《焊接基础知识》课件剖析

《焊接根底学问》课件一、焊接概述焊接在现代工业生产中具有特别重要地作用，在制造大型构造或简单地机器部件时，更显优越，由于它可以用化大为小，化简单为简洁地方法预备坯料，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。水冷壁焊接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〔二〕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集中连接成一体的工艺过程。〔三〕焊接特点优点：〔1〕节省材料，减轻质量，生产本钱低；〔2〕简化简单零件和大型零件的加工工艺，缩短加工周期；〔3〕适应性好；可实现特殊构造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。缺乏：①构造无可拆性。②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，产生焊接剩余应力和焊接变形。③焊接缺陷的隐蔽性，易导致焊接构造的意外破坏。〔四〕焊接应用概述应用：〔1〕制造金属构造件，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牢靠性有直接影响。很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，把握焊接学问是特别必要的。〔五〕焊接分类〔1〕熔化焊将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。〔2〕压力焊焊接过程中，必需对焊件施加压力〔加热或加热〕，以完成焊接的方法称为压力焊。〔3〕钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。承受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集中实现连接焊件的方法。〔1〕按空间位置不同分按焊缝的空间位置不同可分为：

１、平焊：水平面的焊接。

２、立焊：垂直平面，垂直方向上的焊接。

３、横焊：垂直平面，水平方向上的焊接。

４、仰焊：倒悬平面，水平方向上的焊接。1、平焊平焊：手工平焊影像明显可见的均匀分布的焊条运行波浪，成形较规正，其波浪图形犹如水的波浪一样。2、立焊立焊：手工立焊影像明显可见鱼鳞状三角波浪，有时呈三角沟槽，成形较规正。3、横焊横焊：手工横焊影像明显可见焊道与焊道之间的沟槽，横焊时，焊条不上下摇摆，故无运条的波浪。4、仰焊仰焊：手工仰焊，由于焊条摇摆方式与平、立、横均不一样，其影像无平、立、横的运条波浪，犹如很多个圆饼形纹组成的焊缝影像，黑度不均匀，假设其反面为平焊缝，则还可见不太明显的平焊波浪。1、熔焊原理及过程熔焊的本质及特点：熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。熔池存在时间短，温度高；冶金过程进展不充分，氧化严峻；热影响区大。冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。2、熔化焊的三要素热源

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。熔池的爱护

可用渣爱护、气爱护和渣-气联合爱护。以防止氧化，并进展脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。填充金属保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并到达力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。3、承压类特种设备常用的焊接方法手工电弧焊埋弧自动焊氩弧焊二氧化碳气体爱护焊等离子弧焊电渣焊〔1〕手工电弧焊手工电弧焊是利用焊条与工件之间的电弧热，将焊条和局部工件熔化而形成焊缝的焊接方法电弧区域热量分布：阳极区43％，弧柱区21％，阴极区36％手工电弧焊的特点手工电弧焊具有设备简洁，操作敏捷，本钱低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进展各种位置的焊接，适于多种钢材和有色金属等是生产中应用最广的焊接方法。手工电弧焊时有猛烈弧光和烟尘污染，焊接质量不够稳定，焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，劳动条件差，劳动强度大，生产率低，对工人技术水平要求较高。手工电弧焊设备1.手工电弧焊电源根本要求手工电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能敏捷调整，以适应不同的焊件及焊条的要求。2.电源的种类常用的手工弧焊电源依据输出电流类型分为直流电焊机和沟通电焊机

手工电弧焊2.电源种类〔1〕沟通弧焊机它是一种特殊的降压变压器，具有构造简洁、噪声小、本钱低，效率高，使用和维护便利等优点，是手工电弧焊中应用最广泛的一种供电设备。但是需留意：沟通弧焊机电弧稳定性较差。〔2〕直流弧焊机1〕旋转式直流电焊机：由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发电机组成。焊接电流可在较大范围内均匀调整以满足焊接工艺的要求。2〕硅整流式直流电焊机:多承受硅整流元件，与旋转式直流电焊机相比具有噪声小，效率高，用料少，本钱低等优点，正逐步代替旋转式直流电焊机手工电弧焊直流电焊机的特点是直流电弧燃烧稳定，所以用小电流焊接时常选用。在焊接合金钢、不锈钢等材质工件时，也常选用直流电源。直流电源依据接工件电极的不同，分为正接和反接两种接法。直流正接是指工件接正极，焊条接负极〔厚板、酸性焊条〕。直流反接是指工件接负极，焊条接正极〔薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金〕。正接和反接时，焊接电弧的外形不一样。明显，只有承受直流焊接电源时，才有正接和反接两种接线法，沟通焊接电源由于正、负极在不断地交替，所以不存在极性问题。焊件极性的选择原则：1、焊条电弧焊使用碱性低氢焊条时，一律承受反接。假设承受正接，则电弧燃烧不稳定电弧声音很暴燥，发出猛烈的嘶嘶声飞溅很大，并且极简洁产生气孔。使用酸性焊条时，极性对电弧的稳定燃烧影响不大。同样道理，埋弧焊假设使用直流电源施焊时，一般也承受反接。2、钨极氩弧焊焊接钢、黄铜时，一律承受正接。由于阴极的发热量远小于阳极，所以用直流正接电源时，钨极接负极，发热量小，不易过热，钨极寿命长，同样直径的钨极可以承受较大的焊接电流。同时正接时，焊件为阳极发热量大，因此熔深大，生产率高。三.焊条焊条的组成焊芯作为电极，传导焊接电流，产生电弧作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属添加合金元素药皮改善焊接工艺性能—易于引弧和再引弧，稳弧性好，削减飞溅，使焊缝成形美观；机械爱护作用──气爱护和渣爱护冶金处理作用──去除有害杂质〔如等〕，添加有益元素焊芯中各合金元素对焊接的影响

