熱加工工藝基礎(chǔ)焊接課件-圖文

熱加工工藝基礎(chǔ)焊接課件第一節(jié)

概

述

(P120)·

焊接是利用加熱或加壓

(或兩者并用),并且用或不用填料，使分離的兩部分金屬達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法?！?/p>

熱切割是利用熱能使材料分離的方法。·

在機(jī)械制造、建筑、車(chē)輛、石油化工、原子能、航空航天等部門(mén)得到廣泛運(yùn)用。焊接運(yùn)用視頻第

一

節(jié)概述

(P120)焊接方法的種類(lèi)很多，按焊接過(guò)程的特點(diǎn)可分為三大類(lèi)：1

)

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，將兩部分金屬連

接稱(chēng)為一個(gè)整體。2)壓焊：

在焊接過(guò)程中需要加壓的一類(lèi)焊接方法。3)釬焊：

利用熔點(diǎn)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(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。激光焊電子束焊等離子弧焊氣體保護(hù)焊埋弧焊焊條電弧焊焊接方法種類(lèi)很多，按照焊接過(guò)程的物理特點(diǎn)可分

為熔焊、壓焊和釬焊三類(lèi)。

常用焊接方法有：

(P121)高能焊堆焊與噴涂電渣焊電弧焊氣焊熔焊爆炸焊超聲波焊電阻焊擴(kuò)散焊摩擦焊真空釬焊感應(yīng)釬焊爐中釬焊電阻釬焊鹽浴釬焊火焰釬焊烙鐵釬焊對(duì)焊縫焊點(diǎn)焊釬焊壓焊焊接的優(yōu)點(diǎn)

(P121)1)連接性能好，密封性好，承壓能力高；2)省料、省工、成本低；3)重量輕；4)簡(jiǎn)化工藝。焊接的缺點(diǎn)

(P122)1)焊接結(jié)構(gòu)是不可拆卸的，更換修理不便；2)焊接接頭的組織和性能往往要變壞；3)要產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形；4)會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等。第二節(jié)常用焊接與切割方法(P123)現(xiàn)在我國(guó)常用的焊接方法有(1)焊條電弧焊、(2)埋弧

自動(dòng)焊、(3)氣體保護(hù)電弧焊(氬弧焊和CO2

氣體保護(hù)

焊)、(4)等離子弧焊、(5)電阻焊、(6)摩擦焊和(7)釬焊等。氣焊由于焊接變形大、生產(chǎn)效率低等原因，現(xiàn)在已經(jīng)

不常用。利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的

熔焊方法，稱(chēng)電渣焊。電渣焊由于熱處理困難，有被窄

間隙埋弧自動(dòng)焊取代的趨勢(shì)。焊鉗焊條藥皮電弧焊縫金屬焊件一、焊條電弧焊

(P123)焊條電弧焊是利用電弧作為熱源，手工操縱焊條進(jìn)

行焊接的方法，又稱(chēng)手工電弧焊。

生產(chǎn)演示起保護(hù)作用

的氣體電焊機(jī)熔池(1)焊條的組成的作用：

焊條由焊芯和藥皮組成。1)焊芯的作用：一方面作電極，起導(dǎo)電作用，產(chǎn)生電弧，提供焊接熱源；另一方面作為填充金屬，與熔化的母材共同組成焊縫

金屬；焊芯采用焊接專(zhuān)用金屬絲。如H08Mn2SiA等。1.焊條

(

視

頻

)

(P123)2)焊條藥皮對(duì)保證焊條電弧焊的焊縫質(zhì)量極為重要。

其主要作用有：(1)

改善焊接工藝性。易于引弧和再引弧，可穩(wěn)定電

弧燃燒，減少飛濺，并使焊縫成形美觀(guān)。(2)

機(jī)械保護(hù)作用；藥皮熔化后產(chǎn)生氣體和熔渣，可

隔絕空氣，保護(hù)熔滴和熔池金屬。(3

)

