焊接工艺知识培训

焊接工艺知识讲义

——基础知识主讲人：

2013.10.10勤勉和合创新一、前言

二、焊接概述

三、CO2气体保护焊

四、电阻焊

五、焊接符号

目录一、前言

两个人在森林里，遇到了一只大老虎。A就赶紧从背后取下一双更轻便的运动鞋换上。B急死了，骂道：“你干嘛呢，再换鞋也跑不过老虎啊！”

A说：“我只要跑得比你快就好了。”

二十一世纪，没有危机感是最大的危机。特别是入关之后，电信，银行，保险，甚至公务员这些我们认为非常稳定和有保障的企业，也会面临许多的变数。当更多的老虎来临时，我们有没有准备好自己的跑鞋呢？

有三个人要被关进监狱三年，监狱长给他们三人一人一个要求。

美国人爱抽雪茄，要了三箱雪茄。

法国人最浪漫，要一个美丽的女子相伴。

而犹太人说，他要一部与外界沟通的电话。

三年过后，第一个冲出来的是美国人，嘴里、鼻孔里塞满了雪茄，大喊道：“给我火，给我火！”原来他忘了要火。

接着出来的是法国人。只见他手里抱着一个小孩，美丽女子手里牵着一个小孩，肚子里还怀着第三个。

最后出来的是犹太人，他紧紧握住监狱长的手说：“这三年来，我每天与外界联系，我的生意不但没有停顿，反而增长了200％，为了表示感谢，我送你一辆劳施莱斯！”

这个故事告诉我们，“什么样的选择，决定什么样的生活”！“今天的生活，是由三年前我们的选择决定的，而今天我们的抉择，将决定我们三年后的生活”。我们要选择接触最新的信息，了解最新的趋势，从而更好的创造自己的将来。保持危机感，加强知识储备了解形势，与时俱进

金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。

在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是一种十分重要的加工工艺。据工业发达国家统计,每年仅需要进行焊接加工后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。

焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。

二、焊接概述

二、焊接概述－焊接方法分类

凸焊二、焊接概述－焊接方法分类

1．电弧焊

电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括有：手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、等离子焊、熔化极气体保护焊等。

绝大部分电弧焊是以电极与工件之间燃烧的电弧作热源。在形成接头时，可以采用也可以不采用填充金属。所用的电极是在焊接过程中熔化的焊丝时，叫作熔化极电弧焊，诸如手弧焊、埋弧焊、气体保护焊、管状焊丝电弧焊等；所用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时，叫作不熔化极电弧焊，诸如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。1.1、熔化极气体保护电弧焊这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来进行焊接的。

熔化极气体保护电弧焊通常用的保护气体有：氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊（国际上简称为MIG焊）；以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)混合气为保护气体时，或以CO2气体或CO2＋O2混合气为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊（国际上简称为MAG焊）。

熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接，同时也具有焊接速度较快、熔敷率高等优点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主要金属，包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。二、焊接概述－焊接方法分类

1.2、钨极氩弧焊(TIG焊）钨极氩弧焊是以钨棒作为电弧一极的气体保护电弧焊方法。钨棒在电弧中不熔化，故又称为不熔化极氩弧焊或惰性气体保护焊，简称TIG（或GTA）焊。是焊接各种有色金属及合金、不锈钢、高温合金等的理想方法。但该方法适于板厚≤6mm的工件；板厚6mm以上就要开坡口、且采用多道焊和附加填充焊丝，生产效率低。钨极氩弧焊可以采用直流、直流脉冲、交流、交流脉冲等多种电源型式，以适应不同材质的焊接要求。除铝、镁合金外，其它金属一般应优先选用直流正极性（钨棒接阴极）；铝、镁合金优先选用交流电源；而铝、镁合金的薄件，可优先选用直流反极性（钨棒接阳极）。该方法是将工件和钨棒分别作为电弧的两个极，继而电子/正离子轰击工件/钨棒，放出动能和逸出功，产生热量，则焊缝成形。1.3、等离子弧焊

1）、等离子弧的形成等离子弧是一种压缩电弧。通常是将产生钨极氩弧的钨电极缩入焊枪喷嘴内部，在喷嘴中通以等离子气，强迫电弧通过喷嘴的孔道，借助水冷喷嘴的外部拘束条件，使电弧的弧柱横截面受到限制，电弧的温度、能量密度、等离子流速都显著增大，就形成了等离子弧。2）、等离子弧焊接是利用等离子弧将工件熔化，形成焊缝。等离子弧主要用于等离子切割。

