焊接基础知识培训

焊接基础知识培训第一页，共六十二页，编辑于2023年，星期日培训内容主要内容:

一、焊接技术的应用及意义 二、焊接基础知识 三、柳工的焊接方法介绍 四、焊接设备及工具五、焊接材料六、焊接接头型式七、主要焊接参数八、焊接缺陷第二页，共六十二页，编辑于2023年，星期日一、焊接技术的应用及意义

焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。随着人类社会对物质文明的追求、各种新材料的不断开发及科学技术的不断发展，焊接技术已成为一门独立的学科。它广泛地应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、桥梁、船舶、建筑，以及各种金属结构等工业部门。焊接技术在推动我国的经济建设和发展科学事业上起着重要作用。国家体育场“鸟巢”第三页，共六十二页，编辑于2023年，星期日一、焊接技术的应用及意义“鸟巢”钢结构（外部）“鸟巢”钢结构（内部）

复杂的、堪称完美的钢结构的连接！第四页，共六十二页，编辑于2023年，星期日一、焊接技术的应用及意义

设计要求全部焊缝为全熔透一级焊缝，其焊缝总长超过了31万米，整个鸟巢所消耗的焊材达2100吨以上，整个工程的焊缝经100%超声波探伤其一次合格率高达99.7%，令人信服地成为建筑钢结构焊接工程之典范。焊接特点：1、焊接量大及板厚。

拼装焊缝达8000余米；大部分组合柱的内柱的板厚全部超过60mm，最厚的板厚达110mm。2、特殊钢的焊接。

有GS-20Mn5V（铸钢，调质）、Q460E（Z35）的焊接。其中Q460E钢材的焊接，根据有关资料的搜索，Q460E钢材日本焊接过的板厚最厚为80mm，而本工程焊接的Q460E板厚达到110mm，这在世界上是首次大板厚、大规模使用。第五页，共六十二页，编辑于2023年，星期日一、焊接技术的应用及意义3、变形难以控制。

杆件截面均为箱型断面，整体构件为复杂型弯扭构件，且无以往经验可借鉴，所以焊接产生的应力、变形收缩值和层状撕裂很难控制。

4、焊接质量要求高。

所有现场拼装焊缝为一级焊缝，焊缝余高0～1mm，焊缝宽度偏差不超过3mm，焊缝外观成型美观等。

在工程机械行业，结构件的焊接制造技术对提高企业竞争能力具有很大的现实意义和经济价值！第六页，共六十二页，编辑于2023年，星期日

固体材质是由各类键结合在一起的，金属是由金属键结合在一起的。两个原子之间的结合力大小决定于二者之间的引力与斥力共同作用的结果。

当原子间的距离为rA时，结合力最大。对于大多数金属，rA≈0.3~0.5nm。也就是说当两个被焊的固体金属表面接近到相距rA

时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。措施：（1）对被焊的材质施加压力（2）对被焊材料加热（局部或整体）焊接过程演示：二、焊接基础知识1、焊接基本原理第七页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊接：是利用加热、加压,或者两者兼用，并用填充材料（也可以不用），使两焊件达到原子间结合，从而形成永久性连接的工艺过程。电源的种类：交流弧焊电源、直流弧焊电源、脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源。交流弧焊电源：结构简单，成本低，效率高；但电弧稳定性较差，一般用于手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊。直流弧焊电源：制造方便、空载损耗小、噪声小；可作各种弧焊方法的电源。脉冲弧焊电源：效率超高、输入线能量小；对于热输入量比较敏感的高合金材料、薄板和全位置焊接具有独特的优点。逆变式弧焊电源：高效节能、质量轻、体积小、焊接性能好；可应用于各种弧焊方法。

二、焊接基础知识2、焊接相关概念第八页，共六十二页，编辑于2023年，星期日电源的极性：正极性和反极性正接——焊件接电源输出端的正极，焊钳接负极，称为正极性。反接——焊件接电源输出端的负极，焊钳接正极，称为反极性。电弧：是在电极与金属间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。熔化极气保焊采用直流反接（工件接负极），这时电弧稳定。电弧的静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。通常把金属的电阻看成一个常数，其电压与电流的关系满足欧姆定律，U=IR,所以静特性曲线是直线。二、焊接基础知识2、焊接相关概念第九页，共六十二页，编辑于2023年，星期日二、焊接基础知识2、焊接相关概念金属的静特性曲线电弧的静特性曲线

