手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊课件

第十二章焊接第十二章焊接1焊接是现代工业生产中不可缺少的一种金属连接方法。它不同于螺钉连接，铆钉连接等机械连接方法，它是利用加热或加压，使分离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子间的结合。这就是焊接的实质。焊接是现代工业生产中不可缺少的一种金属连接方2按焊接过程的特点可分为三大类1熔化焊利用局部加热方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体。这类仅靠加热工件到熔化状态实现焊接的工艺方法，叫熔化焊。气焊电弧焊：手工电弧焊、埋弧自动焊气体保护焊：氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊按焊接过程的特点可分为三大类利用局部加热方法，把工件的焊接处32压力焊在焊接过程中需要加压的一类焊接方法称为压力焊。电阻焊：点焊、缝焊、对焊感应焊：高频焊、中频焊、摩擦焊、爆炸焊、超声波焊、扩散焊、冷压焊2在焊接过程中需要加压的一类焊接方法称为压力焊。电阻焊：点焊43钎焊利用熔点比母材低的填充金属熔化之后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。软钎焊：锡焊硬钎焊：铜焊、银焊3利用熔点比母材低的填充金属熔化之后，填充接头间隙并与固态的5

焊接主要用于制造金属结构件，如：锅炉、压力容器、管道、船舶、车辆、桥梁、飞机、火箭、起重机、海洋，冶金等结构设备等。它也用来制造机器零件部件和工具等，如重型机械和冶金，锻压机械的机架与轴、齿轮、锻模、刀具等。几乎所有工业部门都需要焊接。世界上一些主要工业国家，每年生产的焊接结构约占钢产量的45％。焊接主要用于制造金属结构件，如：锅炉、压力容6手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊课件7手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊课件8焊接的主要优点：1.连接性能好焊缝具有良好的机械性能，能耐高压，能耐低温，具有良好的密封性，导电性，耐腐蚀性和耐磨性等。例如：120万千瓦核电站锅炉，外径6400毫米，壁厚200毫米，高1300毫米，工作参数为17.5Mpa，350℃。要求焊缝不能泄漏放射性物质，这只有采用焊接方法才能制造出来。焊接的主要优点：例如：120万千瓦核电站锅炉，外径6400毫92.省料省工成本低采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节省金属材料10－20％。焊接加工快，工时少，生产周期短。此外，还可采用焊接方法修复已磨损或损坏的零件、部件，如汽缸、机座、轴，锻模等，可大量节省金属材料和工时，有重大的经济意义。采用焊接方法可以制成双金属结构，如不锈钢或钛衬里、堆焊锻模、刀具等，可获得优良的使用性能，又能节省大量的昂贵合金材料。2.省料省工成本低此外，还可采用焊接方法修复已磨损或损坏的103.重量轻采用焊接方法制造桥梁、船舶车辆等运输工具可以减轻自重、提高运输能力，是非常有意义的。4.简化工艺可以采用焊接方法如以小拼大等制造重型、复杂的机器零件、部件，简化铸造、锻造工艺，简化切削加工工艺。如万吨水压机的横梁、立柱、工作缸、塔式齿轮等机器零件，可采用焊接工艺来简化加工工艺。3.重量轻4.简化工艺如万吨水压机的横梁、立柱、工作缸、11焊接的缺点1.焊接结构是不可拆卸的，要更换修理部分零件、部件不便。2.焊接接头的组织和性能往往变坏。3.产生焊接残余应力和焊接变形，影响零件、部件与金属结构的形状，尺寸，增加工作时的应力，降低承载能力。4.产生焊接缺陷，如裂纹，未焊透，夹渣，气孔等，引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命，甚至造成断裂。焊接的缺点1.焊接结构是不可拆卸的，要更换修理部分零件、部12总之，有时焊接质量问题会成为一个突出的问题。由于焊接接头存在焊接缺陷，接头性能下降，焊接接头有残余应力，使焊接接头往往成为锅炉应力容器和桥梁船舶等重要结构件的薄弱环节。这是值得重视的一个问题。总之，有时焊接质量问题会成为一个突出的问题。由于焊接接头存在13第一节焊接工程理论基础1、熔焊冶金过程熔化焊的冶金过程热过程，冶金过程和结晶过程

从母材和焊条的加热熔化，熔滴的产生和过渡，到熔池的形成、停留和结晶，要发生一系列化学冶金反应，影响焊缝的化学成分和性能。第一节焊接工程理论基础1、熔焊冶金过程熔化焊的冶金过程热过14（1）空气中的氮气和氧气，在电弧高温的作用下会发生分解，成为氮原子和氧原子并与金属发生反应。Fe＋OFeO；Mn＋OMnO；Si＋2OSiO2；2Cr＋3OCr2O3；2Al＋3OAl2O3；例如，焊丝H08含氧量为0.01－0.02％，光焊丝焊接的焊缝金属含氧量可达0.15－0.30％。焊丝H08含氮量为0.03％，光焊丝焊接的焊缝金属含氮量达0.08－0.23％。

焊缝金属的含氧量大大增加。严重降低焊缝金属的性能，强度、塑性和韧性都显著下降。尤其是低温冲击韧性急剧下降，引起冷脆。氧还使焊缝中合金元素烧损，影响焊缝的性能（1）空气中的氮气和氧气，在电弧高温的作用下会Fe＋15（2）空气里的水汽，特别是工件表面的锈、油和水，在电弧高温下也发生分解，H2O2H＋O。氢原子也能大量溶于金属液体。如同氮一样，在熔池结晶时，氢的溶解度也急剧下降，同样要产生气孔。氢还要引起金属脆化即氢脆、白点等和冷裂纹。

焊缝中含氢量增加，其延伸率明显下降。

（2）空气里的水汽，特别是工件表面的锈、油和水，氢原子也能大16两大措施保证焊缝质量1减少有害元素进入熔池。其措施是机械保护2清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。其措施是冶金处理两大措施保证焊缝质量1减少有害元素进入熔池。2清除已进入熔池17

药皮形成熔渣保护和气体保护壳渣保护药皮：稳弧造渣添加合金元素，减少烧损药皮形成熔渣保护和气体保护壳渣保护药皮：18渣保护作用气体保护作用渣保护作用气体保护作用19作电极传导电流，产生电弧作填充金属（调整成分）机械保护作用(气体和熔渣)冶金处理（熔渣）改善焊接工艺性（引弧容易燃烧稳定）2、电焊条焊条的组成:焊芯的作用：药皮的作用：专用焊接金属丝由多种矿石粉铁合金配成作电极传导电流，产生电弧机械保护作用(气体和熔渣)2、电焊条20碳钢焊条低合金钢焊条不锈钢焊条铸铁焊条堆焊焊条镍和镍合金焊条铜和铜合金焊条铝和铝合金焊条酸性焊条（SiO2、MnO等）碱性焊条（CaO、FeO等）焊条的种类、型号与牌号种类按用途分按熔渣性质分记住：焊什么用什么焊条记住：焊条分酸碱性碳钢焊条酸性焊条（SiO2、MnO等）焊条的种类、型号与21焊条的型号：碳钢焊条(GB5117-85):

