机械制造基础第八章焊接

机械制造基础

第八章焊接

主讲：仝勖峰西安电子科技大学本章内容焊接的基本原理和常用的焊接方法；金属材料的焊接性和常用金属材料的焊接；焊接结构的特点及结构工艺性。一、焊接的实质焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。

焊件可以是金属材料，也可以是非金属材料，如塑料、玻璃等。

焊接的本质是使焊件达到原子间的结合。一、焊接的实质特点：1.与铆接相比,工艺简单省金属,密封性好；2.性能可靠质量保,焊接接头力学性能高、较高的强度，承载能力能可以达到与工件材质相等的水平。3.易于控制效率高,易于机械化、自动化。4.由小拼大异材焊,并能将不同材质连接成整体，制造双金属结构等。一、焊接的实质焊接技术至99年底已有95种焊接方法，按焊接过程特点，分三大类：熔焊、压焊和钎焊。二、常用焊接方法目前在生产上常用的焊接方法有：焊条电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护焊、电渣焊、电阻焊、钎焊、摩擦焊等。我们主要给大家介绍电弧焊的特性、典型的电弧焊方法、以及钎焊、摩擦焊的常用方法。（一）电弧焊电弧焊属于熔化焊，电弧是熔化的能源。1、焊接电弧

电弧的实质是电极与工件之间的气体介质产生强烈持久的放电现象，气体放电的一种特殊形式。电弧放电过程是将电能转换成热能，伴有强烈的弧光。产生电弧的电极可以是金属丝、钨极、碳棒。电弧的构造根据其物理特征,沿长度方向分为：阴极区、阳极区和弧柱区三部分1、焊接电弧

由于阴极区发射电子要消耗一定的能量，而阳极区不发射电子，不消耗发射电子所需的能量。

阴极温度约为2400K，阳极约为2600K，弧柱中心5000～8000K。2、正接法与反接法采用直流电焊接时，当焊机的正极与焊件相接，负极与焊条相接时，称为正接法或正极性；反之，当焊机的负极与焊件相接，正极与焊条相接时，称为反接法或反极性。2、正接法与反接法阴极区的温度小，焊接厚钢板时，应采用正接法，熔深大；焊接薄板时应采用反接法。使用低氢型焊条(E5015)时,都应反接法,以保证电弧燃烧稳定,减少飞溅现象和降低气孔倾向。3、焊接过程1）焊接冶金过程特点：（1）熔池小，反应不充分；（2）温度高，元素烧损多。2）为保证焊缝质量，焊接中应：（1）渣(气)保护；减少危害（2）掺加合元，调节性能。4、焊接接头的组织和性能1）焊接工件上温度的变化与分布

焊接过程中工件焊缝周围相当于进行了一次不同规范的热处理。

4、焊接接头的组织和性能2）焊接接头的组织与性能

（1）焊缝（熔敷金属）柱状铸态组织(铁素体＋少量珠光体)快速冷却＋药皮掺加合元＝焊缝金属性能不低于被焊母材4、焊接接头的组织和性能（2）焊接热影响区熔合区—决定接头的性能过热区—A长大塑、韧性低，脆性大正火区—得均匀细小F+P组织性能优;部分相变区—晶粒不匀，较正火区稍差;再结晶区—F与P得以细化。

4、焊接接头的组织和性能

4、焊接接头的组织和性能3）改善焊接热影响区组织与性能的方法细定工艺措施，再附以焊后正火处理；重要工件可另选方法。5、焊接应力与变形1）焊接应力（1）焊接应力的产生

焊接过程是一个不均匀的加热过程。焊件各部位在热胀冷缩和塑性变形的影响下产生内应力、变形或裂纹。（2）焊接时内应力存在规律：加热膨胀受阻（受压：“—”）冷却收缩又阻（受拉：“＋”）5、焊接应力与变形（3）防止产生应力的措施选塑性材，合理布置焊缝；正确焊序，焊前预热，降温差；焊后退火等工艺措施。

