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焊接方法,材料,工艺简介 一、焊接母材1.钢的定义 含碳量小于2.06%的铁碳合金钢称为钢, 含碳量小于等于0.25%的碳钢称为低碳钢, 含碳量在0.250.60%的碳钢称为中碳钢, 含碳量高于0.60%的碳钢称为高碳钢。2.钢的分类 按钢的内在质量分类分类名称钢种名称说明冶炼方法氧气转炉钢平炉钢镇静钢、半镇静钢、沸腾钢酸性钢、碱性钢电炉钢真空炉钢化学成分%碳素钢 普通碳素钢 优质碳素钢低碳钢C0.25中碳钢C 0.250.6高碳钢C0.6合金钢低合金钢：合金元素含量10钢的品质普通钢P0.045% S0.05%优质钢P0.035% S0.035%高级优质钢P0.025% S0.025%供应状态热轧、正火、调质（淬火+回火）3钢中元素对钢性能的影响 碳的影响：钢中碳是决定钢强度的主要因素，钢中含碳量增加，钢的强度和硬度增加，塑性和韧性下降，而且碳的增加会增加冷脆性和对时效的敏感性 磷和硫的影响：磷使强度增加、硬度下降，在常温下冷脆。硫使钢产生“热脆性”，因此磷和硫都是钢的有害元素，必须严格控制钢中磷和硫的含量。4钢的基本性能在钢材技术标准中包括五项基本性能：屈服点、抗拉强度、伸长率 、冲击韧性和冷弯。5钢的可焊性对于碳钢及低合金钢结构，一般采用下列公式计算碳当量来分析钢的可焊性。CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15当CE0。6%时，可焊性差。二焊接材料1.焊条(1).焊条分类及药皮作用 药皮具有造气、造渣、脱氧、合金化、稳弧、粘接、成形等作用。手工电弧焊焊条分类方法焊条按药皮成分分类按熔渣酸碱性按焊条用途分按焊条性能分类不定型氧化钛型氧化钛钙型钛铁矿型氧化铁型纤维素型低氢型石墨型盐基型酸性焊条碱性焊条结构钢焊条不锈钢焊条堆焊焊条低温钢焊条铸铁焊条镍和镍合金钢焊条铜和铜合金焊条铝和铝合金焊条钼和铬钼耐热钢焊条超低氢焊条低尘低毒焊条立向下焊条低层焊条铁粉高效焊条抗潮焊条水下焊条重力焊条躺焊焊条焊条药皮类型及主要特点型号药皮类型电流种类主要特点*0不定型DC、AC*1氧化钛型DC、AC*2氧化钛钙型DC、AC*3钛铁矿型DC、AC*4氧化铁型DC、AC*5纤维素型DC、AC*6低氢型DC、AC*7低氢钠型AC*8石墨型DC、AC*9盐基型AC焊条主要类别及特征字母的意义类型特征字母类型特征字母结构钢焊条J铸铁焊条Z钼和铬钼耐热钢焊条R镍和镍合金钢焊条Ni低温钢焊条W铜和铜合金焊条T不锈钢焊条G，A铝和铝合金焊条L堆焊焊条D特殊用途焊条TS (2) 焊条牌号及型号a碳钢焊条 牌号：J422 （E4303） 氧化钛钙型药皮，交直流两用 焊缝金属抗拉强度不低于420MPA 结构钢焊条型号： E X X X X 表示焊条药皮类型和焊接电流种类 表示焊条适用位置，0和1适用全位置焊接，2适用平焊和及平角焊，4适用向下焊。 表示熔敷金属抗拉强度最小值 表示焊条b低合金钢焊条牌号：J507（E5015） 低氢钠型药皮，直流 焊缝金属抗拉强度不低于500MPA 结构钢焊条型号：E X X X XX X附加化学成分的元素符号 熔敷金属化学成分分类代号 其余同碳钢焊条c不锈钢焊条牌号：A102（E308-16） 氧化钛钙型药皮，交直流两用 同一等级焊缝化学成分中的不同牌号 焊缝金属主要化学成分类型，Cr18%,Ni8% 奥氏体不锈钢焊条 型号： E XXX XX 药皮类型，电流种类 熔敷金属中其他重要合金元素 熔敷金属中含镍量近似值 熔敷金属中含铬量近似值 熔敷金属中的含碳量 表示焊条（1） 焊条选用 碳钢焊条选用一般按焊缝与母材等强的原则选用；低合金钢焊条选用对强度级别较低的钢材与碳钢相同，基本是等强原则原则，对于强度级别较高的钢材则还要考虑焊缝塑性；不锈钢焊条的选用主要依据熔敷金属化学成分和母材相同或相近的原则。