工藝技術(shù)_焊接工藝簡介

焊接工藝簡介 于靜泊 金屬構(gòu)件的連接生產(chǎn)技術(shù)的一個(gè)重要任務(wù)是金屬構(gòu)件的連接 而金屬構(gòu)件的連接一般可區(qū)分為通過螺釘 銷釘和熱壓配合的可拆連接和通過焊接 釬焊 鉚接及粘接的不可拆連接 焊接技術(shù) 焊接的定義傳統(tǒng)意義上的焊接 是指采用物理或化學(xué)方法使分離的材料產(chǎn)生原子或分子結(jié)合 形成具有一定性能要求的整體 而焊接發(fā)展到今天已有各種焊接工藝技術(shù)近百種 并采用了力 熱 電 光 聲及化學(xué)等一切可利用的能源 實(shí)現(xiàn)焊接的目的 焊接 釬焊 粘接的區(qū)別 焊接 焊接是一種不可拆的連接方法 它是工件在加熱或加壓作用下 或者在加熱與加壓共同作用下實(shí)現(xiàn)材料連接的方法 在連接區(qū) 材料一般被熔化和 或產(chǎn)生塑性變形 焊接可分為熔化焊接 采用加熱方法時(shí) 壓力焊接 采用加壓或加壓與加熱共同作用時(shí) 釬焊 釬焊是一種不可拆的熱連接方法 它是在采用熔化的釬料 而該處母材不被熔化或產(chǎn)生塑性變形的情況下實(shí)現(xiàn)材料連接的方法 在連接區(qū) 母材被熔化了的釬料所浸潤 連接是通過母材與釬料之間的擴(kuò)散過程實(shí)現(xiàn)的 釬焊可分軟釬焊 釬料的液相溫度900 粘接 粘接是在采用中間層 粘合劑 情況下 材料的一種不可拆連接 在連接區(qū) 母材被粘合劑濕潤 連接是通過表面粘附 附著力 實(shí)現(xiàn)的 焊接方法的分類 焊接基本術(shù)語介紹 基本術(shù)語 金屬焊接方法 焊接技術(shù)相關(guān)術(shù)語 機(jī)械化焊接相關(guān)術(shù)語 其他相關(guān)術(shù)語 包括電極等 a 按照對所焊工件實(shí)施的能量載體分類 固體 solidbody 攪拌摩擦焊 液體 Liquid 鋁熱焊 氣體 Gas 氣焊 放電 Electricaldischarge 電弧焊 放射 Radiation 電子束焊 運(yùn)動(dòng) Movementofamass 摩擦焊 電流 Electriccurrent 點(diǎn)焊 未指定 Unspecified 擴(kuò)散焊 b 按照所焊母材種類分類鋼焊接 鋁焊接 銅焊接 c 按照焊接目的分類 堆焊 Surfacing 連接 Joining d 按照焊接的物理過程分類 熔化焊接 采用加熱方法時(shí) 壓力焊接 采用加壓或加壓與加熱共同作用時(shí) e 按照機(jī)械化程度分類m 手工焊t 部分機(jī)械化焊接v 完全機(jī)械化焊接a 自動(dòng)化焊接 熔化焊 使局部區(qū)域熔化 在無壓力的作用下 帶或不帶焊接填充材料的焊接 熔化焊焊縫通常在以下方面有較高的要求 強(qiáng)度和韌性 具有較強(qiáng)耐高溫和低溫能力 耐腐蝕和磨損能力 對氣體 蒸汽 壓力或真空等條件下的密封性能壓力焊 在力的作用下 帶或不帶焊接填充材料 實(shí)施局部性加熱 至熔化狀態(tài) 的焊接 連接 焊接 兩個(gè)或更多的工件通過焊接而形成永久性的連接 堆焊 為增大或恢復(fù)焊件尺寸 或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔敷金屬而進(jìn)行的焊接 