5、焊接应力与变形变形主要为收缩、角弯曲、扭曲与波浪

5、焊袭接应力宫与变形2）反捧变形的骄措施以毒攻帜毒反变给形；刚性夹锻持对塑威性；焊接顺升序规定竟好；机械矫禾正消变姻形;火焰矫思正倒三构角5、焊接鱼应力与变窑形5、焊接仅应力与变垃形6、焊框条电弧愤焊用手工蚁操作焊绕条进行闸焊接的酱电弧焊坝方法。电焊条制＝焊芯捧＋药皮6、焊篮条电弧概焊1）焊芯焊芯主要绿作用一是屈传导电流宿，二是焊搜芯本身熔亩化作为填蓬充材料。焊芯在焊枣缝中约占扫50%～朋70%。熔化焊矮用钢丝吹牌号和滔化学成竞分应按烧GB/倍T14割957饭-19督94标听准规定麻，其中咽常用钢威号有H聋08A大、H0斩8E、题H08客C、H斯08MnA、H俘15A集、H1肿5Mn等。焊芯直径克称为焊条涉直径,从亲φ1.6竟~φ8(类mm),感生产中多双用φ3.请2mm、烛φ4mm系和φ5m未m。6、焊葡条电弧涨焊2）焊堆条药皮药皮的主案要作用：一是，利抖用渣、气景对焊焊熔带池起机械征保护作用差；二是，进泪行物、化拒反应除杂苍质，补有棋益元素，和保证焊缝啄的成分和乱力学性能友；三是，皮改善工鸡艺性能胆，能稳核定燃烧插、飞溅任少、焊诸缝成形葡好、易博脱渣等色。6、焊医条电弧版焊根据药惯皮组成趣物在焊妄接中的冤作用可书分为稳好弧剂、谁造气剂体、造渣扁剂、脱雄氧剂、巴合金剂除、增塑刑剂、黏载结剂和边成形剂坊等。并奥将药皮秃分为若屿干类型廉。如钛货钙型，缎低氢钠碌型、低归氢钾型裤等。6、焊条访电弧焊3）焊迁条分类忆和型号漆编制（1）按务焊条的用崖途分为：6、焊条蕉电弧焊3）焊条景分类和型沫号编制（2）根搅据GB/竹T511乌7－95丛《碳钢焊波条》标准阁规定,碳宜钢焊条型荐号根据熔拥敷金属的话力学性能左、药皮类屋型、焊接度位置和焊而接电流种图类进行划宁分。6、焊塑条电弧巩焊碳钢焊所条型号茎编排以圆字母E阴后加四波位数字兽表示其痕中：“E”惠表示焊荐条；前两位数电字表示熔刮敷金属抗吹拉强度的查最小值，睛单位为K柏gf/m殊m2（×膛9.81丹MPa）誉；第三位笑数字表越示焊条愚的焊接神位置，传“O”撕及“1声”表示翅焊条适绸用于全远位置焊牛接，“浪2”表令示适用许于平焊械及平角宜焊，“堤4”表店示焊条文适用于权向下立枯焊；6、焊铲条电弧猎焊三、四位疼数组合表诞示电流种请类和药皮冒类型。碳具钢焊条型棉号举例：E答50葬1旨5药皮为兔低氢钠躺型，宜捞直流反维接焊条适用革于全位置辈焊接熔敷金涨属抗拉徐强度最宾小值(Kg牵f/m沾m2)6、焊饱条电弧准焊4）焊剖条的选外择原则（1）沸强度相粉等的原柱则如焊件材许料Q23樱5A钢的棵抗拉强度葱为420烛MPa，禾则焊条应衰选用E4燥3系列的射焊条。（2）重乐要件选碱违性条如焊缝要各求塑性好嫌,冲击韧镜度、抗裂继性高、低秩温性能好捉时,应选种用碱性焊博条.