項目六焊接加工入門

1、項目六焊接加工入門 焊接：是利用加熱或加壓（或者加熱和加壓），使分離焊接：是利用加熱或加壓（或者加熱和加壓），使分離 的兩部分金屬靠得足夠近，原子互相擴散，形成的兩部分金屬靠得足夠近，原子互相擴散，形成 原子間的結(jié)合的連接方法。在機械制造、建筑、原子間的結(jié)合的連接方法。在機械制造、建筑、 車輛、石油化工、原子能、航空航天等部門得到車輛、石油化工、原子能、航空航天等部門得到 廣泛運用。廣泛運用。焊接的特點：焊接的特點：優(yōu)點：優(yōu)點：1）連接性能好，密封性好，承壓能力高）連接性能好，密封性好，承壓能力高 ；2）省料，重量輕，成本低；）省料，重量輕，成本低；3）加工裝配工序簡單，生產(chǎn)周期短）加工裝配工

2、序簡單，生產(chǎn)周期短 ；4）易于實現(xiàn)機械化和自動化。）易于實現(xiàn)機械化和自動化。 缺點：缺點：1 1）焊接結(jié)構(gòu)是不可拆卸的，更換修理不便焊接結(jié)構(gòu)是不可拆卸的，更換修理不便 ；2 2）焊接接頭的組織和性能往往要變壞；焊接接頭的組織和性能往往要變壞；3 3）要產(chǎn)生焊接殘余應力和焊接變形；要產(chǎn)生焊接殘余應力和焊接變形； 4 4）會產(chǎn)生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等會產(chǎn)生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等。 焊接方法可分為：焊接方法可分為： 1 1）熔焊：利用局部加熱的方法，把工件的焊接處加熱到熔熔焊：利用局部加熱的方法，把工件的焊接處加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，然后冷卻結(jié)晶，形成焊縫，將兩部分

3、化狀態(tài)，形成熔池，然后冷卻結(jié)晶，形成焊縫，將兩部分金屬連接成為一個整體的工藝方法。金屬連接成為一個整體的工藝方法。 2）壓焊：在焊接過程中需要加壓的一類焊接方法。）壓焊：在焊接過程中需要加壓的一類焊接方法。3）釬焊：利用熔點比母材低的填充金屬熔化后，填充接頭間隙）釬焊：利用熔點比母材低的填充金屬熔化后，填充接頭間隙并與固態(tài)的母材相互擴散實現(xiàn)連接的一種焊接方法。并與固態(tài)的母材相互擴散實現(xiàn)連接的一種焊接方法。 v(a) (b)v熔焊焊接頭的組成va)對接頭 b)搭接接頭v1-熔焊金屬 2-熔合區(qū) 3-熱影響區(qū) 4-母材焊縫各部分名稱 二二 焊接方法焊接方法 焊接方法的種類很多，按照焊接過程的物理特

4、點可分為熔焊、焊接方法的種類很多，按照焊接過程的物理特點可分為熔焊、壓焊和釬焊三類。常用焊接方法有壓焊和釬焊三類。常用焊接方法有: 熔焊熔焊 堆焊與噴涂堆焊與噴涂 高能焊高能焊 電渣焊電渣焊 電弧焊電弧焊 氣焊氣焊 激光焊激光焊 電子束焊電子束焊 等離子弧焊等離子弧焊 氣體保護焊氣體保護焊 埋弧焊埋弧焊 焊條電弧焊焊條電弧焊（一）手工電弧焊（一）手工電弧焊v電弧焊：是熔化焊中最基本的焊接方法，它也是在各種焊接方法中應用最普遍的焊接方法，其中最簡單最常見的是使用電焊條的手工焊接，稱為手工電弧焊或簡稱手弧焊。v 這種方法設備簡單，靈活方便，尤其適于結(jié)構(gòu)形狀復雜、焊縫短或彎曲的焊件和各種不同空間位置

5、的焊縫焊接。1、手弧焊的焊接過程v將電焊機的輸出端兩極分別與焊件和焊鉗連接，如圖所示。再用焊鉗夾持電焊條。焊接時在焊條與焊件之間引出電弧，高溫電弧將焊條端頭與焊件局部熔化而形成熔池。然后，熔池迅速冷卻、凝固形成焊，促使分離的兩塊焊件牢固地連接成一整體。焊條的藥皮熔化后形成熔渣覆蓋在熔池上，熔渣冷卻后形成渣殼依舊覆蓋并保護在焊縫上。最后將渣殼清除掉，焊接接頭的工作就此完成。焊條電弧焊的工作原理和典型的裝置 1-熱影響區(qū) 2-弧坑 3-焊縫弧坑 4-焊芯 5-絕緣手把6-焊鉗 7-用于導電的裸露部分 8-藥皮部分 9-焊條10-焊縫金屬 11-地線夾頭12-渣防護層 13-焊接熔池14-氣體保護

