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用加热或加压力等手段 借助金属原子的结合与扩散作用 使分离的金属材料牢固地连接起来的方法 焊接动画 焊接 1 熔化焊 电弧焊 电渣焊 电子束焊 激光焊 等离子弧焊等 压力焊 电阻焊 摩擦焊 冷压焊 超声波焊 爆炸焊 高频焊 扩散焊等 钎焊 软钎焊 硬钎焊 焊接成形的分类 2 焊接成形的特点 接头牢固 密封性好 可实现异种金属的连接 重量轻 加工装配简单 焊接结构不可拆卸 焊接应力变形大 接头易产生裂纹 夹渣 气孔等缺陷 3 焊接 电弧焊 其他常用焊接方法 常用金属材料的焊接 焊接结构设计 4 1 1焊接电弧 一 电弧焊焊接过程 引弧 二 焊接电弧 1 焊接电弧的概念 在焊条末端和工件两极之间的气体介质中 产生强烈而持久的放电现象 第一章电弧焊 电弧焊动画 5 2 电弧的构造及热量分布 2400k36 2600k42 5000 8000k21 3 电弧的极性 直流电源正接极 直流 直流电源反接极 直流 反接极用于薄板金属的焊接 交流电源反接极 交流 6 1 2焊接接头的组织与性能 焊接接头 焊缝区 焊接热影响区 1焊缝区 熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织 2焊接热影响区 焊缝两侧的母材 由于焊接热的作用 其组织和性能发生变化的区域 7 焊接热影响区 熔合区 过热区 正火区 部分相变区 相当于铸造专业 相当于热处理专业 8 熔合区 焊缝和母材金属的交界区 0 1 1mm 加热温度 T液 T固 强度 塑性 韧性极差 是裂纹和局部脆断的发源地 过热区 加热温度 T固 1100 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织或晶粒显著粗大的区域 1 3mm 9 正火区 在热影响区内相当于受到正火处理的区域 1 2 4mm 力学性能优于母材 部分相变区 在热影响区内发生部分相变的区域 力学性能较母材稍差 力学性能最差的区域 熔合区和过热区 10 焊接接头的主要缺陷 1 气孔焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸出而形成的空穴 夹渣夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣 未焊透未焊透是焊接接头根部未完全熔透的现象 焊接裂纹是由于焊接残余应力较大而在焊缝或热影响区产生的裂纹 11 改善焊接热影响区组织和性能的方法 小电流 快速焊接 采用先进的焊接方法 焊前预热 焊后热处理 正火 12 1 3焊接应力与变形 焊接应力状态 焊缝区域 拉应力两侧冷金属 压应力 焊接应力 焊接应力与变形产生的根本原因 焊件 工件 在焊接过程中受到局部加热和快速冷却 13 焊接变形 14 焊接应力及变形的预防 消除措施 焊缝不要密集交叉 截面和长度应尽可能小 合理选择焊接顺序 15 1 4 3 2 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 焊接应力及变形的预防 消除措施 1 4 5 2 3 6 16 焊前反变形 焊后 焊前预弯反变形 焊后 采用反变形法 焊接应力及变形的预防 消除措施 17 焊接变形的矫正 机械矫正火焰矫正 焊前预热150 350 焊后热处理 去应力退火 机械矫正法 火焰矫正法 焊接应力及变形的预防 消除措施 18 1 4焊条电弧焊 一 焊接过程 熔化 焊缝 药皮 熔渣 电弧焊动画 造气保护熔池 溶滴 合金化 稳弧 造渣 脱氧 稀释 粘接 成型 焊芯 19 二 电焊条 1 电焊条的组成及作用 