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WELDINGCRITERION焊接标准 通用 焊接规范培训教材 通用 讲师 倪再军 1 焊接安全 焊接的危险因素和工伤事故焊接的主要危险因素和工伤事故 爆炸 如乙炔 电石 压缩纯氧 火灾 如焊接电源 焊钳 焊条 焊件 灼烫 气焊火焰 电弧 熔渣或铁液飞溅 触电 水下作业 高处坠落 登高作业 急性中毒 燃料或有毒物质的容器与管道检修补焊 溺水 狭小作业空间 锅炉 船舱或地沟里 金属系数大 潮湿泥泞等 焊接的主要有害因素和职业危害 电焊烟尘 电弧光辐射 引起呼吸系统疾病 如焊工尘肺 气管炎 急性肺水肿等 有毒气体 HF O3 NO2 CO等 引起眼睛疾病 如电光性眼炎 红外线白内障 电焊晃眼 焊接放射性 射线 引起皮肤疾病 如皮炎 红斑 小水泡 高频电磁辐射引起慢性中毒 如锰中毒 CO中毒 焊工金属烟热 噪声引起血液疾病 热辐射强迫体位引起腰肌劳损 2 常用焊接工艺的安全与卫生特点焊条电弧焊 带电作业机会多 触电是主要危险 电焊烟尘是主要的有害因素 在通风不良条件下会造成呼吸系统疾病 焊工尘肺是多见职业病 再有就是锰中毒 此外 弧光辐射会对眼睛和皮肤造成伤害 电光性眼炎和皮炎 氩弧焊 有毒气体臭氧和氮氧化物是主要有害因素 在空间狭小 通风不良和较长时间的连续作业 会造成呼吸系统疾病 支气管炎 气管炎 严重时甚至造成肺水肿 弧光辐射强度比焊条电弧焊大 强烈的紫外线照射能引起红斑 小水泡等严重皮肤疾病 钨极氩弧焊有高频电磁辐射和放射性危害 存在触电危险 CO2焊 有毒气体一氧化碳的慢性中毒是多见的职业危害 在通风不良的条件下 焊工血液中的碳氧血红蛋白往往高于正常 弧光辐射强度大于焊条电弧焊 存在触电危险 3 等离子弧焊 弧光辐射 臭氧 氮氧化物浓度均高于氩弧焊 同时还存在噪声 高频电磁场 热辐射和放射性等有害因素 劳动卫生条件差 存在触电危险 碳弧气刨 高浓度的金属烟尘是主要有害因素 能造成呼吸系统疾病 尤其是在容器或舱室内的操作 其危害性更大 还存在有毒气体笨并 a 芘 操作中火化剧烈飞溅 能造成灼烫和火灾 气焊和气割 接触化学危险品的机会多 着火和爆炸是主要危险 焊接铝 铜等有色金属时 有毒的金属蒸汽能引起急性中毒 登高焊割作业 高处坠落是主要危险 同时存在触电和物体打击危险性 在作业点下方和熔渣铁液飞落所及的地点 存在火灾危险性 电渣焊 熔渣和液态金属会因漏水而喷溅 造成烧伤或着火 甚至引起熔池爆炸 存在触电危险 4 电子束焊 X射线是主要有害因素 尤其是采用高压型电子束焊机时 X射线比较强烈 同时还存在弧光辐射和噪声 水下电弧焊与切割 存在溺水 触电 灼烫和潜水病等危险性 燃料容器检修补焊 着火爆炸是主要危险 检修补焊装有毒物质的设备时 有中毒的危险 焊接通风除尘是预防电焊烟尘和焊接有毒气体对人体危害的最主要防护措施 5 焊接基础 1 焊接的基本概念 焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或者分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程 实现的连接条件 两块金属件要接触 要有足够高的能量 实现的方法 加热熔焊加压压焊焊接定义 通过加热或加压 或两者并用 并且用或不用填充材料 使工件达到原子结合的一种加工方法 6 2 焊接方法的选择2 1焊接方法的选择原则必须保证焊接质量 达到产品设计的技术要求 同时应能提高焊接生产效率 降低制造成本和改善劳动条件 2 2焊接方法选择的方法1 对母材性能的考虑 物理性能 力学性能 冶金性能 2 对产品结构特征的考虑 结构的几何形状和尺寸焊件的厚度接头形式焊接位置 7 焊接的分类 8 根据焊接冶金特点 焊接方法分类分为三大类 液相焊接 因相焊接 固 液相焊接 利用热源加热待焊部位 使之发生熔化 利用液相的相溶而实现原子间结合 即属液相焊接 熔焊属于最典型的液相焊接 除了被连接的母材 同质或异质 还可填加同质或非同质的填充材料 共同构成统一的液相物质 常用的填充材料就是焊条或焊丝 固相焊接属于典型的压焊方法 