一、焊接基础知识课件.ppt

1、焊接定义：焊接是“两种或两种以上的材质（同种或异种）通过加热或加压或两者并用，达到原子间的结合，使金属或非金属形成永久性连接的工艺过程（一）常用焊接方法（一）常用焊接方法1 1、焊条电弧焊（手工电弧焊）（焊条电弧焊（手工电弧焊）（SMAW）o设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接各设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接各种材料，应用十分广泛；种材料，应用十分广泛； o生产效率低，劳动强度大；生产效率低，劳动强度大；o对焊工的技术水平及操作要求较高。对焊工的技术水平及操作要求较高。 2、氩弧焊氩弧焊o非熔化极（非熔化极（TIG ，GTAW），熔化极（），熔化极

2、（MIG）o手工，半自动，自动；手工，半自动，自动；o适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实现适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实现全位置自动化焊接；全位置自动化焊接；o热量集中，熔池较小，焊接速度较快，热影响区较小，工件焊接热量集中，熔池较小，焊接速度较快，热影响区较小，工件焊接变形较小；电弧稳定，飞溅小，成形美观，适于双面成形。变形较小；电弧稳定，飞溅小，成形美观，适于双面成形。o氩气成本较昂贵，氩弧焊的设备和控制系统比较复杂；氩气成本较昂贵，氩弧焊的设备和控制系统比较复杂；o钨极氩弧焊的生产效率较低。钨极氩弧焊的生产效率较低。3、CO2气体保护焊（气体保

3、护焊（GMAW）pCO2气体，混合气体（富氩）气体，混合气体（富氩）p成本低，效率高，质量好，操作性能好；成本低，效率高，质量好，操作性能好；p控制或操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。控制或操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。4、药芯焊丝自保护焊（、药芯焊丝自保护焊（FCAW-S）p不用保护气体，用于野外现场不用保护气体，用于野外现场p效率高，操作技术要求高效率高，操作技术要求高5.5.下向焊下向焊o薄层、多道，根焊时单面焊双面成形，仰焊位置避免背面凹陷薄层、多道，根焊时单面焊双面成形，仰焊位置避免背面凹陷o焊接生产率比上向焊提高焊接生产率比上向焊提高30%50%。o手工电弧

4、焊：纤维素型和低氢型下向焊条。手工电弧焊：纤维素型和低氢型下向焊条。uE6010纤维素型焊条电弧吹力大，操作性能好，特别适合于单面焊纤维素型焊条电弧吹力大，操作性能好，特别适合于单面焊双面成型的根部焊接双面成型的根部焊接o药芯焊丝自保护：效率更高，成本低药芯焊丝自保护：效率更高，成本低6.1埋弧焊设备及焊接过程埋弧焊设备及焊接过程 6 6、埋弧焊、埋弧焊焊接设备：焊接设备：焊接电源焊接电源控制箱控制箱焊接小车焊接小车6.2 埋弧自动焊埋弧自动焊（SAW）特点）特点n 生产率比焊条电弧焊高510倍。 n 自动操作使焊接规范参数稳定，焊缝成分均匀，外型光滑美观，因而焊接质量良好、稳定。 n 埋弧自

5、动焊热量集中，焊接金属没有飞溅损失，从而可以节省金属材料和电能。 n 劳动条件得到了很大改善。 n埋弧自动焊的局限性是，设备比较复杂昂贵；多用平焊位置焊接。 n埋弧自动焊常用于焊接长的直线焊缝及大直径圆筒容器的环焊缝。可用于螺旋焊管的制造1 1）焊前准备）焊前准备板厚在板厚在2025mm以下的工件可不开坡口；以下的工件可不开坡口；实际生产中，板厚在实际生产中，板厚在1422mm应开应开Y型坡口，型坡口，板厚在板厚在2250mm，可开双，可开双Y型坡口或型坡口或U型坡口。型坡口。6.3. 埋弧焊工艺埋弧焊工艺6.3. 埋弧焊工艺埋弧焊工艺1 1）焊前准备）焊前准备环焊缝：环焊缝：焊丝起弧点应与环

6、焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距的中心偏离一定距离离a(a=2040mm),直径小于直径小于250mm一一般不采用埋弧焊。般不采用埋弧焊。6.3 埋弧焊工艺埋弧焊工艺2 2）采取防漏措施）采取防漏措施 双面焊；双面焊； 手工电弧焊封底；手工电弧焊封底； 焊剂垫；焊剂垫； 垫板。垫板。3)3)要有引弧板和引出板要有引弧板和引出板7.钎焊（BW） o 钎焊分为硬钎焊和软钎焊。钎焊与其他焊接方法有所不同，即钎焊时热量的输入仅使得钎料熔化，而母材不熔化。硬钎焊与软钎焊的区别仅在于钎料的熔化温度的不同。钎料熔点在450以上的为硬钎焊，而在这温度以下为软钎焊。 钎料钎料 溶剂溶剂钎料的作用：钎料的作用：

