焊接技术及操作规程

焊接技术及操作规程制造系统岗位课程体系建设,课程受众对象及目标学员群体保全工和工务等维修相关人员课程培训目标安全操作焊接和切割设备，提高作业技术且取得安监部门所发上岗证,课程脑图,焊接技术操作规程,焊接通则,电弧焊,氩弧焊,气焊气割,操作规程,焊接设备,焊接概述,金属焊接成形工艺基础,金属焊接成形/切割方法,金属材料焊接,焊接成形金属件的工艺设计,焊接结构生产工艺过程,焊接质量控制检测,焊接设备分类,基本要求,焊机型号编制,常用焊接切割设备,焊机技术参数,设备选用,金属焊接成形,焊接成形分类,焊接成形特点,手工电弧焊的焊接过程,接头金属组织性能,熔化焊,压力焊,钎焊,切割,碳钢焊接,合金结构钢焊接,铸铁焊补,有色金属焊接,焊接材料选择,焊接方法选择,接头工艺设计,焊接结构步骤,生产准备原料处理,基本元件加工,装配焊接,检验修整,生产主要工艺过程,焊接控制,焊缝检测,焊缝返修,次要因子,主要因子,非可控因子,可控因子,课程鱼骨图链接,序言,焊工作为工业生产、国家建设、人民生活中广泛应用的技术工种，直接关系着国民经济的发展与人民生活水平的提高。随着焊接技术的发展及计算机技术在焊接中的应用，焊工技术的科技含量也越来越高，焊工也因此成为万众追求的“高薪”职业。在国民经济高速发展的今天，小到人民群众的家庭建设，大到桥梁、船舶、锅炉、机械制造等无一不需要焊接技术。因此，焊工也成了工业生产、国家建设、人民群众生活中一个不可缺少的重要技术工种。,第一章 安全技术操作规程,概 述,2电弧焊,1 焊接通则,3 氩弧焊,4 气焊、气割,实例短片：电焊事件-媒体案例12min超链接,汽车油箱焊补超链接&白象内部事例：设备安装、改造维修（焊接油锅轨道）等,1. 基本要求 1.1 本工种属国家指定的特殊工种之一。从事本工种工作者，必须经过专业安全培训，并经考核取得特殊作业人员操作证，方可作业。该工种人员应定期接受安全教育，凡复训不合格者，不得继续从事该项工作。 1.2 电焊作业场所尽可能设置挡光屏蔽，以免弧光伤害周围人员的眼睛。 1.3 工作地点周围5m内，不准放置易燃、易爆物品。乙炔气瓶与氧气瓶与动火作业的距离应在10m以上。 1.4 电焊机不准放在高温或潮湿的地方，所有的手把导线与地线不准与氧气、乙炔软管混放。,一、焊接安全技术操作规程通则,2. 工作前 2.1 穿戴好防护用品，如：电焊服、绝缘鞋、电焊眼镜等，严禁穿化纤服装、短袖、短裤、凉鞋。 2.2 上岗前严禁喝酒。 2.3 认真检查设备、用具是否良好安全，检查电焊机金属外壳的接地线是否符合安全要求，不得有松动或虚连。 2.4 认真检查与整理工作场地，清除易燃、易爆物品，导线、地线、手把线应分开放置，能设防护围屏的应将围屏安放好。 2.5 禁止两台电焊机同时接在一个电源开关上，不准私自拆接电源线。,3. 工作中 3.1 合电源开关时，手套与鞋不得潮湿，头部要在开关的侧面。 3.2 注意保护手把线与回线不受机械损伤。 3.3 移动电焊机或往远处拉线时，先关闭电源，再行移动。 3.4 焊机发生故障或漏电时，应立即切断电源，联系电修人员修理。 3.5 工作中，不准触摸焊机内部，以免触电。 3.6 雨天或厂房漏雨时，应将焊机遮盖好，所有导线、手把线应架设在干燥或不导电的建筑物上。 3.7 在焊割大型或笨重物体时，工件必须放置平稳。 3.8 焊割有锈工作物，进行除锈或清除焊渣药皮时，必须戴好防护眼镜。,3.9 焊割完的灼热工件不准放在电线、乙炔橡胶软管及氧气瓶、氧气橡胶软管及安全通道上，应放置在规定的或安全的地方。 3.10 移动电焊机时，不准用手把线或其它导线作捆绑绳索使用。 3.11 电焊机必须有可靠的接地线和接零线。电焊回线不准搭在易燃、易爆管道或机床设备上。焊钳线和回线必须接触良好。 3.12 用可燃材料作保温层、冷却层、隔音、隔热的部位或火星能飞溅到的地方，在未采取切实可靠的安全措施之前，严禁焊、割。 3.13 严禁在有压力的容器或盛有易燃、易爆、有毒物质的工作物上焊割。 3.14 如附近有与明火作业相抵触的工种在作业（如油漆等），应严禁焊割。,3.15 进行高处焊割作业时，应遵守以下规定： 3.15.1 使用的登高梯台应安全可靠。 3.15.2 登高梯台应放置稳固。 3.15.3 挂好安全带。使用的工具应用绳索传递，不准随手上下抛扔。 3.15.4 高处作业处下面10m范围内，不准堆放易燃、易爆物品，必要时，应设监护人员。 3.15.5 高处作业时，焊、割具和管、线应挂在安全可靠处所，地面设监护人员。不准将管线缠在身上，上、下及作业。 3.15.6 高处作业人员应身体状况良好。 