第四章第一二节

1、1第第4章章 焊接成形焊接成形主要内容：主要内容：u 焊接的分类、特点及应用焊接的分类、特点及应用u 焊接的基本原理焊接的基本原理u 常用焊接方法的特点及应用常用焊接方法的特点及应用u 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能u 焊接结构设计焊接结构设计24.1 概概 述述主要内容：主要内容：u 常用的连接方法常用的连接方法u 焊接的实质焊接的实质u 焊接的分类、特点及应用焊接的分类、特点及应用3u常用连接方法常用连接方法机械连接机械连接: 螺纹连接、铆接、销螺纹连接、铆接、销钉连接、键连接、等。钉连接、键连接、等。胶接胶接：利用的是胶黏剂。利用的是胶黏剂。焊接焊接：金属间的连接是借助于：

2、金属间的连接是借助于原原 子之间的结合力而实现的子之间的结合力而实现的 。销钉销钉键键铆铆钉钉4 通过通过加热、加压加热、加压等工艺措施等工艺措施，使用或不用填充材料，使用或不用填充材料，使焊件连接处达到使焊件连接处达到原子间力原子间力的相互作用，使分离的物体连的相互作用，使分离的物体连接成一个整体的加工工艺，是接成一个整体的加工工艺，是不可拆卸不可拆卸的永久性连接的永久性连接。u 焊接的实质焊接的实质 制造各种金属结构件；制造各种金属结构件； 制造机器零件和工具；制造机器零件和工具； 修复。修复。u 分类分类熔焊熔焊压焊压焊 （图示）（图示）钎焊钎焊u 应用应用5u 焊接的特点焊接的特点 与

3、铆接结构相比，与铆接结构相比，优点优点：可拼小成大，重量轻，省材料；可拼小成大，重量轻，省材料；刚度大，密封性好，刚度大，密封性好，特别适合制造高强度、大刚度特别适合制造高强度、大刚度的中空结构，如压力容器、管道、锅炉等；的中空结构，如压力容器、管道、锅炉等；焊接方法多，适应性强，设计和施工比较简单；等。焊接方法多，适应性强，设计和施工比较简单；等。缺点缺点：焊接结构的残余应力和变形较大，影响焊接质量；焊接结构的残余应力和变形较大，影响焊接质量；焊接接头性能不均匀、止裂性能不如铆接结构好；焊接接头性能不均匀、止裂性能不如铆接结构好；焊接质量检验比较困难；等。焊接质量检验比较困难；等。 6 一艘

4、一艘3030万吨的油轮万吨的油轮，焊缝有，焊缝有10001000公里长，在船公里长，在船体建造中，焊接工时占船体建造总工时的体建造中，焊接工时占船体建造总工时的303040%40%。u 应用举例：应用举例：7 西气东输天然气输送管西气东输天然气输送管线线：全长约：全长约43004300千米。采用焊接千米。采用焊接螺旋管和焊接直缝管。在铺设中，螺旋管和焊接直缝管。在铺设中，采用了自动化焊接技术和其他新采用了自动化焊接技术和其他新型焊接材料和工艺。型焊接材料和工艺。8芜湖长江大桥芜湖长江大桥：全长：全长1010千米，主跨千米，主跨312312米，是亚洲米，是亚洲第一大公路第一大公路/ /铁路两用桥

5、，铁路两用桥，采用整体焊接箱型主桁。采用整体焊接箱型主桁。国家大剧院国家大剧院：其椭球形：其椭球形穹顶长轴穹顶长轴212.2212.2米，短轴米，短轴143.64143.64米，高米，高46.2846.28米，米，焊焊接钢结构的总重量达接钢结构的总重量达64756475吨吨，成为世界最大的穹顶。，成为世界最大的穹顶。94.2 焊接的基本原理焊接的基本原理主要问题：主要问题：以熔焊为主以熔焊为主u 焊接电弧的产生及其特点焊接电弧的产生及其特点u 焊接接头的组织和性能特点焊接接头的组织和性能特点u 焊接应力与变形及其预防措施焊接应力与变形及其预防措施u 金属的焊接性金属的焊接性4.2.1 4.2.

