《制造工程基礎(chǔ)》課件 第三章 金屬的焊接成形

第三章

金屬的焊接成形21.1焊接的概念和特點(diǎn)——通過(guò)加熱或加壓（或兩者同時(shí)并用），可使用或不用填充材料，使分離焊件產(chǎn)生原子結(jié)合和擴(kuò)散而連接成一體的一種加工方法。1.1.1焊接的概念和分類(lèi)根據(jù)實(shí)現(xiàn)原子結(jié)合的途徑不同，焊接技術(shù)分為熔焊、壓焊和釬焊三大類(lèi)。3焊接熔焊壓焊釬焊母材局部熔化，填充金屬材料,不加壓加熱或不加熱，以加壓為主母材不熔化，填充釬料熔化電弧焊氣焊、電渣焊電子束、激光焊電阻焊摩擦焊超聲波焊、爆炸焊軟釬焊（錫焊）硬釬焊（銅焊、銀焊）41.1.2焊接的特點(diǎn)

可以實(shí)現(xiàn)異種材料的永久性連接，可節(jié)省貴重材料；

可以化大為小，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單；

焊件整體剛度大，接頭力學(xué)性能好，密封性好；

容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，不可拆卸。

容易產(chǎn)生變形，殘余應(yīng)力及應(yīng)力集中。51.1.3焊接的應(yīng)用——焊接技術(shù)在機(jī)器制造、造船工業(yè)、建筑工程、航空及航天工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。舊金山的金門(mén)大橋，它是由87750噸鋼材焊接拼成的。采用焊接工藝制造的核潛艇62.1熔焊的本質(zhì)及特點(diǎn)熔焊的焊接過(guò)程是利用熱源先把工件局部加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，然后隨著熱源向前移去，熔池液體金屬冷卻結(jié)晶，形成焊縫。熔焊過(guò)程焊接方向7熱源熔池保護(hù)焊縫填充材料熱源：電弧、等離子弧、電渣熱、電子束、激光束2.1.1熔焊的三個(gè)要素8——在電極與工件間強(qiáng)烈而持久的氣體介質(zhì)放電現(xiàn)象，即氣體介質(zhì)被擊穿而導(dǎo)電。熱源：電弧、等離子弧、電渣熱、電子束、激光束9陰極區(qū)（負(fù)極端10-5~10-6cm）:熱量約占36%，平均溫度2400K；弧柱區(qū)（中間區(qū)）：熱量21%，弧柱中心溫度可達(dá)6000

~

8000K。陽(yáng)極區(qū)（正極端10-3~10-4cm）：熱量約占43%，平均溫度2600K;10直流焊機(jī)的正接、反接正接——工件接電源正極，焊條接負(fù)極反接——工件接電源負(fù)極，焊條接正極用鋼焊條焊接鋼材時(shí)：交流電焊機(jī)無(wú)正接與反接，兩極溫度均約為2500K。陽(yáng)極區(qū)（正極端）~2600K(熱量43%)

陰極區(qū)（負(fù)極端）~2400K(熱量36%)

弧柱區(qū)（中間區(qū)）6000~8000K(熱量21%)

（厚大工件）（薄小工件）11熱源：電弧、等離子弧、電渣熱、電子束、激光束等離子弧：能力密度集中，溫度高，挺直度好。自由電弧等離子弧1—鎢極；2—噴嘴；3—冷氣套；4—熱氣套；5—弧柱保護(hù)氣體保護(hù)氣體冷卻水24000~50000K12熱源：電弧、等離子弧、電渣熱、電子束、激光束電渣熱：特制的電渣——大量離子——正負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流——導(dǎo)電并放熱——融化金屬電渣熱源電極渣池焊件熔化金屬焊縫電源2000~2200K13熱源：電弧、等離子弧、電渣熱、電子束、激光束電子束：鎢——2600K時(shí)產(chǎn)生電子——強(qiáng)電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生大的能力密度——熔化金屬激光束：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)、單色性、方向性強(qiáng)、能力密度高——金屬瞬間氣化或熔化（穿透力差）電子束激光束電子束熔深大熔深小激光束熔池保護(hù)：1.熔池溫度高，大量金屬蒸發(fā)；當(dāng)有空氣侵入電弧時(shí)，液態(tài)金屬發(fā)生氧化、氮化反應(yīng)；2.空氣中的水分、焊接材料的油、銹、水在高溫下分解氫原子，可溶于液態(tài)金屬，導(dǎo)致氫脆（接頭部位塑性、韌性急劇下降）

