七章-焊接成形技术(与“焊接”有关文档共191张)

1材料科学与工程学科基础课材料成形原理与工艺第七章焊接成形技术材料科学与工程系余进第1页，共191页。2

本章内容包括：第一节典型弧焊方法第二节压力焊及钎焊第三节常用金属材料焊接第四节焊接力学第七章焊接成形技术第2页，共191页。3

内容包括：一、手工电弧焊二、埋弧自动焊三、钨极氩弧焊四、熔化极气体保护焊第一节典型弧焊方法：第一节典型弧焊方法第3页，共191页。4手工电弧焊原理手工电弧焊

手工电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。第4页，共191页。5手工电弧焊视频第5页，共191页。6熔焊熔池Aschematicdiagramshowingtheinteractionbetweentheheatsourceandthebasemetal.Threedistinctregionsintheweldmentarethefusionzone,theheat-affectedzone,andthebasemetal.Thecalculatedfluid-flowpatterninastainless-steelstationaryarcweldpool25saftertheinitiationofthearc.第6页，共191页。7手工电弧焊特点（优点）手工电弧焊

手工电弧焊的简便灵活，适应性强，主要表现在室内，室外条件下均可采用，长、短焊缝都能适应，各种焊接位置都可以焊接。实际上，只要焊条所能达到的任何位置的接头都可以焊接，甚至包括位置受限制的管子背面接头(盲区接头)、对多数焊接方法来说那是难以达到的部位，如果采用带弯的焊条也可以进行焊接。第7页，共191页。8手工电弧焊特点（不足之处）手工电弧焊

但是，手工电弧焊对焊工的操作技术要求较高，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术。此外，手工电弧焊劳动条件差，生产率低。因此，手工电弧焊适用于焊接单件或小批量产品，短的和不规则的、各种空间位置的以及其它不易实现机械化焊接的焊缝。可焊工件厚度在1．5mm以上，1mm以下的薄板则不适于手工电弧焊。第8页，共191页。9手工电弧焊的应用手工电弧焊

手工电弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、低温用钢、铜及铜合金等金属材料的焊接以及铸铁补焊和各种材料的堆焊。活泼金属(如鈦、铌、锆)和难熔金属(如钽、钼等)由于机械保护效果不够理想，焊接质量达不到要求，不能采用手工电弧焊。而低熔点、低沸点的金属(如铅、锡、锌等)及其合金则由于电弧温度太高，引起蒸发而不能用手工电弧焊焊接。第9页，共191页。10手工电弧焊焊条电焊条

焊条由药皮和焊芯两部分组成。药皮是焊条中压涂在焊芯外表面的涂料层。焊芯就是焊条中被药皮包覆的金属芯。根据药皮与焊芯的质量比，即药皮的质量系数Kb，焊条可分为厚皮焊条(Kb=30％~50％)和薄皮焊条(Kb=l％~2％)两大类。焊接时，焊芯既是电极，又是填充金属，因此，焊芯的化学成分和性能对焊缝金属有着直接的影响。第10页，共191页。11电焊条1)保护作用。在电弧热的作用下，药皮熔化形成熔渣井产生某些气体。熔渣和这些气体联合起着使熔滴、熔池和焊接区与空气隔离，防止氮气等有害气体侵入的保护作用。

2)冶金作用。焊接过程中，熔渣与熔池金属相互作用进行冶金反应，其结果是去除有害杂质(如氧、氢、硫、磷等)，并向焊缝中添加有益的合金元素(如锰、钛、钼、钒、铌等)，使焊缝具有较为理想的化学成分，较高的力学性能和良好的抗气孔及抗裂性能。

3)使焊条具有良好的工艺性能。焊条药皮可以使电弧容易引燃并能稳定地连续燃烧；焊接飞溅少；焊缝成形美观；焊缝易于脱渣及可适用于各种空间位置的施焊。焊条药皮的主要作用有如下三个方面：第11页，共191页。12电焊条1)矿物类:

主要是各种矿石、矿砂等。如钛铁矿、赤铁矿、金红石、大理石、白云石、萤石、长石、白泥、云母等。

2)金属及铁合金类:

如金属铬、金属镍、锰铁、硅铁、钛铁、钼铁、钒铁等。

3)化工产品类:

如钛白粉、纯碱、碳酸钾、碳酸钡以及起粘结作用的水玻璃等。

4)有机物类:

如淀粉、木粉、纤维素、酚醛树脂等。药皮原材料有如下三个方面：第12页，共191页。13焊条按用途可分为：电焊条

结构钢焊条(J)2.钼及铬钼耐热钢焊条(R)3.铬不锈钢焊条(G)4.铬镍不锈钢焊条(A)5.堆焊焊条(D)6.低温钢焊条(w)7.铸铁焊条(z)8.镍及镍合金焊条(Ni)9.铜及铜合金焊条(T)10.铝及铝合金焊条(L)和特殊用途焊条

第13页，共191页。14结构钢焊条举例电焊条

结构钢结构钢焊条(包括碳钢、低合金钢和耐大气、海水腐蚀钢焊条)的牌号编制是牌号前加“J”(或“结”字)表示结构钢焊条。其后的前两位数字表示焊缝金属抗拉强度等级。第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类，见表7-1。药皮中含有多量铁粉，焊条效率在105％以上，在牌号末后加注“Fe”字；焊条效率在125％以上时在Fe字后面再加两位数字，如J422Fel8，焊条效率达180％。结构钢焊条有特殊性能和用途的，则在牌号后面加注起主要作用的化学元素符号或主要用途的拼音字母，如J607Ni，熔敷金属含WNi=1．2％~1．5％的镍。第14页，共191页。15焊条按熔渣的碱度可分为：

电焊条

酸性焊条和碱性焊条两类。

酸性焊条是药皮含有多量酸性氧化物的焊条，药皮组分氧化性强。它既可用直流施焊也可用交流施焊，电弧稳定性好。所焊焊缝成形较好。对水、锈产生气孔的敏感性不大，焊条在使用前经150℃烘焙lh，若不受潮也可不烘。熔渣结构呈玻璃状，脱渣方便。所焊焊缝常、低温冲击性能一般，焊缝中含氢量较高塑性受影响。焊接时烟尘较少。

碱性焊条是药皮含有多量碱性氧化物的焊条，药皮组分还原性强。碱性焊条的一个重要优点是熔敷金屑的扩散氢含量很低，为其它类型药皮的1／5—1／10，所以这种焊条亦称为低氢焊条。低氢焊条(碱性焊条)的焊缝金属力学性能明显优于其它类型的焊条。第15页，共191页。16按焊条药皮的类型可将焊条分为：