1)碳(C)碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到肯定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池四周空气排解，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，削减焊缝金属中氧和氮的含量。假设含碳量过高，复原作用猛烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般<0.1％。2)锰(Mn)锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能削减焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而削减焊缝热裂纹倾向。因此一般碳素构造钢焊芯的含锰量为0.30％～0.55％，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达1．70％一2.10％。3)硅(Si)硅也是一种较好的合金剂，在钢中参加适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；假设含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧力量，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。

4)铬(Cr〕铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬(Cr203)，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流淌性降低。

5)镍(NO镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。

6)硫〔S〕硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0.04％。在焊接重要构造时，硫含量不得大于0.03％。

7)磷(P)磷是一种有害杂质，随着含量的增加，将增大焊缝的冷裂纹倾向。1、焊条的分类(1)焊条按熔渣的化学性质分为两大类酸性焊条溶渣呈酸性(熔渣碱度<1.5)，药皮中含大量SiO2、TiO2、FeO、MnO等酸性氧化物。优点：焊条工艺性能良好，成形美观，特殊是对锈、油、水分等的敏感度不大，抗气孔力量强。缺点:焊缝金属的力学性能，特殊是冲击韧性较低，抗裂性较差。碱性焊条熔渣呈碱性(熔渣碱度>1.5)，药皮的主要成分为CaCO3、CaF2、CaSiO3和MgCO3等碱性氧化物。优点：抗裂性能好，特殊是冲击韧度较高。承压类特种设备制造中广泛使用碱性焊条缺点：对锈、油、水分较敏感，简洁产生气孔缺陷，电弧稳定性差，脱渣性不好，发尘量大。2)焊条按用途可分为十一大类碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条。依据焊条药皮的主要化学成分来分类，可以将电焊条分为：氧化钛型焊条、氧化钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条〔分为高纤维素钠型〔承受直流反接〕、高纤维素钾型两类〕、低氢型焊条〔分为低氢钠型、低氢钾型和铁粉低氢型等〕、石墨型焊条及盐基型焊条。按性能分类的焊条，都是依据其特殊使用性能而制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。5.焊条型号由国家标准分别规定各类焊条的型号编制方法。如标准规定碳钢焊条型号为“E××××”，其中，字母“E”表示焊条；前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；第三位数字表示焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置〔平焊、立焊、横焊、仰焊〕焊接，“2”为平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后附加“R“表示耐吸潮焊条；附加“M“表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条；附加“-1“表示冲击性能有特殊规定的焊条。6.焊条的选用〔1〕按强度等级和化学成分选用焊接异种构造钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。焊接一般构造，如低碳钢、低合金钢构造件时，一般选与焊件强度等级一样的焊条，而不考虑化学成分一样或相近。焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分一样或相近的特种焊条。焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。焊接铸造碳钢或合金钢时，由于碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，外形简单，故一般选用碱性焊条。〔2〕按焊件的工况条件选用焊条焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的构造件时，应选用碱性焊条。焊接承受静载的构造件时，应选用酸性焊条。焊接外表带有油、锈、污等难以清理的构造件时，应选用酸性焊条。焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的构造件时，应选用特殊用途焊条。〔3〕按焊件外形、刚度及焊接位置选用焊条厚度、刚度大、外形简单的构造件，应选用碱性焊条。厚度、刚度不大，外形一般，尤其是均可承受平焊构造件，应选用适当的酸性焊条。除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的构造件应选用全位置焊条。异种钢焊接时焊条选用要点：

①强度级别不同的碳钢+低合金钢〔或低合金钢+低合金高强钢〕

一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用的焊条熔敷金属的强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接标准、预热温度及焊后热处理等。②低合金钢+奥氏体不锈钢

应依据对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬和镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条，以避开因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹。但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及标准。