冶金處理作用。能脫氧、去硫、滲合金、除氫。1.焊條

(P123)藥皮焊條芯原料種類(lèi)原

料名

稱(chēng)作

用穩(wěn)弧劑造氣劑造渣劑脫氧劑稀渣劑粘結(jié)劑碳酸鉀、碳酸鈉、長(zhǎng)石、大理石、鈦白粉、鈉水玻璃、鉀水玻璃淀粉、木屑、纖維素、大理石大理石、螢石、菱苦土、長(zhǎng)石、錳礦,鈦鐵礦、黃土、鈦白粉、金紅石錳鈦、硅鐵、鈦鐵、鋁鈦、石墨錳鐵、硅鐵、烙鐵、鉬鐵、釩鐵、鎢鐵螢石、長(zhǎng)石、鈦白粉、鈦鐵礦鉀水班璃、鈉水班璃改善引弧性能，提高電弧燃燒的穩(wěn)定性造成一定量的氣體，隔絕空氣，保護(hù)焊接熔滴與熔液造成具有一定物理-化學(xué)性能的熔渣，保護(hù)縫焊。堿性渣中的C①還可起脫硫、磷作用降低電弧氣氛和熔渣的氧化性，脫除金屬中的氧。錳還起脫硫作用使縫焊金屬獲得必要的合金成分增加熔渣流動(dòng)性，降低熔渣粘度將藥皮牢固的粘在鋼芯上焊條藥皮的組成(2)焊條的種類(lèi)、型號(hào)、牌號(hào)

(P125)1)焊條的種類(lèi)：按用途分有：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、

銅合銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等。按藥皮性質(zhì)分：

酸性焊條

(酸性氧化物為主),

堿性焊條

(堿性氧化物和螢石CaF?

為

主

)

。2)焊條型號(hào)：是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的焊條代號(hào)。如E4303,E

表示焊條，43表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值kgf/mm2

;03

表示焊接位置為全位置、電流種類(lèi)為交直流及藥皮類(lèi)

型為鈦鐵礦型。3)焊條牌號(hào)：是焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號(hào)，用一個(gè)大寫(xiě)漢語(yǔ)拼音字母和三個(gè)數(shù)字表示；如J422

,J

表示結(jié)構(gòu)鋼

焊條，42表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度等級(jí)kgf/mm2,2

表示

藥皮類(lèi)型和電流種類(lèi)

(P152

表3-3)。(3)堿性焊條和酸性焊條特性

(P122)·

兩者性能差別很大，使用時(shí)不能隨意互換。·堿性焊條的特點(diǎn)有：1)機(jī)械性能好；2)工藝性能差；3)焊縫金屬抗裂性好；4)對(duì)銹、油、水的敏感性大，易出

氣孔；5)有毒煙塵多。用于重要的結(jié)構(gòu)鋼或合金鋼結(jié)構(gòu)?！に嵝院笚l機(jī)械性能較差，但工藝性能好；貨源充足，價(jià)格

低；用于一般結(jié)構(gòu)鋼。焊條的選用原則

(P126)1)等強(qiáng)度原則；2)同成分原則；3)抗裂性要求；4)低成本要求。焊條直徑大小選擇視頻2、

焊條電弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

(P126)(1)焊條電弧焊的特點(diǎn)：1)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活；2)可焊接多種金屬材料；3)室內(nèi)、外焊接效果相近；4)對(duì)焊工操作水平較高，生產(chǎn)率較低。(2)焊條電弧焊的應(yīng)用范圍1)適用于單件小批量生產(chǎn)，用于厚度2MM

以上的各種場(chǎng)合。2)一定要有電源和相應(yīng)的焊條，鈦等易氧化金屬不能用焊條電弧焊。二

、埋

弧

焊(P127)埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法，

其電弧的引燃、焊條送進(jìn)和電弧移動(dòng)都采用機(jī)器來(lái)完成。埋弧焊焊接過(guò)程如圖所示。1—焊件2—焊劑

3—焊劑漏斗4-焊絲5—送絲滾輪

6—導(dǎo)電嘴

7—焊縫8—渣殼生產(chǎn)過(guò)程埋弧焊設(shè)備

(P127)工件二、埋弧焊2、焊接材料

(P127)有焊絲和焊劑焊絲——除了作為電極和填充金屬外，還可以有滲合金、脫氧、去硫等冶金處理作用。焊劑——熔煉焊劑和燒結(jié)焊劑兩種。熔煉焊劑主要起保護(hù)作用。燒結(jié)焊劑除了保護(hù)作用外，還可以起滲合金、脫氧、去硫等冶金處理作用。二、

