工业机器人焊接工艺基础知识

焊接基础知识第1页CO2气体保护焊为提升本企业持证焊工技术水平，依据企业产品生产实际情况，对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题分述，包含焊接设备及焊接接头分类，各种位置焊接技术，焊缝缺点处理，焊接变形和预防方法。焊接设备选取，保养，故障处理。第2页影响焊接原因一.焊接三要素优异操作者合格焊接材料高品质焊接设备二.影响焊接质量几个因数1.材料原因母材和焊材成份。2.工艺原因焊接方法，坡口形式，加工质量，预热(板厚大于-36mmQ345钢需预热120-150度)，后热办法，层间温度控制，装配质量，电源种类和极性。3.工艺要求：焊接件所用材料应含有可焊性；焊缝布置应有利于降低焊接应力和变形；焊接接头形式、位置和尺寸应能满足焊接质量要求。4.结构原因设计时因考虑焊接接头应处于刚度较小状态，防止出现截面突变，余高过大，交叉焊缝等引发应力集中。5.使用条件工作温度高低，工作介质种类，载荷性质等。为提升本企业持证焊工技术水平，依据企业产品生产实际情况，对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题分述，包含焊接设备及焊接接头分类，各种位置焊接技术，焊缝缺点处理，焊接变形和预防方法。焊接设备选取，保养，故障处理。第3页二氧化碳气体保护焊优缺点

优点焊接速度快，引弧性能好，溶深大，焊接范围广，焊接质量好，溶敷效率高。缺点与手工焊比较：成型不够美观，焊接飞溅较大，抗风能力差，设备较复杂。为提升本企业持证焊工技术水平，依据企业产品生产实际情况，对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题分述，包含焊接设备及焊接接头分类，各种位置焊接技术，焊缝缺点处理，焊接变形和预防方法。焊接设备选取，保养，故障处理。第4页焊接接头种类

搭接接头

搭接接头是由两块钢板边缘重合而成，两块钢板搭头不能小于钢板厚度一倍.角接接头角接接头是把两块钢板作“T”字型拼接，普通均应进行双面焊。对接接头对接接头是把两块钢板对拼而成。对接接头焊件：厚度δ≤4mm时，可不开坡口，接头间留间隙1.2—2mm。4δ≤12mm时，可开60°V型坡口。13δ≤20mm时，可开60°X型坡口。20δ≤60mm时，可开60°单面U型坡口和双面U型坡口。

不论是单坡口和双坡口。要留钝边，同时应留间隙。第5页对接接头

第6页对接接头

第7页搭接接头

两块板料相叠，而在端部或侧面进行角焊，或加上塞焊缝、槽焊缝连接接头称为搭接接头。因为搭接接头中两钢板中心线不一致，受力时产生附加弯矩，会影响焊缝强度，所以，普通锅炉、压力容器主要受压元件焊缝都不用搭接形式。因为搭接接头使构件形状发生较大改变，所以应力集中要比对接接头情况复杂得多，而且接头应力分布极不均匀。在搭接接头中，依据搭接角焊缝受力方向不一样，能够将搭接角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝。第8页

搭接接头除两钢板叠在端面或侧面焊接外，还有开槽焊和塞焊(圆孔和长孔)等。

开槽焊搭接接头：先将被连接件冲切成槽，然后用焊缝金属填满该槽，槽焊焊缝断面为矩形，其宽为被连接件厚度两倍，开槽长度应比搭接长度稍短一些。第9页

塞焊：是在被连接钢板上钻孔来代替槽焊槽，用焊缝金属将孔填满使两板连接起来，塞焊可分为圆孔内塞焊和长孔内塞焊两种。

第10页角接接头

角接头多用于箱形构件，骑座式管接头和筒体连接，小型锅炉中火筒和封头连接也属于这种形式。与T形接头类似，单面焊角接接头承受反向弯矩能力极低，除了钢板很薄或不主要结构外，普通都应开坡口两面焊，不然不能确保质量。第11页T形接头第12页第13页第14页坡口基本形式坡口：依据设计或工艺需要，在焊件待焊部位加工成一定几何形状并经装配后组成沟槽。开坡口：用机械、火焰或电弧等加工坡口过程。开坡口目标：（1）是为确保电弧能深入到焊缝根部使其焊透，并取得良好焊缝成形以及便于清渣。（2）对于合金钢来说，坡口还能起到调整母材金属和填充金属百分比(即熔合比)作用。

