焊接工程学(第二章)

1、四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二章 常见的焊接方法常见的焊接方法四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节第一节 气气 焊焊 气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合后燃烧产生的是利用可燃气体与助燃气体混合后燃烧产生的火焰作为热源，将接头部位母材金属和焊丝熔化，使被火焰作为热源，将接头部位母材金属和焊丝熔化，使被熔化的金属形成熔池，冷却后形成一个牢固的接头，从熔化

2、的金属形成熔池，冷却后形成一个牢固的接头，从而使两焊件连接成一个整体的焊接方法。而使两焊件连接成一个整体的焊接方法。一、气焊概述四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节第一节 气焊气焊 图图1 1 气焊（氧乙炔焊）示意图气焊（氧乙炔焊）示意图1-1-混合气管混合气管 2-2-焊件焊件 3-3-焊缝焊缝 4-4-焊丝焊丝 5-5-火焰火焰 6-6-焊嘴焊嘴四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程

3、学焊接工程学楊楊 剛剛气焊的优点气焊的优点 第一节 气焊 设备简单，移动方便，在无电力供应地区可以方便进行焊接 可以焊接很薄的工件 焊接铸铁和部分有色金属时焊缝质量好四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛气焊的缺点气焊的缺点第一节第一节 a a热量较分散，热影响区及变形大b b生产率较低，不易焊较厚的金属由于气焊火焰中氧、氢易与熔化金属发生作用，使某些金属降低焊缝性能c cd d难以实现自动化四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science a

4、nd Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 气焊用气体气焊用气体气焊用气体由两部分组成12助燃气体（氧气）可燃气体（乙炔、液化石油气等）四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 氧气是气焊时必须使用的气体，且必须使用高纯度的氧气才能获得所需的导热强度常用工业氧的纯度分两级常用工业氧的纯度分两级一级氧的纯度一级氧的纯度质量分数大于99.5%99.5%，用于质量要求较高的气焊二级氧的纯度二级氧的纯度大于98.5%98.5%，用于没有严格要求的气焊四川大学制造科学

5、与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛表表1 1 可燃气体的发热量及火焰温度可燃气体的发热量及火焰温度第一节 气 体发热量/JL-1火焰温度/乙炔527533200氢100482160丙烷、丁烷88762000煤气209342100沼气330762000四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节 乙炔（C2H2）是未饱和的碳氢化合物，常有刺鼻的特殊气味一种危险、易爆气体，在摩擦、冲击条

6、件下易爆炸沸点：-82.4 密度：1.17kg/m3 凝固点：-85 四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节第一节 气焊气焊图图2 2 射吸式焊炬示意图射吸式焊炬示意图1-1-乙炔阀乙炔阀 2-2-乙炔导管乙炔导管 3-3-氧气导管氧气导管 4-4-氧气阀氧气阀 5-5-喷嘴喷嘴 6-6-射吸管射吸管 7-7-混合气管混合气管 8-8-焊嘴焊嘴 四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接

7、工程学楊楊 剛剛 第一节 A 焊丝选用原则 力学性能考虑：应根据焊件的成分和受力情况选用焊丝1. 1. 气焊丝气焊丝焊件承受冲击力：应选用韧性好的焊丝接头强度要求高：选用比母材金属强度高或等强度焊丝要求焊件耐磨：应选用耐磨材料焊丝 二、气焊用焊接材料四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 焊接性考虑否则容易形成烧穿、咬边或夹渣等缺陷要求焊丝的熔点应等于或略低于母材金属的熔点应考虑焊缝金属和母材金属的熔合及组织均匀性四川大学制造科学与工程学院School of Manufactu

8、ring Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛铸铁用焊丝：分灰铸铁焊丝和合金铸铁焊丝两种 B B 常见气焊丝的型号和用途常见气焊丝的型号和用途第一节 碳素结构钢焊丝一般低碳钢焊件：一般低碳钢焊件：H08AH08A焊丝焊丝重要低碳钢焊件：重要低碳钢焊件：H08MnH08Mn、H08MnAH08MnA焊丝焊丝中强度焊件：中强度焊件：H15AH15A焊丝焊丝高强度焊件：高强度焊件：H15MnH15Mn焊丝焊丝焊接普通碳素钢焊接普通碳素钢：采用：采用H08AH08A、H08MnH08Mn、H08MnAH08MnA焊丝；焊丝；焊接优质碳素钢和低合金结构钢焊接优质碳

