焊接成型(工程材料课件)

1、 焊接是现代工业生产中不可缺少的焊接是现代工业生产中不可缺少的 一种金属连接方法。它不同于螺钉连接，一种金属连接方法。它不同于螺钉连接， 铆钉连接等机械连接方法，它是利用加铆钉连接等机械连接方法，它是利用加 热或加压，使分离的两部分金属靠得足热或加压，使分离的两部分金属靠得足 够近，原子互相扩散，形成原子间的结够近，原子互相扩散，形成原子间的结 合。这就是焊接的实质。合。这就是焊接的实质。 利用局部加热方法，把工件的焊接处加热利用局部加热方法，把工件的焊接处加热 到熔化状态，到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成熔池，然后冷却结晶， 形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整形成焊缝，将两部分金属

2、连接成为一个整 体。这类仅靠加热工件到熔化状态实现焊体。这类仅靠加热工件到熔化状态实现焊 接的工艺方法，叫熔化焊。接的工艺方法，叫熔化焊。 气焊气焊 电弧焊：手工电弧焊、埋弧自动焊电弧焊：手工电弧焊、埋弧自动焊 气体保护焊：氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊、气体保护焊：氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊、 电渣焊、电子束焊、激光焊电渣焊、电子束焊、激光焊 在焊接过程中需要加压的一类焊在焊接过程中需要加压的一类焊 接方法称为压力焊。接方法称为压力焊。 电阻焊：点焊、缝焊、对焊电阻焊：点焊、缝焊、对焊 感应焊：高频焊、中频焊、摩擦焊、爆炸焊、超声波焊、感应焊：高频焊、中频焊、摩擦焊、爆炸

3、焊、超声波焊、 扩散焊、冷压焊扩散焊、冷压焊 利用熔点比母材低的填充金属熔利用熔点比母材低的填充金属熔 化之后，填充接头间隙并与固态化之后，填充接头间隙并与固态 的母材相互扩散实现连接的一种的母材相互扩散实现连接的一种 焊接方法。焊接方法。 软钎焊：锡焊软钎焊：锡焊 硬钎焊：铜焊、银焊硬钎焊：铜焊、银焊 焊接主要用于制造金属结构件，如：锅焊接主要用于制造金属结构件，如：锅 炉、压力容器、管道、船舶、车辆、桥梁、炉、压力容器、管道、船舶、车辆、桥梁、 飞机、火箭、起重机、海洋，冶金等结构设飞机、火箭、起重机、海洋，冶金等结构设 备等。备等。 它也用来制造机器零件部件和工具等，它也用来制造机器零件

4、部件和工具等， 如重型机械和冶金，锻压机械的机架与轴、如重型机械和冶金，锻压机械的机架与轴、 齿轮、锻模、刀具等。几乎所有工业部门都齿轮、锻模、刀具等。几乎所有工业部门都 需要焊接。世界上一些主要工业国家，每年需要焊接。世界上一些主要工业国家，每年 生产的焊接结构约占钢产量的生产的焊接结构约占钢产量的45。 1. 连接性能好连接性能好 焊缝具有良好的机械性能，能耐高压，能耐焊缝具有良好的机械性能，能耐高压，能耐 低温，具有良好的密封性，导电性，耐腐蚀性和低温，具有良好的密封性，导电性，耐腐蚀性和 耐磨性等。耐磨性等。 例如：例如：120万千瓦核电站锅炉，外径万千瓦核电站锅炉，外径6400毫米，

5、壁厚毫米，壁厚200毫米，高毫米，高1300 毫米，工作参数为毫米，工作参数为17.5Mpa，350。要求焊缝不能泄漏放射性物质，。要求焊缝不能泄漏放射性物质， 这只有采用焊接方法才能制造出来。这只有采用焊接方法才能制造出来。 2. 省料省工成本低省料省工成本低 采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节 省金属材料省金属材料1020。焊接加工快，工时少，。焊接加工快，工时少， 生产周期短。生产周期短。 此外，还可采用焊接方法修复已磨损或损坏此外，还可采用焊接方法修复已磨损或损坏 的零件、部件，如汽缸、机座、轴，锻模等，的零件、部件，如汽缸、机座、轴，锻模等，

6、 可大量节省金属材料和工时，有重大的经济可大量节省金属材料和工时，有重大的经济 意义。意义。 采用焊接方法可以制成双金属结构，采用焊接方法可以制成双金属结构， 如不锈钢或钛衬里、堆焊锻模、刀具等，可获得优如不锈钢或钛衬里、堆焊锻模、刀具等，可获得优 良的使用性能，又能节省大量的昂贵合金材料。良的使用性能，又能节省大量的昂贵合金材料。 3. 重量轻重量轻 采用焊接方法制造桥梁、船舶车辆等运输工具采用焊接方法制造桥梁、船舶车辆等运输工具 可以减轻自重、提高运输能力，是非常有意义的。可以减轻自重、提高运输能力，是非常有意义的。 4. 简化工艺简化工艺 可以采用焊接方法如以小拼大等制造重型、复杂可以采

