焊接基础知识

焊接基础知识焊工序列基础课程姓名：刘俊敏出生年月：1966年10月学历：中专具备能力素质或职业资格：①焊工高级技师②国家职业技能鉴定高级考评员③中央企业班组长岗位管理能力资格④ISO9001质量体系内审员工作简历：1987年8月-2001年9月

中国机械工业部机械化施工公司电焊工2001年9月-2013年1月

作为技工人才引进调入郑州燃气调压公司生产部主管2013年1月至今

郑州华润燃气股份有限公司-调压公司质检部主管目标目标1目标2掌握焊接的基本理论知识和应用知识能够简述常用焊接方法特点

目录焊工安全常识焊接材料与材料的焊接手工电弧焊一二三四二氧化碳气体保护电弧焊五氩弧焊六常用焊接设备第一章：焊工安全常识一、焊接的危险因素焊接过程中接触：

电、可燃及易爆气体、易燃液体、压力容器焊接过程中产生：

有害气体、金属蒸汽和烟尘、电弧光辐射、焊接热源（电弧、气体火焰）的高温等焊接过程中不遵守安全操作规程：触电、灼伤、火灾、爆炸、中毒甚至职业病二、焊工“六防”1.防触电2.防火焊工作业时要做到：3.防爆4.预防有害气体

二、焊工“六防”5.防辐射6.防高空坠落二、焊工“六防”1、焊接护目镜（黄绿、蓝绿、墨绿和橙色等）2、焊接防护面罩3、防护工作服4、电焊手套5、工作鞋6、防尘口罩三、焊工个人防护物品三、焊工个人防护物品第二章：焊接材料与材料的焊接一、焊条简介焊接过程中的各种填充金属及为了提高焊接质量而附加的保护物质统称为焊接材料。不同焊接工艺条件下采用的焊接材料手工电弧焊:焊条气体保护焊：焊丝+保护气体埋弧焊、电渣焊：焊丝+焊剂钎焊：钎剂、钎料焊剂垫二、焊接材料的存放和使用1、存放条件

存放的条件应使焊接材料保持其原有的性能。焊材库温度不低于5℃，相对湿度低于60%（具体数值由材料制造商提供的可允许的最低温度和最高相对湿度来确定），并具备相应的温度计及干湿计来控制。二、焊接材料的存放和使用2.1烘干和保管根据使用条件、所使用的贮存方法和分配方法确定出库材料的最大数量，以使焊接材料性能免受损失。供货商应提供焊接材料的储存要求，焊条及焊粉要提供烘干温度和保温时间。使用前，应确保所使用的焊条按烘干条件经过烘干。焊条从包装中取出后应放在烘箱中烘干，或放置在两端有空气流动的金属盒子中。二、焊接材料的存放和使用2.2每个烘箱上部应附有一块指示所装入的焊接材料的牌号，批号和烘干条件的牌子。2.3每个烘箱每次只能装入一种牌号的焊接材料，不过在下述条件下，可以同一烘箱中装入几种不同牌号的焊接材料：——烘干条件完全相同；——在不同牌号的焊接材料之间有一定的实体间隔（空间间隔不能认为是实体间隔）。二、焊接材料的存放和使用2.4烘干以后，焊条使用之前应一直存放在保温容器或加热柜中。使用期间，如焊条在常温下停留超过4小时，则应重新烘干。重新烘干的次数不得超过规定的次数。2.5采用焊条焊接时，焊工应备有一个能保持焊条干燥的手提式保温筒。2.6已经拆包取出的但尚未使用的焊条，只有在遵守上述的各项规定三、电焊条电焊条就是在金属丝表面涂上适当厚度药皮的手弧焊用的熔化电极。由焊芯和药皮组成。1）焊芯：其作用一是传导电流，产生焊接电流；二是焊芯本身熔化形成焊缝中的填充金属。通常所说的焊条规格，实际上是指焊芯直径，如φ4，单位是mm2）药皮：焊条药皮又可称为涂料，把它涂到焊芯上面主要是为了便于焊接操作，以及保证熔敷金属具有一定的成分和性能。三、电焊条（1）保证电弧的集中、稳定，使熔滴金属容易过渡。（2）在电弧周围造成一种还原性或中性的气氛，以防止空气中的氧或氮等进入熔敷金属。（3）生成的熔渣均匀地覆盖在焊缝金属表面，减缓了焊缝金属的冷却速度，并获得良好的焊缝外形。（4）保证溶渣具有合适的熔点、粘度、密度等，使焊条能进行全位置焊接或容易进行特殊的作业，例如向下立焊等。（5）药皮在电弧的高温作用下，发生一系列化学反应，除去氧化物及S、P等有害杂质，还可加入适当的合金元素，以保证熔敷金属具有所要求的力学性能或其他特殊的性能（如耐蚀、耐热、耐磨等）药皮的主要作用三、电焊条

