焊接基本知识-PPT课件.ppt

1、Contents焊接接头及焊缝焊接接头及焊缝焊接分类焊接分类 焊接应力与变形焊接应力与变形焊接电弧焊焊接电弧焊焊接发展简介焊接发展简介焊接缺陷与焊接质量检验焊接缺陷与焊接质量检验焊接的定义焊接的定义焊接的定义焊接的定义 通过焊接时对焊工件的材质（通过焊接时对焊工件的材质（同种或异种）加热或加压或两者并用，并且同种或异种）加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的而形成永久性连接的工艺过程。间的而形成永久性连接的工艺过程。焊接发展简介焊接发展简介 焊接技术是随着铜铁等金属的冶炼生产、各种焊接技术是随着铜铁等金属的冶炼生产、各种热源的

2、应用而出现的。热源的应用而出现的。中国中国商朝制造的铁刃铜钺商朝制造的铁刃铜钺，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线婉蜒曲折，接合良好。婉蜒曲折，接合良好。春秋战国春秋战国时曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘时曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与龙，是分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与现代软钎料成分相近。据明朝宋应星所著现代软钎料成分相近。据明朝宋应星所著天工天工开物开物一书记载：中国古代将铜和铁一起入炉加一书记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热，经锻打制造刀、斧；分段煅焊大型船锚。中热，经锻打制造刀、斧；分段煅焊大

3、型船锚。中世纪，在世纪，在叙利亚叙利亚大马士革也曾用锻焊制造兵器。大马士革也曾用锻焊制造兵器。图为：图为：天工开物天工开物中的锤锚图中的锤锚图焊接发展简介焊接发展简介焊接方法年代国家焊接方法年代国家电弧焊1885俄国冷压焊1848英国电阻焊1886美国高频电阻焊1951美国金属极电弧焊1892苏联电渣焊1951苏联热剂焊1895德国CO2焊1953美国氧乙炔焊1901法国超声波焊1956美国金属喷镀1909瑞士电子束焊1956法国原子氢焊1927美国摩擦焊1957苏联高频感应焊1928美国等离子焊1957美国埋弧焊1935美国激光焊1965美国现代焊接现代焊接焊接发展简介焊接发展简介焊接接头焊

4、接接头 用焊接方法连用焊接方法连接的接头。它由焊缝、熔接的接头。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近合区、热影响区及其邻近的母材组成的母材组成。焊缝区焊缝区 在焊接接头横截在焊接接头横截面上测得的焊缝金属的区面上测得的焊缝金属的区域，即焊缝表面和熔合线域，即焊缝表面和熔合线所包围的区域。所包围的区域。焊接接头焊接接头焊缝区焊缝区 组织是从液态组织是从液态结晶冷凝后形成的铸态结晶冷凝后形成的铸态组织，因此，可能存在组织，因此，可能存在着各种铸造缺陷。但由着各种铸造缺陷。但由于冷却快，且通过渗入于冷却快，且通过渗入某些合金等可以满足使某些合金等可以满足使用要求。用要求。焊接接头焊接接头 熔合区熔合区

5、 焊缝与热影响区的过渡区，位于熔合线两侧，焊缝与热影响区的过渡区，位于熔合线两侧，也叫半熔化区，如图所示。也叫半熔化区，如图所示。特点：特点：l温度处于固相线和液相线之间；温度处于固相线和液相线之间；l成份不均匀，组织粗大。成份不均匀，组织粗大。粗大的过热组织和粗大的淬硬组织，是焊接接头粗大的过热组织和粗大的淬硬组织，是焊接接头中性能最差的。中性能最差的。焊接接头焊接接头热影响区热影响区 焊接过程中，受焊接热循环的影响，焊缝附近焊接过程中，受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织或性能发生变化的区域为焊接。如图所示。的母材组织或性能发生变化的区域为焊接。如图所示。过热区过热区 11001100固

6、相线，固相线，魏氏组织，为热影响区中魏氏组织，为热影响区中机械性能最差的部位；机械性能最差的部位；正火区正火区 AcAc3 311001100，正火，正火组织，冷却后晶粒细小，组织，冷却后晶粒细小，机械性能较好。机械性能较好。部分相变区部分相变区 AcAc1 1AcAc3 3之间之间 ，晶粒大小不一，组织不，晶粒大小不一，组织不均匀，性能较差。均匀，性能较差。焊接接头焊接接头在焊接结构中焊接接头起两方面的作用：在焊接结构中焊接接头起两方面的作用：第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。第二是传力作用，即传递焊件

