焊接基礎(chǔ)知識(shí)-常用焊接方法及其特點(diǎn)

主講人：何龍2012-4-13焊接基礎(chǔ)知識(shí)——常用焊接方法及其特點(diǎn)第1頁(yè)，共48頁(yè)。緒論材料的連接方法

常用連接方法簡(jiǎn)介焊接

焊接的定義及本質(zhì)

焊接的特點(diǎn)

主要焊接方法簡(jiǎn)介

焊接發(fā)展概況焊接技術(shù)的應(yīng)用

第2頁(yè)，共48頁(yè)。材料的連接可分為兩類：可拆式連接：螺紋聯(lián)接、摩擦聯(lián)接不可拆式連接：焊接、粘接、鉚接材料的連接方法第3頁(yè)，共48頁(yè)。

粘接的的特點(diǎn)：①可用于多種不同形狀的接頭和各種不同材料（如各種金屬、非金屬以及金屬與非金屬）的連接。②可實(shí)現(xiàn)大面積連接。接頭的應(yīng)力分布較均勻，耐疲勞性能好。③接頭的密封性能好，并具有耐腐蝕和絕緣等性能。④工藝簡(jiǎn)便，無焊接的高溫，又無螺紋連接和鉚接所需的多種機(jī)械緊固件（如螺釘、螺母、墊圈、銷釘?shù)龋?，生產(chǎn)率高。粘接的不足之處：①粘接接頭的強(qiáng)度不及焊接接頭高。②接頭的耐熱性較低(一般在300℃以下)。③使用中膠粘層易發(fā)生老化，接頭強(qiáng)度性能不穩(wěn)定，影響結(jié)構(gòu)使用壽命粘結(jié)-用膠粘劑把兩個(gè)零件連接在一起，并使接合處有足夠強(qiáng)度的連

接工藝。第4頁(yè)，共48頁(yè)。1)特點(diǎn)①一般不需對(duì)接頭加熱，可保持材料原有的組織和性能，無熱應(yīng)力和變形等問題。②可以對(duì)同種材料或?qū)ХN材料進(jìn)行連接。2)鉚接的缺點(diǎn)①鉚接通常要加墊板，鉚釘?shù)雀郊?，增加結(jié)構(gòu)自重和鉆孔、加工等工序；②接頭處截面增加，易形成較大的應(yīng)力集中；③較難實(shí)現(xiàn)接頭的密封性連接。鉚接-采用鉚釘將兩個(gè)零件連接成一個(gè)整體的連接工藝。第5頁(yè)，共48頁(yè)。

特點(diǎn)①具有可拆御性；②連接強(qiáng)度根據(jù)需要可在較大范圍內(nèi)調(diào)整。螺紋連接是各種機(jī)械、儀器、儀表中應(yīng)用最廣泛的可拆卸連接方法。

螺紋連接-

利用螺紋壓緊力將分離的零件連接成一個(gè)整體的方法第6頁(yè)，共48頁(yè)。摩擦連接——通過配合表面的機(jī)械摩擦力將兩個(gè)分離的零件連接成一個(gè)整體的方法

特點(diǎn)①具有可拆卸性；②連接強(qiáng)度可在一定范圍內(nèi)設(shè)定；③便于在機(jī)器工作時(shí)實(shí)現(xiàn)離、合功能；④過載時(shí)，摩擦副可能產(chǎn)生滑動(dòng)，可避免設(shè)備被破壞；

摩擦連接的不足之處①連接強(qiáng)度不如焊接和鉚接高；②摩擦副的摩擦力不足時(shí)，可能產(chǎn)生滑動(dòng)而影響連接的可靠性；③對(duì)摩擦副接觸面的配合精度和加工要求較高。第7頁(yè)，共48頁(yè)。焊接的定義

焊接：將兩者或兩者以上(同種或異種）材料，通過加熱或加壓或二者并用，并且用或不用填充材料，使同質(zhì)或異質(zhì)材料達(dá)到原子間結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程。由此可見，焊接與其它連接方式不同，不僅在宏觀上形成了永久性的接頭，而且在微觀上建立了組織上的內(nèi)在聯(lián)系。第8頁(yè)，共48頁(yè)。金屬焊接的本質(zhì)

原子之間距離（晶格）非常小→形成了牢固的結(jié)合力→固態(tài)金屬保持固定的形狀→施加足夠的外力→破壞原子間結(jié)合→變形或分離成兩塊金屬焊接的困難表面粗糙度和表面存在的氧化膜及其它污染物，阻礙不同構(gòu)件表面金屬原子之間接近到晶格距離并形成結(jié)合力。焊接過程的本質(zhì)