埋弧自動(dòng)焊工藝

(P128)埋弧自動(dòng)焊常用的接頭形式是對(duì)接接頭和T形接頭。T型接頭應(yīng)盡可能采用船形焊，以保證焊接質(zhì)量。(a)

平角焊位置

(b)

平焊位置3、埋弧自動(dòng)焊工藝

(P129)埋弧自動(dòng)焊盡量采用雙面焊，以便易于焊透，減少焊

接變形。不能采用雙面焊則采用單面焊。如圖所示。(c)

采用墊板

(d)

采用鎖底坡口(b)

采用打底焊(a)

雙面焊為了防止焊穿，埋弧自動(dòng)焊對(duì)焊接

的第一道焊縫焊接

時(shí)常采用焊劑墊。如圖所示。3、埋弧自動(dòng)焊工藝

(P129)圖3-

3

焊劑墊3、

埋

弧

自

動(dòng)

焊

工

藝

(P129)埋弧焊的工藝參數(shù)主要有：焊絲直徑、焊接電流、電

弧電壓和焊接速度等。焊接電流越大，焊道厚度就越大，生產(chǎn)率就越高。電弧電壓高，焊道寬度就大，可以獲得合適的焊縫成形系

數(shù)。焊縫成形系數(shù)太小，冷卻凝固時(shí)會(huì)形成中心線(xiàn)偏析，

易產(chǎn)生熱裂紋。(a)

(b)圖3

-

4

焊縫宏觀(guān)偏析與焊縫成形系數(shù)的關(guān)系埋弧焊焊絲從導(dǎo)

電嘴深處長(zhǎng)度較短，故可采用大電流焊接，

比手工電弧焊高4倍；

故適宜焊接較厚材料；

也可焊接大直徑筒體，

如圖所示。3、

埋弧自動(dòng)焊工藝(P130)圖

3

-

5

環(huán)

縫

埋

弧

焊

示

意

圖滾輪架4、

埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)和應(yīng)用

(P130)埋弧焊與手工電弧焊相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)生產(chǎn)率高、節(jié)省焊接材料，成本低：電流大、熔深大，可以不開(kāi)或少開(kāi)坡口。2)焊接質(zhì)量好，而且穩(wěn)定：工藝參數(shù)穩(wěn)定，不要求高的操

作技術(shù)，成形美觀(guān)。3)勞動(dòng)條件好：沒(méi)有弧光，沒(méi)有飛濺。4、

埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)和應(yīng)用

(P130)埋弧自動(dòng)焊的缺點(diǎn)：1)適應(yīng)性較差，焊前準(zhǔn)備工作量大；2)焊接電流強(qiáng)度大，不適于3mm

以下薄板；3)難以完成鋁、鈦等強(qiáng)氧化性金屬及合金的焊接；4)設(shè)備一次性投資較大。適用于大批量生產(chǎn)中、厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直縫與直徑較大

的環(huán)縫。三、氣體保護(hù)焊

(P130)氣體保護(hù)焊是用外加氣體保護(hù)電弧區(qū)的熔滴和熔池及焊縫

的電弧焊。常用保護(hù)氣體有惰性氣體(如氬氣Ar)

和活性氣體

(CO?)

兩種。1、

氬弧焊：氬氣保護(hù)電弧焊簡(jiǎn)稱(chēng)氬弧焊。·

氬弧焊分為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊；如圖

3

-

6所示?！?/p>

鎢極氬弧焊：電極材料可用純鎢或鎢合金，其在焊接過(guò)程中不熔化，故需采用焊絲；焊接電流較小，適于薄板焊接?！?/p>

熔化極氬弧焊：

采用焊絲作為電極，可使用大電流，適于中厚板焊接。氬弧焊的電源種類(lèi)和極性

(P131)·

鎢極氬弧焊一般采用直流正接

(

工件為正極，鎢極為負(fù)極),以減少鎢極燒損；但焊接鋁、鎂金屬時(shí)，為去除

氧化物而利用“陰極破碎”

(正離子高速對(duì)陰極表面進(jìn)