2．

电阻焊

这是以电阻热为能源的一类焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。由于电渣焊更具有独特的特点，故放在后面介绍。这里主要介绍几种固体电阻热为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等。

电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下，并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。通常使用较大的电流。为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属，焊接过程中始终要施加压力。

进行这一类电阻焊时，被焊工件的表面状况，对于获得稳定的焊接质量是头等重要的。因此，焊前必须将电极与工件、工件与工件间的接触表面进行清理。

点焊、缝焊和凸焊的特点，在于焊接电流（单相）大（几千至几万安培），通电时间短（几周波至几秒），设备昂贵、复杂，生产率高，因此适于大批量生产。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件。各类钢材、铝、镁等有色金属及其合金、不锈钢等均可焊接。3．高能束焊（1）电子束焊（2）激光焊4．钎焊5．其它焊接方法二、焊接概述－焊接方法分类

三、CO2气体保护焊二氧化碳气体保护焊是利用CO2作为保护气体的电弧焊。用自动送给的焊丝作为电极，依靠焊丝与工件之间产生的电弧熔化金属，以实现自动或半自动方式焊接。如右图：目前应用较多的是半自动焊，即焊丝自动送进，由焊工手持焊枪进行焊接。CO2保护焊示意图1直流焊机2导电嘴3喷嘴4送丝软管5送丝机构6焊丝盘7CO2气瓶8减压器9流量计三、CO2气体保护焊CO2气体保护焊特点介绍：生产效率高

CO2电弧的穿透力强，熔深大且焊丝的熔化率高，所以熔敷速度快，生产效率可比手工焊高1～3倍。焊接成本低

CO2气体是酿酒厂和化工厂的副产品，来源广，价格低。因而，CO2保护焊的成本，仅为埋弧焊和手弧焊的40～50％左右。能耗低

CO2气体保护焊和药皮焊条手弧焊相比，3mm厚低碳钢板的对接焊缝，每米焊缝消耗的电能，前者为后者的70％左右。25mm厚低碳钢板对接焊缝，每米焊缝消耗的电能，前者仅为后者的40％。所以，CO2电弧焊也是比较节能的焊接方法。适用范围广不论何种位置都可以进行焊接。薄板可焊到1mm左右，最厚几乎不受限制（采用多层焊）。而且焊接薄板时，较之气焊速度快、变形小。抗锈能力强，焊缝含氢量低，抗裂性好。焊后不需清渣，又因是明焊，便于监视和控制，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。三、CO2气体保护焊一、CO2气体：1、CO2气体的性质

CO2气体是一种无色、无味的气体。液态CO2是无色的，由于CO2由液态变为气态的沸点很低，为―78℃，所以工业用CO2都是液态的，常温下它自己就气化。使用液态CO2经济、方便。容量为40L的标准钢瓶可以灌入25Kg的液态CO2。

25Kg的液态CO2约占钢瓶容积的80%，其余20%左右的空间充满了气化了的CO2。气瓶压力表上指示的压力值，就是这部分气体的饱和压力。此压力大小与环境温度有关。温度升高，饱和气压增大；温度降低，饱和气压降低。只有当气瓶内液态CO2全部挥发成气体后，瓶内气体的压力才会随着CO2气体的消耗而逐渐下降。

CO2气瓶通常漆成黑色，并标有黄色CO2字样。2、CO2气体纯度对焊缝质量的影响CO2气体中的主要有害杂质是水分。焊接用CO2气体的纯度应大于99.5%CO2气体保护焊焊接材料：三、CO2气体保护焊二、焊丝：在CO2电弧中进行低碳钢和低合金钢焊接时，为防止气孔，减少飞溅，和保证焊缝具有较高的力学性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。目前，CO2焊中应用最广泛的一种焊丝，就是H08Mn2SiA。此种焊丝具有较好的工艺性能、力学性能及抗热裂纹能力，适宜于焊接低碳钢和σs≤490N/mm2的低合金钢以及σb≤1176N/mm2的低合金高强度钢。焊丝伸出长度约为焊丝直径的1.5倍。焊丝的化学成分如下表所示：对于焊丝成分，降低含碳量（含碳量为0.03~0.06%），可减少飞溅；添加钛（加适当Ti，可减少飞溅损失2~6%，但Ti含量须低于0.2%。）、铝（含铝量为0.4~0.8%）、锆等合金元素，不仅可减少飞溅，还有利于提高抗气孔能力及焊缝的力学性能。三、CO2气体保护焊焊接过程焊丝由送丝机构，通过软管经导电嘴送出，CO2气体从喷嘴喷出，电弧引燃后，焊丝末端、电弧及溶池全部被CO2气体包围，起到严密的保护作用。