电弧电阻的大小与电弧温度有关，当I较小时，T较低，气体电离程度低，R较大；当I增大时，T增高，气体电离程度增高，R下降。因此电弧静特性曲线呈U形。并且分三部分：下降特性（ab段）、水平特性（bc段）和上升特性（cd段）

。第十页，共六十二页，编辑于2023年，星期日二、焊接基础知识2、焊接相关概念CO2气体保护焊和富Ar焊（MAG焊）以及细丝（直径φ≤3mm）的直流埋弧焊自动焊，电弧静特性是上升的，采用的是等速送丝控制系统；通常的埋弧焊（焊丝直径大于3mm），电弧静特性是平的，采用变速送丝控制系统。电弧长度对电弧静特性曲线的影响L1、L2、L3为电弧长度，且L1＞L2＞L3电弧长度减小时，电弧电压增加，电弧静特性曲线将提高。弧长缩短时，电弧静特性曲线将下降。因此，一个弧长对应一条电弧静特性曲线，但其其本形状不变，只是曲线上下移动。第十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期日基本焊接方法熔化焊钎焊冷压焊激光焊超声波焊爆炸焊电弧焊电阻点焊气焊摩擦焊熔化极二、焊接基础知识3、焊接方法分类固相焊非熔化极第十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期日熔化极气体保护电弧焊(GMAW)实心焊丝药芯焊丝活性气体保护焊（MAG焊）惰性气体保护焊（MIG焊）CO2气体保护焊（CO2焊）ArAr＋H2HeAr＋O2Ar＋O2＋CO2Ar＋CO2CO2CO2＋O2CO2Ar＋CO2二、焊接基础知识4、熔化极气体保护焊分类第十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期日柳工采用的主要是熔化极气保焊（GMAW）大部分使用镀铜实芯焊丝，只在结构件二厂的油箱焊接上应用药芯焊丝。柳工装载机结构件的焊接主要采用MAG焊，其气体混合比为:80%Ar+20%CO2

挖掘机焊接采用的是CO2气体保护焊柳工主要在总装厂的现场焊接采用碳钢焊条进行手弧焊，在路面公司的铲斗上采用堆焊焊条进行手弧堆焊，在铸造公司采用碳钢焊条进行手弧铸钢补焊、采用铸铁焊条进行手弧铸铁补焊三、柳工的焊接方法介绍1、柳工焊接方法应用介绍第十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期日柳工在福利厂采用脉冲钨极氩弧焊进行油管的管-管全位置焊接。三、柳工的焊接方法介绍第十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期日柳工在液压件公司采用连续驱动摩擦焊进行活塞杆的自动焊接。液压件公司的C-120C摩擦焊机

三、柳工的焊接方法介绍第十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期日

保护气体：CO2

适用：焊接碳钢、低合金结构钢；磨损零件的堆焊；铸件缺陷的补焊。按焊丝：实芯焊丝、药芯焊丝CO2气体保护焊按焊丝直径：直径0.5~1.6mm，细丝CO2气保焊直径大于1.6mm，粗丝CO2气保焊。

2、CO2气体保护焊三、柳工的焊接方法介绍第十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期日CO2气体保护焊的特点：优点：采用明弧，可见度好，操作方便；电弧穿透力强，焊丝熔化率高，易实现自动化，生产效率高；焊接应力和变形小，能解决薄板的烧穿和变形问题；焊接成本低，仅为埋弧焊和焊条电弧焊的40%-50%；抗油、锈能力强，焊缝金属含氢量低；缺点：氧化性强，合金元素烧损严重，飞溅大；焊缝成形欠美观；防风能力差，容易产生气孔（CO和N气孔）。三、柳工的焊接方法介绍第十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期日三、柳工的焊接方法介绍3、富氩焊保护气体：80%Ar+20%CO2适用：焊接碳钢、低合金钢、不锈钢等。纯Ar（MIG）：焊接冶金过程简单，焊缝纯度高，易实现射流过渡；焊缝成形差（阴极漂移），能量密度低，成本高。CO2作用：提高电弧稳定性，改善焊缝成形；增大电弧的热功率和能量密度。第十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期日三、柳工的焊接方法介绍CO2含量增加，焊缝拉伸强度下降；CO2含量小于20%时，焊缝金属的冲击韧性最好；CO2含量进一步增加时，冲击韧性逐步变差。因此，富氩焊CO2含量一般在15%~20%之间。富氩焊与CO2气保焊相比优点：电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅很少等。缺点：成本高。