电焊条

钛型(氧化钛含量(质量分数)大于35％)；

钛钙型(氧化钛含量(质量分数)小于30％，钙、镁的碳酸盐含量(质量分数)小于20％)；

钛铁矿型(钻铁矿含量(质量分数)大于30％)；

氧化铁型(含多量氧化铁及较多的锰铁)；

纤维素型(有机物含量(质量分数)15％以上，氧化钛含量(质量分数)30％左右)；

低氢型(钙、镁的碳酸盐及萤石)；

石墨型(含多量石墨，通常用于铸铁或堆焊焊条)；

盐基型(含多量氯化物和氟化物，主要用于铝及铝合金焊条)。第16页，共191页。17电焊条

第17页，共191页。18电焊条

钛型焊条为酸性焊条，主要用于焊接一般碳钢结构，特薄板结构。另还可用于向下立焊(由于熔渣粘度高)。

钛钙型焊条为酸性焊条，适合焊接重要低碳钢及低合金钢结构，是国内应用最广泛的焊条类型。

钛铁矿型焊条为酸性焊条，适合于全位置焊，焊缝金属冲击韧度较高，抗裂性能较好可用于较重要的结构焊接。

氧化铁型焊条为酸性焊条，这类焊条电弧稳定且吹力大，熔深较大，焊条熔化速度快，可用于焊接较重要的低碳钢结构但不适合薄板的焊接。

纤维素型焊条主要用于向下立焊，在管道全位置焊中应较广。

第18页，共191页。19电焊条

第19页，共191页。20电焊条

第20页，共191页。21低合金钢焊条型号举例电焊条

第21页，共191页。22埋弧自动焊原理埋弧自动焊

在焊丝与焊件之间燃烧的电弧是埋在颗粒状焊剂下面的。电弧热将焊丝端部及电弧直接作用的母材和焊剂熔化并使部分蒸发，金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好地隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴形式落下，与熔融母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属起机械保护作用之外，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。电弧向前移动。熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后形成渣壳可继续对高温下焊缝起保护作用，避免被氧化。第22页，共191页。23埋弧自动焊视频第23页，共191页。24埋弧自动焊视频第24页，共191页。25带极埋弧焊视频第25页，共191页。26埋弧自动焊特点（优点）埋弧自动焊

(1)生产率高

由于可用较大焊接电流，加上焊剂与熔渣的隔热作用熔深也大。不开坡口单面一次焊，熔深可达20mm。

(2)焊缝质量高

熔渣隔绝空气的保护效果好。熔池金属与熔化的焊剂之间有较充分的时间进行冶金反应，较大限度地减少了焊缝中产生气孔、裂纹的可能性。

(3)劳动条件好

既无弧光辐射又无烟尘，劳动环境好。第26页，共191页。27埋弧自动焊特点（不足之处）埋弧自动焊

埋弧自动焊的主要缺点一是由于采用颗粒状焊剂堆积形成保护条件，因此，一般只适用于平焊位置。其它焊接位置需采用特殊措施才能保证焊剂覆盖焊接区。二是焊接设备比手工电弧焊设备复杂，灵活机动性也较差，所以较适合于长焊缝的焊接，短焊缝显示不出生产率高的特点。第27页，共191页。28埋弧焊的用途埋弧自动焊

由于埋弧自动焊熔深大，生产率高，因而适合于焊接中厚板结构的长焊缝。在造船、锅炉及压力容器、桥梁、起重机械、铁路车辆、工程机械、冶金机械、输油(气)管线、核电站，结构、海洋结构等制造部门有着广泛的应用。是当今焊接生产中使用员普通的焊接方法之一。埋弧焊除了用于金属构件的焊接外，还可在金属表面堆焊耐磨或耐蚀合金。埋弧焊可焊碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢以及有色金属，如镍基合金、钛合金、铜合金等。第28页，共191页。29埋弧自动焊用焊丝埋弧自动焊

生产中普遍使用的是实芯焊丝。目前已有用于碳素结构钢、合金结构钢、高合金钢和各种有色金属焊接的焊丝以及堆焊用的特殊合金焊丝。埋弧自动焊一般使用直径2~6mm的焊丝，以充分发挥埋弧焊大电流和高熔敷率的优点。除不锈钢和有色金属焊丝外，各种低碳钢和低合金钢焊丝的外表面最好镀铜。镀铜层既可起防锈作用，也可改善焊丝与导电嘴的电接触状况。第29页，共191页。30埋弧自动焊用焊剂

埋弧焊剂

第30页，共191页。31埋弧焊剂

第31页，共191页。32熔炼焊剂配用焊丝及用途埋弧焊剂

第32页，共191页。33烧结焊剂配用焊丝及用途埋弧焊剂

烧结焊剂松装密度小，熔点高。它适用于大线能量焊接。此外，烧结焊剂还可以向焊缝过渡合金元素，因此在焊接待殊钢时，宜选用烧结焊剂。第33页，共191页。34烧结焊剂与熔炼焊剂相比较的优缺点埋弧焊剂

第34页，共191页。35钨极氩弧焊原理钨极氩弧焊

钨极氩弧焊是在惰性气体——氩气的保护下，利用钨电极与焊件之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(如果使用填充焊丝)的一种气体保护焊方法。

焊接时氩气从焊枪的喷嘴连续喷出，在电弧周围形成惰性气体保护层隔绝空气，防止对钨极，熔池以及邻近热影响区的有害影响，从而获得优质接头。

钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊和自动焊两种。第35页，共191页。36钨极氩弧焊视频第36页，共191页。37钨极氩弧焊视频第37页，共191页。38钨极氩弧焊特点（优点）钨极氩弧焊

1)氩气本身不和金属产生化学反应又不溶于金属，且比空气重25％，能有效地隔绝电弧周围空气。因而可成功地焊接易氧化、氮化及化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。

2)直流正极性电弧(工件接直流电源正极，钨电极接电源负极)稳定，即使在很小的焊接电流(<10A)下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板的焊接。

3)明弧无渣，熔池可见度好，便于控制，易于实现机械化、自动化和全位置焊接。

4)电弧热源与填充焊丝分别控制，易于实现单面焊双面成形，并由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。第38页，共191页。39钨极氩弧焊特点（不足之处）钨极氩弧焊

1)钨电极承受电流能力有限，所以熔深浅，熔敷率小，生产率低。

2)焊接所用惰性气体(氩气、氦气)较贵，与其它电弧焊方法(手工电弧焊，埋弧焊，CO2气体保护焊)相比，生产成本较高。

3)由于此焊接方法是依靠氩气机械排开空气进行保护，所以焊前对焊件表面的清理工作要求严格。钨极氩弧焊几乎可以焊所有的金属和合金，但由于生产成本较高，一般仅用于不锈钢、耐热钢以及铜、钛、铝、镁等有色金属的焊接。对于低熔点(低沸点)和易蒸发的铅、锡、锌等金属则难以焊接。由于钨电极承受电流能力有限，从生产率考虑所焊板材范围以3mm以下为宜。对于某些厚壁重要构件(压力容器和管道)要求焊透的坡口打底焊、全位置焊和窄间隙焊也可采用钨极氩弧焊。第39页，共191页。40钨极氩弧焊用途钨极氩弧焊

钨极氩弧焊几乎可以焊所有的金属和合金，但由于生产成本较高，一般仅用于不锈钢、耐热钢以及铜、钛、铝、镁等有色金属的焊接。对于低熔点(低沸点)和易蒸发的铅、锡、锌等金属则难以焊接。由于钨电极承受电流能力有限，从生产率考虑所焊板材范围以3mm以下为宜。对于某些厚壁重要构件(压力容器和管道)要求焊透的坡口打底焊、全位置焊和窄间隙焊也可采用钨极氩弧焊。第40页，共191页。41各种电流钨极氩弧焊特点及适用范围钨极氩弧焊

