第一章 焊接2

1、1第一篇第一篇 連接成形理論基礎(chǔ)連接成形理論基礎(chǔ)2第第 2節(jié)節(jié) 熔焊熔焊（Fusion Welding）四、熔焊方法及工藝四、熔焊方法及工藝三、焊接接頭的組織與性能三、焊接接頭的組織與性能一、熔焊原理一、熔焊原理二、電弧焊焊接過程二、電弧焊焊接過程本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：11113焊接接頭的形成一般經(jīng)歷幾個過程：焊接接頭的形成一般經(jīng)歷幾個過程：加熱、熔化、加熱、熔化、冶金反應(yīng)、凝固結(jié)晶、固態(tài)相變直至形成焊接接頭。冶金反應(yīng)、凝固結(jié)晶、固態(tài)相變直至形成焊接接頭。三、焊接接頭的組織與性能三、焊接接頭的組織與性能高溫?zé)嵩慈诨缚p區(qū)金屬，并向工件傳熱，必然引起焊縫及附近區(qū)域金屬的組織和性能變化。 焊

2、縫區(qū)焊縫區(qū) 熔合區(qū)熔合區(qū) 熱影響區(qū)熱影響區(qū)14p 1. 焊縫金屬的組織和性能焊縫金屬的組織和性能 熱源移走后，熔池中的液體金屬開始冷卻結(jié)晶，垂直于熔合線朝向焊接方向并彎曲指向熔池中心，生長為柱狀樹枝晶。 低熔點物質(zhì)將被推向焊縫最后結(jié)晶部位，形成成分偏析。焊接速度對結(jié)晶形態(tài)的影響焊接速度對結(jié)晶形態(tài)的影響a a）焊接速度大）焊接速度大b b）焊接速度?。┖附铀俣刃 a）柱狀晶垂直焊縫邊界長到焊縫中心，定向晶）柱狀晶垂直焊縫邊界長到焊縫中心，定向晶b b）朝向焊接方向并彎曲指向中心，偏向晶）朝向焊接方向并彎曲指向中心，偏向晶5 （1）熔池凝固的特點）熔池凝固的特點聯(lián)生結(jié)晶聯(lián)生結(jié)晶/交互結(jié)晶交互結(jié)晶

3、/外延結(jié)晶外延結(jié)晶 依附于母材晶粒的現(xiàn)成表面而形成共同晶粒的凝固方式擇優(yōu)成長擇優(yōu)成長并非“齊步前進(jìn)”。當(dāng)散熱最快的方向與晶體成長的結(jié)晶位向相同時，有利于柱狀晶的成長 熔池凝固組織形態(tài)的多樣性熔池凝固組織形態(tài)的多樣性 凝固組織的形態(tài)有柱狀晶（平面晶、胞狀晶、胞狀樹枝晶和樹枝晶）及等軸晶等6 固液界面前方液相中溫度梯度GL很大，液相中實際溫度曲線高于液相線溫度T，不形成成分過冷區(qū)。向前生長出的晶核被“過熱”液態(tài)金屬重新熔化，凝固界面為平滑界面，且在柱狀晶內(nèi)無溶質(zhì)微觀偏析。成分過冷條件成分過冷條件結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶形態(tài)u平面晶平面晶7液相中溫度梯度GL變小，實際溫度曲線與液相線溫度T在小范圍x內(nèi)相交，形成

4、少量成分過冷區(qū)，平面結(jié)晶界面不穩(wěn)定，凝固界面長出許多平行束狀的晶芽胞，突入液相生長并向側(cè)面亞晶界排出溶質(zhì)，降低其液相線溫度從而形成相互平行的棱柱體元。成分過冷條件成分過冷條件結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶形態(tài)u胞狀晶胞狀晶8GL變小，成分過冷區(qū)增大，生長加快，胞狀晶前沿深入液相內(nèi)部較長距離，突起部分向周圍排出溶質(zhì)，橫向也產(chǎn)生成分過冷并從主干上長出短小二次枝，形成較多十字棱柱體亞結(jié)構(gòu)。（a）成分過冷條件）成分過冷條件（b）結(jié)晶形態(tài)）結(jié)晶形態(tài)u胞狀樹枝晶胞狀樹枝晶9GL進(jìn)一步減小，成分過冷區(qū)更大，生長更快，一個晶粒內(nèi)只產(chǎn)生一個長主干，周圍界面突入過冷液相中形成二次枝晶，鄰近枝晶接觸即停止生長。成分過冷條件成分過冷條