9、素钢和低合金结构钢：采用：采用H08MnH08Mn、H08MnAH08MnA、 H10Mn2 H10Mn2、H10Mn2MoAH10Mn2MoA焊丝焊丝四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节 A 气焊熔剂的作用 气焊过程中，被加热的熔化金属极易与周围空气中的氧或火焰中的氧化合生成氧化物，使焊缝中产生气孔和夹渣等缺陷。 为防止金属氧化及消除氧化物，焊接有色金属、铸铁和不锈钢时，必须采用气焊熔剂。2. 2. 气焊熔剂气焊熔剂四川大学制造科学与工程学院School of Manuf

10、acturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节 气焊熔剂可以在焊前涂在焊件的待焊位置上或焊丝上。在高温下熔剂熔化与熔池内的金属氧化物或非金属夹杂物相互作用形成熔渣，浮在熔池表面从而防止熔池金属氧化以改善焊缝金属性能。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 B 气焊熔剂的种类 化学熔剂：由一种或几种酸性氧化物或碱性氧化物组成，也称酸性熔剂或碱性熔剂酸性熔剂酸性熔剂如硼砂、硼酸、二氧化硅，主要用于焊接铜及如硼砂、硼酸、二氧化硅

11、，主要用于焊接铜及其合金、合金钢等。焊接时形成的氧化亚铜、氧化锌其合金、合金钢等。焊接时形成的氧化亚铜、氧化锌和氧化铁属于碱性氧化物，故应采用酸性熔剂；和氧化铁属于碱性氧化物，故应采用酸性熔剂；碱性熔剂碱性熔剂如碳酸钾、碳酸钠主要用于补焊铸铁，因为铸如碳酸钾、碳酸钠主要用于补焊铸铁，因为铸铁焊接时熔池内易形成高熔点的二氧化硅，故应采用铁焊接时熔池内易形成高熔点的二氧化硅，故应采用碱性熔剂中和。碱性熔剂中和。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节 物理熔剂：在气焊铝及其合金时，

12、熔池表面会形成一层Al2O3薄膜，该薄膜不能被酸性或碱性熔剂中和，会阻碍焊接过程的进行。此时，可用有物理作用的熔剂将Al2O3溶解，从而获得高质量焊缝。物理熔剂氯化钾氯化钾氯化钠氯化钠氯化锂氯化锂氟化钾氟化钾氟化钠氟化钠硫酸氢钠硫酸氢钠四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节 应根据母材金属在气焊过程中所产生的氧化物的种类进行选择，所选用熔剂应能中和或溶解这些氧化物。气焊熔剂的选择气焊熔剂的选择四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Scien

13、ce and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 2. 2. 气焊熔剂气焊熔剂溶剂型号代号应用范围基本性能熔剂101CJ101不锈钢耐热钢熔点约为900，有良好的湿润作用，能防止熔化金属被氧化，焊后熔渣易清除熔剂201CJ201铸 铁熔点约为650，呈碱性反应，能有效去除硅酸盐和氧化物，可加速金属熔化熔剂301CJ301铜铜合金为硼基盐类，熔点约为650，呈酸性反应，能有效消除氧化铜和氧化亚铜熔剂401CJ401铝铝合金熔点约为560，呈碱性反应，能有效破坏氧化铝膜四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engi

14、neering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 1. 气焊火焰中性焰：氧与乙炔混合比为氧与乙炔混合比为1.1-1.21.1-1.2时形成的火焰。在亮白色的时形成的火焰。在亮白色的 焰心端部有淡白色火焰闪动，内焰区气体为焰心端部有淡白色火焰闪动，内焰区气体为COCO和和H H2 2，无过量氧，无过量氧游离碳。焰心外游离碳。焰心外2-4mm2-4mm处温度最高，达处温度最高，达31503150。碳化焰：氧乙炔混合比（体积比）小于氧乙炔混合比（体积比）小于1.11.1时形成的火焰。内焰有时形成的火焰。内焰有多余的游离碳，故为淡白色，有较强的还原和渗碳作用。多余的游离碳，故为淡白色，有较强的还原和

15、渗碳作用。氧化焰：氧乙炔混合比大于氧乙炔混合比大于1.21.2时形成的火焰。火焰有过量的氧，时形成的火焰。火焰有过量的氧，呈氧化性。焰心端部无淡白色火焰闪动，内、外焰分不清。呈氧化性。焰心端部无淡白色火焰闪动，内、外焰分不清。 乙炔和氧混合燃烧时，不同混合比会产生三种不同火焰乙炔和氧混合燃烧时，不同混合比会产生三种不同火焰三、气焊工艺三、气焊工艺四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节第一节 气焊气焊图图3 3 氧乙炔焰示意图氧乙炔焰示意图 a- a-中性焰中性焰 b-b-碳化焰