7、连接连接 填充填充钎料的种类：钎料的种类：软钎料：软钎料：锡铝合金锡铝合金( (焊锡焊锡) )硬钎料：硬钎料：铝基、铜基、铝基、铜基、银基、镍基合金等。银基、镍基合金等。溶剂的作用：溶剂的作用：清理作用清理作用去除表面氧化皮去除表面氧化皮降低表面张力降低表面张力改善液态钎料对焊件的改善液态钎料对焊件的湿润性。湿润性。保护作用保护作用主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝异种金属的焊接。异种金属的焊接。目前软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；目前软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；硬钎焊用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器硬钎焊用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接

8、。的焊接。钎焊的应用钎焊的应用8、热熔焊与电熔焊、热熔焊与电熔焊8.18.1热熔焊特点热熔焊特点n 1）需要有专用的热熔焊机。 n 2）一般适用于公称直径大于90mm的管材。 n 3）适用于同牌号、不同材质的管材与管材、管材与管件连接，但需实验验证。 n 4）易受环境、人为因素影响。 n 5）设备投资高。 n 6）连接费用低。 n 7）操作人员需进行专门培训，具有一定的经验。 8、热熔焊与电熔焊、热熔焊与电熔焊8.2电熔焊特点电熔焊特点o 1）需要有专用的电熔焊机。 o 2）适用于所有规格尺寸的管材。 o 3）可用于不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。 o 4）不易受环境、人为因素影响

9、。 o 5）设备投资低，维修费用低。 o 6）连接操作简单易掌握。 o 7）焊口质量可靠性高。 o 8）焊口管道内壁光滑，不影响流通量。 热熔对接法（热熔对接法（BW）与）与 电熔连接法（电熔连接法（EW） o 热熔对接法（热熔对接法（BW）u 使用专门加热工具对非金属材料制两元件端部加热至使用专门加热工具对非金属材料制两元件端部加热至粘流状态后，在压力下将其焊合的方法。粘流状态后，在压力下将其焊合的方法。u 分机动焊（分机动焊（J）、自动焊（）、自动焊（Z）o 电熔连接法（电熔连接法（EW）u 将非金属材料制电熔管件通电加热至表面熔化状态，将非金属材料制电熔管件通电加热至表面熔化状态，使之与

10、相接触的另一元件表面焊合的方法。使之与相接触的另一元件表面焊合的方法。u 只有自动焊（只有自动焊（Z）热熔对接法（热熔对接法（BWo8.1.1、焊接过程（热熔）o准备阶段：准备阶段：u清洁焊接部位油污、杂质，装夹管道；清洁焊接部位油污、杂质，装夹管道；u修整管道端面。修整管道端面。o加热阶段：加热阶段：u加热阶段需加压力加热阶段需加压力o切换阶段：切换阶段：u将管道与加热板分开，并迅速移出加热板；将管道与加热板分开，并迅速移出加热板；u将两个熔融的塑料管道端面接触，并施加一定的压力；将两个熔融的塑料管道端面接触，并施加一定的压力；u一般来说，切换时间应小于一般来说，切换时间应小于4s。o压焊和

11、冷却阶段：压焊和冷却阶段：u在一定的时间内保持压力不变；在一定的时间内保持压力不变；u熔融的塑料会被挤出管道表面，在管道的内外表面形成熔环。熔融的塑料会被挤出管道表面，在管道的内外表面形成熔环。热熔对接法（热熔对接法（BWo 8.1.2热熔和电熔接热熔和电熔接头型式头型式8.1.3热熔焊接设备8.2.1、电熔焊接设备和承插管件8.2.2电熔鞍座管件（二）焊接材料（二）焊接材料包括：焊条，焊丝，焊剂，保护气体包括：焊条，焊丝，焊剂，保护气体2.1、标准、标准uGB/T 51172012非合金钢及细晶粒钢焊条非合金钢及细晶粒钢焊条uGB/T 51182012热强钢焊条热强钢焊条uGB/T 9832