通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程克服上述困難，使兩個(gè)分離的固態(tài)物體表面的原子接近到晶格距離（即），產(chǎn)生原子（或分子）間結(jié)合而連接成一體的加工方法。第9頁(yè)，共48頁(yè)。焊接的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量輕，生產(chǎn)成本低。整體性好，具有良好的氣密性、水密性投資少、見效快適用于幾何尺寸大而材料較分散的制品簡(jiǎn)化金屬結(jié)構(gòu)的加工工藝，縮短加工周期不足：①結(jié)構(gòu)無可拆性。②焊接時(shí)局部加熱，焊接接頭的組織和性能與母材相比發(fā)生變化，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。③焊接缺陷的隱蔽性，易導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的意外破壞。第10頁(yè)，共48頁(yè)。公元前3000多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技術(shù)。公元前2000多年中國(guó)的殷朝采用鑄焊制造兵器。公元前200年前，中國(guó)已經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。1801年：英國(guó)H.Davy發(fā)現(xiàn)電弧。1881年：法國(guó)人DeMeritens發(fā)明了最早期的碳弧焊機(jī)。1888年：俄羅斯人H.г.Cлавянов發(fā)明金屬極電弧焊。1889—1890年：美國(guó)人C.L.Coffin首次使用光焊絲作電極進(jìn)行了電弧焊接。1890年：英國(guó)人Brown第一次使用氧加燃?xì)馇懈钸M(jìn)行了搶劫銀行的嘗試。1900年：英國(guó)人Strohmyer發(fā)明了薄皮涂料焊條。1907年10月瑞典人O.Kjellberg完善了焊條1916年：安塞爾.先特.約發(fā)明了焊接區(qū)X射線無損探傷法。大約1920年藥芯焊絲被用于耐磨堆焊1930年：前蘇聯(lián)羅比諾夫發(fā)明埋弧焊。焊接發(fā)展概況第11頁(yè)，共48頁(yè)。1941年：二次世界大戰(zhàn)時(shí)艦艇、飛機(jī)、坦克等重武器的制造采用了大量的焊接技術(shù)。1956年：前蘇聯(lián)楚迪克夫發(fā)明了摩擦焊技術(shù)。1957年：法國(guó)施吉爾發(fā)明電子束焊。1957年：前蘇聯(lián)卡扎克夫發(fā)明擴(kuò)散焊。1990年左右：逆變技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其結(jié)果使得焊接設(shè)備的重量和尺寸大大的下降。1991年：英國(guó)焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊，成功的焊接了鋁合金平板。1996年：以烏克蘭巴頓焊接研所院士為首的三十多人的研制小組，研究開發(fā)了人體組織的焊接技術(shù)。2001年：人體組織焊接成功應(yīng)用于臨床。第12頁(yè)，共48頁(yè)。熔化焊將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，然后冷卻結(jié)晶成一體的方法。熔化焊最容易實(shí)現(xiàn)原子結(jié)合，是金屬焊接的最主要方法。固相焊接（壓焊）利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用，克服表面不平度，除去氧化膜及其它污染物，使兩個(gè)連接表面的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)連接。釬焊采用熔點(diǎn)低于焊件(母材)的釬料與焊件一起加熱，使釬料熔化(焊件不熔化)后，依靠釬料的流動(dòng)充填接頭預(yù)留空隙中，并與固態(tài)的母材相互擴(kuò)散、溶解，冷卻后實(shí)現(xiàn)焊接的方法。焊接的分類第13頁(yè)，共48頁(yè)。第14頁(yè)，共48頁(yè)。焊接方法的符號(hào)及數(shù)字表示（ISO4063）第15頁(yè)，共48頁(yè)。一、手工電弧焊1、焊接電弧電弧的溫度陰極區(qū)2100℃，弧柱5700~7700℃，陽(yáng)極區(qū)2300℃氣體電離電極發(fā)射電子電弧區(qū)熱量陽(yáng)極占43%,陰極區(qū)占36%,弧柱區(qū)占21%。正接法:

工件接正極,焊條接負(fù)極第16頁(yè)，共48頁(yè)。2、焊接過程手工電弧焊(3)

當(dāng)電弧向前移動(dòng)時(shí),熔池冷卻凝固而新的熔池不斷產(chǎn)生,形成連續(xù)的焊縫。(1)電弧在焊條與被焊件之間燃燒,電弧熱使工件和焊條同時(shí)熔化成熔池;(2)

