焊接工艺基础知识(培训教材)

1、焊接工艺基础焊接工艺基础阳泉明达工贸有限公司阳泉明达工贸有限公司v各种连接方法的比较各种连接方法的比较 螺纹连接螺纹连接：采用螺栓和螺母将两个零件连接：采用螺栓和螺母将两个零件连接为一体的工艺。可拆卸，接头应力小；但工艺为一体的工艺。可拆卸，接头应力小；但工艺繁杂，材料消耗大，接头笨重繁杂，材料消耗大，接头笨重 。v各种连接方法的比较各种连接方法的比较 铆接铆接：用铆钉将两个零件连接为一体的工艺。：用铆钉将两个零件连接为一体的工艺。紧固力较大，可拆卸，接头应力小，重量较轻；紧固力较大，可拆卸，接头应力小，重量较轻；但工艺繁杂，材料消耗大但工艺繁杂，材料消耗大 。v各种连接方法的比较各种连接方法

2、的比较 焊接焊接：采用化学和力学冶金的方法，将：采用化学和力学冶金的方法，将两个零件连接为一个整体的工艺。接头强度两个零件连接为一个整体的工艺。接头强度高，不可拆卸，工艺简单，材料消耗少，接高，不可拆卸，工艺简单，材料消耗少，接头重量轻；但应力大，接头组织与性能变化头重量轻；但应力大，接头组织与性能变化大大 。焊接定义焊接定义：指用加热或加压等工艺措施，使两分离表指用加热或加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结合与扩散作用，从而形成面产生原子间的结合与扩散作用，从而形成不可折卸接头的材料成形方法不可折卸接头的材料成形方法焊接成形特点焊接成形特点(Characteristics of wel

3、ding)： （1）结构分解结构分解：可将大而复杂的结构分：可将大而复杂的结构分解为小而简单的坯料拼焊。如汽车车身生解为小而简单的坯料拼焊。如汽车车身生产过程，先分别制造出车门、驾驶室、前产过程，先分别制造出车门、驾驶室、前围和侧围，再将各部件组装拼焊。简化了围和侧围，再将各部件组装拼焊。简化了工艺，降低了成本工艺，降低了成本 。 （2）异材连接：可实现不同材料间的连）异材连接：可实现不同材料间的连接成形。接成形。 （3）可实现）可实现特殊结构特殊结构的生产的生产。例如，例如，126104kW核电站锅炉，外径核电站锅炉，外径6400mm，壁，壁厚厚200mm，高，高13000mm，工作参数为，

4、工作参数为17.5MPa，350，要求无泄漏（有放射性核，要求无泄漏（有放射性核燃料），这只有采用焊接方法才能制造出来燃料），这只有采用焊接方法才能制造出来 。（4）重量：）重量：与铆接相比，焊接结构重量轻，与铆接相比，焊接结构重量轻，可以减轻机器自重，提高运载能力和行驶性可以减轻机器自重，提高运载能力和行驶性能。但不可拆卸，易引起残余应力，焊缝易能。但不可拆卸，易引起残余应力，焊缝易产生裂纹、气孔等缺陷，因此，应特别注意产生裂纹、气孔等缺陷，因此，应特别注意焊缝品质的检验，焊缝品质的检验，否则易造成恶性事故。否则易造成恶性事故。 v焊接工艺的分类：焊接工艺的分类：根据焊接过程的工艺特点，可将

5、焊接分为： 熔化焊熔化焊 压力焊压力焊 钎焊钎焊利用局部加热，利用局部加热，使焊件接头处使焊件接头处熔化并加入填熔化并加入填充金属，待其充金属，待其冷却凝固后连冷却凝固后连接成整体的焊接成整体的焊接方法。接方法。利用加热或其它利用加热或其它方法使金属接头方法使金属接头处于半熔化或高处于半熔化或高塑性状态，在足塑性状态，在足够的压力下产生够的压力下产生塑性变形，通过塑性变形，通过原子间的结合连原子间的结合连结金属的方法。结金属的方法。利用低熔点钎利用低熔点钎料被加热熔化，料被加热熔化，在焊件接头处在焊件接头处与母材相互扩与母材相互扩散而形成焊接散而形成焊接接头的方法。接头的方法。熔焊熔焊压焊压焊

6、钎焊钎焊电弧焊电弧焊(手弧焊手弧焊、气体保护焊气体保护焊、埋弧焊埋弧焊)电渣焊、电渣焊、电子束焊电子束焊、激光焊、激光焊等离子弧焊等离子弧焊电阻焊电阻焊、摩擦焊、超声波焊、摩擦焊、超声波焊爆炸焊爆炸焊、扩散焊、高频焊、扩散焊、高频焊软钎焊软钎焊、硬钎焊硬钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将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，填材熔化温度，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充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。件的方法。 v焊接在工业中的应用：焊接在工业