7、用焊接方法如以小拼大等制造重型、复杂 的机器零件、部件，简化铸造、锻造工艺，简化切削的机器零件、部件，简化铸造、锻造工艺，简化切削 加工工艺。加工工艺。 如万吨水压机的横梁、立柱、工作缸、塔式齿轮等机器零件，如万吨水压机的横梁、立柱、工作缸、塔式齿轮等机器零件， 可采用焊接工艺来简化加工工艺。可采用焊接工艺来简化加工工艺。 焊接的缺点焊接的缺点 1. 焊接结构是不可拆卸的，要更换修理部分零件、部件不便。焊接结构是不可拆卸的，要更换修理部分零件、部件不便。 2. 焊接接头的组织和性能往往变坏。焊接接头的组织和性能往往变坏。 3. 产生焊接残余应力和焊接变形，影响零件、部件与金属结构产生焊接残余应

8、力和焊接变形，影响零件、部件与金属结构 的形状，尺寸，增加工作时的应力，降低承载能力的形状，尺寸，增加工作时的应力，降低承载能力。 4. 产生焊接缺陷，如裂纹，未焊透，夹渣，气孔等，引起应力产生焊接缺陷，如裂纹，未焊透，夹渣，气孔等，引起应力 集中，降低承载能力，缩短使用寿命，甚至造成断裂。集中，降低承载能力，缩短使用寿命，甚至造成断裂。 总之，有时总之，有时焊接质量问题会成为一个突焊接质量问题会成为一个突 出的问题出的问题。由于焊接接头存在焊接缺陷，。由于焊接接头存在焊接缺陷， 接头性能下降，焊接接头有残余应力，接头性能下降，焊接接头有残余应力， 使焊接接头往往成为锅炉应力容器和桥使焊接接头

9、往往成为锅炉应力容器和桥 梁船舶等重要结构件的薄弱环节。梁船舶等重要结构件的薄弱环节。 这是值得重视的一个问题。这是值得重视的一个问题。 1、熔焊冶金过程、熔焊冶金过程 熔化焊的冶金过程熔化焊的冶金过程 热过程，冶金过程和结晶过程热过程，冶金过程和结晶过程 从母材和焊条的加热熔化，熔滴的产生和过渡，到从母材和焊条的加热熔化，熔滴的产生和过渡，到 熔池的形成、停留和结晶，要发生一系列化学冶金反应，熔池的形成、停留和结晶，要发生一系列化学冶金反应， 影响焊缝的化学成分和性能。影响焊缝的化学成分和性能。 （1）空气中的氮气和氧气，在电弧高温的作用下会）空气中的氮气和氧气，在电弧高温的作用下会 发生分

10、解，成为氮原子和氧原子并与金属发生反应。发生分解，成为氮原子和氧原子并与金属发生反应。 Fe O FeO ； Mn O MnO； Si 2O SiO2； 2Cr 3O Cr2O3； 2Al 3O Al2O3； 例如，焊丝例如，焊丝H08含氧量为含氧量为0.010.02， 光焊丝焊接的焊缝金属含氧量可达光焊丝焊接的焊缝金属含氧量可达0.150.30。 焊丝焊丝H08含氮量为含氮量为0.03， 光焊丝焊接的焊缝金属含氮量达光焊丝焊接的焊缝金属含氮量达0.080.23。 焊缝金属的含氧量大大增加。严重降低焊缝金属的焊缝金属的含氧量大大增加。严重降低焊缝金属的 性能，强度、塑性和韧性都显著下降。尤其是

11、低温冲击韧性性能，强度、塑性和韧性都显著下降。尤其是低温冲击韧性 急剧下降，引起冷脆。氧还使焊缝中合金元素烧损，影响焊急剧下降，引起冷脆。氧还使焊缝中合金元素烧损，影响焊 缝的性能缝的性能 氢原子也能大量溶于金属液体。如同氮一样，在熔池氢原子也能大量溶于金属液体。如同氮一样，在熔池 结晶时，氢的溶解度也急剧下降，同样要产生气孔。结晶时，氢的溶解度也急剧下降，同样要产生气孔。 氢还要引起金属脆化即氢脆、白点等和冷裂纹。氢还要引起金属脆化即氢脆、白点等和冷裂纹。 焊缝中含氢量增加，其延伸率明显下降。焊缝中含氢量增加，其延伸率明显下降。 1 减少有害元素进入减少有害元素进入 熔池。熔池。 其措施是机

12、械保护其措施是机械保护 2 清除已进入熔池的有害元清除已进入熔池的有害元 素，增加合金元素。素，增加合金元素。 其措施是冶金处理其措施是冶金处理 药皮形成熔渣保护和气体保药皮形成熔渣保护和气体保 护护 壳渣保护壳渣保护 药皮：药皮： 稳弧稳弧 造渣造渣 添加合金添加合金 元素，元素， 减少烧损减少烧损 渣保护作用渣保护作用 气体保护作用气体保护作用 作电极传导电流，产生电弧作电极传导电流，产生电弧 作填充金属（调整成分）作填充金属（调整成分） 机械保护作用机械保护作用(气体和熔渣气体和熔渣) 冶金处理（熔渣）冶金处理（熔渣） 改善焊接工艺性（引弧容易燃烧稳定）改善焊接工艺性（引弧容易燃烧稳定）

13、 2 2、电焊条、电焊条 焊条的组成焊条的组成: : 焊芯的作用：焊芯的作用： 药皮的作用：药皮的作用： 专用焊接专用焊接 金属丝金属丝 由多种矿石粉由多种矿石粉 铁合金配成铁合金配成 碳钢焊条碳钢焊条 低合金钢焊条低合金钢焊条 不锈钢焊条不锈钢焊条 铸铁焊条铸铁焊条 堆焊焊条堆焊焊条 镍和镍合金焊条镍和镍合金焊条 铜和铜合金焊条铜和铜合金焊条 铝和铝合金焊条铝和铝合金焊条 酸性焊条（酸性焊条（SiO2、 、MnO等） 等） 碱性焊条（碱性焊条（CaO、FeO等）等） 焊条的种类、型号与牌号焊条的种类、型号与牌号 种种 类类 按用途分按用途分 按熔渣性质分按熔渣性质分 记住：记住： 焊什么焊什