單道焊 只熔敷一條焊道完成整條焊縫或者一個(gè)焊層中只熔敷一條焊道的焊接 雙道焊 熔敷兩條焊道完成整條焊縫或者一個(gè)焊層中熔敷兩條焊道進(jìn)行的焊接 單面焊 僅在焊件的一面施焊 完成整條焊縫而進(jìn)行的焊接 雙面焊 在焊件的兩面施焊 完成整條焊縫而進(jìn)行的焊接 焊接操作 通過焊接完成工件的連接的過程 焊接條件 焊接時(shí)周圍的條件 包括環(huán)境因素 例如天氣 應(yīng)力和環(huán)境因素 例如噪音 熱度 拘束狀態(tài) 工件因素 例如母材材質(zhì) 坡口形狀 工作位置 焊接工藝參數(shù) 焊接時(shí)為保證焊接質(zhì)量而需要的數(shù)據(jù) 熔化速度 填充材料熔化的速度 指填充材料在單位時(shí)間內(nèi)熔化的長度 焊接速度 單位時(shí)間內(nèi)完成焊縫的長度 焊接時(shí)間 完成焊接接頭所需要的時(shí)間 不包括準(zhǔn)備和完成操作 包括焊接生產(chǎn)時(shí)間和輔助時(shí)間 熔敷效率 熔敷在坡口或者工件上的焊縫金屬量與熔化的填充金屬量的比率 或者與藥芯電弧焊中熔化焊絲的比率 常用百分比表示 焊接填充材料 焊接時(shí)被熔化用盡 并有利于焊縫形成的材料 例如填充金屬 氣體 焊劑 典型焊接方法簡介 氧乙炔火焰氣焊 G 311 焊條電弧焊 E 111 鎢極惰性氣體保護(hù)焊 WIG 141 熔化極氣體保護(hù)焊 MSG MIG131 MAG135 埋弧焊 UP 12 電阻點(diǎn)焊 RP 21 氧乙炔火焰氣焊 G 311 氣焊時(shí) 焊接熔池是由火焰加熱所形成 火焰是由可燃?xì)怏w與氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的 火焰的熱量使材料熔化 通常用手將焊棒送入熔化區(qū) 把焊接坡口填滿 火焰氣體覆蓋著熔池 并保護(hù)熔池免受空氣的影響 應(yīng)用范圍 主要用于非合金 低合金鋼板和管材的焊接 也可用于鑄鐵的焊接 板厚 約從0 8mm至6mm用于除立向下以外所有焊接位置的管道工程 車體結(jié)構(gòu) 安裝和修理等焊接 焊條電弧焊 E 111 用藥皮焊條進(jìn)行焊條電弧焊接時(shí) 焊接電源提供焊接電流 使之在焊條和工件之間產(chǎn)生一個(gè)燃燒的電弧 電弧的溫度高于4000 電弧的熱量使母材和焊條熔化 熔化的焊條以熔滴狀向母材過渡 焊條藥皮受熱作用產(chǎn)生氣體與熔渣 保護(hù)焊條末端 過渡的熔滴以及母材上的液態(tài)金屬 使其免受空氣的有害影響 凝固的熔渣覆蓋著焊縫金屬 同樣起著保護(hù)作用 應(yīng)用范圍 適用于全位置焊接 工件厚度3mm以上的低碳鋼 低合金鋼和高合金鋼的連接焊接及堆焊 電網(wǎng)連接 焊接電源 電源電纜 電極 電源電纜 工件 焊槍 焊條 工件夾 工件 電弧 焊條芯 11 焊條藥皮 12 過渡熔滴 13 由焊條藥皮產(chǎn)生的保護(hù)氣體 14 液態(tài)熔渣 15 固態(tài)熔渣 16 液態(tài)焊縫 17 固態(tài)焊縫 鎢極惰性氣體保護(hù)焊 WIG 141 鎢極氣體保護(hù)焊接法分為鎢極惰性氣體保護(hù)焊 WIG 鎢極等離子焊 WP 和鎢極氫原子焊 WHG 三種 鎢極惰性氣體保護(hù)焊焊接時(shí) 在焊炬中夾持的非熔化的鎢極和工件之間燃燒著的電弧所產(chǎn)生的能量使材料熔化 