焊接工艺常识ppt课件

1、机械制造根底机械制造根底金工教研室制造科学与工程学院2005年春季学期第四第四讲讲：焊焊接工接工艺艺常常识识 第四第四讲讲：焊焊接工接工艺艺常常识识 焊接工艺 永久性衔接 来源于一次世界大战后凡尔赛公约 现代工业的根底工艺 造船、航空、锅炉、化工、机械、汽车 根本焊接方法 电弧焊：属于熔化焊 其他焊接方法：压力焊、钎焊本本讲内讲内容容 一、电弧焊工艺常识 二、焊条电弧焊 三、特种焊接工艺方法 四、金属资料的焊接性 五、焊接构造设计 六、衔接技术一、一、电电弧弧焊焊工工艺艺常常识识 1、焊接电弧 气体介质中导电景象焊焊接接电电弧的弧的热热量量 热量来源于 阳极43 阴极36 弧柱21 热量分散

2、6585 加热熔化金属 其他 散失在电弧周围 飞溅的金属液2、正接和反接、正接和反接 温度： 阳极：2600K 阴极：2400K 电弧中心：6000K 8000K 直流焊接 正接法：工件温度高 反接法 交流焊接：两极温度均为2500K 引弧电压：5090V 电弧电压：1635V3、焊焊接接接接头头的的组织与组织与性能性能 焊接工件上温度的变化与分布焊焊接接接接头组织头组织低低碳钢碳钢焊缝焊缝焊焊接接热热影影响区响区4、焊缝焊缝 从熔池底向中心凝固 各个方向凝固速度不同 柱状铸态组织 铁素体少量珠光体 杂质集中在焊缝中心，影响焊缝质量焊缝焊缝的的热热影影响区响区 1交融区 0.11mm，关键 2

3、过热区 脆性比交融区更大 3正火区 力学性能优于母材 4部分相变区 比正火区稍差 不同焊接方法热影响区宽度不同 焊后正火改善接头性能5、焊焊接接应应力力与变与变形形 极不平衡的热循环过程 应力分布规律 先冷受压，后冷受拉消除消除焊焊接接应应力力 提高母材塑性 防止焊缝交叉 防止焊缝过宽过长 合理焊接顺序 先焊短焊缝 后焊长焊缝 预热焊件、振动焊缝 焊后退火焊焊接接变变形形 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪变形防止防止焊焊接接变变形形 减小焊接应力 提高构造刚度 对称焊缝分布 焊前反变形防止防止焊焊接接变变形形 合理焊接操作 平衡温度分布 利用变形防止防止焊焊接接变变形形 焊后校正二、

4、二、焊条电焊条电弧弧焊焊 焊条电弧焊过程 药皮熄灭： 电弧周围气体：CO2、CO、H2 熔池中熔渣，冷却构成渣壳 维护熔池中的熔化金属1、电焊条电焊条 焊芯 导电和填充焊缝 焊接用钢丝 低碳钢、合金构造钢、不锈钢 药皮 焊接过程顺利进展 焊缝化学成分、力学性能焊条药焊条药皮皮 作用 提高电弧熄灭的稳定性 防止空气对熔化金属的有害作用 对熔池脱氧、参与合金元素 保证焊缝金属的化学成分和力学性能 稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、稀渣、粘接原料种类原料名称作用稳弧剂碳酸钾、碳酸钠、长石、大理石、钛白粉、钠水玻璃、钾水玻璃改善引弧性能、提高电弧燃烧的稳定性造气剂淀粉、木屑、纤维素、大理石造成一定量的气体

5、，隔绝空气，保护焊接熔滴与熔池造渣剂大理石、长石、萤石、菱苦石、锰矿、钛铁矿、粘土、钛白粉、金红石造成具有一定物理化学性能的熔渣，保护焊缝，碱性渣中的CaO可脱硫、磷焊条药焊条药皮的作用皮的作用焊条种类焊条种类 按化学成分分成七大类 碳钢、低合金钢、不锈钢、堆焊、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金 焊条型号 E4303： E碳钢焊条 43：焊缝抗拉43 kgf/mm2 0：(0/1)全位置焊接、(2)平焊、(4)向下立焊 03：3、4为组合表示焊接电流种类和药皮类型，03为钛钙型药皮、交流或直流焊条种类焊条种类 焊条牌号 J422、J507 J：构造钢焊条奥氏体不锈钢A、铸铁Z 42：抗拉强度等级M

6、Pa50、55、60、70、80 2：药皮和电流种类焊条种类焊条种类 按熔渣性质 酸性焊条 酸性氧化物比碱性氧化物多 适宜各种电源、易操作、电弧稳定、本钱低 焊缝塑性韧性差、不宜用于重要构件 碱性焊条 焊缝塑性韧性好、抗冲击才干强 要求直流电源、操作性差、电弧不够稳定、价钱高，适于重要构件焊条选焊条选用原那用原那么么 选择根据：根据焊件 化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀耐高温性能 构造外形、受力情况、焊接设备条件 低碳钢和低合金钢构件：根据强度两构件强度较低者为准 酸性/碱性：根据重要性 铸铁：碱性焊条和适当工艺预热 不锈钢和耐热钢：特殊、公用焊条2、埋弧、埋弧焊焊埋弧埋弧焊焊演示演示埋弧埋