第15页坡口类型（1）依据板厚不一样，对接焊缝焊接边缘可分为卷边、平对或加工成为V形、X形、K形和U形等坡口。对接焊缝坡口型式

第16页（2）依据焊件厚度、结构形式及承载情况不一样，角接接头和T形接头坡口形式可分为I形、带钝边单边V形坡口和K形坡口等。角接和T形接头坡口a)I形b)单边V形（带钝边）c)K形（带钝边）第17页坡口设计标准

坡口形式和尺寸主要依据钢结构板厚、选取焊接方法、焊接位置和焊接工艺等来选择和设计。1)焊缝中填充材料少；2)含有好可焊性；3)坡口形状应轻易加工；4)便于调整焊接变形；

第18页焊缝基本形式：焊缝：焊件经焊接后所形成结合部分。分类：1、按空间位置可分为：平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝2、按结合方式可分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝3、按焊缝断续情况可分为：连续焊缝、断续焊缝4、按承载方式可分为：工作焊缝、连系焊缝焊缝是组成焊接接头主体部分，对接接头焊缝、角接接头焊缝是焊缝基本形式。第19页第20页第21页焊接接头设计中对焊缝质量要求、焊缝尺寸大小、焊缝位置、工件厚度、几何尺寸、施工条件等不一样，决定了在选择焊接方法和制订工艺时多样性。合理焊接接头设计和选择不但能确保钢结构焊缝和整体强度，还能够简化生产工艺，节约制造成本。

第22页焊接缺点（根部未熔合）第23页焊接缺点（根部未熔合）第24页焊接缺点（横向裂纹）第25页焊接缺点（夹渣）第26页焊接缺点（内部气孔）

第27页焊接缺点（焊缝下裂纹）

第28页焊接缺点（根部焊瘤）第29页焊接缺点（夹珠）第30页焊接缺点（咬肉）第31页焊接缺点（咬肉）第32页

焊接缺点（烧穿）第33页焊接缺点（中心线裂纹）第34页焊接过程使焊接接头含有以下力学特点（1）焊接接头力学性能不均匀因为焊接接头各区在焊接过程中进行着不一样焊接冶金过程，并经受不一样热循环和应变循环作用，各区组织和性能存在较大差异，焊接接头组织不均匀，造成了整个接头力学性能不均匀。（2）焊接接头工作应力分布不均匀，存在应力集中因为焊接接头存在几何不连续性，致使其工作应力是不均匀，存在应力集中。当焊缝存在工艺缺点，焊缝外形不合理或接头形式不合理时，将加剧应力集中程度，影响接头强度，尤其是疲劳强度。（3）因为焊接不均匀加热，引发焊接残余应力及变形焊接是局部加热过程，电弧焊时，焊缝处最高温度可到达材料沸点，而离开焊缝处温度急剧下降，直至室温。这种不均匀温度场将在焊件中产生残余应力及变形。（4）焊接接头含有较大刚性经过焊接，焊缝与构件组成整体，所以与铆接或胀接相比，焊接接头含有较大刚性。第35页设计和选择焊接接头主要原因：（1）确保焊接接头满足使用要求；（2）接头形式能确保选择焊接方法正常施焊；（3）接头形式应尽可能简单，尽可能采取平焊和自动焊焊接方法，少采取仰焊和立焊，且最大应力尽可能不设在焊缝上；（4）焊接工艺能确保焊接接头在设计温度和腐蚀介质中正常工作；（5）焊接变形和应力小，能满足施工要求所需技术、人员和设备条件；（6）尽可能使焊缝设计成联络焊缝；（7）焊接接头便于检验；（8）焊接前准备和焊接所需费用低；（9）对角焊缝不宜选择和设计过大焊角尺寸，试验证实，大尺寸角焊缝单位面积承载能力较低等。第36页二、T形接头将相互垂直被连接件用角焊缝连接起来接头称为T形（十字）接头。T形（十字）接头能承受各种方向力和力矩。T形接头是各种箱型结构中最常见接头形式，在压力容器制造中，插入式管子与筒体连接、人孔加强圈与筒体连接等也都属于这一类。因为T形（十字）接头焊缝向母材过渡较急剧，接头在外力作用下力线扭曲很大，造成应力分布极不均匀、且比较复杂，在角焊缝根部和趾部都有很大应力集中。确保焊透是降低T形接头应力集中主要办法之一。第37页选择接头形式时，主要依据产品结构，并综合考虑受力条件、加工成本等原因。比如：