通常使用焊絲作為填充材料進(jìn)行焊接 惰性保護(hù)氣體如氬 氦或它們的混合氣體保護(hù)鎢極和焊縫 使之免受空氣的侵入 工件的加熱集中在由針狀鎢極產(chǎn)生的小電弧區(qū)域上 因此特別有利于薄壁構(gòu)件的焊接 鎢極惰性氣體保護(hù)焊接時(shí) 既不形成熔渣 也不會(huì)出現(xiàn)焊縫表面的氧化現(xiàn)象 應(yīng)用范圍 適用于工件厚度0 5至4 0mm范圍內(nèi)的鋼及有色金屬全位置連接焊接 以及堆焊 電網(wǎng)連接 焊接電源 電源電纜 電極 電源電纜 工件 工件夾 保護(hù)氣瓶 含壓力表和流量計(jì) 保護(hù)氣膠管 焊槍 焊絲 工件 11 鎢極 12 鎢極夾和導(dǎo)電咀 13 電弧 14 液態(tài)焊縫 15 固態(tài)焊縫 16 保護(hù)氣層 鎢極氬弧焊的特點(diǎn)鎢極氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)是 由于焊縫被保護(hù)得好 故焊縫金屬純度高 性能好 焊接時(shí)加熱集中 所以焊件變形小 電弧穩(wěn)定性好 在小電流 10A 時(shí)電弧也能穩(wěn)定燃燒 并且 焊接過程很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 缺點(diǎn) 氬氣較貴 焊前對焊件的清理要求很嚴(yán)格 同時(shí)由于鎢極的載流能力有限 焊縫熔深淺 只適合于焊接薄板 6mm 和超薄板 為了防止鎢極的非正常燒損 避免焊縫產(chǎn)生夾鎢的缺陷 不能采用常用的短路引弧法 必須采用特殊的非接觸引弧方式 熔化極氣體保護(hù)焊 MSG MIG131 MAG135 熔化極惰性氣體保護(hù)焊 MIG 和熔化極活性氣體保護(hù)焊 MAG 均屬于熔化極氣體保護(hù)焊接法 通過軟管束 將保護(hù)氣體 焊接電流和作為焊接填充材料的焊絲送入焊炬 送絲機(jī)構(gòu)通過焊炬導(dǎo)電咀的滑動(dòng)接觸面將焊接電流傳輸?shù)胶妇嬷姓谝苿?dòng)著的焊絲上 在焊絲與工件之間可見的燃燒電弧供給焊絲熔化和工件所需要的能量 電弧溫度約高達(dá)10000 焊絲熔化成熔滴狀 焊接有色金屬時(shí) 用惰性氣體 稀有氣體 保護(hù)熔池 使之免受空氣的侵入 焊接碳鋼 低合金鋼和高合金鋼時(shí) 一般采用通過導(dǎo)電咀直接傳輸?shù)诫x電弧很近的部位 如此可使焊絲具有較高的電流承載能力 例如直徑1mm的焊絲 可承載40 200安培的焊接電流 從而也提高了熔敷率 應(yīng)用范圍 適于工件厚度0 6至100mm范圍內(nèi)的全位置連接焊接 以及堆焊 埋弧焊 UP 12 焊絲盤 送絲機(jī)構(gòu) 導(dǎo)電咀以及焊劑都安裝在一個(gè)行走小車上 焊接電流 電流強(qiáng)度200 2000安培 通過導(dǎo)電咀里的滑動(dòng)接觸面?zhèn)鬏數(shù)揭苿?dòng)著的焊絲上 焊絲端部與工件之間的電弧埋在焊劑層下不可見地燃燒 電弧的能量熔化工件 且熔深較深 焊絲被熔化且以熔滴形式過渡 部分熔化成液態(tài)的焊劑形成保護(hù)渣層覆蓋在焊縫金屬上 焊接電流通過導(dǎo)電咀直接傳輸?shù)胶附z端部 如此可使焊絲具有較大的電流承載能力 從而提高了熔敷率 應(yīng)用范圍 