7、弧焊焊特点特点 大电流1000A、消费率高 焊接质量高且稳定 节约金属 热量集中、可无坡口、无焊条头、飞溅少 改善劳动条件 无弧光、烟雾 自动化程度高 工艺配备复杂，适宜批量消费焊丝与焊剂焊丝与焊剂 焊丝焊剂决议焊缝化学成分、力学性能 熔炼焊剂、陶质焊剂埋弧埋弧焊焊工工艺艺 仔细下料、预备清理坡口、装配 引弧板与引出板焊后去掉防止防止烧烧穿穿焊剂垫焊剂垫、垫垫板板环缝焊环缝焊接接3、气气体体维护焊维护焊氩氩弧弧焊焊气气体体维护焊维护焊CO2维护焊维护焊4、等离子弧、等离子弧焊焊接接与与切割切割 电弧紧缩 机械紧缩 热紧缩 电磁收缩 中心区域温度极高 16000K 焊接/切割熔点很高的金属 不锈

8、钢 钛、钨5、焊焊接自接自动动化化 数控轨迹控制 焊接质量监控焊焊接机器人接机器人焊焊接机器人演示接机器人演示用用电电弧弧焊焊焊焊接接钢钢板的板的问题问题 如图拼焊一张大钢板 焊缝布置合理吗？ 如何改良？ 对称，错开 如何合理安排焊缝顺序？ 先短后长12345678三、特三、特种焊种焊接工接工艺艺方法方法 简单了解其它焊接方法 电阻焊、摩擦焊、钎焊、电渣焊 真空电子束焊接、激光焊接 讨论 可以用于焊接的能源方式1、电电阻阻焊焊 电阻热 Q=I2Rt 特点 消费率高、焊接变形小 操作简便、易实现自动汽车外壳焊接 设备复杂、耗电量大 接头方式、工件厚度遭到限制 点焊、缝焊、对焊点点焊焊 部分高温焊

9、合 分流景象 焊点的分布最小间隔限制点点焊焊的接的接头头方式方式 硬规范 软规范 电极压力 外表清洗 接头方式缝焊缝焊对焊对焊对焊对焊接接头头方式方式讨论这个问题讨论这个问题 铜及铜合金可以采用电阻焊吗？2、摩擦、摩擦焊焊摩擦摩擦焊焊的接的接头头方式方式3、钎焊钎焊 焊接过程表示图毛细管作用钎焊钎焊 硬钎焊 450以上、接头强度200MPa以上 自行车架、工具、刀具 软钎焊 450以下、接头强度70MPa以下 仪表、导电元件、各种低载荷构件 加热方式 烙铁、火焰、电阻、感应钎焊钎焊的常的常见见接接头头方式方式钎焊钎焊接接头头的比的比较较4、电电渣渣焊焊5、真真空空电电子束子束焊焊接接6、激光、

10、激光焊焊接接题题外外话话：关关于于铝热剂铝热剂 什么是铝热剂 通常把铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂 用某些金属氧化物(如V2O5，Cr2O3，MnO2等)替代氧化铁也可以做铝热剂 有什么特性 难熔的金属氧化物与混合物中的铝反响时放出大量热 有什么用？焊焊接接钢轨钢轨 原理 铝热反响公式例如：运用铝粉可复原氧化铁 Fe2O3 + 2 Al = 2Fe + Al2O3 复原反响产生大量的热能，无需外部的能源，就能熔化金属，可以用来焊接钢轨 优点 这些原料完全彻底地和合金元素混合在一同构成铝热剂，它可以组成与钢轨化学、冶金、和机械方面相匹配的焊接接头焊焊接接钢轨钢轨 过程 铝热剂被投入到一个耐火坩埚中

11、，用点火器点燃，开场铝热反响。 反响终了后，液态钢自动从坩埚底部释放到耐火模具，从而衔接钢轨的两端。 模具带有几何外形特征，能控制铸造和固化的过程。 当铝热钢冷却下来后，进展进一步的热处置来提高它的机械特性。 铝热焊设备铝热焊设备其其它它用途用途 冶炼难熔金属 军事用途 在炮弹导弹弹头一但装进铝热剂成分，可极大地提高杀伤力。 在前苏联科学家编写的一书中，谈到火箭炮弹头装药就有铝热剂的成分。 在中国人民革命军事博物馆里，展品中就有美军的钢盔、卡宾枪、被烧熔在一同，除了火箭弹以外，其它炸弹没有如此大的能量。选择焊选择焊接方法接方法 自行车车架 钢窗 家用液化气罐主缝 自行车圈 电子线路板 锅炉壳体