第二十页，共六十二页，编辑于2023年，星期日四、焊接设备及防护用品1、焊机第二十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期日四、焊接设备及防护用品2、焊枪及配件导电嘴喷嘴第二十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期日四、焊接设备及防护用品3、送丝系统专用送丝轮多用送丝轮第二十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期日四、焊接设备及防护用品

4、防护用品

手持式面罩

黑白玻璃

黑玻璃

自动变光面罩

安全帽式面罩

手持式塑钢面罩第二十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期日四、焊接设备及防护用品

时尚版头巾

4、防护用品

防护服

全套防护服第二十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期日五、焊接材料1、焊丝

普通低碳钢焊丝焊丝成分范围焊丝牌号：H08MnSi、H08Mn2Si、H08Mn2SiA、

H11MnSi、H11Mn2SiA焊丝直径：0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、

2.0mm、2.5mm、3mm、3.2mm等以常用的ER50-6为例元素CMnSiSPCu其他含量（﹪）0.06~0.0151.40~1.850.8~1.15≤0.025≤0.035≤0.50≤0.50第二十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期日五、焊接辅助材料

2、焊条按照用途分类：碳素钢焊条(E)、低合金钢焊条(E)、不锈钢焊条(E)

、堆焊焊条(ED)

、铸铁焊条(EZ)

、铜及铜合金焊条(ECu)

、特殊用途焊条(TS)等。焊条选用原则：1、考虑母材的力学性能和化学成分，低碳钢和低合金高强钢，选用焊条的抗拉强度与母材相同或稍高于母材。对于裂纹敏感性较高的钢种或刚度较大的焊接结构，为提高焊接接头在消除应力时的抗裂能力，焊条的抗拉强度稍低于母材。2、考虑焊件的工作条件，载荷、介质和温度等。高温条件下选用耐热钢焊条，接触腐蚀性介质时选用不锈钢焊条。3、考虑焊接结构复杂程度与刚度，形状复杂、结构刚度大及大厚度的焊件，由于焊接过程中产生较大的焊接应力，因此必须采用抗裂性能好的低氢型焊条。第二十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期日五、焊接辅助材料

3、焊剂

焊剂是埋弧焊和电渣焊焊接过程中保证焊缝质量的重要材料，在焊接时能够熔化成熔渣（有的也有气体），防止了空气中有害气体氧、氮的侵入，并且向熔池过渡有益的合金元素，对熔池金属起保护和冶金作用。另外熔渣覆盖在熔池表面上面，熔池在熔渣的内表面进行凝固，从而可以获得光滑美观的焊缝表面成形。常用焊剂的牌号：HJ431HJ431是碳素钢埋弧焊熔炼焊剂，它属于高硅高锰焊剂，其颜色为红棕色或淡黄色，成玻璃状颗粒，力度为0.4~3mm，可以交、直流两用，直流电源时采用反接。HJ431工艺性能良好，电弧稳定，焊缝美观，但抗锈能力一般。第二十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊接接头的内部组成，如图：1——焊缝2——熔合线3——热影响区（HAZ）4——母材1234

焊件在热能的作用下熔化形成熔池，热源离开熔池后，熔化金属（熔池里的母材金属和填充金属）冷却并结晶，即形成焊缝。在焊接过程中，近焊缝区的母材金属受到热能的作用，组织和性能均要发生变化，这部分母材金属称为热影响区。六、焊接接头形式第二十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊接接头型式可以分为：1、对接接头2、搭接接头3、T形接头4、角接接头六、焊接接头形式第三十页，共六十二页，编辑于2023年，星期日1、对接接头对接接头：两焊件同在一个平面上焊接而成的接头。特点:应力集中相对较小,能承受较大的静载荷和较高的疲劳交变载荷注意问题:

板厚不同,应将厚板削薄后对接。L≥3（δ2-δ1）Lδ2δ1δ2δ1L/2×√第三十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期日2、搭接接头搭接接头：两焊件相互错叠，在焊件端头进行焊接的接头。特点：应力分布不均匀，疲劳强度较低，焊前准备和装配工作比对接接头简单，横向收缩量比对接接头小，适用于被焊结构的狭小处以及密闭的焊接结构第三十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期日3、T形接头T型接头：两焊件相互垂直，在交角处进行焊接的接头。特点：应力分布不均匀，虽然承载能力低，但能承受各种方向的力和力矩，是比较理想的焊接接头形式。注意：这类接头应避免采用单面角焊缝，对于较厚的板，可采用K形坡口，如图b，根据受力情况决定是否需要焊透，这样做比不开坡口用大尺寸的角焊缝经济，而且疲劳强度高。对要求完全焊透的丁字接头，采用半V形坡口从一面焊，焊后清根焊满，如图c，比采用K形坡口施焊可靠。abc第三十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期日4、角接接头角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上进行焊接的接头。角接接头常用于箱形结构，常用的角接头如下图特点：承载能力低，但能承受各种方向的力和力矩。第三十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊接电流电弧电压焊丝直径保护气体成分和流量焊丝伸出长度焊接速度极性焊丝倾角

焊接参数相互间有一定的关系，只有合理匹配时，才能获得电弧稳定、焊缝美观、飞溅量小、熔合性好、焊缝质量高、焊接效率高的性能。七、主要焊接参数

正确选择焊接参数是保证结构件产品质量、生产效率重要条件之一。工艺参数会影响焊缝熔深，焊道几何形状和焊接质量。第三十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期日1、焊接电流富氩焊的熔滴过渡频率与电流的关系：I2是射流过渡的临界电流；射流过渡稳定且熔敷效率高，适合中厚板焊接。富氩焊焊接低碳钢，对于不同直径的焊丝，I2不同：

Φ1.2：I2=320A；

Φ1.6：I2=360A；实际生产中根据板厚调整：Φ1.2焊丝焊接电流：300～340A；

Φ1.6焊丝焊接电流：360～400A。对于6mm以下板，可采用电流小些的射滴过渡。七、主要焊接参数第三十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期日CO2气保焊一般采取短路过渡和细颗粒过渡。电流的大小取决于焊丝直径和焊件板厚：七、主要焊接参数第三十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期日2、电弧电压

在电流一定的情况下，电弧电压增加时焊道宽而平坦。

当电压过高时，将会产生气孔、飞溅和咬边现象。当电弧电压降低时，将会使焊道变窄，熔深变小，电压过低还会产生焊丝插桩现象。气孔七、主要焊接参数第三十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期日选择焊接电流和电弧电压需理解以下两点：同一规格焊丝，不同焊接电流区间，熔滴过渡方式和飞溅大小不同。电弧电压和焊接电流关系：U电压=I电流×5%+14+1～2焊接电缆每超1m，电压增加1V。七、主要焊接参数第三十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（3）焊接速度（中等）

焊接速度是指电弧沿焊接接头运动的线速度，其大小直接关系到焊接生产率和焊缝质量。速度过快会引起焊缝严重凹凸不平，易产生咬边、未焊透及气孔等缺陷；速度过慢则效率低，变形大，焊缝成形差；中等的焊接速度(约350mm/min)得到的焊缝质量最好。