6、1 焊接电弧焊接电弧 1. 焊接电弧的产生焊接电弧的产生定义定义：指指电极电极与工件间与工件间气体介质气体介质强烈而持久的强烈而持久的放电现象放电现象。特点特点：放电电压低，电流大，热量高而集中，发光强；：放电电压低，电流大，热量高而集中，发光强； 用作焊接热源，既安全，加热效率又高。用作焊接热源，既安全，加热效率又高。产生和存在的两个条件产生和存在的两个条件电源供给能量电源供给能量焊接电源焊接电源气体介质中存在大量电子或离子气体介质中存在大量电子或离子带电质点传导电流带电质点传导电流焊条、焊丝、钨极、碳棒焊条、焊丝、钨极、碳棒11电弧的产生过程电弧的产生过程 实质实质：使两极间气体介质产生电

7、子和离子（电离）的过程。：使两极间气体介质产生电子和离子（电离）的过程。焊条焊条工件工件焊接电弧+-d例如：例如： 手工电弧焊时，焊条与工件瞬手工电弧焊时，焊条与工件瞬时接触短路，短路时强大的电阻时接触短路，短路时强大的电阻热瞬时产生的高温使周围气体电热瞬时产生的高温使周围气体电离；拉开时，在两极间电场作用离；拉开时，在两极间电场作用下，带电粒子向两极运动形成电下，带电粒子向两极运动形成电流，电弧被引燃。流，电弧被引燃。电弧长度称为电弧长度称为弧长弧长d d，一般，一般2 26mm6mm；d d 电弧电压电弧电压。焊接电弧产生焊接电弧产生12 3个区个区 温度温度/K 热量分布热量分布 阳极区

8、：阳极区： 2600 43弧柱区：弧柱区： 50008000 21阴极区阴极区 ： 2400 36 热量分布：热量分布：阳极区阳极区阴极区阴极区2. 焊接电弧的结构焊接电弧的结构（1）由于电弧在阳极区和阴极区的产热有一定差异，由于电弧在阳极区和阴极区的产热有一定差异， 在使用在使用直流电焊机直流电焊机焊接时，可有焊接时，可有两种接线两种接线方法：方法：直流正接直流正接：工件（），焊条（）；工件（），焊条（）； 熔深大，用于酸性焊条，或厚板的焊接。熔深大，用于酸性焊条，或厚板的焊接。直流反接直流反接：工件（），焊条（）工件（），焊条（） ； 熔深较小，用于碱性低氢焊条，或薄板、熔深较小，用于碱性

9、低氢焊条，或薄板、 低合金结构钢、铝合金的焊接。低合金结构钢、铝合金的焊接。d电弧电压电弧电压， 1.1.焊缝形成过程焊缝形成过程 在电弧高温作用下，在电弧高温作用下，焊条焊条( (焊丝焊丝) )和工件同时产和工件同时产生局部熔化，形成熔池；生局部熔化，形成熔池；熔化的填充金属呈球滴状熔化的填充金属呈球滴状过渡到熔池；电弧沿焊接过渡到熔池；电弧沿焊接方向移动形成动态熔池，方向移动形成动态熔池，熔池前部的加热熔化与后熔池前部的加热熔化与后部的顺序冷却结晶同时进部的顺序冷却结晶同时进行，从而形成焊缝。行，从而形成焊缝。 152. 焊接冶金过程焊接冶金过程 在焊接过程中，液态金属、熔渣和气体之间进行

10、着一系列复杂的冶在焊接过程中，液态金属、熔渣和气体之间进行着一系列复杂的冶金反应，如合金元素的氧化与还原、气体的溶解与析出、有害杂质的去金反应，如合金元素的氧化与还原、气体的溶解与析出、有害杂质的去除等。其特点是：除等。其特点是：电弧和熔池金属温度远高于一般的冶炼温度，使金属元素强烈蒸发电弧和熔池金属温度远高于一般的冶炼温度，使金属元素强烈蒸发与烧损；与烧损；熔池体积小，液态金属的熔化和结晶速度快，各种冶金反应难以达熔池体积小，液态金属的熔化和结晶速度快，各种冶金反应难以达到平衡，使化学成分不均匀，气体和杂质来不及浮出，易产生气孔到平衡，使化学成分不均匀，气体和杂质来不及浮出，易产生气孔和夹渣

11、等缺陷和夹渣等缺陷 ；氧、氢、氮在高温时能溶解于液态金属内氧、氢、氮在高温时能溶解于液态金属内 ，使合金元素烧损，同时，使合金元素烧损，同时易于在焊缝中产生气孔，使焊缝金属的力学性能，尤其是塑性、韧易于在焊缝中产生气孔，使焊缝金属的力学性能，尤其是塑性、韧性显著降低性显著降低 。 焊接过程中必须采取必要的工艺措施，保护熔池，并补充一些焊接过程中必须采取必要的工艺措施，保护熔池，并补充一些烧损的合金元素，以保证焊缝质量。如焊条药皮、埋弧焊剂、保护烧损的合金元素，以保证焊缝质量。如焊条药皮、埋弧焊剂、保护气体（气体（CO2、Ar等等 ）焊接冶金焊接冶金17焊缝区焊缝区熔合区（半熔化区）熔合区（半熔