12、 钢轨对接 不锈钢储罐硬钎焊盐浴硬钎焊、对焊、电弧焊缝焊缝焊外边、闪光对焊软钎焊埋弧焊、电渣焊闪光对焊、铝热焊等离子弧焊接、氩弧焊四、金四、金属资属资料的料的焊焊接性接性 焊接性概念 设定一样焊接方法、资料、参数、构造 易焊、难焊：获得优质焊接接头的难易程度 焊接性并非一定 焊接方法、焊接资料、焊接工艺 评定方法 工艺焊接性：出现工艺缺陷的倾向 运用焊接性：运用中的可靠性力学、特殊性能要求钢钢材材焊焊接性的估算接性的估算 碳当量计算公式 计算结果 0.6% ：焊接性不好小型抗裂小型抗裂实验实验法法碳钢焊碳钢焊接接 低碳钢C% 应力、变形开裂 焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体维护焊电阻焊 保证焊

13、接接头与母材等强度 焊条：E4313(J421) E4303(J422) E4315(J427)等 埋弧焊丝/焊剂：H08A(H08MnA) / 431碳钢焊碳钢焊接接 中碳钢：C% 0.25% 0.6% 焊接性变差、淬硬倾向变大 工艺特点： 容易开裂：冷裂纹、热裂纹 必需预热，减小工件各个部分的温差 细焊条、小电流、开坡口多层焊接 焊条电弧焊、电渣焊厚件 选择抗裂才干较强的低氢型焊条、等强度 焊条：E5016(J506)、 E6015D1(J607)合金合金钢焊钢焊接接 合金构造钢焊接件较少 工艺与中碳钢近似 低合金构造钢焊接工艺特点 热影响区的淬硬倾向：合金含量大小 焊接接头的裂纹倾向：

14、冷裂纹倾向大小：含氢量、淬硬程度、应力 热裂纹倾向不大我国合金都含Mn 强度级别决议工艺 低：同低碳钢 低温大厚度高刚度构件：大电流、慢速、低氢焊条、退火 高：焊前预热、焊后先消氢处置，再退火处置铸铁补焊铸铁补焊 铸铁焊接性很差，只能进展补焊 焊接特点 焊缝易构成白口、难以切削加工 易开裂、易产生气孔 流动性好，只能进展平焊 热焊法600700： 防止开裂，补焊后可切削加工 冷焊法450以下非非铁铁金金属属及其合金的及其合金的焊焊接接 铜及铜合金 困难 导热性太好，容易焊不透 易氧化、易开裂、易构成气孔 电阻很小，难以采用电阻焊 铜合金比纯铜更难焊接 氩弧焊紫铜、青铜 气焊黄铜、碳弧焊、钎焊非

15、非铁铁金金属属及其合金的及其合金的焊焊接接 铝及铝合金 也比较困难 极易氧化、Al2O3妨碍金属熔和、易夹渣 导热性较好，需预热、运用大功率热源 容易产生气孔易吸收H2 高温下强度塑性很低，焊缝塌陷 氩弧焊、气焊、点焊、缝焊、钎焊选择焊选择焊接方法接方法圆圆筒低筒低压压容器容器 Q235钢板20mm批量消费 埋弧自动焊 20钢板2mm批量消费 缝焊 45钢板6mm单件消费 焊条电弧焊 紫铜板4mm单件消费 氩弧焊 铝合金板20mm单件消费 氩弧焊 不锈钢板10mm小批消费 氩弧焊讨论焊讨论焊接工接工艺问题艺问题 如图铸件补焊后还是开裂，怎样样补焊才干既不开裂，又能切削加工？五、五、焊焊接接构构

16、造造设计设计 焊接构造件资料的选择 应选碳当量小于0.4的金属资料 优选强度等级低的低合金构造钢 优选镇静钢脱氧完全 异种金属间焊接 以焊接性较差的金属资料设计焊接工艺 各种金属资料的焊接性能可查表1、合理、合理选选用型材用型材减减少少焊缝数焊缝数量量2、焊焊接接接接头设计头设计 分分布置焊缝3、对称对称布置布置焊缝焊缝对称对称布置布置焊缝焊缝对称对称布置布置焊缝焊缝4、避、避开应开应力集中的位置力集中的位置避避开应开应力集中的位置力集中的位置避避开应开应力集中的位置力集中的位置5、避、避开开机械加工位置机械加工位置6、便于、便于电电弧弧焊焊的的设计设计便于便于电电弧弧焊焊的的设计设计便于便于电电弧弧焊焊的的设计设计7、便于埋弧、便于埋弧焊焊的的设计设计8、便于点、便于点焊焊及及缝焊缝焊的的设计设计其他布置原那其他布置原那么么 尽能够平焊 防止仰焊 减少横焊 一次装配，尽能够完成大部分焊接9、焊条电焊条电弧弧焊焊接接头头方式方式 对接接头焊条电焊条电弧弧焊焊接接头头方式方式 T型接头焊条电焊条电弧弧焊焊接接头头方式方式 角接接头焊条电焊条电弧弧焊焊接接头头方式方式 搭接接头接接头过头过渡方式渡方式接接头过头过渡方式渡方式电电渣渣焊焊接接头头方式方式讨论讨论如如图图三三个焊个焊件件 这三个焊件构造设计都有问题六、六、