因为固相焊接时 必须利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触 并使待焊表面的温度升高 但一般低于母材金属熔点 通过调节温度 压力和时间以充分进行扩散而实现原子间结合 在预定的温度 利用电阻加热 摩擦加热 超声振荡等 紧密接触时 金属内的原子获得能量 增大活动能力 可跨越待焊界面进行扩散 从而形成固相接合 电阻点焊 摩擦焊 超声波焊属典型的固相焊接 固 液相焊接 与固相焊接不同之处 就是待焊表面并不直接接触 而是通过两者毛细间隙中的中间液相相联系 于是 在待焊的同质或异质固态母材与中间液相之间必存在两个固 液界面 由于固液相间能更充分进行扩散 可实现很好的原子结合 钎焊即属此类方法 形成中间液相的填充材料称为钎料 显然 钎料的熔点必须低于母材的熔点 9 焊接方法介绍 一焊条电弧焊焊条电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法 焊条电弧焊时 在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温使焊条药皮与焊芯及工件熔化 熔化的焊芯端部迅速地形成细小的金属熔滴 通过弧柱过渡到局部熔化的工件表面 融合一起形成熔池 药皮熔化过程中产生的气体和熔渣 不仅使熔池和电弧周围的空气隔绝 而且和熔化了的焊芯 母材发生一系列冶金反应 保证所形成焊缝的性能 随着电弧以适当的弧长和速度在工件上不断地前移 熔池液态金属逐步冷却结晶 形成焊缝 10 焊条电弧焊如图 11 熔化极气体焊 熔化极气体保护焊是以可以熔化的焊丝作电极 并由气体保护的电弧焊 见下图 12 钨极氩弧焊 气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法 其优点是电弧和熔池可见性好 操作方便 没有熔渣或很少熔渣 无需焊后清渣 适应于各种位置的焊接 但在室外作业时需要采取专门的防风措施 13 根据保护气体的活性程度 气体保护焊可以分为惰性气体保护焊和活性气体保护焊 钨极氩气保护焊 TIG 是典型的惰性气体保护焊 它是在氩气 Ar 的保护下 利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝 如果使用填充焊丝 的一种焊接方法 适用范围 钨极氩弧焊可进行手工操作或机械自动操作 钨极氩弧焊能够焊接的最大板厚小于6mm 在要求高质量接头的场合 也采用填充金属的多层钨极氩弧焊 这样 虽然焊接速度慢 生产效率低 但焊缝质量高 对于某些厚壁重要构件 如压力容器及管道 在底层熔透焊道焊接 全位置焊接和窄间隙焊接时 为了保证底层焊接质量 往往采用氩弧焊打底 14 电阻焊焊件组合后通过电极施加压力 利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊 电阻焊具有生产效率高 低成本 节省材料 易于自动化等特点 因此广泛应用于航空 航天 能源 电子 汽车 轻工等各工业部门 是重要的焊接工艺之一 电阻焊 又称压力焊 是一种常用的焊接方法 它是利用电流直接流过工件本身及工件间的接触面所产生的电阻热 使工件局部加热到高塑性或熔化状态 同时加压而完成的焊接过程 电阻焊的主要特点是 1 低电压 大电流 几千 几万安培 完成一个焊接接头时间极短 0 01 几秒 所以生产率很高 2 焊接时加热加压同时进行 接头在压力下焊合 3 焊接时不需要填充金属及焊药 电阻焊的焊接方法很多 按接头形状的不同 可分为点焊 缝焊 滚焊 对焊 15 点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段 如图点焊过程 16 焊接过程 1 预压阶段 电极下降到电流接通阶段 确保电极压紧工件 使工件间有适当压力 2 焊接时间 焊接电流通过工件 产热形成熔核 3 维持时间 切断焊接电流 电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度 4 休止时间 电极开始提起到电极再次开始下降 开始下一个焊接循环 为了改善焊接接头的性能 