5、件結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶形態(tài)u樹枝狀晶樹枝狀晶10（a）成分過冷條件）成分過冷條件（b）結(jié)晶形態(tài)）結(jié)晶形態(tài)u等軸晶等軸晶：GL很小時，成分過冷區(qū)很寬，結(jié)晶前沿形成粗大的樹枝狀晶，同時液相內(nèi)部生核，產(chǎn)生新晶粒，自由成長。u等軸晶等軸晶11在熔池兩側(cè)翼邊界，由于結(jié)晶速度在熔池兩側(cè)翼邊界，由于結(jié)晶速度R R非常小，溫度梯度非常小，溫度梯度G G較大，較大，G/R G/R 則很大，成分過冷接近于零，滿足平面晶生長的條件。則很大，成分過冷接近于零，滿足平面晶生長的條件。當(dāng)凝固界面遠(yuǎn)離熔合區(qū)邊界向焊縫中心推進(jìn)時當(dāng)凝固界面遠(yuǎn)離熔合區(qū)邊界向焊縫中心推進(jìn)時, , 結(jié)晶速度結(jié)晶速度R R逐漸增逐漸增大，而溫度梯度大，而溫度

6、梯度G G減小減小, G/R , G/R 逐步減小，成分過冷逐漸增大，平面逐步減小，成分過冷逐漸增大，平面生長將轉(zhuǎn)為胞狀生長；生長將轉(zhuǎn)為胞狀生長；隨著成分過冷的進(jìn)一步加大，樹枝晶生長的方式逐漸占主導(dǎo)地位，隨著成分過冷的進(jìn)一步加大，樹枝晶生長的方式逐漸占主導(dǎo)地位，在到達(dá)熔池尾端結(jié)束凝固時，成分過冷度最大，有可能形成等軸樹在到達(dá)熔池尾端結(jié)束凝固時，成分過冷度最大，有可能形成等軸樹枝晶區(qū)。枝晶區(qū)。熔合區(qū)u焊縫不同部位結(jié)晶形態(tài)焊縫不同部位結(jié)晶形態(tài)12（2）焊縫金屬的組織：）焊縫金屬的組織： 固態(tài)相變，影響因素：化學(xué)成分固態(tài)相變，影響因素：化學(xué)成分+冷卻條件冷卻條件 低碳鋼焊縫低碳鋼焊縫： 固態(tài)相變時，

7、首先沿奧氏體晶界析出共析鐵素體，然后發(fā)生共析轉(zhuǎn)變： AP（FFe3C） 得到鐵素體加珠光體。 焊縫金屬過熱時，奧氏體晶界或晶粒內(nèi)部還會析出塑韌性差的網(wǎng)狀魏氏組織。13低合金鋼低合金鋼珠光體珠光體鐵鐵素素體體先共析（晶界或粒界/塊狀）鐵素體側(cè)板條鐵素體針狀鐵素體細(xì)晶鐵素體馬氏體馬氏體板條馬氏體片狀馬氏體貝氏體貝氏體上貝氏體下貝氏體14u鐵素體（鐵素體（Ferrite / F）先共析（晶界或粒界先共析（晶界或粒界/塊狀）鐵素體塊狀）鐵素體（Proeutectoid Ferrite / PF）轉(zhuǎn)變溫度：770680位置：沿奧氏體晶界形態(tài)：長條形或多邊形塊狀性能特點：位錯密度低，降低焊縫金屬的韌性側(cè)板

8、條鐵素體側(cè)板條鐵素體(Ferrite Side Plate / FSP)轉(zhuǎn)變溫度：700550位置：從晶界鐵素體側(cè)面生長形態(tài)：板條狀性能特點：位錯密度比PF高，降低韌性15u鐵素體鐵素體針狀鐵素體針狀鐵素體(Acicular Ferrite / AF)轉(zhuǎn)變溫度：500左右位置：原奧氏體晶內(nèi)形態(tài)：針狀性能特點：位錯密度高，為PF的兩倍，改善韌性細(xì)晶鐵素體細(xì)晶鐵素體(Fine Grain Ferrite / FGF)轉(zhuǎn)變溫度：500以下位置：有Ti、B等細(xì)晶元素存在時，位于奧氏體晶粒內(nèi)部形態(tài)：細(xì)小晶粒性能特點：降低韌性16u珠光體珠光體(Pearlite / P)接近平衡條件下的組織，焊接條件下很