14、么 用什么焊条用什么焊条 记住：记住： 焊条分酸碱性焊条分酸碱性 焊条的型号：焊条的型号： 碳钢焊条碳钢焊条 (GB5117-85): E 4 3 0 3 , E 5 0 1 5 , E 5 0 1 6 . 药皮类型（酸、碱），电流种类药皮类型（酸、碱），电流种类 焊接位置（平、横、立、仰）焊接位置（平、横、立、仰） 抗拉强度抗拉强度 430 430 MPaMPa 焊条焊条 焊条牌号（结构钢焊条）：焊条牌号（结构钢焊条）： J422 ( E4303 ) , J507 (E5015) , J506 (E5016) 15为酸性焊条，为酸性焊条，67为碱性焊条为碱性焊条 机械性能好（韧性高，抗裂性好

15、）；机械性能好（韧性高，抗裂性好）； 焊接工艺性能差；（需用直流电）焊接工艺性能差；（需用直流电） 对油污、锈、水敏感性大；（需要清洗、烘干）对油污、锈、水敏感性大；（需要清洗、烘干） 排出有毒烟尘排出有毒烟尘 H F 。（需要通风良好）。（需要通风良好） 碱性焊条：碱性焊条： 酸性焊条与碱性焊条相反酸性焊条与碱性焊条相反 不绣钢、耐热钢焊条不绣钢、耐热钢焊条 按相同成分选择焊条按相同成分选择焊条 结构钢焊条结构钢焊条 按等强原则选相同强度等级焊条按等强原则选相同强度等级焊条 焊缝和母材具有焊缝和母材具有 相同水平的使用性能。相同水平的使用性能。 选用原则选用原则： 例：例：16 Mn ,抗拉

16、强度抗拉强度520 Mpa , 可选用可选用E5003 (J502), E5015 (J507), E5016 (J506) 焊接热循环：在焊接热源作用下，焊接接头上某点的温度焊接热循环：在焊接热源作用下，焊接接头上某点的温度 随时间变化。纵坐标：温度；横坐标：时间随时间变化。纵坐标：温度；横坐标：时间 1熔合区熔合区 2过热区过热区 3正火区正火区 4部分相变区部分相变区 离离 焊焊 缝缝 越越 近近 温温 度度 越越 高，高， 反反 之之 越越 低低 热循环的主要特点：加热速度和冷却速度都热循环的主要特点：加热速度和冷却速度都 很快。对很快。对淬透性较好的钢，淬透性较好的钢，可能造成空气中

17、可能造成空气中 淬火，淬火，焊后产生马氏体组织，焊后产生马氏体组织，引起裂纹。引起裂纹。 熔池熔池 母材母材 焊缝与母材交界焊缝与母材交界 线：熔合线线：熔合线 熔合区熔合区 热影响区热影响区 焊缝焊缝的组织和性能的组织和性能 焊缝中晶体的结晶焊缝中晶体的结晶 方向指向熔池中心方向指向熔池中心 的柱状晶体的柱状晶体 熔池凝固就是一次熔池凝固就是一次 液态金属结晶过程液态金属结晶过程 容易产生结晶偏析容易产生结晶偏析 1焊缝区，焊缝区，2熔合区，熔合区，3热影响区，热影响区，4母材母材 B/H为焊缝成形系数，为焊缝成形系数，B：焊道宽度，：焊道宽度，H：计算厚度：计算厚度 宽焊缝：偏析聚集在上部

18、，可防止中心裂纹宽焊缝：偏析聚集在上部，可防止中心裂纹 窄焊缝：偏析沿中心线聚集，中心易产生裂纹窄焊缝：偏析沿中心线聚集，中心易产生裂纹 结论结论1 焊缝为铸态组织，组织不好：晶粒粗大、焊缝为铸态组织，组织不好：晶粒粗大、 成分偏析、组织不致密。成分偏析、组织不致密。 但是，熔池很小，冷却快，又有焊条药皮但是，熔池很小，冷却快，又有焊条药皮 所含金属的补充，其成分优于母材，硫磷含量所含金属的补充，其成分优于母材，硫磷含量 低，低，容易达到强度要求。容易达到强度要求。 部分相变区：晶部分相变区：晶 粒大小不均匀，性粒大小不均匀，性 能较差能较差 过热过热区：晶粒粗大性区：晶粒粗大性 能最差能最差

19、 熔合区：成分不均匀晶熔合区：成分不均匀晶 粒粗大，性能最差粒粗大，性能最差 熔合区和热影响区的组织和性能熔合区和热影响区的组织和性能 低碳钢低碳钢 正火正火区：晶粒细小性区：晶粒细小性 能优于母材能优于母材 焊接材料、焊接方法和焊接工艺均影响焊接 接头组织和性能。 焊接工艺：焊接电流、电弧电压、焊接速度、 热输入等。 结论结论2 熔合区和过热区是焊接接头处力学性能最熔合区和过热区是焊接接头处力学性能最 差的部位。差的部位。 焊接过程中总会产生一定尺寸的熔合区和焊接过程中总会产生一定尺寸的熔合区和 过热区，要采取措施改善组织和性能。过热区，要采取措施改善组织和性能。 1、合理选择焊接方法和焊接

