焊接工藝常識課件

焊接工藝常識焊接工藝常識1焊接工藝永久性連接起源于一次世界大戰(zhàn)后（凡爾賽公約）現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)工藝造船、航空、鍋爐、化工、機(jī)械、汽車基本焊接方法電弧焊：屬于熔化焊其他焊接方法：壓力焊、釬焊焊接工藝2本講內(nèi)容一、電弧焊工藝常識二、焊條電弧焊三、特種焊接工藝方法四、金屬材料的焊接性五、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計六、連接技術(shù)本講內(nèi)容一、電弧焊工藝常識3一、電弧焊工藝常識1、焊接電弧氣體介質(zhì)中導(dǎo)電現(xiàn)象一、電弧焊工藝常識1、焊接電弧4焊接電弧的熱量熱量來源于陽極43％陰極36％弧柱21％熱量擴(kuò)散65％～85％加熱熔化金屬其余散失在電弧周圍飛濺的金屬液焊接電弧的熱量熱量來源于52、正接和反接溫度：陽極：2600K陰極：2400K電弧中心：6000K－8000K直流焊接正接法：工件溫度高反接法交流焊接：兩極溫度均為2500K引弧電壓：50－90V電弧電壓：16－35V2、正接和反接溫度：63、焊接接頭的組織與性能焊接工件上溫度的變化與分布3、焊接接頭的組織與性能焊接工件上溫度的變化與分布7焊接接頭組織低碳鋼焊縫焊接熱影響區(qū)焊接接頭組織低碳鋼焊縫焊接熱影響區(qū)84、焊縫從熔池底向中心凝固各個方向凝固速度不同柱狀鑄態(tài)組織鐵素體＋少量珠光體雜質(zhì)集中在焊縫中心，影響焊縫質(zhì)量4、焊縫從熔池底向中心凝固9焊縫的熱影響區(qū)1－融合區(qū)0.1~1mm，關(guān)鍵2－過熱區(qū)脆性比融合區(qū)更大3－正火區(qū)力學(xué)性能優(yōu)于母材4－部分相變區(qū)比正火區(qū)稍差不同焊接方法熱影響區(qū)寬度不同焊后正火改善接頭性能焊縫的熱影響區(qū)1－融合區(qū)105、焊接應(yīng)力與變形極不平衡的熱循環(huán)過程應(yīng)力分布規(guī)律先冷受壓，后冷受拉5、焊接應(yīng)力與變形極不平衡的熱循環(huán)過程11消除焊接應(yīng)力提高母材塑性避免焊縫交叉避免焊縫過寬過長合理焊接順序先焊短焊縫后焊長焊縫預(yù)熱焊件、振動焊縫焊后退火消除焊接應(yīng)力提高母材塑性12焊接變形收縮變形角變形彎曲變形扭曲變形波浪變形焊接變形收縮變形13防止焊接變形減小焊接應(yīng)力提高結(jié)構(gòu)剛度對稱焊縫分布焊前反變形防止焊接變形減小焊接應(yīng)力14防止焊接變形合理焊接操作平衡溫度分布利用變形防止焊接變形合理焊接操作15防止焊接變形焊后校正防止焊接變形焊后校正16二、焊條電弧焊焊條電弧焊過程藥皮燃燒：電弧周圍氣體：CO2、CO、H2熔池中熔渣，冷卻形成渣殼保護(hù)熔池中的熔化金屬二、焊條電弧焊焊條電弧焊過程171、電焊條焊芯導(dǎo)電和填充焊縫焊接用鋼絲低碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼藥皮焊接過程順利進(jìn)行焊縫化學(xué)成分、力學(xué)性能1、電焊條焊芯18焊條藥皮作用提高電弧燃燒的穩(wěn)定性防止空氣對熔化金屬的有害作用對熔池脫氧、加入合金元素保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、合金、稀渣、粘接原料種類原料名稱作用穩(wěn)弧劑碳酸鉀、碳酸鈉、長石、大理石、鈦白粉、鈉水玻璃、鉀水玻璃改善引弧性能、提高電弧燃燒的穩(wěn)定性造氣劑淀粉、木屑、纖維素、大理石造成一定量的氣體，隔絕空氣，保護(hù)焊接熔滴與熔池造渣劑大理石、長石、螢石、菱苦石、錳礦、鈦鐵礦、粘土、鈦白粉、金紅石造成具有一定物理化學(xué)性能的熔渣，保護(hù)焊縫，堿性渣中的CaO可脫硫、磷焊條藥皮作用原料種類原料名稱作用穩(wěn)弧劑碳酸鉀、碳酸鈉、長石、19焊條藥皮的作用焊條藥皮的作用20焊條種類按化學(xué)成分分成七大類碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、堆焊、鑄鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