焊接工艺介绍

1、焊接工艺介绍焊接工艺介绍目录目录 焊接概述 焊接的种类 常用的焊接符号 铝及铝合金焊接变形分析 焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用，在制造大型结构或复杂地机器部件时，更显优越，因为它可以用化大为小，化复杂为简单地方法准备坯料，然后用逐次装配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。焊接概述汽车制造动车组制造现场造船行业的自动化焊接水下焊接利用加热或加压或二者并用的方法，将两种或两种以上的同种或异种材料，通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。焊接的原理优点：（1）节省材料，减轻质量，生产成本低；（2）简化复杂零件和大型零件的加工工艺，缩短加工周期；（3）适应性好；可实现特

2、殊结构的生产及不同材料间的连接 成型；（4）整体性好，具有良好的气密性、水密性；（5）降低劳动强度，改善劳动条件。不足： 结构无可拆性。 焊接时局部加热，焊接接头的组织和性能与母材相比发生 变化，产生焊接残余应力和焊接变形。 焊接缺陷的隐蔽性，易导致焊接结构的意外破坏。焊接的特点应用： （1）制造金属结构件，承压设备； （2）制造机器零件和工具； （3）修复。 焊接在承压类特种设备制造中也占有重要的地位。焊接质量对承压类特种设备的产品质量和使用安全可靠性有直接影响。许多承压类特种设备事故源于焊接缺陷，因此，对承压类特种设备无损检测人员来说，掌握焊接知识是非常必要的。焊接的应用焊接分类（1）熔化

3、焊熔化焊 利用局部加热使连接处的金属融化再加入 （或不加入）填充金属而结合的方法。 （2）压力焊压力焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热 或加热），以完成焊接的方法称为压力焊。 （3）钎焊钎焊 采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将 焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶 化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头 间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。 钎焊包含：硬钎焊、软钎焊。 焊接分类电弧焊电弧焊手弧焊设备简单、轻便，操作灵活。可以应用于维修及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接。手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金气体保

4、护焊气体保护焊 自动送丝自动送丝 手动送丝手动送丝气体保护焊是利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为汽体保护电弧焊，简称气体保护焊。气焊气焊利用可燃气体与助燃气体混合燃烧生成的火焰为热源，熔化焊件和焊接材料使之达到原子间结合的一种焊接方法。等离子焊等离子焊等离子弧焊是利用等离子弧作为热源的焊接方法。气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，增大能量密度和离解度，形成等离子弧。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为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。激光焊激光焊激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种高效精密的

5、焊接方法。电阻焊电阻焊电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。摩擦焊摩擦焊在压力作用下，通过待焊界面的摩擦使界面及其附近温度升高，材料断面达到热塑性状态，伴随着材料产生塑性流变，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。超声波焊超声波焊利用超声波的高频振荡能对工件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的方法。冷压焊冷压焊冷压焊是指在常温下只靠外加压力使金属产生强烈塑性变形而形成接头的焊接方法。钎焊钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接

6、头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。烙铁钎焊烙铁钎焊u按焊缝的空间位置不同可分为：、平焊：水平面的焊接。、立焊：垂直平面，垂直方向上的焊接。、横焊：垂直平面，水平方向上的焊接。、仰焊：倒悬平面，水平方向上的焊接。焊缝分类焊缝分类u.平焊：手工平焊影像明显可见的均匀分布的焊条运行波纹，成形较规正，其波纹图形如同水的波纹一样 。u.立焊：手工立焊影像明显可见鱼鳞状三角波纹，有时呈三角沟槽，成形较规正。 u.横焊：手工横焊影像明显可见焊道与焊道之间的沟槽，横焊时，焊条不上下摆动，故无运条的波纹。 u.仰焊：手工仰焊，由于焊条摆动方式与平、立、横均不相同，其影像无平、立、横的运条波纹，如同许多个

7、圆饼形纹组成的焊缝影像，黑度不均匀，若其背面为平焊缝，则还可见不太明显的平焊波纹。 2. 熔焊原理及过程熔焊的本质及特点熔焊的本质及特点 熔化焊的本质是小熔池熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。化与结晶的过程。 熔池存在时间短，温度熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响分，氧化严重；热影响区大。区大。 冷却速度快，结晶后易冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。生成粗大的柱状晶。 热源热源 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。 熔池的保护熔池

8、的保护 可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。 填充金属填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。熔化焊的三要素气体保护电弧焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。 （一） 氩弧焊 定义：氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。 根据电极是否熔化分为不熔化极氩弧焊（钨极氩弧焊）和熔化极氩弧焊注：氩气注：氩气 氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。 由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。 氩弧焊