7、所承受的载荷。焊接接头可分为焊接接头可分为1010种类型：种类型：对接接头、对接接头、T T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，其中以对接接头和其中以对接接头和T T形接头应用最为普遍。形接头应用最为普遍。焊接接头焊接接头焊接接头焊接接头对接接头：两焊件同在对接接头：两焊件同在一个平面上焊接而成的一个平面上焊接而成的接头。接头。特点:应力集中相对较小,能承受较大的静载荷和较高的疲劳交变载荷注意问题:板厚不同,应将厚板削薄后对接。L3（2-1）L2121

8、L/2焊接接头焊接接头角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上进行焊接的接头。角接接头常用于箱形结构，常进行焊接的接头。角接接头常用于箱形结构，常用的角接头如下图用的角接头如下图特点：承载能力低，但能承受各种方向的力和力矩。焊接接头焊接接头T型接头：两焊件相互垂直，在交角处进行焊接的型接头：两焊件相互垂直，在交角处进行焊接的接头接头。特点：应力分布不均匀，虽然承载能力低，但能承受各种方向的力和力矩，是比较理想的焊接接头形式。注意：这类接头应避免采用单面角焊缝，对于较厚的板，可采用K形坡口，如图b，根据受力情况决定是否需要焊透，这样做比不开坡口用大尺寸

9、的角焊缝经济，而且疲劳强度高。对要求完全焊透的丁字接头，采用单面焊双面成型，如图c，比采用K形坡口施焊可靠。abc焊接接头焊接接头焊接接头焊接接头压力容器焊接接头分类压力容器焊接接头分类容器主要受压部分焊接接头分类容器主要受压部分焊接接头分类A AB BC CD D 圆筒部分的纵向接圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层头（多层包扎容器层板纵向接头除外）、板纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸的环向接头、各类凸形封头中的所有拼接形封头中的所有拼接接头，以及嵌入式接接头，以及嵌入式接管与壳体对接连接的管与壳体对接连接的接头。接头。壳体部分的环壳体部分的环向接头、锥形

10、封向接头、锥形封头小端与接管连头小端与接管连接的接头、长颈接的接头、长颈法兰与接管连接法兰与接管连接的接头，但已规的接头，但已规定为定为A A、C C、D D类类的接头除外。的接头除外。平盖、管板与平盖、管板与圆筒非对接连接圆筒非对接连接的接头，法兰与的接头，法兰与壳体、接管连接壳体、接管连接的接头，内封头的接头，内封头与圆筒的搭接接与圆筒的搭接接头以及多层包扎头以及多层包扎容器层板纵向接容器层板纵向接头。头。接管、人接管、人孔、凸缘、孔、凸缘、补强圈等与补强圈等与壳体连接的壳体连接的接头，但已接头，但已规定为规定为A A、B B类的接头除类的接头除外。外。对接接头对接接头搭接和角接接头搭接和

11、角接接头焊接接头焊接接头坡口坡口 根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一 定几何形状的沟槽。定几何形状的沟槽。目的目的 是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。常用的坡口形式：常用的坡口形式：I I形坡口、形坡口、Y Y型坡口、带钝边型坡口、带钝边U U形坡口、双形坡口、双Y Y形坡口、带形坡口、带 钝边钝边 单边单边V V形坡口等。形坡口等。焊缝坡口焊缝坡口焊缝坡口焊缝坡口坡口面，焊件上所开坡口的表面称为坡口面。坡口面，焊件上所开坡口的表面称为坡口面。焊缝坡口焊缝坡口坡口面角度和坡口角度坡口面角度和坡口角度

12、 焊件表面的垂直面与焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角之间的夹角称为坡口角度。度。焊缝坡口焊缝坡口根部间隙根部间隙 焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊

13、瘤。钝边钝边 焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。根部焊不透。根部半径根部半径 U U形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根部焊透。部焊透。焊缝坡口焊缝坡口 容易焊透，受力情况好，应力均匀，连接强度高，焊容易焊透，受力情况好，应力均匀，连接强度高，焊接接头质量容易保

14、证。坡口的主要作用是保证焊透，分不接接头质量容易保证。坡口的主要作用是保证焊透，分不开坡口、单边和双边开坡口、单边和双边V V形及形及U U形坡口：形坡口：X形坡形坡口可减口可减少焊条少焊条金属量金属量50%，且变形且变形及内应及内应力小。力小。较重要较重要的焊接的焊接结构可结构可用用U形形坡口。坡口。焊缝坡口焊缝坡口 T T型接头型接头 不开坡口、单边和双边不开坡口、单边和双边V V形及形及K K形坡口。形坡口。焊缝坡口焊缝坡口坡口的作用：坡口的作用：（a a）是热源（电弧或火焰）深入）是热源（电弧或火焰）深入根部，保证焊缝的透度；根部，保证焊缝的透度；（b b）可降低热规范，减小热影响）可