金焊條型號E4303：E碳鋼焊條43：焊縫抗拉43kgf/mm20：(0/1)全位置焊接、(2)平焊、(4)向下立焊03：3、4為組合表示焊接電流種類和藥皮類型，03為鈦鈣型藥皮、交流或直流焊條種類按化學(xué)成分分成七大類21焊條種類焊條牌號J422、J507J：結(jié)構(gòu)鋼焊條（奧氏體不銹鋼A、鑄鐵Z）42：抗拉強(qiáng)度等級MPa（50、55、60、70、80）2：藥皮和電流種類焊條種類焊條牌號22焊條種類按熔渣性質(zhì)酸性焊條酸性氧化物比堿性氧化物多適合各種電源、易操作、電弧穩(wěn)定、成本低焊縫塑性韌性差、不宜用于重要構(gòu)件堿性焊條焊縫塑性韌性好、抗沖擊能力強(qiáng)要求直流電源、操作性差、電弧不夠穩(wěn)定、價格高，適于重要構(gòu)件焊條種類按熔渣性質(zhì)23焊條選用原則選擇依據(jù)：根據(jù)焊件化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗裂性、耐腐蝕耐高溫性能結(jié)構(gòu)形狀、受力情況、焊接設(shè)備條件低碳鋼和低合金鋼構(gòu)件：根據(jù)強(qiáng)度（兩構(gòu)件強(qiáng)度較低者為準(zhǔn)）酸性/堿性：根據(jù)重要性鑄鐵：堿性焊條和適當(dāng)工藝（預(yù)熱）不銹鋼和耐熱鋼：特殊、專用焊條焊條選用原則選擇依據(jù)：根據(jù)焊件242、埋弧焊埋弧焊演示2、埋弧焊埋弧焊演示25埋弧焊特點(diǎn)大電流（1000A）、生產(chǎn)率高焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定節(jié)約金屬熱量集中、可無坡口、無焊條頭、飛濺少改善勞動條件無弧光、煙霧自動化程度高工藝裝備復(fù)雜，適合批量生產(chǎn)埋弧焊特點(diǎn)大電流（1000A）、生產(chǎn)率高26焊絲與焊劑焊絲焊劑決定焊縫化學(xué)成分、力學(xué)性能熔煉焊劑、陶質(zhì)焊劑焊絲與焊劑焊絲焊劑決定焊縫化學(xué)成分、力學(xué)性能27埋弧焊工藝仔細(xì)下料、準(zhǔn)備（清理）坡口、裝配引弧板與引出板－焊后去掉埋弧焊工藝仔細(xì)下料、準(zhǔn)備（清理）坡口、裝配28防止燒穿－焊劑墊、墊板防止燒穿－焊劑墊、墊板29環(huán)縫焊接環(huán)縫焊接303、氣體保護(hù)焊－氬弧焊3、氣體保護(hù)焊－氬弧焊31氣體保護(hù)焊－CO2保護(hù)焊氣體保護(hù)焊－CO2保護(hù)焊324、等離子弧焊接與切割電弧壓縮機(jī)械壓縮熱壓縮電磁收縮中心區(qū)域溫度極高16000K焊接/切割熔點(diǎn)很高的金屬不銹鋼鈦、鎢4、等離子弧焊接與切割電弧壓縮335、焊接自動化數(shù)控軌跡控制焊接質(zhì)量監(jiān)控5、焊接自動化數(shù)控軌跡控制34焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人演示焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人演示35用電弧焊焊接鋼板的問題如圖拼焊一張大鋼板焊縫布置合理嗎？如何改進(jìn)？對稱，錯開如何合理安排焊縫順序？先短后長12345678用電弧焊焊接鋼板的問題如圖拼焊一張大鋼板1234567836三、特種焊接工藝方法簡略了解其它焊接方法電阻焊、摩擦焊、釬焊、電渣焊真空電子束焊接、激光焊接討論可以用于焊接的能源形式三、特種焊接工藝方法簡略了解其它焊接方法371、電阻焊電阻熱Q=I2Rt特點(diǎn)生產(chǎn)率高、焊接變形小操作簡便、易實(shí)現(xiàn)自動（汽車外殼焊接）設(shè)備復(fù)雜、耗電量大接頭形式、工件厚度受到限制點(diǎn)焊、縫焊、對焊1、電阻焊電阻熱38點(diǎn)焊局部高溫焊合分流現(xiàn)象焊點(diǎn)的分布最小距離限制點(diǎn)焊局部高溫焊合39點(diǎn)焊的接頭形式硬規(guī)范軟規(guī)范電極壓力表面清洗接頭形式點(diǎn)焊的接頭形式硬規(guī)范40縫焊縫焊41對焊對焊42對焊接頭形式對焊接頭形式43討論這個問題銅及銅合金可以采用電阻焊嗎？