钨极氩弧焊的使用电流有直流和交流两类。

(1)直流正接钨极氩弧焊

(2)直流反接钨极氩弧焊

(3)直流脉冲钨极氩弧焊

(4)正弦交流钨极氩弧焊

(5)矩形波交流钨极氩弧焊第41页，共191页。42直流正接钨极氩弧焊钨极氩弧焊

用直流正接(焊件接直流电源正极)焊接时，钨电极接直流电源的负极，其发热量较小，因而不易烧损，对于同一直径钨电极许用电流较大；由于焊件接电源正极，其发热量较大，获得的熔深大，生产率高。由于钨极为阴极，热电子发射能力强，电弧稳定，因此，大多数金属的焊接都选用直流正接。第42页，共191页。43直流反接钨极氩弧焊钨极氩弧焊

用直流反接(焊件接直流电源负极)焊接时，钨电极接直流电源的正极，其发热量大，钨电极易过热熔化，所以同一直径的钨电极许用电流要比直流正接小得多；焊件接负极发热量小，获得的熔深浅，一般不推荐使用。但是，这种接法具有去除焊件表面氧化膜的作用。这种作用被称为“阴极雾化”或“阴极破碎”作用。去除氧化膜的机理是，熔池表面被质量大的正离子撞击，致使氧化膜破碎而被去除。焊接铝、镁及其合金时在熔池表面极易生成一层致密而难熔的氧化膜(Al2O3的熔点为2050℃，而A1的熔点仅为660℃)覆盖在熔池表面，如不及时清除，焊缝就易产生未熔合、气孔、夹渣及表面起皱等缺陷。第43页，共191页。44直流脉冲钨极氩弧焊钨极氩弧焊

焊接电流采用可控的脉冲电流来加热焊件。当每一次脉冲电流(Im)来到时，焊件上就相应产生一个点状熔池，在基值电流(Ij)来到时，点状熔池金属冷却结晶形成一个焊点。基值电流的作用是维持电弧连续稳定燃烧。只要合理调节脉冲间歇时间tj(基值电流持续时间)，保证相邻焊点之间有一定的重叠量，就可获得连续焊缝。第44页，共191页。45直流脉冲钨极氩弧焊特点（优点）钨极氩弧焊

采用脉冲电流，可以减少焊接电流的平均值，焊件可获得较低的热输入，故能焊薄板、超薄板构件。用它焊小于0．1mm薄板仍可获满意结果。在焊接中厚板开坡口多层焊的第一层封底焊时，通过适当调节脉冲参数控制电弧能量，可以获得背面(根部)均匀熔透的打底焊道。另外，通过脉冲参数的调节还可以有效控制熔池体积，使熔池金属在任何空间位置都不致因重力而下流，因而，能很容易地实现全位置焊。第45页，共191页。46正弦交流钨极氩弧焊钨极氩弧焊

此方法主要用于焊接铝、镁及其合金和铝青铜。其特点是：焊接电流负半波(工件为负时)，电弧有阴极清理作用，而焊接电流正半波(工件为正)时，工件发热量大，可形成较大熔深。此方法钨电极的许用电流介于直流正极性和直流反极性之间。熔深也介于两者之间。电弧稳定性比直流正极性差一些。第46页，共191页。47矩形波交流钨极氩弧焊钨极氩弧焊

此方法是为了提高交流钨极氩弧焊的稳定性，以及保证既有满意的阴极清理作用又可获得较合理的两极热量分配而发展起来的一种焊接方法。具体做法是用不对称(负半波导通时间短)矩形波交流电源替代正弦交流电源。第47页，共191页。48各种电流钨极氩弧焊特点钨极氩弧焊

第48页，共191页。49熔化极气体保护焊原理熔化极气体保护焊

熔化极气体保护焊用连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属于，通过焊枪喷嘴输送保护气体，使电弧、熔化焊丝、熔池及其附近的母材金属免受周围空气的有害作用。从焊枪连续送进的焊丝不断熔化以熔滴形式过渡到熔池中去，与熔化的母材金属融合形成焊缝金属。第49页，共191页。50熔化极弧焊机器人视频第50页，共191页。51熔化极弧焊机器人视频第51页，共191页。52熔化极弧焊机器人视频第52页，共191页。53熔化极气体保护焊

由于熔化极气体保护焊对焊接区保护简单、方便、明弧无渣、焊接区便于观察，易于实现机械化、自动化焊接和进行全位置焊接，而且生产率高(因为使用的焊丝电流密度大、熔敷率高)，因此在生产中日益广泛地被采用。第53页，共191页。54熔化极氩弧焊的分类熔化极气体保护焊

第54页，共191页。55焊丝熔滴过渡类型

熔化极气体保护焊

根据国际焊接学会(IIW)的分类，熔化极气体保护焊焊丝金属的熔滴过渡类型主要有三大类即（1）自由过渡（2）短路过渡（3）混合过渡。第55页，共191页。56自由过渡熔化极气体保护焊

熔滴从焊丝端头脱落后，通过电弧空间自由运动一段距离后落人焊接熔池。因条件不同，自由过渡又分为：

1)滴状过渡

2)喷射过渡第56页，共191页。57射滴过渡视频第57页，共191页。58射流过渡视频第58页，共191页。59短路过渡熔化极气体保护焊

较小焊接电流下CO2气体保护焊的熔滴过渡形式就属于这一种。第59页，共191页。60混合过渡熔化极气体保护焊

在一定条件下，熔滴过渡不是单一形式，而是自由过渡和短路过渡的混合形式。较大焊接电流下CO2气体保护焊及药芯焊丝气体保护焊的熔滴过渡形式就属于这一种。第60页，共191页。61熔化极氩弧焊的特点（优点）熔化极氩弧焊

1)与钨极氩弧焊一样，它几乎可以焊接所有金属，尤其适合于焊接铝及铝合金，铜合金以及不锈钢等材料。

2)由于用焊丝作电极，电流密度大，因而焊接熔深大，填充金属熔敷速度快，用于焊接厚板铝、铜等金属时生产率比钨极氩弧焊高，焊件变形也小。

3)常采用直流反接，焊接铝及铝合金时有良好的阴极雾化作用。第61页，共191页。内容包括：3)部件的组焊。滚盘连续转动，电流断续通过工件，形成的焊缝由彼此搭接的熔核组成。但钎焊接头的强度较低，耐热性差、装配精度要求高。所形成的气孔几乎可以分布在焊缝中的各个部位。盐液既起加热作用又起保护作用。②有腐蚀介质存在。第27页，共191页。焊接铝、镁及其合金时在熔池表面极易生成一层致密而难熔的氧化膜(Al2O3的熔点为2050℃，而A1的熔点仅为660℃)覆盖在熔池表面，如不及时清除，焊缝就易产生未熔合、气孔、夹渣及表面起皱等缺陷。钛钙型焊条为酸性焊条，适合焊接重要低碳钢及低合金钢焊条按熔渣的碱度可分为：飞溅不但会降低焊丝的熔敷系数，而且还会粘着在导电嘴端面和喷嘴内壁，破坏气体保护作用和送丝稳定性。①限制氢的来源。对于不锈钢，由于对焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。第81页，共191页。其后的前两位数字表示焊缝金属抗拉强度等级。62熔化极氩弧焊的用途熔化极氩弧焊