15、降低热规范，减小热影响区；区；（c c）减少焊件的变形。）减少焊件的变形。钝边和间隙的作用是：若两者的钝边和间隙的作用是：若两者的尺寸能很好地配合，即可保证焊缝尺寸能很好地配合，即可保证焊缝的透度，又可避免烧穿、焊瘤和未的透度，又可避免烧穿、焊瘤和未焊透等缺陷。焊透等缺陷。焊缝坡口焊缝坡口 压力容器和锅炉等设备中的焊接接头焊缝，压力容器和锅炉等设备中的焊接接头焊缝，当壁厚较大时均应开设坡口。其目的是为了当壁厚较大时均应开设坡口。其目的是为了使焊缝全部焊透和减小或避免焊接缺陷，保使焊缝全部焊透和减小或避免焊接缺陷，保证焊接质量，常用对接接头坡口型式有：不证焊接质量，常用对接接头坡口型式有：不开坡

16、口、开坡口、V形坡口、形坡口、U型坡口、型坡口、X型坡口、双型坡口、双U形坡口。坡口主要结构参数有坡口角度形坡口。坡口主要结构参数有坡口角度，钝边高度钝边高度p和根部间隙和根部间隙b等。等。焊缝坡口焊缝坡口 焊接后焊件中所形成的结合部分称为焊缝。按焊接后焊件中所形成的结合部分称为焊缝。按结合形式，焊缝可分为结合形式，焊缝可分为对接焊缝对接焊缝、角焊缝角焊缝、塞塞焊缝焊缝和和端接焊缝端接焊缝四种。四种。对接焊缝对接焊缝 对接焊缝是在焊件的坡口面间或一焊对接焊缝是在焊件的坡口面间或一焊件的坡口与另一焊件表面间焊接的焊缝。件的坡口与另一焊件表面间焊接的焊缝。对接焊缝可以由对接接头形成，也可以由对接焊

17、缝可以由对接接头形成，也可以由T形接形接头（十字接头）形成。头（十字接头）形成。焊缝焊缝焊缝焊缝角焊缝角焊缝 两焊件接合面构成直交或接近直交所两焊件接合面构成直交或接近直交所焊接的焊缝。焊接的焊缝。焊缝焊缝塞焊缝塞焊缝 是指两焊件相叠，其中一块开有圆孔，然是指两焊件相叠，其中一块开有圆孔，然后在圆孔中焊接所形成的填满圆孔的焊缝。后在圆孔中焊接所形成的填满圆孔的焊缝。端接焊缝端接焊缝 构成端接接头的焊缝。构成端接接头的焊缝。焊缝焊缝焊缝基本参数焊缝基本参数 对接焊缝几何形状的对接焊缝几何形状的参数：参数：焊缝宽度焊缝宽度余高余高熔深熔深焊缝宽度焊缝宽度 指焊缝表面与母材的交界处称为指焊缝表面与母

18、材的交界处称为焊趾。而单道焊缝横截面中，两焊趾之间的焊趾。而单道焊缝横截面中，两焊趾之间的距离称为焊缝宽度。距离称为焊缝宽度。焊缝基本参数焊缝基本参数 好处好处 对整条焊缝起到保温和缓冷的作用对整条焊缝起到保温和缓冷的作用,对对细化晶粒细化晶粒,减少焊接应力起很大的作用减少焊接应力起很大的作用.同时同时也是气孔等杂物的收集区也是气孔等杂物的收集区.坏处坏处 它会致使设备在此处形成形状突变它会致使设备在此处形成形状突变,造造成局部应力集中成局部应力集中.焊缝基本参数焊缝基本参数 余高余高 指的是鼓出母材表面的部分或角焊指的是鼓出母材表面的部分或角焊末端连接线以上部分的熔敷金属末端连接线以上部分的

19、熔敷金属。熔深熔深 在焊接接头横截面上，母材熔化的深在焊接接头横截面上，母材熔化的深度称为熔深。一定的熔深值保证了焊缝和母度称为熔深。一定的熔深值保证了焊缝和母材的结合强度。当填充金属材料（焊条或焊材的结合强度。当填充金属材料（焊条或焊丝）一定时，熔深的大小决定了焊缝的化学丝）一定时，熔深的大小决定了焊缝的化学成份。不同的焊接方法要求不同的熔深值，成份。不同的焊接方法要求不同的熔深值，例如堆焊时，为了保持堆焊层的硬度，减少例如堆焊时，为了保持堆焊层的硬度，减少母材对焊缝的稀释作用，在保证熔透的前提母材对焊缝的稀释作用，在保证熔透的前提下，应要求较小的熔深。下，应要求较小的熔深。焊缝基本参数焊缝