討論這個問題銅及銅合金可以采用電阻焊嗎？442、摩擦焊2、摩擦焊45摩擦焊的接頭形式摩擦焊的接頭形式463、釬焊焊接過程示意圖－毛細(xì)管作用3、釬焊焊接過程示意圖－毛細(xì)管作用47釬焊硬釬焊450℃以上、接頭強(qiáng)度200MPa以上自行車架、工具、刀具軟釬焊450℃以下、接頭強(qiáng)度70MPa以下儀表、導(dǎo)電元件、各種低載荷構(gòu)件加熱方式烙鐵、火焰、電阻、感應(yīng)釬焊硬釬焊48釬焊的常見接頭形式釬焊的常見接頭形式49釬焊接頭的比較釬焊接頭的比較504、電渣焊4、電渣焊515、真空電子束焊接5、真空電子束焊接526、激光焊接6、激光焊接53題外話：關(guān)于鋁熱劑什么是鋁熱劑通常把鋁粉和氧化鐵的混合物叫鋁熱劑用某些金屬氧化物(如V2O5，Cr2O3，MnO2等)代替氧化鐵也可以做鋁熱劑有什么特性難熔的金屬氧化物與混合物中的鋁反應(yīng)時放出大量熱有什么用？題外話：關(guān)于鋁熱劑什么是鋁熱劑54焊接鋼軌原理鋁熱反應(yīng)公式示例：使用鋁粉可還原氧化鐵Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3

還原反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱能，無需外部的能源，就能熔化金屬，可以用來焊接鋼軌優(yōu)點(diǎn)這些原料完全徹底地和合金元素混合在一起形成鋁熱劑，它可以組成與鋼軌化學(xué)、冶金、和機(jī)械方面相匹配的焊接接頭焊接鋼軌原理55焊接鋼軌過程鋁熱劑被投入到一個耐火坩堝中，用點(diǎn)火器點(diǎn)燃，開始鋁熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，液態(tài)鋼自動從坩堝底部釋放到耐火模具，從而連接鋼軌的兩端。模具帶有幾何形狀特征，能控制鑄造和固化的過程。當(dāng)鋁熱鋼冷卻下來后，進(jìn)行進(jìn)一步的熱處理來提高它的機(jī)械特性。

焊接鋼軌過程56鋁熱焊設(shè)備鋁熱焊設(shè)備57其它用途冶煉難熔金屬軍事用途在炮彈導(dǎo)彈彈頭一但裝進(jìn)鋁熱劑成分，可極大地提高殺傷力。在前蘇聯(lián)科學(xué)家編寫的《火箭炮》一書中，談到火箭炮彈頭裝藥就有鋁熱劑的成分。在中國人民革命軍事博物館里，展品中就有美軍的鋼盔、卡賓槍、被燒熔在一起，除了火箭彈以外，其它炸彈沒有如此大的能量。其它用途冶煉難熔金屬58選擇焊接方法自行車車架鋼窗家用液化氣罐主縫自行車圈電子線路板鍋爐殼體鋼軌對接不銹鋼儲罐硬釬焊（鹽?。┯测F焊、對焊、電弧焊縫焊縫焊外邊、閃光對焊軟釬焊埋弧焊、電渣焊閃光對焊、鋁熱焊等離子弧焊接、氬弧焊選擇焊接方法自行車車架硬釬焊（鹽?。?9四、金屬材料的焊接性焊接性概念設(shè)定相同（焊接方法、材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)）易焊、難焊：獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度焊接性并非一定焊接方法、焊接材料、焊接工藝評定方法工藝焊接性：出現(xiàn)工藝缺陷的傾向使用焊接性：使用中的可靠性（力學(xué)、特殊性能要求）四、金屬材料的焊接性焊接性概念60鋼材焊接性的估算碳當(dāng)量計算公式計算結(jié)果<0.4%：良好0.4%～0.6%：相對較差>0.6%：焊接性不好鋼材焊接性的估算碳當(dāng)量計算公式61小型抗裂實(shí)驗法小型抗裂實(shí)驗法62碳鋼焊接低碳鋼（C%<0.25%）焊接性好、淬硬傾向小、無需特別處理大于50mm多層焊接－>應(yīng)力、變形開裂焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊電阻焊保證焊接接頭與母材等強(qiáng)度焊條：E4313(J421)E4303(J422)E4315(J427)等埋弧焊絲/焊劑：H08A(H08MnA)/431碳鋼焊接低碳鋼（C