3.15.7 高处作业在采取了必要的安全措施后，必须经安全部同意，方可焊割。 3.16 焊接工作物时，接地必须良好。,4. 工作后 4.1 切断电源，盘好电线，并把它放在指定地点，将焊机擦拭干净。 4.2 清扫场地，焊割完的灼热工件应放在安全地点，工作地点溅落火星应彻底熄灭。 4.3 切断气源，盘好氧气与乙炔橡胶软管，放在指定地点；未与气源脱离的氧气和乙炔软管严禁存放在工具箱内。 4.4 做好交接班，并与接班者共同检查安全。,一、焊接设备的分类,第二章 焊接设备,二、对焊接设备的基本要求,(1)符合被焊结构的技术要求被焊结构的材料特性、结构特点、尺寸、精度要求和结构的使用条件等，这些是被焊结构的技术要求。若被焊结构材料是普通低碳钢，选用弧焊变压器即可；若焊接结构要求较高，并要求用低氢型焊条焊接，则选用直流弧焊机；若是厚大件焊接，可选用电渣焊机；若是棒材对接，可选用冷压焊机和电阻对焊机。对活性金属或合金，以及耐热合金和耐腐蚀合金，根据实际情况，可选用惰性气体保护焊机、等离子弧焊机和电子束焊机。对于大批量以及结构形式和尺寸固定的被焊结构，可选用专用焊机。(2)符合实际使用情况 不同的焊接设备，可以焊接同一焊件。因此，需根据实际使用情况选择比较合适的焊接设备。如野外焊接中缺乏电源和气源，只能选择柴(汽)油直流弧焊发电机等作焊接设备。对焊后不允许再加工或热处理的精密焊件，需选用能量集中和不需添加填充金属，以及热影响区小和精度高的电子束焊机。(3)符合好的经济效益 焊接时，焊接设备的能耗较大。选用焊接设备时应在满足工艺要求的前提下，尽可能选用耗电少和功率高的设备。,三、电焊机型号的编制方法,交直流两用弧焊机是一种交流变压器与硅二极管整流器组合的弧焊电源适用于酸性焊条和碱性焊条焊接重要的低碳钢，低合金钢结构件和一般要求的中碳钢、不锈钢等结构件；一机多用，用途宽广，在机械加工、冶金、造船等行业得到广泛的应用。,1 电弧焊机,四、常用焊接、切割设备,交直流脉冲氩弧焊机主要适用于铝、镁、铜及其合金、不锈钢、钛合金、高合金钢等金属的焊接。由于具有氩弧/焊条电弧焊、交直流两用、点焊、脉冲焊及电流缓升、缓降等众多功能，所以本系列焊机广泛适用于机械制造、压力容器、石油、化工设备、家电、轻工机械及不锈钢装修等行业。 它具有以下特点： 1、 使用脉冲焊功能实现优质焊接，容易实现不同金属、不同板厚、带间隙接头的焊接，也可用于薄板的端接头和搭接头的焊接，仰焊与立焊的焊接可以达到高质量焊接效果。 2、 清理宽度可调的矩形波交流TIG焊通过对矩形波的平衡进行调节，适合铝、镁及其合金等材质的焊接，从而获得最佳的焊接效果。 3、 缓升功能可防止TIG焊接薄板起始部的烧穿，缓降功能可防止TIG焊收弧部的急速冷却所引起的收缩孔、裂纹的发生。 4、 可以方便地调节氩弧焊的点焊时间。,2 氩弧焊机,3 气焊、气割设备,气焊是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰所产生的高热熔化焊件和焊丝而进行金属连接的一种焊接方法。所用的可燃气体主要有乙炔气，液化石油气，天然气和氢气等，目前常用的是乙炔气，因为乙炔在纯氧中燃烧时放出的有效热量最多。 氧气气割是利用金属在高温（金属燃点）下与纯氧燃烧的原理而进行气割。气割开始时，用氧乙炔焰（预热火焰）将金属预热到燃点（在纯氧中燃烧的温度），然后通过气割氧（纯氧），使金属剧烈燃烧生成氧化物（熔渣）。同时放出大量热，熔渣被氧气流吹掉，所产生的热量和预热火焰一起将下层金属加热到燃点，如此继续下去就可将整个厚度切开。,氧气,乙炔,五、常见电焊机技术参数名称及涵义 超链接,（ 括号内为常见对应英文 ） 初级电压、初级电流、功率和相数（power supply ） 这些技术参数说明焊接电源接入网路时的要求。是单相电还是三相电等 空载电压 （No-load voltage） 表示焊接电源的空载电压，空载电源无负载时，输出端的电压称空载电压 负载持续率 暂载率 （Duty cycle ） 暂载率是指负载运行持续时间对工作周期纸币的百分率。额定负载持续率规定为35%、60%、100% 三种，当焊机焊接时，会发热，温升过高会使绝缘烧坏，暂载率就是用来表示焊机连续工作状态的参数。也即焊机工作周期中有负载时间所占的百分比,六、焊接设备的选用,1.安全性：所有工业生产中使用的焊接设备必须完全符合相应国家标准和行业标准中有关安全技术的规定。2.经济性：经济性为一种综合性指标应考虑设备的性价比在技术特性和质量与价格之间作出选择时首先应服从前者。其次考虑设备的可靠性、使用寿命和可维修性。3.