6、15-焊條端部分形成的套筒 16-焊件 17-焊條藥皮1 焊接電弧焊接電?。?）. 焊接電弧的產(chǎn)生焊接電弧的產(chǎn)生 焊接電弧是在焊條與工件之間產(chǎn)生的強烈、持久又穩(wěn)焊接電弧是在焊條與工件之間產(chǎn)生的強烈、持久又穩(wěn)定的氣體放電現(xiàn)象。焊接引弧時，焊條和工件瞬間接觸形定的氣體放電現(xiàn)象。焊接引弧時，焊條和工件瞬間接觸形成短路，強大的電流產(chǎn)生強烈電阻熱使接觸點熔化甚至蒸成短路，強大的電流產(chǎn)生強烈電阻熱使接觸點熔化甚至蒸發(fā)，當焊條提起時，在電場作用下，熱的金屬發(fā)射大量電發(fā)，當焊條提起時，在電場作用下，熱的金屬發(fā)射大量電子，電子碰撞氣體使之電離，正、負離子和電子構(gòu)成電弧。子，電子碰撞氣體使之電離，正、負離子和電子

7、構(gòu)成電弧。（2）. 焊接電弧的結(jié)構(gòu)焊接電弧的結(jié)構(gòu) 電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成，如圖所示。部分組成，如圖所示。1）陰極區(qū)：電子發(fā)射區(qū)，熱量約占）陰極區(qū)：電子發(fā)射區(qū)，熱量約占36%，平均溫度，平均溫度2400K；2）陽極區(qū)：受電子轟擊區(qū)域，熱量約占）陽極區(qū)：受電子轟擊區(qū)域，熱量約占43%，平均溫度，平均溫度2600K；3）弧柱區(qū)：陰、陽兩極間區(qū)域，幾乎等）弧柱區(qū)：陰、陽兩極間區(qū)域，幾乎等于電弧長度，熱量于電弧長度，熱量21%，弧柱中心溫度可，弧柱中心溫度可達達60008000K。電弧的結(jié)構(gòu)示意圖電弧的結(jié)構(gòu)示意圖2、焊機v手弧焊的主要設備是弧焊機，簡稱為電焊

8、機。電焊機是焊接電弧的電源。電焊機按所提供的焊接電流種類不同可分為交流電焊機和直流電焊機兩類。v（1）.交流電焊機v交流電焊機又稱弧焊變壓器，是一種特殊的降交流電焊機又稱弧焊變壓器，是一種特殊的降壓變壓器，它是由降壓變壓器、阻抗調(diào)節(jié)器、壓變壓器，它是由降壓變壓器、阻抗調(diào)節(jié)器、手柄和焊接電弧等組成。手柄和焊接電弧等組成。圖為BX3-300型結(jié)構(gòu)。v常用的交流電焊機型號有：BX3300、BX1330、BX1400、BX3500等。BX3-300型交流弧焊機 （2）.整流器式電焊機v整流式直流電焊機，又稱弧焊整流器或整流焊機。v整流弧焊機是由交流變壓器、整流器、磁飽和電抗器、輸出電抗器以及控制系統(tǒng)等

9、組成。其中整流器是由大功率硅整流元件構(gòu)成，它是將電流由交流變?yōu)橹绷鞴┖附邮褂?。磁飽和電抗器相當一個很大的電感，使電源獲得下降特性。焊接電流的調(diào)節(jié)是通過電流控制器來改變磁飽和電抗器控制繞組中直流電的大小。整流弧焊機的輸入端電壓一般為單相220V 、380V 或三相380V；空載電壓一般為6090V；工作電壓一般為 2540V。 v常用的整流弧機型號有ZXG300、ZXG500等 整流器式直流電焊機 (a) (b)直流甩弧焊的正接與反接a)正接法 b)反接法三、電焊條v電焊條（簡稱焊條）是涂有藥皮的供手弧焊用的熔化電極。v1.焊條的組成和作用v焊條是由焊芯和藥皮兩部分組成。v 焊芯 焊芯是焊條內(nèi)的