16、碳化焰 c-c-氧化焰氧化焰1-1-焰心焰心 2-2-内焰（暗红色）内焰（暗红色） 3-3-内焰（淡白色）内焰（淡白色） 4-4-外焰外焰四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 各种金属材料气焊火焰的选择第一节 焊件材料应用火焰焊件材料应用火焰低碳钢中性焰铬不锈钢中性焰或轻微碳化焰中碳钢中性焰或轻微碳化焰铬镍不锈钢中性焰或轻微碳化焰低合金钢中性焰纯铜中性焰高碳钢轻微碳化焰锡青铜轻微氧化焰灰铸铁碳化焰或轻微碳化焰黄铜氧化焰高速钢碳化焰铝及其合金中性焰或轻微碳化焰四川大学制造科学与工程学

17、院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 A A 焊丝直径的选择焊丝直径的选择2. 2. 气焊焊接参数气焊焊接参数工件厚度/mm焊丝直径/mm1-21-22-323-52-35-103-410-154-615156-8四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 对于需要尽量减少元素烧损和减少增碳的材料，应选对于需要尽量减少元素烧损和减少增碳的材料，应选中性焰中性焰对于允许和需要增碳及还原气氛

18、的材料，可选对于允许和需要增碳及还原气氛的材料，可选碳化焰碳化焰对于母材金属含有低沸点元素（对于母材金属含有低沸点元素（SnSn、ZnZn等）的材料，因需要等）的材料，因需要生成氧化薄膜覆盖在熔池表面以保护这些元素不再蒸发，应生成氧化薄膜覆盖在熔池表面以保护这些元素不再蒸发，应选选氧化焰氧化焰 B 火焰性质的选择火焰性质的选择四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节 C 焊炬倾角的选择 焊炬倾角是指焊炬中心线与焊件平面之间的夹角 焊炬倾角大，热量散失少，焊件得到的热量多，升温快

19、焊炬倾角大，热量散失少，焊件得到的热量多，升温快 焊炬倾角小，热量散失多，焊件受热少，升温慢焊炬倾角小，热量散失多，焊件受热少，升温慢在焊接厚度大、熔点较高或导热性较好的焊件时，在焊接厚度大、熔点较高或导热性较好的焊件时，或焊接开始时，为了较快地加热焊件和迅速形成或焊接开始时，为了较快地加热焊件和迅速形成熔池，焊炬的倾角要大些；反之，可小些。熔池，焊炬的倾角要大些；反之，可小些。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节第一节 气焊气焊图图4 4 焊炬倾角与焊件厚度的关系焊炬倾角与

20、焊件厚度的关系 四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第一节 D D 焊接方向的选择焊接方向的选择左向焊适用于焊接薄板右向焊适用于焊接厚度较大的工件四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节第一节 气焊气焊图图5 5 左向焊与右向焊左向焊与右向焊a-a-左向焊左向焊 b-b-右向焊右向焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Scien

21、ce and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第一节 对于厚度大、熔点高的焊件，焊接速度要慢些，对于厚度大、熔点高的焊件，焊接速度要慢些，以免发生未熔合的缺陷以免发生未熔合的缺陷对于厚度小、熔点低的焊件，焊接速度要快些，对于厚度小、熔点低的焊件，焊接速度要快些，以免烧穿或使焊件过热，降低焊缝质量以免烧穿或使焊件过热，降低焊缝质量 E 焊接速度的选择焊接速度的选择四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 焊条电弧焊四川大学制造科学与工程学院School of M

22、anufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 焊条电弧焊是利用焊条与工件之间燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件的局部，在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴经弧柱过渡到工件已经局部熔化的金属中，并与之融合形成熔池。随着电弧向前移动，熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。 一、焊条电弧焊的工作原理四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 在焊条电弧焊的焊接过程中，焊条是焊接电弧的一个极，并作为填充金属熔化后成为焊缝的组成部

23、分。焊条的药皮经电弧高温分解和熔化而生成气体和熔渣，对金属熔滴和熔池起防止大气污染的保护作用和冶金反应作用。某些药皮中加入金属粉末，为焊缝提供附加的填充金属。电弧中心的温度在5000以上，电弧电压一般为1640V，焊接电流为20500A。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 设备简单操作灵活、方便，适应性强，不受场地和焊接位置的限制，在焊条能达到的地方都能施焊。 应用范围广除难熔或极易氧化的金属外，大部分工业用金属均能采用焊条电弧焊进行焊接。 操作技术要求高焊接质量在一定程