9、少產(chǎn)生接近平衡條件下的組織，焊接條件下很少產(chǎn)生u 貝氏體貝氏體(Bainite / B)上貝氏體上貝氏體(Upper Bainite / BU)轉(zhuǎn)變溫度：550450位置：沿奧氏體晶界形態(tài)：平行的條狀鐵素體之間分布滲碳體光鏡下為羽毛狀性能特點：韌性較差下貝氏體下貝氏體(Lower Bainite / BL)轉(zhuǎn)變溫度：450 Ms形態(tài)：針狀鐵素體和針狀滲碳體的機械混合物光鏡下類似回火片狀馬氏體性能特點：強度和韌性都較好17u 馬氏體馬氏體(Martensite / M)Ms溫度下，不同的碳含量，形成：溫度下，不同的碳含量，形成：板條板條/位錯型位錯型/低碳馬氏體低碳馬氏體(Dislocated

10、Martensite)低碳低合金鋼焊縫金屬，奧氏體內(nèi)部細(xì)條狀位錯密度高，強度、韌性、抗裂紋能力等綜合性能指標(biāo)在馬氏體中最好片狀片狀/孿晶馬氏體孿晶馬氏體(Plate Martensite)焊縫中含碳量大于0.4%粗大，貫穿奧氏體晶粒內(nèi)部，片間不相互平行硬度高而脆，易致冷裂紋，應(yīng)避免M-A組元組元富碳馬氏體和殘留奧氏體硬度高，致裂紋條狀條狀貝氏體粒狀粒狀貝氏體1819（3）焊縫金屬連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖）焊縫金屬連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖(WM一一CCT) 目的：目的：預(yù)測低合金鋼焊縫金屬連續(xù)冷卻組織與性能，從而根據(jù)性能要求合理地選擇母材、焊材并制定焊接參數(shù)。 定義：定義：表征具有一定化學(xué)成分的焊縫金屬，在各種連續(xù)

11、冷卻條件下，轉(zhuǎn)變開始溫度和終了溫度、轉(zhuǎn)變開始時間和終了時間以及轉(zhuǎn)變的組織、室溫硬度與冷卻速度之間關(guān)系的曲線圖譜。類似于熱處理中的CCT圖。20（4）焊縫金屬性能控制）焊縫金屬性能控制通過提高形核率提高形核率和抑制晶粒長大抑制晶粒長大兩個方面 變質(zhì)處理變質(zhì)處理 通過焊接材料向熔池加入一定量的合金元素(如B、Mo、V、Ti、Nb等) , 作為熔池中非自發(fā)晶核的質(zhì)點,從而使焊縫晶粒細(xì)化。振動結(jié)晶振動結(jié)晶 采用振動的方法來打斷正在成長的柱狀晶，增大晶粒游離傾向，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。振動方式主要有機械振動、超聲振動和電磁攪拌。焊接工藝焊接工藝 采用恰當(dāng)?shù)暮附庸に?，也可改善熔池凝固結(jié)晶。主要方法是小線能量

12、、多層焊和錘擊焊道表面等。21p 2.熱影響區(qū)的組織和性能熱影響區(qū)的組織和性能 熱影響區(qū)（熱影響區(qū)（HAZHAZ）/ /近縫區(qū)近縫區(qū)：熔焊時，在焊接熱源的作用下焊縫周圍的母材發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。22加熱速度加熱速度H速度快，相變不充分。與方法、熱輸入、母材厚度和材質(zhì)有關(guān)最高最高/峰值溫度峰值溫度m與每點對應(yīng)，距焊縫近的m高相變溫度以下相變溫度以下/高溫停留時間高溫停留時間tH越長，高溫奧氏體均質(zhì)化充分，但晶粒長大嚴(yán)重 冷卻速度冷卻速度c或冷卻時間或冷卻時間tc冷卻至某一溫度c點的瞬時冷卻速度，切線求出t100表示從m冷卻到100的冷卻時間。 t8/5表示從800 冷卻到500的冷卻時間。