E

43

03,E5015,E5016.药皮类型（酸、碱），电流种类焊接位置（平、横、立、仰）抗拉强度≥430MPa焊条焊条牌号（结构钢焊条）：J422(E4303),J507(E5015),J506(E5016)1－5为酸性焊条，6－7为碱性焊条焊条的型号：碳钢焊条(GB5117-85):药皮类型（22碱性焊条和酸性焊条的特性机械性能好（韧性高，抗裂性好）；焊接工艺性能差；（需用直流电）对油污、锈、水敏感性大；（需要清洗、烘干）排出有毒烟尘HF。（需要通风良好）碱性焊条：酸性焊条与碱性焊条相反碱性焊条和酸性焊条的特性机械性能好（韧性高，抗裂性好）；碱性23焊条的选用不绣钢、耐热钢焊条——按相同成分选择焊条结构钢焊条——按等强原则选相同强度等级焊条焊缝和母材具有相同水平的使用性能。选用原则：例：16Mn,抗拉强度520Mpa,可选用E5003(J502),E5015(J507),E5016(J506)焊条的选用不绣钢、耐热钢焊条焊缝和母材具有选用原则：例：16243

焊

接

接

头

的

组

织

和

性

能焊接热循环：在焊接热源作用下，焊接接头上某点的温度随时间变化。纵坐标：温度；横坐标：时间1熔合区2过热区3正火区4部分相变区离焊缝越近温度越高，反之越低3

焊

接

接

头

的

组

织

和

性

能焊接热循环：在焊接25热循环的主要特点：加热速度和冷却速度都很快。对淬透性较好的钢，可能造成空气中淬火，焊后产生马氏体组织，引起裂纹。热循环的主要特点：加热速度和冷却速度都很快。对淬透性较好的钢26熔池母材焊缝与母材交界线：熔合线熔合区热影响区熔池母材焊缝与母材交界线：熔合线熔合区热影响区27焊缝的组织和性能焊缝中晶体的结晶方向指向熔池中心的柱状晶体熔池凝固就是一次液态金属结晶过程容易产生结晶偏析1焊缝区，2熔合区，3热影响区，4母材焊缝的组织和性能焊缝中晶体的结晶方向指向熔池中心的柱状晶体熔28B/H为焊缝成形系数，B：焊道宽度，H：计算厚度

宽焊缝：偏析聚集在上部，可防止中心裂纹窄焊缝：偏析沿中心线聚集，中心易产生裂纹

B/H为焊缝成形系数，B：焊道宽度，H：计算厚度29结论1

焊缝为铸态组织，组织不好：晶粒粗大、成分偏析、组织不致密。但是，熔池很小，冷却快，又有焊条药皮所含金属的补充，其成分优于母材，硫磷含量低，容易达到强度要求。结论1焊缝为铸态组织，组织不好：晶粒粗大、成30Ⅳ部分相变区：晶粒大小不均匀，性能较差Ⅱ过热区：晶粒粗大性能最差Ⅰ熔合区：成分不均匀晶粒粗大，性能最差熔合区和热影响区的组织和性能低碳钢Ⅲ正火区：晶粒细小性能优于母材Ⅳ部分相变区：晶粒大小不均匀，性能较差Ⅱ过热区：晶粒粗大性能31焊接材料、焊接方法和焊接工艺均影响焊接接头组织和性能。焊接工艺：焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等。焊接材料、焊接方法和焊接工艺均影响焊接接头组织和性能。32结论2

熔合区和过热区是焊接接头处力学性能最差的部位。

焊接过程中总会产生一定尺寸的熔合区和过热区，要采取措施改善组织和性能。1、合理选择焊接方法和焊接参数，减小热影响区2、加强对焊缝的保护合理：药皮，气体等3、焊后局部或整体热处理结论2熔合区和过热区是焊接接头处力学性能最差334、焊接应力与变形焊接变形和残余应力的不利影响造成焊件的尺寸、形状变化；矫正变形会使性能降低，成本增加；焊接应力会降低承载能力；引起焊接裂纹；应力衰减会产生变形。4、焊接应力与变形焊接变形和残余应力的不利影响造成焊件的尺寸34当金属杆不受刚性约束时，在均匀加热和均匀冷却过程中，可以完全自由膨胀和收缩冷却后，杆件和加热前长度相同，没有残留变形，也没有内应力。加热时，杆件产生伸长变形△L冷却时，产生缩短变形△L；当金属杆不受刚性约束时，冷却后，杆件和加热前长度相同，没有残35当杆件受到一定刚性约束时，加热和冷却过程中不能自由膨胀和自由收缩，加热时，不能从向自由膨胀那样伸长到A实际伸长△L2，由于受到刚性约束阻碍产生压缩变形△L1，杆件内产生压应力。冷却后杆件不能自由收缩到位置B实际缩短△L3，内部产生残余拉应力以上模型假设：杆件不发生弯曲，它和刚性约束之间没有热传导，且刚性约束不产生变形。当杆件受到一定刚性约束时，加热和冷却过程中不能自由膨胀和自由36焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式37焊前预热及焊后热处理；选择合理的焊接次序；刚性固定法；反变形法；锤击焊缝法；采用机械矫正和火焰矫正。

减少焊接应力与变形的工艺措施焊前预热及焊后热处理；减少焊接应力与变形的工艺措施38反变形刚性固定法焊接顺序反变形刚性固定法焊接顺序39用于塑性好，没有淬硬倾向的钢用于塑性好的低碳钢和普通合金钢机械矫正与火焰矫正用于塑性好，没有淬硬倾向的钢用于塑性好的低碳钢和普通合金钢40第二节常用焊接方法手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊电渣焊电阻焊钎焊第二节常用焊接方法手工电弧焊41一、焊条电弧焊1、焊接电弧电弧的温度阴极区2100℃，弧柱5700~7700℃，阳极区2300℃气体电离电极发射电子电弧区热量阳极占43%,阴极区占36%,弧柱区占21%。正接法:工件接正极,焊条接负极一、焊条电弧焊1、焊接电弧电弧的温度阴极区2100℃，422、焊接过程手工电弧焊(3)当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的熔池不断产生,形成连续的焊缝。(1)电弧在焊条与被焊件之间燃烧,电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池;(2)电弧使焊条的药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池起保护作用；2、焊接过程手工电弧焊(3)当电弧向前移动时,熔池冷却433、手工电弧焊的特点手工电弧焊手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？优点：设备简单，操作灵活，适应性强。缺点：生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。电焊机：直流电焊机：交流电焊机：引弧容易，电弧稳定，焊接质量好结构简单，使用可靠，维修方便3、手工电弧焊的特点手工电弧焊手工电弧焊有何特点？使用哪种设44二、埋弧自动焊1.埋弧自动焊的焊接过程自动焊——焊接动作由机械装置自动完成。埋弧焊——电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。焊车焊丝焊剂二、埋弧自动焊1.埋弧自动焊的焊接过程自动焊——焊接动作45埋弧自动焊自动焊小车埋弧焊生产埋弧自动焊自动焊小车埋弧焊生产462.