有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环 1 加大预压力以消除厚工件之间的间隙 使之紧密贴合 2 用预热脉冲提高金属的塑性 使工件易于紧密贴合 防止飞溅 凸焊时这样做可以使多个凸点在通电焊接前与平板均匀接触 以保证各点加热的一致 3 加大锻压力以压实熔核 防止产生裂纹或缩孔 4 用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织 提高接头的力学性能 或在不加大锻压力的条件下 防止裂纹和缩孔 17 焊接缺陷 焊接接头中的不连续性 不均匀性以及其他不健全性的缺陷统称为焊接缺陷 焊接缺陷的存在使焊接接头的质量下降 性能变差 焊缝缺陷根据其在焊缝中的位置 可分为内部缺陷和外部缺陷 外部缺陷位于焊缝表面 用肉眼或低倍放大镜可以观察 检测出来 例如 焊缝尺寸偏差 焊瘤 咬边 弧坑及表面气孔 裂纹等 内部缺陷位于焊缝的内部 通常必须借助检测仪器或破坏性试验才能发现 例如 未焊透 内气孔 裂纹及夹渣等 18 手工电弧焊焊缝缺陷的产生原因及危害性 19 20 钨极氩弧焊的缺陷及防止措施 21 CO2 MAG气体保护焊缺陷产生原因及防止措施 22 23 24 焊接接头的性能及其影响因素 焊接接头的特点 焊接接头是由焊缝 熔合区 热影响区合母材组成的 焊缝金属是由焊接填充材料及部分母材熔融凝固形成的冶金组织 其组织和化学成分都不同于母材 热影响区受焊接热循环和热塑性变形的影响 组织和性能都发生变化 特别是熔合线组织合性能变化更为明显 因此焊接接头的组织和性能是不均匀的 影响焊接接头性能的因素 焊接材料的匹配焊接工艺方法熔合比 在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例焊接热输入焊接的操作方法焊后热处理 25 焊后热处理 焊后 为改善焊接接头的组织和性能或减少残余应力而进行的热处理即为焊后热处理 消氢处理消氢处理主要是为了加速氢的扩散逸出 防止产生裂纹 其加热温度很低 不会使焊接接头的组织和性能发生变化 消除应力热处理消除应力热处理的主要目的是消除焊接拉伸残余应力 以保证结构使用时安全可靠 改善性能处理对于低碳钢 不易淬火的低合金高强度钢 低温钢以及铁素体不锈钢 一般不需要进行焊后改善性能的热处理 26 焊接图 焊接图是供焊接加工时所用的图样 他除了把焊接件的结构表达清楚以外 还必须把焊接的有关内容表示清楚 如焊接接头型式 焊缝型式 焊缝尺寸 焊接方法等 焊缝的种类和规定画法常见的焊接接头有对接 T形接 角接和搭接等四种 如图所示 a 对接 b T形接 c 角接 d 搭接 27 焊缝符号焊缝符号一般由基本符号与指引线组成 必要时还可以加上辅助符号 补充符号和焊缝尺寸符号 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12 1 28 辅助符号 辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号 见表12 2 不需要确切地说明焊缝表面形状时 可以不加注此符号 29 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12 3 30 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12 3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12 3 基准线 细实线 基准线 虚线 箭头线 31 焊缝尺寸符号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12 4 表12 4焊缝尺寸符号含义 32 焊接方法的表示 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12 5 表12 5焊接方法代号 33 焊缝的标注方法 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