20、参数，减小热影响区、合理选择焊接方法和焊接参数，减小热影响区 2、加强对焊缝的保护合理：药皮，气体等、加强对焊缝的保护合理：药皮，气体等 3、焊后局部或整体热处理、焊后局部或整体热处理 焊接变形和残余应力的不利影响焊接变形和残余应力的不利影响 造成焊件的尺寸、形状变化；造成焊件的尺寸、形状变化； 矫正变形会使性能降低，成本增加；矫正变形会使性能降低，成本增加； 焊接应力会降低承载能力；焊接应力会降低承载能力； 引起焊接裂纹；引起焊接裂纹； 应力衰减会产生变形。应力衰减会产生变形。 当金属杆不受刚性约束时，当金属杆不受刚性约束时， 在均匀加热和均匀冷却过程在均匀加热和均匀冷却过程 中，可以完全自

21、由膨胀和收缩中，可以完全自由膨胀和收缩 冷却后，杆件和加热前长度相冷却后，杆件和加热前长度相 同，没有残留变形，也没有内同，没有残留变形，也没有内 应力。应力。 加热时，杆件产生伸长变形加热时，杆件产生伸长变形L 冷却时，产生缩短变形冷却时，产生缩短变形L； 当杆件受到一定刚性约束时，加热和冷却当杆件受到一定刚性约束时，加热和冷却 过程中过程中不能自由膨胀和自由收缩不能自由膨胀和自由收缩， 加热时，不能从向自由膨胀那样伸长到加热时，不能从向自由膨胀那样伸长到A 实际伸长实际伸长L2， 由于受到刚性约束阻碍产生压缩变形由于受到刚性约束阻碍产生压缩变形 L1，杆件内产生压应力。，杆件内产生压应力。

22、 冷却后杆件不能自由收缩到位置冷却后杆件不能自由收缩到位置B 实际缩短实际缩短L3，内部产生残余拉应力，内部产生残余拉应力 以上模型假设：杆件不发生弯曲，它和刚性约以上模型假设：杆件不发生弯曲，它和刚性约 束之间没有热传导，且刚性约束不产生变形。束之间没有热传导，且刚性约束不产生变形。 焊前预热及焊后热处理；焊前预热及焊后热处理； 选择合理的焊接次序；选择合理的焊接次序； 刚性固定法；刚性固定法； 反变形法；反变形法； 锤击焊缝法；锤击焊缝法； 采用机械矫正和火焰矫正。采用机械矫正和火焰矫正。 减少焊接应力与变形的工艺措施减少焊接应力与变形的工艺措施 反反 变变 形形 刚刚 性性 固固 定定

23、法法 焊接顺序焊接顺序 用于塑性好，没有用于塑性好，没有 淬硬倾向的钢淬硬倾向的钢 用于塑性好的低碳钢用于塑性好的低碳钢 和普通合金钢和普通合金钢 机械矫正与火焰矫正机械矫正与火焰矫正 手工电弧焊手工电弧焊 埋弧自动焊埋弧自动焊 气体保护焊气体保护焊 电渣焊电渣焊 电阻焊电阻焊 钎焊钎焊 1 1、焊接电弧、焊接电弧 电弧的温度电弧的温度 阴极区阴极区 2100 ， 弧柱弧柱 57007700 ， 阳极区阳极区 2300 气体电离气体电离 电极发射电子电极发射电子 电弧区热量电弧区热量 阳极占阳极占43%, 阴极区占阴极区占36%, 弧弧 柱区占柱区占21%。 正接法正接法: 工件接正工件接正

24、极极, 焊条接负极焊条接负极 2、焊接过程、焊接过程 手工电弧焊 (3) 当电弧向前移动时当电弧向前移动时, 熔池冷却凝固而新的熔池不熔池冷却凝固而新的熔池不 断产生断产生, 形成连续的焊缝。形成连续的焊缝。 (1)电弧在焊条与被焊件之电弧在焊条与被焊件之 间间 燃烧燃烧, 电弧热使工件和焊电弧热使工件和焊 条同时熔化成熔池条同时熔化成熔池; (2) 电弧使焊条的药皮熔化电弧使焊条的药皮熔化 或燃烧或燃烧, 产生熔渣和气体产生熔渣和气体, 对熔化金属和熔池起保护对熔化金属和熔池起保护 作用；作用； 3、手工电弧焊的特点、手工电弧焊的特点 手工电弧焊 手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？手工电弧焊

25、有何特点？使用哪种设备？ 优点： 设备简单，操作灵活，适应性强。设备简单，操作灵活，适应性强。 缺点：生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。 电焊机： 直流电焊机：直流电焊机： 交流电焊机：交流电焊机： 引弧容易，电弧稳定，焊接质量好引弧容易，电弧稳定，焊接质量好 结构简单，使用可靠，维修方便结构简单，使用可靠，维修方便 1. 埋弧自动焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程 自动焊自动焊焊接动作由机械装置自动完成。焊接动作由机械装置自动完成。 埋弧焊埋弧焊电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。 焊车 焊丝焊丝 焊剂焊剂 埋弧自动焊埋