或形成氣孔，造成冷裂紋；3.金屬熔池體積?。s2~3cm3），處于液態(tài)的時(shí)間短（10s左右），冶金反應(yīng)不充分，焊縫的化學(xué)成分不均勻；4.熔池中的氣體、化合物來(lái)不及浮出，容易造成氣孔、夾渣等缺陷。1415改善措施：渣保護(hù)：為了使熔池與空氣隔離，可在熔池上覆蓋一層熔渣，防止金屬氧化、吸氣和向熔池過(guò)渡合金元素。渣保護(hù)、氣體保護(hù)、渣-氣聯(lián)合保護(hù)渣保護(hù)材料：焊劑、電渣16渣保護(hù)材料：焊劑、電渣焊劑：保證熱源的穩(wěn)定，S、P元素含量低，熔點(diǎn)和粘度合適，脫渣性好，不析出有害氣體等；電渣：焊劑性能、合適的電導(dǎo)率、高的蒸發(fā)溫度熔煉焊劑：保護(hù)作用非熔煉焊劑：保護(hù)；滲合金、脫氧、去硫焊劑牌號(hào)：HJ13017氣體保護(hù)：高溫下不分解的惰性氣體；低氧化、不溶于液體金屬的氣體；混合氣體。改善措施：渣保護(hù)、氣體保護(hù)、渣-氣聯(lián)合保護(hù)18改善措施：渣保護(hù)、氣體保護(hù)、渣-氣聯(lián)合保護(hù)焊接方向藥皮：含有造氣劑和造渣劑二氧化碳加藥芯：空心金屬筒中心包裹粉劑穩(wěn)弧劑、合金劑、脫氧劑、脫硫劑、去氫劑、粘結(jié)劑酸性藥皮、堿性藥皮19焊縫填充金屬：當(dāng)焊縫較寬時(shí)，靠母材的熔化不能填滿(mǎn)焊縫，這時(shí)必須外加焊絲焊芯和焊絲對(duì)于低合金鋼，必須用合金焊絲和焊芯過(guò)渡合金元素，提高焊縫性能和強(qiáng)度。保證強(qiáng)度和韌性：磷、硫含量<0.03%。H：焊接用鋼絲；A：高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼；E：特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼202.1.2焊接接頭的組織和性能焊接接頭組成示意圖1——焊縫金屬；2——熔合區(qū)；3——熱影響區(qū)32121一、焊接熱循環(huán):焊接過(guò)程中，焊縫及其附近母材上某點(diǎn)的溫度-時(shí)間變化過(guò)程。低碳鋼焊接熱循環(huán)特征22二、焊縫金屬的組織和性能：

焊接時(shí)，熔池金屬受電弧吹力和保護(hù)氣體吹動(dòng)，熔池底壁的柱狀晶生長(zhǎng)受到干擾，柱狀晶呈傾斜層狀，晶粒有所細(xì)化。同時(shí)由于焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬的性能不低于母材。23按最高加熱溫度的不同，熱影響區(qū)又分為：熔合區(qū)過(guò)熱區(qū)正火區(qū)部分相變區(qū)三、熱影響區(qū)：

在電弧熱作用下，焊縫兩側(cè)處于固態(tài)的母材發(fā)生組織或性能變化的區(qū)域，稱(chēng)為焊接熱影響區(qū)。24過(guò)熱區(qū)：具有過(guò)熱組織、晶粒明顯粗大，塑性差，較易產(chǎn)生裂紋。最高加熱溫度在1100℃以上的區(qū)域。正火區(qū)：相變重結(jié)晶區(qū)，晶粒細(xì)，性能好，是焊接接頭中性能最好的區(qū)域。部分相變區(qū)：發(fā)生部分相變的區(qū)域。區(qū)內(nèi)晶粒大小不均勻，力學(xué)性能劣于母材。熔合區(qū)：焊縫金屬與熱影響區(qū)之間的過(guò)渡帶。0.1~1mm，2526四、影響焊接接頭性能的因素1.焊劑和焊絲2.焊接方法3.焊接工藝參數(shù)4.熔合比：被熔化的母材在焊縫金屬中