12、化区）热影响区热影响区低碳钢低碳钢焊接接头的组织变化焊接接头的组织变化焊接焊接接头接头18焊缝区焊缝区：柱状晶，力学性能与母柱状晶，力学性能与母材接近材接近。（按等强度原则选用焊接材料）。（按等强度原则选用焊接材料） 熔合区熔合区：又称半熔化区。晶粒粗又称半熔化区。晶粒粗大，成分和组织不均匀。是大，成分和组织不均匀。是接头中接头中力学性能最差、最薄弱部位力学性能最差、最薄弱部位。热影响区热影响区：因各点热作用不同，因各点热作用不同，又分为：又分为：过热区过热区：粗大过热组织，塑韧性差，：粗大过热组织，塑韧性差，是性能最差区域。是性能最差区域。正火区正火区：晶粒细小均均，强韧性好，：晶粒细小均均

13、，强韧性好，力学性能优于母材。力学性能优于母材。部分相变区部分相变区：晶粒大小不一致，组：晶粒大小不一致，组织不均匀，力学性能比母材稍差。织不均匀，力学性能比母材稍差。194. 改善焊接接头性能的措施改善焊接接头性能的措施 尽量选用低碳和低硫、低磷的钢材作焊接结构材料；尽量选用低碳和低硫、低磷的钢材作焊接结构材料；使热影响区的冷却速度适当。对低碳钢，采用细焊使热影响区的冷却速度适当。对低碳钢，采用细焊丝、小电流、快速焊等措施，可提高接头韧性，减轻丝、小电流、快速焊等措施，可提高接头韧性，减轻接头脆化。对易淬硬钢，在不出现硬脆马氏体的前提接头脆化。对易淬硬钢，在不出现硬脆马氏体的前提下适当地加快

14、冷却速度，有利于改善接头性能。下适当地加快冷却速度，有利于改善接头性能。采用多层焊，利用后层对前层的回火作用，使前层采用多层焊，利用后层对前层的回火作用，使前层的组织和性能得到改善。的组织和性能得到改善。进行焊后热处理。重要的焊接结构，可采用焊后退进行焊后热处理。重要的焊接结构，可采用焊后退火或正火等改善接头韧性。火或正火等改善接头韧性。加热时，加热时， 焊缝区（），周围（）焊缝区（），周围（）冷却后，冷却后， 焊缝区（），周围（）焊缝区（），周围（） 当应力当应力抗拉强度时，焊抗拉强度时，焊缝区会有裂纹产生。缝区会有裂纹产生。21 若焊接区能较自由地变形，则产生若焊接区能较自由地变形，则产生

15、的残余应力较小，而焊接变形较大；若的残余应力较小，而焊接变形较大；若焊接区受到的刚性拘束较大，自由变形焊接区受到的刚性拘束较大，自由变形较困难，则产生的焊接变形较小，而残较困难，则产生的焊接变形较小，而残余应力较大，焊件易产生裂纹。余应力较大，焊件易产生裂纹。 224. 减小焊接残余应力的工艺措施减小焊接残余应力的工艺措施（1 1）采用合理的焊接顺序和方向）采用合理的焊接顺序和方向 先焊先焊1 1、2 2短焊缝，再焊短焊缝，再焊3 3长焊缝。长焊缝。 （2 2）降低接头刚度）降低接头刚度 （3 3）整体预热法）整体预热法 减小温度差，降低应力。减小温度差，降低应力。（4 4）加热减应区法）加热

16、减应区法 焊前把支承座周焊前把支承座周围的壳壁向外顶出，围的壳壁向外顶出，接头刚度降低。接头刚度降低。减应区指工件上需要预热以减小焊接应力的区域。减应区指工件上需要预热以减小焊接应力的区域。5.消除焊接残余应力的方法消除焊接残余应力的方法 焊后去应力退火，消除应力。焊后去应力退火，消除应力。236.减少焊接变形的工艺措施减少焊接变形的工艺措施 （l l）反变形法）反变形法 （2 2）采用合理的焊接顺序和焊接方向）采用合理的焊接顺序和焊接方向 （3 3）刚性固定法）刚性固定法 （4 4）选用适当的焊接方法和工艺参数）选用适当的焊接方法和工艺参数 （5 5）锤击法）锤击法 247.焊接变形的矫正焊

17、接变形的矫正 （1 1）机械矫正法）机械矫正法。利用外力（如用大锤锤击、压力机压等）使构利用外力（如用大锤锤击、压力机压等）使构件产生塑性变形，以抵消焊接变形，多用于厚度不大的构件。图示：件产生塑性变形，以抵消焊接变形，多用于厚度不大的构件。图示：（2 2）火焰矫正法。）火焰矫正法。利用火焰对焊件上焊利用火焰对焊件上焊后尺寸较大的部位局部加热，紧接着水冷或后尺寸较大的部位局部加热，紧接着水冷或空冷，由于冷却后产生的拉应力作用，使焊空冷，由于冷却后产生的拉应力作用，使焊接变形得到矫正。此法简便灵活，工件厚薄接变形得到矫正。此法简便灵活，工件厚薄不受限制，应用较广。不受限制，应用较广。1.1.焊接