③不锈复合钢板

应考虑对基层、复层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层〔碳钢或低合金钢〕的焊接，选用相应强度等级的构造钢焊条；复层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条。关键是过渡层〔即复层与基层交界面〕的焊接，必需考虑基体材料的稀释作用，应选用铬和镍含量较高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条。四、手工电弧焊焊接工艺标准焊接标准是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接工艺参数的总称。手工电弧焊时，焊接标准主要包括焊接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊机种类和极性、焊接速度、焊接层数等。其中焊接电流主要影响焊缝的熔深，电弧电压主要影响焊缝的熔化宽度。四、埋弧焊1.定义埋弧自动焊是利用特地的机械设备自动完成手工电弧焊中的引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作，并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。2.焊接过程如以下图所示，埋弧焊的焊接过程可概括为：自动送丝；引弧；焊剂自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下燃烧埋弧自动焊接过程〔焊缝剖面图〕焊丝与焊剂焊接材料焊剂焊丝熔炼焊剂陶瓷焊剂相当于焊芯相当于药皮熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适于大量生产；陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强度低。优点：1、焊接质量高且稳定；2、熔深大，节省焊接材料；3、无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少；4、自动化操作，生产效率高。5、在有风的环境中焊接时，埋弧焊的爱护效果赛过其它焊接方法缺点：1、设备昂贵，工艺简单，主要适用于水平位置、长的直线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝的批量生产。2、不适合焊接薄板3、难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金4、不能直接观看电弧和坡口的对中，简洁焊偏埋弧自动焊的特点埋弧焊的焊前预备板厚小于14mm时，可不开坡口；板厚为14～22mm时，应开Y型坡口；板厚为22～50mm时，可开双Y型或U型坡口。Y型和双Y型坡口的角度为50°～60°。焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板，以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入工件焊缝之中平板对接焊一般承受双面焊，可不留间隙直接进展双面焊接，也可承受打底焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，也可承受水冷铜成型底板进展单面焊双面成型。环焊缝焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一距离e，以防止熔池金属的流淌。一般偏离距离为20~40mm，直径小于250mm的环缝一般不承受埋弧自动焊。四、气体爱护电弧焊用外加气体作为电弧介质并爱护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体爱护焊。〔一〕氩弧焊定义：氩弧焊是使用氩气作为爱护气体的气体爱护焊。依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响，因此，氩气是一种抱负的爱护气体。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%，完全符合氩弧焊的要求。氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等预备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。气体爱护电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，放射电子力量强，阴极产热少，钨极寿命长的特点，形成不熔化极氩弧焊。气体爱护电弧焊特点钨极不熔化适用于焊接厚度为6mm以下的薄板或打底焊一般不承受直流反接焊接铝、镁及其合金时，则承受沟通电源或直流反接熔深浅，生产率低气体爱护电弧焊熔化极氩弧焊以焊丝为一电极〔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”进入熔池，所用电流比较大，生产率高。板厚8mm以上的铝容器。为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常承受直流反接，这对于焊铝工件正好有“阴极裂开”作用。熔化极氩弧焊特点几乎可焊接全部金属，尤其适合铝、铜及其合金以及不锈钢等材料焊接时几乎没有氧化烧损，只有少量的蒸发损失，冶金过程比较简洁劳动生产率高MIG焊可直流反接，焊接铝、镁等金属时有良好的阴极雾化作用本钱比TIG焊低有可能取代TIG焊MIG焊焊接铝及铝合金时，可以实行亚射流熔滴过渡方式提高接头质量对焊丝及母材外表的油污、铁锈等较为敏感，简洁产生气孔气体爱护电弧焊氩弧焊的特点及应用可焊接各种钢材、有色金属和合金，焊接质量优良。可全位置自动焊接。焊接热影响区小，焊件不易变形电弧稳定，焊缝致密，成型美观。氩气贵，设备简单，焊接本钱高。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。(二)CO2气体爱护焊1.定义：利用CO2作为爱护气体的气体爱护焊，简称CO2焊。

CO2气体CO2气体密度大，高温体积膨胀大，爱护效果好。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99.8%。(二)CO2气体爱护焊CO2气体爱护焊示意图气体爱护电弧焊CO2焊时的飞溅CO2+Fe=FeO+CO↑FeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反响：FeO+C=Fe+CO生成的CO在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅。防止飞溅的措施CO2焊常用H08Mn2SiA焊丝来进展脱氧，合金化。承受短路过渡和细颗粒过渡。为使电弧稳定，飞溅少，CO2焊承受直流反接。承受含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。承受药芯焊丝气体爱护电弧焊2.二氧化碳焊特点焊接本钱低；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，便于监视和掌握；承受大电流时，飞溅大，烟雾多；电弧气氛具有较强的氧化性，需实行含有脱氧剂的焊丝。CO2焊本钱低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金构造钢焊接，适用于各种厚度。应用CO2气体爱护焊需要抑制：氧化碳问题、气孔问题、飞溅问题。气体爱护电弧焊与手弧焊、埋弧焊相比，气体爱护电弧焊有以下特点：不承受药皮焊条，简洁实现自动化、半自动化提高生产率热量集中，热影响区小，焊接变形小明弧焊，电弧和熔池的加热熔化状况清晰可见，便于操作和掌握焊缝外表没有渣，厚件多层焊时可节