10、金屬絲。它的作用有兩個：v起到電極的作用。即傳導電流，產(chǎn)生電弧。v形成焊縫金屬。焊芯熔化后，其液滴過渡到熔池中作為填充金屬，并與熔化的母材熔合后，經(jīng)冷凝成為焊縫金屬。焊條的縱截面1-焊芯 2-藥皮 3-焊條夾持端 d-焊條直徑 L-焊條長度v 藥皮 藥皮是壓涂在焊芯上的涂料層。它是由礦石粉、有機物粉、鐵合金粉和粘結(jié)劑等原料按一定比例配制而成。藥皮的主要作用有三個：v 改善焊條的焊接工藝性能：容易引燃電弧、穩(wěn)定電弧燃燒，并減少飛濺等。v 機械保護作用：藥皮熔化后造成氣體和熔渣，隔絕空氣，保護熔池和焊條熔化后形成的熔滴不受空氣的侵入。v 冶金處理作用：去除有害元素（氧、氫、硫、磷），添加有用的合金

11、元素，改善焊縫質(zhì)量。4.焊條的分類、型號及牌號v 焊條的分類v焊條的品種繁多，有如下分類方法：v 按用途進行分類 我國現(xiàn)行的新國標按用途分為八大類型：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條及焊絲、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條和鋁及鋁合金焊條。v 按藥皮熔化成的熔渣化學性質(zhì)分類 將焊條分為酸性焊條和堿性焊條兩大類。v 按焊接工藝及冶金性能要求、焊條的藥皮類型來分類 將焊件分為十大類，如氧化鈦型、鈦鈣型、低氫鉀型、低氫鈉型等。v焊條型號：是以焊條國家標準為依據(jù)，反映焊條主要特性的一種表示方法。v現(xiàn)以碳鋼焊條其型號編制方法為：字母“E”表示焊條；E后的前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強度

12、的最小值，單位為Mpa；第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，若為“0”及“1”則表示焊條適用于全位置焊接（即可進行平、立、仰、橫焊），“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4”表示焊條適用于向下立焊；第三位和第四位數(shù)字組合時表示藥皮類型及焊接電流種類，如為“03”表示鈦鈣型藥皮、交直流正反接，又如“15”表示低氫鈉型、直流反接。 v6.焊條的牌號v焊條牌號是指除焊條國家標準的焊條型號外，考慮到國內(nèi)各行業(yè)對原部標的焊條牌號印象較深。因此仍保留了原焊條分十大類的牌號名稱 。v7.酸性焊條與堿性焊條v在熔渣中酸性氧化物（如SiO2）比堿性氧化物（如CaO）多的一種焊條則稱為酸性焊條。酸性焊條應用廣泛，適用于

13、交直流電焊機，焊接工藝性能好，對銹、水、油污等產(chǎn)生氣孔的因素敏感性小，但添加給焊縫的合金元素少，焊縫的力學性能差，特別是沖擊韌性較差，容易產(chǎn)生熱裂縫。 8.焊條的選用焊條的選用v1）等強度原則；）等強度原則；v2）同成分原則；）同成分原則；v3）抗裂性要求；）抗裂性要求；v4）抗氣孔要求；）抗氣孔要求；v5）低成本要求。）低成本要求。第二章 手弧焊焊接工藝及操作方法 v一、手弧焊工藝一、手弧焊工藝v（一）、焊接接頭與坡口型式（一）、焊接接頭與坡口型式v1、 焊接接頭 焊接接頭是指用焊接方法把兩部分金屬連接起來的連接部分 v最基本的焊接接頭形式有四種：v（1）、對接接頭 即對接接頭焊縫，簡稱對接

14、。v（2）、角接接頭 即角接接頭焊縫，簡稱角接。v（3）、形接頭 即T形接頭焊縫，簡稱丁字接。v（4）、搭接接頭 即搭接接頭焊縫，簡稱搭接。v對接接頭受力比較均勻，使用最多，重要的受力焊縫應盡量選用。 焊接接頭型式和坡口型式a)對接接頭 b)角接接頭 c)T形接頭 d)搭接接頭v（二）、焊接的空間位置：焊縫在結(jié)構(gòu)上的位置不同時，（二）、焊接的空間位置：焊縫在結(jié)構(gòu)上的位置不同時，對施焊的難易程度影響很大，從而也影響了焊接質(zhì)量和對施焊的難易程度影響很大，從而也影響了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。生產(chǎn)率。 v（三）、焊接規(guī)范參數(shù)的選擇（三）、焊接規(guī)范參數(shù)的選擇v1、焊條直徑與焊接電流的選擇v2、焊接速度的選擇v