18、性的概念焊接性的概念 指金属材料在指金属材料在一定的焊接工艺一定的焊接工艺条件下，获得条件下，获得优质焊优质焊接接头接接头的难易程度，即的难易程度，即“好焊好焊” “不好焊不好焊” 。2.2.评定方法评定方法碳当量估算法碳当量估算法： 对碳钢和低合金结构钢，可用碳当量经验公式为：对碳钢和低合金结构钢，可用碳当量经验公式为：15)()(5)()()(6)()()(CuwNiwVwMowCrwMnwCwCEw影响的主要因素是化学成份影响的主要因素是化学成份26根据经验：根据经验： CE 焊接性焊接性CE0.4时，焊接性良好。除厚大焊件或在低温下焊接时，焊接性良好。除厚大焊件或在低温下焊接时，应考虑

19、预热外，一般焊接工艺即可。时，应考虑预热外，一般焊接工艺即可。CE 0.40.6时，焊接性较差。钢淬硬倾向较大，需时，焊接性较差。钢淬硬倾向较大，需要采取焊前预热或焊后缓冷等工艺措施，防止焊要采取焊前预热或焊后缓冷等工艺措施，防止焊接裂纹产生。接裂纹产生。CE 0.6时，焊接性很差。钢淬硬倾向明显，焊前必须时，焊接性很差。钢淬硬倾向明显，焊前必须较高温度预热；焊接时采取严格的工艺措施，减较高温度预热；焊接时采取严格的工艺措施，减少焊接应力和防止开裂，焊后适当热处理。少焊接应力和防止开裂，焊后适当热处理。注意：估算是粗略的，实际工作中，根据实际情况进行注意：估算是粗略的，实际工作中，根据实际情况

20、进行抗裂试验抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验。及焊接接头使用焊接性的试验。u 熔焊三要素熔焊三要素 （1）焊接）焊接热源热源 能量集中，温度高能量集中，温度高。保证金属快速熔化，减小热影响。保证金属快速熔化，减小热影响区。主要有：区。主要有：电弧电弧、等离子弧、电渣热、激光和电子束等。、等离子弧、电渣热、激光和电子束等。 （2）熔池的保护熔池的保护 主要有：主要有：熔渣、气体、熔渣熔渣、气体、熔渣-气体联合保护气体联合保护。防止氧化，。防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷。并进行脱氧、脱硫和脱磷。 （3）填充金属填充金属 保证焊缝填满，以及给焊缝带入有益的合金元素，并保证焊缝填满，以及给焊缝带入

21、有益的合金元素，并达到使用性能的要求。主要有：达到使用性能的要求。主要有：焊芯和焊丝焊芯和焊丝。l手工电弧焊手工电弧焊l埋弧自动焊埋弧自动焊l气体保护焊气体保护焊l等离子弧焊等离子弧焊l电渣焊；等电渣焊；等氩弧焊氩弧焊CO2气体保护焊气体保护焊熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊钨极氩弧焊钨极氩弧焊u 熔焊方法熔焊方法 利用电弧作为热源，利用电弧作为热源，手工操纵焊条手工操纵焊条进行焊接的方法，进行焊接的方法，又称手工电弧焊，简称手弧焊。又称手工电弧焊，简称手弧焊。u 焊接过程焊接过程 焊接时，焊条和焊件间产生电焊接时，焊条和焊件间产生电弧并局部熔化形成熔池，焊条端部弧并局部熔化形成熔池，焊条端部的熔滴在

22、电弧中过渡到熔池；焊条的熔滴在电弧中过渡到熔池；焊条移动，新熔池不断形成，旧熔池不移动，新熔池不断形成，旧熔池不断凝固，形成连续焊缝；在电弧作断凝固，形成连续焊缝；在电弧作用下，焊条药皮熔化形成的熔渣与用下，焊条药皮熔化形成的熔渣与液态金属进行物理、化学反应并浮液态金属进行物理、化学反应并浮出熔池，凝固后覆盖在焊缝表面，出熔池，凝固后覆盖在焊缝表面，药皮燃烧产生大量药皮燃烧产生大量 CO2气体笼罩在气体笼罩在电弧周围对熔化金属起到保护作用。电弧周围对熔化金属起到保护作用。 u特点及应用特点及应用（1）设备简单，操作灵活；）设备简单，操作灵活；（2）适应性强。焊接位置、接头形状不受限制；）适应性