酸性丽焊条便宜刮。6、焊络条电弧醋焊（3）吉强度不港等就低劫选低碳钢与洗低合金钢领焊接、或扣不同强度核等级的低络合金钢焊熟接,应选住与较低强柄度等级钢躁材的焊条球。（4）喂根据现量场条件达选当应按焊粮接生产率顷及设备等役条件。一忍般选用酸傲性焊条使旦焊接成本狭降低。（5）根吧据焊接材来料选如不锈钢客、耐热钢与要选用相鞭应的专用散焊条。（二）埋好弧自动焊埋弧自柏动焊是摇将焊条犁电弧焊语的引弧派、焊条披送进、正电弧移月动几个句动作改不由机械忘自动完赔成，电派弧在焊舞剂层下蚕燃烧，凡故称为高埋弧自工动焊。1、埋府弧自动嘱焊焊接纷过程焊接时托，电源请的两级蜡分别接震在导电剧嘴和焊系件上，备在焊丝咳周围撒福上焊剂样，然后热接通电材源。当魄焊丝和付焊件间以引燃电安弧后，料电弧的猴热量使强周围的盏焊剂熔随化形成承熔渣，递部分焊庭剂分解甲、蒸发造成气体木，气体亲排开熔价渣形成迷一个气文泡，电周弧就在隆这个气增泡中燃狭烧。焊害丝与被旱焊材料趟融化后莫形成熔乔池，熔莲池上覆听盖一层晶熔渣，仓熔渣外摧部是未六熔化的船焊剂，绩形成的筐气体保歇护着熔粮池，使析其与空莲气隔离驼。未熔册化的焊饭剂不仅册可以隔行离空气剃，还可开以屏蔽敢电弧光纹的作用睛，也提罩高了电正弧热效定率。2、埋弧识自动焊特葬点1）生产走率高比焊条距电弧焊猎高6～炕8倍，以不需要钓更换焊兆条，没咏有飞溅久。同时柴，没有崇辐射，代热效率糠高。2）焊勺缝质量串好由于焊剂雨和熔渣的腿保护作用做，使金属斗凝固速度箱缩短，冶竹金反应充润足，减少懒了气孔、蛾裂纹等缺割陷的可能声性。3）焊接映成本低不需要加堵工坡口，令且节省焊购接材料2、埋盗弧自动爷焊特点4）劳异动条件用好实现了坝机械化制，改善呆了劳动慌条件，腰没有弧汉光，没头有飞溅烛。同时陕，没有痛辐射，锣有害气贤体排放到少。5）应闻用受限换多埋弧自动鸡焊适应性拐差，只能耍焊接平焊者位置，通趁常焊接直延缝和环缝垂，不能焊找接空间位港置焊缝和造不规则焊形缝。设备协结构复杂蹦，投资大重，准备工甚作多。（三）气山体保护焊1）氩弧肯焊氩弧焊扭是使用妙氩气做栏为保护群气体的多气体保顷护焊。氩弧焊阀分为钨聚极（非毁熔化极恰）氩弧蝇焊和熔怖化极氩降弧焊。钨极氩篮弧焊焊念接时，罢电极不杏熔化，纲只起导焰电和产销生电弧够的作用巡寿，可以聚选择与晓母体金头属接近旺的金属谋条做为垦补充金烧属。熔化极氩熄弧焊以连盾续送进的膏焊丝做为菜电极，与汇埋弧自动套焊类似。（三）榜气体保育护焊特点：可焊金能属多，墨有色金醉属、不绣锈钢和帝各种合证金。焊缝质量绿好，电弧砌稳定，焊绍池温度容防易控制。热影响区巴域小，热饶量集中，援熔池小。生产成底本高。（三）盈气体保乖护焊2）二谎氧化碳卫气体保冠护焊以二氧化垫碳做为保聚护气体的北气体保护献焊，以焊或丝做为电睡极，以自霉动或半自宵动方式进总行熔化焊湿。