电焊条 焊条芯 药皮 焊缝填充材料 填充焊缝 电极传导电流 导电 脱氧保护作用 冶金作用 稳定电弧作用 20 2 电焊条的分类 二 电焊条 碳钢焊条 低合金钢焊条 J 不锈钢焊条 A 堆焊焊条 D 铸铁焊条 Z 铜及铜合金焊条 T 铝及铝合金焊条 L 酸性焊条 碱性焊条 21 二 电焊条 型号国标 牌号行标 22 二 电焊条 3 电焊条的选用 根据被焊工件的强度选用 根据被焊工件的化学成分选用 根据被焊工件工作条件和结构选用 根据实际生产状况选用 23 1 5气体保护焊 一 氩弧焊 利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法 熔化极氩弧焊动画 不熔化极氩弧焊动画 24 氩弧焊的特点 机械保护效果好 焊缝金属纯净 焊接质量优良 电弧燃烧稳定 飞溅小 焊接热影响区和变形小 可进行全位置焊接 氩气昂贵 设备造价高 应用 适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接 如 铝 镁 钛及其合金和耐热钢 不锈钢等 适用所有金属材料的焊接 25 氩弧焊机工作原理一 什么是氩弧焊氩弧焊即钨极惰性气体保护弧焊 指用工业钨或活性钨作不熔化电极 惰性气体 氩气 作保护的焊接方法 简称TIG 二 氩弧焊的起弧方式氩弧焊的起弧采用高压击穿的起弧方式 先在电极针 钨针 与工件间加以高频高压 击穿氩气 使之导电 然后供给持续的电流 保证电弧稳定 三 氩弧焊的一般要求对气体的控制要求 要求气体先来后走 氩气是较易被击穿的惰性气体 先在工件与电极针间充满氩气 有利于起弧 焊接完成后 保持送气 有助于防止工件迅速冷却防止氧化 保证了良好的焊接效果 电流的手开关控制要求 要求按下手开关时 电流较气延迟 手开关断开 焊接结束后 根据要求延时供气电流先断 高压的产生与控制要求 氩弧焊机采用高压起弧的方式 则要求起弧时有高压 起弧后高压消失 干扰的防护要求 氩弧焊的起弧高压中伴有高频 其对整机电路产生严重的干扰 要求电路有很好的防干扰能力 四 氩弧焊机与手弧焊机的工作电路的差别氩焊机与手弧焊机在主回路 辅助电源 驱动电路 保护电路等方面都是相似的 但它在后者的基础上增加了几项控制 1 手开关控制 2 高频高压控制 3 增压起弧控制 另外在输出回路上 氩弧焊机采用负极输出方式 输出负极接电极针 而正极接工件 五 氩弧焊机的工作原理氩弧焊机在主回路 辅助电源 驱动电路 保护电路等方面的工作原理是与手弧焊机是相同的 在此不再多叙述 而着重介绍氩弧焊机所特有的控制功能及起弧电路功能 氩弧焊机要求氩气先来后走 而电流则后来先走 相对气而言 这此都是通过手开关控制实现的 当焊机主开关合上后 辅助电源工作 给控制电路提供了24V的直流电 手开关未合上时 24V直流电通过电阻R5使Q2导通 CW3525芯片的8脚经过T形滤波器 L5 C5组成 抗干扰用 对地短路 此时 CW3525处于封波状态 电路无输出 手开关合上时 24V直流电通过电阻R4 R8使Q1导通 Q2基极被拉低而关断 24V直流电通过电阻R6 R7使Q3导通继电器J3A吸合 使控制气体供给的电磁阀工作 给焊接供气 而8脚电位由于缓起动电阻 电容的作用缓慢增长 经过一定时间 CW3525开始工作 电路开始输出功率 这样 电流就较气延时供给延时时间由缓起动动阻 容值决定 电磁阀为气体供给控制器件 当继电器J3A合上 电磁阀中的电感线圈获得电流 产生磁能 把铁块吸离气管管口 气体通过电磁阀供给焊接 手开关控制电路中 电感线圈L1 L4及C1 C2起到防止干扰而使手开关误导通的作用 手开关合上时 由于Q3导通继电器J3A吸合 电磁阀打开供气 辅助电源向电容C17充电 而由于热敏电阻RT4 