13、（1）焊接熱循環(huán)）焊接熱循環(huán)指焊件上某點的溫度由低到高再由高到低隨時間的變化過程。23u 焊接熱循環(huán)的特點焊接熱循環(huán)的特點加熱溫度高、加熱和冷卻速度快、短時高溫停留和局部受熱，對易淬火鋼，易導(dǎo)致馬氏體相變；對其它材料，易產(chǎn)生焊接變形、應(yīng)力及裂紋。焊接過程奧氏體化特點：焊接過程奧氏體化特點：加熱速度快不利于奧氏體化和奧氏體均勻化，但加熱溫度高促進(jìn)奧氏體化，但高溫使晶粒粗大。24u 模擬焊接熱影響區(qū)連續(xù)模擬焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖冷卻組織轉(zhuǎn)變圖SHCCT可判斷在某一冷卻條件下的組織轉(zhuǎn)變過程和得到的最終組織。圖中：圖中：得到得到P PF F的的最大最大c 出現(xiàn)出現(xiàn)P P的臨界最大冷速的臨界最大

14、冷速出現(xiàn)出現(xiàn)F F的臨界冷速的臨界冷速得到全部得到全部M M的臨界最小冷速的臨界最小冷速與焊縫金屬連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖與焊縫金屬連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖(WM一一CCT)類似類似25 HAZ組織分布組織分布a. 低碳鋼及不易淬火的低合金鋼低碳鋼及不易淬火的低合金鋼（Q235、20、16Mn等）熔合熔合/半熔化區(qū)半熔化區(qū)：最高溫度在固相線和液相線之間。局部熔化，成分與組織不均勻，塑性差過熱區(qū)過熱區(qū)/粗晶區(qū)粗晶區(qū)：固相線到1100左右。塑韌性差相變重結(jié)晶區(qū)（正火區(qū)）相變重結(jié)晶區(qū)（正火區(qū)）： 1100Ac3相當(dāng)于 正火組織（細(xì)晶FP）塑韌性好不完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)：Ac1Ac3， （部分細(xì)晶FP以及粗晶F）組

15、織不均勻（2）焊接熱影響區(qū)的組織和性能變化）焊接熱影響區(qū)的組織和性能變化26b. 易淬火鋼易淬火鋼(低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼，如：18CrMoNb、45、30CrMnSi等) 與焊前熱處理狀態(tài)有關(guān)焊前正火或退火態(tài)焊前正火或退火態(tài)，HAZ主要由完全淬火區(qū)和不完全淬火區(qū)組成。 調(diào)質(zhì)態(tài)調(diào)質(zhì)態(tài)， HAZ主要由完全淬火區(qū)、不完全淬火區(qū)和回火區(qū)組成。27 HAZ性能變化性能變化a. HAZ的硬化的硬化 用最高硬度用最高硬度Hmax表示表示國際焊接學(xué)會國際焊接學(xué)會(IIW)的碳當(dāng)量公式：的碳當(dāng)量公式：5VMoCr15NiCu6MnCCE100(HV)559CEHmaxb. HAZ的脆化的脆化 粗晶脆化

16、、析出脆化、組織脆化和氫脆化等粗晶脆化、析出脆化、組織脆化和氫脆化等熔合區(qū)與過熱區(qū)因m高，發(fā)生粗晶脆化。組織脆化包括魏氏組織、孿晶馬氏體、MA組元及上貝氏體脆化。析出脆化：焊前母材為過飽和固溶體，焊接熱作用下產(chǎn)生時效或回火效果，碳化物或氮化物造成的塑性及韌性下降。28c. HAZ的軟化的軟化 焊接調(diào)質(zhì)鋼或淬火鋼時，HAZ受熱溫度超過回火溫度，在Ac1附近強度下降，稱為回火軟化。d. HAZ的韌化的韌化 韌性是指材料在塑性應(yīng)變和斷裂全過程中吸收能量的能力，是強度和塑性的綜合表現(xiàn)。保證保證HAZ韌性的措施：韌性的措施： 調(diào)整低合金高強鋼的成分和HAZ組織狀態(tài)（針狀F、BL、低碳M，奧氏體等塑韌性好