特点：成本低；生产效情率高；操作简卧单；焊缝质量绿好。（四）寒电渣焊电渣焊是岂利用电流距通过液态幼熔渣所产告生的电阻嫂热加热熔据化母材与潮电极的焊铁接方法。挨焊接时，惨引燃电弧姑熔化焊剂傍和工件，沟形成熔渣格和熔池，没待熔渣有沿一定深度舞后，增加城送丝速度灶，使焊丝症插入渣池劣，电弧便抗熄灭，转显入电渣过开程。这时拖，电流通饮过电渣产贫生电阻热风，将工件载和电极熔霉化，形成虏金属熔池找沉入渣池祥下面。冷山却凝固为喷焊缝。特点：适合焊兔接厚件粥，生产僚成本低各；焊缝金疑属纯净概，电渣奶保护好恰，焊缝沸内部质豆量好。（五）电厅阻焊电阻焊是蜜焊件组合妻后，利用搂通过电极堆的电流在椅通过接头罢的接触面点时产生的渡电阻热，习将焊接接点头附近及帮临近区域贼加热到塑馋性变形或扶局部熔化弯状态，再坝施加压力匪，形成焊尊接接头的迁焊接方法剖。一般有露点焊、缝虽焊和对焊巧三种。（五）电划阻焊特点：生产率高旁，焊接变宫形小；劳动条件燃好，操作坡方便；适合大批弄量生产，坏在自动化拦生产线应帖用较多。设备复曲杂，投权资大，海耗电大松。接头形式帅和工件厚摔度受限制殊。（六）型钎焊钎焊是采型用熔点比承母材低的扬金属材料平做为钎料群，将焊件恼与钎料加学工到高于啊钎料熔点吸，低于母姓材熔点的执温度，利哨用液态钎迈料润湿母雀材，填充仪接头间隙狼，并与母涂材相互扩羡散实现焊朗接。钎焊焊芦接变形斧小，焊哗件尺寸淹精确，抄可以焊温接异种许材料和遭一些其捉它方法得难以焊亦接的特困种结构煮（如蜂粥窝状结闭构）。宝生产效触率高，缴易实现航自动化动。主要品用于精偷密仪表宇、电气杯零部件很、异种波金属结赵构、复溪杂薄板拼结构及叹硬质合失金的焊端接。三、常见够金属的焊劫接（一）冶金属材睁料的焊纷接性（崖GB/淋T33黎75-疫94）弹：材料在壳限定的厅施工条朗件下焊渴接成按兆规定设闯计要求馅的构件垒并满足液预定服秃役要求辫的能力播。焊接性是亭一个相对运概念，非爷一成不变邻也！焊接焰性受：材乱料、浅焊接方法数、构件类拜型、使敏用要求等诊因素影响掀。焊接性的打好坏从两迷个方面来利衡量：1、工佣艺焊接迅性焊接工述艺的优踩劣，产窝生缺陷辨的倾向晚；2、使出用焊接蛇性接头在鱼使用中迎的可靠经性，如葡力学性凭能、和黑其他性幼能。（二）碳示钢的焊接1、低碳温钢的焊接低碳钢消含碳量迎≤0.块25％刚没有淬衡硬、冷克裂倾向民，焊接厉性良好舒；通常巷无须热巡寿处理。当厚度大抚于50m辩m的结构馋在低温焊材接时：1）需述预热焊名件（1但00～仓150却℃）；2）或虹用大电刃流多层凯焊；3）焊妈后进行你去应力丙退火或润正火。低碳钢适岂宜各种焊姥接方法。朗应用较广哪有：焊条电弧债焊、埋弧吼焊、气体赤保护电弧歇焊、电渣根焊和电阻棒焊。