埋弧自动焊的特点与应用生产效率高（比手弧焊提高5～10倍）焊接质量好（焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）成本低（省工、省时、省料）劳动条件好（无弧光,、飞溅,劳动强度低）适应性差（平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）焊接设备复杂，焊前准备工作严格应用：成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。特点：2.埋弧自动焊的特点与应用生产效率高（比手弧焊提高547压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵缝环缝压力容器焊接生产压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵缝环缝压力容器焊接生产48三、气体保护焊1、氩弧焊及其特点保护气体氩气CO2氩弧焊CO2气体保护焊钨极金属极三、气体保护焊1、氩弧焊及其特点保护气体氩气氩弧焊CO2气体49钨极氩弧焊焊接电流不能过大，只能焊4mm以下的薄板；焊接钢材板：直流正接法；焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。气体保护焊钨极熔点高，发射电子能力强直流正接：钨极烧损小。直流反接：钨极烧损大，电弧不稳，但有“阴极破碎”作用（焊铝时有利）。应用钨极氩弧焊焊接电流不能过大，只能焊4mm以下的薄板；气体50熔化极氩弧焊气体保护焊1、以连续送进的金属丝做电极并填充焊缝；2、焊接电流较大,生产效率高，适用焊接较厚的焊件；（板厚为8~25mm）3、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有“阴极破碎”作用;4、可采用自动焊或半自动焊。熔化极氩弧焊气体保护焊1、以连续送进的金属丝做51氩弧焊特点气体保护焊1)

保护效果好，电弧稳定，焊接质量好；2)电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小；3)可全方位焊接，便于观察、易于自动控制；4)氩气成本高，一般情况下不采用。应用：

用于焊接易氧化的有色金属、合金钢和不锈钢。氩弧焊特点气体保护焊1)保护效果好，电弧稳定，焊522、CO2气体保护焊CO2气体保护焊的焊接过程CO2电弧CO+O

使金属氧化，合金元素烧损，不能焊接有色金属和合金钢。应用：

用于低碳钢、低合金钢薄板的焊接。必须采用含脱氧剂的焊丝H08Mn2SiA，直流反接。气体保护焊2、CO2气体保护焊CO2气体保护焊的焊接过程CO253CO2气体保护焊的特点成本低（为埋弧焊和手弧焊的40%～50%）效率高（电流密度大，熔深大，焊接速度快）焊接质量好（有气流冷却，热影响区小，变形小）采用气体保护，能全位置焊接焊缝成形差，飞溅大设备使用维修不方便气体保护焊CO2气体保护焊的特点成本低（为埋弧焊和手弧焊的40%54四、电渣焊生产率高（板厚>40mm的焊接一次焊成）焊缝缺陷少,焊接质量好（不易产生气孔、夹渣和裂纹）成本低

（省电和省熔剂）焊件需正火热处理

(热影响区较大,组织粗大)

1.电渣焊工艺过程2.电渣焊的特点四、电渣焊生产率高1.电渣焊工艺过程2.电渣焊的特点55五、电阻焊电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。

闪光对焊电阻对焊缝焊点焊五、电阻焊电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。利用焊56电阻焊特点焊接电压低，电流大，生产率高；不需要填充金属，焊接变形小；劳动条件好，操作简单，易于实现自动化生产；焊接设备复杂，投资大；适用于大批量生产；对焊件厚度和接头形式有一定限制。电阻焊特点焊接电压低，电流大，生产率高；571、点焊电阻焊点焊过程：加压通电断电去除压力形成熔核凝固防止分流：两焊点间应有一定距离。点焊接头形式：分流现象1、点焊电阻焊点焊过程：加压通电断电去除压力形成熔核凝固防止58

点焊主要适用于薄板冲压结构和钢筋构件。点焊的应用电阻焊点焊过程手提点焊点焊主要适用于薄点焊的应用电阻焊点焊过程手提59汽车点焊电阻焊汽车点焊电阻焊602、缝焊电阻焊缝焊：与点焊相同，只是采用滚轮做电极，边焊边滚。特点：焊点互相重叠，分流现象严重。焊件厚度≤3mm。应用：有密封要求的薄壁结构2、缝焊电阻焊缝焊：与点焊相同，只是采用特点：焊点互相重叠，613、对焊电阻对焊端面加工要求高质量不易保证。闪光对焊对端面加工要求低，质量较高用于重要零件的焊接电阻焊3、对焊电阻对焊闪光对焊电阻焊62对焊生产电阻焊应用：

杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相同或相近）对焊生产电阻焊应用：杆状零件的对接，如刀具63六、钎焊利用低熔点的钎料作填充金属，加热熔化后渗入固态焊件间的间隙内，将焊件连接起来的焊接方法。接头形式六、钎焊利用低熔点的钎料作填充金属，加热熔641、焊接过程将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、炉子、电阻、高频加热）；钎料熔化，借助毛细管的作用被吸入和充满间隙；被焊金属和钎料在间隙内相互扩散；凝固后，形成钎焊接头。钎焊1、焊接过程将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、炉子、电阻、高652、钎焊分类种类特点软钎焊（锡、铅钎料）硬钎焊（铜基、银基钎料）钎料熔点≤450℃＞450℃性能特点接头强度≤100MPa工作温度较低接头强度＞200MPa工作温度较高应用用于受力不大的仪表、导电元件的焊接。用于受力较大的构件、刀具、工具的焊接。2、钎焊分类种类软钎焊硬钎焊钎料熔点≤450℃＞663、钎焊特点加热温度低，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确；钎焊接头强度低；可焊接性能差异很大的异种金属,对工件厚度无限制；可整体加热，同时钎焊由多条焊缝组成的复杂形状构件，生产率高；钎焊设备简单，生产投资费用少。3、钎焊特点加热温度低，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确67焊接新工艺自动焊接焊接机械手超声波焊机

焊接新工艺自动焊接焊接机械手超声波焊机68大型气割等离子切割机管子成形厚板切割大型气割等离子切割机管子成形厚板切割69金属材料的焊接性碳素钢和普低钢的焊接不锈钢的焊接铸铁的焊补铝及铝合金的焊接第三节常用金属材料的焊接

金属材料的焊接性第三节常用金属材料的焊接70一、金属材料的焊接性1、金属材料焊接性的概念指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。金属焊接性：焊接性形成焊接缺陷的敏感性（裂纹）使用性能（机械性能）影响焊接性的因素：金属材料本身性质焊接方法、焊接材料、焊接工艺一、金属材料的焊接性1、金属材料焊接性的概念指在一定的焊接工712、钢的焊接性评价方法——（1）碳当量法CE＜0.4%时，冷裂纹倾向不明显,焊接性良好；CE＝0.4%～0.6%时，冷裂倾向明显，焊接性较差；CE＞0.6%时，冷裂倾向很强,焊接性很差。碳、合金元素含量焊接性碳当量：CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15碳钢及低合金钢碳当量越高，焊接性越差2、钢的焊接性评价方法——（1）碳当量法CE＜0.4%时，72碳当量只考虑了钢材化学成分对焊接性的影响，而没有考虑板厚即刚性拘束、焊缝含氢量等重要因素的影响。日本有人通过200多种钢大量的实际试验，得出钢材焊接时冷裂纹敏感系数计算公式：2、钢的焊接性评价方法——（2）冷裂纹敏感系数法碳当量只考虑了钢材化学成分对焊接性的影响，而2、钢的焊接性评73Pc＝C＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋V10＋5B＋h/600＋H/60（％）式中h－板厚，H－焊缝金属中扩散氢含量（cm3/100g）Pc公式的适用范围如下：C：0.07－0.22％，Si：0－0.6％，Mn：0.40－1.40％Cu：0－0.50％，Ni：0－1.20％，Cr：0－1.20％，Mo：0－0.70％，V：0－0.20％，Nb：0－0.04％，Ti：0－0.05％，B：0－0.005％，h：19－50mm，H：1.0－5.0cm3/100gPc＝C＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋C74用Pc值判断和对比钢材在焊接时产生冷裂纹的敏感性比碳当量值更好。通过斜Y型坡口对接裂纹试验还得出了防止裂纹所要求的最低预热温度的公式：Tp＝1440Pc－392（℃）用Pc值判断和对比钢材在焊接时产生冷裂纹的敏感性比碳当量值更75二、碳素钢和低合金结构钢的焊接1、碳钢的焊接CE＜0.4%，焊接性良好。无需保护措施，各种焊接方法都能获得优质焊接接头。低碳钢：中碳钢：CE＞0.4%，冷裂倾向很强，焊接性较差。措施：焊前预热150℃～250℃，焊后缓冷，采用细E5015焊条、小电流、开坡口、多层多道焊，降低焊缝的含碳量。焊接裂纹产生？内部条件：碳当量CE