20、基本参数 焊缝成型系数焊缝成型系数 定义：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝的定义：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝的宽度（宽度（B）与焊缝计算厚度（）与焊缝计算厚度（H）的比值）的比值（=B/H)。焊缝成形系数小时形成窄而深的焊缝，在焊焊缝成形系数小时形成窄而深的焊缝，在焊缝中心由于区域偏析会聚集较多的杂质，抗缝中心由于区域偏析会聚集较多的杂质，抗热裂纹性能差，所以形成系数值不能太小，热裂纹性能差，所以形成系数值不能太小，如自动埋弧焊时焊缝的成形系数要大于如自动埋弧焊时焊缝的成形系数要大于 1.3，即焊缝的宽度至少为焊缝计算厚度的即焊缝的宽度至少为焊缝计算厚度的1.3倍。倍。焊缝基本参数焊缝基本参

21、数 焊缝的熔合比焊缝的熔合比 被熔化的母材金属部分在焊被熔化的母材金属部分在焊道金属中所占的比例。道金属中所占的比例。熔合比可以以焊道金属中母材金属熔化的熔合比可以以焊道金属中母材金属熔化的横截面积横截面积SB与整十焊道横截面积与整十焊道横截面积SASB之比之比值来计算，即值来计算，即 熔合比熔合比SB（SASB）式中式中 SA焊道金属中焊材金属熔化的横焊道金属中焊材金属熔化的横截面积。截面积。SB焊道金属中母材金属熔合的横焊道金属中母材金属熔合的横截面积。截面积。焊缝基本参数焊缝基本参数 坡口和熔池形状改变时，熔合比都将发生变化，坡口和熔池形状改变时，熔合比都将发生变化，如焊件开坡口后与如焊

22、件开坡口后与形坡口相比，会显著地降低形坡口相比，会显著地降低熔合比。电弧焊接中碳钢、合金钢和有色金属时熔合比。电弧焊接中碳钢、合金钢和有色金属时，常通过改变熔合比的大小来调整焊缝的化学成，常通过改变熔合比的大小来调整焊缝的化学成分，降低对焊接裂纹的敏感性和提高焊缝金属的分，降低对焊接裂纹的敏感性和提高焊缝金属的力学性能。力学性能。如碳钢与奥氏体不锈钢焊接时，熔合比控制如碳钢与奥氏体不锈钢焊接时，熔合比控制在在30%以下，能有效的防止母材对焊缝金属的稀以下，能有效的防止母材对焊缝金属的稀释作用，使焊缝金属内形成奥氏体元素减少损失释作用，使焊缝金属内形成奥氏体元素减少损失，减少淬硬的马氏体组织的出

23、现。，减少淬硬的马氏体组织的出现。焊缝基本参数焊缝基本参数 焊接线能量（焊接线能量（E0）-焊接热输入焊接热输入 定义：熔焊时，由焊接热循环输入给单位长定义：熔焊时，由焊接热循环输入给单位长度焊缝上的能量。度焊缝上的能量。E0=UI/v（J/mm)U电弧电压（电弧电压（V)I焊接电流（焊接电流（A）V焊接速度（焊接速度（mm/s)焊缝基本参数焊缝基本参数 焊接线能量综合考虑了焊接电流、电弧电压焊接线能量综合考虑了焊接电流、电弧电压和焊接速度三个工艺参数对热循环的影响。和焊接速度三个工艺参数对热循环的影响。生产中根据钢材的成分等，在保证焊缝成形生产中根据钢材的成分等，在保证焊缝成形良好的前提下，

24、适当调整工艺参数，以合适良好的前提下，适当调整工艺参数，以合适的线能量焊接，可以保证焊接接头具有良好的线能量焊接，可以保证焊接接头具有良好的性能。如焊接接头冲击性能。的性能。如焊接接头冲击性能。焊缝基本参数焊缝基本参数 焊接方法焊接方法 按照焊接过程的特点区分按照焊接过程的特点区分,可以归纳为可以归纳为：熔化焊、压力焊、钎焊。熔化焊、压力焊、钎焊。分分 类类 熔化焊熔化焊压力焊压力焊钎钎 焊焊焊接分类焊接分类焊接分类焊接分类 熔焊熔焊 焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力的焊接方法压力的焊接方法,称为熔焊。称为熔焊。熔焊是目前应用最广泛的焊接

25、方法。最常用的熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。最常用的有手工电弧焊，埋弧焊，有手工电弧焊，埋弧焊，CO2CO2气体保护焊及手工钨气体保护焊及手工钨极氩弧焊弧焊等。极氩弧焊弧焊等。焊接分类焊接分类 压焊压焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力，加热或不加焊接过程中，必须对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法，称为压焊。热的焊接方法，称为压焊。压焊有两种形式：压焊有两种形式：（a a）被焊金属的接触部位加热至塑性状态，或局）被焊金属的接触部位加热至塑性状态，或局部熔化状态，然后加一定的压力，使金属原子间相部熔化状态，然后加一定的压力，使金属原子间相互结合形成焊接接头，如电阻焊、摩擦焊等。互结合形成焊接