先进性：选购技术先进自动化程度高的焊接设备不仅可提高焊接生产率改善焊接质量而且可降低生产成本产生相当高的经济效益虽然先进焊接设备的投资额较高但设备投运后所产生的效益将成倍翻番。4.适用性：应当从焊接工程生产实际的需要和施工条件出发按对焊接接头的质量要求、拟采用的焊接方法和焊接工艺合理选用焊接设备使其在焊接生产中充分发挥应有的效能。,第三章 焊接概述,一、金属焊接成形,用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。,二、焊接成形的分类,1熔化焊：,2压力焊：,3钎焊：,电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等,电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等,软钎焊、硬钎焊,三、焊接成形的特点,1接头 牢固、密封性好。,2可化大为小、以小拼大。,3可实现异种金属的连接。,4重量轻、加工装配简单。,5焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。,1 手工电弧焊的焊接过程 10min超链接,第四章 金属焊接成形工艺基础,一、手工电弧焊的特点,1 . 设备简单、应用灵活方便。,2 . 劳动条件差、生产率低、质量不稳定。,二、手工电弧焊焊接过程 超链接,引弧,三、焊接电弧,1 . 焊接电弧的概念,具备两个条件,使气体电离,阴极发射电子,电阻热：Q=I2Rt,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。,焊接电弧的稳定燃烧 就是带点粒子产生、运动、复合所产生的动态平衡过程。,2 . 电弧的构造及热量分布,2400k 36%,2600k 42%,50008000k 21%,3 . 电弧的极性,直流电源正接极：,直流电源反接极：,工件正极（阳极）；焊条负极（阴极）。,工件负极（阴极）；焊条正极（阳极）。,用于薄板金属的焊接,2 焊接接头金属的组织与性能,一、熔焊过程冶金特点,1 . 熔池金属温度高于一般冶金温度,2 . 熔池金属冷却快，处于液态的时间短,2000k,使金属元素强烈蒸发、烧损。,10s,化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。,3 .空气对焊缝的影响严重,1） O2 ：,氧化的结果,合金元素被烧损；,焊缝产生夹渣的缺陷；,形成CO气孔。,2）N2 ：,使接头的塑性、韧性下降。,3）H2 ：,氢气孔,二、熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施,1. 减少有害气体进入熔池；,2. 渗入合金元素；,3. 清除已进入熔池的有害元素。,三、电焊条,1. 电焊条的组成及作用,电焊条,焊条芯,药皮,焊缝的填充材料 填充焊缝,电极传导电流 导电,机械保护的作用,冶金的作用,稳定电弧的作用,药皮的种类：, 氧化钛型；氧化钛钙型；钛铁矿型；氧化钛型；纤维素型；,低氢钾型；低氢钠型；石墨型；盐基型。,2. 电焊条的分类,结构钢焊条J； 钼和铬耐热钢焊条R；低温钢焊条W； 不锈钢焊条A；堆焊焊条D； 铸铁焊条Z；镍及镍合金焊条Ni ； 铜及铜合金焊条T；铝及铝合金焊条L； 特殊用途焊条TS,在熔渣中以酸性氧化物为主（TiO2、SiO2、Fe2O3）,在熔渣中以碱性氧化物为主（K2O、Na2O、CaO、MnO）,3. 电焊条的选用,1. 根据被焊工件的强度选用,2. 根据被焊工件的化学成分选用,3. 根据被焊工件工作条件和结构选用,4. 根据实际生产状况选用,4. 焊条直径和焊件厚度的关系,5. 碳钢焊条的焊接电流和焊条直径的关系,6. 多层焊法（厚板、开坡口）,7. 断弧焊法（薄板、小直径管60mm、小间隙1.52.5mm),8. 运条方法,1)直线形运条法 焊接时焊条不作横向摆动，沿焊接方向作直线形运动，常用于开I形坡口的对接平焊、多层焊的第一层焊道或多层多道焊。,2)直线往复运条法 焊接时焊条末端沿焊缝的纵向作来回直线形摆动，特点是焊接速度快、焊缝窄、散热快，适于薄板和接头间隙较大的多层焊的第一层焊道。,3)锯齿形运条法 焊接时焊条末端作锯齿形连续摆动及向前移动，并在两边稍停片刻，摆动焊条是为了控制熔化金属的流动和得到必要的焊缝宽度，特点是操作容易掌握，各种焊接位置基本上均可采用。,4)月牙形运条法 焊接时焊条末端沿着焊接方向作月牙形的左、右摆动，特点是金属熔化良好，有较长的保温时间，气体容易析出，熔渣易上浮，焊缝质量较高。,5)三角形运条法 焊接时焊条末端分别作连续的斜三角形或正三角形运动，并向前移动。 