外部条件：环境温度二、碳素钢和低合金结构钢的焊接1、碳钢的焊接CE＜0.4%762、低合金结构钢的焊接焊接方法:a.一般用手工电弧焊、埋弧自动焊b.板厚＞40mm时，用电渣焊c.批量大时，用CO2气体保护焊16Mn的焊接CE=0.4%焊接性良好，不需预热板厚＞32～38mm环境温度低时，需预热重要结构（锅炉、压力容器）焊后应消除应力退火2、低合金结构钢的焊接焊接方法:a.一般用手工电弧焊、埋弧自77三、不锈钢的焊接马氏体不锈钢奥氏体不锈钢铁素体不锈钢不锈钢的种类（Cr13型）（Cr18Ni9型）（Cr17型）焊接性较差（冷裂纹和淬硬脆化）焊前预热，焊后缓冷及热处理，采用奥氏体不锈钢焊条。焊接性良好焊接性较差（过热区晶粒易粗大引起脆化和裂纹）低温预热（＜150℃）减少高温停留时间三、不锈钢的焊接马氏体不锈钢不锈钢的种类（Cr13型）焊接性78四、铸铁的焊补易产生白口组织和淬火组织;铸铁强度低、塑性差，易产生裂纹;铸铁碳、硅含量高，易产生气孔和夹渣缺陷;铸铁的焊接性铸铁碳含量高，杂质多，塑性差，故焊接性差。铸铁焊补的问题：铸铁的焊补：

热焊、冷焊四、铸铁的焊补易产生白口组织和淬火组织;铸铁的焊接性铸铁碳含791、热焊补热焊补——铸件预热到600～700℃进行焊接，焊后缓冷。焊接方法：气焊、手工电弧焊（铸铁焊条）焊补质量好，成本高，劳动条件差，生产率低，中等厚度铸件及焊后要加工的复杂、重要的铸件,如：内燃机缸盖、气缸体、机床床身等。铸铁的焊补特点：应用：1、热焊补热焊补——铸件预热到600～700℃进行焊接，焊802、冷焊补铸铁的焊补冷焊补——铸件一般不预热或较低温度预热。特点：依靠焊条来调整焊缝的化学成分，以防止白口组织和裂纹。应用：镍基焊条结构钢焊条补焊质量好，成本高。用于重要铸铁件加工表面焊补焊补质量低，用于非加工表面，（采用小直径、小电流、短弧）2、冷焊补铸铁的焊补冷焊补——铸件一般不预热或较低温度预81五、铝及铝合金的焊接工业纯铝不能热处理强化铝合金热处理强化铝合金焊接性好分类——焊接性差接头软化热裂纹问题氧化：形成Al2O3，阻碍融合气孔：铝液大量溶解氢气，结晶时形成气孔焊接方法：电阻焊、钎焊、氩弧焊保护效果好，有“阴极破碎”作用五、铝及铝合金的焊接工业纯铝焊接性好分类——焊接性差接头82铜及铜合金焊接性能差。六、铜及铜合金的焊接问题易变形：铜及多数铜合金线膨胀系数和收缩率大，再加上铜的导热性强，使热影响区宽，焊接变形比较严重。难熔合：铜及合金导热性很强，焊接热量很快传导散失，金属难以熔化。填充金属不易与母材熔合。气孔和氢脆焊接方法：氩弧焊、气焊、钎焊手工电弧焊、埋弧自动焊等。铜及铜合金焊接性能差。六、铜及铜合金的焊接问题易变形：铜及多83焊接结构材料的选择焊缝的布置接头设计典型工艺设计实例第四节焊接结构工艺性

焊接结构材料的选择第四节焊接结构工艺性84一、焊接结构材料的选用在满足焊接件使用性能的前提下，应尽量选用焊接性好的材料。如低碳钢、低合金钢。影响焊接性的因素：金属材料本身性质焊接方法、焊接材料、焊接工艺焊接结构选材原则：一、焊接结构材料的选用在满足焊接件使用性能85常用金属材料的焊接性焊接方法合金材料气焊手工电弧焊埋弧焊CO2保护焊氩弧焊电渣焊点焊缝焊对焊钎焊低碳钢AAAAAAAAA中碳钢AABBAABAA低合金钢BAAAAAAAA不锈钢AABBABAAA铸铁BBCCBBDB铝合金BCCDADAAC常用金属材料的焊接性焊接方法手工电弧焊CO2点焊缝焊86二、焊缝的布置1、便于焊接操作点焊或缝焊手工电弧焊不合理

合理二、焊缝的布置1、便于焊接操作点焊或缝焊手工电弧焊不合理872、焊缝要避开应力较大和应力集中部位无折边封头碟形封头2、焊缝要避开应力较大和应力集中部位无折边封头碟形封头883、焊缝应避免密集交叉压力容器设计规定，不能采用十字焊缝，而且焊缝与焊缝间要有一定距离3、焊缝应避免密集交叉压力容器设计规定，不能采用十字焊缝，而894、焊缝设置应尽量对称（最好能同时施焊）5、尽量减少焊缝长度和焊缝截面（减少变形、成本，提高生产率）4、焊缝设置应尽量对称906、焊缝应尽量设置在平焊位置7、焊缝应避开加工部位埋弧焊气体保护焊合理不合理不合理合理6、焊缝应尽量设置在平焊位置埋弧焊气体保护焊合理不91三、接头设计

1、接头形式设计

对接接头、搭接接头、角接接头、T形接头受力简单、均匀，节省材料；下料尺寸精度要求较高；用于锅炉、压力容器受力焊缝的焊接。受力复杂，接头产生附加弯矩；下料尺寸精度要求低；应用于受力不大的行架结构。用于构成直角或一定角度连接的接头。接头基本形式：三、接头设计

