊接方法 四四. .电渣焊：电渣焊：利用电流通过熔渣所产生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。的电阻热作为热源进行焊接的方法。 焊接过程焊接过程 如图，两个工件如图，两个工件1 1的接头相的接头相 距距252535mm35mm。固态熔剂熔化后形成的渣。固态熔剂熔化后形成的渣 池池3 3具有较大的电阻，当电流通过时产具有较大的电阻，当电流通过时产 生大量电阻热，使渣池温度保持在生大量电阻热，使渣池温度保持在 170017002 000

43、2 000。焊丝焊丝2 2和工件和工件1 1被渣池被渣池 加热熔化而形成金属熔池加热熔化而形成金属熔池4 4。工件待焊。工件待焊 端面两侧各装有冷却铜滑块端面两侧各装有冷却铜滑块5 5，这样可，这样可 使液态熔渣及金属熔池不会外流。冷却使液态熔渣及金属熔池不会外流。冷却 水从滑块内部流过，迫使熔池冷却并凝水从滑块内部流过，迫使熔池冷却并凝 固成为焊缝固成为焊缝6 6。从而使立焊缝由下向上从而使立焊缝由下向上 顺次形成。顺次形成。 其他常用焊接方法其他常用焊接方法 四四. .电渣焊特点：电渣焊特点： （1 1）可一次）可一次焊接很厚焊接很厚的工件。的工件。 （2 2）生产率高，成本低。生产率高，

44、成本低。焊接厚度在焊接厚度在40mm40mm以上的工件，即以上的工件，即 使采用埋弧焊也必须开坡口进行多层焊。而电渣焊对任何厚度使采用埋弧焊也必须开坡口进行多层焊。而电渣焊对任何厚度 的工件都不需开坡口，只要使焊接端面之间保持的工件都不需开坡口，只要使焊接端面之间保持252535mm35mm的间的间 隙，就可一次焊成。因此生产率高、消耗的焊接材料较少、成隙，就可一次焊成。因此生产率高、消耗的焊接材料较少、成 本低。本低。 （3 3）焊缝金属比较纯净。）焊缝金属比较纯净。 （4 4）焊后冷却速度较慢，焊接应力较小）焊后冷却速度较慢，焊接应力较小。因而适合于焊接因而适合于焊接 塑性稍差的中碳钢与合

45、金结构钢工件。塑性稍差的中碳钢与合金结构钢工件。一般要进行焊后热处理一般要进行焊后热处理。 如正火处理，以改善其性能。如正火处理，以改善其性能。 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 n金属材料的焊接性金属材料的焊接性 n金属焊接性金属焊接性 金属材料对焊接加工的适应性，金属材料对焊接加工的适应性， 即金属在一定的焊接方法、焊接材料、工艺即金属在一定的焊接方法、焊接材料、工艺 参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头 的难易程度。包括：的难易程度。包括： n工艺性能，工艺性能，即在一定工艺条件下，焊接接头产生即在一定工艺条件下，焊接接头产生 工艺缺陷的倾向，

46、尤其是出现裂纹的可能性；工艺缺陷的倾向，尤其是出现裂纹的可能性； n使用性能，使用性能，即焊接接头在使用中的可靠性，包括即焊接接头在使用中的可靠性，包括 力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 n金属材料的焊接性金属材料的焊接性 n金属焊接性的评定金属焊接性的评定 包括估算或试验方法。包括估算或试验方法。 n用碳含量法估钢材焊接性（碳当量法）用碳含量法估钢材焊接性（碳当量法） n当当C CE E0.40.60.6时，焊接性差，冷裂倾向严重，需要时，焊接性差，冷裂倾向严重，需要 较高的预热温度和严格的工艺措施。较高的预热温度和严格的

47、工艺措施。 V)/5(%)Mo(CrCu)/15(NiMn/6CCE 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 n金属材料的焊接性金属材料的焊接性 n小型抗裂试验法小型抗裂试验法 评定不同拘束评定不同拘束 形式的接头产生裂纹的倾向。形式的接头产生裂纹的倾向。 n评定方法评定方法: : 周围固定焊缝冷却到周围固定焊缝冷却到 常温以后，按实际产品的焊接工常温以后，按实际产品的焊接工 艺进行单层焊或多层焊。焊完后艺进行单层焊或多层焊。焊完后 在室温下放置在室温下放置24h24h，先检查焊缝及，先检查焊缝及 热影响区热影响区有无表面裂纹，有无表面裂纹，再从垂再从垂 直焊缝方向切取厚度为直焊缝方向切取厚度为