電弧使焊條的藥皮熔化或燃燒,產(chǎn)生熔渣和氣體,對(duì)熔化金屬和熔池起保護(hù)作用；第17頁(yè)，共48頁(yè)。手工電弧焊第18頁(yè)，共48頁(yè)。3、手工電弧焊的特點(diǎn)手工電弧焊手工電弧焊有何特點(diǎn)？使用哪種設(shè)備？?jī)?yōu)點(diǎn)：焊條電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可達(dá)性好；可焊金屬?gòu)V泛；待焊接頭裝配要求較低；可焊工件厚度范圍：鋼板厚度≥1.5mm；一般在3～40mm之間；可焊金屬范圍：能焊的金屬有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼、銅、鋁及其合金。缺點(diǎn)：勞動(dòng)條件差，熔敷速度慢，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不易保證。直流電焊機(jī)：交流電焊機(jī)：引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠，維修方便第19頁(yè)，共48頁(yè)。二、埋弧自動(dòng)焊1.埋弧自動(dòng)焊的焊接過程自動(dòng)焊——焊接動(dòng)作由機(jī)械裝置自動(dòng)完成。埋弧焊——電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接。焊車焊絲焊劑第20頁(yè)，共48頁(yè)。埋弧自動(dòng)焊自動(dòng)焊小車埋弧焊生產(chǎn)第21頁(yè)，共48頁(yè)。2.

埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)與應(yīng)用生產(chǎn)效率高（比手弧焊提高5～10倍）焊接質(zhì)量好（焊縫內(nèi)氣孔、夾渣少，焊縫美觀）成本低（省工、省時(shí)、省料）勞動(dòng)條件好（無弧光,、飛濺,勞動(dòng)強(qiáng)度低）適應(yīng)性差（平焊、長(zhǎng)直焊縫和較大直徑的環(huán)縫）焊接設(shè)備復(fù)雜，需采用輔助裝置，焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格不便觀察，需要焊縫自動(dòng)跟蹤裝置，對(duì)裝配精度要求高，每層焊道焊接后必須清除焊渣；應(yīng)用：成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直焊縫和較大直徑的環(huán)縫，如鍋爐、壓力容器、船舶等。特點(diǎn)：第22頁(yè)，共48頁(yè)。壓力容器環(huán)縫和縱縫的埋弧自動(dòng)焊縱縫環(huán)縫壓力容器焊接生產(chǎn)第23頁(yè)，共48頁(yè)。三、氣體保護(hù)焊1、氬弧焊及其特點(diǎn)保護(hù)氣體氬氣CO2氬弧焊CO2氣體保護(hù)焊鎢極金屬極第24頁(yè)，共48頁(yè)。鎢極氬弧焊焊接電流不能過大，只能焊4mm以下的薄板；焊接鋼材板：直流正接法；焊鋁、鎂合金：直流反接法或交流電源。氣體保護(hù)焊鎢極熔點(diǎn)高，發(fā)射電子能力強(qiáng)直流正接：鎢極燒損小。直流反接：鎢極燒損大，電弧不穩(wěn)，但有“陰極破碎”作用（焊鋁時(shí)有利）。應(yīng)用第25頁(yè)，共48頁(yè)。第26頁(yè)，共48頁(yè)。熔化極氬弧焊氣體保護(hù)焊1、以連續(xù)送進(jìn)的金屬絲做電極并填充焊縫；2、焊接電流較大,生產(chǎn)效率高，適用焊接較厚的焊件；（板厚為8~25mm）3、采用直流反接，電弧穩(wěn)定，焊鋁時(shí)有“陰極破碎”作用;4、可采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊。第27頁(yè)，共48頁(yè)。氬弧焊特點(diǎn)氣體保護(hù)焊1)

保護(hù)效果好，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好；

2)電弧熱量集中，熱影響區(qū)小，焊后變形?。?/p>

3)可全方位焊接，便于觀察、易于自動(dòng)控制；

4)氬氣成本高，一般情況下不采用。應(yīng)用：

常用于焊接易氧化的有色金屬、合金鋼和不銹鋼。第28頁(yè)，共48頁(yè)。2、CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊的焊接過程CO2

電弧CO+O

使金屬氧化，合金元素?zé)龘p，不能焊接有色金屬和合金鋼。應(yīng)用：

用于低碳鋼、低合金鋼薄板的焊接。必須采用含脫氧劑的焊絲H08Mn2SiA，直流反接。氣體保護(hù)焊第29頁(yè)，共48頁(yè)。CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)成本低（為埋弧焊和手弧焊的40%～50%）效率高（電流密度大，熔深大，焊接速度快）焊接質(zhì)量好（有氣流冷卻，熱影響區(qū)小，變形?。┎捎脷怏w保護(hù)，能全位置焊接焊縫成形差，飛濺大設(shè)備使用維修不方便氣體保護(hù)焊第30頁(yè)，共48頁(yè)。氣體保護(hù)焊第31頁(yè)，共48頁(yè)。四、氣焊氧乙炔火焰氣焊（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。通常用手將焊絲送入熔化區(qū)，把焊接坡口填滿?；鹧鏆怏w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；用于除理想下以外所有焊接位置的管道