斜三角形运条法适于焊接平、仰位置的T形接头焊缝和有坡口的横焊缝，特点是能够借焊条的摆动不定来控制熔化金属，焊缝成形良好。正三角形运条法只适于开坡口的对接接头和T形接头焊缝的立焊，特点是一次就能焊出较厚的焊缝断面，焊缝不明产生夹潭，生产效率较高。,6)圆圈形运条法 焊接时焊条末端作圆圈形运动，并不断地前移。特点是熔池存在时间长，熔池金属温度高，气体和熔渣容易上浮，适用于焊接较厚焊件的平焊缝。,四、焊接接头金属组织与性能,1. 焊接热循环,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,2. 焊接接头金属组织与性能的变化,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。, 熔合区,是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）, 正火区,加热温度：,1100 AC3,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。,加热温度：,AC3AC1,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,减小和消除焊接热影响区的方法：, 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）,五、焊接应力与变形,（一）焊接应力与变形产生的原因,焊接应力与变形产生的根本原因是：焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。,应力的形成过程,焊接应力与变形,（二）焊接变形的基本形式,1 . 收缩变形,2 . 角变形,3 . 弯曲变形,4 . 扭曲变形,5 . 波浪形变形,（三）焊接应力与变形的防止,1 . 焊接应力的防止及消除措施,1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。,2）合理选择焊接顺序。,（）,（）,（）,3）锤击或碾压焊缝,4）采用小能量、多层焊,5）焊前预热（150 350 ）,6）焊后热处理（去应力退火）,可消除应力80%左右,2 . 焊接变形的防止及矫正措施,1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。,2）合理选择焊接顺序。,1 4 3 2,3）反变形法。,1,2,3,4,5,6,1 4 2 5 33,1 2 3 4,4）采用焊前刚性固定法。,5）采用合理的焊接规范（小电流、快速焊接）。,6）焊接变形的矫正, 机械矫正, 火焰矫正,7 ）分段退焊的应用,六、金属材料的焊接性,1. 金属材料的焊接性,指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,2. 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. 焊接性的评定方法,1）实验法,小型抗裂试验法,1）碳当量估算法,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,CE0.6%,具有良好的焊接性,焊接性较差,焊接性差,2）实验法,小型抗裂试验法,第五章 金属的焊接成形方法,1 熔化焊,一、埋弧自动焊,焊接电源,控制箱,焊接小车,焊接热源：电弧热,溶池保护：焊剂（气、渣）,1. 埋弧自动焊设备及焊接过程,2. 埋弧自动焊工艺,1）焊前准备,2)采取防漏措施,双面焊；手工电弧焊封底；焊剂垫；采用锁底坡口；水冷铜垫板。,板厚在2025mm以下的工件可不开坡口；但在实际生产中，板厚在1422mm应开Y型坡口，半厚在2250mm，可开双Y型坡口或U型坡口。,3)要有引弧板和引出板,环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a；（a=2040mm）。直径小于250mm一般不采用埋弧焊。,3. 埋弧自动焊工艺特点,1）生产率高（手弧焊的510倍）,2）焊接质量高且稳定。,3）节约金属材料、生产成本低。,4）劳动条件好。,5）只能在水平位置焊接。,应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的环形焊缝焊接。,如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、其重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。