1.焊丝的选择按所用的焊丝直径不同，CO2气体保护焊分为两类：1）细丝CO2气体保护焊（焊丝直径为0.5～1.2mm），主要用于焊接0.8～4mm的薄板；2）粗丝CO2气体保护焊（焊丝直径为1.6～5mm），主要用于焊接3～25mm的厚板。焊丝选择三、CO2气体保护焊极性的选择电流按其流动的方式区分，可分为直流和交流电两大类。电流的方向和大小都不随时间变化的电流称为直流电，反之为交流。采用直流电源时，焊件与电源输出端正、负极的接法，叫极性。焊件接电源正极，焊条接电源负极的接线法叫正接，也称正极性焊件接电源负极，焊条接电源正极的接线法叫反接，也称反极性极性的选择原则：1，碱性焊条常用反接，因为碱性焊条正接时电弧燃烧不稳定，飞溅严重，噪声大。使用反接时，电弧燃烧稳定，飞溅小，而且声音平静均匀。酸性焊条如使用直流电源时通常采用正接。2，因为阳极部分的温度高于阴极部分，所以正接可以得到较大的熔深，因此，焊接厚板时可采用正接，而焊接薄板，铸铁，有色金属时应采用反接。

采用交流电源时，不存在正接反接的接线法。在焊接铝，镁及其合金时，通常采用交流。在焊件为负，钨极为正的半周波里，阴极有去除氧化膜的破碎作用，即“阴极破碎”作用。在焊接铝镁及其合金时，其表面有一层致密的高熔点氧化膜，若不及时去除，将会造成未熔合、夹渣、焊缝表面形成皱皮及内部气孔等缺陷。利用钨极在正半波时正离子向熔池表面高速运动，可将金属表面的氧化膜撞碎，避免产生焊接缺陷。三、CO2气体保护焊三、CO2气体保护焊2.焊接电流(I)和焊接电压(V)的选择3.焊丝伸出长度一般选取为焊丝直径的10倍。4.CO2气体流量的选择（单位：L/min＝升/分钟）三、CO2气体保护焊熔焊接头可能产生的缺陷：焊缝尺寸不符合要求主要表现在下面几种情况：焊缝波形粗劣；焊缝宽度太窄或太宽；角焊缝单边或下陷量过大。（产生原因：焊件坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊接电流过大或过小；运条速度或手势不当以及焊条角度选择不当；自动埋弧焊中主要是焊接规范选择不当）弧坑焊缝收尾处产生的下陷现象，这样会使该焊缝的强度严重减弱，在受力的情况下，在弧坑处产生裂缝而导致整条焊缝破坏，（产生原因：熄弧时间过短或薄板焊接时使用的电流过大）；焊穿在手工焊或埋弧焊中一种常见的缺陷，它是一种不允许存在的焊接缺陷。（产生原因：对焊接件加热过大。如焊接电流过大，焊件间隙过大，焊接速度过慢以及电弧在焊缝处停留时间过长。咬边电弧将焊缝边缘熔化后，而没有得到焊着金属的补充，所留下的缺口叫咬边。过深的咬边将减弱焊接接头的强度，也可能在咬边处导致结构破坏。（产生原因：电弧热量太高，即焊接电流太大及运条速度不当；在角焊时，经常由于焊条角度或电弧长度不适当而造成；自动埋弧焊时，是由焊接速度过大产生的。）焊瘤在焊缝的中间或始尾端产生的金属瘤称为焊瘤。经常出现在仰焊及垂直焊缝中。在自动埋弧焊焊接小环缝时，也会出现焊瘤。（产生原因：操作不熟练和运条不当，有时使用过长的焊接电弧也有可能造成焊瘤。立焊时使用过大的电流如操作不当，也会出现焊瘤。）三、CO2气体保护焊严重飞溅影响操作而且浪费焊条，并影响焊缝表面整洁。（产生原因：少数焊条保存不当而变质，导致在焊接过程中，产生大量的气体，而气体在电弧的高温作用下，气体膨胀而炸裂，把金属熔滴带出熔池散落在焊缝两侧。夹渣焊缝中夹有焊渣即称为夹渣。（产生原因：运条不当，焊接电流过小，坡口角度过小，焊件留有厚锈以及焊条药皮的物理性能不当。）未焊透焊件的间隙或边缘未被电弧熔化而留下的空隙为未焊透。根据未焊透产生的部位不同，可分为：根部未焊透、边缘未焊透和层间未焊透。（产生原因：焊接电流太小，焊接速度太快，坡口角度太小，根部太高，间隙太小，焊条角度不当，焊件有厚锈以及自动埋弧焊的焊偏。）气孔焊接工作中常见的一种缺陷。根据气孔产生的部位不同可分为外部气孔和内部气孔，根据分布的情况可分为疏散气孔，密集气孔和连续气孔。气孔的存在对焊缝强度影响很大，它使焊缝的有效工作面积减小，从而降低了机械性能，特别对弯曲和冲击韧性的影响很大，同时也破坏了金属的致密性。连续性的气孔是导致结构破坏的重要原因。（产生原因：一切能导致焊接过程中产生大量气体的因素都是产生气体的原因。熔化焊产生的气孔，主要是由两种气体的作用而造成的。第一种为氢气孔，第二种为一氧化碳气孔。裂缝是焊缝中最危险的缺陷，大部分结构的破坏原因，是由裂纹造成的，因此裂纹在焊缝中是不能允许存在的一种缺陷。按其产生的部位不同可分为纵向裂纹，横向裂纹，熔合线裂纹、根部裂纹，弧坑裂纹以及热影响区裂纹，按其产生的温度和时间的不同，可分为热裂纹和冷裂纹。（产生原因：与焊件的化学成分以及其焊接性有关，还与焊接结构有关，及其焊接后产生的应力和变形有关。）三、CO2气体保护焊减少金属飞溅的措施1)焊接电流与电压