酸性焊条的药皮中含有较多的氧化铁、氧化钛及氧化硅等，氧化性较强，因此在焊接过程中使合金元素烧损较多，同时由于焊缝金属中氧和氢含量较多，因而塑性、韧性较低，酸性焊条一般可以交直流两用。典型的酸性焊条是J422（E4303）酸性焊条三、电焊条

碱性焊条的药皮中含有多量的大理石和萤石，并有较多的铁合金作为脱氧剂和渗合金剂，因此药皮具有足够的脱氧能力。用碱性焊条焊接时，由于焊缝中氧和氢含量较少，非金属夹杂物也较少，故具有较高的塑性和冲击韧性。一般焊接重要结构或刚性较大的结构，以及可焊性较差的钢材均采用碱性焊条。典型的碱性焊条是J507（E5015）碱性焊条三、电焊条酸性焊条J422（4303）——酸性焊条电弧柔软，飞溅小，熔渣流动性和覆盖性均好，因此焊缝外表美观，焊波细密，成型平滑.碱性焊条J507（E4303）——碱性焊条的熔滴过渡是短路过渡，电弧不够稳定，熔渣的覆盖性差，焊缝形状凸起，且焊缝外观波纹粗糙，但在向上立焊时容易操作。碱性和酸性焊条的工艺性能比较四、焊丝

焊丝作为焊接材料的一个重要组成部分,随着焊接机械化、自动化水平的不断提高,焊丝在整个焊接材料构成中的比例不断提高,广泛应用于船泊、桥梁、车辆、压力容器、化工设备、工程机械、海洋工程及核电工业等领域,在国民经济建设中起着越来越重要的作用。四、焊丝(1)按焊接方法:埋弧焊丝、电渣焊丝、CO2焊丝、氩弧焊丝等.(2)按被焊材料:炭钢焊丝、低合金焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝.(3)按焊丝形状:实芯焊丝和药芯焊丝焊丝的分类五、焊剂

焊剂是具有一定粒度的颗粒状物质,在埋弧焊和电渣焊焊接过程中,熔化形成熔渣和气体,对焊接熔池起保护、冶金处理和改善焊接工艺性能的作用。烧结焊剂还具有渗合金作用。焊剂与焊丝合理的组合,即为埋弧焊和电渣焊的焊接材料.目前我国焊丝和焊剂的产量占焊材总量的15%以上.五、焊剂1)按焊剂的用途分:埋弧焊剂、堆焊焊剂、电渣焊剂.2)按所焊材料分:碳钢用焊剂、低合金钢用焊剂、不锈钢用焊剂、镍及镍合金用焊剂、钛及钛合金用焊剂等.3)按制造方法分:熔炼焊剂和烧结焊剂.4)按化学成分分:SiO、MnO、CaF2的含量来分.5)按焊剂化学性质分:氧化性、弱氧化性、中性.6)按熔渣的碱度分:酸性、中性和碱性.焊剂的分类五、焊剂

焊剂的作用与焊条药皮有相似之处.焊接过程中,熔化的焊剂产生气和渣,有效的保护了电弧和熔池,并防止焊缝金属的氧化、氮化和合金元素的蒸发与烧损,使焊接过程稳定.焊剂还有脱氧和渗合金的作用.与焊丝配合使用,使焊缝金属获得所需要的化学成分和机械性能。焊剂的作用六、20#钢焊接材料的选用母材焊条焊丝备注20#E4315(J427)H08Mn2SiA氩气浓度≥99.96%20#E4303(J422)H08Mn2SiA氩气浓度≥99.96%20#钢属于普通碳素钢，焊接接头过热区容易产生热变形，具有明显的塑性形变，其焊接性能较高。

工艺管道焊接采用氩弧焊打底焊条电弧焊盖面的焊接方法。七、A304不锈钢焊接材料的选用母材焊条焊丝备注A304A102ER308LA304A107ER308L必须要直流焊机焊道背面充氩，小电流（比碳钢、合金钢要小，一般焊接电流在60左右），短电弧（电弧电压在10V以下），焊接过程摆动要利用锯齿形摆动方式，层间温度尽量地，焊缝颜色以白黄为标准，氩弧焊焊枪角度于前进方向成90度及以下角度，对口间隙控制在2mm左右。八、L360焊接材料的选用母材焊条焊丝备注L360E50××(J507)TIG—J50L360E55××－G(J557)TIG—J50