,二、气体保护焊,1 . 氩弧焊,利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。,焊接热源：电弧热,保护介质：Ar,Ar,不与金属发生化学反应不产生夹渣缺陷,不溶解于液体金属中不产生气孔缺陷,比重大于空气（25%）,1）熔化极氩弧焊,25mm以下的工件,2）非熔化极氩弧焊,适于6mm以下工件的焊接,3）氩弧焊的特点及应用, 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观，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。,以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。,焊接热源：电弧热,保护介质：CO2,CO2, 与金属发生化学反应产生夹渣缺陷, 溶解于液体金属中产生 CO 气孔缺陷, 比重大于空气（25%）, 氧化严重；, 气孔倾向大（CO）；, 飞溅严重。,1) 存在问题,2 . CO2气体保护焊, 生产率高（是手弧焊的13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。, 飞溅严重，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。,2）CO2气体保护焊的特点及应用,三、电渣焊,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,1. 焊接过程,2. 焊接特点及应用,1）大厚度工件可一次焊成。,单丝4060mm；单丝摆动60150；三丝摆动450mm；板极电渣焊,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：, 适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料；, 适用于厚大工件。厚度大于40mm的大型结构件。,2 压力焊,一、电阻焊,通过加压、或同时加热加压，使焊件产生塑性变形，并经再结晶和扩散作用，使两部分金属达到原子间的结合，实现连接的焊接方法。,1. 点焊,工艺参数,电极压力,焊接电流,通电时间,适中,对组合焊件经电极加压，利用电流通过焊接接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，实现焊接。,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。,2 . 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。,3 . 对焊,主要用于棒料的对接。,1）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。,2）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0.01mm200mm。,二、摩擦焊,1 . 摩擦焊焊接过程,2 . 摩擦焊接头型式,3. 特点及应用, 质量稳定；, 不需填充金属及焊剂；, 生产率高，易实现自动化。,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。,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。,一、钎焊的种类,1. 软钎焊,2. 硬钎焊,钎料的熔点在450 以下。,接头强度低，一般为60190MPa，工作温度低于100 ,钎料的熔点在450 以上。,接头强度高，在200MPa以上，工作温度较高。,钎料的作用, 连接, 填充,钎料的种类, 软钎料：, 硬钎料：,锡铝合金（焊锡）,铝基、铜基、银基、镍基合金等。,2. 溶剂,溶剂的作用, 清理作用, 降低表面张力, 保护作用,去除表面氧化皮,改善液态钎料对焊件的湿润性，增强毛细管作用。,二、钎料和溶剂,1. 钎料,2. 可焊同种、异种金属和厚薄悬殊的工件。,3. 生产率高。易于实现自动化。,4. 设备简单，生产投资费用少。,应用：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。,三、钎焊的特点及应用,加热温度低，接头组织、性能变化小；焊接变形小， 工件尺寸精确。,4 切割,切割是焊接生产备料工序的重要加工方法,包括冷,热两类切割,而热切割又有气体火焰切割,电弧切割.