船舶焊接工艺 第五章第4，5，6节 其它焊接方法.ppt

第四节 其它焊接方法,本节简要介绍船舶制造过程中 其它焊接方法: 电渣焊（ESW) 、 等离子弧(PAW) 、电阻焊(RW) 、 钎焊(BW)及高能密度焊 (HPDW)。,（一）电渣焊原理 原理：利用电流通过液态熔渣产生的电阻热加热熔化母材与 电极（填充金属）并在冷却滑块作用下强制形成焊缝的焊接方法， 其原理如图538所示。 电渣焊过程 ：电弧产生焊剂熔化形成渣池电弧熄灭、熔 渣导电产生电阻热金属熔化形成熔池 凝固结晶、形成焊缝。,（二）电渣焊的主要特点 1适合焊接厚件，生产率高、成本低； 2焊缝质量好； 3以焊代铸、代锻； 4焊接接头的组织粗大。 （三）电渣焊的分类及其应用 电渣焊根据所采用电极的形式不同分为下面几种类型： 1丝极是电渣焊（如图538所示 ） 丝极电渣焊可同时采用13根焊丝或更多根焊丝进行焊接。 主要用于焊接厚度40mm以上的较长直缝的焊接。还可用于大型 圆形焊件的环缝焊接，但需辅助装置配合。,图 538 丝极电渣焊原理示意图 1焊件； 2金属熔池；3渣池； 4导电嘴；5焊丝； 6强制形成装置；7引出板； 8焊缝 ； 9引出板；10金属熔滴； 11 引弧板（槽形）。,2板极电渣焊（如图539所示） 板极电渣焊由于过长的板极会给操作上带来困难，因此 这种方法适用大断面且焊缝长度不超过1.5m的短焊缝的焊接。,图539 板极电渣焊示意图 1工件； 2板极； 3强制形成装置。,3熔嘴电渣焊（如图540所示） 熔嘴电渣焊根据工件厚度不同，可用一个或多个熔嘴同 时焊接，同时熔嘴可以做成各种曲线或曲面形状，主要用于 大断面及变断面的长焊缝的焊接，如大型船舶的艉柱等的焊 接。目前可焊厚度已达2m，焊缝长度已达10 m以上。,图540 熔嘴电渣焊示意图 1工件； 2熔嘴； 3导丝管； 4焊丝； 5强制形成装置。,4管极电渣焊（如图541所示） 管极电渣焊是用一根在外表面涂有药皮的无缝钢管充当 熔嘴，适用于厚度为2060mm焊件的焊接，具有生产率高和 焊缝质量好，操作和设备较简单的特点。,图541 管极电渣焊示意图 a) 管极电渣焊 b) 管极断面 1工件； 2涂药的管极； 3焊丝；4导电板； 5药皮； 6钢管。,二、等离子弧焊接 （一）等离子弧焊接的基本原理 1.原理：等离子弧焊接是利用特殊构造的等离子弧焊枪所产 生的高温等离子弧，并在保护气体的保护下，熔合 金属的一种焊接方去。 2. 特点： 1）焊件不易氧化； 2）便于操作，容易实现全位置自动化； 3）焊接热影响区小，焊件不易变形； 4）焊缝致密，成形美观； 5）电弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁结构； 6）弧柱温度高，焊接速度快，生产率高。 3. 应用：等离子弧焊接已日益广泛应用于生产中，特别是 国防工业和尖端技术所用铜合金、合金钢、钨、 钼、钴、钛等金属的焊接。如钛合金的导弹壳体、 波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳封接 及飞机上一些薄壁容器等均可用等离子弧焊。,图542 穿透型等离子弧焊接示意图,（三）等离子弧焊接的基本方法 根据焊缝成形原理，等离子弧可分为穿透型等离子弧焊接、 熔透型等离子弧焊接和微束等离子弧焊接等三种基本方法。,图543 穿透型等离子弧焊焊接过程,1.穿孔型等离子弧焊接 大电流等离子弧焊。 2.熔入型等离子弧焊接 同一般钨极氩弧焊相似； 适用于薄板，多层焊缝的盖面 及角焊缝； 焊速较快。 3.