所占的體積百分比27改善焊接接頭組織性能的方法焊后熱處理焊后正火處理焊接方法和焊接過(guò)程282.2.1.焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因——焊件局部進(jìn)行的不均勻加熱和冷卻是產(chǎn)生應(yīng)力和變形的根本原因。內(nèi)應(yīng)力存在規(guī)律：加熱膨脹受阻（受壓：－）

冷卻收縮受阻（受拉：＋）2.2焊接應(yīng)力與變形△Lˊ△L292.2.2焊接應(yīng)力的防止和消除①選擇合理的焊接順序：合理選擇焊接順序可以減少焊接應(yīng)力的產(chǎn)生。選擇的主要原則是：應(yīng)盡量使焊縫自由收縮而不受較大的拘束。先焊收縮量較大的焊縫或先焊工作時(shí)受力較大的焊縫；拼焊時(shí)，先焊錯(cuò)開(kāi)的短焊縫，后焊直通的長(zhǎng)焊縫。30減小焊接件各部位之間的溫差，降低焊縫區(qū)冷卻速度，減小焊接應(yīng)力和變形。②焊前預(yù)熱（350~400℃）③加熱“減應(yīng)區(qū)”：在焊接結(jié)構(gòu)上選擇合適的部位加熱后再焊接，可大大減少焊接應(yīng)力。所選的加熱部位稱(chēng)“減應(yīng)區(qū)”④焊后熱處理：去應(yīng)力退火過(guò)程可以消除焊接應(yīng)力，即將工件均勻加熱到600~650℃，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻。312.2.3焊接變形的防止和消除焊接變形的基本形式（a）尺寸收縮；（b）角變形；（c）彎曲變形；（d）波浪變形；（e）扭曲變形32防止和減少焊接變形的措施①合理設(shè)計(jì)焊接構(gòu)件。盡量減少焊縫數(shù)量、焊縫長(zhǎng)度及焊縫截面積；要使結(jié)構(gòu)中所有焊縫盡量處于對(duì)稱(chēng)位置。厚大件焊接時(shí)，應(yīng)開(kāi)兩面坡口進(jìn)行焊接，避免焊縫交叉或密集。33②采取必要的技術(shù)措施。反變形法：在焊接時(shí)，使焊件按角變形方向的反方向放置，以抵消焊接變形。34②采取必要的技術(shù)措施。反變形法：經(jīng)過(guò)計(jì)算或憑實(shí)際經(jīng)驗(yàn)預(yù)先判斷焊后的變形大小和方向，或焊前進(jìn)行裝配時(shí)，將焊件安置在與焊接變形方向相反的位置?；蛟诤盖笆构ぜ捶较蜃冃危缘窒附雍笏l(fā)生的變形。加裕量法：焊前對(duì)焊件加放0.1%~0.2%的收縮量，以補(bǔ)充焊后的收縮。35②采取必要的技術(shù)措施。反變形法：經(jīng)過(guò)計(jì)算或憑實(shí)際經(jīng)驗(yàn)預(yù)先判斷焊后的變形大小和方向，或焊前進(jìn)行裝配時(shí)，將焊件安置在與焊接變形方向相反的位置?；蛟诤盖笆构ぜ捶较蜃冃?，以抵消焊接后所發(fā)生的變形。加裕量法：焊前對(duì)焊件加放0.1%~0.2%的收縮量，以補(bǔ)充焊后的收縮。剛性?shī)A持法：采用夾具或點(diǎn)焊固定等手段來(lái)約束焊接變形。36②采取必要的技術(shù)措施。反變形法：經(jīng)過(guò)計(jì)算或憑實(shí)際經(jīng)驗(yàn)預(yù)先判斷焊后的變形大小和方向，或焊前進(jìn)行裝配時(shí)，將焊件安置在與焊接變形方向相反的位置?；蛟诤盖笆构ぜ捶较蜃冃危缘窒附雍笏l(fā)生的變形。加裕量法：焊前對(duì)焊件加放0.1%~0.2%的收縮量，以補(bǔ)充焊后的收縮。剛性?shī)A持法：采用夾具或點(diǎn)焊固定等手段來(lái)約束焊接變形。選擇合理的焊接順序：合理選擇焊接順序能大大減小變形，如構(gòu)件的對(duì)稱(chēng)兩側(cè)都有焊縫，應(yīng)該設(shè)法使兩側(cè)焊縫的收縮量能互相抵消或減弱。37②采取必要的技術(shù)措施。反變形法：經(jīng)過(guò)計(jì)算或憑實(shí)際經(jīng)驗(yàn)預(yù)先判斷焊后的變形大小和方向，或焊前進(jìn)行裝配時(shí)，將焊件安置在與焊接變形方向相反的位置?；蛟诤盖笆构ぜ捶较蜃冃危缘窒附雍笏l(fā)生的變形。加裕量法：焊前對(duì)焊件加放0.1%~0.2%的收縮量，以補(bǔ)充焊后的收縮。剛性?shī)A持法：采用夾具或點(diǎn)焊固定等手段來(lái)約束焊接變形。選擇合理的焊接順序：合理選擇焊接順序能大大減小變形，如構(gòu)件的對(duì)稱(chēng)兩側(cè)都有焊縫，應(yīng)該設(shè)法使兩側(cè)焊縫的收縮量能互相抵消或減弱。采用合理的焊接方法：采用對(duì)稱(chēng)焊、分段焊、多層多道焊等，都能減小焊接變形。38圖1對(duì)稱(chēng)焊接方法（圖中數(shù)字表示焊接順序）圖2分段倒退焊方法在長(zhǎng)焊縫中的應(yīng)用（圖中數(shù)字表示焊接順序）角變形彎曲變形扭曲變形39⑴平焊焊縫傾角0°～5、焊縫轉(zhuǎn)角0°～10°的焊接位置稱(chēng)為平焊位置。在平焊位置進(jìn)行的焊接就稱(chēng)為平焊。