等离子弧切割和激光切割等各种工艺方法.,一、切割的种类,1. 冷切割,2. 热切割,是在常温下利用机械方法使材料分离,如剪切,锯切(条锯,圆片锯.砂片锯等),铣切等,也包括近年来发展的水射流切割.,是利用热能使材料分离,最常见的有气体火焰切割,等离子弧切割和激光切割等.,材料在切口处采用回加热燃烧,产生的氧化物被切割氧流吹出而形成切口;,2.熔化切割,材料在切口处主要采用加热熔化,熔化产物被高速及高温气体射流吹出而形成切口;,3.升华切割,材料在切口处主要采用加热汽化,汽化产物通过膨胀或被一种气体射流吹出而形成切口.,二、热切割按物理现象分类,1.燃烧切割,所有切割方法都是混合型的.,1.气体火焰, 气割15min 采用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后,喷出高 速切割氧流,使其燃烧并放出热量实现切割, 氧-熔剂切割 在切割氧流中加入纯铁粉或其他熔剂,利用它们的燃烧和造渣作用实现气割.,2.气体放电,电弧-氧切割,电弧-压缩空气气刨,3.束流,激光切割,电子束切割,三、热切割按所用能源分类,等离子弧切割 超链接,1.在厚度100mm以上钢材的切割中,只有氧气切割方法能胜任,其他热切割方法难以与之竞争;,2.经常使用多割炬同时切割同形状零件和含公共切割线的矩形零件的场合(如从大张钢板上切割板条),仍具有良好的经济性;,四、切割的特点及应用,工业上应用的热切割法主要是氧气切割,等离子弧切割和激光切割等.,3.适于切割焊接坡口和各种型材.,目前：从发展趋势看,氧气切割将继续被等离子弧切割或激光切割所代替而进一步缩小其应用范围.但是,氧气切割设备简单,价格低(特别是割炬的价格低廉).,1.先将焊、割炬进气口与软管连接好，用扳手锁紧。2.按焊、割材料具体厚度，选用适当焊、割嘴并安装在焊、割炬火炬头上，再用扳手锁紧。3.按焊、割嘴规格大小调整好氧气和燃气的参数。4.右手握住焊、割炬，将燃气稍打开一些（约1/4圈），然后左手取打火器，将火点燃。5.随后，逐渐增大燃气，再打开氧气阀，直至火焰呈中性焰为止。6.割炬在切割时，需将加强风阀打开到底，暂停切割时，关闭加强风阀。7.需暂停使用时，先关紧氧气阀，再关紧燃气阀，直至火焰熄灭。8.在结束使用时，还需关紧气体钢瓶阀门，再将减压器调压杆调松。,五、焊割炬使用方法链接,第六章 常用金属材料的焊接,1 碳钢的焊接,1. 低碳钢的焊接,低碳钢： C0.25%,CE 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（250350 ），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。,焊补,措施,焊前预热（150250 ），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。,2 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。）,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：,s400MPa,CE 400MPa,CE ：0.4%0.5%,焊接性良好。,焊接性较差。,15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV,焊前预热（150250 ），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 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600700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,2. 冷焊法,焊前不预热或低温预热（400 ）的焊补方法。,焊条,钢芯铸铁焊条：,适用于非加工表面的焊补,石墨化铸铁焊条：,高钒铸铁焊条：,镍基铸铁焊条：,铜基铸铁焊条：,适用于较大灰口铸铁件的焊补,主要用于一般铸铁件的焊补,主要用于重要件加工表面的焊补,可进行机械加工、塑性和抗裂较好。,焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性,抗裂性好，可进行机械加工。,具有良好的抗裂性与加工性,主要用于一般铸铁件的焊补,4 有色金属的焊接,一、铝及铝合金的焊接,1. 铝及铝合金的焊接特点,1）易氧化；,2）易产生气孔；,4）接头易软化；,3）易变形开裂；,2. 