行轟擊以消除氧化膜)可采用直流反接?！?/p>

但從考慮既要有降溫作用又要有陰極破碎作用，焊接鋁

合金時(shí)最好采用交流電源?！?/p>

熔化極氬弧焊一般采用直流反接

(電極溫度高，電弧穩(wěn)

定

)

。(c)

單邊卷邊

(d)

卷邊對(duì)接圖

3

-

7

薄板鎢極氬弧焊接頭形式示例鎢極氬弧焊需要加填充金屬。填充金屬可以是焊絲，也可

以是在焊接接頭中附加填充金屬條或采用卷邊接頭等，如圖所

示。

(b)

夾條對(duì)接(a)

對(duì)接氬弧焊的特點(diǎn)

(P132)1)機(jī)械保護(hù)效果很好；2)電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺小，表面無(wú)熔渣，焊縫成形美觀(guān)，質(zhì)量好。3)電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，焊縫周?chē)鷼饬骼鋮s，熱影響區(qū)小，焊后變形小，適于薄板焊接；4)電弧為明弧可見(jiàn)，可以全位置焊，易于自動(dòng)控制焊縫。5)氬氣、氦氣價(jià)格較貴，焊件成本高。適于焊接鋁、鎂、鈦及其合金，稀有金屬鋯、鉬，

不銹鋼，耐熱鋼、低合金鋼等。2、CO?氣體保護(hù)焊

(P133)·C0,

焊采用CO,

為保護(hù)氣體，其焊接過(guò)程如圖所示。CO?

在高溫下會(huì)分解氧化金屬，故不能焊接易氧

化的非鐵金屬和不銹鋼；需采用能脫氧和滲合金

的特殊焊絲(如H08Mn2SiA)?！?/p>

可分為自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊(送絲自動(dòng)，電弧移動(dòng)手工)。其設(shè)備包括：主電路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、

焊槍、供氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。CO?氣體保護(hù)焊特點(diǎn)

(P133)1)生產(chǎn)率高；電流大，易于自動(dòng)化，無(wú)渣殼。2)成本低；

CO2價(jià)廉，只有埋弧焊成本的50%左右；3)焊縫質(zhì)量較好；4)采用氣體保護(hù)，能全位置焊接，易于自動(dòng)控制；5)焊縫成形差，飛濺大;6)不能焊接易氧化的非鐵金屬和不銹鋼；7)設(shè)備較復(fù)雜，使用和維修不便。適于焊接低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼。四、

等離子弧焊和切割(P134)1、等離子弧的產(chǎn)生：等離子弧是一種電離度很高的壓縮電??；溫度高，能量密度大；其發(fā)生裝置如圖所示，在三個(gè)壓縮作用下形成等離子弧

鎢極1)機(jī)械壓縮效應(yīng)；2)熱壓縮效應(yīng)；-o十電阻M3)電磁壓縮效應(yīng)。溫度可達(dá)24000K

—50000K。保護(hù)氣噴嘴等離子弧直流電源離子氣冷卻水焊件鎢極離子氣冷卻水-6保護(hù)氣+Ω噴嘴電阻

等離子弧焊件2)等離子弧焊接

(P135)

:

需用等離子弧焊電源和等離子焊槍及填充金屬。分為大電流等離子弧焊；又可分為穿孔型等離子弧焊和熔入

型等離子弧焊；微束等離子弧焊。直流電源Ml3)等離子切割

(P136)

:

它利用能量密度高的高溫高速

的等離子流，將切割金屬局部熔化并隨即吹除，形成整齊

的切口。常用于切割不銹鋼、鋁、銅、鈦、鑄鐵及鎢、鋯等難熔金屬和非金屬材料。鎢

極一

離

子

氣—

O-等離子流等離子弧焊和切割的特點(diǎn)

(P136)有小孔效應(yīng)，能較好實(shí)現(xiàn)單面焊雙面自由成形；微束等離子弧焊可焊接箔材和薄板。能量集中，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。用于航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)的銅及銅合金、

鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接。五、

電阻焊(P136)電阻焊是利用電流通過(guò)焊接接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，把焊件加熱到塑性或局部熔化狀態(tài)，

再在電極壓力作用下形成接頭的一種焊接方法。F0o(a)

點(diǎn)焊

(b)

凸焊

(c)

縫焊

(d)