24、度上取决于焊工的操作水平。 生产率较低每焊完一根焊条，需更新焊条，并残留一部分，焊条未充分利用。二、焊条电弧焊的工艺特点四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 三、焊条电弧焊的使用范围1mm1mm以下的薄板不宜采用焊条电弧焊，焊条电以下的薄板不宜采用焊条电弧焊，焊条电弧焊一般用于弧焊一般用于3 340mm40mm厚度工件的焊接。厚度工件的焊接。可焊但需预热、后热处理的金属有铸铁、高强度钢可焊但需预热、后热处理的金属有铸铁、高强度钢和淬火钢和淬火钢焊条电弧焊适用于碳钢、低合金钢、

25、不锈钢、耐热钢、焊条电弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及其合金的焊接铜、铝及其合金的焊接四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 电焊钳夹紧焊条并传导焊接电流的操作器具。要求：在任何斜度都能夹紧焊条，具有可靠的绝缘和良好的隔热性能。 焊条保温筒用于装载已烘干的焊条，并能保持一定的温度，以防焊条受潮的容器。有立式和卧式两种，温度一般为100450之间。 防护面罩用于保护电焊工的眼睛和面部不受电弧光的辐射和灼伤。有手持式和头盔式两种。面罩的护眼玻璃有减弱电弧光并过滤红

26、外线、紫外线的作用。四、焊条电弧焊的辅助工具四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 1. 1. 按焊条用途分按焊条用途分结构钢焊条结构钢焊条焊接碳钢和低合金高强钢焊接碳钢和低合金高强钢钼和铬钼耐热钢焊条钼和铬钼耐热钢焊条焊接珠光体耐热钢和马氏体耐热钢焊接珠光体耐热钢和马氏体耐热钢低温钢焊条低温钢焊条焊接低温工作的结构钢焊接低温工作的结构钢铸铁焊条铸铁焊条用于补焊铸铁构件用于补焊铸铁构件镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条焊接镍及高镍合金焊接镍及高镍合金铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条焊接铜

27、及铜合金焊接铜及铜合金铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条焊接铝及铝合金焊接铝及铝合金特殊用途焊条特殊用途焊条水下焊接等特殊工作需要的焊条水下焊接等特殊工作需要的焊条 五、电焊条的分类四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 2. 2. 按焊接熔渣的酸碱度分按焊接熔渣的酸碱度分酸性焊条药皮中含有大量酸性氧化物的焊条该类焊条的工艺该类焊条的工艺性能好，焊缝外性能好，焊缝外表美观，波纹细表美观，波纹细密，但熔渣的氧密，但熔渣的氧化性强化性强典型的酸性焊典型的酸性焊条型号为条型号为E4303E

28、4303四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 碱性焊条药皮中含有大量碱性氧化物的焊条。由于焊条中含有大理石和萤石等成分，在焊接冶金反应中生成了HF，降低了焊缝中的含氢量，故又称低氢焊条。碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧性，尤其适合于有动载构件的焊接典型的碱性焊条型号为E5015四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 1.从焊件的力学性能和化学成分考虑 六

29、、电焊条的选用原则如焊接结构刚性大、受力情况复杂，应选用比钢材强度低一级的焊条，以保证良好强度与塑性的综合性能低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度的等级选用相应强度的焊条四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 对于塑性、冲击韧性和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝应选用碱性焊条当焊接坡口处有铁锈、油污和氧化皮等脏物时，应选用对其敏感性小、抗气孔性能强的酸性焊条不同强度级别钢材的焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条四川大学制造科学与工程学院School of Manuf

30、acturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 2. 从提高生产率和降低成本考虑在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条在使用性能基本相同时，应尽量选用价格低的焊条，以降低焊接生产的成本薄板焊接尽量采用酸性焊条，以便更易引弧 四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 焊接位置，即熔焊时焊件接缝所处的空间位置， 可用焊缝倾角和焊缝转角来表示焊缝倾角，即焊缝轴线与水平面Y轴之间的夹角 七、焊接位置的

31、种类 图图6 6 焊缝倾角焊缝倾角四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 焊缝转角，焊缝中心线和水平参照面的夹角 图图7 7 焊缝转角焊缝转角四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 根据焊缝倾角和焊缝转角的不同，焊缝可分为：a、平焊；b、横焊；c、立焊；d、仰焊； e、平角焊；f、仰角焊 图图8 8 各种焊接位置各种焊接位置四川大学制造科学与工程学院Scho