26、接头，如电阻焊、摩擦焊等。（b b）加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的）加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力引起的塑性变形，原子相互接近，压力，借助于压力引起的塑性变形，原子相互接近，从而获得牢固的压挤接头，如冷压焊、超声波焊、从而获得牢固的压挤接头，如冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。爆炸焊等。焊接分类焊接分类 钎焊钎焊 采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将焊件和采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料润湿母材，填充接头间隙利用毛细作用使液态钎料润湿母材，填充接

27、头间隙并与母材相互扩散，连接焊件的方法，称为钎焊。并与母材相互扩散，连接焊件的方法，称为钎焊。钎焊分为如下两种：钎焊分为如下两种：（a a）软钎焊）软钎焊 用熔点低于用熔点低于450450的钎料（铅、锡的钎料（铅、锡 合金为主）进行焊接，接头强度较低。合金为主）进行焊接，接头强度较低。（b b）硬钎焊）硬钎焊 用熔点高于用熔点高于450450的钎焊（铜、银、的钎焊（铜、银、镍合金为主）进行焊接，接头强度较高。镍合金为主）进行焊接，接头强度较高。压力焊压力焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎焊钎焊软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊熔熔焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊等离子弧焊等

28、离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊手工弧焊手工弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊焊接分类焊接分类电弧焊的本质及特点电弧焊的本质及特点 电弧焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属电弧焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。熔化与结晶的过程。熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响区大。不充分，氧化严重；热影响区大。冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。电弧焊电弧焊热源热源 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求

29、的热源有电弧、等离子弧、电小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电子束和激光。子束和激光。熔池的保护熔池的保护 可用渣保护、气保护和渣可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。填充金属填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。电弧焊电弧焊电弧焊的定义：电弧焊的定义：利用电弧热加热并熔化金属进行焊接的方法利用电弧热加热并熔化金属进

30、行焊接的方法。电弧焊是运用最为广泛的焊接。电弧焊是运用最为广泛的焊接概念：概念：利用电弧产生的热量来熔利用电弧产生的热量来熔化焊条和部分工件，从而使两块化焊条和部分工件，从而使两块金属连成一体的手工操作的焊接金属连成一体的手工操作的焊接方法。方法。如图所示 焊条电弧焊焊条电弧焊焊条电弧焊焊条电弧焊 利原理利原理：用手工操作焊：用手工操作焊条进行焊接的电弧焊条进行焊接的电弧焊方法。利用焊条与焊方法。利用焊条与焊件之间建立起来的稳件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊定燃烧的电弧，使焊条和焊件熔化，从而条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。获得牢固的焊接接头。焊条电弧焊焊条电弧焊 主要特点：主要特点

31、：设备简单、易于维护、使用灵活方便；可焊设备简单、易于维护、使用灵活方便；可焊金属材料广；可在室内、外和高空等各种位置施焊；焊金属材料广；可在室内、外和高空等各种位置施焊；焊接生产率低；焊缝质量依赖性强。接生产率低；焊缝质量依赖性强。应用：应用：广泛用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建广泛用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中。对于某些特殊类筑结构、化工设备等制造维修行业中。对于某些特殊类型的设备，或因空间位置焊缝较多，或短焊缝多，也主型的设备，或因空间位置焊缝较多，或短焊缝多，也主要采用焊条电弧焊。要采用焊条电弧焊。焊条电弧焊焊条电弧焊a.a.手工电弧焊电源

32、基本要求手工电弧焊电源基本要求 手工电弧焊电源应具有适当的空手工电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。焊件及焊条的要求。b.b.电源的种类电源的种类 常用的手工弧焊电源根据输出电常用的手工弧焊电源根据输出电流类型分为直流电焊机和交流电焊

33、流类型分为直流电焊机和交流电焊机机焊条电弧焊焊条电弧焊a.a.电源种类电源种类 交流弧焊机交流弧焊机 它是一种特殊的降压变压器，它是一种特殊的降压变压器，具有结构简单、噪声小、成本低，具有结构简单、噪声小、成本低，效率高，使用和维护方便等优点，效率高，使用和维护方便等优点，是手工电弧焊中应用最广泛的一是手工电弧焊中应用最广泛的一种供电设备。但是需注意：交流种供电设备。但是需注意：交流弧焊机电弧稳定性较差。弧焊机电弧稳定性较差。焊条电弧焊焊条电弧焊直流弧焊机直流弧焊机 1 1）旋转式直流电焊机：由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发）旋转式直流电焊机：由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发电机组成。