17、的組織） 工藝調(diào)整：熱輸入避免脆化組織的前提下盡量大，防止淬硬組織和冷裂紋。預(yù)熱、后處理。29p 3. 影響焊接接頭性能的因素影響焊接接頭性能的因素 焊接材料（焊條、焊絲、焊劑）焊接材料（焊條、焊絲、焊劑） 焊接方法（熱源不同、保護(hù)效果不同）焊接方法（熱源不同、保護(hù)效果不同） 焊接工藝（焊接電流、電壓、速度）焊接工藝（焊接電流、電壓、速度） 焊后熱處理（正火后細(xì)化晶粒）焊后熱處理（正火后細(xì)化晶粒）30過熱區(qū)（過熱區(qū)（1100 ）組織粗大，機械性能很低）組織粗大，機械性能很低,正火區(qū)（正火區(qū)（Ac31100）晶粒細(xì)小，機械性能高，）晶粒細(xì)小，機械性能高，部分相變區(qū)（部分相變區(qū)（Ac1Ac3）晶粒

18、不均勻，機械性能低。）晶粒不均勻，機械性能低。焊縫金屬的組織和性能焊縫金屬的組織和性能熔合區(qū)的組織和性能熔合區(qū)的組織和性能熱影響區(qū)的組織和性能熱影響區(qū)的組織和性能鑄態(tài)組織，性能可以達(dá)到要求。鑄態(tài)組織，性能可以達(dá)到要求。成分不均勻，組織粗大，機械性能很低。成分不均勻，組織粗大，機械性能很低。 可見，熔合區(qū)、過熱區(qū)是接頭中性能最差的薄弱部位，會可見，熔合區(qū)、過熱區(qū)是接頭中性能最差的薄弱部位，會嚴(yán)重影響焊接接頭的質(zhì)量。嚴(yán)重影響焊接接頭的質(zhì)量。小結(jié)小結(jié)31四、熔焊方法及工藝四、熔焊方法及工藝1熔熔焊焊電弧焊電弧焊電渣焊電渣焊等離子弧焊等離子弧焊電子束焊電子束焊激光焊激光焊手弧焊手弧焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)

19、焊埋弧焊埋弧焊32p 1. 手手弧焊弧焊手弧焊的手弧焊的原理及特點原理及特點 手弧焊手弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。適于各種環(huán)境各種方位、設(shè)備簡單、焊鉗小、使用方便。適于各種環(huán)境各種方位、設(shè)備簡單、焊鉗小、使用方便。 手弧焊手弧焊是應(yīng)用最廣泛的焊接方法。是應(yīng)用最廣泛的焊接方法。33p 2. 埋弧焊埋弧焊 （1 1）埋弧焊的）埋弧焊的原理及特點原理及特點 用用焊劑焊劑進(jìn)行渣保護(hù)，焊絲為一電極在焊劑層下引燃電弧進(jìn)行渣保護(hù)，焊絲為一電極在焊劑層下引燃電弧燃燒，熱效率高；焊絲為連續(xù)的燃燒，熱效率高；焊絲為連續(xù)的盤狀焊絲盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊，可連續(xù)饋

20、電；焊接接無飛濺無飛濺，可實現(xiàn)大電流，可實現(xiàn)大電流(1000A)高速焊接，生產(chǎn)率高；金屬高速焊接，生產(chǎn)率高；金屬利用率高利用率高(熔深大，熔深大，2025mm以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接接)；焊接質(zhì)量好，勞動條件好。；焊接質(zhì)量好，勞動條件好。 埋弧焊適于埋弧焊適于平直長焊縫平直長焊縫和和環(huán)焊縫環(huán)焊縫的焊接。的焊接。34（2 2）埋弧自動焊示意圖和焊接過程）埋弧自動焊示意圖和焊接過程35（3 3）埋弧焊的工藝）埋弧焊的工藝 焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備(下料、開坡口和裝配下料、開坡口和裝配) 板厚小于14mm時，可不開坡口； 板厚為1422mm時，應(yīng)開Y型坡口； 板厚為2250mm

21、時，可開雙Y型或U型坡口。 Y型和雙Y型坡口的角度為5060。36 焊直縫時，應(yīng)安裝焊直縫時，應(yīng)安裝引弧板和熄弧板引弧板和熄弧板( (引出板引出板) )，防止起弧，防止起弧和熄弧時產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等進(jìn)入工件焊縫中。和熄弧時產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等進(jìn)入工件焊縫中。為保持焊接成形和防止燒穿，采用各種為保持焊接成形和防止燒穿，采用各種焊劑墊焊劑墊和和墊板墊板。37平板對接焊平板對接焊 常采用雙面焊，可不留間隙直接進(jìn)行雙面焊接，也可采用打底焊或焊劑墊或墊板或者水冷銅成型底板進(jìn)行單面焊雙面成型。38 多絲埋弧焊多絲埋弧焊 同時有兩個以上焊絲起焊接，焊接速度高，焊縫成型好。前一電弧保證熔