熔化极氩弧焊最早应用于铝及铝合金的焊接，以后扩大到铜和不锈钢。现在亦广泛地用于低合金钢等黑色金属的焊接中。在生产中，熔化极氩弧焊的熔滴过渡主要采用喷射过渡、脉冲喷射过渡和短路过渡几种形式。喷射过渡用于中等厚度板和大厚度板水平对接及水平角接，短路过这则用于薄板高速焊接和全位置焊接。第62页，共191页。63熔化极氩弧焊的用途：熔化极氩弧焊

熔化极氩弧焊若以惰性气体Ar或Ar-He混合气体作保护气体时，称作MIG焊(MetalInerlGasArcWelding)。如果用富氩混合气体Ar-O2、Ar-CO2或Ar-CO2-O2作保护气体时，则称作MAG焊(MetalActiveEasArcWelding)。

(1)铝及铝合金的MIG焊

(2)熔化极脉冲氩弧焊(MIGP)(3)熔化极氧化性混合气体保护焊(MAG)第63页，共191页。64铝及铝合金的MIG焊熔化极氩弧焊

通常采用射滴和短路相混合的亚射流过渡形式。其特点是弧长较短，电弧电压较低。焊接过程略带轻微爆炸声，焊丝端头熔滴长大到大约等于焊丝直径时便沿电弧轴线方向一滴滴过渡到熔池，并间或有瞬时短路发生。实践证明：电弧长度增加，焊缝起皱及形成黑粉的倾向增加。弧长增加不仅对焊缝表面成形不利，而且气孔也将增加。但若降低弧长采用亚射流过渡，则阴极雾化区大，熔池保护效果好，焊缝表面成形良好，焊接缺陷少。第64页，共191页。65熔化极脉冲氩弧焊(MIGP)熔化极氩弧焊特点：1)具有较宽的电流调节范围

2)有利于实现全位置焊

3)可有效控制输入热量，改善接头性能。第65页，共191页。66熔化极脉冲氩弧焊(MIGP)

1)具有较宽的电流调节范围对同一直径的焊丝，平均电流Icp可小于临界电流并能在几十至几百安的范围内进行调节而获得射流过渡(只要Im>Ik)。平均电流可在较大范围内调节，做到了既能焊接厚板，又能焊接薄板，生产率高，变形小。第66页，共191页。67熔化极脉冲氩弧焊(MIGP)

2)有利于实现全位置焊

采用脉冲电流后，可用较小的平均电流进行焊接，因而熔池体积小。加上熔滴过敌和熔池金属的加热是间歇性的，所以不管熔他处于什么位置，液体金属都不易发生流淌，焊缝成形好。第67页，共191页。68熔化极脉冲氩弧焊(MIGP)

3)可有效控制输入热量，改善接头性能在焊接高强度钢或某些铝合金时，由于这些材料热敏感性较大，因而对母材输人的热量要有一定的限制。若采用连续电流焊接，只能减少焊接电流，其结果造成熔深较小，而在厚板多层焊时则容易产生熔合不良等缺陷。而采用脉冲电流后，既可使母材获得较大熔深(因为脉冲电流Im大)，又可控制平均电流Icp在较低的水平而满足低热输入，使得焊缝金属和热影响区金属过热都比较小，焊接接头具有良好韧性，并减少了产生裂纹的倾向。第68页，共191页。69熔化极氧化性混合气体保护焊(MAG)熔化极混合气体保护焊(MAG)

可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，用于平焊、立焊、横焊、仰焊以及全位置焊。

Ar+CO2被用来焊接低碳钢和低合金钢。常用混合比为wAr=70％~80％和wCO2=20％~30％。Ar+O2可用于碳钢、低合金钢、不锈钢、高合金钢以及高强钢的焊接，常用的混合比为wAr＝95％~99％和wO2＝1％~5％。wAr＝80％、wCO2＝15％、wO2＝5％的三元混合气体焊接低碳钢、低合金钢比采用二元混合气体的焊缝成形、接头质量、熔滴过渡和电弧稳定性要好。第69页，共191页。70

CO2气体保护焊的特点（优点）

1)生产率高。

2)成本低。

3)能耗低。

4)适用范围广。

5)抗锈能力强。

6)明弧无渣，熔池便于监视和控制，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。CO2气体保护焊第70页，共191页。71CO2气体保护焊

目前，CO2电弧焊由于有氧化性，合金元素易烧损主要用于低碳钢及低合金钢等黑色金属的焊接。对于不锈钢，由于对焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。因此，用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。根据操作方式不同，CO2焊可分为半自动及自动焊两种。对于较长的直线焊缝以及规则的曲线焊缝，可采用自动焊。而对于不规则的或短焊缝，则宜采用半自动焊，这是生产中用的最多的操作方式。第71页，共191页。72CO2焊熔滴过渡特点CO2气体保护焊

过渡形式有滴状过渡、短路过渡和潜弧射滴过渡三种。由于滴状过渡焊接时电弧较长，熔滴过渡常呈非轴向，飞溅大，工艺过程不稳定，因此生产中很少采用。短路过渡焊的特点是弧长较短。稳定短路过渡电弧的燃烧、熄灭和熔滴过渡过程均很稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高，焊缝成形较好，被广泛应用于薄板和全位置焊接。第72页，共191页。第19页，共191页。第69页，共191页。过大的拉应力(工作应力、焊接残余应力和温度应力等)。③有一定的再热裂纹敏感性(如14MnMoNbB钢中碳化物形成元素Mo、Nb、B共同作用结果使其易产生再热裂纹)。(1)高强钢的焊接③采取妥善的工艺措施。(1)直流正接钨极氩弧焊⑤这类钢不存在热影响区软化问题，但有过热区脆化问题。第172页，共191页。从焊枪连续送进的焊丝不断熔化以熔滴形式过渡到熔池中去，与熔化的母材金属融合形成焊缝金属。第159页，共191页。4)浸沾钎焊73CO2焊短路过渡CO2气体保护焊

第73页，共191页。74CO2焊潜弧射滴过渡CO2气体保护焊

潜弧射滴过渡由于采用较大焊接电流和比短路过渡要高的电弧电压，母材熔化量增加，熔池较大，电弧在工件表面以下燃烧而形成潜弧。此时，焊丝端头虽在工件以下但并不与熔池短路，熔滴以细小的轴向性很强的射滴过渡，潜弧射滴过渡焊接过程较稳定，母材熔深大，生产中常被用于中厚板或大厚度板的水平位置焊接。第74页，共191页。75CO2焊的飞溅CO2气体保护焊

CO2焊的主要缺点是金属飞溅。飞溅不但会降低焊丝的熔敷系数，而且还会粘着在导电嘴端面和喷嘴内壁，破坏气体保护作用和送丝稳定性。短路过渡产生飞溅的主要原因是：液体金属内部的CO气体急剧膨胀而发生剧烈爆炸；以及短路过渡后电弧再引燃时，产生对熔池过大冲击力而使液体金属溅出。第75页，共191页。76减少CO2焊的飞溅措施CO2气体保护焊