32、ol of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 1. 焊条直径 在保证焊接质量的前提下，尽可能选用大直径焊条以提高效率 八、焊接工艺参数带坡口需多层焊的接头，第一层焊缝应选用小直径焊条，带坡口需多层焊的接头，第一层焊缝应选用小直径焊条，以便在接头根部容易操作，有利于熔透以便在接头根部容易操作，有利于熔透在横焊、立焊和仰焊时，由于重力作用熔化金属易从液态在横焊、立焊和仰焊时，由于重力作用熔化金属易从液态熔池中流出，故应选用小直径焊条，以便于控制焊接熔池熔池中流出，故应选用小直径焊条，以便于控制焊接熔池四川大学制造科学与工

33、程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 在保证焊接质量的前提下，尽可能选用较大的焊接电流以提高效果应避免：应避免： 焊接电流过大焊接电流过大，焊条后部发红，药皮失效或，焊条后部发红，药皮失效或崩落，保护效果变差，易造成气孔、飞溅、烧穿崩落，保护效果变差，易造成气孔、飞溅、烧穿等缺陷，并导致热影响区晶粒粗大、韧性差。等缺陷，并导致热影响区晶粒粗大、韧性差。 焊接电流过小焊接电流过小，则电弧不稳，易造成未焊透、，则电弧不稳，易造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。未熔合、气孔和夹渣等缺陷。注注2.

34、焊接电流四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 3. 电弧电压电弧电压由电弧长度决定电弧长度是焊条芯的熔化端到焊接熔池表面的距离电弧长则电弧电压高，反之则低若弧长太短，熔滴过渡易发生短路，操作困难若电弧太长，电弧漂摆，燃烧不稳，熔深减少，熔宽加大，外部空气易侵入，降低焊缝质量注四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 4. 焊接速度若焊接速度太小，造成效率低焊接速

35、度越大，热输入越大，易使焊缝及热影响区显微组织粗化，降低焊接接头力学性能注四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 焊前预热可延长焊缝金属从峰值温度降到室温的冷却时间，使焊缝中的氢有充分的时间逸出，避免冷裂纹的产生，并延长焊接接头从800到500的冷却时间，改善焊缝金属及热影响区的显微组织，降低热影响区的最高硬度，减少内应力，提高抗裂性。5. 焊前预热四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程

36、学焊接工程学楊楊 剛剛 第二节 后热及焊后保温是为了使氢的逸出更加充分，防止产生冷裂纹，并可降低预热温度，避免预热温度过高造成热裂纹6. 后热及焊后保温后热是在焊后立即加热焊件或焊接区，并保持一定时间，然后缓慢冷却焊后保温则是焊后把焊件或焊接区用保温材料覆盖起来，使焊件缓慢冷却四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二节 7. 焊后热处理焊后热处理是为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理对于易产生脆性破坏和延迟裂纹的重要结构、尺寸稳定性要求很高的结构、有应力腐蚀的结构

37、等都应考虑焊后进行消除应力的热处理焊后热处理常有正火或正火加回火与消除应力处理两种四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊埋弧焊以颗粒状焊剂作为保护介质，电弧掩埋在焊剂层下的一种熔化极电弧焊接方法 一、概一、概 述述四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and

38、 Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊图图9 9 埋弧自动焊焊接装置示图埋弧自动焊焊接装置示图1-1-焊剂漏斗焊剂漏斗 2-2-送丝机构送丝机构 3-3-焊丝焊丝 4-4-焊丝盘焊丝盘 5-5-导电嘴导电嘴 6-6-控制箱控制箱 7-7-电源电源 8-8-焊剂焊剂 9-9-焊件焊件四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊图图10 10 埋弧焊施焊过程埋弧焊施焊过程1-1-焊件焊件 2-2-焊剂漏斗口焊剂漏斗口 3-3-送丝系统送丝系统 4-4

39、-焊丝焊丝 5-5-导电嘴导电嘴 6-6-焊剂焊剂 7-7-渣壳渣壳 8-8-焊缝焊缝四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊图图11 11 埋弧焊纵向剖面图埋弧焊纵向剖面图1-1-焊剂焊剂 2-2-焊丝焊丝 3-3-电弧电弧 4-4-金属熔池金属熔池 5-5-熔渣熔渣 6-6-焊缝焊缝 7-7-工件工件 8-8-渣壳渣壳四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛

40、第三节 埋弧焊埋弧焊的施焊过程由三个环节组成a a在焊件待焊接缝处均匀堆敷足够颗粒状焊剂b b导电嘴和焊件接通电源两极以产生焊接电弧自动送进焊丝并移动电弧实施焊接c c四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊电源的两极分别接在导电嘴和焊件上，焊丝通过导电嘴与焊件接触电源的两极分别接在导电嘴和焊件上，焊丝通过导电嘴与焊件接触埋弧焊焊接过程埋弧焊焊接过程启动电源，电流经过导电嘴、焊丝与焊件构成焊接回路启动电源，电流经过导电嘴、焊丝与焊件构成焊接回路焊丝与焊件之间引燃电弧产生的

41、热量使周围的焊丝熔化形成熔渣焊丝与焊件之间引燃电弧产生的热量使周围的焊丝熔化形成熔渣连续送入电弧的焊丝在电弧高温作用下加热熔化，与熔化的母材混连续送入电弧的焊丝在电弧高温作用下加热熔化，与熔化的母材混合形成金属熔池合形成金属熔池金属熔池上液态熔渣层及熔渣外层未熔化的焊剂共同保护金属熔池，金属熔池上液态熔渣层及熔渣外层未熔化的焊剂共同保护金属熔池，使其与周围空气隔绝，并遮蔽有碍操作的电弧光的辐射使其与周围空气隔绝，并遮蔽有碍操作的电弧光的辐射四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三

42、节 埋弧焊焊缝质量高：熔渣膜隔绝空气，保护效果好操作条件好：熔渣隔离弧光，且机械化行走，便于操作设备调节性好：由于电场强度较高，故有较高的调节灵 敏度，操作过程的稳定性好生产效率高：焊剂和熔渣的隔热保护作用使电弧热辐射 散失极小，飞溅损失受到有效制约，电弧 热效率大大提高。且电流密度大导致电弧 的熔透能力提高，焊接速度可达60-150m/h 埋弧焊的主要优点四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三节 埋弧焊难以在空间位置施焊：由于埋弧焊采用颗粒状焊剂，为保证焊剂、熔池金属和熔渣不

43、流失，故埋弧焊通常只适用于平焊位置的焊接难以焊接易氧化的金属材料：由于焊剂的主要成分为MnO、SiO2等金属和非金属氧化物，具有一定的氧化性，故难以焊接铝、镁、钛等对氧化性敏感的金属及其合金对焊件装配质量要求高：因埋弧焊在焊剂层下，不能直接观察电弧与坡口的相对位置，当焊件装配质量不好时易焊偏而影响焊接质量不适合焊接薄板和短焊缝：电流小于100A时电弧稳定性不好，必须采用大电流、高电压，较高的焊接电流不适合焊接太薄的焊件；受焊车限制，其机动灵活性差，只适合焊接长直焊缝和大圆焊缝 埋弧焊的主要缺点四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and En

44、gineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三节 埋弧焊埋弧焊应用十分广泛，可用于碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等的焊接除厚度为5mm以下的焊件容易烧穿而用得较少外，较厚的焊件均可采用埋弧焊焊接，最大的焊接厚度可达650mm埋弧焊电弧功率大，产生的热收缩应力大，故不适合易产生裂纹的铸铁的焊接；铝、钛及其合金目前还没有适当的焊剂，不能使用埋弧焊；铅、锌等低熔点金属也不适合埋弧焊焊接注注造船、锅炉、化工容器、大型金属结构和工程机械等领域最能发挥埋弧焊快速、高效的特点，应用较广四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engi

45、neering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊 二、埋弧焊的冶金特点及焊接材料埋弧焊的冶金特点A A、渗锰渗硅：渗锰渗硅：当焊剂中当焊剂中MnOMnO、SiOSiO2 2含量含量足够高时，由于冶金反应：足够高时，由于冶金反应：2Fe + SiO2Fe + SiO2 2 2FeO + Si2FeO + Si；Fe + MnO FeO + MnFe + MnO FeO + Mn，使焊缝中，使焊缝中MnMn、SiSi含量提高，因而可提高焊缝的抗裂性含量提高，因而可提高焊缝的抗裂性能和力学性能和力学性能。能。B B、脱碳：脱碳：由于焊剂中不含碳，高温下碳与由于焊剂中不含碳，高温下碳与氧的亲

46、和力界于锰与硅之间，故焊接过程氧的亲和力界于锰与硅之间，故焊接过程中会有一定量的碳烧损，且随焊丝中含碳中会有一定量的碳烧损，且随焊丝中含碳量的增大而加剧，过量时还会产生量的增大而加剧，过量时还会产生COCO气孔，气孔，因此焊丝中的含碳量必须严格控制因此焊丝中的含碳量必须严格控制。C C、脱氢：脱氢：母材、焊丝表面的油污及焊母材、焊丝表面的油污及焊剂的吸潮水分是埋弧焊产生氢气的主要剂的吸潮水分是埋弧焊产生氢气的主要原因。为防止氢气孔，应杜绝氢的来源，原因。为防止氢气孔，应杜绝氢的来源，还可用高温冶金反应时所生成的不熔于还可用高温冶金反应时所生成的不熔于熔池的熔池的HFHF和氢氧化物来达到去氢的目