23、强。焊接位置、接头形状不受限制；（3）可焊接多种金属材料；）可焊接多种金属材料；（4）缺点缺点：对焊工操作水平要求较高，焊接质量不稳定，：对焊工操作水平要求较高，焊接质量不稳定，生产效率较低。生产效率较低。（5）：主要用于单件、小批量生产：主要用于单件、小批量生产 ，板厚一般在，板厚一般在 1.5mm 以上。最适于焊接碳钢、低合金结构钢、不以上。最适于焊接碳钢、低合金结构钢、不锈钢和耐热钢，也用于焊接高强度钢和铸铁锈钢和耐热钢，也用于焊接高强度钢和铸铁 。 焊条焊条311.焊条的组成及作用焊条的组成及作用焊芯焊芯药皮药皮作为导电电极；作为导电电极；填充金属，与熔化母材填充金属，与熔化母材共同形

24、成焊缝共同形成焊缝。造气造渣，保护焊缝；造气造渣，保护焊缝；稳弧、脱渣等，使焊缝美观；稳弧、脱渣等，使焊缝美观；参与焊缝冶金反应：脱参与焊缝冶金反应：脱O、去、去S、去、去P、 补充烧损补充烧损合金元素。合金元素。改善熔滴过渡，提高焊接工艺性改善熔滴过渡，提高焊接工艺性 焊条的组成焊条的组成及生产过程及生产过程2. 焊条的分类、焊条的分类、 型号和牌号型号和牌号32焊条焊条型号型号牌号牌号药皮药皮类型类型焊接电源焊接电源焊接位置焊接位置用途用途E4303J422钛钙钛钙型型 交流或直流交流或直流全位置焊接全位置焊接 用于较重要的低碳钢和强度等用于较重要的低碳钢和强度等级较低的低合金钢。如级较低

25、的低合金钢。如09Mn2。E5015J507低氢低氢钾型钾型交流或直流全交流或直流全位置焊接位置焊接 用于中碳钢和低合金钢的焊接。用于中碳钢和低合金钢的焊接。如：如：16Mn，9Mn2Si。33（1）结结422焊条焊条。对应型号为。对应型号为E4303，最常用酸性焊条。，最常用酸性焊条。 其药皮中含有较多酸性氧化物其药皮中含有较多酸性氧化物 (TiO2、SiO2等）和稳弧剂。等）和稳弧剂。主要特点主要特点： 抗气孔能力较强。酸性熔渣氧化作用较强，焊接时碳氧化生成大量抗气孔能力较强。酸性熔渣氧化作用较强，焊接时碳氧化生成大量CO气体可使熔池沸腾，有利于熔池中气体的逸出，不易形成气孔，气体可使熔池

26、沸腾，有利于熔池中气体的逸出，不易形成气孔，对焊条烘干和焊前清理（即清除焊件表面的铁锈、油污）要求不严。对焊条烘干和焊前清理（即清除焊件表面的铁锈、油污）要求不严。 工艺性能较好。引弧容易，稳弧性好，电源可交、直流两用，且不工艺性能较好。引弧容易，稳弧性好，电源可交、直流两用，且不苛求短弧施焊。苛求短弧施焊。 缺点缺点：酸性渣对金属的氧化作用较强，且难以去除熔敷金属中的硫、：酸性渣对金属的氧化作用较强，且难以去除熔敷金属中的硫、磷，使焊缝中氧化物夹杂较多；同时，酸性焊条药皮中含有较多有磷，使焊缝中氧化物夹杂较多；同时，酸性焊条药皮中含有较多有机物（木粉等）和含结晶水的矿物（如白泥等），使接头中

27、含氢量机物（木粉等）和含结晶水的矿物（如白泥等），使接头中含氢量较大，因此酸性焊条焊接接头的冲击韧性较差，抗裂性能一般。较大，因此酸性焊条焊接接头的冲击韧性较差，抗裂性能一般。34（2）结结507焊条焊条。对应型号为。对应型号为E5015，最常用的碱性焊条。，最常用的碱性焊条。 药皮主要成分为大理石（药皮主要成分为大理石（CaCO3）和萤石（）和萤石（CaF2），稳弧剂较少。），稳弧剂较少。优点优点：接头中氢、氧、氮、硫等有害元素含量比酸性焊条的低，具有：接头中氢、氧、氮、硫等有害元素含量比酸性焊条的低，具有良好的韧性和抗裂性能。良好的韧性和抗裂性能。原因原因：其药皮中含氢物质很少，对焊条烘干