冶金方面主要是采用合适的焊丝〔如降低焊丝含碳量〕和保护气体成分。适宜的焊丝和焊件表面的清理(除锈和油污)可减少因液体金属内部冶金反应生成的CO气体膨胀爆炸而引起的飞溅。

工艺方面主要是焊接电流与电弧电压的合理选配，以及合适的短路电流亡升速度和短路峰值电流的选择。第76页，共191页。77药芯焊丝气体保护焊原理药芯焊丝气体保护焊

基本原理与普通熔化极气体保护焊一样，这种焊接方法是一种气、渣联合保护方法。药芯焊丝气体保护焊的药芯焊丝常接直流电源正极，即直流反接。保护气体常采用纯CO2或CO2+Ar混合气体。

第77页，共191页。78药芯焊丝气体保护焊特点（优点）

药芯焊丝气体保护焊

与普通熔化极气体保护焊相比，它的主要区别就在于焊丝内部装有焊剂混合物。

1)采用气、渣联合保护，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小。

2)焊丝熔敷速度快，熔敷效率(85％~90％)和生产率都较高(比手工电弧焊高3—5倍)。

3)可焊金属材料广。通过调整焊剂成分与比例就可以提供所要求的焊缝金属化学成分。

4)抗气孔能力比实芯焊丝CO2焊更强。这是因为焊接熔池受到CO2气体和熔渣两方面保护的结果。第78页，共191页。79药芯焊丝气体保护焊特点（不足之处）药芯焊丝气体保护焊

除药芯焊丝制造过程复杂和送丝比实芯焊丝困难外，药芯焊丝外表皮(由低碳钢或低合金钢皮制成)容易锈蚀，外皮所包的粉剂容易吸潮。使用前，药芯焊丝必须在250~300℃温度下进行烘烤，否则，粉剂中吸收的水分将会在焊缝中引起气孔。第79页，共191页。80药芯焊丝气体保护焊用途药芯焊丝气体保护焊

药芯焊丝气体保护焊既可用于半自动焊，又可用于自动焊，但多用于半自动焊。采用不同的焊丝和保护气体相配合可进行平焊、仰焊和全位置焊。这种焊接方法通常用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢和铸铁。第80页，共191页。81第二节压力焊及钎焊

内容包括：一、电阻焊二、摩擦焊三、钎焊

第81页，共191页。82电阻焊

电阻焊原理

电阻焊是焊件组合后通过电极施加压力，利用电流流过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之在加压条件形成接头的一种焊接方法。第82页，共191页。83电阻焊

电阻焊按工艺特点主要分有：点焊、缝焊、凸焊和对焊；按所用电流波形分有交流、直流和脉冲电流三大类。

第83页，共191页。84

点焊

点焊原理

点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，接通电流后利用电阻热将焊件局部熔化，形成焊点的方法。第84页，共191页。85点焊视频第85页，共191页。86点焊区枝晶组织Anopticalmicrographshowsthechangeindendritemorphologyfromcellulartodendriticasthegrowthvelocityincreasestowardthecenterofspotweld(frombottomtotop)afterthespotweldarcisextinguished.第86页，共191页。87点焊点焊方法分类

按供电方式可分为：单面点焊、双面点焊和间接点焊。按一次形成的焊点数可分为：单点点焊，双点点焊和多点点焊。按焊接电流波形可分为：工频点焊、电容储能点焊、直流冲击波点焊、三相低频点焊和次级整流点焊。第87页，共191页。88点焊

各种点焊方法图示第88页，共191页。89点焊点焊应用

点焊是一种高速、经济的连接方法。它适合于制造可以采用搭接接头不要求气密，厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。可焊材料为低碳钢、淬火钢、镀锌钢板、不锈钢、铝合金和铜合金等。这种方法广泛应用在电子、仪表、家用电器、建筑工程、交通运输及航空、航天工业中。

第89页，共191页。90缝焊

缝焊原理

缝焊是焊件装配成搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，从而产生一连串熔核相互搭叠的密封焊缝的电阻焊方法。第90页，共191页。91缝焊

缝焊原理第91页，共191页。92缝焊缝焊方法分类

按通电和工件运动方式缝焊方法可分为三类。

1)连续缝焊

2)断续缝焊

3)步进缝焊第92页，共191页。93连续缝焊

滚盘连续转动，电流不断通过工件。这种方法易使工件表面过热电极磨损严重，因而很少使用。但在高速缝焊(4-15m/min)中仍有使用工频交流电焊接的，50Hz交流电的每半周将形成一个焊点，交流电过零时相当于休止时间，这相当于下述的断续缝焊。此方法在制桶、制罐工业中获得应用。第93页，共191页。94断续缝焊

滚盘连续转动，电流断续通过工件，形成的焊缝由彼此搭接的熔核组成。这种方法被广泛应用于1．5mm以下的各种钢、高温合金和钛合金的焊接。第94页，共191页。95步进缝焊

滚盘断续转动，电流在滚盘不动时通过工件。由于金属的熔化和结晶均在滚盘不动时进行，改善了散热和压固条件，因而有效提高焊接质量，延长滚盘寿命。这种方法多用于铝、镁合金的焊接。第95页，共191页。96缝焊缝焊应用

缝焊广泛应用在家用电器(电冰箱壳体)、交通运输(汽车、拖拉机油箱)及航空航天(燃料油箱)等工业中要求密封性的接头制造上，有时也用来连接普通钣金件。被焊材料厚度通常在。可焊材料为低碳钢、合金结构钢、不锈钢、耐热钢、铝合金、钛合金等。铜不能缝焊，黄铜也难以缝焊。第96页，共191页。97凸焊

凸焊是在一个焊件的贴合面上预先加工出一个或多个凸起点，使其与另一焊件表面相接触加压并通电加热，凸点压塌后，使这些接触点形成焊点的一种电阻焊方法。凸焊是在点焊基础上发展起来的，利用预先加工出的凸起点或零件固有的型面、倒角达到提高贴合面压强与电流密度的目的；同时采用较大的平扳电极来降低电极与工件接触面的压强和电流密度，从而消除工件表面压痕，提高电极寿命。第97页，共191页。98凸焊凸焊基本类型1.单点、多点凸焊2.环焊3.T形焊4.滚凸焊5.线材交叉凸焊第98页，共191页。99凸焊基本类型第99页，共191页。100凸焊凸焊应用

凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。除可进行板件凸焊外，还可进行螺帽、螺钉类零件的凸焊，线材交叉凸焊，管于凸焊和板材T型凸焊。板件凸焊最佳厚度为。凸焊不适宜于铝、铜、镍等软金属。第100页，共191页。101对焊

对焊原理

把两焊件端部相对放置并沿轴线对准，利用焊接电流加热方法。第101页，共191页。102对焊

对焊方法分类

分为电阻对焊和闪光对焊两类。第102页，共191页。103

电阻对焊

特点是先将两焊件压紧，然后在压紧状态下通电焊接。电阻对焊时，由于焊件加热温度沿径向分布不易均匀，因此这一方法仅适宜焊接截面积小于250mm2，端面形状相同(棒或厚壁管)，氧化物易于挤出的材料，如碳素钢、不锈钢、钢和铝等。它具有接头光滑．毛刺小，焊接过程简单的特点。第103页，共191页。104