22、深，后續(xù)電弧調(diào)節(jié)熔寬，使熔池形狀及焊縫成型較為合理。 環(huán)焊縫環(huán)焊縫 焊接環(huán)焊縫時，焊絲焊絲起弧點應(yīng)與環(huán)的中心線偏起弧點應(yīng)與環(huán)的中心線偏離一距離離一距離e e，以防止熔池金屬的流淌。一般偏離距離為20-40mm，直徑小于250mm的環(huán)縫一般不采用埋弧自動焊。39（4 4）埋弧焊的應(yīng)用）埋弧焊的應(yīng)用 埋弧焊主要用于埋弧焊主要用于壓力容器壓力容器的的環(huán)縫焊和直縫焊環(huán)縫焊和直縫焊，鍋爐冷，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機械卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機械（行車）和冶金機械（高爐爐身）的焊接（行車）和冶金機械（高爐爐身）的焊接。40p 3. 氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊

23、(1) (1)氬弧焊氬弧焊 利用氬氣保護(hù)電弧熱源及焊縫區(qū)進(jìn)行焊接。利用氬氣保護(hù)電弧熱源及焊縫區(qū)進(jìn)行焊接。鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊(TIG)(TIG) 以鎢釷合金和鎢以鎢釷合金和鎢鈰合金為陰極，利用鈰合金為陰極，利用鎢合金熔點高，發(fā)射鎢合金熔點高，發(fā)射電子能力強，陰極產(chǎn)電子能力強，陰極產(chǎn)熱少，鎢極壽命長的熱少，鎢極壽命長的特點，形成不熔化極特點，形成不熔化極氬弧焊。氬弧焊。241熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊(MIG)(MIG) 以焊絲為一電極（正極），工件為另一電極（負(fù)極），焊絲以焊絲為一電極（正極），工件為另一電極（負(fù)極），焊絲熔滴通常呈很細(xì)顆粒的熔滴通常呈很細(xì)顆粒的“噴射過渡噴射過渡”進(jìn)入熔池，所用

24、電流比較進(jìn)入熔池，所用電流比較大，生產(chǎn)率高。大，生產(chǎn)率高。 對板厚對板厚8mm以上的鋁容器，以上的鋁容器，為使電弧穩(wěn)定為使電弧穩(wěn)定，熔化極，熔化極氬弧氬弧焊焊通通常采用常采用直流反接直流反接，這對于焊鋁工件正好有，這對于焊鋁工件正好有“陰極破碎陰極破碎”作用。作用。42脈沖氬弧焊脈沖氬弧焊 將電流波形調(diào)制成脈沖形式，用將電流波形調(diào)制成脈沖形式，用高脈沖電流形成焊高脈沖電流形成焊接熔池，低脈沖電流用來維弧和凝固接熔池，低脈沖電流用來維弧和凝固，可控制焊縫的尺，可控制焊縫的尺寸與焊接質(zhì)量。適于焊寸與焊接質(zhì)量。適于焊0.1-5mm鋼材或管材，實現(xiàn)單面焊鋼材或管材，實現(xiàn)單面焊雙面成形。適于全位置自動焊

25、接。雙面成形。適于全位置自動焊接。43 氬弧焊的特點及應(yīng)用氬弧焊的特點及應(yīng)用機械保護(hù)效果很好，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量優(yōu)良，機械保護(hù)效果很好，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量優(yōu)良，焊縫成焊縫成 型美觀。型美觀。電弧穩(wěn)定，可實現(xiàn)單面焊雙面成型。電弧穩(wěn)定，可實現(xiàn)單面焊雙面成型?？扇恢米詣雍附??？扇恢米詣雍附?。氬氣貴，成本高。氬氣貴，成本高。主要用于易氧化的有色金屬和合金鋼的焊接。如鋁、主要用于易氧化的有色金屬和合金鋼的焊接。如鋁、鈦和不銹鋼等。鈦和不銹鋼等。44(2)二氧化碳焊二氧化碳焊 以以CO2為保護(hù)氣體，用焊絲為電極引燃電弧，為保護(hù)氣體，用焊絲為電極引燃電弧，實現(xiàn)半自動焊或自動焊。實現(xiàn)半自動焊或自動