7、中的应用：（1）金属结构的焊接。如锅炉、压力容器、管道、桥梁、海洋平台和起重机等，船舶、车辆、飞机、火箭的梁架和外壳。v焊接在工业中的应用：焊接在工业中的应用：（1 1）建筑与桥梁建筑与桥梁：高楼建筑和大桥结构中的高楼建筑和大桥结构中的钢筋骨架一般采用焊接方法连接钢筋骨架一般采用焊接方法连接 。（2 2）造船造船：大型船舶的船体一般采用焊接结：大型船舶的船体一般采用焊接结构构 。（3 3）锅炉：锅炉压力容器结构体积大，一般锅炉：锅炉压力容器结构体积大，一般采用焊接结构采用焊接结构 。（4 4）车辆车辆：汽车和火车车身结构大而复杂，汽车和火车车身结构大而复杂，一般采用焊接结构一般采用焊接结构 （

8、5）机械零件的焊接。如轴、齿轮、锻模）机械零件的焊接。如轴、齿轮、锻模和刀具等。和刀具等。 水轮机转轮15焊接的蜗壳 水轮机转轮13北京国家大剧院 芜湖长江大桥 大型30万吨原油船 液化汽船千吨级热壁加氢反应器 600MW电站锅炉汽包 大型空间环境模拟舱 “神舟”飞船铝合金T型底板焊接生产线 汽车消音器焊接专机 手动变位机（平衡式） 奥运会主体育场国家体育场是目前中国投资规模最大、科技含量最高国家体育场是目前中国投资规模最大、科技含量最高的体育场所，被誉为的体育场所，被誉为“第四代体育场馆第四代体育场馆”。它是世界最大的。它是世界最大的钢结构建筑体育馆，而且在世界建筑发展史上也将具有开创钢结构

9、建筑体育馆，而且在世界建筑发展史上也将具有开创性的意义钢结构工程是整个国家体育场工程中技术含量最高、性的意义钢结构工程是整个国家体育场工程中技术含量最高、施工难度最大、安全风险最大的关键项目。施工难度最大、安全风险最大的关键项目。国家体育场造型呈双曲面马鞍形，东西向结构高度为国家体育场造型呈双曲面马鞍形，东西向结构高度为米，南北向结构高度为米，钢结构最大跨度长轴米，南北向结构高度为米，钢结构最大跨度长轴米，短轴米，由榀门式桁架围绕体育场内部米，短轴米，由榀门式桁架围绕体育场内部碗状看台旋转而成，结构组件相互支撑，形成网格状构架，碗状看台旋转而成，结构组件相互支撑，形成网格状构架，组成体育场整个

10、的组成体育场整个的“鸟巢鸟巢”造型。造型。 在国家体育场钢结构吊装过程中，面临构件运输距离在国家体育场钢结构吊装过程中，面临构件运输距离长、组拼安装难度大、高空焊接工作量大、吊装单元吨位长、组拼安装难度大、高空焊接工作量大、吊装单元吨位重、起重位高、构件造型复杂且节点数量多、超大型吊装重、起重位高、构件造型复杂且节点数量多、超大型吊装机械多等诸多前所未遇的困难。机械多等诸多前所未遇的困难。 该该“鸟巢鸟巢”钢结构施工部分由绍兴一民企钢结构施工部分由绍兴一民企浙江浙江精工钢结构有限公司承担。精工钢结构有限公司承担。该工程主要分两部分操作，一部分为场内制作，该工程主要分两部分操作，一部分为场内制作

11、，主要在绍兴制作好后运到北京安装；另一部分是具体主要在绍兴制作好后运到北京安装；另一部分是具体的安装工作。为解决这一难题，精工钢构应用了日本的安装工作。为解决这一难题，精工钢构应用了日本医学上头颅骨再造的科学技术原理，发挥自己公司加医学上头颅骨再造的科学技术原理，发挥自己公司加工制造数控机械的优势，再与吉林大学共同研发出用工制造数控机械的优势，再与吉林大学共同研发出用于大吨位、大厚板异形件加工的无模成形技术软件。于大吨位、大厚板异形件加工的无模成形技术软件。在在“鸟巢鸟巢”焊接过程中，精工使用了焊接机器人。焊接过程中，精工使用了焊接机器人。2.1 熔焊原理及过程熔焊原理及过程1、熔焊本质熔焊本

12、质及特点及特点： 熔化焊的本质熔化焊的本质是小熔池熔炼与是小熔池熔炼与铸造，是金属熔铸造，是金属熔化与结晶的过程。化与结晶的过程。通过熔化使表面通过熔化使表面消失，通过结晶消失，通过结晶形成金属键和共形成金属键和共同晶粒使分离的同晶粒使分离的两件成为一个共两件成为一个共同的整体同的整体 熔池熔池存在时间短，温度高；冶金过程进存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响区大。行不充分，氧化严重；热影响区大。 结晶结晶：冷却速度快，结晶后易生成粗大：冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。的柱状晶。2、熔化焊的三要素：、熔化焊的三要素：1) 热源：能量要集中，温度要高。以保证热源：能量要

13、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、电子的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。束和激光。2.1 熔焊原理及过程熔焊原理及过程2) 熔池的保护熔池的保护： 可用渣保护、气保护和渣可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。给熔池过渡合金元素。3) 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保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到机械性能和其它性能的要求，素，并达到机械性能和其它性能的要求