1、接头形式设计

对接接头、搭接接头、角接接922、坡口形式设计2、坡口形式设计93四、典型工艺设计实例结构名称：液化气钢瓶组成：瓶体、瓶嘴材料：20钢（或16Mn)壁厚：3mm生产类型：大量生产设计要点：瓶体要耐压，必须绝对安全。材料的焊接性不存在问题。关键技术是结构的成形和焊接。四、典型工艺设计实例结构名称：液化气钢瓶941、确定焊缝位置2、焊接接头设计焊缝多，工作量大，轴向焊缝处于拉应力最高位置合理瓶体与瓶嘴的焊缝：角焊缝（不开坡口）瓶体主环缝：衬环对接或缩口对接（V型坡口）1、确定焊缝位置2、焊接接头设计焊缝多，工作量大，轴向焊缝处953、焊接方法和焊接材料的选择瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定）焊接材料采用H08A、H08MnA,配合HJ431瓶嘴焊缝：手工电弧焊焊条采用E4303(20钢)，E5015(16Mn)4、主要工艺过程落料拉深再结晶退火冲孔除锈装焊衬环、瓶嘴装配上、下封头焊主环缝正火水压试验气密试验3、焊接方法和焊接材料的选择瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、965、瓶体焊接结构工艺图焊接结构工艺图内容：构成件的形状及其相互关系；各构成件的装配尺寸及板厚、型材规格；焊缝的符号和尺寸；焊接工艺的要求。5、瓶体焊接结构工艺图焊接结构工艺图内容：构成件的形状及其相97第五节焊接质量检验焊接缺陷按发生的部位可分为表面缺陷和内部缺陷两类。表面缺陷一般用眼睛或低倍放大镜进行外观检查。对于表面微裂纹，通常用着色检验或磁粉探伤。

第五节焊接质量检验焊接缺陷按发生的部位可98着色检验是一种方便简单、应用广泛的渗透探伤。现在常用喷灌式气雾剂，它有渗透气雾剂、清洗气雾剂和显像气雾剂三种。检查时，先用清洗气雾剂洗净焊接接头表面，除去油污、尘土等；经烘干或晾干后，将渗透气雾剂红色喷在接头表面上；然后在喷显像气雾剂白色；如果有表面裂纹会很快显示出红色的渗透气雾剂，从而确定表面裂纹的形态、部位和尺寸。着色检验是一种方便简单、应用广泛的渗透探伤99磁粉探伤是用来检查焊接接头表面微小裂纹和表面层（深1－6毫米）裂纹、气孔、夹渣等缺陷。其原理是利用外加磁场在焊件上产生的磁力线，遇有裂纹等缺陷时，会弯曲跑出焊件表面、形成漏磁场，产生极性，吸附磁粉，显示裂纹等的形貌、部位和尺寸。磁粉探伤是用来检查焊接接头表面微小裂纹和表面层（深1－6毫米100

内部缺陷包括内部裂纹、内气孔、内夹渣、内部未焊透或未溶合，常用射线探伤或超声波探伤检查。射线探伤有X射线、射线和高能射线三种。目前，X射线和射线用的较多。我国常用X射线照相法，其原理是X射线经过裂纹、未焊透、气孔、夹渣等缺陷时，衰减较小，在底片上感光较强，从而显示出缺陷形状、尺寸和部位。射线探伤是检查内部缺陷的一种准确可靠方法，是在锅炉压力容器焊接质量检验中经常使用的主要的一种无损探伤方法。内部缺陷包括内部裂纹、内气孔、内夹渣、内部未焊透或未101超声波探伤的原理是向焊接接头发出定向的超声波，遇到缺陷时，在超声波到达接头底面之前，就返回接收器，在荧光屏上显示出脉冲波形，从而判断缺陷的位置、大小，但不能判断缺陷的种类。超声波探伤在锅炉压力容器焊接质量检验中，也是一种常用的主要的无损探伤方法。射线探伤和超声波探伤都有国家标准，规定了焊接质量的等级标准。产品根据使用要求和重要性确定合格标准。超声波探伤超声波探伤的原理是向焊接接头发出定向的超声波，遇到缺陷时，在102第十二章焊接第十二章焊接103焊接是现代工业生产中不可缺少的一种金属连接方法。它不同于螺钉连接，铆钉连接等机械连接方法，它是利用加热或加压，使分离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子间的结合。这就是焊接的实质。焊接是现代工业生产中不可缺少的一种金属连接方104按焊接过程的特点可分为三大类1熔化焊利用局部加热方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体。这类仅靠加热工件到熔化状态实现焊接的工艺方法，叫熔化焊。气焊电弧焊：手工电弧焊、埋弧自动焊气体保护焊：氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊按焊接过程的特点可分为三大类利用局部加热方法，把工件的焊接处1052压力焊在焊接过程中需要加压的一类焊接方法称为压力焊。电阻焊：点焊、缝焊、对焊感应焊：高频焊、中频焊、摩擦焊、爆炸焊、超声波焊、扩散焊、冷压焊2在焊接过程中需要加压的一类焊接方法称为压力焊。电阻焊：点焊1063钎焊利用熔点比母材低的填充金属熔化之后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。软钎焊：锡焊硬钎焊：铜焊、银焊3利用熔点比母材低的填充金属熔化之后，填充接头间隙并与固态的107

焊接主要用于制造金属结构件，如：锅炉、压力容器、管道、船舶、车辆、桥梁、飞机、火箭、起重机、海洋，冶金等结构设备等。它也用来制造机器零件部件和工具等，如重型机械和冶金，锻压机械的机架与轴、齿轮、锻模、刀具等。几乎所有工业部门都需要焊接。世界上一些主要工业国家，每年生产的焊接结构约占钢产量的45％。焊接主要用于制造金属结构件，如：锅炉、压力容108手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊课件109手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊课件110焊接的主要优点：1.连接性能好焊缝具有良好的机械性能，能耐高压，能耐低温，具有良好的密封性，导电性，耐腐蚀性和耐磨性等。例如：120万千瓦核电站锅炉，外径6400毫米，壁厚200毫米，高1300毫米，工作参数为17.5Mpa，350℃。要求焊缝不能泄漏放射性物质，这只有采用焊接方法才能制造出来。焊接的主要优点：例如：120万千瓦核电站锅炉，外径6400毫1112.省料省工成本低采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节省金属材料10－20％。焊接加工快，工时少，生产周期短。此外，还可采用焊接方法修复已磨损或损坏的零件、部件，如汽缸、机座、轴，锻模等，可大量节省金属材料和工时，有重大的经济意义。采用焊接方法可以制成双金属结构，如不锈钢或钛衬里、堆焊锻模、刀具等，可获得优良的使用性能，又能节省大量的昂贵合金材料。2.省料省工成本低此外，还可采用焊接方法修复已磨损或损坏的1123.重量轻采用焊接方法制造桥梁、船舶车辆等运输工具可以减轻自重、提高运输能力，是非常有意义的。4.简化工艺可以采用焊接方法如以小拼大等制造重型、复杂的机器零件、部件，简化铸造、锻造工艺，简化切削加工工艺。如万吨水压机的横梁、立柱、工作缸、塔式齿轮等机器零件，可采用焊接工艺来简化加工工艺。3.重量轻4.简化工艺如万吨水压机的横梁、立柱、工作缸、113焊接的缺点1.焊接结构是不可拆卸的，要更换修理部分零件、部件不便。2.焊接接头的组织和性能往往变坏。3.产生焊接残余应力和焊接变形，影响零件、部件与金属结构的形状，尺寸，增加工作时的应力，降低承载能力。4.产生焊接缺陷，如裂纹，未焊透，夹渣，气孔等，引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命，甚至造成断裂。焊接的缺点1.焊接结构是不可拆卸的，要更换修理部分零件、部114总之，有时焊接质量问题会成为一个突出的问题。由于焊接接头存在焊接缺陷，接头性能下降，焊接接头有残余应力，使焊接接头往往成为锅炉应力容器和桥梁船舶等重要结构件的薄弱环节。这是值得重视的一个问题。总之，有时焊接质量问题会成为一个突出的问题。由于焊接接头存在115第一节焊接工程理论基础1、熔焊冶金过程熔化焊的冶金过程热过程，冶金过程和结晶过程