28、和焊前清理要求严格，并：其药皮中含氢物质很少，对焊条烘干和焊前清理要求严格，并且大理石可形成大量且大理石可形成大量CO2气和熔渣，渣气和熔渣，渣-气的保护作用好，使焊缝中气的保护作用好，使焊缝中氢的来源大大减少；同时，氢的来源大大减少；同时，CO2 和和CaF2都有去氢作用，可去除已经都有去氢作用，可去除已经侵入焊缝中的氢，使接头中含氢量很低，故又称为低氢型焊条。侵入焊缝中的氢，使接头中含氢量很低，故又称为低氢型焊条。缺点缺点：焊接工艺性较差，不如酸性焊条。：焊接工艺性较差，不如酸性焊条。 对焊条烘干和焊件焊前清理要求严，否则接头易产生气孔、裂纹；对焊条烘干和焊件焊前清理要求严，否则接头易产生

29、气孔、裂纹； 要求直流反接，并必须短弧施焊，否则飞溅大、电弧不稳、接头质要求直流反接，并必须短弧施焊，否则飞溅大、电弧不稳、接头质量不能保证。量不能保证。 碱性焊条焊接时产生的粉尘及有毒的氟化物较多，生产现场必须采碱性焊条焊接时产生的粉尘及有毒的氟化物较多，生产现场必须采取良好的通风和排气措施。取良好的通风和排气措施。35（1）等强度原则等强度原则。结构钢焊接时，一般应使焊缝金属与母材等。结构钢焊接时，一般应使焊缝金属与母材等强度，即焊条的强度等级等于或稍高于母材的抗拉强度。对强度，即焊条的强度等级等于或稍高于母材的抗拉强度。对不要求等强度的接头，可选用强度等级比母材低的焊条。不要求等强度的接

30、头，可选用强度等级比母材低的焊条。（2）同成分原则同成分原则。对特殊用钢（如耐热钢、低温钢、不锈钢等）。对特殊用钢（如耐热钢、低温钢、不锈钢等）的焊接，为保证接头的特殊性能，应使焊缝金属的主要合金的焊接，为保证接头的特殊性能，应使焊缝金属的主要合金成分与母材相同或相近。成分与母材相同或相近。（3）抗裂性要求抗裂性要求。对焊接或使用过程中容易产生裂纹的结构，。对焊接或使用过程中容易产生裂纹的结构，如焊件形状复杂、厚度大、刚度大、高强钢、受动载荷或冲如焊件形状复杂、厚度大、刚度大、高强钢、受动载荷或冲击、母材中碳或硫、磷杂质含量较多，以及在低温环境中施击、母材中碳或硫、磷杂质含量较多，以及在低温环

31、境中施焊或使用的结构等，应选用抗裂性能优良的低氢型焊条。焊或使用的结构等，应选用抗裂性能优良的低氢型焊条。（4）抗气孔要求抗气孔要求。对于难以焊前清理、容易产生气孔的焊件，。对于难以焊前清理、容易产生气孔的焊件，应选用酸性焊条。应选用酸性焊条。（5）低成本要求低成本要求。在酸性、碱性焊条都能满足要求时，一般应。在酸性、碱性焊条都能满足要求时，一般应选用酸性焊条，降低成本。选用酸性焊条，降低成本。36交流弧焊机：酸性和碱性焊条都能适用，交流弧焊机：酸性和碱性焊条都能适用， 但电弧稳定性差。但电弧稳定性差。直流弧焊机：以硅整流直流弧机为主。直流弧焊机：以硅整流直流弧机为主。 电弧稳定，焊接质量好。

32、电弧稳定，焊接质量好。逆变弧焊机：小、轻、适应性强、节能高效，逆变弧焊机：小、轻、适应性强、节能高效， 应用越来越广。应用越来越广。弧焊机弧焊机u焊接材料焊接材料焊丝焊丝：导电电极，填充金属，并参与冶金反应。常用导电电极，填充金属，并参与冶金反应。常用H08AH08A、H08MnAH08MnA焊剂焊剂：造渣、造气，保护焊缝，同时参与冶金反应。最常用焊剂造渣、造气，保护焊缝，同时参与冶金反应。最常用焊剂431431。u焊接设备焊接设备 由三部分组成：由三部分组成：焊接焊接电源、焊接小车、控制箱电源、焊接小车、控制箱。 焊接小车由送丝机头、焊接小车由送丝机头、行走小车、控制盘、焊丝行走小车、控制盘