47、的。和氢氧化物来达到去氢的目的。D D、控制控制P P、S S量：量：当焊剂中当焊剂中P P、S S含量较含量较高时，会造成焊缝中高时，会造成焊缝中P P、S S含量的增加含量的增加而导致冷裂、热裂倾向增强，故焊剂而导致冷裂、热裂倾向增强，故焊剂中中P P、S S量应严格控制在量应严格控制在0.1%0.1%以下。以下。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛埋弧焊对焊剂的基本要求 第三节 埋弧焊应具有良好的保护性能和冶金性能：焊剂在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔绝空气对熔池金属的污染。

48、焊剂熔化产生的气、渣能有效地保护电弧和熔池，防止焊缝金属氧化、氮化以及合金元素的蒸发和烧损；具有渗合金作用，焊缝可获得需要的化学成分、力学性能及抗裂性能。具有良好的工艺性能：有良好的稳弧、造渣、成型、脱渣性能；析出有害气体少；吸潮性小，粒度适当，强度足够。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊12344焊剂的分类按用途分：钢用焊剂、有色金属焊剂按制造方法分：熔炼焊剂、烧结焊剂、粘接焊剂按熔渣碱度分：碱性焊剂、酸性焊剂、中性焊剂按主要成分分：锰焊剂（MnO）、硅焊剂(Si

49、O2)、氟焊剂(CaF2)四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 焊剂的牌号第三节 埋弧焊用汉语拼音字母“HJ”表示埋弧焊熔炼焊剂。“HJ”后第一位数字表示焊剂类型，以焊剂中氧化锰含量编序；第二位数字也表示焊剂类型，以焊剂中二氧化硅与氟化钙含量编序；第三位数字为同一类型的不同编号，按0、1、2等顺序排列。如：HJ431表示高锰高硅低氟型埋弧焊用熔炼焊剂。熔炼焊剂熔炼焊剂烧结焊剂烧结焊剂用汉语拼音字母“SJ”表示埋弧焊烧结焊剂。“SJ”后第一位数字表示焊剂熔渣渣系；第二、三位数字表示相

50、同渣系焊剂中的不同牌号，按01、02、09顺序排列。如：SJ101表示氟碱型埋弧焊焊剂。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛埋弧焊焊丝 第三节 埋弧焊 焊丝在埋弧焊中是作为填充金属而成为焊缝金属的组成部分，故对焊缝质量有直接影响合金结构钢焊丝碳素结构钢焊丝不锈钢焊丝根据成分和用途，焊丝分为四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 钢焊丝的牌号 第三节 埋弧焊 凡在焊丝牌号前

51、加“H”，均表示钢焊丝。“H”后的第一或第二位数字表示碳的质量分数 碳质量分数后面的化学元素符号及其数字表示该元素的质量分数。当主要合金元素的质量分数小于或等于1%时，可省略数字而只记该元素的符号 在牌号尾部标有“A”或“E”分别表示“高级优质”和“特高级优质”，后者的P、S含量更低 如：H08Mn2SiA中，H表示焊接用实心焊丝；08表示含碳量约为0.08%；Mn2表示含锰量约为2%；Si表示Si含量小于等于1%；A表示高级优质，P、S含量均不大于0.03%四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工

52、程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊 焊接合金结构钢或不锈钢时，应根据材料的化学成分和性能要求选用相应的焊丝。 焊接低碳钢时，常用的焊丝牌号有H08、H08A、H15Mn等，其中以H08A的应用最为普遍。 当焊件厚度较大或对力学性能要求较高时，可选用Mn含量较高的焊丝。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三节 埋弧焊 埋弧焊普遍采用实芯焊丝，直径通常有2mm、3mm、4mm、5mm和6mm五种。 使用时，应将焊丝表面的油、锈等清理干净，以免影响焊接质量。 除不锈钢和有色金属外，为防锈及

53、改善导电性能，低碳钢和低合金钢焊丝的表面最好镀铜。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛焊丝、焊剂的选用与配合 第三节 埋弧焊 焊丝与焊剂的正确选用及二者之间的合理配合，是获得优质焊缝的关键，故必须按工件的成分、性能和要求正确、合理地选配焊丝和焊剂。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊 常见埋弧焊焊剂用途及配用焊丝焊剂类别焊剂型号成分类型 用 途 配 用 焊