微束等离子弧焊接 30A以下的熔入型等离子弧焊,用于焊接0.0252.5mm的箔材及薄板；弧柱细、能量集中，焊速快、焊缝及 HAZ 窄，焊接质量好。,三、电阻焊 原理：利用电流通过接触处及焊件产生的电阻热，将焊件加 热到塑性或局部熔化状态，再施加压力形成焊接接头 的焊接方法。 特点：生产率高，焊接变形小，劳动条件好，操作方便，易 于实现自动化。但电阻焊设备复杂，投资大，耗电量 大。接头形式和工件厚度受到一定的限制。 应用：适合于大批量生产，在自动化生产线上（如汽车制造） 应用较多，甚至采用机器人。 电阻焊分类：点焊 主要用于厚度在4mm以下薄板冲压壳体结 构及钢筋焊接，尤其是汽车和飞机的制造。 缝焊 适合于焊接3mm以下的薄板结构，如油箱、 烟道焊接等。 对焊 适宜主要用于棒料的对接。,四、钎焊 原理：利用熔点比母材低的金属作钎料，加热将钎料熔化， 利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相 互扩散实现连接的焊接方法。,钎焊接头的形成过程示意图,特点：钎焊焊接变形小，焊件尺寸精确，可以焊接异种材 料和一些其它方法难以焊接的特殊结构（如蜂窝结 构）。钎焊可以整体加热，一次焊成整个结构的全 部焊缝。因此生产率高，并且易于实现机械化和自 动化。 焊接材料：主要有钎料和钎剂。钎料作为填充金属起连接 作用；钎剂主要起去除氧化膜和油污，保护接 触面，改善钎料的润湿性作用。 钎焊的分类 ：硬钎焊 钎料熔点高于450； 软钎焊 钎料熔点低于450。 应用：钎焊主要用精密仪表、电气零部件、异种金属构件、 复杂的薄板结构及硬质合金刀具的焊接。,五、高能密度焊 1高能量密度焊的特点： 高能密度焊有时简称高能焊，是指功率密度（或能量密 度）比通常的气体保护焊高的一类焊接方法。 （1）功率密度高、加热集中、热效率高，因而产生的变 形极小，且热影响区极窄，特别适宜于精密焊接和微型焊接。 （2）可获得深宽比大的焊缝，焊接厚度大的焊件可不开 坡口一次成形。 （3）可用于难容金属、热敏感性强的金属以及热物理性 能差异悬殊的材料的焊接。 （4）高能密度焊的焊接参数均能单独进行调节，而且可 调范围宽，因而所焊厚度的材料范围大。 （5）生产效率高，在大批量生产的条件下，焊接成本低， 大约为气体保护焊成本的一半或更低一些。 除上述优点外，与其它焊接工艺相比，高能密度焊的设备 价格较昂贵，以及对焊件的加工精度、接头间隙的控制有较严 格的要求。,2. 电子束焊接 原理：利用加速和聚焦电子束轰击置于真空或非真空中焊 件所生的热能进行焊接的方法称为电子束焊。,电子束焊接示意图,特点： 1）焊缝金属纯度高； 2）焊缝表面质量好，内部熔合性好； 3）焊接热影响区小，焊件不易变形； 4）控制灵活，精度高，适应性强。 应用：电子束焊应用广泛，从微型电子线路组件、真空 膜盒、钼箔蜂窝结构、原子燃料器件到大型的导 弹外壳都可以采用电子束焊接。此外，熔点、导 热性、溶解度相差很大的异种金属，在真空中使 用的器件和内部要求真空的密封器件等，用真空 电子束焊接也能得到良好接头。,3. 激光焊 原理：是利用激光器产生的激光光束，使其聚集到105W/cm2 以上的能量密度，当作用于焊件接缝处时，焊件吸收 光能而转换成热能，使金属熔化形成焊缝。,特点： 1）焊接热影响区极小，焊件难于变形； 2）焊件不易被氧化，可在空气中焊接； 3）焊接设备与焊件间无接触，可焊接难于接近的接头。 应用：激光焊比较容易实现异种金属和异种材料的焊 接，目前已广泛用于电子工业和仪表工业中微 型件的焊接。,第五节 常用焊接方法的比较和选用 焊接方法的选用应根据各种焊接方法的特点和焊接结构 制造要求，综合考虑其焊接质量、经济性和工艺可行性。