14、，主要有焊芯和焊丝。主要有焊芯和焊丝。2.1 熔焊原理及过程熔焊原理及过程v 热源：热源：v电弧：是指两电极之间强烈而持久的气体放电电弧：是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。现象。电弧三个区：阴极区、阳极区和弧柱区。电弧三个区：阴极区、阳极区和弧柱区。阴极区阴极区-电子发射区。电子发射区。阳极区阳极区-接收电子。接收电子。弧柱区弧柱区-气体电离区。气体电离区。v电弧的温度：电弧的温度：弧柱区弧柱区60008000K, 阳极区阳极区2600K, 阴极区阴极区2400K。2 2、熔池的保护、熔池的保护渣保护：渣保护：1 1渣保护：渣保护：v使熔池与空气隔离，使熔池与空气隔离，防止金属氧化和吸气

15、；防止金属氧化和吸气；v向熔池过渡合金元向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能；素，提高焊缝性能；v同时，还可以减少同时，还可以减少散热，提高生产率，散热，提高生产率，防止强光辐射。防止强光辐射。（1 1）焊剂：）焊剂： 焊剂牌号、分类和用途：焊剂牌号、分类和用途：v焊剂有熔炼焊剂和非熔炼焊剂两类，非熔炼焊剂又焊剂有熔炼焊剂和非熔炼焊剂两类，非熔炼焊剂又有烧结焊剂和粘结焊剂两种。熔炼焊剂主要起保护有烧结焊剂和粘结焊剂两种。熔炼焊剂主要起保护作用，非熔炼焊剂除了起保护作用外还可以起渗合作用，非熔炼焊剂除了起保护作用外还可以起渗合金，脱氧、去硫等冶金作用。金，脱氧、去硫等冶金作用。v焊剂是由焊剂是由Si

16、OSiO2 2，MnOMnO、MgOMgO及及CaFCaF等组成的硅酸盐，等组成的硅酸盐，根据其中硅、锰、氟的含量不同，可分为无锰、低根据其中硅、锰、氟的含量不同，可分为无锰、低锰、中锰和高锰型。锰、中锰和高锰型。v焊剂也可用焊剂也可用“焊剂焊剂”的汉语拼音首写字母的汉语拼音首写字母“HJ”HJ”来来表示。表示。2 2、熔池的保护、熔池的保护渣保护：渣保护： 焊剂保护的效果：焊剂保护的效果：v形成熔融的液态焊剂薄膜；形成熔融的液态焊剂薄膜；v通过冶金反应合金化及去氢；通过冶金反应合金化及去氢； 合金化：增加及调整焊缝中的合金化：增加及调整焊缝中的SiSi、MnMn含量；含量； 去氢：焊剂中加入

17、去氢：焊剂中加入CaF2CaF2。2 2、熔池的保护、熔池的保护渣保护：渣保护：(2)(2)电渣：电渣： 除应有焊剂的基本性能外，电渣还应有合适的电导率，除应有焊剂的基本性能外，电渣还应有合适的电导率，高的蒸发温度。高的蒸发温度。 一般一般SiOSiO2 2含量愈高，电导率愈低，粘度愈高；钙和其他含量愈高，电导率愈低，粘度愈高；钙和其他元素的氟化物和钛的氧化物使渣的电导率增大，粘度减小。元素的氟化物和钛的氧化物使渣的电导率增大，粘度减小。 电渣的种类有高电导率的焊剂电渣的种类有高电导率的焊剂170170，中等电导率的焊剂，中等电导率的焊剂252252和低电导率的焊剂和低电导率的焊剂360360

18、。2 2、熔池的保护、熔池的保护渣保护：渣保护：（2 2）气保护：）气保护：用于保护熔池和溶滴的用于保护熔池和溶滴的气体应是惰性气体，并气体应是惰性气体，并在高温下不分解，或是在高温下不分解，或是低氧化性的不溶于金属低氧化性的不溶于金属液体的双原子气体液体的双原子气体( (如如ArAr或或COCO2 2) )。喷嘴结构应尽可能使气喷嘴结构应尽可能使气体以层流流出。体以层流流出。 2 2、熔池的保护、熔池的保护气保护：气保护：（1 1） 氩气：氩气：v氩气为惰性气体，比空气重氩气为惰性气体，比空气重25%25%；高温下；高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学不溶入液态金属，也不与金属发生化学反

19、应，是一种理想的保护气体。反应，是一种理想的保护气体。v由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。就很稳定。v氩弧焊一般要求氩气纯度达氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%99.9%。氩弧。氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。作要求严格，否则就会影响焊缝质量。2 2、熔池的保护、熔池的保护气保护：气保护：（2 2） COCO2 2气体：气体：vCOCO2 2为无色无味气体，密度是空气的为无色无味气体，密度是空气的1.51.5倍，倍，在常温下很稳定，但在高温下易分解。在常温下很稳定，但在高温下易

