2023學(xué)年完整公開課版焊接

第23講

焊接焊接焊接的基礎(chǔ)知識常用焊接方法焊接新工藝焊接的基礎(chǔ)知識熔焊——

氣焊、電弧焊、電渣焊等；壓焊——

電阻焊、壓力焊；釬焊——

軟釬焊、硬釬焊。焊接——

通過加熱或加壓，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。焊接的種類：焊接的特點(diǎn)與應(yīng)用連接性能好省工省料成本低重量輕簡化工藝優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不可拆卸焊接接頭的組織、性能變壞產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形易產(chǎn)生焊接缺陷缺點(diǎn)：應(yīng)用：金屬結(jié)構(gòu)件——自行車三角架、鋼窗、鍋爐、壓力容器、管道、船舶、車輛等；機(jī)器部件——軸、齒輪、刀具等。金屬材料的焊接性1、金屬材料焊接性的概念是指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。金屬焊接性：焊接性形成焊接缺陷的敏感性（裂紋）使用性能（機(jī)械性能）影響焊接性的因素：金屬材料本身性質(zhì)焊接方法、焊接材料、焊接工藝2、鋼的焊接性評價(jià)方法——碳當(dāng)量WCE＜0.4%時(shí)，冷裂紋傾向不明顯,焊接性良好；WCE

＝0.4%～0.6%時(shí)，冷裂傾向明顯，焊接性較差；WCE＞0.6%時(shí)，冷裂傾向很強(qiáng),焊接性很差。碳、合金元素含量焊接性碳當(dāng)量：WCE=〔WC+WMn/6+(WCr+WMo+WV)/5+(WNi+WCu)/15〕×100%碳當(dāng)量越高，焊接性越差碳素鋼和普低鋼的焊接1、碳鋼的焊接WCE

＜0.4%，焊接性良好。各種焊接方法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。低碳鋼：中碳鋼：WCE＞0.4%，冷裂傾向很強(qiáng)，焊接性較差。焊前預(yù)熱150℃～250℃，焊后緩冷，采用細(xì)E5015焊條、小電流、開坡口、多層多道焊，降低焊縫的含碳量。焊接裂紋產(chǎn)生？內(nèi)部條件：碳當(dāng)量CE

外部條件：環(huán)境溫度2、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接焊接方法:a.一般用手工電弧焊、埋弧自動焊b.板厚＞40mm時(shí)，用電渣焊c.批量大時(shí)，用CO2氣體保護(hù)焊16Mn的焊接WCE=0.4%焊接性良好，不需預(yù)熱板厚＞32～38mm環(huán)境溫度低時(shí)，需預(yù)熱重要結(jié)構(gòu)（鍋爐、壓力容器）焊后應(yīng)消除應(yīng)力退火不銹鋼的焊接馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼鐵素體不銹鋼不銹鋼的種類（Cr13型）（Cr18Ni9型）（Cr17型）焊接性較差（冷裂紋和淬硬脆化）焊前預(yù)熱，焊后緩冷及熱處理，采用奧氏體不銹鋼焊條。焊接性良好焊接性較差（過熱晶粒引起脆化和裂紋）低溫預(yù)熱（＜150℃）減少高溫停留時(shí)間鑄鐵的焊補(bǔ)易產(chǎn)生白口組織和淬火組織;鑄鐵強(qiáng)度低、塑性差，易產(chǎn)生裂紋;鑄鐵碳、硅含量高，易產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷;鑄鐵的焊接性鑄鐵碳含量高，雜質(zhì)多，塑性差，故焊接性差。鑄鐵焊補(bǔ)的問題：鑄鐵的焊補(bǔ)：

熱焊、冷焊1、熱焊熱焊——鑄件預(yù)熱到600～700℃進(jìn)行焊接，焊后緩冷。焊接方法：氣焊、手工電弧焊（鑄鐵焊條）焊補(bǔ)質(zhì)量好，成本高，勞動條件差，生產(chǎn)率低，中等厚度鑄件及焊后要加工的復(fù)雜、重要的鑄件,如：內(nèi)燃機(jī)缸蓋、氣缸體、機(jī)床床身等。特點(diǎn)：應(yīng)用：2、冷焊冷焊——