RT5的限流 使得手开关不到于因电流过大而损坏 2 焊接结束 手开关断开后 Q2导通 CW3525的8脚电位被拉低 电路停止输出 而C17上仍充有电能 它通过R6 R7放电供给Q3导通 保持电磁阀导通延时供气 实现了焊接对电流 气体的控制要求 高频 高压电流的产生与控制产生 氩弧焊机的起弧需要高压 为了能在手弧焊机的基础上产生高压并送到输出回路电路 工作原理 升压变压器 图中变压器为24 70 将307电压升高约3倍 采用4倍压整流电路 如图 C11 C14 D11 D14 来产生高压 当升压变压器 T1 初级流过一正脉冲电流时 电压值为U N2产生一上正下负 正向 的感应电动势 并给电容C14充电 使电容C14的端电压也为U 且由于线圈续流和D14的作用 在主变中无电流流过时 C14也不能放电 升压变压器流过一等值的负脉冲电流时 在N2上产生一上负下正的感应电动势 值为U 给C11充电 使得C11上的压降VC11 VC14 U感应 2V 方向如图 升压变压器T1再流过一正脉冲电流时 N2上又产生上正下负的感应电动势 这时 电容C13充电 端电压VC13 VC11 U感应 VC14 2V 方向如图 升压变压器的电流方向再次改变 使得N2上的感应电动势方向为上负下正 这时 电容C12得到电能 且VC12 VC13 VC14 VC11 2V 方向如图 这样 在A B间便形成了4U的压降 由L3 N3 C5 放电嘴组成 A B两点的压降达到4V V为逆变器输出电压 约1KV 给电容C15充电 放电嘴因高压击穿放电 此时 相当于短路L3 C15 L3 C15产生高频振荡 f L 2 LC 由于输出能量的不断补充 使得每隔一定时间 L3 C15便产生高频振荡电流 并通过T4次级输出到输出 由于T4上要通过高频高压的电流 其技术参数要求严格 它的质量是起弧难易 焊接效果的决定性因素 输出回路中有高频高压电流后 保证了起弧 可如果防护不当 高频高压电流便会反向击穿二次整流中的整流管 甚至损坏主变T1初级线圈所联接的电路 而且 高频高压只是在起弧时使用 起弧后 便不再需要 所以 需适时断开高频高压发生器 防干扰控制 在输出端的正负极间接有压敏电阻与电容 其对于高频高压电流来说明相当于短路同时 正负端都接有抗高频的电感线圈 这样 就控制了高频高压电流反窜到二次整流的电路中 只在输出端形成回路 同时 接在正极与机壳间的电阻 压敏 和电容也能有效地防止高频电流及其它干扰 的产生与关断控制 高频高压电流的产生与关断都由继电器J控制 手开关全上时 把S2合上 这时 电路工作 输出约56伏的直流电压 它使继电器动作 吸合JA 使高频高压电路工作 产生高频高压电流输出 引起电弧 电弧一引起 输出回路便出现大电流 流经电抗器 电感线圈 由于电感的续流作用 能使电抗器正端电压降到很低的电位 甚至为负值 这时 继电器被可靠地断开 高频高压发生器停止工作 完成了对高频高压电流的控制 增压起弧控制为了保护轻易起弧 提供焊接质量 氩弧焊机还在输出端增设了一个增压起弧的装置 其利用高频高压发生器的变压器的另一组次边作为增压变压器 使得高频高压发生器工作时 也同时抬高了输出端的电压 保证起弧 起弧后 增压装置也随着高频高压电流发生器一起被断开杜绝焊工10种 坏习惯 1 在工地卸车时 用脚将气瓶踢到地上 2 用氧气吹扫工作物和工作现场 或用氧气充装自行车轮胎 用氧气作为 3 在使用中把焊枪 割枪嘴头与地面或钢板表面摩擦 并用此办法消除嘴头堵塞物 4 将焊枪 割枪挂在乙炔气瓶上 5 多台焊机共用一个电源开关 或与其他共用一个电源回路 6 利用房间各类通道 厂房轨道或其他金属构件作为电焊回路 7 用粘有油等污物的手套 扳手开启气瓶 8 焊钳发热 采用浸入冷水的办法冷却后投入使用 