12、012不锈钢焊条不锈钢焊条uGB/T 81102008气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝uGB/T 100452001碳钢药芯焊丝碳钢药芯焊丝uGB/T 17493-2008 低合金钢药芯低合金钢药芯 uGB/T 17853-1999 不锈钢药芯焊丝不锈钢药芯焊丝uGB/T 13814-2008 镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条 uGB/T 15620-2008 镍及镍合金焊丝镍及镍合金焊丝 uGB/T 48422006氩氩uNB/T 47018.1.7承压设备用焊接材料订货技术条件承压设备用焊接材料订货技术条件2.2、焊条药皮类型、焊条药皮类型标准标准焊条型号焊

13、条型号牌号牌号药皮类型药皮类型电流种类电流种类GB/T 5117 非合金非合金钢及细晶钢及细晶粒钢焊条粒钢焊条E4303J422钛钙型钛钙型交流、直流交流、直流E4310J425高纤维素型高纤维素型直流反接直流反接E4315J427低氢钠型低氢钠型直流反接直流反接E4316J426低氢钾型低氢钾型交流、直流交流、直流E5015J507低氢钠型低氢钠型直流反接直流反接GB/T 983 不锈钢不锈钢焊条焊条E308-15A107低氢钠型低氢钠型直流反接直流反接E308L-15A007低氢钠型低氢钠型直流反接直流反接E347-15A137低氢钠型低氢钠型直流反接直流反接E316-15A207低氢钠型

14、低氢钠型直流反接直流反接2.2.1、GB/T 5117oGB/T 51171995碳钢焊条碳钢焊条oGB/T 51172012非合金钢及细晶粒钢焊条非合金钢及细晶粒钢焊条u标准修订后名称改变为标准修订后名称改变为“非合金钢及细晶粒钢焊条非合金钢及细晶粒钢焊条”，标准的，标准的适用范围在原标准基础上进行了扩大。适用范围在原标准基础上进行了扩大。u一是增加了耐候钢焊条的技术要求，与原碳钢焊条一起列入非一是增加了耐候钢焊条的技术要求，与原碳钢焊条一起列入非合金钢类焊条；合金钢类焊条；u二是增加了原二是增加了原GB/T 5118-1995低合金钢焊条低合金钢焊条中的镍钢、中的镍钢、镍钼钢焊条；镍钼钢焊

15、条；u三是标准抗拉强度范围由三是标准抗拉强度范围由490MPa提高到提高到570MPa，将原，将原GB/T 5118-1995低合金钢焊条低合金钢焊条中的所有碳钼钢焊条，中的所有碳钼钢焊条，锰钼钢焊条中的锰钼钢焊条中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其，其他低合金焊条中的他低合金焊条中的E5018W、E5518W等焊条的技术要求增等焊条的技术要求增加到本标准之中。加到本标准之中。GB/T 5117 的焊条型号示例的焊条型号示例 oE 4303 uE表示焊条；表示焊条；u43熔敷金属抗拉强度最小值为熔敷金属抗拉强度最小值为430MPa；u03药皮类型为钛型，适用于全位置焊接

16、，采用交流或直流药皮类型为钛型，适用于全位置焊接，采用交流或直流oE 5515 N5 P U H10uE 表示焊条；表示焊条；u55 熔敷金属抗拉强度最小值为熔敷金属抗拉强度最小值为550MPa；u15 药皮类型为碱性，适用于全位置焊接，采用直流反接；药皮类型为碱性，适用于全位置焊接，采用直流反接；uN5 熔敷金属化学成分分类代号；熔敷金属化学成分分类代号；uP 焊后状态代号，此处表示热处理状态；焊后状态代号，此处表示热处理状态；uU 为可选附加代号，表示在规定温度下冲击功为可选附加代号，表示在规定温度下冲击功47J以上；以上；uH10 可选附加代号，表示熔敷金属扩散氢含量不大于可选附加代号，

17、表示熔敷金属扩散氢含量不大于10mL/100g 。2.2.2、GB/T 5118oGB/T 51181995低合金钢焊条低合金钢焊条oGB/T 51182012热强钢焊条热强钢焊条u标准修订后名称改变为标准修订后名称改变为“热强钢焊条热强钢焊条”，仅保留了原，仅保留了原GB/T 5118-1995低合金钢焊条低合金钢焊条中的碳钼钢焊条和铬钼钢焊条中的碳钼钢焊条和铬钼钢焊条内容内容u原标准中镍钢、镍钼钢，锰钼钢焊条型号中的原标准中镍钢、镍钼钢，锰钼钢焊条型号中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其他低合金焊条型号中的，其他低合金焊条型号中的E5018W、E5518W等焊条，转