20、分解。vCOCO2 2气体密度大，受热后体积膨胀大，所气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。效果良好。v但但COCO2 2气体为氧化性气体，在高温下将分气体为氧化性气体，在高温下将分解为解为COCO和和O O2 2：所以二氧化碳在高温时有强：所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。烈的氧化性。2 2、熔池的保护、熔池的保护气保护：气保护：高温下同时有高温下同时有COCO2 2、O O2 2、COCO存在。合金元素存在。合金元素的氧化烧损主要产生于高温分解出来的原的氧化烧损主要产生于高温分解出来的原子氧的氧化作用。子氧的氧化

21、作用。进入熔池中的进入熔池中的FeOFeO与与C C作用，在液态金属中作用，在液态金属中产生产生COCO气体；气体；进入熔滴中的进入熔滴中的FeOFeO与与C C作用，易产生飞溅。作用，易产生飞溅。合金元素烧损、合金元素烧损、COCO气孔和飞溅是气孔和飞溅是CO2CO2焊接的焊接的三个主要问题，通过加药芯来改善。三个主要问题，通过加药芯来改善。2 2、熔池的保护、熔池的保护气保护：气保护：药皮药皮气体气体渣壳渣壳焊缝焊缝工件工件焊芯焊芯熔滴熔滴熔渣熔渣熔池熔池2 2、熔池的保护、熔池的保护渣气联合保护：渣气联合保护：（3 3）渣气联合保护：）渣气联合保护： 利用渣的良好的冶金反应和焊缝成形特利

22、用渣的良好的冶金反应和焊缝成形特点，以及气体的优良电弧热效率和稳弧作用，点，以及气体的优良电弧热效率和稳弧作用，可获得良好的熔池保护效果。如焊条的药皮可获得良好的熔池保护效果。如焊条的药皮及及COCO2 2+ +药芯。药芯。2 2、熔池的保护、熔池的保护渣气联合保护：渣气联合保护：药皮：药皮：药皮成分：稳弧剂、合金化剂、脱氧剂、去氢药皮成分：稳弧剂、合金化剂、脱氧剂、去氢剂、粘结剂等。剂、粘结剂等。药皮类型：酸性药皮与碱性药皮。药皮类型：酸性药皮与碱性药皮。 酸性药皮工艺性好，因为无反电离物质酸性药皮工艺性好，因为无反电离物质CaF2,CaF2,因而电弧易引因而电弧易引燃批，引燃后燃烧稳定，脱

23、渣性好，焊缝成形美观，碱性药皮燃批，引燃后燃烧稳定，脱渣性好，焊缝成形美观，碱性药皮则相反，工艺性差；则相反，工艺性差； 碱性药皮焊缝含氢量低，焊接质量好。碱性药皮焊缝含氢量低，焊接质量好。CO2+CO2+药芯：药芯：3 3、填充金属：、填充金属： 当焊缝较宽时，靠母材的熔化不能填满焊缝，当焊缝较宽时，靠母材的熔化不能填满焊缝，这时，必须用焊丝填满。这时，必须用焊丝填满。 另外，为了提高焊缝性能，使焊缝与母材等强另外，为了提高焊缝性能，使焊缝与母材等强度，必须用焊丝过渡合金元素。度，必须用焊丝过渡合金元素。 常用的焊条钢芯为碳素钢丝、合金钢丝和不锈常用的焊条钢芯为碳素钢丝、合金钢丝和不锈钢丝。

24、如钢丝。如H08H08、H08AH08A、H08MnAH08MnA。 焊丝有焊丝有H10Mn2H10Mn2、H08MnAH08MnA、H08MnMoA H08MnMoA H08Mn2MoAH08Mn2MoA、Cr19Ni9Cr19Ni9、H08MnSiH08MnSi等，其碳含量较等，其碳含量较低，硅含量也较低，低，硅含量也较低，P P和和S0.03%S0.03%。以保证焊缝有。以保证焊缝有较高的强度和韧性。较高的强度和韧性。H H代表焊接用钢丝，其后的代表焊接用钢丝，其后的两位数字代表含碳量的万分之几；两位数字代表含碳量的万分之几；A A为高级优质为高级优质钢；钢；E E代表特级优质钢。代表特

25、级优质钢。第二节第二节 焊接接头的组织与性焊接接头的组织与性能能焊接热循环焊接热循环：焊接热循环焊接热循环-焊缝焊缝及其附近的母材经及其附近的母材经受的加热和冷却作受的加热和冷却作用。用。焊接接头由焊缝区、焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区熔合区和热影响区组成。组成。焊缝区焊缝区：产生熔化和凝固的区域称为焊缝区：产生熔化和凝固的区域称为焊缝区 热影响区热影响区：受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材：受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域。因焊接热作用发生组织或性能变化的区域。熔合线：熔焊焊缝和母材的交界线熔合线：熔焊焊缝和母材的交界线熔合区，熔合线两侧熔合区，熔合

26、线两侧有一个很窄的焊缝与有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区，热影响区的过渡区，也称半熔化区。也称半熔化区。影响焊接接头性能的因素：影响焊接接头性能的因素：焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩，当拘束很大时（如大平板不能自由膨胀和收缩，当拘束很大时（如大平板对接），则会产生残余应力，无残余变形。当拘对接），则会产生残余应力，无残余变形。当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，又产生残余变形。又产生残余变形。焊件焊后的变形形式主要有尺寸收缩、角变形、焊件焊后的变形形式主要有尺寸收缩、角