⑵立焊焊縫傾角80°～90°、焊縫轉(zhuǎn)角0°～180°的焊接位置稱(chēng)為立焊位置。在立焊位置進(jìn)行的焊接就稱(chēng)為立焊。

⑶橫焊焊縫傾角0°～5°，焊縫轉(zhuǎn)角70°～90°的焊接位置稱(chēng)為橫焊位置。在橫焊位置進(jìn)行的焊接就稱(chēng)為橫焊。

⑷仰焊焊縫傾角0°～15°，焊縫轉(zhuǎn)角165°～180°的焊接位置稱(chēng)為仰焊位置。全位置焊4041圖3大型X形坡口的多層焊接工藝（圖中數(shù)字表示焊接順序）42焊接變形的矯正方法①機(jī)械矯正法：用手工錘擊，矯正機(jī)，輥床，壓力機(jī)等機(jī)械外力，使焊件產(chǎn)生與焊接變形反向塑性變形而達(dá)到矯正。②火焰加熱矯正法：利用火焰在焊件上產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形的部位上加熱，然后冷卻產(chǎn)生收縮變形來(lái)矯正焊件原有的伸長(zhǎng)變形。加熱區(qū)一般呈三角形，防止熱量集中。機(jī)械矯正法火焰矯正法432.3焊接缺陷及防止措施（1）焊接接頭的缺陷：焊縫外形尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、未焊透、夾渣、裂紋和氣孔等缺陷。4445（2）熱裂紋和冷裂紋：熱裂紋：熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。微觀特征是沿晶界開(kāi)裂，所以又稱(chēng)為晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。46熱裂紋產(chǎn)生的原因:晶間存在液態(tài)薄膜。接頭中存在拉應(yīng)力。熱裂紋的防止:限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點(diǎn)雜質(zhì)，如硫和磷含量。適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，防止中心偏析。調(diào)整焊縫化學(xué)成分，避免低熔點(diǎn)共晶物形成，縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。減少焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用小線能量，焊前預(yù)熱，合理的焊縫布置等。施焊時(shí)填滿(mǎn)弧坑。47冷裂紋：焊縫和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生。特征是無(wú)分支，通常為穿晶型。冷裂紋無(wú)氧化色彩。焊道下裂紋焊趾裂紋焊根裂紋最常見(jiàn)的冷裂紋是延遲裂紋，即在焊后延遲一段時(shí)間才發(fā)生的裂紋。48延遲裂紋的產(chǎn)生原因:焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū))的淬火傾向嚴(yán)重，產(chǎn)生淬火組織，導(dǎo)致接頭性能脆化。焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大局部壓力，使接頭脆化。存在較大的拉應(yīng)力。因氫的擴(kuò)散需要時(shí)間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時(shí)間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。49防止延遲裂紋的措施:選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。焊前清理一定要嚴(yán)格，焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油水；除銹，減少氫的來(lái)源。工件焊前預(yù)熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應(yīng)力。采取減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如對(duì)稱(chēng)焊，小線能量的多層多道焊等。焊后立即進(jìn)行去氫（后熱）處理，加熱到250℃，保溫2～6h，使焊縫金屬中的擴(kuò)散氫逸出金屬表面。焊后進(jìn)行清除應(yīng)力的退火處理。50（3）氣孔：熔池保護(hù)不好溶入熔池的氣體越多氣孔越多焊縫氣孔有三種：氫氣孔高溫時(shí)，氫在液體中的溶解度很大，大量氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開(kāi)后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。51一氧化碳?xì)饪桩?dāng)熔池氧化嚴(yán)重時(shí)，熔池存在較多的FeO，在熔池溫度下降時(shí)，將發(fā)生如下反應(yīng)：