在CO2电弧中，对于每种直径焊丝，其飞溅率和焊接电流之间都存在着右图所示的规律。在选择焊接电流时，应尽可能避开飞溅率高的电流区域。电流确定后再匹配适当的电压，以保证飞溅量最小。2)焊枪角度

焊枪垂直时飞溅量最少，倾斜角度越大，飞溅越多。焊枪前倾或后倾最好不要超过20°。3)焊丝伸出长度

焊丝伸出长度对飞溅也有影响。例如直径1.2mm焊丝，电流280A时，焊丝伸出长度从20增至30mm，飞溅量增加约5％。因而焊丝伸出长度应尽可能缩短。三、CO2气体保护焊电弧焊职业危害与防护：电弧焊是将电能变为热能的一种熔焊方法。在焊接作业中产生的弧光、烟尘、有毒气体、灼烫、火灾、触电构成电弧焊六大职业危害。

1、

焊接弧光

危害：强烈的弧光对眼睛，皮肤等会产生急，慢性损伤。电光性眼炎就是电弧焊常见的一种职业病。眼部受到弧光中的紫外线过度照射会引起角膜结膜炎。轻者眼部有异物感和轻度不适,重者眼部有烧灼感和剧烈的疼痛,并伴有畏光、流泪、脸痉挛等症状。

预防措施：为避免弧光对人体的辐射，不得在近处直接用眼睛直接观看弧光或避开防护面罩偷看；多台焊机作业时,应设置不可燃或阻燃的防护屏；采用吸收材料作室内墙壁饰面以减少弧光的反射；保证工作场所的照明,消除因焊缝视线不清，点火后戴面罩的情况发生；不得任意更换滤光片色号；改革工艺,变手工焊为自动或半自动焊,使焊工可在远离施焊地点作业。

三、CO2气体保护焊

2、焊接烟尘和有害气体

危害：焊接烟尘是污染焊接环境的主要因素之一。烟尘的主要成分有铁、铝、锰、铜、氢化锌、硅等,其中主要毒性物是锰。焊工长期吸入金属粉尘,将引起尘肺、锰中毒等职业病。空气在弧光的作用下会产生氮氧化物等有毒气体，在没有良好的通风环境下,焊接地点的空气中有毒气体含量高于国家标准几倍或几十倍,对人体危害极大。预防措施：需根据不同的焊接工艺及场所合选择合理的防护用品；在技术措施上选择局部和全面通风方法。3、焊接灼伤

危害：金属飞溅很容易使人受好灼烫伤害预防措施：为防止焊接灼烫应穿戴好劳保用品，不穿化纤袜子。三、CO2气体保护焊4、焊接火灾危害：如果焊接现场有易燃易爆物,就有可能导致火灾或爆炸事故的发生。预防措施：焊接现场事先移去易燃易爆物品；简易建筑、仓库以及易燃物堆垛附近不宜进行焊接作业;可燃气体的管道和设备与其它设备互相连接时,应将连接管道拆除或阻绝。