27、变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。焊接变形和焊接应力焊接变形和焊接应力焊接变形和焊接应力的危害：焊接变形和焊接应力的危害：产生焊接变形，产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困难，间隙大小可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。焊接残余应力会增加不一致等，从而影响焊件质量。焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能力；还会引起裂纹，工件工作时的内应力，降低承载能力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹甚至造成脆断，应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹 。残。残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰

28、减而产余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产生一定的变形，使构件尺寸不稳定。生一定的变形，使构件尺寸不稳定。 危害危害1危害危害2焊接应力和变形的防止：焊接应力和变形的防止： 焊接顺序对应力和变形影响及消除焊接顺序对应力和变形影响及消除 焊接顺序对应力和变形影响及消除焊接顺序对应力和变形影响及消除 严重的焊接变形应消除，常采用机械矫正严重的焊接变形应消除，常采用机械矫正法，通常只适于塑性好的低碳钢和普通低法，通常只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。火焰矫正法是利用火焰加热的热合金钢。火焰矫正法是利用火焰加热的热变形方法，一般也仅适用于塑性好，且无变形方法，一般也仅适用于塑性好，且无淬硬

29、倾向的材料。淬硬倾向的材料。焊接应力和变形的防止：焊接应力和变形的防止： 焊接缺陷焊接缺陷焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷。陷。一、焊接裂纹：一、焊接裂纹：1 1、热裂纹热裂纹： 特征：发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中形成，特征：发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中形成，叫叫结晶裂纹结晶裂纹。发生在热影响区，在加热到过热温。发生在热影响区，在加热到过热温度时因晶间低熔点杂质发生熔化而产生，叫度时因晶间低熔点杂质发生熔化而产生，叫液化液化裂纹裂纹。裂纹沿晶间开裂，有氧化色彩。裂纹沿晶

30、间开裂，有氧化色彩。 产生原因：，低熔点杂质偏析，晶间存在液态产生原因：，低熔点杂质偏析，晶间存在液态薄膜；接头存在拉应力。薄膜；接头存在拉应力。 防止措施：控制低熔点杂质，防止措施：控制低熔点杂质，S S、P P等；适当提等；适当提高焊缝成形系数，防止中心偏析；碳含量应在高焊缝成形系数，防止中心偏析；碳含量应在0.10%0.10%以下；减小焊接应力。以下；减小焊接应力。2 2、冷裂纹：、冷裂纹： 形态特征：焊道下裂纹、形态特征：焊道下裂纹、 焊趾裂纹、焊根裂纹。焊趾裂纹、焊根裂纹。 冷裂纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹无氧化色彩。冷裂纹无氧化色彩。

31、最主要、最常见的冷裂纹是最主要、最常见的冷裂纹是延迟裂纹延迟裂纹，即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹。即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹。延迟裂纹的产生原因：延迟裂纹的产生原因： 焊接接头淬火倾向严重，产生淬火组织，导致焊接接头淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。接头性能脆化。 焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆成大量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化。化。 存在较大的拉应力。存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后需延迟所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。

32、由于是氢一段时间才出现。由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。所诱发的，也叫氢致裂纹。防止延迟裂纹的措施：防止延迟裂纹的措施：应严格控制焊缝含氢量和焊接应严格控制焊缝含氢量和焊接工艺规范，防止淬火组织产生工艺规范，防止淬火组织产生 选用碱性焊条或焊剂；选用碱性焊条或焊剂； 焊前严格清理，减少氢的来源。焊前严格清理，减少氢的来源。试验：试验：J507J507焊条：焊条：使用前未经烘干，扩散氢含量：使用前未经烘干，扩散氢含量：15.1cm15.1cm3 3/100g/100g350350烘干烘干2 2小时，扩散氢含量：小时，扩散氢含量：5.8cm5.8cm3 3/100g/100g400400烘干烘干2

33、 2小时，扩散氢含量：小时，扩散氢含量：4.3cm4.3cm3 3/100g/100g说明焊条烘干是非常有效和必要的。说明焊条烘干是非常有效和必要的。 工件焊前预热，焊后缓冷。工件焊前预热，焊后缓冷。 采取减小焊接应力的工艺措施。采取减小焊接应力的工艺措施。 焊后立即进行去氢（后热）处理，加热焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到到250250，保温，保温2 26h6h，使焊缝金属中的，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。扩散氢逸出金属表面。 焊后进行清除应力的退火处理。焊后进行清除应力的退火处理。 二、气孔：二、气孔：1 1、焊缝气孔的种类：、焊缝气孔的种类：氢气孔：熔池结晶时氢的溶解度急速下降