34、焊接电流可在较大范围内均匀调节以满足焊接工艺的要电机组成。焊接电流可在较大范围内均匀调节以满足焊接工艺的要求。求。2 2）硅整流式直流电焊机）硅整流式直流电焊机:多采用硅整流元件，与旋转式直流电焊机多采用硅整流元件，与旋转式直流电焊机相比具有噪声小，效率高，用料少，成本低等优点，正逐步代替旋相比具有噪声小，效率高，用料少，成本低等优点，正逐步代替旋转式直流电焊机转式直流电焊机.焊条电弧焊焊条电弧焊 直流电焊机的特点是直流电弧燃烧稳定，所以用小电流直流电焊机的特点是直流电弧燃烧稳定，所以用小电流焊接时常选用。在焊接合金钢、不锈钢等材质工件时，也焊接时常选用。在焊接合金钢、不锈钢等材质工件时，也常

35、选用直流电源。常选用直流电源。直流电源根据接工件电极的不同，分为正接和反接两种直流电源根据接工件电极的不同，分为正接和反接两种接法。直流正接是指工件接正极，焊条接负极（厚板、酸接法。直流正接是指工件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）。直流反接是指工件接负极，焊条接正极（薄板、性焊条）。直流反接是指工件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）。碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）。焊条电弧焊焊条电弧焊 正接和反接时，焊接电弧的形状不一样。显然正接和反接时，焊接电弧的形状不一样。显然，只有采用直流焊接电源时，才有正接和反接两，只有采用直流焊接电源时，才有正接和反接两种接线法，交流焊

36、接电源由于正、负极在不断地种接线法，交流焊接电源由于正、负极在不断地交替，所以不存在极性问题。交替，所以不存在极性问题。焊件极性的选择原则：焊件极性的选择原则：焊条电弧焊使用碱性低氢焊条时，一律采用焊条电弧焊使用碱性低氢焊条时，一律采用反接。若采用正接，则电弧燃烧不稳定电弧声音反接。若采用正接，则电弧燃烧不稳定电弧声音很暴燥，发出强烈的嘶嘶声飞溅很大，并且极容很暴燥，发出强烈的嘶嘶声飞溅很大，并且极容易产生气孔。使用酸性焊条时，极性对电弧的稳易产生气孔。使用酸性焊条时，极性对电弧的稳定燃烧影响不大。定燃烧影响不大。焊条电弧焊焊条电弧焊焊条的组成焊条的组成a.a.焊芯焊芯n作为电极，传导焊接电流

37、，产生电弧作为电极，传导焊接电流，产生电弧n作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属n添加合金元素添加合金元素 b.b.药皮药皮n改善焊接工艺性能改善焊接工艺性能易于引弧和再引弧，稳弧性好，减易于引弧和再引弧，稳弧性好，减少飞溅，使焊缝成形美观；少飞溅，使焊缝成形美观；n机械保护作用机械保护作用气保护和渣保护气保护和渣保护n冶金处理作用冶金处理作用去除有害杂质（如去除有害杂质（如O.H.S.PO.H.S.P等），添加等），添加有益元素有益元素 焊条电弧焊焊条电弧焊焊钳焊钳面罩焊条电弧焊焊条电弧焊气体保护电弧焊：是指利用外加气体作电弧介质并保护

38、电气体保护电弧焊：是指利用外加气体作电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法，简称气体保护焊。弧和焊接区的电弧焊方法，简称气体保护焊。气体保护焊的分类：气体保护焊的分类：（a a）按电极材料的不同分，气体保护焊可分为不熔化极）按电极材料的不同分，气体保护焊可分为不熔化极（钨棒作电极）和熔化极（焊丝作电极）二种。（钨棒作电极）和熔化极（焊丝作电极）二种。（b b）按操作方法的不同分，气体保护焊可分为手工、半）按操作方法的不同分，气体保护焊可分为手工、半自动和自动的三种。保护气体通常有两种：惰性气体自动和自动的三种。保护气体通常有两种：惰性气体（ArAr和和N2N2）和活性气体（）和活性气体（CO2

39、CO2）目前气体保护焊中应用）目前气体保护焊中应用较多的是氩弧焊和二氧化碳气体保护焊。较多的是氩弧焊和二氧化碳气体保护焊。氩气电弧焊氩气电弧焊（a a）不熔化极氩弧焊：）不熔化极氩弧焊：指采用高熔点的纯钨指采用高熔点的纯钨或钨的合金棒作电极或钨的合金棒作电极的惰性气体保护焊，的惰性气体保护焊，又称钨极氩弧焊，又称钨极氩弧焊，TIGTIG氩气电弧焊氩气电弧焊氩气电弧焊氩气电弧焊特点：特点：钨极不熔化，只起导电和产生电弧作用，易实现钨极不熔化，只起导电和产生电弧作用，易实现机械化机械化 适用于焊接厚度为适用于焊接厚度为6mm6mm以下的薄板以下的薄板棗因为为了减少钨极烧损、焊接电流不宜过大。棗因为