从母材和焊条的加热熔化，熔滴的产生和过渡，到熔池的形成、停留和结晶，要发生一系列化学冶金反应，影响焊缝的化学成分和性能。第一节焊接工程理论基础1、熔焊冶金过程熔化焊的冶金过程热过116（1）空气中的氮气和氧气，在电弧高温的作用下会发生分解，成为氮原子和氧原子并与金属发生反应。Fe＋OFeO；Mn＋OMnO；Si＋2OSiO2；2Cr＋3OCr2O3；2Al＋3OAl2O3；例如，焊丝H08含氧量为0.01－0.02％，光焊丝焊接的焊缝金属含氧量可达0.15－0.30％。焊丝H08含氮量为0.03％，光焊丝焊接的焊缝金属含氮量达0.08－0.23％。

焊缝金属的含氧量大大增加。严重降低焊缝金属的性能，强度、塑性和韧性都显著下降。尤其是低温冲击韧性急剧下降，引起冷脆。氧还使焊缝中合金元素烧损，影响焊缝的性能（1）空气中的氮气和氧气，在电弧高温的作用下会Fe＋117（2）空气里的水汽，特别是工件表面的锈、油和水，在电弧高温下也发生分解，H2O2H＋O。氢原子也能大量溶于金属液体。如同氮一样，在熔池结晶时，氢的溶解度也急剧下降，同样要产生气孔。氢还要引起金属脆化即氢脆、白点等和冷裂纹。

焊缝中含氢量增加，其延伸率明显下降。

（2）空气里的水汽，特别是工件表面的锈、油和水，氢原子也能大118两大措施保证焊缝质量1减少有害元素进入熔池。其措施是机械保护2清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。其措施是冶金处理两大措施保证焊缝质量1减少有害元素进入熔池。2清除已进入熔池119

药皮形成熔渣保护和气体保护壳渣保护药皮：稳弧造渣添加合金元素，减少烧损药皮形成熔渣保护和气体保护壳渣保护药皮：120渣保护作用气体保护作用渣保护作用气体保护作用121作电极传导电流，产生电弧作填充金属（调整成分）机械保护作用(气体和熔渣)冶金处理（熔渣）改善焊接工艺性（引弧容易燃烧稳定）2、电焊条焊条的组成:焊芯的作用：药皮的作用：专用焊接金属丝由多种矿石粉铁合金配成作电极传导电流，产生电弧机械保护作用(气体和熔渣)2、电焊条122碳钢焊条低合金钢焊条不锈钢焊条铸铁焊条堆焊焊条镍和镍合金焊条铜和铜合金焊条铝和铝合金焊条酸性焊条（SiO2、MnO等）碱性焊条（CaO、FeO等）焊条的种类、型号与牌号种类按用途分按熔渣性质分记住：焊什么用什么焊条记住：焊条分酸碱性碳钢焊条酸性焊条（SiO2、MnO等）焊条的种类、型号与123焊条的型号：碳钢焊条(GB5117-85):

E

43

03,E5015,E5016.药皮类型（酸、碱），电流种类焊接位置（平、横、立、仰）抗拉强度≥430MPa焊条焊条牌号（结构钢焊条）：J422(E4303),J507(E5015),J506(E5016)1－5为酸性焊条，6－7为碱性焊条焊条的型号：碳钢焊条(GB5117-85):药皮类型（124碱性焊条和酸性焊条的特性机械性能好（韧性高，抗裂性好）；焊接工艺性能差；（需用直流电）对油污、锈、水敏感性大；（需要清洗、烘干）排出有毒烟尘HF。（需要通风良好）碱性焊条：酸性焊条与碱性焊条相反碱性焊条和酸性焊条的特性机械性能好（韧性高，抗裂性好）；碱性125焊条的选用不绣钢、耐热钢焊条——按相同成分选择焊条结构钢焊条——按等强原则选相同强度等级焊条焊缝和母材具有相同水平的使用性能。选用原则：例：16Mn,抗拉强度520Mpa,可选用E5003(J502),E5015(J507),E5016(J506)焊条的选用不绣钢、耐热钢焊条焊缝和母材具有选用原则：例：161263

焊

接

接

头

的

组

织

和

性

能焊接热循环：在焊接热源作用下，焊接接头上某点的温度随时间变化。纵坐标：温度；横坐标：时间1熔合区2过热区3正火区4部分相变区离焊缝越近温度越高，反之越低3

焊

接

接

头

的

组

织

和

性

能焊接热循环：在焊接127热循环的主要特点：加热速度和冷却速度都很快。对淬透性较好的钢，可能造成空气中淬火，焊后产生马氏体组织，引起裂纹。热循环的主要特点：加热速度和冷却速度都很快。对淬透性较好的钢128熔池母材焊缝与母材交界线：熔合线熔合区热影响区熔池母材焊缝与母材交界线：熔合线熔合区热影响区129焊缝的组织和性能焊缝中晶体的结晶方向指向熔池中心的柱状晶体熔池凝固就是一次液态金属结晶过程容易产生结晶偏析1焊缝区，2熔合区，3热影响区，4母材焊缝的组织和性能焊缝中晶体的结晶方向指向熔池中心的柱状晶体熔130B/H为焊缝成形系数，B：焊道宽度，H：计算厚度

宽焊缝：偏析聚集在上部，可防止中心裂纹窄焊缝：偏析沿中心线聚集，中心易产生裂纹

B/H为焊缝成形系数，B：焊道宽度，H：计算厚度131结论1

焊缝为铸态组织，组织不好：晶粒粗大、成分偏析、组织不致密。但是，熔池很小，冷却快，又有焊条药皮所含金属的补充，其成分优于母材，硫磷含量低，容易达到强度要求。结论1焊缝为铸态组织，组织不好：晶粒粗大、成132Ⅳ部分相变区：晶粒大小不均匀，性能较差Ⅱ过热区：晶粒粗大性能最差Ⅰ熔合区：成分不均匀晶粒粗大，性能最差熔合区和热影响区的组织和性能低碳钢Ⅲ正火区：晶粒细小性能优于母材Ⅳ部分相变区：晶粒大小不均匀，性能较差Ⅱ过热区：晶粒粗大性能133焊接材料、焊接方法和焊接工艺均影响焊接接头组织和性能。焊接工艺：焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等。焊接材料、焊接方法和焊接工艺均影响焊接接头组织和性能。134结论2