FeO+C=Fe+CO↑若熔池已開(kāi)始結(jié)晶，則CO將來(lái)不及逸出，便產(chǎn)生CO氣孔。熔池氧化愈嚴(yán)重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生CO氣孔。氮?dú)饪兹鄢乇Ｗo(hù)不好時(shí)，空氣中的氮溶入熔池而產(chǎn)生。

52防止措施：烘干焊條、焊劑母材去除銹、油、水短弧焊、堿性焊條CO2氣體保護(hù)焊+藥芯焊絲/低碳材料532.3常用電弧焊方法2.3.1手工電弧焊——焊工手工操作焊條（焊芯+藥皮），通過(guò)短路引燃電弧進(jìn)行焊接的電弧焊。54特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活方便，可以進(jìn)行各種位置及各種不規(guī)則焊縫的焊接；焊接厚度一般在3～20mm之間，生產(chǎn)率較低，僅適宜焊接性好的低碳鋼、低合金鋼的單價(jià)小批量焊接；焊工需在高溫、塵霧環(huán)境下工作，勞動(dòng)條件差，強(qiáng)度大。551.焊條（焊芯+藥皮）焊芯主要作用傳導(dǎo)電流；熔化后作為填充材料。（50%~70%）藥皮的主要作用機(jī)械保護(hù)作用：造氣、造渣以隔絕空氣，保護(hù)熔化金屬。冶金處理作用：對(duì)熔化金屬進(jìn)行脫氧、去硫、滲合金元素等，在焊接過(guò)程中，熔渣與熔池金屬相互進(jìn)行冶金反應(yīng)。改善工藝性能：易于引弧，穩(wěn)定電弧燃燒，減少飛濺，并使焊縫成形美觀。56焊條的種類(lèi)：根據(jù)熔渣化學(xué)性質(zhì)的不同，焊條可分為酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條：熔渣中以酸性氧化物為主。具有良好的工藝性能，焊接電流可用交流或直流，但焊縫的力學(xué)性能不如用堿性焊條焊接的焊縫好，故用于一般結(jié)構(gòu)件的焊接。堿性焊條：藥皮中以堿性氧化物為主，脫氧、除氫、滲合金作用強(qiáng)。焊縫塑性、韌性好，抗沖擊能力強(qiáng)，價(jià)格較高，故只適于焊接重要結(jié)構(gòu)件。引弧困難，電弧穩(wěn)定性差，要求使用直流。57焊條型號(hào)：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5117-1995和GB5118-1995E43