9、一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。 氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。钨极氩弧焊钨极氩弧焊 以钨钍合金和钨铈合金为阴极，利用钨合金熔点高，发射电子能力强，阴极产热少，钨极寿命长的特点，形成不熔化极氩弧焊。气体保护电弧焊气体保护电弧焊u特点n钨极不熔化n适用于焊接厚度为6mm以下的薄板或打底焊n一般不采用直流反接 n焊接铝、镁及其合金时，则采用交流电源或直流反接 n熔深浅，生产率低 气体保护电弧焊熔化极氩弧焊u以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极（负极），焊丝熔滴通常呈很细颗粒的“喷射过渡”进入熔

10、池，所用电流比较大，生产率高。u板厚8mm以上的铝容器。为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常采用直流反接，这对于焊铝工件正好有“阴极破碎”作用。气体保护电弧焊熔化熔化极氩极氩弧弧焊焊u特点n几乎可焊接所有金属，尤其适合铝、铜及其合金以及不锈钢等材料n焊接时几乎没有氧化烧损，只有少量的蒸发损失，冶金过程比较简单n劳动生产率高nMIG(熔化极惰性气体保护焊)焊可直流反接，焊接铝、镁等金属时有良好的阴极雾化作用n成本比TIG(非熔化极气体保护焊)焊低n有可能取代TIG焊nMIG焊焊接铝及铝合金时，可以采取亚射流熔滴过渡方式提高接头质量n对焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感，容易产生气孔气体保护电弧焊氩弧

11、焊的特点及应用氩弧焊的特点及应用u可焊接各种钢材、有色金属和合金，焊接质量优良。u可全位置自动焊接。u焊接热影响区小，焊件不易变形u电弧稳定，焊缝致密，成型美观。u氩气贵，设备复杂，焊接成本高。 氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接,如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。气体保护电弧焊1.1.定义定义：利用CO2作为保护气体的气体保护焊，简称CO2焊。 CO2气体 CO2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但CO2在高温下易分解为CO和O，导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和CO气孔。焊接用CO2纯度要大于99

12、.8%。COCO2 2气体保护焊气体保护焊COCO2 2气体保护焊气体保护焊 COCO2 2焊时的飞溅焊时的飞溅 CO2气体的氧化性引起的，在焊接碳钢时，Fe被CO2氧化，发生如下反应：CO2+Fe=FeO+CO、Fe+O=FeO其中O是由CO2=CO+O和O2=2O产生的。因此，熔滴及熔池中的氧化反应非常激烈。溶入熔池中的FeO又被C元素还原，即：FeO+C=Fe+CO，生成的CO不能及时逸出熔池便形成气孔。熔滴中的CO则在电弧高温作用下急剧膨胀爆炸形成飞溅。防止飞溅的措施防止飞溅的措施CO2焊常用H08Mn2SiA焊丝来进行脱氧，合金化。采用短路过渡和细颗粒过渡。为使电弧稳定，飞溅少，CO

13、2焊采用直流反接。采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。采用药芯焊丝。 气体保护电弧焊2.2.二氧化碳焊特点二氧化碳焊特点焊接成本低；焊接热影响区小，焊件不易变形，焊接质量好；电流密度大，生产效率高； 操作性能好，适于全位置焊接；焊后不用清渣，又是明弧，便于监视和控制；采用大电流时，飞溅大，烟雾多；电弧气氛具有较强的氧化性，需采取含有脱氧剂的 焊丝。 CO2焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金结构钢焊接，适用于各种厚度。应用CO2气体保护焊需要克服：氧化碳问题、气孔问题、飞溅问题。气体保护电弧焊气气体保体保护电护电弧弧焊焊 u与手弧焊 、埋弧焊相比，气体保护电弧焊有以下

14、特点：n不采用药皮焊条，容易实现自动化、半自动化提高生产率n热量集中，热影响区小，焊接变形小n明弧焊，电弧和熔池的加热熔化情况清晰可见，便于操作和控制n焊缝表面没有渣，厚件多层焊时可节省大量的层间清渣工作，生产率高、产生夹渣等焊缝缺陷的可能性少n容易实现全位置焊接n焊接质量高n适用范围广 焊焊接接过过程的特点程的特点n 焊接与炼钢相似，是一个冶炼过程。但这个过程比炼钢的时间短得多，有它自己的一些特点。u一、温度高 以手工电弧焊为例，其电弧温度高达60008000，使焊件与电焊条之间发生强烈熔化和蒸发(熔滴的平均温度达18002400)，外界的气体(如：N2、02、H2等)大量的分解溶入熔池，其