34、，氢气孔：熔池结晶时氢的溶解度急速下降，析出氢气，产生氢气孔析出氢气，产生氢气孔 一氧化碳气孔：当熔池氧化严重时，熔池一氧化碳气孔：当熔池氧化严重时，熔池存在较多的存在较多的FeOFeO，在熔池温度下降时，将发生，在熔池温度下降时，将发生如下反应：如下反应： FeO+CFe+CO FeO+CFe+CO此时，若熔池已开始结晶，则此时，若熔池已开始结晶，则COCO将来不及逸将来不及逸出，便产生出，便产生COCO气孔。气孔。 氮气孔：熔池保护不好时，空气中的氮溶氮气孔：熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池而产生。入熔池而产生。2 2、防止气孔的方法：、防止气孔的方法：焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及

35、其两焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及其两侧的母材要清除锈、油和水。焊接时采用短侧的母材要清除锈、油和水。焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。弧焊，采用碱性焊条。COCO2 2焊时，采用药芯焊焊时，采用药芯焊丝或低碳材料。丝或低碳材料。焊接检验焊接检验一、焊接检验过程：一、焊接检验过程：焊接质量检验是焊接结构生产过程的重要焊接质量检验是焊接结构生产过程的重要组成部分。组成部分。焊接质量检验应包括焊前检验、焊接生产焊接质量检验应包括焊前检验、焊接生产中的检验和焊后成品检验。中的检验和焊后成品检验。二、外观检验二、外观检验 ：用肉眼或低倍数（小于用肉眼或低倍数（小于2020倍）放大镜检查倍）放大镜检查

36、焊缝区有否可见的缺陷，如表面气孔、咬焊缝区有否可见的缺陷，如表面气孔、咬边、未焊透、裂缝等，并检查焊缝外形及边、未焊透、裂缝等，并检查焊缝外形及尺寸是否合乎要求。尺寸是否合乎要求。 三、无损检验：三、无损检验：1 1磁粉检验：磁粉检验：磁粉检验原理是在工件上外加一磁场，当磁粉检验原理是在工件上外加一磁场，当磁力线通过完好的焊件时，它是直线进行磁力线通过完好的焊件时，它是直线进行的。当有缺陷存在时，磁力线就会发生扰的。当有缺陷存在时，磁力线就会发生扰乱。乱。2 2着色检验：着色检验：涂上白色的显示剂，借助毛细管作用，缺涂上白色的显示剂，借助毛细管作用，缺陷处的红色渗透剂即显示出来，可用陷处的红色

37、渗透剂即显示出来，可用4 41010倍放大镜形象地看出缺陷位置与形状。倍放大镜形象地看出缺陷位置与形状。 3 3超声波检验超声波检验超声波的频率在超声波的频率在20000Hz20000Hz以上，具有能透入以上，具有能透入金属材料深处的特性，而且由一种介质进金属材料深处的特性，而且由一种介质进入另一种介质截面时，在界面发生反射波，入另一种介质截面时，在界面发生反射波，因此检测焊件时，在荧光屏上可看到始波因此检测焊件时，在荧光屏上可看到始波和底波。和底波。4 4X X射线和射线和射线检验射线检验X X射线和射线和射线都是电磁波，都能不同程度射线都是电磁波，都能不同程度地透过金属。相应部位的底片感光

38、较强，地透过金属。相应部位的底片感光较强，底片冲出后，就在缺陷部位上显示出明显底片冲出后，就在缺陷部位上显示出明显可见的黑色条纹和斑点。可见的黑色条纹和斑点。 四、机械性能试验：四、机械性能试验：为评定焊接接头或焊缝金属的机械性能，为评定焊接接头或焊缝金属的机械性能，常做的试验是拉伸试验、冲击试验、弯曲常做的试验是拉伸试验、冲击试验、弯曲及压扁试验、硬度试验和疲劳试验等。及压扁试验、硬度试验和疲劳试验等。五、密封性检验：五、密封性检验：用于检验常压或受压很低的容器或管道的用于检验常压或受压很低的容器或管道的焊缝致密性，看其是否有穿透性缺陷，常焊缝致密性，看其是否有穿透性缺陷，常采用以下的方法：

39、采用以下的方法：(1)(1)静气压试验静气压试验(2)(2)煤油检验煤油检验(3)(3)水压试验水压试验 1 1、手工电弧焊的原理手工电弧焊的原理(Fundamentals of Manual (Fundamentals of Manual arc-welding)arc-welding)： 利用药皮和焊芯为电极，而工件为另利用药皮和焊芯为电极，而工件为另一电极，通过短路引燃电弧，在电弧的高一电极，通过短路引燃电弧，在电弧的高温下，药皮产生大量的气体和熔渣，以实温下，药皮产生大量的气体和熔渣，以实现气渣联合保护。焊芯熔化后形成焊缝，现气渣联合保护。焊芯熔化后形成焊缝，以保证焊缝的化学成分和机械

40、性能。以保证焊缝的化学成分和机械性能。直流电源工件焊条直流电源 工件焊条2 2、手工电弧焊的工艺：、手工电弧焊的工艺：（1 1）直流手工电弧焊：焊接电源为直流电源，分）直流手工电弧焊：焊接电源为直流电源，分直流正接和直流反接。直流正接和直流反接。直流正接是工件接电源的正极，焊条接负极，可获直流正接是工件接电源的正极，焊条接负极，可获得较大的熔深，适于厚板的焊接。得较大的熔深，适于厚板的焊接。直流反接与正接相反，焊条接正极，可实现薄板的直流反接与正接相反，焊条接正极，可实现薄板的快速焊接。快速焊接。（2 2）交流手工电弧焊：电源为交流电源。两极不存）交流手工电弧焊：电源为交流电源。两极不存在温度