铝及铝合金的焊接方法,氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。,二、铜及铜合金的焊接,1. 铜及铜合金的焊接特点,2）易氧化；,3）易产生气孔；,1） 难熔合；,4）易变形开裂；,2. 铜及铜合金的焊接方法,氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。,三、不锈钢的焊接,1. 不锈钢的物理性能,2）线膨胀系数大，比碳钢大40，并随着温度升高而提高；,3）热导率低，约为碳钢的1/3。,1）电阻率高，约为碳钢的5倍；,由于具有上述特殊物理性能，会在焊接时引起较大变形；在与碳钢、低合金钢焊接时，因热导率和线膨胀系数差异很大，会引起焊接残余应力，甚至出现裂纹。,2. 不锈钢的焊接特点,2）马氏体型不锈钢，具有强烈的淬硬倾向，易出现冷裂纹，焊接接头受热超过1150区域，晶粒显著长大，过快过慢的冷却速度可能引起接头脆化，晶间腐蚀倾向较小，也具有475脆化。409 430 410 俗称不锈铁，有磁性,3）铁素体型不锈钢不会发生淬火硬化现象，加热大于950，焊缝及热影响区晶粒严重长大，无法用焊后热处理细化晶粒，会产生冷裂纹。容易出现475脆化及相析出脆化。600以上短时加热后空冷可消除475脆化，加热到930980急冷可消除相析出脆化。,1）奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性，很好的塑性和韧性，可焊性良好，不会发生任何淬火硬化，很少出现冷裂纹，由于热胀冷缩特别大带来两个问题：一是出现热裂纹，二是焊接变形大，焊缝冷却时收缩应力大，可能出现应力腐蚀破坏现象、475脆化、相析出脆化、晶间腐蚀等缺陷。201 202 301 304 316 309 321无磁性,3. 不锈钢的焊接方法,氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊、电弧焊。,1）焊道背面充氩；,2）小电流（比碳钢、合金钢要小，一般焊接电流在60左右）；,3）短电弧（电弧电压在10V以下）；,4）焊接过程摆动要利用锯齿形摆动方式；,5）层间温度尽量低；,6）焊缝颜色以白黄为标准；,7）氩弧焊焊枪角度于前进方向成90度及以下角度，对口间隙控制在 2mm左右。,第七章 焊接成形金属件的工艺设计,1 焊接结构材料的选择,1. 优先选用低碳钢和低强度低合金钢；,2. 对于重要件应优先选用镇静钢；,3. 尽量选用同一牌号的材料；,4. 材料的厚度最好相等；,5. 尽量选用型材。,2 焊接方法的选择,焊接方法的选择应充分考虑材料的焊接性、焊件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素。,3 接头工艺设计,一、接头形式的设计,1. 对接接头,2. 搭接接头,3. 角接接头,4. T字接接头,对接接头, 接头受力简单、均匀，应力集中较小， 强度较高，优先选用,搭接接头, 接头强度好。但受力复杂，应力集中严重，易产生焊接缺陷。,二、坡口形式的设计,不同厚度的工件焊接时：,三、焊缝的布置,1. 焊缝应避免密集交叉,2. 焊缝应对称分布,3. 焊缝应避开应力集中处和最大应力处,4. 焊缝应远离机械加工表面,5. 焊缝的布置应便于焊接操作,第八章 焊接结构生产工艺过程,焊接结构生产工艺过程：,是指由金属材料（包括板材、型材和其他零部件等）经过一系列加工工序、装配焊接成焊接结构成品的过程。包括根据生产任务的性质、产品的图纸、技术要求和工厂条件，运用现代焊接技术及相应的金属材料加工和保护技术、无损检测技术等来完成焊接结构产品的全部生产过程中的一系列工艺过程。,焊接结构： 是将各种经过轧制的金属材料或铸、锻等的坯件通过焊接的方法，制成的能承受一定载荷的金属结构。,工艺过程： 就是产品怎样加工、按什么步骤做，每步骤做到什么要求等的过程，也就是指逐步改变原材料、毛坯或半成品的几何形状、尺寸、相对位置和物理机械性能，使其成为产品或半成品的过程。