18、到新修订的等焊条，转到新修订的GB/T 5117-2012非合金钢及细晶粒钢焊条非合金钢及细晶粒钢焊条标准中。标准中。u原原GB/T 5118-1995低合金钢焊条低合金钢焊条中的高强钢焊条技术中的高强钢焊条技术要求正在立项阶段。要求正在立项阶段。2.2.2.、GB/T 5118o型号编制方法的变化型号编制方法的变化u焊条型号按熔敷金属力学性能、药皮类型、焊接位置、电流类焊条型号按熔敷金属力学性能、药皮类型、焊接位置、电流类型、熔敷金属化学成分等进行划分。型、熔敷金属化学成分等进行划分。u其中熔敷金属化学成分用其中熔敷金属化学成分用“CM”表示，标识表示，标识“C”前的整前的整数表示数表示Cr

19、的名义含量，的名义含量，“M”前的整数表示前的整数表示Mo的名义含量。对的名义含量。对于于Cr或者或者Mo，如果名义含量少于，如果名义含量少于1，则字母前不标记数字。，则字母前不标记数字。o型号示例：型号示例：E 6215 2C1M H10 uE表示焊条；表示焊条；u62熔敷金属抗拉强度最小值为熔敷金属抗拉强度最小值为620MPa；u15药皮类型为碱性，适用于全位置焊接，采用直流反接；药皮类型为碱性，适用于全位置焊接，采用直流反接；u2C1M熔敷金属化学成分分类代号；熔敷金属化学成分分类代号；uH10可选附加代号，表示熔敷金属扩散氢含量不大于可选附加代号，表示熔敷金属扩散氢含量不大于10mL/

20、100g。2.2.3、GB/T 983oGB/T 9831995不锈钢焊条不锈钢焊条oGB/T 9832012不锈钢焊条不锈钢焊条u与与GB/T 983-1995不锈钢焊条不锈钢焊条相比，删除了焊条相比，删除了焊条熔敷金属化学成分铬含量小于熔敷金属化学成分铬含量小于11%的的E502-XX、E505-XX、E7Cr-XX、E5MoV-XX、E9Mo-XX、E11MoVNi-XX和和E11MoVNiW-XX七个焊条型号；七个焊条型号；u增加了焊接位置增加了焊接位置“4”，适用于包括向下立焊的全位置焊接；，适用于包括向下立焊的全位置焊接；u焊条的熔敷金属力学性能和化学成分要求按国际标准进行焊条的熔

21、敷金属力学性能和化学成分要求按国际标准进行了相应调整。了相应调整。 2.2.4埋弧自动焊的焊丝与焊剂 o 焊丝 埋弧自动焊常用焊丝直径为1.65mm。o 选用焊丝的主要原则是：对于碳素钢和普通低合金钢，应保证焊缝的力学性能；对于铬钼钢和不锈耐酸钢等合金钢，应尽可能保证焊缝的化学成分与焊件相似；异种钢焊接时，一般可按强度等级较低的钢材选用抗裂性能较好的焊丝。2.2.4埋弧自动焊的焊丝与焊剂 o GB/T5293埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂和GB/T12470埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂型号分类根据焊丝一焊剂组合的熔敷金属力学性能、热处理状态进行划分，焊丝一焊剂组合的型号编制方法如下：字母“F”表示焊剂；

22、第一位数字表示焊丝一焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值；第二位字母表示试件的热处理状态，A表示焊态，P表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度；“一”后面表示焊丝的牌号。如果需要标注熔敷金属中扩散氢含量时，可用后缀“H X”表示。 埋弧焊：同H08MnA焊丝匹配各种牌号焊剂后结果焊剂牌号焊剂牌号焊丝焊丝-焊剂组合型号焊剂组合型号碱度碱度渣滓类型渣滓类型特点及用途特点及用途TH-SJ101F4A4-H08MnA1.8氯碱型用于碳钢、低合金钢焊接，适用于双丝、多丝焊接。TH-SJ107F48P0-H08MnA2.7氟碱型用于耐热钢、低温钢焊接及细晶粒钢焊接。

23、TH-SJ201F4A2-H08MnA1.3铝碱型用于碳钢、低合金钢结构焊。TH-SJ504F5A2-H08MnA0.6铝钛型脱渣性好，抗气孔能力强，适用于角焊缝快速焊接。 埋弧焊：SJ 101常配用焊丝示例焊丝焊丝-焊剂型号焊剂型号S 101 配用焊丝牌号配用焊丝牌号F4A4-H08MnASJ 101-H08MnAF5A4-H10Mn2SJ 101-H10Mn2F55A2-H08MnMoASJ 101-H08MnMoAF62A2-H08Mn2MoASJ 101-H08Mn2MoAF48A0-H08CrMoASJ 101-H08CrMoAF48A0-H13CrMoASJ 101-H13CrMo