对接接头含有受力均匀、节约金属等优点，故应用最多。不过，对接接头对下料尺寸和组装要求比较严格。

T形接头焊缝大多数情况下只承受较小切应力或仅作为联络焊缝。

搭接接头对装配要求不高，也易于装配，但接头承载能力低，普通用在不主要结构中。第38页电弧焊接头包含四个部分：焊缝、熔合区、热影响区、焊缝附近母材。

a)b)熔化焊焊接接头组成：a)对接接头b)搭接接头1-焊缝金属2-熔和线3-热影响区4-母材第39页焊缝布置普通标准：1.避开应力最大处；2.焊缝远离加工面；3.对称布置变形小；4.焊缝布置求分散；5.便于操作想周到；6.尽可能平焊效率高。第40页第41页第42页第43页第44页第45页第46页焊缝质量要求标准

焊接收缩量，纵向焊缝为1/1000，横向焊缝，板厚≤6mm时，为0.5mm,板厚›6mm时，为1.5mm。板厚›20-40mm时，为3mm。一道焊焊得过宽，过厚坏处焊缝余高：按h≤1+(0.05—0.15)xC且h≤3mm，‘C’为焊缝宽度。咬边：允许局部咬边，深度≤0.5mm，总长≤0.1L，‘L’焊缝长度。错边：错变量≤0.1板厚，小于2mm。塌陷：局部深度≤0.2+0.02板厚，且小于0.5mm.角焊缝凸度：b-a≤1+0.1a，小于3mm。角焊缝凹度：b-a≤0.3+0.05a，小于1mm。焊脚高度：0.5+0.15a，焊缝尺寸为6mm,偏差为±0.7，焊缝尺寸为8mm，偏差为±1。焊缝整体外观质量：表面光洁，无显著缺点。第47页焊缝道数确实定

焊缝道数依据焊缝宽度和厚度确定，≤8mm焊缝，能够一道焊完。›8mm焊缝，采取多层多道焊。一道焊焊得过宽，过厚坏处易造成焊缝夹渣。溶池温度过高，使焊缝机械性能变坏。易使焊缝两边焊不透。焊缝直线不易掌握，焊缝歪曲不直。易使焊缝凹凸不平。易使焊缝不规则，影响焊缝美观。易咬边。易增大件变形。焊缝收弧弧坑过大，造成弧坑裂纹.为提升本企业持证焊工技术水平，依据企业产品生产实际情况，对二氧化碳气体保护焊和焊接设备作专题分述，包含焊接设备及焊接接头分类，各种位置焊接技术，焊缝缺点处理，焊接变形和预防方法。焊接设备选取，保养，故障处理。第48页焊接变形和预防方法

因为一个焊件在焊接过程中，各个部位所受温度是不一样，必定会产生变形，所以控制焊件变形使其尽可能缩小在允许范围之内是非常必要。焊接过程中预防变形一些方法。拉撑法

主要用于T型结构。双T型结构焊后产生变形用工艺板预防焊接变形固定法采取工装夹具把焊件固定。反变形法:依据焊件变形方向，预先把焊件作反方向拼装。

正确焊接次序

分段反焊法，即顺着一个方向，一段一段反焊，每段约100-300mm跳焊反焊法，即顺着一个方向，一段交叉一段反焊。

分中对称反焊法，即从一条焊缝中间分头向两个焊接方向一段一段反焊。先横后纵焊接法第49页焊接变形和预防方法

两面对称焊接法调整焊接规范降低变形：打底焊选取小电流，反面则采取大电流，消除第一道焊缝产生变形。用相同焊接规范，第一道焊后，反面则焊两道，消除变形。第50页二氧化碳气体保护焊主要规范参数

气体：纯度必须大于99.5%，在施焊过程中若瓶中压力降至1Mpa （10Kg/cm）时应更换气瓶。焊丝：必须符合GB/8110-1995国家标准要求。工艺性能应满使用要求。干伸长度：焊丝从导电咀到工件距离。干伸长度：焊接电流‹300A时，干伸长度L=（10-15）倍焊丝直径。干伸长度：焊接电流›300A时，干伸长度L=（10-15）倍焊丝直径+5。干伸长度对焊接影响过长时，气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能差，电弧不稳定，飞溅加大，熔深变浅，成型变坏。过短时，看不清电弧，喷咀易被飞溅物堵塞，飞溅大，溶深变深，焊丝易与导电咀粘连。焊接电流：实际上是调整送丝速度与熔化速度平衡结果。第51页二氧化碳气体保护焊主要规范参数