26、弧自动焊 自动焊小车自动焊小车 埋弧焊生产埋弧焊生产 生产效率高生产效率高 （比手弧焊提高（比手弧焊提高5 51010倍）倍） 焊接质量好焊接质量好 （ 焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观） 成本低成本低 （省工、省时、省料）（省工、省时、省料） 劳动条件好劳动条件好 （无弧光（无弧光, ,、飞溅、飞溅, , 劳动强度低）劳动强度低） 适应性差适应性差 （平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）平焊、长直焊缝和较大直径的环缝） 焊接设备复杂，焊前准备工作严格焊接设备复杂，焊前准备工作严格 应用： 成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直 径的

27、环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。 特点： 压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊 纵纵 缝缝 环缝环缝 压力容器压力容器 焊接生产焊接生产 1、氩弧焊及其特点氩弧焊及其特点 保护气体保护气体 氩气氩气 CO2 氩弧焊氩弧焊 CO2气体保护焊气体保护焊 钨极钨极金属极金属极 焊接电流不能过大，只能焊焊接电流不能过大，只能焊4mm以下的以下的薄板薄板； 焊接钢材板：直流正接法；焊接钢材板：直流正接法； 焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。 气体保护焊气体保护焊 钨极熔点高，钨极熔点高， 发射电子能力强发射电子能力强 直流正接直流正接

28、： 钨极烧损小。钨极烧损小。 直流反接直流反接 ： 钨极烧损大，钨极烧损大， 电弧不稳，但有电弧不稳，但有“阴极破碎阴极破碎” 作用（焊铝时有利）。作用（焊铝时有利）。 应 用 气体保护焊气体保护焊 1、以连续送进的金属丝做、以连续送进的金属丝做 电极并填充焊缝；电极并填充焊缝； 2、焊接电流较大、焊接电流较大,生产效率高，生产效率高， 适用焊接较厚的焊件；适用焊接较厚的焊件； （板厚为（板厚为825mm） 3、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有“阴极阴极 破碎破碎”作用作用; 4、 可采用自动焊或半自动焊。可采用自动焊或半自动焊。 气体保护焊气体保护焊 1)

29、保护效果好，电弧稳定，焊接质量好；保护效果好，电弧稳定，焊接质量好； 2) 电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小；电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小； 3) 可全方位焊接，便于观察、易于自动控制；可全方位焊接，便于观察、易于自动控制； 4) 氩气成本高，一般情况下不采用。氩气成本高，一般情况下不采用。 应用： 用于焊接易氧化的有色金属、用于焊接易氧化的有色金属、 合金钢和不锈钢。合金钢和不锈钢。 2、 CO2气体保护焊气体保护焊 CO2气体保护焊的焊接过程气体保护焊的焊接过程 CO2 电弧 CO + O 使金属氧化，使金属氧化， 合金元素烧损，不合金元素烧损，不 能焊接有色金属和能焊接有色金

30、属和 合金钢。合金钢。 应用： 用于用于低碳钢、低合金钢薄板低碳钢、低合金钢薄板的焊接。必须采用含的焊接。必须采用含 脱氧剂的焊丝脱氧剂的焊丝H08Mn2SiAH08Mn2SiA，直流反接。，直流反接。 气体保护焊气体保护焊 成本低成本低 （为埋弧焊和手弧焊的为埋弧焊和手弧焊的40%40%50%50%） 效率高效率高 （电流密度大，熔深大，焊接速度快）电流密度大，熔深大，焊接速度快） 焊接质量好焊接质量好 （有气流冷却，热影响区小，变形小）（有气流冷却，热影响区小，变形小） 采用气体保护，能全位置焊接采用气体保护，能全位置焊接 焊缝成形差，飞溅大焊缝成形差，飞溅大 设备使用维修不方便设备使用维

31、修不方便 气体保护焊气体保护焊 生产率高生产率高 （板厚（板厚 40mm的焊接一次焊成）的焊接一次焊成） 焊缝缺陷少焊缝缺陷少,焊接质量好焊接质量好 （不易产生气孔、夹渣和裂纹不易产生气孔、夹渣和裂纹） 成本低成本低 （省电和省熔剂）（省电和省熔剂） 焊件需正火热处理焊件需正火热处理 ( (热影响区较大热影响区较大, ,组织粗大组织粗大) ) 1. 电渣焊工艺过程电渣焊工艺过程2. 电渣焊的特点电渣焊的特点 电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。 利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到 塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。

32、塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。 闪光对焊闪光对焊电阻对焊电阻对焊缝焊缝焊点焊点焊 电阻焊特点 焊接电压低，电流大，生产率高；焊接电压低，电流大，生产率高； 不需要填充金属，焊接变形小；不需要填充金属，焊接变形小； 劳动条件好，操作简单，易于实现自动劳动条件好，操作简单，易于实现自动 化生产；化生产； 焊接设备复杂，投资大；焊接设备复杂，投资大； 适用于大批量生产；适用于大批量生产； 对焊件厚度和接头形式有一定限制。对焊件厚度和接头形式有一定限制。 电阻焊 点焊过程点焊过程： 加压加压通电通电断电断电去除压力去除压力 形成熔核形成熔核凝固凝固 防止分流： 两焊点间两焊点间 应有一定

33、距应有一定距 离。离。 点焊接头形式：点焊接头形式： 分流现象分流现象 点焊主要适用于薄点焊主要适用于薄 板冲压结构和钢筋构件。板冲压结构和钢筋构件。 点焊的应用 电阻焊 点焊过程点焊过程 手提点焊手提点焊 汽车点焊汽车点焊 电阻焊 电阻焊 缝焊：缝焊：与点焊相同，只是采用与点焊相同，只是采用 滚轮做电极，边焊边滚。滚轮做电极，边焊边滚。 特点特点：焊点互相重叠，分流现焊点互相重叠，分流现 象严重。焊件厚度象严重。焊件厚度3mm。 应用应用：有密封要求的薄壁结构有密封要求的薄壁结构 电阻对焊电阻对焊 端面加工要求高端面加工要求高 质量不易保证。质量不易保证。 闪光对焊闪光对焊 对端面加工要对端