54、 丝使用前烘烤（h）烧结型SJ101碱性（氟钙型）重要普低钢H08MnA、H08MnMoA、 H08Mn2MoA、H10Mn2 2350SJ301中性（硅钙型）低碳钢、锅炉钢H08MnA、H08MnMoA、H10Mn2 2350SJ401酸性（锰硅型）低碳钢、普低钢H08A 2250SJ501酸性（铝钛型）低碳钢、普低钢H08A、H08MnA 2350SJ502酸性（铝钛型）低碳钢、普低钢H08A 1300四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 埋弧焊 常见埋弧焊焊剂用途及配用

55、焊丝焊剂焊剂类别类别焊剂型号焊剂型号 成分类型成分类型用用 途途 配用焊丝配用焊丝使用前烘烤使用前烘烤 熔熔 炼炼 型型HJ130无Mn高Si低F低碳钢、普低钢H10Mn2 2250HJ151无Mn中Si低F奥氏体不锈钢相应钢种焊丝 2300HJ230低Mn高Si低F低碳钢、普低钢H08MnA、 H10Mn2 2250HJ250低Mn中Si中F低合金高强度钢相应钢种焊丝 2350HJ330中Mn高Si低F重要低碳钢、普低钢H08MnA、 H10MnSi 2250HJ350中Mn中Si中F重要低合金高强度钢MnMo、MnSi焊丝 2400HJ430高Mn高Si低F重要低碳钢、普低钢H08MnA、

56、 H08A 2250HJ431高Mn高Si低F重要低碳钢、普低钢H08MnA、 H08A 2250四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三节 坡口选择：由于埋弧焊可使用较大的焊接电流，电弧具有较强的穿透力，故当焊件厚度不大时可不开坡口1、焊前准备板厚小于14mm的构件一般不开坡口随着焊件厚度的增加，为保证焊件焊透，应在焊件上开坡口板厚为板厚为14-22mm14-22mm的焊件，一般开单面的的焊件，一般开单面的“V V”形坡口形坡口对于板厚为对于板厚为22-50mm22-50mm的

57、焊件，应开双面的焊件，应开双面“Y Y”形坡口形坡口对于压力容器，还常采用对于压力容器，还常采用“U U”形或双面形或双面“U U”形的形的坡口坡口以利于根部焊透并消除夹渣等缺陷以利于根部焊透并消除夹渣等缺陷 三、埋弧焊工艺三、埋弧焊工艺四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三节 焊件清理与装配焊件清理与装配 必须保证接缝间隙均匀，高低平整不错边，并用夹具或定位焊缝可靠固定。定位焊使用的焊条应与焊件材料性能相符，其位置一般应在第一道焊缝的背面，长度一般不大于30mm，且不应有夹渣

58、、裂纹等缺陷焊件装配时焊件装配时 需将坡口及附近区域表面上的油污、锈蚀、氧化物、水分等用喷丸处理、钢丝刷手工清理、氧乙炔火焰烘烤、挥发性溶剂清洗等方法清理干净焊件装配前焊件装配前四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三节 焊丝清理及焊剂烘干焊丝清理及焊剂烘干焊丝表面的油污、锈蚀等必须清理干净，以免污染焊缝造成气孔焊剂在运输及储存过程中容易吸潮，故使用前应烘干去除水分一般焊剂须在250烘烤1-2小时；限用直流的焊剂使用前须在350-400温度下烘烤2小时，烘干后立即使用四川大学制造

59、科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 2、工艺参数对焊缝成形及质量的影响焊接电流焊接电流增大焊接电流，电弧的热功率和电弧力都增大，焊缝熔深增大，焊丝熔化量增加，生产率提高四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节第三节 埋弧焊埋弧焊图图12 12 焊接电流对焊缝形状的影响焊接电流对焊缝形状的影响四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Scie

60、nce and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第三节 焊接电流太大，焊缝会因熔深过大而熔宽变化不大造成成形系数偏小，不利于熔池中气体及杂物的上浮和逸出，容易产生气孔、夹渣及裂纹等缺陷，严重时可能烧穿焊件。太大的焊接电流也使焊丝消耗增加，焊缝余高过大，焊缝热影响区增大，焊接变形增大。 焊接电流过小，电弧不稳定，焊缝熔深减小，生产率降低，还可导致未焊透。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第三节 电弧电压：电弧电压与电弧长度成正比电弧电压主要决定焊缝熔宽，对焊缝