對(duì)焊1、點(diǎn)焊

(P137)點(diǎn)焊：利用電流通過(guò)兩圓柱形電極和搭接的兩焊件產(chǎn)生電阻熱，將焊件加熱并局部熔化，形成一個(gè)熔核(其周?chē)鸀樗苄誀顟B(tài)),然后在壓力下熔核結(jié)晶，形成一個(gè)焊點(diǎn)

的焊接方法。如圖所示，點(diǎn)焊的接頭形式如圖所示，均為搭接接頭，焊接前應(yīng)清理。1、點(diǎn)焊

(P137)點(diǎn)焊的工作循環(huán)有如圖所示的兩種方式。電焊的主要焊接

參數(shù)是電極壓力、焊接電流和通電時(shí)間；壓力過(guò)大、電流過(guò)小，會(huì)使熱量少，焊點(diǎn)強(qiáng)度下降；壓力過(guò)小、電流大會(huì)使熱量大而不穩(wěn)定，易飛濺，燒穿。點(diǎn)焊時(shí)會(huì)發(fā)生點(diǎn)焊分流現(xiàn)象，如圖所示，故焊點(diǎn)間距不宜過(guò)小。點(diǎn)焊生產(chǎn)過(guò)程示例a)

b)凸焊是在一工件的貼合面上預(yù)先加工出一個(gè)或多個(gè)凸

起點(diǎn)，使其與另

一工件表面接觸，加壓并通電加熱，凸起

點(diǎn)壓塌后，使這些接觸點(diǎn)形成焊點(diǎn)的電阻焊方法。(a)

點(diǎn)焊

(b)

凸焊

(c)

縫焊

(d)

對(duì)焊2、凸焊

(P138)F03、縫焊

(P139)·

縫焊與點(diǎn)焊同屬于搭接電阻焊，焊接過(guò)程與點(diǎn)焊相似，采用滾盤(pán)作電極，邊焊邊滾，相鄰兩個(gè)焊點(diǎn)重疊一部分，形成一條有密封性的焊縫。焊接分流現(xiàn)象較嚴(yán)重，故同等條件下焊接電流較大。主要用于有密封性要求的薄板件。·

縫焊生產(chǎn)汽車(chē)油箱視頻·

滾焊過(guò)程

視頻縫焊搭接(c)

縫焊焊縫焊接接頭形式4、對(duì)焊

(P139)·

對(duì)

焊是利用電阻熱將焊件斷面對(duì)接焊合的一種申阻焊，可分為電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。

對(duì)焊的應(yīng)用

如圖所示。(1)電阻對(duì)焊：

先加預(yù)壓，使兩端面壓緊，再通電加熱，使待焊處達(dá)到塑性溫度后，再斷電加壓頂

鍛，產(chǎn)生一定塑性變形而焊合。其焊接循環(huán)如圖

3-

14

所示。適于截面簡(jiǎn)單，直徑小于20mm和強(qiáng)

度要求不高的桿件。3、對(duì)焊

(P139)(2)閃光對(duì)焊：兩焊件不接觸，先加電壓，再移動(dòng)

焊件使之接觸，由于接觸點(diǎn)少，其電流密度很大，

接觸點(diǎn)金屬迅速達(dá)到熔化、蒸發(fā)、爆破，呈高溫

顆粒飛射出來(lái)，稱(chēng)為閃光；經(jīng)多次閃光加熱后，

端面均勻達(dá)到半熔化狀態(tài)，同時(shí)多次閃光把端面

的氧化物也清除干凈，于是斷電加壓頂鍛，形成

焊接接頭，其焊接循環(huán)如圖3—

15所示?！?/p>

對(duì)焊斷面形狀應(yīng)相近，以保證斷面均勻加熱。常

見(jiàn)對(duì)焊接頭形式如圖3—

16所示；其焊接質(zhì)量較

高，常用于重要零件焊接。閃光對(duì)焊視頻電阻焊特點(diǎn)及應(yīng)用1)加熱迅速，溫度較低，焊接熱影響區(qū)及變形??；2)不需外加填充金屬和焊劑；3)電阻對(duì)焊無(wú)弧光，噪聲小，煙塵、有害氣體少，勞動(dòng)條件好；4)焊件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、氣密性好，易于獲得形狀復(fù)雜的零件；5)易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，生產(chǎn)