（二）材碳钢的千焊接2、中、扰高碳钢的祥焊接中、高碳陪钢Wc担>0.2活5％以上际，属淬硬某钢，含碳铁量增加，获淬硬、裂骑纹倾向增筐加，焊接或性明显变差。为获此措施男有：1）选用奴合适的焊年条(选用族细焊条)而；2）焊徐前预热妖；开坡宣口；小浅电流；3）多奶层焊及漂焊后缓般冷等。（三）合种金结构钢铅的焊接合金结捉构钢分股为机械学制造用马合金结寇构钢和遭低合金心高强度网钢（工程:赠桥梁、允建筑、夹车辆、坊船舶等减用钢）低合金高学强度钢焊券接特点：笔淬硬和货裂纹倾向厚增大！焊接方法丢与工艺：一般按（惭屈服）强问度分等级吼，常用焊醒条电弧焊足和埋弧焊鞭焊接。（四）不幼锈钢的焊茂接不锈钢按己空冷后室福温组织不昌同可分为既：1）马氏溜体型（M锻）不锈钢吧（3Cr13）该；2）铁恢素体型迅(F)姥不锈钢倍（1Cr17）筐；3）奥贸氏体型神(A)络铬镍不绵锈钢（润1Cr18Ni9或Cr25Ni20）但应用甜最广的股是奥氏很体型铬趟镍不锈萍钢。奥氏体凯型不锈猛钢焊接嚷性良好址，一般海不需要哨采取特亦殊的工肥艺措施其，通常迎应用焊弟条电弧姻焊、钨趋极氩弧激焊或埋绿弧焊。腿关键焊霸条（丝伟）要对羊应于被选焊母材辉化学成矮分类型裂相同。（五）终铸铁的遵焊接铸铁含济碳高，爪塑性差婶，属于附焊接性鞠很差的扇材料。生产中忧对于铸茅铁主要村是对缺蒜陷进行袋焊接修侍补。铸铁在焊修补中的表危现：易出雾现白口组知织、焊接鸽裂纹、气袄孔等缺陷秩。根据铸铁吊的焊接表损现，铸铁羽的焊补常程采用方法溜有：气焊、锻焊条电血弧焊（肚个别大掀件可用幼电渣焊砌）。（五）誓铸铁的部焊接铸铁焊涨补按焊闸前是否干预热可腥分为：丧热焊法阁和冷焊厘法。1）热抽焊法焊前预热会（600盛～700投℃），焊洁后缓冷。猜能防止白千口和裂纹找，焊质好置；焊后可究切削。但和成本高，绿劳动条件讨差。对铸铁休进行热申焊补使告用气焊汤比较方膊便。专腥用铸铁哈棒焊条岭，配以捎CJ2吨01气屋焊焊剂错。2）冷浸焊法焊补前工因件不预热撤（或<4螺00℃）膛。冷焊法预方便、灵季活、效率忧高、成本甲低、劳动界条件好。冷焊法关肿键：焊条绘的选用。堆冷焊法焰以焊条电旷弧焊为多薪。（六）疯有色金碑属的焊稿接1、铜镇及铜合车金的焊讯接比低碳钢底的焊接困畜难的多，牺由于铜导渗热性很高不（纯铜为狭低碳钢的喉8倍），淡散热快，板难焊透；银导致难熔王合，易变勺形。液态铜饺易氧化财生成C商u2O与铜菠的低熔店点共晶妥体，是拦造成开萄裂的原迹因；液态铜易细吸气生成披气孔；等唤等。铜及铜合夜金的焊接苦常采用氩字弧焊、气添焊、焊条激电弧焊、格埋弧焊和斑钎焊等。督其中氩弧喷焊主要用房诚于焊接紫宅铜和青铜足；气焊用箩于焊接黄父铜件多。（六）访有色金族属的焊滋接2、铝绕及铝合剃金的焊汤接铝及铝合渐金的焊接保主要问题吨是：氧化回、气孔、府铝合金焊觉接加热时饺从固相到顿液相无颜弓色的变化欠！又易软净化塌陷！宝