26、焊。 45CO2氣體保護(hù)效果好，但是在焊接時會產(chǎn)生飛氣體保護(hù)效果好，但是在焊接時會產(chǎn)生飛濺？濺？ CO2+Fe = FeO+CO FeO進(jìn)入熔池和熔滴，與熔池和熔滴中的碳反應(yīng)： FeO+C = Fe+CO 生成的CO在熔池和熔滴內(nèi)體積急劇膨脹而爆破，導(dǎo)致飛濺。防止飛濺的措施防止飛濺的措施CO2焊常用焊常用H08Mn2SiA焊絲來進(jìn)行脫氧，合金化。焊絲來進(jìn)行脫氧，合金化。采用短路過渡和細(xì)顆粒過渡。采用短路過渡和細(xì)顆粒過渡。為使電弧穩(wěn)定，飛濺少，為使電弧穩(wěn)定，飛濺少，CO2焊采用焊采用直流反接直流反接。采用含硅、錳、鈦、鋁的焊絲，防止鐵的氧化。采用含硅、錳、鈦、鋁的焊絲，防止鐵的氧化。采用藥芯焊絲

27、。采用藥芯焊絲。 46p4. 電渣焊電渣焊(electro-slag welding ) 利用電流通過熔渣時產(chǎn)生的電阻熱加熱熔化焊絲和母利用電流通過熔渣時產(chǎn)生的電阻熱加熱熔化焊絲和母材來進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。分為絲極、板極、熔嘴和材來進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。分為絲極、板極、熔嘴和熔管電渣焊。熔管電渣焊。47電渣焊電渣焊方法方法48電渣焊電渣焊中心偏中心偏析析 電渣焊時，電渣焊時，焊縫成型系數(shù)焊縫成型系數(shù)為熔池寬度與深度之比。焊縫成型系為熔池寬度與深度之比。焊縫成型系數(shù)越小，則表征焊縫中一次結(jié)晶晶粒主軸與焊縫軸線近于垂直，焊數(shù)越小，則表征焊縫中一次結(jié)晶晶粒主軸與焊縫軸線近于垂直，焊縫中心偏析越

28、嚴(yán)重，產(chǎn)生中心熱裂紋的敏感性越大。電渣焊時的成縫中心偏析越嚴(yán)重，產(chǎn)生中心熱裂紋的敏感性越大。電渣焊時的成型系數(shù)一般為型系數(shù)一般為2 24 4左右，以左右，以防止中心偏析防止中心偏析。49電渣焊電渣焊工藝工藝特點特點與一般電弧焊相比，電渣焊有如下優(yōu)點與一般電弧焊相比，電渣焊有如下優(yōu)點： 可一次焊接很厚的工件，焊接生產(chǎn)率高。可一次焊接很厚的工件，焊接生產(chǎn)率高。 只需留有一定的間隙而只需留有一定的間隙而不開坡口不開坡口，焊接過程中焊劑、焊絲，焊接過程中焊劑、焊絲和電能的消耗量均比埋弧焊低。和電能的消耗量均比埋弧焊低。 金屬熔池的凝固速率低，氣體和雜質(zhì)易浮出，產(chǎn)生氣孔，金屬熔池的凝固速率低，氣體和雜質(zhì)

29、易浮出，產(chǎn)生氣孔，夾渣的傾向性較低。夾渣的傾向性較低。 渣池的熱容量大，對電流的波動敏感性小，電流密度可在渣池的熱容量大，對電流的波動敏感性小，電流密度可在較大的范圍內(nèi)變化（較大的范圍內(nèi)變化（0.2300A/mm2）。 一般不需預(yù)熱。焊接易淬火鋼時，產(chǎn)生淬火裂紋的傾向小。一般不需預(yù)熱。焊接易淬火鋼時，產(chǎn)生淬火裂紋的傾向小。 50 廣泛用于鍋爐制造，重型機械和石油化工等行業(yè)。電渣焊除焊接碳鋼、低合金、中合金鋼和高合金鋼以及鑄鐵外，也可用來焊接鋁及鋁合金、鎂合金、鈦及鈦合金和銅。電渣焊的結(jié)晶特點電渣焊的結(jié)晶特點 焊接線能量大，加熱和冷卻速度低，高溫停留時間長，焊接線能量大，加熱和冷卻速度低，高溫停