闪光对焊

特点是先接通电源，然后逐步使两焊件端面靠近，开始是端面个别点接触导电，因通过电流密度很大，接触点很快熔化并爆破，随焊件的再靠近接触点在端面上随机不断产生与爆破(产生闪光)，使焊件端面加热均化，然后迅速顶锻完成焊接。闪光对焊分连续闪光焊和预热闪光焊两种。

连续闪光焊由闪光阶段和顶锻阶段两个主要阶段连续完成。

预热闪光焊则在闪光阶段之前先从断续电流反复几次加热焊件，然后再进入闪光和顶锻阶段。第104页，共191页。105连续闪光焊主要用途

连续闪光焊主要适用于断面为1000mm2左右的闭合零件拼口焊，如车圈、铝窗等。预热闪光焊则适合焊5000-10000mm2大型截面黑色金属零件，如钢轨的接长。凡是可以锻造的金属都能进行闪光焊，有低碳钢、中、高强度低合金钢、工具钢、不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金、钼合金、镍合金和钛合金。若仔细控制焊接条件，甚至还可以连接许多异种金属组件。第105页，共191页。106

对焊应用范围

1)工件接长。带钢、线材、型材、石油和天然气输送管的对焊接长。

2)环形工件的对接。如自行车、摩托车轮圈、链环的对焊。

3)部件的组焊。将简单的锻造、冲压、轧制和机加工零件对焊成复杂零件。

4)异种金属对焊。如刀具刃部(高速钢)与柄部(中碳钢)，铜铝导电接头对焊。

第106页，共191页。107摩擦焊

摩擦焊原理

利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使工件端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻加压，完成焊接的一种压力焊方法。第107页，共191页。108摩擦焊摩擦焊方法分类

根据工件相对摩擦运动轨迹可分为旋转摩擦焊和轨道摩擦焊两种。根据机械供给方式可分为连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊两种。第108页，共191页。109Frictionstirwelding原理图第109页，共191页。110摩擦焊摩擦焊应用1)代替锻造、铸造和部分机械加工。凡是接头部分具有紧凑回转断面，几乎都可以采用摩擦焊方法。

2)可以焊接大多数同种或异种金属。高温时，塑性良好的同种金属以及能够互相固溶和扩散的异种金属，都具有良好的焊接性。高温强度高、塑性低、导热性好的材料不容易焊接．如不锈钢一铜、硬质合金一钢等。活性金属(如钛、铅等)、淬硬性好的钢材．表面氧化膜不易破碎或有镀膜、渗层及摩擦系数太小(如铸铁、黄铜等)的金属很难焊接。第110页，共191页。111钎焊

钎焊原理及特点

钎焊与熔焊、压焊之间，虽有某些共同之处，但也有本质差别。钎焊常以搭接形式装配，焊件之间保持很小的间隙，采用熔点比母材熔点低的金属材料作为钎料，在低于母材熔点而高于钎料熔点的温度下加热，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。第111页，共191页。112钎焊钎焊特点(优点)1)加热温度低，对母材组织和性能影响小且容易保证焊件尺寸精度。

2)可实现异种金属或合金，金属与非金属的连接。

3)某些钎焊方法可一次焊接完成几十条或成百条钎缝，生产工率高。但钎焊接头的强度较低，耐热性差、装配精度要求高。第112页，共191页。113钎焊

钎焊方法分类

按钎料熔点分类:

可分为软钎焊和硬钎焊。

1)软钎焊。钎料熔点低于450℃。

2)硬钎焊。钎料熔点高于450℃。第113页，共191页。114钎焊

按应用热源分类

1)火焰钎焊

2)电阻钎焊

3)感应钎焊

4)浸沾钎焊

5)炉中钎焊第114页，共191页。115火焰钎焊

所用可燃气体可以是乙炔、丙烷、石油气、雾化石油、煤气等。助燃气体为氧气和压缩空气。火焰钎焊设备简单轻便，容易自制，燃气来源广泛。主要用铜基钎料或银基钎料钎焊碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金的薄壁和小型焊件。也用铝基钎料钎焊铝及铝合金。第115页，共191页。116

电阻钎焊

它和电阻焊相似，依靠焊接电流通过钎焊处所产生的电阻热来加热焊件和熔化钎料。

电阻钎焊使用低电压大电流进行钎焊，通常可在普通的电阻焊机上进行，也可使用专门的电阻钎焊设备。根据导电率的不同要求，电阻钎焊的电极可采用石墨、铜合金、耐热钢、高温合金和难熔金属制造。一般电极应有较高导电率，而用作加热的电极则需要高电阻材料。此种钎焊方法适用于钎焊接头尺寸不太大．形状简单的零件。第116页，共191页。117感应钎焊

焊件的待钎焊部位置于交变磁场中，通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来完成钎焊的方法。感应钎焊可在空气中，真空中或保护气体中进行。感应钎焊广泛地用于钢、不锈钢、铜及铜合金、高温合金等具有对称形状零件的钎焊，它特别适合于管件套接、管和法兰、轴与轴套之类的接头。第117页，共191页。118浸沾钎焊

浸沾钎焊(液体介质中钎焊)是把焊件局部或整体地浸入盐混合溶液或钎料溶液中，并依靠这些液体介质的热量来实现钎焊。浸沾钎焊按液体介质不同分为盐浴钎焊和熔化钎料中浸沾钎焊两类。第118页，共191页。119盐浴钎焊

盐浴钎焊主要用于硬钎焊。盐液既起加热作用又起保护作用。它的优点是生产率高，容易实现机械化，适宜于批量生产。

不足之处是需要使用大量盐类，盐溶液大量散失热量并放出腐蚀性蒸汽，同时遇水有爆炸危险，劳动条件差，不适宜钎焊有深孔，盲孔和封闭型的焊件，因为盐液很难流入这些孔中，流入的盐液也较难排净。第119页，共191页。120熔化钎料中浸沾钎焊

熔化钎料中浸沾钎焊是将装配好的焊件浸入熔态钎料中，依靠熔态钎料的热量使焊件加热到规定温度，与此同时．钎料浸入接头间隙完成钎焊。目前，这种方法主要用于以软钎料钎焊钢、铜及铜合金。特别是那些钎缝多而密集的产品，如蜂窝式换热器、电机电枢、汽车水箱等。第120页，共191页。121

炉中钎焊

利用电炉来加热焊件进行钎焊的方法。炉中钎焊分空气炉中钎焊、保护气氛炉中钎焊和真空炉中钎焊三种。炉中钎焊的特点是焊件整体加热，焊件受热均匀，变形小。保护气氛炉中钎焊所用气体有氢气和一氧化碳，它们不仅能防止空气侵入，还能还原焊件表面氧化物。另外，还可用惰性气体氩进行保护。第121页，共191页。122钎焊方法选择第122页，共191页。123