七、主要焊接参数第四十页，共六十二页，编辑于2023年，星期日

焊丝干伸长度是导电嘴端头到焊丝端头的距离，为焊丝直径（Φ1.2

）的10～12倍最好，即12～15mm。过长，焊丝会熔断，飞溅严重，气体保护效果差；过短，飞溅物会堵塞喷嘴，影响保护效果，还影响视线，降低效率。七、主要焊接参数（4）焊丝干伸长度第四十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（5）CO2气体流量：气体流量过大会出现气体紊乱，把周围的空气卷入焊缝，形成气孔，并且使熔滴冷却加快，容易产生裂纹；气体流量过小时，气体没有足够的挺度，不能有效吸收电弧热量，气体保护性差，同样易形成气孔；通常要根据焊接材料和其工艺评定来考虑。裂纹气孔七、主要焊接参数第四十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊丝：CO2气保焊焊丝有实芯焊丝与药芯焊丝两种。柳工大部分使用镀铜实芯焊丝，只在附件公司的油箱焊接上应用药芯焊丝。药芯焊丝电弧焊（FCAW）是在实芯焊丝CO2焊接基础上发展的一种技术，具有显著的经济和技术优势，将来会取代相当部分的实芯焊丝CO2焊接的应用。七、主要焊接参数第四十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期日与实芯焊丝CO2焊相比，药芯焊丝CO2焊具有一下优点：焊接生产率更高；飞溅率低，通常仅为实芯焊丝CO2焊的1/3左右；气渣联合保护，冶金纯净度更高，焊缝外观成形光滑；熔敷效率高，焊材利用率高，能源消耗低。七、主要焊接参数第四十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期日CO2气保焊焊接参数：母材厚度或焊角尺寸电压/（V）电流/（A）焊丝直径/mm气流量（L/min）6mm以下18~2480~150实芯φ1.214~186mm以上30~40280~32018~23七、主要焊接参数第四十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊件在热能的作用下熔化形成熔池，热源离开熔池后，熔化金属（包括熔池里的母材金属和填充金属）冷却并结晶，即形成焊缝。

在焊接过程中，近焊缝区的母材金属受到热能的作用，组织和性能均要发生变化，这部分母材金属称为热影响区。焊缝金属、熔合线、热影响区以及邻近的母材组成焊接接头。八、焊接缺陷第四十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊接缺陷包括外部缺陷和内部缺陷。外部缺陷主要有：飞溅、咬边、焊瘤、凹坑、烧穿、以及焊缝表面形状及尺寸偏差等；内部缺陷主要有：裂纹、气孔、未熔合、未焊透等。裂纹、气孔也会出现在焊缝表面。八、焊接缺陷第四十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期日焊接缺陷产生原因主要有：1）焊接规范，如电流、电压、焊接速度选择不当；2）焊接操作不当。电弧过长、焊枪倾角、摆幅不合适；3）坡口钝边、间隙等设计不合理。第四十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（1）飞溅飞溅八、焊接缺陷第四十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（2）咬边：焊接造成的沿焊趾（或焊根）处出现的低于母材表面的凹陷或沟槽。危害：1）削弱接头强度和承载能力；2）产生应力集中；3）引发裂纹和断裂失效八、焊接缺陷第五十页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（3）焊瘤: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。焊瘤一般是单个的,有时也能形成长条状,在立焊、横焊、仰焊时多出现。危害：影响焊缝外观，使焊缝几何尺寸不连续，形成应力集中的缺口。八、焊接缺陷第五十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（4）凹坑：焊后在焊缝表面或背面形成低于母材表面的局部低洼缺陷。未焊满：由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽。危害：将会减小焊缝的有效工作截面，降低焊缝的承载能力。八、焊接缺陷第五十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（5）烧穿：焊接过程中熔化金属自坡口背面而流出，形成穿孔的缺陷。常发生于底层焊缝或薄板焊接中。焊接过热，停留时间过久，造成板件被烧穿。八、焊接缺陷第五十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（6）焊缝表面形状及尺寸偏差：对接焊缝超高、角焊缝凸度过大、焊缝宽度不齐、焊缝表面不规则等。危害：影响焊缝外观质量，易造成应力集中。八、焊接缺陷第五十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（1）裂纹裂纹八、焊接缺陷第五十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期日防止措施：

1）增大电压或减小焊接电流，以加宽焊道，而减少熔深；

2）降低焊接速度以加大焊道的横截面；

3）减慢收弧速度以减小焊缝末端冷却速度，适当地填充弧坑。八、焊接缺陷第五十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期日（2）气孔：焊接过程中产生的气泡在熔池冷却时来不及析出形成的。出现位置：焊缝内部与根部，焊缝表面。危害：影响焊缝外观质量，削弱焊缝的有效工作截面，降低焊缝的强度和塑性，贯穿性气孔则使焊缝的致密性破坏而造成渗漏。

当气孔深度大于0.5mm,需要反修八、焊接缺陷第五十七页，共六十二页，