焊接工艺及方法

焊接工艺及方法第一章焊接电弧的基础知识2一、焊接的概念焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体(工件)产生原子间或分子间结合

力而连接成一体的连接方法。常用的方法：加热或加压，或两者并用。第一节

焊接的本质及分类3二、

焊接方法的分类焊接方法分为三大类：熔焊、压焊和钎焊。熔焊分为：焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO,焊等；

压焊分为：电阻焊、摩擦焊等；钎焊分为：火焰钎焊、炉中钎焊等；第二节

焊接电弧一、焊接电弧的产生电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。气体导电必须具备两个条件：①

两电极之间有带电粒子；②

两电极之间有电场。带电粒子在电场作用下运动形成电流，从而使两电极之间的气体空间成为导体，也就形成了电弧

。5.电流电源电阻阳极阴极6焊接电弧

气

体放电现象条件

有带电粒子电极两端有电压降(碰撞传递能量),气体电离阴极电子发射产生带电粒子的途径：电离：热电离、场致电离、光电离；阴极电子发射：热发射、场致发射、光发射和粒子碰撞发射。7二、

电弧的构成焊接电弧分为三个区：

阴极区、阳极区和弧柱区。阴极区和阳极区上有斑点，即阴极斑点和阳极

斑点(电流密度大，温度高，发出光亮的点)

,

各

区温度分布情况如下：1.

弧柱区的温度最高，但热量大部分通过对

流的形

式流失了2.

阴极区的热量用于对阴极加热，这部分热量可用

于加热填充材料或工件83.阳极区的热量主要用于加热工件和焊材，阳极和阴极相比，阴极产热量相对较高结论：1.

弧柱对整个的焊接电弧起到主要的作用。2.

当电流一定时，电弧电压大小与电弧的弧长成正

比。弧长增加，电弧电压增大。9三、

电弧的温度分布图

电族的温度、电流密度加能量密度的轴向分布示意图图电强径向温度分布示意图1U一、焊丝的熔化电弧时，用于加热、熔化焊丝的热源是电弧

热和电阻热。第

三

节

焊

丝

的

熔

化

与

熔

滴

过

渡二、

熔滴过渡的主要形式及特点熔化极电弧焊时，熔滴的过渡形式主要有：接触过渡、自由过渡及渣壁过渡。各种形式又有划分：1.

接触过渡又分为：

短路过渡

(主要用于碱性焊条电弧焊及细丝气体保护电弧焊)、

搭桥

过

渡

(用于非熔化极气体保护焊);122.

自由过渡又分为：

滴状过渡(

弧

压

高，分为粗

滴和细滴过渡，粗滴过渡飞溅大，细滴过渡适

于CO,

气体保护焊接和酸性焊条焊接和铝合金熔化极氩弧焊或大电流焊接或活性气体保护焊

中

)

、喷

射

过

渡

(适于氩气或富氩气体

焊接厚

板

)

;3.

渣壁过渡出现在焊条电弧焊和埋弧焊中。13第二章

焊条电弧焊14第一节焊条电弧焊的原理及特点一

、焊条电弧焊的特点操作灵活；对接头的装配要求较低；可

焊材料广；生产率低、劳动强度大；焊接质量对焊工的依赖性强；15焊

接

方

向焊

条保护气体熔

渣母

材熔池二.焊条电弧焊接过程：焊缝16第二节

焊条电弧焊的焊接材料一、焊条焊条是由焊芯与药皮两部分组成。焊条直径共有φ1.6mm-φ8mm八种规格；

焊条

长度200-600mm

之间。常用的是φ3.2mm

、φ4mm

、φ5mm

三种；长度分别为350mm

、400mm、450mm。17焊条结构示意图18二、

焊条的分类、型号及牌号1

、焊条的型号及牌号(以碳钢焊条为例)

型号：E5015表示焊条药皮为低氢型，适用直流反接焊接表示焊条适用于全位置焊接(0、1全位置；2平焊及平角焊；4立向下焊)表示熔敷金属的抗拉强度最小值为50kgf/mm²(490MPa)表示焊条19药皮类型药皮主要成份(质量分数)钛型氧化钛>35%钛钙型氧化钛30%以上，碳酸盐20%以下钛铁矿型钛铁矿≥30%氧化铁型多量氧化铁和较多锰铁脱氧剂纤维素型有机物≥15%低氢型含钙、镁的碳酸盐和相当量的萤石石墨型多量石墨盐基型氯盐和氟盐20按主要成份划分的药皮类型：2、