24、A（三）、焊缝与焊接接头（三）、焊缝与焊接接头o “焊缝焊缝”是指焊件经焊接后所形成的结合部分是指焊件经焊接后所形成的结合部分 o 焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区3.13.1焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能焊接接头焊接接头焊缝区焊缝区焊接热影响区焊接热影响区1 1 焊缝区焊缝区熔池金属冷却结晶所熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。形成的铸态组织。2 2 焊接热影响区焊接热影响区焊缝两侧的母材，由于焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，焊接热的作用，其组织和性其组织和性能发生变化的区域能发生变化的区域。焊接热影响区焊接热影响区熔合区过热区正火区部分相变

25、区不易淬火钢HAZ 熔合区熔合区（不完全熔化区）焊缝和母材金属的交界区。焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）加热温度：加热温度： T液液T固固强度、塑性、韧性极差，是强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。裂纹和局部脆断的发源地。 过热区过热区（粗晶粒区）加热温度：加热温度：T固固1100 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。在热影响区内具有过热组在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm1-3mm） 正火区正火区（重结晶区）在热影响区内相当于受到在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（正火处理的区域。（1.2-

26、4mm1.2-4mm）力学性能优于母材。力学性能优于母材。 部分相变区部分相变区( (不完全重结晶区)在热影响区内发生部分相变在热影响区内发生部分相变的区域。的区域。力学性能较母材稍差。力学性能较母材稍差。力学性能最差的区域：力学性能最差的区域：熔合区熔合区和和过热区过热区o 易淬火钢，如含合金元素较多的高强度钢、耐热钢等，其热影响区可分为熔合区、淬火区、部分淬火区和回火区四部分4.1、 焊接结构四个特点焊接结构四个特点o焊接过程是一个局部的不均匀的快速加热和冷却过程，其中伴焊接过程是一个局部的不均匀的快速加热和冷却过程，其中伴随着剧烈的冶金反应和固态相变。随着剧烈的冶金反应和固态相变。o焊接

27、接头的组织和性能往往存在着严重的不均匀性，往往导致焊接接头的组织和性能往往存在着严重的不均匀性，往往导致接头与母材相比性能下降。接头与母材相比性能下降。o焊接结构中往往存在较严重的残余应力和变形倾向。焊接结构中往往存在较严重的残余应力和变形倾向。o焊接接头中容易产生各种焊接缺陷（如裂纹、未熔合、未焊透、焊接接头中容易产生各种焊接缺陷（如裂纹、未熔合、未焊透、夹杂物、夹渣、夹钨、气孔、咬边、未焊满、焊瘤、焊缝凸度夹杂物、夹渣、夹钨、气孔、咬边、未焊满、焊瘤、焊缝凸度过大、焊缝余高过大、引弧烧伤、飞溅、夹层、层状撕裂、划过大、焊缝余高过大、引弧烧伤、飞溅、夹层、层状撕裂、划伤和结疤）伤和结疤）（1

28、0）裂纹）裂纹o冷裂纹：焊后焊接接头冷却到较低温度下（马氏体转变点冷裂纹：焊后焊接接头冷却到较低温度下（马氏体转变点Ms以下）以下）产生的裂纹，氢致裂纹，延迟裂纹产生的裂纹，氢致裂纹，延迟裂纹n冷裂纹三要素：扩散氢，淬硬组织，拉伸应力冷裂纹三要素：扩散氢，淬硬组织，拉伸应力n冷裂纹敏感性判断：冷裂纹敏感性判断：碳当量方法碳当量方法uCeq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15uCeq0.6， 属较难焊的钢材。属较难焊的钢材。n低合金钢，低合金高强钢容易产生低合金钢，低合金高强钢容易产生o热裂纹：焊接过程中，焊缝技术冷却到固相线附近的高温区时热裂纹：焊接过程中，焊缝技术冷却到固相线附近的高温区时产生的焊接裂纹，凝固裂纹，结晶裂纹产生的焊接裂纹，凝固裂纹，结晶裂纹nS可与可与Ni形成低熔点共晶，熔点形成低熔点共晶，熔点650，聚集在晶界，凝固过，聚集在晶界，凝固过程中，在拉伸应力的作用下开裂。程中，在拉伸应力的作用下开裂。n主要在奥氏体不锈钢，镍基合金中出现主要在奥氏体不锈钢，镍基合金中出现o再热裂纹：焊接冷却后，又重新加热到较高温度时产生的裂纹再热裂纹：焊接冷却后，又重新加热到较高温度时产生的裂纹n主要在铬钼钢中出现主要在铬钼钢中出现