15、数量比炼钢要大很多倍，那么凝固后的金属，有可能产生气孔，使机械性能下降。u二、温差大 焊接是局部加热，从冷态开始至加热熔化，熔池的温度可达1700以上，其周围又是冷态金属，两者温度差巨大，从而使构件产生较大的内应力和变形，严重者可能产生裂纹，以至断裂。u三、熔池小，冷却快 由于熔池休积小，手工电弧焊只有8l 0mm3，自动焊大一些，也不过930mm3，焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟，平均冷却速度约在4100/秒，比铸锭冷却速高1000倍，在这样短的时间内，冶金反应是不平衡，也就是说是不完善的。因而，焊缝金属的成份分布不均匀，偏析较大。u四、组织差别大 焊接时，温度高，液体金属蒸发，化学元素的烧

16、损，有些元素在焊缝金属和基本金属之间相互扩散，近缝区段所处的温度又不同，冷却后焊接接头的显微组织差别极大，明显的影响焊接接头性能。焊焊接接过过程的特点程的特点 焊接符号表示方法焊接符号表示方法焊缝符号的基本组成：指引线、基本符号、焊缝尺焊缝符号的基本组成：指引线、基本符号、焊缝尺寸符号、辅助符号和尾部标注等。寸符号、辅助符号和尾部标注等。焊接方式焊接方式焊缝数量焊缝数量基本符号基本符号焊点大小焊点大小焊缝段数*焊缝长度（焊缝间距）焊缝段数*焊缝长度（焊缝间距） 指引线指引线箭头线基准线（实线）基准线（虚线）尾部符号基准线有一条实线和一条虚线，虚线可画在实线的上侧或下侧；标注对称焊缝或双面焊缝时

17、，可不画虚线箭头线焊缝可在箭头的箭头侧或非箭头侧尾部符号需标明焊接方法和相同焊缝数量时使用 基本符号：基本符号：焊接方式基本符号示意图定义点焊单点焊接角焊焊缝处两个产品之间呈一定夹角接缝焊两块产品对接，在接缝处焊接塞焊一件产品打孔，一件不打孔，在孔内焊接 基本符号在基准线上的位置基本符号在基准线上的位置 1.基本符号标在基准线的实线侧时， 焊缝在接头的 箭头侧2.基本符号标在基准线的虚线侧时， 焊缝在接头的 非箭头侧3.对称焊缝或双面焊缝时，不画虚线，基本符号标 在基准线的两侧 焊缝尺寸符号焊缝尺寸符号 焊接方式焊点大小焊缝段数*焊缝长度*(焊缝间距)点焊 未注焊点直径氩焊为3MM，保护焊为

18、5- 6MM焊缝长度省略，例：3*(50)角焊未注尺寸高度氩焊为1-2MM，保护焊为3-5MM例：3*25*(30)焊缝长度 焊缝间距焊缝段数=3焊缝段数=3焊缝间距 辅助符号辅助符号名称符号图示说明平面符号焊缝表面要平齐(通过打磨加工)全周符号表示环绕工件焊一圈交错断续表示焊缝由一组交错断续的相同焊缝组成焊缝长度焊缝间距焊缝长度焊缝间距焊缝段数=6焊缝段数=6 尾部标注尾部标注1.1.焊接符号代码：焊接符号代码： a .a .氩焊：用大写英文字母氩焊：用大写英文字母“TIG”TIG”表示，表示， b .b .二氧化碳保护焊：用大写英文字母二氧化碳保护焊：用大写英文字母“MAG”MAG”表示，

19、表示，2.2.焊缝数量：焊缝数量： 当焊缝数量为当焊缝数量为1 1时，可以省略不写，大于时，可以省略不写，大于1 1时，用英文时，用英文 字母字母“N”N”加上焊缝数量表示，如：加上焊缝数量表示，如：N5N5。 标注示例标注示例标注示例图示说明双面角焊，焊接方式为二氧化碳保护焊，焊接高度为默认的3-5MM，省略了其它尺寸表示为整条焊接。单面角焊，焊接方式为二氧化碳保护焊，焊接高度为默认的3-5MM，省略了其它尺寸表示为整条焊接。单面塞焊，焊接方式为二氧化碳保护焊，共4处，焊接后要打磨使工件表面平整。MAGMAG标注示例图示说明单面角焊，焊接方式为氩焊，共2处，围绕圆形工件整周焊。单面点焊，焊接