,材料处理,零件加工,装配,焊接,修整处理,油漆包装,成品入库,质量控制,一般焊接结构生产步骤：,安全管理,生产准备和原材料处理,基本元件加工,装配与焊接,质量检验、修整处理,生产准备,主要步骤,一、生产准备和原材料处理,1、熟悉产品施工图样 2、进行工艺分析，编制工艺技术文件，并制定质量保证和安全管理文件 3、材料（板材、型材、铸件、锻件、焊材、焊剂及其他辅助材料等）准备 4、生产设备、设施和工夹量具等的调配、安置和检修,1、原材料复检验收-分类储存-发放 2、材料预处理： 钢材的矫平、矫直-表面处理（除锈、油污、氧化皮清理、涂防护导电漆 等）-预落料 等,材料预处理：,生产组织准备：,划线、放样下料剪切、冲裁、热切割（气割、等离子弧切割）、数控切割等冷热成形加工弯曲、拉伸、压制成形等边缘加工边缘机械加工、坡口加工（机械切割或热切割）、焊前坡口清理 等,二、基本元件加工,三、装配与焊接,装配： 将基本元件-按产品图样要求-进行组合拼装（固定成组件、部件 或结构整体 ）的过程 基本元件（零件）划线、定位、夹紧、测量组件 组件（零件） 分部件装配部件 部件（组件） 总装配结构整件,焊接： 将装配好的结构通过焊接-形成牢固整体 的过程 焊接方法焊接工艺参数焊接热参数焊接顺序焊接过程控制,装配和焊接相辅相成： 是焊接结构生产工艺过程中的核心环节 是两个既独立又密切相关的加工工序 复杂焊接结构生产可能交叉进行多次装配和焊接才完成,四、质量检验、修整处理,质量检验： 整体结构质量：结构的几何尺寸、形状和性能 焊缝质量：与结构的强度和安全相关，如无损检测等 强度评定：压力试验、气密性实验等 断裂评定：防脆断、防疲劳评定等,修整处理： 变形矫正：手工矫正、机械矫正、火焰矫正 热处理： 焊后热处理，整体或局部热处理除应力 缺陷修整：焊接缺陷等 清洗防护、外观处理：除锈、氧化皮清理、酸洗、抛光、油漆防护等,焊接结构生产主要工艺过程：,轿车车身生产工艺过程,焊接结构生产主要工艺过程,一般焊接结构生产主要工艺过程,焊接结构生产主要工艺过程,焊接结构生产主要工艺过程,一般焊接结构生产主要工艺过程,一般焊接结构生产主要工艺过程,焊接质量的控制也主要从这五方面（4M1E）着手，其中在正式开工前，焊接工艺已经评定完成，而设备通常有专人负责，因此控制的重点就是材料、环境、人员和工艺的贯彻。,第九章 焊接结构制造质量的控制与检测,一、焊接控制,材料：主要包括钢材和焊接材料需要制订严格的进场、复验、保管、烘干和发放管理程序； 人员：主要是焊工必须按照焊接工艺的要求进行理论和实作考试，并制订严格的考核管理规定；同时焊接的外观检验人员也要进行培训和考试； 环境：对施工的影响很大，因此必须有妥善的防风、防雨措施，并在过程中得到落实： A. 在厂区内制造部份，全部在车间内进行安装、焊接。B. 现场安装焊接的环境应满足如下条件：相对湿度90% 、风速：气体保护焊时2m/s；焊条电弧焊时10m/s 。若不能满足以上规定，则应采取适当措施（焊前预热、遮档等）。下雨天不允许露天施焊作业。,二、焊缝检测,A. 应符合GB50250-2001钢结构工程施工质量验收规范链接标准及工程图样技术文件的有关规定。B. 焊缝外观链接12min应均匀致密，表面不允许有电弧击伤、裂纹、气孔、夹渣、未熔合、凹坑、未焊满、焊瘤及超标的咬边等焊接缺陷链接。（符合白象的还有：切割、打磨、钻孔、水压试验等）C. 焊缝外形尺寸应符合有关规定，焊缝要与母材表面均匀过渡，同一焊缝的高度、宽度或焊脚高度应均匀一致。D. 焊接接头的内部质量及探伤要求，按图样技术文件及相关标准的有关规定执行。,内部质量及探伤,无损（探伤）检验 :不损坏被检查材料或成品的性能和完整性而检测其缺陷的方法,常用的无损检验方法:超 声、射线（X、）照相、磁粉、渗透（荧光、着色）和涡流探伤等。其中超声探伤和射线探伤适于焊缝内部缺陷的检测；磁粉探伤和渗透探伤则用于焊缝表面质量检验。,1. 射线探伤的原理及焊接缺陷的影像特征,射线探伤可分别采用X、两种射线，其探伤原理见图3。当射线通过金属材料时，部分能量被吸收，使射线发生衰减。如果透过金属材料的厚度不同（裂纹、气孔、未焊透等缺陷，该处发生空穴，使材料变薄）或体积质量不同（夹渣），产生的衰减也不同。透过较厚或体积质量较大的物体时衰减大，因此射到底片上的强度就较弱，底片的感光度就较小，经过显影后得到的黑度就浅；反之，黑度就深。根据底片上黑度深浅不同的影像，就能将缺陷清楚地显示出来。射线的穿透能力比X射线强，适合于透视厚度大于50mm的焊件。,射线探伤焊接缺陷影像特征,射线探伤的质量标准,根据GB3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级链接的规定，射线探伤的质量标准分为照相质量等级和焊缝质量等级两部分。根据采用的射源种类及其能量的高低、胶片的种类、增感方式、底片的黑度、射源与胶片间的距离等参数，照相质量等级分为A、AB和B三级，质量级别顺次增高。即后者比前者分辨相同尺寸的缺陷时，透照的厚度大。锅炉压力容器的缝照相质量为AB级。焊缝质量等级共分四级，级焊缝内缺陷最少，质量最高；、级焊缝内的缺陷依次增多，质量逐次下降，缺陷数量超过级者为级，