03焊條electrode最小抗拉強(qiáng)度σbMPa焊接位置，0和1表示全位置2適于平焊及平角焊4適合于向下立焊藥皮類(lèi)型和焊接電源種類(lèi)58焊條牌號(hào)是焊接行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號(hào)，其形式與含義是：焊條牌號(hào)前大寫(xiě)字母，表示焊條各大類(lèi)。字母后面的三位數(shù)字中，前兩位數(shù)字表示各大類(lèi)中的若干小類(lèi)，具體含義因大類(lèi)不同而異。第三位數(shù)字表示焊接電流種類(lèi)和藥皮類(lèi)型。592.3.2埋弧焊——電弧在焊劑下燃燒進(jìn)行焊接的方法，它是利用電氣及機(jī)械裝置控制送絲和移動(dòng)電弧的一種焊接方法。60焊絲焊劑熔化了的焊劑渣殼焊接方向基本金屬金屬熔池焊縫611.埋弧焊的工藝引弧板引出板引弧板和引出板焊縫間隙要均勻（1）焊前準(zhǔn)備板厚δ＜14mm：可不開(kāi)坡口；δ=14~22mm：開(kāi)Y型坡口；δ=22~50mm：開(kāi)雙Y型或U型坡口。62（2）平板對(duì)接焊（a）雙面焊（b）打底焊（c）采用墊板（d）采用鎖底坡口（e）采用水冷銅板63（3）環(huán)焊縫起弧點(diǎn)偏移距離：e=20~40mm適用范圍：環(huán)焊縫直徑＞250mm642.埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍生產(chǎn)效率高，是手工弧焊的5-10倍以上焊縫成形美觀，質(zhì)量高節(jié)省材料（<14mm不開(kāi)坡口，少飛濺）勞動(dòng)條件好對(duì)坡口加工與焊件裝配精度要求高適應(yīng)性差（長(zhǎng)且規(guī)則平焊，不適于薄的、短的、不規(guī)則或空間焊縫等）設(shè)備投資較大652.3.3氣體保護(hù)焊——采用特定的氣體作為電弧介質(zhì)，并保護(hù)電弧、熔池和焊接區(qū)的方法。常用保護(hù)氣體：Ar（氬）、He（氦）、N2、CO2等。661.氬弧焊：用氬氣保護(hù)電弧區(qū)和焊接區(qū)的弧焊方法。鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊67鎢極氬弧焊的工藝特點(diǎn)：保護(hù)效果好，焊縫質(zhì)量高；焊接應(yīng)力變形??；操作方便（明弧無(wú)熔渣），適用于空間各種位置焊接電弧穩(wěn)定，無(wú)飛濺成本高，設(shè)備復(fù)雜，表面清理要求高，生產(chǎn)率低。適用于不銹鋼、耐熱鋼及銅、鈦、鋁、鎂等有色金屬的（＜3mm）薄板焊接或重要構(gòu)件的打底焊。68熔化極氬弧焊的工藝特點(diǎn)：焊接所有金屬——鋁，銅及合金，不銹鋼；母材熔深大、焊速快、生產(chǎn)率高；明弧可見(jiàn)，易于操作；焊縫質(zhì)量好；全位置焊接，常用于焊接δ＜25mm的焊件。69基本原理：用CO2氣體作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。焊絲既是電極又是填充金屬，利用電弧熱熔化金屬。2.CO2氣體保護(hù)焊70CO2易分解成一氧化碳和氧氣。氧氣：使Fe，C，Mn，Si和其他合金元素?zé)龘p，降低焊縫力學(xué)性能；一氧化碳：從液態(tài)金屬中逸出時(shí)，會(huì)造成金屬的飛濺，形成氣孔。焊絲中加入脫氧元素：Si、MnH08MnSiAH08Mn2SiA71CO2氣體保護(hù)弧焊的工藝特點(diǎn)：