选 用时应考虑以下几个方面。 1. 接头质量和性能要符合结构要求 选择焊接方法要 考虑金属的焊接性、焊接方法的特点和结构质量要求。例如， 铝容器焊接，质量要求高的应用氩弧焊。焊接薄板壳体，变 形要求小时，用CO2气体保护焊或电阻焊。 2. 考虑经济性，生产率高成本低 单件小批量生产、短 焊缝选用焊条电弧焊焊；成批生产中厚板长直缝选用埋弧自动 焊；40mm以上厚板，采用电渣焊一次焊成，生产率高。 3. 工艺性 焊接方法选用要考虑是否有这种方法的设备 和焊接材料，在室外或野外施工是否有电源等条件，焊接工能 否实现。例如，不能用双面焊，而只能用单面焊又要焊透时， 宜用钨极氩弧焊打底，易于保证焊接质量。 上述几个方面在实际焊接生成中应综合考虑，统筹安排。,常用焊接方法的比较和选用,第六节 焊缝符号 一、 焊缝符号 焊缝符号是工程语言的一种，它可以统一焊接结构图纸上的符号。 焊缝符号表示法是指在图样上标注焊接工艺方法、焊缝形式和焊缝尺寸的符号。根据GB32488标准规定，焊缝符号主要由基本符号、辅助符号、补充符号、焊缝尺寸符号及指引线等组成。 （一）基本符号 基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，常用焊缝的基本符号、图示法及标注方法示例见表520。,表520 焊缝符号及标注方法,（二）辅助符号 辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表521， 不需要确切地说明焊缝表面形状时，可以不加注此符号。 表521 辅助符号及标注方法,（三）补充符号 补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号， 见表522。,表522 补充符号及标注方法,（四）指引线 指引线由带箭头的箭头线和两条基准线（一条为细实线， 一条为虚线）两部分组成，如图551所示。虚线可画在细实线 的上侧或下侧，基准线一般与标题栏的长边相平行，必要时， 也可与标题栏的长边相垂直。箭头线用细实线绘制，箭头指向 有关焊缝处，必要时允许箭头线折弯一次。当需要说明焊接方 法时，可在基准线末端增加尾部符号，参见表522。,图5-51 指引线,（五）焊缝尺寸 焊缝尺寸一般不标注，设计或生产需要注明焊缝尺寸时 才标注，常用焊缝尺寸符号见表523。,表523 焊缝尺寸符号含义,（六）焊接方法 焊接方法很多，常用的有：电弧焊、电渣焊、点焊和钎 焊等。焊接方法可用文字在技术要求中注明，也可用数字代 号直接注写在尾部符号中。常用焊接方法及代号，见表525。,表525 焊接方法及代号,二、焊缝的标注方法 （一）箭头线与焊缝位置的关系 箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，箭头线可以 标在有焊缝一侧，也可以标注在没有焊缝一侧，如图552 所示，并参见表520。,图552 箭头线的位置,（二）基本符号相对基准线的位置 为了在图样上能确切地表示焊缝位置，标准中规定了基本符号 相对基准线的位置，见图553所示。 （1）如果焊缝接头在箭头侧，则将基本符号标在基准线的细实 线一侧，如图553a所示。 （2）如果焊缝接头不在箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚 线一侧，如图553b所示。 （3）标注对称焊缝及双面焊缝时，可不画虚线，如图5 53c所示。,图553 基本符号相对基准线的位置,（三）焊缝尺寸符号及数据的标注 焊缝尺寸符