九、Q235B

焊接材料的选用母材焊条焊丝备注Q235BJ427TIG—J50Q235BJ422TIG—J50十、16Mn焊接材料的选用母材焊条焊丝备注16MnJ506TIG-50-616MnJ507TIG-50-616Mn钢属于碳锰钢，碳当量为0.345%～0.491%，屈服点等于343MPa（强度级别属于343MPa级）。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。第三章：手工电弧焊一、焊接的概念及分类

焊接就是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到结合的一种加工方法。按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊、钎焊三大类。1、熔焊——熔焊是在焊接过程中将焊接接头加热至熔化状态，不加压力完成的焊接方法。2、压焊——压焊是在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。3、钎焊——钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点，低于母材的熔点的温度，利用液态钎料润湿母材填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。焊接熔焊压焊钎焊气焊电弧焊锻焊摩擦焊烙铁钎焊火焰钎焊等离子弧焊电渣焊铝热焊电阻焊焊条电弧焊埋弧焊气电焊感应钎焊电阻钎焊点焊缝焊对焊CO2气体保护焊钨极氩弧焊熔化极电弧焊图3-1基本焊接方法分类二、焊条电弧焊的原理和特点焊条电弧焊的原理

焊条电弧焊是利用焊条进行焊接的电弧焊方法。电弧焊时，焊条和焊件分别作为两个电极，利用焊条与焊件之间产生的电弧热量来熔化焊件金属，冷却后形成焊缝。焊条电弧焊的焊接过程

焊条电弧焊的焊接过程如图3-2所示：图3-2焊条电弧焊的焊接过程二、焊条电弧焊的原理和特点焊条电弧焊的基本操作焊条电弧焊的基本操作包括引弧、运条及收尾等基本操作。1.引弧引弧是焊接过程中反复进行的动作，引弧技术的好坏直接影响到焊接的质量。（1）焊条与工件表面接触要轻微，运动的速度要适中。（2）焊条提起的高度应控制在3mm-4mm。（3）引弧应在离焊缝起点10mm处的待焊部位上，电弧引燃后移至焊缝起点处，再沿焊接方向继续进行焊接。二、焊条电弧焊的原理和特点焊条电弧焊的基本操作2.运条运条是焊接过程中最重要的环节，它直接影响焊缝的外表成形和内在质量。电弧引燃后，一般情况下焊条有三个基本运动，即1沿焊条中心线向熔池送进、2沿焊条方向移动和3横向摆动。图3-3运条的三个基本运动二、焊条电弧焊的原理和特点焊条电弧焊的基本操作3.收尾常用的收尾方法有以下三种：（1）划圈收尾法（2）反复断弧收尾法（3）回焊收尾法二、焊条电弧焊的原理和特点焊条电弧焊的特点（1）对焊接接头的装配要求较低。（2）易于通过改变工艺操作来控制焊接变形和改善接头应力状况。（3）焊接1mm以下的薄板不宜用焊条电弧焊。（4）能焊多种材料的金属。（5）与气体保护焊、埋弧焊等焊接方法比较，生产成本较低。（6）生产效率较低，焊工劳动强度较大。（7）对焊工的操作技术水平要求较高。二、焊接接头类型及焊缝型式焊条接头类型焊接接头即用焊接方法联结的接头。在焊条电弧焊中，由于产品结构形状、材料厚度和工件质量要求的不同，需要采用不同型式的接头进行焊接。焊接接头主要有四种类型，即对接接头、搭接接头、T型接头和角接接头，如图3-4所示。图3-4焊接接头的基本类型二、焊接接头类型及焊缝型式焊条接头类型1.对接接头两焊件端面相对平行的接头称为对接接头。这种接头能承受较大的载荷，是焊接结构中最常用的一种接头型式。2.角接接头两焊件端面间构成30°～135°夹角的接头称为角接接头。角接接头焊缝的承载能力不高，一般多用于箱形构件等不重要的焊接结构中。三、焊接接头类型及焊缝型式焊条接头类型3.搭接接头两焊件重叠放置或两工件表面之间的夹角不大于30°构成的端部接头称为搭接接头。搭接接头便于组装，常用于对焊前准备和装配要求简单的结构，但承载能力较低，在结构设计中应尽量避免采用搭接接头。4.T型接头一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头称为T型接头。这种接头承受动载荷的能力较强，在船体结构中约有70%的焊缝都采用T型接头。三、焊接接头类型及焊缝型式焊接坡口的形式1.焊接坡口的形式常用的形式有：I型、V型、X型、Y型、双Y型、带钝边U型、双U型、J型坡口。2.焊条电弧焊常用的坡口形式焊条电弧焊常用的坡口形式有：I形破口、Y型坡口、双Y型坡口和U型坡口等。三、焊接接头类型及焊缝型式焊接位置1.焊接位置熔焊时，工件焊逢所处的空间位置，叫做焊接位置。按照焊逢在空间的位置不同，焊接方法可分为平焊、立焊、横焊和仰焊，如图3-5所示。图3-5焊接位置三、焊接接头类型及焊缝型式焊接位置2.各种焊接位置的操作技术（1）平焊典型的操作方法，如图3-6所示：图3-6平焊典型的操作方法三、焊接接头类型及焊缝型式焊接位置（2）立焊时的焊接角度，如图3-7所示：图3-7立焊时的焊接角度三、焊接接头类型及焊缝型式焊接位置（3）不开坡口对接横焊的焊条角度，如图3-8所示：图3-8对接横焊的焊接角度三、焊接接头类型及焊缝型式焊接缺陷1.咬边由于焊接工艺参数选择不正确和操作不当，在沿着母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，称为咬边。2.气孔焊接时，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。图3-9常见焊接缺陷三、焊接接头类型及焊缝型式焊接缺陷3.未焊透焊接时，焊接接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透。4.未熔合熔焊时，焊道与焊道之间或焊道与母材之间，未完全熔化结合的部分，称为未熔合。5.烧穿焊接过程中，熔化金属从坡口背面流出，形成穿孔的缺陷，称为烧穿。6.焊瘤焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，称为焊瘤。三、焊接接头类型及焊缝型式运条方法