5、焊接触电危害：焊工如遇电器故障、防护用品缺陷、违反操作规程等,就可能发生触电事故。尤其在周围都是金属物体且潮湿的环境中施焊，触电的机会更多，危险性更大。

预防措施：为避免触电事故的发生，焊机接地及各接线点要接触良好；电绝缘外套无破损；转移工作地点或更换焊条应戴好绝缘手套；戴绝缘手套、穿绝缘鞋；电焊钳外壳绝缘要可靠；雨雪天不能在露天作业；不得擅自拆修或更换保险丝。三、CO2气体保护焊焊接裂纹与焊接变形的形式:焊接时，在任何情况下焊接应力总是存在的。当焊接应力超过该材料相应温度的屈服应力时，焊件将产生变形；超过材料的断裂应力时，焊件将会产生裂纹甚至断裂。焊接裂纹包括纵向裂纹、横向裂纹、内部裂纹、根部裂纹等；焊接变形的基本形式有角变形、弯曲变形、波浪变形、收缩变形、扭曲变形、错边变形等，见图。弯曲变形(a)波浪形变形(b)三、CO2气体保护焊角变形

(d)收缩变形(c)三、CO2气体保护焊预防和减小焊接应力及焊接变形的措施:1、合理设计焊接结构尽量减少焊缝及焊缝的长度和截面积，并尽量使结构中的所有焊缝对称、避免交叉焊缝等。2、焊前预热焊前对焊件预热，可减少焊件各部分的温差，对减小焊接应力与变形较为有效。重要焊件可整体预热，还有局部预热即焊前选择焊件的合理部位局部加热使其伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝同时收缩。3、反变形法

根据实验或计算，确定工件焊后产生变形的方向和大小，焊前将工件预先斜置或弯曲成等值反向角度，以期达到焊后与所要求的工件角度正好吻合。4、刚性固定法采用工装夹具或定位焊固定，此法可显著减小但不能完全消除焊后残余变形。5、选择合理的焊接顺序应尽量使焊缝的纵向和横向都能自由收缩，避免交叉焊缝处应力过大产生裂纹；采用对称焊接顺序以减小变形；长焊缝可采用分段退焊法或跳焊法。焊接变形的矫正:

1、机械矫正法即用机械的方法将变形矫正过来，生产中常用的设备有辊床、压力机、矫直机等；薄板焊接最常见的变形为波浪变形，其矫正较难，一般用锤击法进行矫正2、火焰矫正法

采用局部加热焊件的某些部位，使其受热时膨胀，受周围冷金属制约引起长度方向被压缩，冷却时收缩而矫正变形。6、锤击焊缝法

用圆头小锤对焊后红热的焊缝金属进行均匀适度锤击，以延伸变形，补偿其收缩，同时释放出部分能量，减小焊接应力和变形。7、强迫冷却法将焊缝区的热量迅速散掉，使焊接时金属受热面积减小，此法又称散热法。8、焊后热处理

采取去应力退火的方法将焊件整体或局部加热到600℃-650℃，保温一定时间后（不小于1h）缓慢冷却，这样可消除焊接余应力80％-90％。三、CO2气体保护焊焊缝的合理布置：1、焊缝布置应尽量分散，且不宜过长。焊缝之间的距离应大于板厚的3

倍，且不小于100mm；焊缝布置应尽量分散三、CO2气体保护焊2、焊缝的位置应尽量对称布置，否则会由于焊缝不在中心引起弯曲变形焊缝应对称布置三、CO2气体保护焊3、焊缝的布置不得交叉焊缝的布置不得交叉三、CO2气体保护焊4、应尽量减少构件或焊接接头部件的应力集中，避免尖角焊缝尽量避免尖角焊缝三、CO2气体保护焊5、焊缝应避开最大应力和应力集中的部件焊缝应避开应力集中位置三、CO2气体保护焊6、焊缝设计应远离加工表面焊缝设计应远离加工表面三、CO2气体保护焊焊缝布置应满足焊接角度的需要7、焊缝布置应满足焊接时焊接角度的需要三、CO2气体保护焊电阻焊是利用电流通过焊接件的接触处产生大的电阻，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。根据焦耳－楞次定律，焊接过程中的热量可按下公式计算：

Q=I2Rt式中：Q－电阻焊所产生的电阻热(J)I－焊接电流(A）

R－零