第三节常用金属材料焊接

内容包括：一、结构钢的焊接二、不锈钢的焊接三、有色金属的焊接

第123页，共191页。124结构钢的焊接

1．碳钢的焊接

(1)低碳钢的焊接

(2)中碳钢的焊接2．合金结构钢的焊接

(1)高强钢的焊接

1)热轧钢及正火钢的焊接

2)低碳调质纲的焊接

3)中碳调质钢的焊接

(2)珠光体耐热钢的焊接

第124页，共191页。125碳钢的焊接

低碳钢的焊接

低碳钢含碳量低，硅、锰含量少，其焊接性优良。目前，手工电弧焊、埋弧焊、电渣焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、电阻焊、气焊及钎焊都是焊接低碳钢的成熟焊接方法。第125页，共191页。126碳钢的焊接中碳钢的焊接

当含碳量接近wc＝0．30％，而含锰量不高时，焊接性良好。但随含碳量的增加，焊接性变差。大多数情况下，中碳钢焊接需要预热和控制层间温度(指在多层焊中，在焊后续焊道时，其前一相邻焊道所保持的最低温度)，以降低焊缝和热影响区冷却速度，从而防止产生马氏体，引起开裂。第126页，共191页。127碳钢的焊接

采用手工电弧焊时，若要求焊缝与母材等强，应尽量选用与母材强度级别相等的低氢焊条。若不要求等强时，则可以选用强度级别比母材低一档的低氢焊条。例如母材为490MPa级．则焊条可用J426或J427。第127页，共191页。128合金结构钢的焊接

合金结构钢所含合金元素总量(质量分数)低于5％，但它的类型很多，各类钢的合金系统也不尽相同，按合金钢的应用场合来分，可分为强度用钢和特殊用钢两种。

强度用钢合金化主要目的是提高钢材强度，并保证钢材有足够的塑性和韧性。

特殊用钢是具有高温性能、低温性能和耐蚀性能等特殊使用性能的可焊钢。第128页，共191页。129高强钢的焊接

这类钢按屈服点的高低以及热处理状态又分为：

1.热轧钢及正火钢

2.低碳调质钢

3.中碳调质钢。

第129页，共191页。130高强钢的焊接热轧钢及正火钢的焊接

热轧钢及正火钢是非热处理强化钢。屈服强度为294-490MPa。典型热轧钢有：09MnV、09MnNb、16Mn、15MnV等。典型正火钢有15MnVN、14MnMoV、18MnMoNb等。热轧、正火钢按其用途还可分为：压力容器用钢，如16MnR、15MnVR、16MnVNR、18MnMoNbR等；锅炉用钢，如16Mng、18MnMoNbg、14MnMoVg；焊接气瓶用钢、桥梁用钢等。第130页，共191页。131热轧钢及正火钢的焊接热轧钢及正火钢的焊接要点是：①抗热裂性比较好。②有一定的冷裂倾向。③沉淀强化的钢种(如15MnTi、15MnVN、14MnMoV、18MnMoNb等)有产生再热裂纹的倾向。④热轧钢在制造厚大件时，有层状撕裂的危险⑤这类钢不存在热影响区软化问题，但有过热区脆化问题。第131页，共191页。132高强钢的焊接低碳调质钢的焊接

调质钢除合金元素强化外，还须进行调质热处理强化。低碳调质钢的屈服强度为441-980MPa。典型钢号有14MnMoVN、14MnMoNbB、WEL-TEN62CF(日本)、WEL-TEN70(日本)、T-1(美国)、HY-80(美国)等。第132页，共191页。133低碳调质钢的焊接低碳调质钢的焊接要点是：①一般含碳量低，而含锰量高，因此热裂倾向小。高镍低锰类低合金高强钢对液化裂纹比较敏感。②冷裂纹倾向比较大，但只要工艺合适，冷裂纹是呵以避免的。③有一定的再热裂纹敏感性(如14MnMoNbB钢中碳化物形成元素Mo、Nb、B共同作用结果使其易产生再热裂纹)。④对层状撕裂不敏感。⑤有过热区脆化和热影响区软化问题。第133页，共191页。134高强钢的焊接中碳调质钢的焊接

这类钢的屈服强度达到880-1176MPa，钢中的含碳量较高％％)，并加入合金元素(如Mn、Si、Cr、Ni、B、Mo、W、V、Ti等)以保证钢的淬透性和消除回火脆性。典型中碳调质钢有30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、35CrMoA、35CrMoVA等。第134页，共191页。135中碳调质钢的焊接中碳调质钢的焊接性要点是：①钢的淬硬倾向大，近缝区易出现马氏体组织，冷裂倾向大。②钢中碳及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大，偏析倾向也较大，因而具有较大热裂倾向。③有再热裂纹倾向。④由于含碳量高，合金元素多，焊后淬火区极易出现淬硕的高碳粗大马氏体，导致严重脆化。⑤凡钢材在调质状态下焊接，焊后热影响区总有软化区。第135页，共191页。136珠光体耐热钢的焊接

珠光体耐热钢是Cr-Mo为基的低、中合金钢，在600℃以下具有很好的抗氧化性和热强性，还有良好的抗硫腐蚀和抗氢蚀性能，且具有优良的工艺性能和物理性能，为其它耐热材料所不及。常用于制造动力工业、石油化工等部门中高温条件下工作的构件。典型钢号有12CrMo、15CrMo、12Cr5Mo、12CrlMoV等。第136页，共191页。137珠光体耐热钢的焊接性要点是：

①珠光体耐热钢从含碳量和合金元素含量来看，和低碳调质钢相近，因而焊接性也相近。②主要问题是冷裂纹、再热裂纹、粗晶区脆化以及热影响区软化。常用焊接方法以手工电弧焊为主，埋弧焊和电渣焊也经常应用，气体保护焊及窄间隙焊的应用也正在扩大。焊接珠光体耐热钢时应选择化学成分类型相应的耐热钢焊条。例如焊12CrlMoV钢时，应选用牌号为R310或R317焊条。第137页，共191页。138不锈钢的焊接

内容包括：一、奥氏体不锈钢的焊接二、马氏体不锈钢焊接三、铁素体不锈钢焊接

第138页，共191页。139奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢的焊接

焊接奥氏体不锈钢的主要问题是热裂纹、脆化、晶间腐蚀和应力腐蚀。此外，因导热性差，线膨胀系数大，焊接变形也大。奥氏体钢焊接时在焊缝及近缝区都可能产生热裂纹，含Ni量越高，产生热裂纹倾向超大，而且越不容易控制。防止措施是严格限制S、P等杂质的含量，适当提高Mn和Mo，减少C和Cu含量。采用小线能量、短弧焊、窄焊道技术，选用低氢焊条或无氧焊剂。防止接头脆化的主要措施是严格控制焊缝中铁素体含量(体积分数)2％-7％，因为475℃脆化和σ相脆化易出现在铁素体含量高的焊缝中。第139页，共191页。140晶间腐蚀

晶间腐蚀可能在奥氏体钢接头的三个部位产生这三个部位是：焊缝腐蚀区、热影响区敏化腐蚀区、刀状腐蚀区，在同一焊接接头上并不能同时出现这三个晶间腐蚀区。第140页，共191页。141防止晶间腐蚀的主要措施有：①尽量降低母材及焊缝中含碳量；②采用热量集中的焊接方法，小的焊接线能量，多道焊、焊缝背面加铜衬垫等措施使接头快速冷却，使焊缝和热影响区在450-850℃的停留时间尽量缩短；③在钢中添加稳定化元素Ti、Nb等；④在钢及焊缝金属中加铁素体形成元素，从而获得奥氏体加少量铁素体的双相组织；⑤焊后进行固溶处理(加热至1050-l150℃，保温后淬火)或稳定化处理(加热至850℃，保温2h后空冷)。