30、留時間長，所以電渣焊焊縫的一次結(jié)晶晶粒為所以電渣焊焊縫的一次結(jié)晶晶粒為粗大的樹枝狀組織粗大的樹枝狀組織，熱影，熱影響區(qū)也嚴(yán)重響區(qū)也嚴(yán)重過熱過熱。 在焊接低碳鋼時焊縫和近縫區(qū)產(chǎn)生粗大的魏氏組織。為了在焊接低碳鋼時焊縫和近縫區(qū)產(chǎn)生粗大的魏氏組織。為了 改善焊接接頭的力學(xué)性能，焊后要進(jìn)行（改善焊接接頭的力學(xué)性能，焊后要進(jìn)行（正火正火）熱處理。）熱處理。51p5. 等離子弧焊等離子弧焊(Plasma Arc Welding/PAW) 利用利用機械壓縮效應(yīng)機械壓縮效應(yīng)（電弧通過噴嘴細(xì)小孔道時的被迫收縮）、）、熱壓縮效應(yīng)熱壓縮效應(yīng)（在冷氣流的強迫冷卻下，離子和電子帶電粒子流往弧柱中心集中）和）和電磁收縮效

31、應(yīng)電磁收縮效應(yīng)（弧柱帶電粒子的電流線為平行電流線，相互磁場作用使電流線產(chǎn)生相互吸引而收縮）將電弧壓縮為細(xì)小的等離子體。）將電弧壓縮為細(xì)小的等離子體。52 等離子弧溫度高達(dá)等離子弧溫度高達(dá)24000K24000K以上，能量密度可達(dá)以上，能量密度可達(dá)105105106 106 W/cmW/cm2 2，因而可一次性熔化較厚的材料。，因而可一次性熔化較厚的材料?？捎糜诤附雍颓懈羁捎糜诤附雍颓懈?。53等離子弧焊接工藝等離子弧焊接工藝穿孔型穿孔型等離子弧焊接等離子弧焊接 在大電流(100300A)和大的離子氣流量的條件下，可不開坡口，不加填充金屬，不用襯墊實現(xiàn)單面焊雙面成形。 適用于焊接3-8 mm不銹鋼

32、，12mm以下鈦合金，2-6mm低碳鋼或低合金鋼，以及銅、黃銅、鎳及鎳基合金的對接縫。厚度大于上述范圍時可采用Y型坡口多層焊。54微束等離子微束等離子弧焊接弧焊接 指1530A以下的熔入型等離子弧焊接。 速度快，焊縫窄，熱影響區(qū)小，可焊更薄的金屬(最低可達(dá)0.01mm)熔入型熔入型等離子弧焊接等離子弧焊接 離子氣流量較小，穿孔效應(yīng)消失，同TIG相似。 適用薄板，多層焊縫的蓋面及角焊縫的焊接。是目前焊接薄金屬箔的有效方法。55等離子弧切割等離子弧切割 采用氮和壓縮空氣作離子氣，將切口金屬熔化并吹除。由于空氣等離子弧的熱焓值高，加上氧和金屬相互作用過程中放熱，切割速度提高，切口質(zhì)量也很好。等離子弧

33、切割低碳鋼的厚度為0.680mm。56等離子弧焊的特點及應(yīng)用等離子弧焊的特點及應(yīng)用 能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強。能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強。 良好的挺直度與方向性。電流小到良好的挺直度與方向性。電流小到0.1A0.1A時，電弧仍能穩(wěn)時，電弧仍能穩(wěn)定燃燒，所以可焊接很薄的箔材。定燃燒，所以可焊接很薄的箔材。 廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)及尖端技術(shù)所用的銅合金、合金鋼、廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)及尖端技術(shù)所用的銅合金、合金鋼、鎢、鉬、鈷、鈦等金屬的焊接。例如：鈦合金導(dǎo)彈殼體、鎢、鉬、鈷、鈦等金屬的焊接。例如：鈦合金導(dǎo)彈殼體、電容器的外殼封焊以及飛機上一些薄壁容器等。電容器的外殼封焊以及飛機上一些薄壁容器等。 設(shè)備比較復(fù)