焊条的分类生产中常用碳钢焊条有钛钙型与低氢型两种。(1)钛钙型焊条

(E4303

E5003)又称为酸性焊条。特点：电弧稳定、可交直流两用；脱渣容易，飞溅少，有害气体少，适用于全位置焊。

力学性能和抗裂能力较差。21(2)低氢型焊条

(E5015

E5016)又称为碱性焊条。特点：焊缝的力学性能及抗裂能力均优于酸性焊条；但工艺性能较差，必须用直流电源

；飞溅

大，脱渣难。用前300~400℃×1-2h烘干。223、

焊条的选用原则考虑工件的物理、力学性能和化学成分。考虑工件的工作条件和使用性能。对于承受动载荷和冲击载荷的工件，除了

要保证

抗拉强度、屈服强度外，对冲击韧

性

、塑

性均有较高要求，此时应选用低氢型焊条。23考虑改善焊接工艺。在酸性焊条和碱性焊条都可以满足的地方，鉴于碱性焊条对操

作技术及施工准备要求高，优先采用酸性

焊条。考虑经济性。在保证使用性能的前提下，尽量选用价格低廉的焊条。根据我

国的

矿藏资源，大力推广使用钛铁矿型焊条。24考虑效率。对焊接工作量大的结构，有条件时尽量采用高效率焊条，或选用底层焊

条、立向下焊条之类的专用焊条。考虑工件的复杂程度、刚度大小、焊接坡口制备和焊接部位等。对因受条件

限制而

使某些焊接部位难以清理干净时，

优

先选

用氧化性强，对铁锈、氧化皮和油污反应

不敏感的酸性焊条，防止产生气孔等缺陷。25第三节

焊缝形式与焊缝分类一、接头形式焊条电弧焊用于结构工程的连接

形式是复杂多样的。按零部件的特征分为板状连

接管状连接、管板连接三种；按施焊位置分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种；26按接头形式分为对接接头、角接接头、T形接头、搭接接头、十字接头、端接接头、

卷边接头等；按坡口形式分为I

形坡口、

V形坡口、

X形坡口、

U形坡口、双U形坡口、

K形坡口、Y形坡口等。按焊缝断续情况可分为连续焊缝和间断焊缝。27二、

坡口坡口是根据设计或工艺需要，在工件待焊部位加工成一定的几何形状并经装配后构

成的沟槽。开坡口的目的：保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透；获得良好的焊缝成形以及便于清渣；调节焊缝金属的化学成份；28坡口的形式主要有以下几种：a---I形、

b---V形、

c---X形

、d---U

形29第四节

焊条电弧焊工艺参数及选择焊条电弧焊的焊接工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参

数选择的正确与否，直接影响焊缝形状

、尺

寸、焊接质量和生产率，因此选择合适的焊

接工艺参数是焊接生产中不可忽视的一个重

要问题。30一、焊条直径焊条直径是指焊芯直径。它是保证焊接质量和效率的重要因素。

焊条直径一般根据

工件厚度选择。

同时还要考虑接头形式、施

焊位置和焊接层数，对于重要结构还要考虑

焊接热输入的要求，在一般情况下，

焊条直

径与工件厚度之间关系的参考数据，

如下表

所示。31焊件厚度/mm234-56-12>13焊条直径/mm23.23.2-44-54-6焊条直径与工件厚度之间的关系如下：32二、

焊接电源种类和极性的选择用交流电焊接时，电弧稳定性差。采用直流电焊接，电弧稳定、柔顺、飞溅少。但电弧磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧

性差，必须采用直流弧焊电源。用小电流焊

接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧

比较容易，电弧比较稳定。33低氢型焊条用直流电焊接时，

一

般要用反接，因为反接的电弧比正接稳定。

焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳

，因

此焊接薄板时，不论用碱性焊条还是用酸

性焊条，都选用直流反接。34三、

焊接电流的选择选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊条直径、工件厚度、接头型式、焊接位置和

层数等因素综合考虑。表：焊接电流和焊条直径的关系焊条直径/mm1.62.02.53.2456焊接电流/A25-4040-6550-80100-130160-210200-270260-30036四、

焊缝层数的选择在工件厚度较大时，往往需要进行多层焊。焊接层数主要根据钢板厚度、焊条直径、

坡口型式和装配间隙等来确定，可作如下近

似估算：n=δ/d式中：

n为焊接层数；δ为工件厚度(毫米);d为焊条直径(毫米)。37五、

电弧电压与焊接速度的控制焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定：电弧长度越大，电弧电压越高，电

弧长度越短，电弧电压越低。在焊接过程

中，

应尽量使用短弧焊接。焊接过程中，焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使

焊缝宽度和余高符合设计要求。39注意：1.

焊接电流主要影响焊缝的深度和余高2.

电弧电压主要影响的是焊缝的宽度和余高40第三章

埋

弧

焊第一节

埋弧焊的原理及特点埋弧焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的机械化焊接方法。它与焊条

电弧焊相比，虽然灵活性差一些，但焊

接质量好、效率高、成本低，劳动

条件

好。42一、埋弧焊的焊接过程埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。43Ⅲ

IVV

NIb)埋弧焊时焊缝的形成过程一

电

弧

4

—

熔

池

金

属

5

一

熔

渣

6

一

焊

缝

7

一

焊

件

8

—

造壳I

Ⅱ1

—

焊

剂

2

一焊

丝

3埋弧焊接过程：44焊接实例1:45焊接实例2:46二

、埋弧焊的特点1、

埋弧焊的主要优点焊接生产率高焊缝质量好焊接成本较低劳动条件好472、

埋弧焊的主要缺点(1)难以在空间位置施焊(2)对焊件装配质量要求高(3)不适合