焊接过程基本理论及分类

第一章焊接过程基本理论及分类

1、焊接概述

2、焊接方法分类

3、常用熔焊方法

4、焊接电弧

5、接头形式及表示方法

6、焊接缺陷

机械连接可拆卸连接/不可拆卸连接物理化学方法钎焊/粘接冶金方式：焊接连接定义：通过机械、物理和化学方法，以及冶金方式，将多个零件连接成一个整体，并保持相互位置的工艺方法。1.1、焊接概述-连接定义a)机械连接：可拆卸连接/不可拆卸连接b)物理化学方法：钎焊/粘接c)冶金方式：焊接③钎焊②铆接④粘接①螺栓连接⑤焊接焊接定义：通过加热或加压，或二者并用，并且用或不用填充材料，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扩散连接成一体的工艺过程。

焊接是一种生产不可拆卸的结构的工艺方法。随着近代科学技术的发展，焊接已发展成为一门独立的科学，焊接不仅可以解决各种钢材的连接，还可以解决铝、铜等有色金属及钛等特种金属材料的连接，因而已广泛用于国民经济的各个领域，如机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。据统计，每年仅需要进行焊接加工之后、使用的钢材就占钢材总产量的55%左右。可见焊接技术应用的前景是很广阔的。

1.2、焊接概述-焊接定义根据焊接时的工艺特点和母材金属所处的状态，可以把焊接方法分成熔焊、压焊和钎焊三类，金属焊接的分类如下：2.1、焊接分类依据1.熔焊

焊接焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力的焊接方法称为熔焊.

熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。最常用的有手工电弧焊，埋弧焊，CO2气体保护焊及手工钨极氩弧焊弧焊等。2.压焊

焊接过程中，必须对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法，称为压焊。压焊有两种形式：（1）被焊金属的接触部位加热至塑性状态，或局部熔化状态，然后加一定的压力，使金属原子间相互结合形成焊接接头，如电阻焊、摩擦焊等。（2）不进行加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头，这种压力焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。2.2、焊接分类介绍（1）3、钎焊

采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，连接焊件的方法，称为钎焊。钎焊分为如下两种：（1）软钎焊：用熔点低于4500C的钎料（铅、锡合金为主）进行焊接，接头强度较低。（焊接强度低，主要用于焊接不承受载荷但要求密封性好的焊件，如容器、仪表元件等）（2）硬钎焊：用熔点高于4500C的钎焊（铜、银、镍合金为主）进行焊接，接头强度较高。（具有较高的强度，可以连接承受载荷的零件。如硬质合金刀具、自行车车架）2.3、焊接分类介绍（2）1.焊条电弧焊a)原理:利用焊条与工件之间的电弧热,将焊条和部分工件熔化而形成焊缝的焊接方法。3.1、常用的熔焊方法b)特点：手工电弧焊具有设备简单,操作灵活,成本低焊接性好,可在各种条件下进行各种位置的焊接,适于多种钢材和有色金属的焊接。手工电弧焊时有强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.2.埋弧焊a)原理：利用专门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。药皮焊芯埋弧焊示意图3.2、常用的熔焊方法b)特点：焊接稳定，质量高、

自动化操作，生产效率高无弧光、无金属飞溅、焊接烟雾少；在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果胜过其它焊接方法设备昂贵，工艺复杂，焊接位置受限；不适合薄板、铝、钛等氧化性强的金属及其合金焊接不能直接观察电弧和坡口的对中，容易焊偏3.CO2气体保护焊

a)原理：利用CO2气体作为电弧介质，并保护电弧、金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。CO2气体保护焊示意图3.3、常用的熔焊方法b)特点：不采用药皮焊条，容易实现自动化，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情况清晰可见，便于操作和控制；焊缝表面没有渣，厚件多层焊时可节省大量的层间清渣工作，生产率高、产生夹渣等焊缝缺陷的可能性少；容易实现全位置焊接采用大电流时，飞溅大、烟雾多；不适合薄板、铝、钛等氧化性强的金属及其合金焊接；电弧气氛具有较强的氧化性，需采取含有脱氧剂的焊丝。电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，3.氩弧焊定义：利用氩气作为电弧介质，并保护电弧、金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。分为非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊；非熔化极氩弧焊（TIG）原理：以钨或钨合金作为电极材料，在氩气保护下，利用电极与工件之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的焊接过程。3.4、常用的熔焊方法（1）特点：1.钨极不熔化2.适用于焊接厚度为6mm以下的薄板或打底焊3.焊接铝、镁及其合金时，则采用交流电源或直流反接4.熔深浅，生产率低注：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应,因此氩气是一种理想的保护气体。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%,完全合乎氩弧焊的要求。氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格,否则就会影响焊缝质量。3.4、常用的熔焊方法（2）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，熔化极氩弧焊（MIG）

a)以焊丝作为电极，与母材之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用氩气作为保护气体，保护电弧、金属熔滴。b)板厚8mm以上的铝容器时，为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常采用直流反接，这对于焊铝工件正好有“阴极破碎”作用。特点：1.生产率高，成本比TIG焊低2.几乎可焊接所有金属，其适合铝、铜及其合金以及不锈钢等材料3.4、常用的熔焊方法（3）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，1.焊接电弧产生