33、、焊丝盘和焊剂漏斗等组成。盘和焊剂漏斗等组成。简称埋弧焊，是电弧在简称埋弧焊，是电弧在焊剂层下燃烧焊剂层下燃烧进行焊接的方法。进行焊接的方法。381. 埋弧焊原理及焊接过程埋弧焊原理及焊接过程下燃烧，靠下燃烧，靠焊接小车焊接小车控制均控制均匀地向前移动，匀地向前移动，母材和焊丝母材和焊丝熔化熔化形成熔池，冷却后形成形成熔池，冷却后形成焊缝焊缝；同时，；同时，焊剂焊剂不断从漏不断从漏斗中流出撒在工作面上，一斗中流出撒在工作面上，一部分焊剂熔化成为部分焊剂熔化成为熔渣熔渣覆盖覆盖在焊缝表面，在焊缝表面，保护焊缝保护焊缝，大，大部分未熔化可重复利用。部分未熔化可重复利用。 焊接时，开动焊接时，开动焊

34、机头焊机头将光将光焊丝焊丝送入电弧区自动引弧，并送入电弧区自动引弧，并通过通过焊机弧长自动调节装置焊机弧长自动调节装置保证选定的弧长；电弧在焊剂层保证选定的弧长；电弧在焊剂层39 与焊条电弧焊比较，与焊条电弧焊比较， 相同之处相同之处： 具有相同的电源特性。陡降特性，电压取决于弧长。具有相同的电源特性。陡降特性，电压取决于弧长。 对熔池的保护方式相同。渣对熔池的保护方式相同。渣气保护。气保护。 优点优点： 埋弧、自动焊接，保护效果好，焊缝质量高；埋弧、自动焊接，保护效果好，焊缝质量高； 焊接电流大，焊机的功率也大，生产率大大提高；焊接电流大，焊机的功率也大，生产率大大提高； 焊接残余应力和变形

35、小；焊接残余应力和变形小； 节省材料，工人劳动条件好。节省材料，工人劳动条件好。2. 埋弧焊的特点埋弧焊的特点缺点缺点： 不能全位置焊接，焊接位置受到限制，灵活性比手弧焊差；不能全位置焊接，焊接位置受到限制，灵活性比手弧焊差； 对焊件边缘的加工、装配精度（错边、间隙等）要求比手弧焊高；对焊件边缘的加工、装配精度（错边、间隙等）要求比手弧焊高； 为防止烧穿并保证焊缝背面成形良好，需要采取特殊工艺措施。为防止烧穿并保证焊缝背面成形良好，需要采取特殊工艺措施。 锁底对接锁底对接 不能完全代替不能完全代替手工焊的原因手工焊的原因问题：问题： 为什么手弧焊不能像埋弧焊那样，采用大的焊接电流，增加为什么手

36、弧焊不能像埋弧焊那样，采用大的焊接电流，增加电流密度，使生产率大大提高？电流密度，使生产率大大提高？ （1）手弧焊焊条有一层药皮，药皮不导电，焊接电流必须通过焊）手弧焊焊条有一层药皮，药皮不导电，焊接电流必须通过焊条的全长，在焊条全长上产生电阻热。条的全长，在焊条全长上产生电阻热。 焊条越长，导电长度焊条越长，导电长度 Rt ；若；若 I ，Q ，焊芯会发红发软，焊芯会发红发软，药皮失效脱落，使焊接过程无法正常进行。药皮失效脱落，使焊接过程无法正常进行。 （2）埋弧焊焊丝与焊剂分开，焊丝导电长度（仅约）埋弧焊焊丝与焊剂分开，焊丝导电长度（仅约50mm ）， R、t，焊接电流、电流密度，焊接电流

37、、电流密度 ，生产率，生产率 。 例如：直径例如：直径4mm的焊丝的焊丝 手工电弧焊时，焊接电流手工电弧焊时，焊接电流I180A，电流密度为，电流密度为14Amm2 埋弧焊时，埋弧焊时， I500A， 39 Amm2RtIQ2原因原因： 电阻热电阻热电流通过电阻产生的热量电流通过电阻产生的热量Q与电流的与电流的平方、焊条电阻及导电时间成正比。平方、焊条电阻及导电时间成正比。41 适于焊接适于焊接3mm以上的中、厚板，以上的中、厚板，用于平焊长焊缝和直径大（直径用于平焊长焊缝和直径大（直径在在300 mm以上）的环焊缝以上）的环焊缝 。 适于大批量生产。适于大批量生产。 主要用于焊接碳钢和低合金

38、结构主要用于焊接碳钢和低合金结构钢，也可焊接不锈钢等特殊性能钢，也可焊接不锈钢等特殊性能钢。钢。3. 埋弧焊的应用埋弧焊的应用 埋弧自动焊是常见的一种自动化焊法，在造船、锅炉、埋弧自动焊是常见的一种自动化焊法，在造船、锅炉、车辆、容器制造等工业生产中获得广泛应用。车辆、容器制造等工业生产中获得广泛应用。 42气体保护焊气体保护焊： 是为解决埋弧焊不能实现全位置焊接的问题而发展是为解决埋弧焊不能实现全位置焊接的问题而发展起来，起来，以以电弧作为热源电弧作为热源，用外加，用外加气体来保护熔池和焊缝气体来保护熔池和焊缝的熔焊方法。的熔焊方法。特点特点 电流密度大，生产率高。电流密度大，生产率高。可实