%<0.25%）63碳鋼焊接中碳鋼：C%＝（0.25%～0.6%）焊接性變差、淬硬傾向變大工藝特點(diǎn)：容易開裂：冷裂紋、熱裂紋必須預(yù)熱，減小工件各個部分的溫差細(xì)焊條、小電流、開坡口多層焊接焊條電弧焊、電渣焊（厚件）選擇抗裂能力較強(qiáng)的低氫型焊條、等強(qiáng)度焊條：E5016(J506)、E6015－D1(J607)碳鋼焊接中碳鋼：C%＝（0.25%～0.6%）64合金鋼焊接合金結(jié)構(gòu)鋼焊接件較少工藝與中碳鋼近似低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接工藝特點(diǎn)熱影響區(qū)的淬硬傾向：合金含量大小焊接接頭的裂紋傾向：冷裂紋傾向大?。汉瑲淞?、淬硬程度、應(yīng)力熱裂紋傾向不大（我國合金都含Mn）強(qiáng)度級別決定工藝低：同低碳鋼低溫大厚度高剛度構(gòu)件：大電流、慢速、低氫焊條、退火高：焊前預(yù)熱、焊后先消氫處理，再退火處理合金鋼焊接合金結(jié)構(gòu)鋼焊接件較少65鑄鐵補(bǔ)焊鑄鐵焊接性很差，只能進(jìn)行補(bǔ)焊焊接特點(diǎn)焊縫易形成白口、難以切削加工易開裂、易產(chǎn)生氣孔流動性好，只能進(jìn)行平焊熱焊法（600～700）：防止開裂，補(bǔ)焊后可切削加工冷焊法（450以下）鑄鐵補(bǔ)焊鑄鐵焊接性很差，只能進(jìn)行補(bǔ)焊66非鐵金屬及其合金的焊接銅及銅合金困難導(dǎo)熱性太好，容易焊不透易氧化、易開裂、易形成氣孔電阻很小，難以采用電阻焊銅合金比純銅更難焊接氬弧焊（紫銅、青銅）氣焊（黃銅）、碳弧焊、釬焊非鐵金屬及其合金的焊接銅及銅合金67非鐵金屬及其合金的焊接鋁及鋁合金也比較困難極易氧化、Al2O3阻礙金屬熔和、易夾渣導(dǎo)熱性較好，需預(yù)熱、使用大功率熱源容易產(chǎn)生氣孔（易吸收H2）高溫下強(qiáng)度塑性很低，焊縫塌陷氬弧焊、氣焊、點(diǎn)焊、縫焊、釬焊非鐵金屬及其合金的焊接鋁及鋁合金68選擇焊接方法－圓筒低壓容器Q235鋼板20mm批量生產(chǎn)埋弧自動焊20鋼板2mm批量生產(chǎn)縫焊45鋼板6mm單件生產(chǎn)焊條電弧焊紫銅板4mm單件生產(chǎn)氬弧焊鋁合金板20mm單件生產(chǎn)氬弧焊不銹鋼板10mm小批生產(chǎn)氬弧焊選擇焊接方法－圓筒低壓容器Q235鋼板20mm批量生產(chǎn)紫銅板69討論焊接工藝問題如圖鑄件補(bǔ)焊后還是開裂，怎么樣補(bǔ)焊才能既不開裂，又能切削加工？討論焊接工藝問題如圖鑄件補(bǔ)焊后還是開裂，怎么樣補(bǔ)焊才能既不開70五、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇應(yīng)選碳當(dāng)量小于0.4的金屬材料優(yōu)選強(qiáng)度等級低的低合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)選鎮(zhèn)靜鋼（脫氧完全）異種金屬間焊接以焊接性較差的金屬材料設(shè)計焊接工藝各種金屬材料的焊接性能可查表五、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇711、合理選用型材減少焊縫數(shù)量1、合理選用型材減少焊縫數(shù)量722、焊接接頭設(shè)計分散布置焊縫2、焊接接頭設(shè)計分散布置焊縫733、對稱布置焊縫3、對稱布置焊縫74對稱布置焊縫對稱布置焊縫75對稱布置焊縫對稱布置焊縫764、避開應(yīng)力集中的位置4、避開應(yīng)力集中的位置77避開應(yīng)力集中的位置避開應(yīng)力集中的位置78避開應(yīng)力集中的位置避開應(yīng)力集中的位置795、避開機(jī)械加工位置5、避開機(jī)械加工位置806、便于電弧焊的設(shè)計6、便于電弧焊的設(shè)計81便于電弧焊的設(shè)計便于電弧焊的設(shè)計82便于電弧焊的設(shè)計便于電弧焊的設(shè)計837、便于埋弧焊的設(shè)計7、便于埋弧焊的設(shè)計848、便于點(diǎn)焊及縫焊的設(shè)計