41、差。主要用于酸性焊条的焊接。在温度差。主要用于酸性焊条的焊接。 焊条焊条涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，它由药皮涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯两部分组成。和焊芯两部分组成。焊芯焊芯焊条中被药皮包覆的金属芯。焊条中被药皮包覆的金属芯。 药皮药皮压涂在焊芯表面上的涂料层。压涂在焊芯表面上的涂料层。 电焊条：手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。电焊条：手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。1. 焊芯焊芯 牌牌 号号化学成分化学成分质量分数质量分数(%)用用 途途FeCMnSiCrNiSPH08余余0.100.30.550.030.200.300.040.04一一 般般焊接结构焊接结

42、构H08A余余0.100.30.550.030.200.30.030.03重重 要要 的的焊接结构焊接结构H08-MnA余余0.100.81.10.0.070.200.300.030.03用用 做做 埋埋 弧弧自动焊钢丝自动焊钢丝 表4-1 碳素钢焊接钢芯的牌号和化学成分3.1 手手 弧弧 焊焊 2. 焊条药皮焊条药皮药皮的作用：药皮的作用： 容易引弧和提高电弧的稳定性；容易引弧和提高电弧的稳定性； 造气、造渣包围和覆盖熔池，保护焊造气、造渣包围和覆盖熔池，保护焊缝；缝； 提供合金元素渗入焊缝，提供合金元素渗入焊缝， 保证焊缝的保证焊缝的机机 械性能和焊接工艺性能。械性能和焊接工艺性能。 药皮

43、的配方及原材料的作用见表。药皮的配方及原材料的作用见表。 3.1 手手 弧弧 焊焊 原原 料料 名名焊焊条号条号大大理理石石菱菱苦苦土土长长石石云云母母金金红红石石钛钛白白粉粉石石英英砂砂白白泥泥萤萤石石钛钛铁铁硅硅铁铁钼钼铁铁中中碳碳锰锰铁铁纯纯碱碱木木屑屑结结422147810251011132结结502156.56726.5912217结结507521.57181244.51原原 料作料作 用用造气、造造气、造渣、稳弧渣、稳弧造渣、稳弧造渣、稳弧造造 渣渣脱脱 氧氧、合金化合金化、造造渣渣稳弧稳弧造气造气、脱脱 氧氧表 常用电焊条药皮配方3.1 手手 弧弧 焊焊 3. 焊条的种类及编号焊

44、条的种类及编号 焊条按牌号分为结构钢焊条、不锈钢焊条、焊条按牌号分为结构钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条等十大类堆焊焊条、铸铁焊条等十大类. 如结构钢焊条的牌号如结构钢焊条的牌号: J422, “J”表示结构钢表示结构钢焊条焊条, “42”表示焊缝金属抗拉强度最低值的表示焊缝金属抗拉强度最低值的1/10(即即420MPa), 最后的最后的“2”表示药皮类型为表示药皮类型为钛钙型钛钙型, 属于酸性焊条属于酸性焊条, 交直流电两用交直流电两用. 焊条钢芯的直径即焊条直径，最小的为焊条钢芯的直径即焊条直径，最小的为0.4 mm，最大的为，最大的为9mm，以直径为，以直径为3.25mm的应的应用

45、最广。用最广。3.1 手手 弧弧 焊焊 酸性焊条药皮中主要含有酸性焊条药皮中主要含有SiO2、TiO2、MnO等和少量有机物，熔渣呈酸性，熔渣的等和少量有机物，熔渣呈酸性，熔渣的氧化性较强，合金元素烧损较大。焊缝中氧、氧化性较强，合金元素烧损较大。焊缝中氧、氮含量较高，脱硫能力差，且氢含量较多，氮含量较高，脱硫能力差，且氢含量较多，焊缝塑性、韧性差，易产生裂纹。但酸性焊焊缝塑性、韧性差，易产生裂纹。但酸性焊条稳弧性好，焊接操作工艺性好，价格较低，条稳弧性好，焊接操作工艺性好，价格较低，交直流两用，应用广泛。交直流两用，应用广泛。 焊条按熔渣化学性能分为酸性焊条和碱性焊条。焊条按熔渣化学性能分为

46、酸性焊条和碱性焊条。3.1 手手 弧弧 焊焊 碱性焊条药皮中含有较多的碱性焊条药皮中含有较多的CaO、FeO、MnO、Na2O等，等，含有氟石，含有氟石，熔渣呈碱性，属熔渣呈碱性，属低氢焊条，焊缝抗裂性好。常用直流电弧低氢焊条，焊缝抗裂性好。常用直流电弧焊。焊。 结构钢焊条牌号中末位数字为结构钢焊条牌号中末位数字为15的属的属酸性焊条，酸性焊条，6、7为碱性焊条；为碱性焊条；16可交直流可交直流两用，两用，7只能直流焊。只能直流焊。3.1 手手 弧弧 焊焊 4. 焊条的选用原则焊条的选用原则 焊条的种类很多，各有其适用范围，通焊条的种类很多，各有其适用范围，通常是根据焊件化学成分、机械性能、抗