成本低，生產(chǎn)率高；焊縫質(zhì)量較好；明弧無(wú)渣可見(jiàn)，易于操作；飛濺較嚴(yán)重，焊縫成形不夠光滑，煙霧較大，弧光強(qiáng)烈，容易產(chǎn)生氣孔。應(yīng)用：適于焊接低碳鋼、強(qiáng)度等級(jí)不高的低合金結(jié)構(gòu)鋼（<25mm）。72732.3.4電渣焊（屬于熔焊）——利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱將工件和填充金屬熔合成焊縫的熔焊方法。除了引?。ㄈ刍竸┩?，焊接過(guò)程中不產(chǎn)生電弧。電源送絲輪實(shí)芯焊絲焊槍水冷成形滑塊金屬熔池焊縫金屬母材金屬74生產(chǎn)率高，成本低，可一次焊接任意厚度工件（40mm以上）焊縫金屬純凈，焊縫質(zhì)量好。焊接特點(diǎn)：電渣焊的優(yōu)點(diǎn)：電渣焊的局限性：焊縫晶粒粗大，力學(xué)性能差。焊后需正火或回火；一般用于立焊直焊縫，不能平焊，電渣焊不適于厚度在30mm以下的工件，焊縫也不宜過(guò)長(zhǎng)。753.1結(jié)構(gòu)工藝性：指在一定的生產(chǎn)規(guī)模條件下，如何選擇零件加工和裝配的最佳工藝方案，因而焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中一個(gè)比較重要的問(wèn)題，是經(jīng)濟(jì)原則在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中的具體體現(xiàn)。763.2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)3.2.1焊縫的布置原則1：盡可能分散，減少焊縫數(shù)量；（避免熱影響區(qū)過(guò)大）77原則2：焊縫位置盡可能對(duì)稱(chēng)；（抵消焊接變形）78原則3：焊縫位置盡量避開(kāi)最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置79原則4：焊縫位置盡可能避開(kāi)機(jī)械加工表面——避免焊后破壞機(jī)加工精度80原則5：焊縫位置應(yīng)便于焊接操作813.2.2接頭型式的選擇與設(shè)計(jì)——根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強(qiáng)度要求、工件厚度、焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工等因素綜合考慮。手工電弧焊的接頭型式有對(duì)接、角接、丁字接頭和搭接四大類(lèi)。82對(duì)接接頭：受力較均勻，適用于重要的受力焊縫，用得最多手工電弧焊板厚度在6mm以下對(duì)接時(shí)，一般可不開(kāi)坡口直接焊成。板厚較大時(shí)，為了保證焊透，接頭處根據(jù)工件厚度應(yīng)預(yù)制各種坡口。V形和U形只需一面焊，可焊性較好，但焊后角變形較大，焊條消耗量也大些。雙Y形坡口和雙U形坡口兩面施焊，受熱均勻，變形較小，焊條消耗量也較小，但必須兩面都可焊到，所以有時(shí)受到結(jié)構(gòu)形狀限制。U型和雙面U型坡口根部較寬，容易焊透，且焊條消耗量也較小，但坡口制備成本較高，一般只在重要的受動(dòng)載的厚板結(jié)構(gòu)中采用。83不同厚度鋼板對(duì)接較薄板的厚度δ1/mm≥2~5≥5~9≥9~12≥12允許厚度差（δ-δ1）mm123484角接頭及坡口選擇：只起連接作用，不能用來(lái)傳遞工作載荷，且應(yīng)力分布很復(fù)雜，承載能力低。I形坡口K形坡口V形坡口單邊U形坡口單邊V形坡口角接頭的坡口形式85T形接頭及坡口形式：常用于在空間類(lèi)焊件上。86搭接接頭：應(yīng)力分布復(fù)雜，往往產(chǎn)生彎曲附加應(yīng)力，降低接頭強(qiáng)度。常用于焊前準(zhǔn)備和裝配要求簡(jiǎn)單的板類(lèi)焊件結(jié)構(gòu)中。塞焊開(kāi)槽焊搭接接頭87埋弧焊對(duì)接接頭形式，平焊為主焊件厚度>14mm，應(yīng)開(kāi)坡口焊件厚度為14~20mm，多采用V坡口焊件厚度為20~50mm，多采用X坡口受力大的重要焊縫多采用U形坡口V形和X形坡口，坡口角度一般為50°~60°88884.1焊接性的概念——采用一定焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，即其對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。改變焊接條件，同一金屬材料的可焊性是可以變化的。如：不銹鋼采用氬弧焊時(shí)具有很好的可焊性，而采用手工電弧焊則可焊性很差。8989焊接性包括兩個(gè)方面：——指一定的金屬材料在指定的焊接工藝條件下能否獲得優(yōu)質(zhì)致密、無(wú)缺陷接頭的能力。1

工藝焊接性——焊接接頭在使用過(guò)程中的可靠性，主要指機(jī)械性能是否足夠。2

使用焊接性90904.2鋼材焊接性的評(píng)估方法4.2.1碳當(dāng)量估算法C—影響最顯著—基本元素其它元素—折合成碳的相當(dāng)含量對(duì)焊接性的影響91914.2.1碳當(dāng)量估算法塑性好，淬硬性?xún)A向不明顯，焊接性?xún)?yōu)良；

塑性下降，淬硬性?xún)A向明顯，焊接性中等；

塑性低，淬硬性?xún)A向很強(qiáng)，焊接性差。92924.2.2小型抗裂試驗(yàn)法試樣剛性底板十字接頭試驗(yàn)法、Y型坡口試驗(yàn)法、剛性固定對(duì)接試驗(yàn)法。將被焊金屬做成一定形狀和尺寸的試樣，在規(guī)定的工藝條件施焊，鑒定產(chǎn)生缺陷傾向的程度。93934.3常用金屬材料的焊接性4.3.1碳鋼低碳鋼（C<0.25%）焊接性好；用各種焊接方法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。只有厚大結(jié)構(gòu)、低溫焊接才考慮焊前預(yù)熱和焊后熱處理。例如：焊接厚度δ＞50mm，低溫（＜0℃）的構(gòu)件，或者焊接厚度δ＞