48、 15mm15mm的金的金 相磨片两块，进行相磨片两块，进行低倍放大检验低倍放大检验 是否存在内裂纹。是否存在内裂纹。 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 n低碳钢的焊接低碳钢的焊接 n可以采用各种焊接方法。可以采用各种焊接方法。 n中、高碳钢的焊接中、高碳钢的焊接 n焊条电弧焊、电渣焊焊条电弧焊、电渣焊 n特点：特点： n热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹 n焊缝金属产生热裂纹倾向较大焊缝金属产生热裂纹倾向较大 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 n低合金结构钢的焊接低合金结构钢的焊接 n一般用焊条电弧焊和埋弧自动焊。一般用焊条电弧焊和埋弧自动焊。 n特点：特点

49、： n热影响区淬硬倾向热影响区淬硬倾向 钢中含碳及合金元素越多，钢材强钢中含碳及合金元素越多，钢材强 度级别越高，焊后热影响区的淬硬倾向越大。强度级别度级别越高，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，热影响区易产生马氏较大的低合金钢，淬硬倾向增加，热影响区易产生马氏 体组织，硬度提高，塑性和韧性下降。体组织，硬度提高，塑性和韧性下降。 n焊接接头的裂纹倾向焊接接头的裂纹倾向 影响因素有：焊缝及热影响区的影响因素有：焊缝及热影响区的 含氢量；热影响区的淬硬程度；焊接接头的应力大小。含氢量；热影响区的淬硬程度；焊接接头的应力大小。 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接

50、 n铸铁的焊补铸铁的焊补 一般采用手工电弧焊、气焊。一般采用手工电弧焊、气焊。 n热焊热焊 焊前将工件整体或局部焊前将工件整体或局部预热到预热到600600700700C C，焊后缓焊后缓 慢冷却。慢冷却。 n优点：优点：可防止出现白口组织和裂纹可防止出现白口组织和裂纹，焊补质量较好。焊，焊补质量较好。焊 后可机械加工。后可机械加工。 n缺点：缺点：生产率低，成本较高，劳动强度差。生产率低，成本较高，劳动强度差。 n冷焊冷焊 一般不预热或较低温度一般不预热或较低温度预热（预热（400 400 C C以下）以下）。常用常用 手工电弧焊，手工电弧焊，依靠焊条来防止白口和裂纹。依靠焊条来防止白口和裂

51、纹。 n优点：优点：方便灵活，生产率高，成本低，劳动条件好，可方便灵活，生产率高，成本低，劳动条件好，可 用于一些非加工面的焊补。用于一些非加工面的焊补。 常用金属材料的焊接 n非铁金属及其合金的焊接非铁金属及其合金的焊接 n铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接 纯铝、铝锰合金、铝镁合金纯铝、铝锰合金、铝镁合金 及铸铝。及铸铝。 n焊接特点：焊接特点： n极易氧化极易氧化 易氧化生成氧化铝，组织致密，熔点高，阻碍易氧化生成氧化铝，组织致密，熔点高，阻碍 熔合，易形成夹杂而脆化。熔合，易形成夹杂而脆化。 n形成气孔形成气孔 液态铝吸收大量的氢，冷却时，产生气孔。液态铝吸收大量的氢，冷却时，产生气孔。

52、 n电源功率大且易变形电源功率大且易变形 铝导热系数大，需大功率电源；铝铝导热系数大，需大功率电源；铝 线膨胀系数大，易产生焊接应力和变形，甚至开裂。线膨胀系数大，易产生焊接应力和变形，甚至开裂。 n特殊工艺措施特殊工艺措施 铝在高温时强度很低，容易引起焊缝塌陷，铝在高温时强度很低，容易引起焊缝塌陷， 常需采用垫板。常需采用垫板。 常用金属材料的焊接 n非铁金属及其合金的焊接非铁金属及其合金的焊接 n铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接 比低碳钢困难的多。比低碳钢困难的多。 n焊接特点：焊接特点： n难熔合难熔合 铜导热系数大，比铁大铜导热系数大，比铁大7 71111倍，热量易散失，使倍，热量易散失，使 母材和填充金属难于熔合，需大功率电源，且