39、现全位置焊接，适应性强。可实现全位置焊接，适应性强。常用的气体保护焊方法常用的气体保护焊方法：u 二氧化碳气体保护焊：保护气体为二氧化碳气体保护焊：保护气体为CO2u 氩弧焊：氩气作保护气体氩弧焊：氩气作保护气体1. CO2气体保护焊过程气体保护焊过程CO2为保护气体为保护气体+ 焊丝电极，引燃电弧焊丝电极，引燃电弧 焊丝由送丝滚轮焊丝由送丝滚轮4自动送进，自动送进，CO2气体经喷嘴气体经喷嘴2沿焊丝周围喷射出沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部气体保护层，使熔滴、熔池与空气机械地隔来，在电弧周围造成局部气体保护层，使熔滴、熔池与空气机械地隔离开来，从而保证了焊接过程稳定持续地进行。离开来，

40、从而保证了焊接过程稳定持续地进行。 uCO2气体的保护作用：气体的保护作用： CO2气体比重较大，被电气体比重较大，被电弧加热后体积膨胀又较大，弧加热后体积膨胀又较大，隔离空气、保护熔化金属效隔离空气、保护熔化金属效果好。果好。 442.CO2气体保护焊特点气体保护焊特点u优点优点：生产率高。用气体保护，实现全位置焊接，不用清渣，多层生产率高。用气体保护，实现全位置焊接，不用清渣，多层焊时可连续进行；另外可采用大电流焊接，焊接速度快。焊时可连续进行；另外可采用大电流焊接，焊接速度快。焊接质量较好。电弧能量集中，热影响区窄，焊接变形小。焊接质量较好。电弧能量集中，热影响区窄，焊接变形小。适应性强

41、。焊接电流范围广，薄板、厚板都可以焊接。适应性强。焊接电流范围广，薄板、厚板都可以焊接。成本低。成本低。CO2气是酿造厂和化工厂的副产品，价格低。气是酿造厂和化工厂的副产品，价格低。 u缺点：缺点：CO2在高温下可分解出原子氧，使电弧气氛具有强烈的氧化性在高温下可分解出原子氧，使电弧气氛具有强烈的氧化性 ，造成合金元素烧损、气孔和飞溅造成合金元素烧损、气孔和飞溅。解决方法是必须采用含锰、。解决方法是必须采用含锰、硅等脱氧元素较多的焊丝（最常用硅等脱氧元素较多的焊丝（最常用H08Mn2SiA）和专用直流电）和专用直流电源，不能使用一般低碳焊丝。源，不能使用一般低碳焊丝。不适宜焊接易氧化金属材料，

42、如铜、铝等有色金属材料。不适宜焊接易氧化金属材料，如铜、铝等有色金属材料。焊缝表面成形较差，不能在有风的场地施焊。焊缝表面成形较差，不能在有风的场地施焊。CO2保护焊保护焊453. CO2气体保护焊的应用气体保护焊的应用lCO2气体保护焊在造船、机车车辆、汽车制造、气体保护焊在造船、机车车辆、汽车制造、石油化工、工程机械等工业部门获得广泛应用。石油化工、工程机械等工业部门获得广泛应用。l主要用于焊接低碳钢、低合金结构钢等黑色金主要用于焊接低碳钢、低合金结构钢等黑色金属，也可用于堆焊磨损件、补焊铸铁件等。属，也可用于堆焊磨损件、补焊铸铁件等。l适宜焊接的厚度一般为适宜焊接的厚度一般为0.8 mm

43、以上焊件。以上焊件。l不宜焊接不锈钢、耐热钢等高合金钢。由于焊不宜焊接不锈钢、耐热钢等高合金钢。由于焊缝金属有增碳现象，使钢的抗腐蚀性降低。缝金属有增碳现象，使钢的抗腐蚀性降低。l不能焊接容易氧化的有色金属，如铝及铝合金不能焊接容易氧化的有色金属，如铝及铝合金 利用氩气作为保护气体的一种电弧焊方法。氩弧温度高，利用氩气作为保护气体的一种电弧焊方法。氩弧温度高，可达可达100001000024000K24000K。 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊（ 金属焊丝作为电极熔化、金属焊丝作为电极熔化、 GMAW）钨极氩弧焊钨极氩弧焊（非熔化极、（非熔化极、GTAW）钨极氩弧焊钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊特点及应用特点及应用：氩气氩气保护效果好，但成本高。保护效