鑄件一般不預(yù)熱或較低溫度預(yù)熱。特點(diǎn)：依靠焊條來調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，以防止白口組織和裂紋。應(yīng)用：鎳基焊條結(jié)構(gòu)鋼焊條補(bǔ)焊質(zhì)量好，成本高。用于重要鑄鐵件加工表面焊補(bǔ)焊補(bǔ)質(zhì)量低，用于非加工表面，（采用小直徑、小電流、短?。╀X及鋁合金的焊接工業(yè)純鋁不能熱處理強(qiáng)化鋁合金熱處理強(qiáng)化鋁合金焊接性好分類——焊接性差接頭軟化熱裂紋問題氧化：形成Al2O3，阻礙融合氣孔：鋁液大量溶解氫氣，結(jié)晶時(shí)形成氣孔焊接方法：電阻焊、釬焊、氬弧焊保護(hù)效果好，有“陰極破碎”作用手工電弧焊1、焊接電弧電弧的溫度陰極區(qū)2100℃，弧柱5700~7700℃，陽極區(qū)2300℃氣體電離電極發(fā)射電子電弧區(qū)熱量陽極占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)極常用焊接方法2、焊接過程(3)

當(dāng)電弧向前移動時(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,對熔化金屬和熔池起保護(hù)作用；3、手工電弧焊的特點(diǎn)手工電弧焊有何特點(diǎn)？使用哪種設(shè)備？優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，質(zhì)量不易保證。電焊機(jī)：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)簡單，使用可靠，維修方便作電極傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧作填充金屬（調(diào)整成分）機(jī)械保護(hù)作用(氣體和熔渣)冶金處理（熔渣）改善焊接工藝性（引弧容易燃燒穩(wěn)定）4、電焊條焊條的組成:焊芯的作用：藥皮的作用：專用焊接金屬絲由多種礦石粉鐵合金配成碳鋼焊條低合金鋼焊條不銹鋼焊條鑄鐵焊條堆焊焊條鎳和鎳合金焊條銅和銅合金焊條鋁和鋁合金焊條酸性焊條（SiO2、MnO等）堿性焊條（CaO、FeO等）焊條的種類、型號與牌號種類按用途分按熔渣性質(zhì)分焊條的型號：碳鋼焊條(GB5117-85):

E

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03,E5015,E5016.藥皮類型（酸、堿），電流種類焊接位置（平、橫、立、仰）抗拉強(qiáng)度≥

430MPa焊條焊條牌號（結(jié)構(gòu)鋼焊條）：

J422(E4303),J507(E5015),J506(E5016)堿性焊條和酸性焊條的特性機(jī)械性能好（韌性高，抗裂性好）；焊接工藝性能差；（用直流電）對油污、銹、水敏感性大；（清洗、烘干）排出有毒煙塵HF。（通風(fēng)良好）堿性焊條：酸性焊條與堿性焊條相反焊條的選用不繡鋼、耐熱鋼焊條

——按相同成分選擇焊條結(jié)構(gòu)鋼焊條

——按等強(qiáng)原則選相同強(qiáng)度等級焊條焊縫和母材具有相同水平的使用性能。選用原則：例：16Mn,抗拉強(qiáng)度520Mpa,可選用E5003(J502),E5015(J507),E5016(J506)埋弧自動焊1、埋弧自動焊的焊接過程自動焊——焊接動作由機(jī)械裝置自動完成。埋弧焊——電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接。焊車焊絲焊劑埋弧自動焊自動焊小車埋弧焊生產(chǎn)2、埋弧自動焊的特點(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）勞動條件好（無弧光,、飛濺,勞動強(qiáng)度低）適應(yīng)性差（平焊、長直焊縫和較大直徑的環(huán)縫）焊接設(shè)備復(fù)雜，焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格應(yīng)用：

成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長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)：壓力容器環(huán)縫和縱縫的埋弧自動焊縱縫環(huán)縫壓力容器焊接生產(chǎn)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)焊鎢極金屬極點(diǎn)擊錄像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。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)用熔化極氬弧焊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)可采用自動焊或半自動焊。氬弧焊特點(diǎn)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、易于自動控制；

4)氬氣成本高，一般情況下不采用。應(yīng)用：

用于焊接易氧化的有色金屬、合金鋼和不銹鋼。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。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)電阻焊電阻焊分為：點(diǎn)焊、縫焊、對焊。

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。

閃光對焊電阻對焊縫焊點(diǎn)焊電阻焊特點(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??；勞動條件好，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)；焊接設(shè)備復(fù)雜，投資大；適用于大批量生產(chǎn)；對焊件厚度和接頭形式有一定限制。1、點(diǎn)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

點(diǎn)焊主要適用于薄板沖壓結(jié)構(gòu)和鋼筋構(gòu)件。點(diǎn)焊的應(yīng)用點(diǎn)焊過程手提點(diǎn)焊汽車點(diǎn)焊2、縫焊縫焊：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)，3、對焊電阻對焊端面加工要求高，質(zhì)量不易保證。閃光對焊對端面加工要求低，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：對焊生產(chǎn)應(yīng)用：

桿狀零件的對接，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）釬焊清洗表面；搭接裝配；放置釬料。

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。焊前準(zhǔn)備：接頭形式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。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