47、裂性、常是根据焊件化学成分、机械性能、抗裂性、耐腐蚀性以及高温性能等要求，选用相应的耐腐蚀性以及高温性能等要求，选用相应的焊条类型及牌号。焊条类型及牌号。 对低碳钢和普通低合金钢结构，一般按钢对低碳钢和普通低合金钢结构，一般按钢材强度等级来选用相应焊条。应注意两者强材强度等级来选用相应焊条。应注意两者强度等级的区别。度等级的区别。 低碳钢与低合金结构钢焊接，按强度较低的钢低碳钢与低合金结构钢焊接，按强度较低的钢 材选用相应的焊条。材选用相应的焊条。 铸铁因含碳量高等原因，一般选用碱性焊条并铸铁因含碳量高等原因，一般选用碱性焊条并 配以适当的工艺措施。配以适当的工艺措施。 焊接不锈钢或耐热钢等特

48、殊性能要求的钢材，焊接不锈钢或耐热钢等特殊性能要求的钢材， 应选用相应的专用焊条。应选用相应的专用焊条。3.1 手手 弧弧 焊焊 同一等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要同一等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要 考虑焊接件的结构形状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、 载荷性质载荷性质(动载或静载动载或静载) 和钢材的抗裂性能而定。和钢材的抗裂性能而定。 （4 4）酸性焊条与碱性焊条比较：酸性焊条药皮不）酸性焊条与碱性焊条比较：酸性焊条药皮不含含CaFCaF2 2，生成的气体主要为，生成的气体主要为H H2 2和和COCO，脱硫、脱磷能，脱硫、脱磷能力差，焊缝含

49、氢量高韧性差。碱性焊条药皮含有大力差，焊缝含氢量高韧性差。碱性焊条药皮含有大量的量的CaCOCaCO3 3和和CaFCaF2 2，生成的气体主要为，生成的气体主要为COCO和和COCO2 2，脱，脱硫、脱磷能力强，焊缝含氢量低韧性好。硫、脱磷能力强，焊缝含氢量低韧性好。但碱性焊条工艺性差，只能在直流电流时焊接。但碱性焊条工艺性差，只能在直流电流时焊接。手工电弧焊的接头过热区宽，热影响区也宽，所以手工电弧焊的接头过热区宽，热影响区也宽，所以只适合于焊接性好的低碳钢的焊接。而且生产率低，只适合于焊接性好的低碳钢的焊接。而且生产率低，金属浪费大，生产条件差。故只用于单件、小批量金属浪费大，生产条件差

50、。故只用于单件、小批量短焊缝的焊接。短焊缝的焊接。二、二、埋弧焊埋弧焊：1 1、埋弧自动焊的原理及特点：、埋弧自动焊的原理及特点：埋弧焊原理埋弧焊原理：埋弧焊是用焊剂进行渣保护，焊丝埋弧焊是用焊剂进行渣保护，焊丝为一电极在焊剂层下引燃电弧燃烧的熔焊方法为一电极在焊剂层下引燃电弧燃烧的熔焊方法 。埋弧焊特点：埋弧焊特点：v埋弧自动焊是用焊剂进行渣保护，热效率高；埋弧自动焊是用焊剂进行渣保护，热效率高；v焊丝为连续的盘状焊丝，焊接无飞溅，可实现大焊丝为连续的盘状焊丝，焊接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产率高。电流高速焊接，生产率高。v金属利用率高。焊接质量好。劳动条件好。金属利用率高。焊接质量好

51、。劳动条件好。v但只能用于长平直焊缝和环焊缝的焊接。但只能用于长平直焊缝和环焊缝的焊接。1漏斗漏斗 2焊丝盘焊丝盘 3焊丝焊丝 4自动焊机头自动焊机头 5导电嘴导电嘴 6焊缝焊缝 7渣壳渣壳 8焊件焊件 9焊剂焊剂 三、气体保护焊三、气体保护焊：1 1氩弧焊氩弧焊：利用氩气保护电弧热源及利用氩气保护电弧热源及焊缝区进行焊接。焊缝区进行焊接。(1) (1) 钨极氩弧焊钨极氩弧焊：v以钨钍合金和钨铈合金以钨钍合金和钨铈合金为阴极，形成不熔化极氩为阴极，形成不熔化极氩弧焊。弧焊。v一般采用直流正接（否一般采用直流正接（否则容易烧损钨极）。则容易烧损钨极）。v通常用来焊薄板。通常用来焊薄板。 （2 2）熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊：v以焊丝为一电极（正以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极极），工件为另一电极（负极），所用电流比（负极），所用电流比较大，生产率高。较大，生产率高。v熔化极氩弧焊通常采熔化极氩弧焊通常采用直流反接，这对于焊用直流反接，这对于焊铝工件正好有铝工件正好有“阴极破阴极破碎碎