34、面加工要 求低，质量较高求低，质量较高 用于重要零件的用于重要零件的 焊接焊接 电阻焊 对焊生产对焊生产 电阻焊 应用：应用： 杆状零件的对接，如刀具、管子、钢杆状零件的对接，如刀具、管子、钢 轨钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相轨钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相 同或相近）同或相近） 利用利用低熔点的钎料作填充金属低熔点的钎料作填充金属， 加热熔化加热熔化 后渗入固态焊件间的间隙内，将焊件连接起来的后渗入固态焊件间的间隙内，将焊件连接起来的 焊接方法。焊接方法。 接接 头头 形形 式式 将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、 炉子、电阻、高频加热）；炉子、电阻

35、、高频加热）； 钎料熔化，借助毛细管的作用被吸入和钎料熔化，借助毛细管的作用被吸入和 充满间隙；充满间隙； 被焊金属和钎料在间隙内相互扩散；被焊金属和钎料在间隙内相互扩散； 凝固后，形成钎焊接头。凝固后，形成钎焊接头。 钎焊 种类种类 特点特点 软钎焊 （锡、铅钎料）（锡、铅钎料） 硬钎焊 （铜基、银基钎料）（铜基、银基钎料） 钎料熔点钎料熔点 450 450 性能特点性能特点 接头强度接头强度 100MPa 工作温度较低工作温度较低 接头强度接头强度 200MPa 工作温度较高工作温度较高 应用应用 用于受力不大的仪用于受力不大的仪 表、导电元件的焊接。表、导电元件的焊接。 用于受力较大的构

36、用于受力较大的构 件、刀具、工具的焊接。件、刀具、工具的焊接。 加热温度低，变形也小。接头光滑平整，加热温度低，变形也小。接头光滑平整， 工件尺寸精确；工件尺寸精确； 钎焊接头强度低；钎焊接头强度低； 可焊接性能差异很大的异种金属可焊接性能差异很大的异种金属, , 对工件对工件 厚度无限制；厚度无限制； 可整体加热，同时钎焊由多条焊缝组成的可整体加热，同时钎焊由多条焊缝组成的 复杂形状构件，生产率高；复杂形状构件，生产率高； 钎焊设备简单，生产投资费用少。钎焊设备简单，生产投资费用少。 自动焊接自动焊接 焊接机械手焊接机械手 超声波超声波 焊机焊机 大型大型 气割气割 等离子切割机等离子切割机

37、 管子成形管子成形厚板切割厚板切割 1 1、金属材料焊接性的概念、金属材料焊接性的概念 指在一定的焊接工艺条件下，获得指在一定的焊接工艺条件下，获得 优质焊接接头的难易程度。优质焊接接头的难易程度。 金属焊接性：金属焊接性： 焊接性焊接性 形成焊接缺陷的敏感性（裂纹）形成焊接缺陷的敏感性（裂纹） 使用性能（机械性能）使用性能（机械性能） 影响焊接性的因素：影响焊接性的因素： 金属材料本身性质金属材料本身性质 焊接方法、焊接材料、焊接工艺焊接方法、焊接材料、焊接工艺 2 2、钢的焊接性评价方法、钢的焊接性评价方法（1 1）碳当量法碳当量法 CE 0.4%时，冷裂纹倾向不明显时，冷裂纹倾向不明显,

38、 焊接性良好；焊接性良好； CE 0.4%0.6%时，冷裂倾向明显，焊接性较差；时，冷裂倾向明显，焊接性较差； CE 0.6%时，冷裂倾向很强时，冷裂倾向很强, 焊接性很差。焊接性很差。 碳、合金元素含量碳、合金元素含量 焊接性焊接性 碳当量：碳当量： CE =C+Mn/6+(Cr+Mo+ V) /5+ (Ni+Cu)/15 碳钢及低碳钢及低 合金钢合金钢 碳当量越高，焊接性越差 碳当量只考虑了钢材化学成分对焊接性的影响，而碳当量只考虑了钢材化学成分对焊接性的影响，而 没有考虑板厚即刚性拘束、焊缝含氢量等重要因素的没有考虑板厚即刚性拘束、焊缝含氢量等重要因素的 影响。影响。 日本有人通过日本有

39、人通过200多种钢大量的实际试验，得出多种钢大量的实际试验，得出 钢钢 材焊接时冷裂纹敏感系数计算公式材焊接时冷裂纹敏感系数计算公式： PcCSi/30Mn/20Cu/20Ni/60Cr/20 Mo/15V 105Bh/600H/60（）（） 式中式中 h板厚，板厚，H焊缝金属中扩散氢含量（焊缝金属中扩散氢含量（cm3/100g） Pc公式的适用范围如下：公式的适用范围如下： C：0.070.22，Si：00.6，Mn：0.401.40 Cu：00.50， Ni：01.20，Cr：01.20， Mo：00.70， V：00.20，Nb：00.04， Ti：00.05，B：00.005， h：1