9 将工具或其他重物放在电焊机上 10 夏季穿拖鞋 冬季穿易滑鞋进入施工现场 26 一 埋弧焊焊接过程及设备 焊接热源 电弧热 1 5埋弧焊 溶池保护 焊剂 气 渣 埋弧焊动画 27 一 埋弧焊设备及焊接过程 1 6埋弧焊 焊接设备 焊接电源控制箱焊接小车 28 特点 生产率高 焊接质量稳定 节省金属材料 改善了劳动条件 只能在水平位置焊接 二 埋弧焊特点 29 三 埋弧焊工艺 1 焊前准备 板厚在20 25mm以下的工件可不开坡口 实际生产中 板厚在14 22mm应开Y型坡口 板厚在22 50mm 可开双Y型坡口或U型坡口 30 三 埋弧焊工艺 1 焊前准备 环焊缝 焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a a 20 40mm 直径小于250mm一般不采用埋弧焊 31 三 埋弧焊工艺 2 采取防漏措施 双面焊 手工电弧焊封底 焊剂垫 垫板 3 要有引弧板和引出板 32 应用 主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径环形焊缝焊接 四 埋弧焊应用 33 压力容器的环焊缝和直焊缝 锅炉冷却壁的长直焊缝 船舶和潜艇壳体 起重机械 冶金机械 高炉炉身 等的焊接 34 以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法 二 CO2气体保护焊 CO2气体保护焊录像 35 生产率高 是手弧焊的1 3倍 成本低 是手弧焊的40 焊接热影响区和变形小 可进行全位置焊接 氧化 飞溅严重 气孔倾向大 焊缝成形差 应用 适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接 目前广泛用于造船 机车车辆 汽车制造 农业机械等 CO2气体保护焊的特点 36 1 7等离子弧焊接与切割 一 焊接过程 二 焊接特点 1生产率高 2焊缝表面质量好 用于焊接薄的箔材 37 第二章其它常用焊接方法 2 1电阻焊 利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热 将焊件局部加热到塑性或熔化状态 然后在压力下形成焊接接头的焊接方法 38 点焊 工艺参数 电极压力 焊接电流 通电时间 适中 焊点距离 太近 分流现象严重 太远 强度不够 应用 4mm以下的薄板搭接 点焊动画 电阻焊 焊点的形成 39 缝焊动画 缝焊 应用 3mm以下的薄板搭接 如 密封的容器 油箱 水箱等 管道等 电阻焊 40 电阻焊 缝焊录像 41 对焊 电阻对焊 闪光对焊录像 电阻焊 42 对焊 电阻焊 电阻对焊应用 用于断面简单 直径 或边长 小于20mm或强度要求不太高的工件 闪光对焊应用 用于重要工件的焊接 可焊相同金属 也可焊异种金属 铝 钢 铝 铜等 工件直径 0 01mm 200mm 43 电阻焊 对焊 对接接头形式 主要用于棒料的对接 44 一 摩擦焊焊接过程 2 2摩擦焊 45 二 摩擦焊接头型式 应用适用于黑色金属 有色金属 也适用于特种材料 异种材料焊接 46 软钎焊钎料的熔点在450 以下 接头强度低 一般为60 190MPa 工作温度低于100 2 3钎焊 是将钎料熔化 利用液态钎料湿润母材 填充接头间隙并与母材相互扩散 冷凝后实现连接的焊接方法 硬钎焊钎料的熔点在450 以上 接头强度高 在200MPa以上 工作温度较高 47 钎料 溶剂 钎料的作用 连接填充 钎料的种类 软钎料 锡铝合金 焊锡 硬钎料 铝基 铜基 银基 镍基合金等 溶剂的作用 清理作用去除表面氧化皮 降低表面张力改善液态钎料对焊件的湿润性 保护作用 48 主要焊接精密 微型 