焊接电压：提供焊丝熔化能量，电压越高，焊丝熔化速度越快。所以：CO2焊机焊接电流必须与焊接电压相匹配，即一定要确保送丝速度与焊接电压对焊丝熔化能力一致，以确保电弧长度稳定。5.1焊接电流小于300A时，焊接电压=（0.04倍焊接电流+16±1.5）5.2焊接电流大于300A时，焊接电压=（0.04倍焊接电流+20±2.0）焊接电压对焊接效果影响：5.3电压偏高时：弧长便长，飞溅颗粒变大，易产生气孔，焊道变平，熔深和余高变小。5.4电压偏底时：焊丝插向母材，飞溅增大，焊道变窄，熔深和余高变大。6.焊接速度：在焊接电流和焊接电压一定情况下，焊接速度选择应确保单位时间内给焊缝足够热量。极性：反极性特点：电弧稳定，焊接过程平稳，飞溅小。正极性特点：熔深较浅，成型不好，余高较大，飞溅很大，焊丝熔化速度快。只在堆焊时使用。第52页焊接常见焊接缺点

焊接时出现蛇形焊缝原因：焊丝干伸长度过大，导电咀磨损严重，导电咀未紧固过松动，粗焊丝校直不良，送丝管阻力过大。焊缝出现气孔原因CO气孔：焊丝不合格，工件含C量过大，气体不纯。H气孔：焊丝和工件有油，锈，水等污物。N气孔：主要原因是气体保护效果不好，风速大于3级以上，气体纯度不够，干伸长度过大，气体流量过小，气路被堵塞或漏气，电磁阀损坏，热塑管损坏，送丝管及枪管密封圈损坏，气筛损坏，喷咀内非溅物过分多，流量计冻结，未加热，焊接工艺规范不正确。第53页焊接常见焊接缺点

焊缝出现裂纹原因热裂纹：焊缝金属在凝固时产生裂纹。焊缝中纵向裂纹，弧坑裂纹及焊道下裂纹多为热裂纹。产生原因主要是焊丝及工件中含S量及杂质过高，焊接工艺规范不正确。处理方法：限制焊丝和工件中有害杂质，尤其是S。选择适当焊接工艺参数，适当提升焊缝成型系数，形成较宽较薄焊缝，预防有害杂质在焊缝中性线处偏析，注意填满弧坑。冷裂纹：在马氏体形成温度或200-300℃一下形成。焊缝中横向裂纹，焊趾裂纹，根部裂纹，焊道下裂纹多为冷裂纹。产生原因主要是钢材淬火倾向，残余应力及焊缝金属扩散氢含量。处理方法：降低焊缝金属扩散氢含量。焊丝和工件坡口必须去除油，锈，水等污物。采取预热，控制层间温度，后热，消除应力热处理和采取较大焊接线能量等焊接工艺办法。第54页焊接操作基础

前进法特点：电弧推着熔池走，不直接作用在工件上，焊道平而宽，轻易观察焊缝，气体保护效果好，熔深小，飞溅较大。适合用于：薄板，V型坡口打底焊。后退法特点：电弧躲着熔池走，直接作用在工件上，熔深大，轻易观察焊缝，焊道窄而高，气体保护效果不太好。适合用于：厚板，V型坡口第二道以上焊缝，药芯焊丝焊接。第55页焊接设备

CO2焊机主要功效有：缺相保护功效，电源电压波动赔偿功效，电源输入瞬间过压保护功效，焊机空载延时节电功效，双重过热保护功效，提前送气，滞后停气功效，引弧慢送丝功效，引收，弧早期予置功效，丝经转换功效，药芯/实芯焊丝选择功效，手动送丝功效，回烧时间调整功效，FTT消熔球功效，输出端短路保护功效，气体检验/焊接功效，焊接电流检测功效，显示及过流保护功效。2．焊机正确使用与维护保养焊接电源，送丝机，焊枪，供气系统，供电系统，与外部环境。第56页焊接设备

常见故障排除1电源指示灯亮但无法焊接按下焊枪开关→交流接触器能否开启→（Yes）焊枪有慢送丝吗→（NO）手动开关能送丝吗→（NO）电机8A保险熔断，焊枪阻力大。→输出电缆连接正常吗，按要求连接电缆。2异常指示灯亮处理方法主要原因：超负荷工作，焊机内部温度过高。异常指示灯亮后，焊机会自动停顿焊接，请不要关闭焊机电源开关，利用机内冷却风扇降温，异常指示灯灭后，再冷却20分钟，以使焊机电源内部得到充分冷却。重新开始焊接时，请务