15、3、焊弧長度的選擇v4、焊縫層數(shù)的選擇（二）（二） 焊接的過程焊接的過程 焊接的冶金過程如圖所示焊接的冶金過程如圖所示, ,母材、焊條受電弧高溫作用熔化形成金屬熔池，母材、焊條受電弧高溫作用熔化形成金屬熔池，將進行熔化、氧化、還原、造渣、精煉及合金化等物理、化學過程。將進行熔化、氧化、還原、造渣、精煉及合金化等物理、化學過程。 金屬與氧的作用對焊接質(zhì)量影響最大，氧與多種金屬發(fā)生氧化反金屬與氧的作用對焊接質(zhì)量影響最大，氧與多種金屬發(fā)生氧化反應：應： 焊條電弧焊過程焊條電弧焊過程 為保證焊縫質(zhì)量，可從兩方面采取措施：為保證焊縫質(zhì)量，可從兩方面采取措施：1 1）減少有害元素進入熔池，主要采用機械保護

16、，如焊條藥皮、埋）減少有害元素進入熔池，主要采用機械保護，如焊條藥皮、埋弧焊焊劑和氣體保護焊的保護氣體（弧焊焊劑和氣體保護焊的保護氣體（COCO2 2，氬氣）等）。，氬氣）等）。2 2）清除已進入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊條藥）清除已進入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊條藥皮里加合金元素進行脫氧、去氫、去硫、滲合金等。皮里加合金元素進行脫氧、去氫、去硫、滲合金等。 3 3）焊接工藝。焊接時，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量（如焊接）焊接工藝。焊接時，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量（如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱，叫焊接工藝參數(shù)。電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總

17、稱，叫焊接工藝參數(shù)。線能量線能量: :指熔焊時，焊接能源輸入給單位長度焊縫上的能量。顯然焊指熔焊時，焊接能源輸入給單位長度焊縫上的能量。顯然焊接工藝參數(shù)，影響接工藝參數(shù)，影響焊接接頭輸入能量的大小，影響焊接熱循環(huán)，從焊接接頭輸入能量的大小，影響焊接熱循環(huán)，從而影響熱影響區(qū)的大小和接頭組織粗細。而影響熱影響區(qū)的大小和接頭組織粗細。4 4）焊后熱處理：如正火，能細化接頭組織，改善性能。）焊后熱處理：如正火，能細化接頭組織，改善性能。5 5）接頭形式、工件厚度、施焊環(huán)境溫度和預熱等均會影響焊后冷卻）接頭形式、工件厚度、施焊環(huán)境溫度和預熱等均會影響焊后冷卻速度，從而影響接頭的組織和性能。速度，從而影響

18、接頭的組織和性能。 （三）（三） 焊接應力和變形焊接應力和變形1.1.焊接應力與變形產(chǎn)生的原因焊接應力與變形產(chǎn)生的原因 焊件在焊接過程中受到局部加熱和焊件在焊接過程中受到局部加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應力和變形的主要原因。冷卻是產(chǎn)生焊接應力和變形的主要原因。圖圖4-9是低碳鋼平板對接焊時產(chǎn)生應力和是低碳鋼平板對接焊時產(chǎn)生應力和變形的示意圖。變形的示意圖。 平板焊接時，要產(chǎn)生熱脹冷縮。加熱平板焊接時，要產(chǎn)生熱脹冷縮。加熱時，如自由膨脹則如圖時，如自由膨脹則如圖4-9a中虛線所示，中虛線所示，但由于受到阻礙，產(chǎn)生同樣伸長，故高溫但由于受到阻礙，產(chǎn)生同樣伸長，故高溫處產(chǎn)生壓應力，低溫處產(chǎn)生拉應力，兩者處產(chǎn)

19、生壓應力，低溫處產(chǎn)生拉應力，兩者平衡。冷卻后，由于冷卻速度不同，高溫平衡。冷卻后，由于冷卻速度不同，高溫處冷卻慢，收縮大。同樣最后在高溫處產(chǎn)處冷卻慢，收縮大。同樣最后在高溫處產(chǎn)生拉應力，低溫處產(chǎn)生壓應力。生拉應力，低溫處產(chǎn)生壓應力。圖圖4-9 平板對接焊的應力平板對接焊的應力a) 焊接過程中焊接過程中b) 冷卻后冷卻后 一般情況下，焊件塑性好，結(jié)構(gòu)剛度小時，焊件收縮容一般情況下，焊件塑性好，結(jié)構(gòu)剛度小時，焊件收縮容易，焊件變形大，焊接應力??；反之焊接變形小，焊接應力易，焊件變形大，焊接應力??；反之焊接變形小，焊接應力大。大。2. 焊接應力與變形的危害焊接應力與變形的危害焊接應力：焊接應力：1 1）增加結(jié)構(gòu)工作時的應力，降低承載能力；）增