40、为了减少钨极烧损、焊接电流不宜过大。一般不采用直流反接（即焊接钢件时，需采用直一般不采用直流反接（即焊接钢件时，需采用直流正接）钨极熔点高、温度高、发射电子能力强，所流正接）钨极熔点高、温度高、发射电子能力强，所需的阴极电压小。故当钨极作阴极时，发热量小，钨需的阴极电压小。故当钨极作阴极时，发热量小，钨极烧损小，当钨极作阳极时，发热量大，钨极烧损严极烧损小，当钨极作阳极时，发热量大，钨极烧损严重，电弧不稳定，焊缝产生夹钨。重，电弧不稳定，焊缝产生夹钨。氩气电弧焊氩气电弧焊 焊接铝、镁及其合金时，则采用交流电源或直流反焊接铝、镁及其合金时，则采用交流电源或直流反接因为反接或焊件处于负极半周时，质

41、量较大的氩离接因为反接或焊件处于负极半周时，质量较大的氩离子撞击熔池表面，使熔池表面极易形成的高熔点氧化子撞击熔池表面，使熔池表面极易形成的高熔点氧化膜破碎，有利于焊接熔合和保证质量，此现象称为膜破碎，有利于焊接熔合和保证质量，此现象称为“阴极破碎阴极破碎”（也叫阴极雾化）作用。而当钨极处于负（也叫阴极雾化）作用。而当钨极处于负极的半周时，钨棒冷却，减少损耗，但是交流钨极氩极的半周时，钨棒冷却，减少损耗，但是交流钨极氩弧焊的电流，每秒要有一百次经过零点，再引弧所需弧焊的电流，每秒要有一百次经过零点，再引弧所需电压高，因此电弧不稳，此外还产生直流成分，故交电压高，因此电弧不稳，此外还产生直流成分

42、，故交流钨极氩弧焊设备还要有引弧、稳弧及去除直流成分流钨极氩弧焊设备还要有引弧、稳弧及去除直流成分的装置，较为复杂。的装置，较为复杂。氩气电弧焊氩气电弧焊 钨极氩弧焊需加填充金属填充金属可为钨极氩弧焊需加填充金属填充金属可为焊丝，也可为填充金属条或者采用卷边接头焊丝，也可为填充金属条或者采用卷边接头等。填充金属，有的可采用母材的同种金属等。填充金属，有的可采用母材的同种金属，有的需要增加一些合金元素，在熔池中进，有的需要增加一些合金元素，在熔池中进行冶金处理，以防气孔等行冶金处理，以防气孔等氩气电弧焊氩气电弧焊（b b）熔化极氩弧）熔化极氩弧焊：以连续送进的焊：以连续送进的金属焊丝作电极和金属

43、焊丝作电极和填充金属的隋性气填充金属的隋性气体保护焊，简称体保护焊，简称MIGMIG焊。焊。氩气电弧焊氩气电弧焊特点：特点：焊接电流比较大，生产率高，适宜焊接焊接电流比较大，生产率高，适宜焊接25mm25mm以以下的中厚板。下的中厚板。常采取直流反接棗可使电弧稳定，对有些金属常采取直流反接棗可使电弧稳定，对有些金属件有件有“阳极破碎阳极破碎”作用。作用。需有送丝机构需有送丝机构按照操作方法不同分，可分为手工、半自动和自按照操作方法不同分，可分为手工、半自动和自动动不熔化极手工氩弧焊和熔化极半自动氩弧焊主要不熔化极手工氩弧焊和熔化极半自动氩弧焊主要用于焊接薄板工件的短焊缝或不规则焊缝，而不用于焊

44、接薄板工件的短焊缝或不规则焊缝，而不熔化极和熔化极自动氩弧焊主要用于焊接平直长熔化极和熔化极自动氩弧焊主要用于焊接平直长焊缝或环形焊缝。焊缝或环形焊缝。氩气电弧焊氩气电弧焊氩弧焊的特点氩弧焊的特点（a a）机械保护效果好，焊接质量优良，焊缝成形美观，无）机械保护效果好，焊接质量优良，焊缝成形美观，无渣壳。渣壳。（b b）电弧稳定，热影响区小，焊后变形小。）电弧稳定，热影响区小，焊后变形小。（c c）采用气体保护，明弧可见，便于操作，易实现全位置）采用气体保护，明弧可见，便于操作，易实现全位置焊接，易于自动控制。焊接，易于自动控制。（d d）氩气贵，氩弧焊设备复杂，成本高。）氩气贵，氩弧焊设备复