复杂 多焊缝异种金属的焊接 目前软钎焊广泛用于电子 电器 仪表等行业 硬钎焊用于硬质合金刀具 钻探钻头 换热器的焊接 钎焊的应用 49 50 利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热 同时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法 焊接热源 电阻热 保护介质 液态熔渣 2 4电渣焊 焊接过程 51 电渣焊动画 52 电渣焊特点 1大厚度工件可一次焊成 2生产率高 成本低 3焊接质量好 不易产生夹渣 气孔等缺陷 4热影响区大 焊后热处理 应用 1适用于碳钢 合金钢 不锈钢等材料 2适用于厚大工件 厚度大于40mm的大型结构件 53 第三章常用金属材料的焊接 54 3 1金属材料的焊接性 一 金属材料的焊接性 被焊金属采用一定的焊接方法 焊接材料 工艺参数及结构形式条件下 获得优质焊接接头的难易程度 焊接性 工艺焊接性 使用焊接性 焊接接头产生工艺缺陷的倾向 尤其指出现各种裂纹的可能性 焊接接头在使用中的可靠性 包括力学性能及其它特殊性能 55 二 影响焊接性的因素 1 焊接方法 4 工艺参数 2 焊接材料 3 焊件化学成分 3 1金属材料的焊接性 C 影响最显著 基本元素 折合成碳的相当含量对焊接性的影响 其它元素 CE C Mn 6 Cr Mo V 5 Ni Cu 15 CE 0 4 CE 0 4 0 6 CE 0 6 焊接性良好 较差 差 56 3 2碳钢的焊接 一 低碳钢的焊接 低碳钢 碳 0 25 碳当量 0 4 焊接性良好 Q235 10 15 20等 1 在低温环境下焊接厚度大 刚性大的结构时 应该进行预热 否则容易产生裂纹 2 重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力 焊接时还需注意以下问题 57 3 2碳钢的焊接 二 中碳钢的焊接 中碳钢 C 0 25 0 60 问题 焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹 措施 焊前预热 150 250 焊后缓冷 选用低氢型焊条 如J426 J427 J506 J507 焊件开坡口 且采用细焊条 小电流 多层焊 焊接方法 手工电弧焊 58 三 高碳钢的焊接 高碳钢 C 0 60 焊接性差 CE 0 60 问题 焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹 措施 焊前预热 250 350 焊后缓冷 选用低氢型焊条 焊件开坡口 且采用细焊条 小电流 多层焊 避免选用高碳钢作为焊接结构件 修补 3 2碳钢的焊接 59 3 3合金结构钢的焊接 合金结构钢 机械制造用结构钢 普通低合金结构钢 调质钢 渗碳钢 压力容器 锅炉 桥梁 车辆 船舶等结构 60 普通低合金结构钢 低强度普通低合金结构钢 高强度普通低合金结构钢 s 400MPa CE 0 4 16Mn 09Mn2Si s 400MPa CE 0 4 0 5 焊接性良好 焊接性较差 15MnVN 18MnMoNb 14MnMoV 焊前预热 150 250 焊后缓冷 选用低氢型焊条 焊件开坡口 且采用细焊条 小电流 多层焊 3 3合金结构钢的焊接 61 3 4铸铁的焊补 一 铸铁焊补的特点 困难 1 熔合区易产生白口组织和淬硬组织 2 焊缝区易产生裂纹 3 焊缝区易产生气孔 4 熔池金属易流失 二 铸铁焊补的方法 1 热焊法 焊前将焊件整体或局部预热至600 700 并施焊 焊后缓冷 用于形状复杂 焊后需要机械加工的重要件 如汽缸体 汽缸盖 机床导轨等 62 2 冷焊法 焊前不预热或