20、方式为碰焊，共2处。单面角焊，焊接方式为二氧化碳保护焊，有3段焊缝，每段焊缝长度为20MM，焊缝的间距为30MM。根据工件长度为135MM可以算出，第一条焊缝距边长度大约为：(135-20*3-30*2）/2=7.5MMTIGN2MAG3*20(30)135(7.5)2030 标注示例标注示例 标注示例标注示例标注示例图示说明单面接缝焊，焊接方式为二氧化碳保护焊，共4处，围绕接缝焊整周，焊接后要打磨使工件表面平整。双面交错断续点焊，焊接方式为二氧化碳保护焊，箭头侧有6个焊点，焊点间距为300MM，另一侧有7个焊点，焊点间距为300MM。单面塞焊，焊接方式为氩焊。焊接后要打磨使工件表面平整。30

21、03006*(300)7*(300)MAG 铝及铝合金焊接变形控制铝及铝合金焊接变形控制焊接变形产生的原因： 铝合金在焊接过程中，不均匀的加热使得焊缝及其附近的温度很高，冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力(纵向内应力和横向内应力)，致使焊接结构产生各种变形。由于铝的热导率是钢的3倍。因此铝合金焊接变形的控制要比碳钢结构难度大。铝合金内部发生晶粒组织的转变所引起的体积变化也可能引起焊件的变形，这是产生焊接应力与变形的根本原因。 铝及铝合金焊接变形控制铝及铝合金焊接变形控制焊接的残余变形和应力的危害性： 在一般铝合金焊接结构中，残余变形的危害性比残余应力大得多，它使焊接部件的尺寸改变而无法

22、组装，使整个构件丧失稳定性而不能承受载荷，使产品质量大大降低。而矫正却要消耗大量的人力和物力，有时甚至会导致产品报废。同时焊接裂纹的产生往往也和焊接残余变形和应力有着密切的关系。因此。在制造铝合金焊接结构时。必须充分了解焊接时内应力发生的机理和焊后决定工件变形的基本规律， 以控制和减小其危害性特征分量具有明显的物理意义，测试结果表明：提取的特征分量能够描述接头形成过程。可以映射接头质量。 铝及铝合金焊接变形控制铝及铝合金焊接变形控制影响铝合金焊接结构变形的主要因素及变形种类： (1)影响铝合金焊接结构变形的主要因素有：焊缝在结构中 的位置；结构刚性的大小；装配和焊接顺序；焊接工艺 参数的选择。

23、(2)焊接变形的种类有：纵向收缩和横向收缩、角变形、波 浪变形：扭曲变形。(3)焊接工艺对焊缝收缩量的影响。 铝及铝合金焊接变形控制铝及铝合金焊接变形控制防止变形的方法： (1)反变形法 在焊前进行装配时，预置反方向的变形量以抵消(补偿)焊接变形。 铝及铝合金焊接变形控制铝及铝合金焊接变形控制防止变形的方法： (2)利用装配和焊接顺序来控制变形采用合理的装配和焊接 顺序来减小变形 在生产实践中是行之有效的好办法。在实际铝合金焊接生产中有许多结构截面形状对称，焊缝布置也对称，但焊后却发生弯曲或扭曲变形，这主要是装配和焊接顺序不合理引起的，也就是各条焊缝引起的变形未能相互抵消， 以致发生变形。 铝

24、及铝合金焊接变形控制铝及铝合金焊接变形控制焊接顺序是影响焊接结构变形的主要因素之一，安排焊接顺序时应注意下列原则：1所有的焊缝必须都焊到(包括被遮盖焊缝)。2焊枪可达到的焊缝才可以被焊接。3对于有焊缝收缩现象的工件，要先焊成组装件，并在图样上标注工艺放量。4尽量让焊缝无拘束收缩，焊接方向由内向外，由中间向两端。5对接焊缝先于角焊缝焊接。6Y形坡口不允许有间隙，先焊y形坡口，再焊v形坡口。7对于长焊缝，尽量采用对称焊接，需要2名焊工从两侧同时对称施焊。这样可以使由各焊 缝所引起的变形相互抵消一部分。也可以采用对角线焊法或从中间向两边焊。8对于双面焊。焊接顺序以根部清理难易为依据，后焊的一侧应便于前道焊缝的根部清理。9尽量避免工件的不必要的多次翻转。10先焊接截面较大的焊缝，