45、杂，成本高。氩弧焊的应用：氩弧焊的应用：氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（目前主要氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（目前主要用用AlAl、MgMg、TiTi及其合金和不锈钢的焊接）；适用于单面焊及其合金和不锈钢的焊接）；适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子双面成形，如打底焊和管子氩气电弧焊氩气电弧焊埋弧自动焊埋弧自动焊 从引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动到焊接收尾从引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动到焊接收尾等全过程完全由机械完成。等全过程完全由机械完成。自动焊的焊剂呈粒自动焊的焊剂呈粒状，一般厚度为状，一般厚度为303050mm50mm。电弧热量使焊丝。电弧热量使焊丝、工件

46、和焊剂溶化，形、工件和焊剂溶化，形成金属熔池，焊剂使它成金属熔池，焊剂使它们与空气隔绝。们与空气隔绝。低碳钢用低碳钢用H08AH08A，配，配高锰高硅型焊剂高锰高硅型焊剂HJ431HJ431。主要优点：主要优点：生产率高生产率高 用大电流，熔深大，生产率较高。对于用大电流，熔深大，生产率较高。对于20mm20mm以下的对接焊可不开坡口以下的对接焊可不开坡口,不留间隙，填充金属少。不留间隙，填充金属少。焊缝质量高焊缝质量高 保护完善，杂质较少，易获得稳定高质量保护完善，杂质较少，易获得稳定高质量的焊缝。的焊缝。劳动条件好劳动条件好 没有弧光辐射，劳动条件较好。没有弧光辐射，劳动条件较好。适于批量

47、大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝适于批量大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。的焊接。埋弧自动焊埋弧自动焊不足：不足：不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大的焊缝；的焊缝；工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时；工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时；由于埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，必须严格由于埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，必须严格控制焊接规范。控制焊接规范。埋弧自动焊埋弧自动焊等离子弧焊接与切割等离子弧焊接与切割电弧压缩电弧压缩机械压缩机械压缩热压缩热压缩电磁收缩电磁收缩中心区域温度极高中心区域温度极高16

48、000K16000K焊接焊接/切割熔点很高的金属切割熔点很高的金属不锈钢不锈钢钛、钨钛、钨2022-8-4 2004 金工教研室电渣焊电渣焊2022-8-4 2004 金工教研室真空电子束焊接真空电子束焊接2022-8-4 2004 金工教研室激光焊接激光焊接焊接应力焊接应力与与变形变形焊接应力和变形的危害焊接应力和变形的危害 焊接应力会增加结构工作时的应力，降低承载能力；焊接应力会增加结构工作时的应力，降低承载能力；在存在应力腐蚀的场合，还会加剧应力腐蚀开裂。在存在应力腐蚀的场合，还会加剧应力腐蚀开裂。焊接变形影响组装质量，矫正变形会增加成本，还要焊接变形影响组装质量，矫正变形会增加成本，还

49、要降低塑性。降低塑性。焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 金属材料如果整体均匀加热和冷却，能完全自由膨胀金属材料如果整体均匀加热和冷却，能完全自由膨胀和收缩，则在加热过程中产生变形，不产生应力；冷却后和收缩，则在加热过程中产生变形，不产生应力；冷却后，恢复到原来的形状和尺寸，没有残余变形，也没有残余，恢复到原来的形状和尺寸，没有残余变形，也没有残余应力，如图应力，如图a a所示。所示。焊接应力焊接应力与与变形变形 如果在加热和冷却过程中，完全不能膨胀和收缩，这如果在加热和冷却过程中，完全不能膨胀和收缩，这时有焊接残余应力而没有残余变形。时有焊接残余应力而没有残余变形。由于焊接是局

50、部加热，在加热和冷却过程中，有一定由于焊接是局部加热，在加热和冷却过程中，有一定的刚性约束，如图的刚性约束，如图b b所示，加热时金属受压应力，产生塑性所示，加热时金属受压应力，产生塑性压缩变形；在冷却过程中，压缩变形；在冷却过程中，由于由于金属不能完全自由收缩，金属不能完全自由收缩，而而受受到到拉应力拉应力，并保存下来，这就是焊接残余应力。并保存下来，这就是焊接残余应力。焊接变形和应力在一个焊接结构中是焊缝局部收缩的焊接变形和应力在一个焊接结构中是焊缝局部收缩的两种表现。如果在焊接过程中，工件能够自由收缩，则焊两种表现。如果在焊接过程中，工件能够自由收缩，则焊后工件变形较大，而焊接残余应力较