奥氏体不锈钢的焊接第141页，共191页。142减缓或防止应力腐蚀开裂的主要措施

奥氏体钢焊接接头过热区对应力腐蚀开裂(金属材料，包括焊接接头，在一定温度下受拉应力和腐蚀介质的共同作用而产生的开裂)最敏感。①焊后消除或减少焊接残余应力；②选用奥氏体—铁素体双相组织的母材或焊接材料；③采用高Ni（达40％）的铬镍不锈钢焊条。奥氏体不锈钢的焊接第142页，共191页。143奥氏体不锈钢的焊接第143页，共191页。144奥氏体不锈钢的焊接第144页，共191页。145有色金属的焊接

内容包括：

1．铝及铝合金的焊接2．铜及铜合金的焊接

第145页，共191页。146铝及铝合金的焊接根据铝合金的化学成分和制造工艺可分为两类:1)变形铝合金

2)铸造铝合金在变形铝合金中，又可分为两种:1)不能热处理强化铝合金

2)可热处理强化铝合金第146页，共191页。147铝及铝合金的焊接

不能热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化来提高力学性能。主要有铝锰合金(如LF21)及铝镁合金(如LF2、LF3、LF5、LF11等)。这类合金强度中等，塑性及耐蚀性好(故又称为防锈铝)，焊接性好。

热处理强化铝合金包括硬铝(如LYl、LY2、…、LYl7)、超硬铝(如LC3、LC4、LC5、LC6及LC9)和锻铝(如LDl、LD2、LD5、LD6等)，经固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。这类铝合金经热处理后抗拉强度显著提高．但焊接性较差，特别是在熔化焊时，产生焊接热裂纹的倾向较大，焊接接头力学性能下降较严重。第147页，共191页。148铝及铝合金焊接性铝及铝合金熔焊时有如下特点：1)有很强的氧化能力。2)有较大的导热系数和比热容。3)有热裂倾向。4)容易产生气孔。5)由于焊接热的作用，使近缝区出现软化现象。第148页，共191页。149铝及铝合金焊接性防止热裂纹的措施

解决热裂纹的关健在于选择合适的焊丝、控制焊缝的成分和配以合理的焊接工艺参数。硬铝及超硬铝由于成分复杂，产生裂纹倾向大，在原合金系统中进行成分调整难以改善抗裂性。因此，常用含硅5％(质量分数)的Al-Si合金焊丝(SAlSi-1)来解决裂纹问题。这种焊丝能够形成足够数量的低熔点共晶物，这些低熔点共晶物流动性好，结晶温度区间窄．凝固时收缩率小，焊接应力低，因而治愈裂纹的能力强。但这种焊丝强度低，达不到母材强度水平。对于A1-Mg合金，则要采用含WMg＝5％的A1-Mg焊丝(SAlMg-5)。采用热能集中的焊接方法(如MIG焊)，有利于减少裂纹。在焊接裂纹倾向大的铝合金时，不宜采用大电流和高焊速。第149页，共191页。150铝及铝合金焊接性防止气孔的措施

应从两方面采取措施：①限制氢的来源。②制定合理焊接工艺参数。如在钨极氩弧焊时，采用较大焊接电流并配以较高焊速，这样既保证了根部熔透，又缩短了熔池存在时间，限制了氢的溶人。在熔化极气体保护焊时，采用较大焊接电流并配以较慢焊速，延长了熔池存在时间，有利于氢气的进出。在氩弧焊时，还可以在保护气体中加少量CO2和O2等氧化性气体，使保护气氛中氢氧化而降低氢的分压，防止氢气孔的产生。第150页，共191页。151铜及铜合金的焊接

纯铜又称为紫铜。铜合金大致分为三类:

黄铜

青铜

白铜

第151页，共191页。152铜及铜合金的焊接性

1)焊缝成形能力差。

铜及其合金的导热系数比碳钢大7-11倍，焊接时大量热从加热区散失，使母材与填充金属难以熔合。液态铜的表面张力比铁小1／3，流动性比钢大1-1.5，表面成形能力差。第152页，共191页。153铜及铜合金的焊接性2)焊缝热裂倾向大

主要是铜的氧化物(Cu2O)与铜形成低熔共晶体在焊缝中产生热裂纹；其次，铜及合金中存在低熔点的铅(Pb)、铋(Bi)等不溶于铜的有害元素，也容易生成Cu+Pb、Cu+Bi低熔点共晶体导致热裂。第153页，共191页。154铜及铜合金的焊接性

3)气孔倾向严重。

熔化焊焊铜及其合金时，气孔出现的倾向要比低碳钢严重得多。所形成的气孔几乎可以分布在焊缝中的各个部位。气孔是铜及其合金熔化焊的主要困难。气孔主要是由溶解性气体氢直接引起的扩散性气孔和氧化还原反应引起的反应气孔(水蒸气和CO2气孔)。第154页，共191页。155铜及铜合金的焊接性

4)接头性能下降

熔化焊过程中，由于焊缝与热影响区晶粒严重长大，杂质和合金元素的接入，有用合金元素的氧化、蒸发使接头性能发生根大变化。它主要表现在：①塑性严重破坏。焊缝及热影响区晶粒变粗大，各种脆性低熔点共晶物出现在晶界，使接头塑性和韧性显著下降。②耐蚀性下降。铜合金的耐蚀性是靠Zn、Mn、Ni、A1等元素合金化而获得。熔化焊时这些元素蒸发和烧损使接头耐蚀性下降。③导电性下降。熔化焊过程杂质和合金元素的熔入都将使接头导电性下降。第155页，共191页。156铜及铜合金的焊接第156页，共191页。157第四节焊接力学

内容包括：一、焊接应力与变形二、焊接结构强度

第157页，共191页。158焊接应力与变形焊接应力与变形的形成设有一块平板条，在其中心堆焊一道焊缝。过程可分为加热阶段和冷却阶段来描述。第158页，共191页。159焊接应力与变形加热阶段

焊缝和近缝区温度很高，焊缝及近缝区的自由热膨胀变形将受邻近低温区域所约束而被压缩；同时，低温区域似乎也受焊缝高温区膨胀的影响而被拉伸。即产生变形。由于不是自由膨胀，因此同时也有瞬时热应力，焊缝及邻近区域为压应力，远离焊缝两侧为拉应力。由于焊缝及邻近区域T＞800℃，材料已丧失弹性，被限制膨胀的部分产生的是压缩塑性变形。第159页，共191页。160焊接应力与变形冷却阶段

冷却到室温时，由于焊缝附近残留着一个压缩塑性变形区，冷却收缩的位移即为残余变形。与此同时，由于不是自由的冷却收缩，因此也有残余应力产生，焊缝及邻近区被限制收缩而为残余拉应力，远离焊缝两侧则为压应力。不均匀加热与冷却也同样在沿着焊缝方向产生应力与变形。第160页，