主要用于工件厚度8mm以上的碳鋼 低合金鋼和高合金鋼長焊縫的水平位置 包括船形位置 連接焊接 以及用帶極堆焊高合金鋼的堆焊層 尤其在容器制造 鋼結(jié)構(gòu) 造船工業(yè)和車輛制造中獲得了廣泛的應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn) 1 焊縫質(zhì)量高埋弧焊的電弧被淹埋在顆粒狀焊劑及其熔渣之下 電弧及熔池均處在渣相保護(hù)之中 保護(hù)效果較氣渣保護(hù)的手工電弧焊為好 大大降低了焊接過程對焊工操作技能的依賴程度 焊縫化學(xué)成分和機(jī)械性能的穩(wěn)定性較好 2 生產(chǎn)率高電流從導(dǎo)電嘴導(dǎo)入焊絲 跟手工電弧焊的焊條導(dǎo)電位置相比 導(dǎo)電的焊絲長度 伸出 短而穩(wěn)定 又不存在焊條藥皮成分受熱分解的限制 因此埋弧焊時(shí)焊接電流和電流密度均較手工電弧焊明顯提高 使其電弧功率 熔深能力 焊絲熔化速率都相應(yīng)增大 在特定條件下可以實(shí)習(xí)那10 20mm鋼板一次焊透上面成形 最高焊速已可達(dá)60 150m h 2 這是因?yàn)槁窕『笩o弧光輻射 焊工的主要作用只是操作焊機(jī) 使埋弧自動(dòng)焊成為電弧焊方法中操作條件最好的一種方法 缺點(diǎn) 1 埋弧焊需依靠顆粒狀焊劑覆蓋電弧形成保護(hù)條件 只能適用于水平面俯位焊接 立焊 橫焊雖有過研究 均因無顯著效果而未得到廣泛應(yīng)用 2 焊劑主要成分為MnO SiO2等金屬 非金屬氧化物 難以焊接鋁 鎂等氧化性強(qiáng)的金屬及其合金 3 只適合于長焊縫焊接 短焊縫焊接的生產(chǎn)率還不及手工電弧焊 4 焊劑的化學(xué)成分決定了埋弧焊的電弧弧柱電位梯度較大 電流小于100A時(shí)電弧穩(wěn)定性較差 故不適宜焊接厚度1mm以下的薄板 電阻點(diǎn)焊 RP 21 將待焊接的金屬件搭接放置在兩個(gè)電極之間 通過電極施加一定的力將板材壓在一起以后 在給定的時(shí)間內(nèi) 瞬間 電流從一個(gè)電極通過板材流到另一個(gè)電極 在電阻最大的部分 即板材與板材的接觸部位 由于電阻產(chǎn)生的熱量熔化了接觸部分的材料 斷電后 在電極壓力的作用下 熔池凝固 適用于工件厚度0 5至3 0mm范圍內(nèi)的鋼板或鋁板焊接 尤其適用于成批生產(chǎn)中 電網(wǎng)連接 焊接電源 電極壓力 裝置 通電極 工件 焊點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 1 熔核形成時(shí) 始終被塑性環(huán)包圍 熔化金屬與空氣隔絕 冶金過程簡單 2 加熱時(shí)間短 熱量集中 故熱影響區(qū)小 變形與應(yīng)力也小 通常在焊后不必安排矯正和熱處理工序 3 不需要焊條 焊絲等填充金屬 以及氧 乙炔 氬等焊接材料 焊接成本低 4 操作簡單 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 改善了勞動(dòng)條件 5 生產(chǎn)率高 且無噪聲及有害氣體 在大批量生產(chǎn)中 可以和其它制造工序一起編到組裝線上 缺點(diǎn) 1 目前還缺乏可靠的無損檢測方法 焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和焊件的破壞性試驗(yàn)來檢查 