常用的运条方法有：直线形运条法、直线往复形运条法、锯齿形运条法、月牙形运条法、三角形运条法、圆圈形运条法、八字形运条法。第四节：二氧化碳气体保护电弧焊一、二氧化碳气体保护电弧焊原理二氧化碳气体保护电弧焊是利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊接方法。这种以二氧化碳气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害作用，从而获得优良的机械保护性能。一、二氧化碳气体保护电弧焊设备半自动二氧化碳保护焊设备由焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、冷却水循环装置及控制系统等几部分组成。焊接电源送丝机构供气系统

KRⅡ200AV焊枪送丝电机电磁气阀遥控盒气管流量计工件六芯电缆正极电缆负极电缆焊接电源A配电箱+_集中供气接入点详图三、二氧化碳气体保护电弧焊主要规范参数6气体4干伸长度2焊接电压7极性3焊接速度1焊接电流5焊丝焊接电流:根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。焊接电压既电弧电压:提供焊接能量。电弧电压越高，焊接能量越大，焊丝熔化速度就越快，焊接电流也就越大电压偏高时:弧长变长,飞溅颗粒变大,易产生气孔.焊道变宽,熔深和余高变小.电压偏低时:焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄，熔深和余高大。啪嗒！啪嗒！嘭！嘭！嘭！母材母材母材电压偏高电压偏低焊接速度：焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。干伸长度：焊接过程中，保持焊丝干伸长度不变是保证焊接过程稳定性的重要因素之一。过长时：气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大,熔深变浅，成形变坏.过短时：看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大，熔深变深，焊丝易与导电咀粘连.焊接电流一定时，干伸长度的增加，会使焊丝熔化速度增加，但电弧电压下降，电流降低，电弧热量减少。热量=干伸长度热量+电弧热量干伸长度工件导电咀55焊丝：因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。

CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种.二氧化碳气体作用：隔离空气并作为电弧的介质。纯度：纯度要求大于99.5%，含水量小于0.05%。性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍，比水轻。存储：瓶装液态，每瓶内可装入(25-30)kg液态CO2。

加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。容量：每公斤液态CO2可释放509升气体，一瓶液态二氧化碳可释放15000升左右气体，约可使用10--16小时。流量：小于350A焊机：气体流量为15--20升/分

大于350A焊机：气体流量为20--25升/分提纯：静置30分钟后倒置放水，正置放杂气，重复两次。1、焊缝不允许有裂纹、夹渣、漏焊、假焊、烧穿等缺陷；2、焊缝的直线度偏差不大于3mm3、焊缝的咬边深度不大于0.3mm；焊缝长度偏差不大于焊缝规定长度15%；在任一长度为10mm的焊缝中，不应有大于Φ1.5mm的气孔，Φ1.1mm～Φ1.5mm的气孔不得多于2个。4、焊缝表面的波纹应均匀、整洁、无假焊、漏焊、裂纹、焊穿、弧坑、焊瘤、夹渣及焊丝头等缺陷。三、二氧化碳气体保护电弧焊质量焊渣