40、950mm， H：1.05.0 cm3/100g 用用Pc值判断和对比钢材在焊接时产生冷裂纹值判断和对比钢材在焊接时产生冷裂纹 的敏感性比碳当量值更好。通过斜的敏感性比碳当量值更好。通过斜Y型坡口型坡口 对接裂纹试验还得出了防止裂纹所要求的最对接裂纹试验还得出了防止裂纹所要求的最 低预热温度的公式：低预热温度的公式： Tp1440Pc392（） 1 1、碳钢的焊接、碳钢的焊接 CE 0.4% ，焊接性良好。无需保护措施，焊接性良好。无需保护措施， 各种焊接方法都能获得优质焊接接头。各种焊接方法都能获得优质焊接接头。 低碳钢：低碳钢： 中碳钢：中碳钢： CE 0.4%，冷裂倾向很强，焊接性较差。

41、，冷裂倾向很强，焊接性较差。 措施：焊前预热措施：焊前预热150250，焊后缓冷，焊后缓冷， 采用细采用细E5015焊条、小电流、开坡口、多层多道焊条、小电流、开坡口、多层多道 焊，降低焊缝的含碳量。焊，降低焊缝的含碳量。 焊接裂纹产生？焊接裂纹产生？ 内部条件：碳当量内部条件：碳当量C CE E 外部条件：外部条件：环境温度环境温度 2 2、低合金结构钢的焊接、低合金结构钢的焊接 焊接方法焊接方法: a.a.一般用手工电弧焊、埋弧自动焊一般用手工电弧焊、埋弧自动焊 b.b.板厚板厚 40mm40mm时，用电渣焊时，用电渣焊 c.c.批量大时，用批量大时，用COCO2 2气体保护焊气体保护焊

42、1616Mn的焊接的焊接 C CE E= 0.4%= 0.4%焊接性良好，不需预热焊接性良好，不需预热 板厚板厚 323238mm38mm 环境温度低时，需预热环境温度低时，需预热 重要结构（锅炉、压力容器）重要结构（锅炉、压力容器） 焊后应消除应力退火焊后应消除应力退火 马氏体不锈钢马氏体不锈钢 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 铁素体不锈钢铁素体不锈钢 不锈钢的种类不锈钢的种类 （Cr13Cr13型）型） （Cr18Ni9Cr18Ni9型）型） （Cr17Cr17型）型） 焊接性较差焊接性较差 （冷裂纹和淬硬脆化）（冷裂纹和淬硬脆化） 焊前预热，焊后缓冷及热处理，焊前预热，焊后缓冷及热处理， 采用

43、奥氏体不锈钢焊条。采用奥氏体不锈钢焊条。 焊接性良好焊接性良好 焊接性较差焊接性较差 （过热区晶粒易粗大引起脆化和裂纹）（过热区晶粒易粗大引起脆化和裂纹） 低温预热（低温预热（ 150 ） 减少高温停留时间减少高温停留时间 易产生白口组织和淬火组织易产生白口组织和淬火组织; ; 铸铁强度低、塑性差，易产生裂纹铸铁强度低、塑性差，易产生裂纹; ; 铸铁碳、硅含量高，易产生气孔和夹渣缺陷铸铁碳、硅含量高，易产生气孔和夹渣缺陷; ; 铸铁的焊接性铸铁的焊接性 铸铁碳含量高，杂质多，塑性差，故焊接性差。铸铁碳含量高，杂质多，塑性差，故焊接性差。 铸铁焊补的问题：铸铁焊补的问题： 铸铁的焊补：铸铁的焊补

44、： 热焊、冷焊热焊、冷焊 1 1、热焊补、热焊补 热焊补热焊补 铸件预热到铸件预热到600600700700进行焊接，焊后缓冷。进行焊接，焊后缓冷。 焊接方法：焊接方法： 气焊、手工电弧焊（气焊、手工电弧焊（铸铁焊条铸铁焊条） 焊补质量好，焊补质量好， 成本高，成本高，劳动条件差，生产率低劳动条件差，生产率低， 中等厚度铸件及焊后要加工的复杂、重要中等厚度铸件及焊后要加工的复杂、重要 的铸件的铸件, , 如：内燃机缸盖、气缸体、机床如：内燃机缸盖、气缸体、机床 床身等。床身等。 铸铁的焊补 特点：特点： 应用：应用： 2 2、冷焊补、冷焊补 铸铁的焊补 冷焊补冷焊补 铸件一般不预热或较低温度预

45、热。铸件一般不预热或较低温度预热。 特点：特点：依靠焊条来调整焊缝的化学成分，以防止白依靠焊条来调整焊缝的化学成分，以防止白 口组织和裂纹。口组织和裂纹。 应用：应用： 镍基焊条镍基焊条 结构钢焊条结构钢焊条 补焊质量好，成本高。补焊质量好，成本高。 用于重要铸铁件加工表面焊补用于重要铸铁件加工表面焊补 焊补质量低，用于非加工表面，焊补质量低，用于非加工表面， （采用小直径、小电流、短弧）（采用小直径、小电流、短弧） 工业纯铝工业纯铝 不能热处理强化铝合金不能热处理强化铝合金 热处理强化铝合金热处理强化铝合金 焊接性好焊接性好 分类分类 焊接性差焊接性差 接头软化接头软化 热裂纹热裂纹 问题问