电弧是由弧焊电源的空载电压形成的电场，促使气体电离和电子发射，形成强烈而持久的放电现象。引弧方式主要有两种：接触短路引弧法和高频高压引弧法接触短路引弧法

焊条或焊丝与焊件接触短路，产生高温；短路后讯速地将焊条或焊丝拉开，使的焊条或焊丝端部与焊件表面之间立即产生一个电压，而产生焊接电弧。在熔化极电弧焊中，手工电弧焊、埋弧自动焊和熔化极气体保护焊都采用接触短路引弧法。高频高压引弧法

主要用于钨极氩弧焊中，在钨极和焊件之间留有2-5mm的间隙，然后加2000-3000V的空载电压，利用高电压直接将空气击穿，引燃电弧。由于高压电对人身有危险，通常将其频率提高到150-260KHz，利用高频电强烈的集肤效应，对人身不会造成危害。4.1、焊接电弧产生电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，1.焊接电弧的极性

当采用直流弧焊电源时，焊接电弧极性有正接和反接两种；

a)正接-焊件接电源输出端的正极，电极接电源输出端负极的接线法，称为直流正接法。b)反接-焊件接电源输出端的负极，电极接电源输出端正极的接线法，称为直流反接法。4.1、焊接电弧极性及应用（1）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，2.焊接电弧极性的应用

4.2、焊接电弧极性及应用（2）手工电弧焊

a)酸性焊条，可采用交流也可采用直流；

b)碱性焊条（低氢钠型焊条）采用直流反接，电弧燃烧稳定，飞溅少，而且焊接时声音较平静均匀；

c)焊接厚板一般采用正接。因为阳极区温度比阴极区高，可以获得较大的熔深；焊接薄板时，采用直流反接，对防止烧穿有利。钨极氩弧焊一般都采用直流正接和交流，电弧比较稳定，钨极寿命长；采用反接时，钨极因过热而损失严重，使用寿命短。熔化极气体保护焊直流反接，电弧稳定，焊丝熔化速度快熔敷效率高。

电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，1.接头形式焊接接头的基本形式有四种：对接接头、搭接接头、T形接头和角接接头，接头形式如下图。

a）对接接头b）角接接头c）搭接接头d）T形接头5.1、接头形式和焊接位置（1）

电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，a)平焊:水平面的焊接。b)立焊:垂直平面,垂直方向上的焊接。c)横焊:垂直平面,水平方向上的焊接。d)仰焊:倒悬平面,水平方向上的焊接。2、焊接位置a)平焊b)立焊c)横焊d)仰焊5.1、接头形式和焊接位置（2）

电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，1.焊缝基本术语:以V型坡口对接焊缝为例123457891126母材焊缝金属热影响区焊缝区熔合区宽度焊缝根部焊缝宽度余高根部余高熔合区5.2、焊缝标注（1）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，焊接接头的完整标记5.2、焊缝标注（2）2.焊接接头标记：电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，ISO4063中规定的特征数字焊接方法DIN1912中规定的特征符号111手工电弧焊E12埋弧焊UP131熔化极惰性气体保护焊MIG135熔化极活性气体保护焊MAG21电阻焊RP311气焊（氧乙炔焰）G141钨极氩弧焊TIG3.焊接方法符号5.2、焊缝标注（3）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，有封底焊缝Ⅴ型坡口全焊透焊缝焊缝厚，长质量评定组别C焊条电弧焊立向上焊接管子环缝壁厚I型坡口焊缝气焊质量评定组别C横焊位置4.接头标记实例5.2、焊缝标注（4）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，例：角焊缝尺寸标记注：对于深熔深焊缝，如尺寸标记为s8a65.2、焊缝标注（5）5.焊缝尺寸标记（ISO2553）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，5.2、焊缝标注（6）6.接头标记符号电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，7.表面形状的辅助符号5.2、焊缝标注（7）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，8.符号在基线的位置a)单面焊缝表示b)双面焊缝表示c)其它表示符号表示环形分布角焊缝现场安装焊缝5.2、焊缝标注（8）电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，6.1、焊接缺陷（1）定义：在沿着焊趾的母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷。产生的原因：主要是电弧热量太高，既焊接电流太大，以及运条速度不当所造成。在角焊时，经常由于焊条角度或电弧长度不适当而造成。埋弧焊时，往往是由于焊接速度过高而产生的。防止措施：选择正确的焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得太长，保持运条均匀。在角焊时，焊条要采用合适的角度和保持电弧长度。埋弧焊时，应正确地选择焊接工艺参数。1.咬边定义：焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝中所形成的空穴，称为气孔。2.气孔电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，定义：焊接接头根部未完全熔透的现象。产生原因：坡口角度过小、间隙过小或钝边过大；焊接电流太小；焊接速度过快；电弧电压偏低；焊（或焊丝）可焊性不好；清根不彻底。预防措施：正确选用加工坡口尺寸，保证必须的装配间隙，正确选用焊接电流和焊接速度，认真操作，仔细清理层间或母材边缘的氧化物和熔渣等。3.未焊透4.未熔合定义：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分。产生原因：主要是焊接线能量太低，电弧偏吹，坡口侧壁有锈垢及污物，层间清渣不彻底等。防止措施：正确地选用焊接线能量，（焊接电流）认真操作，加强层间清理等。