氩弧焊是利用氩气作为保护介质的一种电弧焊方法。如图5-1所示为氩弧焊示意图。

第五节：氩弧焊1-焊件2-熔滴3-氩气4、10-喷嘴5、11-氩气喷管6-熔化极焊丝7、9-导电嘴8-非熔化极钨丝12-焊丝图5-1氩弧焊示意图非熔化极氩弧焊（TIG焊）非熔化极氩弧焊原理及特点

非熔化极氩弧焊常采用熔点较高的钍钨棒或铈钨棒作为电极，所以又叫钨极氩弧焊。焊接过程如图5-2所示：1-喷嘴2-钨极3-电弧4-焊缝5-焊件6-熔池7-填充焊丝8-惰性气体图5-2非熔化极氩弧焊非熔化极氩弧焊（TIG焊）TIG焊分类根据焊接电流的不同TIG焊接又可分为直流TIG焊接与交流TIG焊接。（1）直流TIG焊接以直流电弧焊接电源作为焊接电源，以电极为负极、母材为正极的焊接方法，广泛应用于不锈钢、钛、铜以及铜合金等的焊接。（2）交流TIG焊接以交流电弧焊接电源为焊接电源，电极、母材正负极性相互变化。直流反接方式时，具有阴极破碎作用，可清除工件表面的氧化膜。铝及铝合金表面有一层致密得氧化膜（Al2O3，熔点2050℃，铝的熔点只有660℃）覆盖在熔池表面，容易造成夹渣及未熔合等缺陷，可利用反极性的阴极破碎作用加以清除。但直流反接时，钨极烧损严重，一般采用交流电弧焊接。交流电弧焊接一般应用于铝、镁等的焊接。非熔化极氩弧焊（TIG焊）钨极和保护气体（1）钨极。钨极作为氩弧焊的电极，对它的基本要求是：发射电子能力要强；耐高温而不易熔化烧损；有较大的许用电流。常用的电极材料有纯钨极、钍钨极、铈钨极、镧钨极、锆钨极、钇钨极等。（2）保护气体。用于TIG焊的保护气体大致有三种。使用最广泛的是氩气，其次是氦(He)气，由于氦气比较稀缺，提炼困难，价格昂贵，国内用得极少。最后一种是混合气体，由两种不同成分的气体按一定的配比混合后使用。非熔化极氩弧焊（TIG焊）TIG焊的工艺特点（1）接头及坡口的形式。接头形式：对接、搭接、角接、T形接和端接五种基本形式。（2）钨极氩弧焊有三种引弧方法。①接触短路引弧法；②高频高压引弧法；③高压脉冲引弧法。（3）钨极氩弧焊的工艺参数①焊接电流种类及大小；②钨极直径及端部形状；③气体流量和喷嘴直径；④焊接速度；⑤喷嘴与工件的距离。焊缝基本符号ZX7系列逆变式直流手工焊机KR系列晶闸管控制CO2气体保护焊机NBC系列CO2气体保护焊机WSM/TIG系列逆变式手工钨极脉冲氩弧焊机第六节：常用焊接设备一、产品介绍及选型1）代号含义：

Z————整流X————下降特性

7————IGBT逆变式315S————额定电流（315A）2）可焊材料：碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁（使用于各种焊条的焊接）。3）焊接厚度：适合2mm以上厚度的材料。4）焊接位置：适合各种位置的焊接，平焊、立焊、横焊、仰焊。5）使用行业：机械、电建、安装、钢结构、锅炉、化工设备、造船、压力容器等行业。逆变式直流手工弧焊机6）主要特点：a采用独特的PWM脉宽调制技术，动态响应速度快；采用电弧推力调节电流，根据焊接工艺，调节最佳电弧特性，焊接过程稳定不粘焊条；b关键器件采用世界名厂产品，保证整机的性能；c具有电流、电压数字化显示功能，电流预置功能；d断弧焊性能优异，再引弧成功率高；e体积小、重量轻、高效节能，比传统焊机节电40%左右，可双层叠放；f输出能力强，输出电缆线可加长至100米。1）

代号含义：

KR———松下型

N————熔化极

B————半自动Ｃ————CO2

350———额定电流（350A）2）

可焊材料：碳钢、低合金钢、不锈钢。3）

焊接厚度：适合2mm以上厚度的材料。4）

焊接位置：适用于全位置的焊接。5）使用行业：汽车、铁路、机