46、题 氧化：形成氧化：形成AlAl2 2O O3 3，阻碍融合，阻碍融合 气孔：铝液大量溶解氢气，结晶时形成气孔气孔：铝液大量溶解氢气，结晶时形成气孔 焊接方法：电阻焊、钎焊、氩弧焊焊接方法：电阻焊、钎焊、氩弧焊 保护效果好，有保护效果好，有“阴阴 极破碎极破碎”作用作用 铜及铜合金焊接性能差。 问题问题 易变形：易变形：铜及多数铜合金线膨胀系数和收缩率大，铜及多数铜合金线膨胀系数和收缩率大， 再加上铜的导热性强，使热影响区宽，焊接变形比再加上铜的导热性强，使热影响区宽，焊接变形比 较严重。较严重。 难熔合：难熔合：铜及合金导热性很强，焊接热量很快传导铜及合金导热性很强，焊接热量很快传导 散失，

47、金属难以熔化。填充金属不易与母材熔合。散失，金属难以熔化。填充金属不易与母材熔合。 气孔和氢脆气孔和氢脆焊接方法：焊接方法：氩弧焊、气焊、钎焊氩弧焊、气焊、钎焊 手工电弧焊、埋弧自动焊等。手工电弧焊、埋弧自动焊等。 在满足焊接件使用性能的前提下，应尽量选在满足焊接件使用性能的前提下，应尽量选 用焊接性好的材料。如低碳钢、低合金钢。用焊接性好的材料。如低碳钢、低合金钢。 影响焊接性的因素：影响焊接性的因素： 金属材料本身性质金属材料本身性质 焊接方法、焊接材料、焊接工艺焊接方法、焊接材料、焊接工艺 焊接结构选材原则：焊接结构选材原则： 常用金属材料的焊接性常用金属材料的焊接性 焊接方法 合金材料

48、 气 焊 手 工 电 弧 焊 埋 弧 焊 CO2 保 护 焊 氩 弧 焊 电 渣 焊 点 焊 缝 焊 对 焊 钎 焊 低碳钢AAAAAAAAA 中碳钢AABBAABAA 低合金钢BAAAAAAAA 不锈钢AABBABAAA 铸铁BBCCBBDB 铝合金BCCDADAAC 1 1、便于焊接操作、便于焊接操作 点焊或缝焊点焊或缝焊手工电弧焊手工电弧焊 不合理不合理 合理 合理 2 2、焊缝要避开应力较大和应力集中部位、焊缝要避开应力较大和应力集中部位 无折边封头无折边封头 碟形封头碟形封头 3 3、焊缝应避免密集交叉、焊缝应避免密集交叉 压力容器设计规定，不能采用十字焊缝，压力容器设计规定，不能采

49、用十字焊缝， 而且焊缝与焊缝间要有一定距离而且焊缝与焊缝间要有一定距离 4 4、焊缝设置应尽量对称、焊缝设置应尽量对称 （最好能同时施焊）（最好能同时施焊） 5 5、尽量减少焊缝长度和焊缝截面、尽量减少焊缝长度和焊缝截面 （减少变形、成本，提高生产率）（减少变形、成本，提高生产率） 6 6、焊缝应尽量设置在平焊位置、焊缝应尽量设置在平焊位置 7 7、焊缝应避开加工部位、焊缝应避开加工部位 埋埋 弧弧 焊焊 气体保护焊气体保护焊 合理合理 不合理不合理 不合理不合理 合理合理 对接接头、搭接接头、角接接头、对接接头、搭接接头、角接接头、T T形接头形接头 受力简单、均匀，节省受力简单、均匀，节省

50、 材料；下料尺寸精度要求较材料；下料尺寸精度要求较 高；用于锅炉、压力容器受高；用于锅炉、压力容器受 力焊缝的焊接。力焊缝的焊接。 受力复杂，接头产受力复杂，接头产 生附加弯矩；下料尺寸生附加弯矩；下料尺寸 精度要求低；应用于受精度要求低；应用于受 力不大的行架结构。力不大的行架结构。 用于构成直用于构成直 角或一定角度连角或一定角度连 接的接头。接的接头。 接头基本形式接头基本形式： 2 2、坡口形式设计、坡口形式设计 结构名称：液化气钢瓶结构名称：液化气钢瓶 组组 成：瓶体、瓶嘴成：瓶体、瓶嘴 材材 料：料：20钢（或钢（或16Mn) 壁壁 厚：厚：3mm 生产类型：大量生产生产类型：大量

51、生产 设计要点：瓶体要耐压，必须绝对安全。材料的焊接设计要点：瓶体要耐压，必须绝对安全。材料的焊接 性不存在问题。关键技术是结构的成形和性不存在问题。关键技术是结构的成形和 焊接。焊接。 1 1、确定焊缝位置、确定焊缝位置 2 2、焊接接头设计、焊接接头设计 焊缝多，工作量大，轴向焊焊缝多，工作量大，轴向焊 缝处于拉应力最高位置缝处于拉应力最高位置 合理合理 瓶体与瓶嘴的焊缝：角焊缝瓶体与瓶嘴的焊缝：角焊缝 （不开坡口）（不开坡口） 瓶体主环缝：衬环对接或缩口对接瓶体主环缝：衬环对接或缩口对接 （V V型坡口）型坡口） 3 3、焊接方法和焊接材料的选择、焊接方法和焊接材料的选择 瓶体环缝：瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定）埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定） 焊接材料采用焊接材料采用H08AH08A、H08MnA,H08MnA,配合配合HJ431HJ431 瓶嘴焊缝：瓶嘴焊缝：手工电弧焊手工电弧焊 焊条采用焊条采用E4303(20E4303(20钢钢) )，E5015(16Mn)E5