以及靠各種監(jiān)控技術(shù)來保證 2 點(diǎn) 縫焊的搭接接頭不僅增加了構(gòu)件的重量 且因在兩板間熔核周圍形成夾角 致使接頭的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均較低 3 設(shè)備功率大 機(jī)械化 自動(dòng)化程度較高 使設(shè)備成本增加 維修較困難 并且常用的大功率單相交流焊機(jī)不利于電網(wǎng)的正常運(yùn)行 需單獨(dú)配電 閃光對焊 RA 24 將焊件裝配成對接接頭 接通電源后使其端面逐漸移近達(dá)到局部接觸 利用電阻熱加熱這些接觸點(diǎn) 產(chǎn)生閃光 使端面金屬熔化 直至端部在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度分布時(shí) 迅速施加頂鍛力完成焊接的方法 閃光焊又分為連續(xù)閃光焊與預(yù)熱閃光焊兩種 邊續(xù)閃光對焊主要用于斷面1000mm2左右的閉合零件的拼口 預(yù)熱閃光對焊可焊接5000一10000mm2大型截面黑色金屬材料零件 閃光對焊接頭形成特點(diǎn) 閃光結(jié)束時(shí)在端面上巳形成液體金屬層 頂鍛時(shí) 端面金屬首先在液相下連合成一體 隨著頂鍛的進(jìn)行 對口中的液體金屬將不斷排除 而對口端面必將在液相下消失 由于端面在液相下消失 氧化物將容易隨液體排除或使其彌散分布 對口處加熱溫度高 范圍窄 因此頂鍛時(shí)塑性變形集中 變形度相對增加 可產(chǎn)生足夠高的局部位錯(cuò)差值 促進(jìn)接頭形成中的再結(jié)晶發(fā)生 同時(shí) 當(dāng)頂鍛參數(shù)合適時(shí) 不僅可排出液態(tài)金屬和氧化物 還可排出部分過熱金屬 獲得較致密的熱鍛造組織形態(tài) 顯著提高了接頭質(zhì)量 焊接技術(shù)的應(yīng)用 焊接方法的符號(hào)及數(shù)字表示常用焊接方法的數(shù)字標(biāo)記及縮寫Q LCK100 4 2012標(biāo)準(zhǔn) 焊接方法的應(yīng)用領(lǐng)域 鋼結(jié)構(gòu)造船管道和壓力容器容器和化工設(shè)備汽車和軌道車輛其它應(yīng)用 鋼結(jié)構(gòu) 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu) 辦公建筑 檣桅類結(jié)構(gòu) 鐘搭類結(jié)構(gòu) 煙囪類結(jié)構(gòu) 橋梁 管道 水場建筑 軌道交通 儲(chǔ)料庫 倉 容器等等 當(dāng)今的焊接鋼結(jié)構(gòu)大量的使用型材和厚板 用于焊接結(jié)構(gòu)制造的重要工藝有 火焰切割 機(jī)械剪切 彎邊 彎曲 部分機(jī)械化MAG焊 全機(jī)械化MAG和UP焊 造船 在所有的船舶制造國家船體的制造一般使用焊接技術(shù) 根據(jù)船舶類型和大小的不同 焊接量占整個(gè)船體生產(chǎn)制造工作量的20 40 在船舶制造中會(huì)用到以下工藝 管道和壓力容器 在管道施工中焊接是一個(gè)最重要的連接方法 主要的焊接部分有 鋼管 扇形彎頭 管材和管道支撐 管道生產(chǎn)的主要焊接工藝 電阻焊 高頻焊 埋弧焊 薄壁管也使用WIG焊和等離