熔合区和过热区是焊接接头处力学性能最差的部位。

焊接过程中总会产生一定尺寸的熔合区和过热区，要采取措施改善组织和性能。1、合理选择焊接方法和焊接参数，减小热影响区2、加强对焊缝的保护合理：药皮，气体等3、焊后局部或整体热处理结论2熔合区和过热区是焊接接头处力学性能最差1354、焊接应力与变形焊接变形和残余应力的不利影响造成焊件的尺寸、形状变化；矫正变形会使性能降低，成本增加；焊接应力会降低承载能力；引起焊接裂纹；应力衰减会产生变形。4、焊接应力与变形焊接变形和残余应力的不利影响造成焊件的尺寸136当金属杆不受刚性约束时，在均匀加热和均匀冷却过程中，可以完全自由膨胀和收缩冷却后，杆件和加热前长度相同，没有残留变形，也没有内应力。加热时，杆件产生伸长变形△L冷却时，产生缩短变形△L；当金属杆不受刚性约束时，冷却后，杆件和加热前长度相同，没有残137当杆件受到一定刚性约束时，加热和冷却过程中不能自由膨胀和自由收缩，加热时，不能从向自由膨胀那样伸长到A实际伸长△L2，由于受到刚性约束阻碍产生压缩变形△L1，杆件内产生压应力。冷却后杆件不能自由收缩到位置B实际缩短△L3，内部产生残余拉应力以上模型假设：杆件不发生弯曲，它和刚性约束之间没有热传导，且刚性约束不产生变形。当杆件受到一定刚性约束时，加热和冷却过程中不能自由膨胀和自由138焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式139焊前预热及焊后热处理；选择合理的焊接次序；刚性固定法；反变形法；锤击焊缝法；采用机械矫正和火焰矫正。

减少焊接应力与变形的工艺措施焊前预热及焊后热处理；减少焊接应力与变形的工艺措施140反变形刚性固定法焊接顺序反变形刚性固定法焊接顺序141用于塑性好，没有淬硬倾向的钢用于塑性好的低碳钢和普通合金钢机械矫正与火焰矫正用于塑性好，没有淬硬倾向的钢用于塑性好的低碳钢和普通合金钢142第二节常用焊接方法手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊电渣焊电阻焊钎焊第二节常用焊接方法手工电弧焊143一、焊条电弧焊1、焊接电弧电弧的温度阴极区2100℃，弧柱5700~7700℃，阳极区2300℃气体电离电极发射电子电弧区热量阳极占43%,阴极区占36%,弧柱区占21%。正接法:工件接正极,焊条接负极一、焊条电弧焊1、焊接电弧电弧的温度阴极区2100℃，1442、焊接过程手工电弧焊(3)当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的熔池不断产生,形成连续的焊缝。(1)电弧在焊条与被焊件之间燃烧,电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池;(2)电弧使焊条的药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池起保护作用；2、焊接过程手工电弧焊(3)当电弧向前移动时,熔池冷却1453、手工电弧焊的特点手工电弧焊手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？优点：设备简单，操作灵活，适应性强。缺点：生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。电焊机：直流电焊机：交流电焊机：引弧容易，电弧稳定，焊接质量好结构简单，使用可靠，维修方便3、手工电弧焊的特点手工电弧焊手工电弧焊有何特点？使用哪种设146二、埋弧自动焊1.埋弧自动焊的焊接过程自动焊——焊接动作由机械装置自动完成。埋弧焊——电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。焊车焊丝焊剂二、埋弧自动焊1.埋弧自动焊的焊接过程自动焊——焊接动作147埋弧自动焊自动焊小车埋弧焊生产埋弧自动焊自动焊小车埋弧焊生产1482.

埋弧自动焊的特点与应用生产效率高（比手弧焊提高5～10倍）焊接质量好（焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）成本低（省工、省时、省料）劳动条件好（无弧光,、飞溅,劳动强度低）适应性差（平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）焊接设备复杂，焊前准备工作严格应用：成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。特点：2.埋弧自动焊的特点与应用生产效率高（比手弧焊提高5149压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵缝环缝压力容器焊接生产压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵缝环缝压力容器焊接生产150三、气体保护焊1、氩弧焊及其特点保护气体氩气CO2氩弧焊CO2气体保护焊钨极金属极三、气体保护焊1、氩弧焊及其特点保护气体氩气氩弧焊CO2气体151钨极氩弧焊焊接电流不能过大，只能焊4mm以下的薄板；焊接钢材板：直流正接法；焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。气体保护焊钨极熔点高，发射电子能力强直流正接：钨极烧损小。直流反接：钨极烧损大，电弧不稳，但有“阴极破碎”作用（焊铝时有利）。应用钨极氩弧焊焊接电流不能过大，只能焊4mm以下的薄板；气体152熔化极氩弧焊气体保护焊1、以连续送进的金属丝做电极并填充焊缝；2、焊接电流较大,生产效率高，适用焊接较厚的焊件；（板厚为8~25mm）3、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有“阴极破碎”作用;4、可采用自动焊或半自动焊。熔化极氩弧焊气体保护焊1、以连续送进的金属丝做153氩弧焊特点气体保护焊1)

保护效果好，电弧稳定，焊接质量好；2)电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小；3)可全方位焊接，便于观察、易于自动控制；4)氩气成本高，一般情况下不采用。应用：

用于焊接易氧化的有色金属、合金钢和不锈钢。氩弧焊特点气体保护焊1)保护效果好，电弧稳定，焊1542、CO2气体保护焊CO2气体保护焊的焊接过程CO2电弧CO+O

使金属氧化，合金元素烧损，不能焊接有色金属和合金钢。应用：

用于低碳钢、低合金钢薄板的焊接。必须采用含脱氧剂的焊丝H08Mn2SiA，直流反接。气体保护焊2、CO2气体保护焊CO2气体保护焊的焊接过程CO2155CO2气体保护焊的特点成本低（为埋弧焊和手弧焊的40%～50%）效率高（电流密度大，熔深大，焊接速度快）焊接质量好（有气流冷却，热影响区小，变形小）采用气体保护，能全位置焊接焊缝成形差，飞溅大设备使用维修不方便气体保护焊CO2气体保护焊的特点成本低（为埋弧焊和手弧焊的40%156四、电渣焊生产率高（板厚>40mm的焊接一次焊成）焊缝缺陷少,焊接质量好（不易产生气孔、夹渣和裂纹）成本低

（省电和省熔剂）焊件需正火热处理

(热影响区较大,组织粗大)

1.电渣焊工艺过程2.电渣焊的特点四、电渣焊生产率高1.电渣焊工艺过程2.电渣焊的特点157五、电阻焊电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。

闪光对焊电阻对焊缝焊点焊五、电阻焊电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。利用焊158电阻焊特点焊接电压低，电流大，生产率高；不需要填充金属，焊接变形小；劳动条件好，操作简单，易于实现自动化生产；焊接设备复杂，投资大；适用于大批量生产；对焊件厚度和接头形式有一定限制。电阻焊特点焊接电压低，电流大，生产率高；1591、点焊电阻焊点焊过程：加压通电断电去除压力形成熔核凝固防止分流：两焊点间应有一定距离。点焊接头形式：分流现象1、点焊电阻焊点焊过程：加压通电断电去除压力形成熔核凝固防止160

点焊主要适用于薄板冲压结构和钢筋构件。点焊的应用电阻焊点焊过程手提点焊点焊主要适用于薄点焊的应用电阻焊点焊过程手提161汽车点焊电阻焊汽车点焊电阻焊1622、缝焊电阻焊缝焊：与点焊相同，只是采用滚轮做电极，边焊边滚。特点：焊点互相重叠，分流现象严重。焊件厚度≤3mm。应用：有密封要求的薄壁结构2、缝焊电阻焊缝焊：与点焊相同，只是采用特点：焊点互相重叠，1633、对焊电阻对焊端面加工要求高质量不易保证。闪光对焊对端面加工要求低，质量较高用于重要零件的焊接电阻焊3、对焊电阻对焊闪光对焊电阻焊164对焊生产电阻焊应用：

杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相同或相近）对焊生产电阻焊应用：杆状零件的对接，如刀具165六、钎焊利用低熔点的钎料作填充金属，加热熔化后渗入固态焊件间的间隙内，将焊件连接起来的焊接方法。接头形式六、钎焊利用低熔点的钎料作填充金属，加热熔1661、焊接过程将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、炉子、电阻、高频加热）；钎料熔化，借助毛细管的作用被吸入和充满间隙；被焊金属和钎料在间隙内相互扩散；凝固后，形成钎焊接头。钎焊1、焊接过程将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、炉子、电阻、高1672、钎焊分类种类特点软钎焊（锡、铅钎料）硬钎焊（铜基、银基钎料）钎料熔点≤450℃＞450℃性能特点接头强度≤100MPa工作温度较低接头强度＞200MPa工作温度较高应用用于受力不大的仪表、导电元件的焊接。用于受力较大的构件、刀具、工具的焊接。2、钎焊分类种类软钎焊硬钎焊钎料熔点≤450℃＞1683、钎焊特点加热温度低，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确；钎焊接头强度低；可焊接性能差异很大的异种金属,对工件厚度无限制；可整体加热，同时钎焊由多条焊缝组成的复杂形状构件，生产率高；钎焊设备简单，生产投资费用少。3、钎焊特点加热温度低，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确169焊接新工艺自动焊接焊接机械手超声波焊机

焊接新工艺自动焊接焊接机械手超声波焊机170大型气割等离子切割机管子成形厚板切割大型气割等离子切割机管子成形厚板切割171金属材料的焊接性碳素钢和普低钢的焊接不锈钢的焊接铸铁的焊补铝及铝合金的焊接第三节常用金属材料的焊接

金属材料的焊接性第三节常用金属材料的焊接172一、金属材料的焊接性1、金属材料焊接性的概念指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。金属焊接性：焊接性形成焊接缺陷的敏感性（裂纹）使用性能（机械性能）影响焊接性的因素：金属材料本身性质焊接方法、焊接材料、焊接工艺一、金属材料的焊接性1、金属材料焊接性的概念指在一定的焊接工1732、钢的焊接性评价方法——（1）碳当量法CE＜0.4%时，冷裂纹倾向不明显,焊接性良好；CE＝0.4%～0.6%时，冷裂倾向明显，焊接性较差；CE＞0.6%时，冷裂倾向很强,焊接性很差。碳、合金元素含量焊接性碳当量：CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15碳钢及低合金钢碳当量越高，焊接性越差2、钢的焊接性评价方法——（1）碳当量法CE＜0.4%时，174碳当量只考虑了钢材化学成分对焊接性的影响，而没有考虑板厚即刚性拘束、焊缝含氢量等重要因素的影响。日本有人通过200多种钢大量的实际试验，得出钢材焊接时冷裂纹敏感系数计算公式：2、钢的焊接性评价方法——（2）冷裂纹敏感系数法碳当量只考虑了钢材化学成分对焊接性的影响，而2、钢的焊接性评175Pc＝C＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋V10＋5B＋h/600＋H/60（％）式中h－板厚，H－焊缝金属中扩散氢含量（cm3/100g）Pc公式的适用范围如下：C：0.07－0.22％，Si：0－0.6％，Mn：0.40－1.40％Cu：0－0.50％，Ni：0－1.20％，Cr：0－1.20％，Mo：0－0.70％，V：0－0.20％，Nb：0－0.04％，Ti：0－0.05％，B：0－0.005％，h：19－50mm，H：1.0－5.0cm3/100gPc＝C＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋C176用Pc值判断和对比钢材在焊接时产生冷裂纹的敏感性比碳当量值更好。通过斜Y型坡口对接裂纹试验还得出了防止裂纹所要求的最低预热温度的公式：Tp＝1440Pc－392（℃）用Pc值判断和对比钢材在焊接时产生冷裂纹的敏感性比碳当量值更177二、碳素钢和低合金结构钢的焊接1、碳钢的焊接CE＜0.4%，焊接性良好。无需保护措施，各种焊接方法都能获得优质焊接接头。低碳钢：中碳钢：CE＞0.4%，冷裂倾向很强，焊接性较差。措施：焊前预热150℃～250℃，焊后缓冷，采用细E5015焊条、小电流、开坡口、多层多道焊，降低焊缝的含碳量。焊接裂纹产生？内部条件：碳当量CE

外部条件：环境温度二、碳素钢和低合金结构钢的焊接1、碳钢的焊接CE＜0.4%1782、低合金结构钢的焊接焊接方法:a.一般用手工电弧焊、埋弧自动焊b.板厚＞40mm时，用电渣焊c.批量大时，用CO2气体保护焊16Mn的焊接CE=0.4%焊接性良好，不需预热板厚＞32～38mm环境温度低时，需预热重要结构（锅炉、压力容器）焊后应消除应力退火2、低合金结构钢的焊接焊接方法:a.一般用手工电弧焊、埋弧自179三、不锈钢的焊接马氏体不锈钢奥氏体不锈钢铁素体不锈钢不锈钢的种类（Cr13型）（Cr18Ni9型）（Cr17型）焊接性较差（冷裂纹和淬硬脆化）焊前预热，焊后缓冷及热处理，采用奥氏体不锈钢焊条。焊接性良好焊接性较差（过热区晶粒易粗大引起脆化和裂纹）低温预热（＜150℃）减少高温停留时间三、不锈钢的焊接马氏体不锈钢不锈钢的种类（Cr13型）焊接性180四、铸铁的焊补易产生白口组织和淬火组织;铸铁强度低、塑性差，易产生裂纹;铸铁碳、硅含量高，易产生气孔和夹渣缺陷;铸铁的焊接性铸铁碳含量高，杂质多，塑性差，故焊接性差。铸铁焊补的问题：铸铁的焊补：

热焊、冷焊四、铸铁的焊补易产生白口组织和淬火组织;铸铁的焊接性铸铁碳含1811、热焊补热焊补——铸件预热到600～700℃进行焊接，焊后缓冷。焊接方法：气焊、手工电弧焊（铸铁焊条）焊补质量好，成本高，劳动条件差，生产率低，中等厚度铸件及焊后要加工的复杂、重要的铸件,如：内燃机缸盖、气缸体、机床床身等。铸铁的焊补特点：应用：1、热焊补热焊补——铸件预热到600～700℃进行焊接，焊1822、冷焊补铸铁的焊补冷焊补——铸件一般不预热或较低温度预热。特点：依靠焊条来调整焊缝的化学成分，以防止白口组织和裂纹。应用：镍基焊条结构钢焊条补焊质量好，成本高。用于重要铸铁件加工表面焊补焊补质量低，用于非加工表面，（采用小直径、小电流、短弧）2、冷焊补铸铁的焊补冷焊补——铸件一般不预热或较低温度预183五、铝及铝合金的焊接工业纯铝不能热处理强化铝合金热处理强化铝合金焊接性好分类——焊接性差接头软化热裂纹问题氧化：形成Al2O3，阻碍融合气孔：铝液大量溶解氢气，结晶时形成气孔焊接方法：电阻焊、钎焊、氩弧焊保护效果好，有“阴极破碎”作用五、铝及铝合金的焊接工业纯铝焊接性好分类——焊接性差接头184铜及铜合金焊接性能差。六、铜及铜合金的焊接问题易变形：铜及多数铜合金线膨胀系数