工程、車體結(jié)構(gòu)、安裝和維修等焊接。第32頁(yè)，共48頁(yè)。第33頁(yè)，共48頁(yè)。五、電渣焊

生產(chǎn)率高（板厚>40mm的焊接一次焊成）焊縫缺陷少,焊接質(zhì)量好（不易產(chǎn)生氣孔、夾渣和裂紋）成本低

（省電和省熔劑）焊件需正火熱處理

(熱影響區(qū)較大,組織粗大)

1.電渣焊工藝過程2.電渣焊的特點(diǎn)第34頁(yè)，共48頁(yè)。六、電阻焊電阻焊分為：點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊。

是利用焊件接觸面的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，在壓力下形成接頭的焊接方法。

閃光對(duì)焊電阻對(duì)焊縫焊點(diǎn)焊第35頁(yè)，共48頁(yè)。電阻焊特點(diǎn)焊接電壓低，電流大，生產(chǎn)率高；不需要填充金屬，焊接變形?。粍趧?dòng)條件好，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；焊接設(shè)備復(fù)雜，投資大；適用于大批量生產(chǎn)；對(duì)焊件厚度和接頭形式有一定限制。第36頁(yè)，共48頁(yè)。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。1、電阻點(diǎn)焊第37頁(yè)，共48頁(yè)。電阻焊點(diǎn)焊過程：加壓通電斷電去除壓力形成熔核凝固防止分流：

兩焊點(diǎn)間應(yīng)有一定距離。點(diǎn)焊接頭形式：分流現(xiàn)象第38頁(yè)，共48頁(yè)。

點(diǎn)焊適用于工件厚度0.5～3.0㎜范圍內(nèi)的鋼板或鋁板焊接。尤其適用于成批生產(chǎn)中。點(diǎn)焊的應(yīng)用電阻焊手提點(diǎn)焊點(diǎn)焊過程第39頁(yè)，共48頁(yè)。2、縫焊電阻焊縫焊：與點(diǎn)焊相同，只是采用滾輪做電極，邊焊邊滾。特點(diǎn)：焊點(diǎn)互相重疊，分流現(xiàn)象嚴(yán)重。焊件厚度≤3mm。應(yīng)用：有密封要求的薄壁結(jié)構(gòu)，第40頁(yè)，共48頁(yè)。3、對(duì)焊電阻對(duì)焊端面加工要求高，質(zhì)量不易保證。閃光對(duì)焊對(duì)端面加工要求低，質(zhì)量較高，用于重要零件的焊接。桿狀零件的對(duì)接，如刀具、管子、鋼軌、鋼筋、異種金屬。（端面形狀尺寸要相同或相近）應(yīng)用：電阻焊第41頁(yè)，共48頁(yè)。對(duì)焊生產(chǎn)電阻焊應(yīng)用：

桿狀零件的對(duì)接，如刀具、管子、鋼軌、鋼筋、異種金屬。（端面形狀尺寸要相同或相近）第42頁(yè)，共48頁(yè)。七、釬焊

是利用低熔點(diǎn)的釬料作填充金屬，加熱熔化后滲入固態(tài)焊件間的間隙內(nèi)，將焊件連接起來的焊接方法。接頭形式第43頁(yè)，共48頁(yè)。1、焊接過程將工件和釬料適當(dāng)加熱（烙鐵、火焰、爐子、電阻、高頻加熱）；釬料熔化，借助毛細(xì)管的作用被吸入和充滿間隙；被焊金屬和釬料在間隙內(nèi)相互擴(kuò)散；凝固后，形成釬焊接頭。釬焊第44頁(yè)，共48頁(yè)。2、釬焊分類

種類特點(diǎn)軟釬焊（錫、鉛釬料）硬釬焊（銅基、銀基釬料）釬料熔點(diǎn)≤450℃＞450℃性能特點(diǎn)接頭強(qiáng)度≤100MPa工作溫度較低接頭強(qiáng)度＞200MPa工作溫度較高應(yīng)用

用于受力不大的儀表、導(dǎo)電元件的焊接。

用于受力較大的構(gòu)件、刀具、工具的焊接。釬焊第45頁(yè)，共48頁(yè)。3、釬焊特點(diǎn)