2. 焊丝焊丝一般分为实芯焊丝和药芯焊丝a 实芯焊丝实芯焊丝适用于气焊、埋弧焊、电渣焊和气体保护焊，符号表示如下： H X X X 表示焊丝质量品级 表示合金元素符号 表示焊丝含碳量 表示实芯焊丝 b药芯焊丝药芯焊丝是一种新型焊接材料，但目前还未制定国家标准，符号表示如下： Y X XX XX表示保护形式 表示药芯类型及电流种类 表示熔敷金属抗拉强度 表示钢种 表示药芯焊丝药芯焊丝的保护形式有四种：气保护、自保护、气保护自保护两用和其他形式。药芯焊丝熔敷效率高，焊缝质量好，对钢材适应性强。3. 焊剂（埋弧焊焊剂）a埋弧焊焊剂作用有保护作用、渗合金作用、成形作用和稳弧作用。b埋弧焊焊剂分类通常按制造方法不同分为熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂。熔炼焊剂是将各种配料在电炉中熔炼，然后水冷粒化、烘干而制成；烧结焊剂是将配料加入粘结剂，在4001000间烧结粉碎而成；陶质焊剂又称粘结焊剂，是配料加粘结剂在低温下粘化而成。4. 焊接用气体 焊接用气体有氩气、氧气、CO2、混合气体等。5. 钨电极 钨电极有两类；一类是纯钨电极，另一类是在纯钨基础上加入过渡元素镐、铈、钍而成的活化钨电极。钍钨极是在纯钨中加入12%的氧化钍而制成的,相同直径的钍钨极的许用电流比纯钨电极提高了3050%，但钍钨极具有微量放射性和在小电流施焊时电弧稳定性差的弱点；铈钨极是比较理想的钨电极，它基本上没有放射性、引弧容易，电弧稳定集中，最大使用电流比钍钨极有增加58%。一 焊接方法焊接的方法主要有手工电弧焊、钨极惰性气体保护焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊等(一)手工电弧焊 1 特点操作灵活、待焊接头装配要求底、可焊金属广、熔敷速度底、依赖性强。2 手工焊电源和极性手工焊电源分为交流焊机和直流焊机两大类。其中支流焊机按变流方式又分为弧焊整流器和旋转式发电机；当使用直流焊机进行手工电弧焊时，焊条或工件与电焊机的正、负端有两种不同的连接方式。当工件接直流电焊机的正极，而焊条接直流电焊机的负极时，称为正接法。相反，工件接电焊机的负极，焊条接其正极时，称为反接法。手工焊电源选择，当使用酸性焊条焊接低碳钢时，应优先考虑选用交流弧焊变压器，当使用见性碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要钢结构时则选用直流焊机。3 焊接工艺1)焊条选择原则2)焊条直径选择焊条直径大小主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝位置、焊道层次等因素。焊件厚度较大时则选用较大直径的焊条；平焊时，则使用较大电流进行焊接，焊条直径也可大些；而立焊、仰焊及横焊时则选用较小直径焊条；多层焊的第一条焊缝，为防止未焊透缺陷，宜采用小直径焊条。焊条直径选用按下表：焊件厚度(mm)812mm12mm焊条直径(mm)板厚34mm45mm56mm3）焊接电流 焊接电流的大小，主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度及接头形式、焊缝位置焊道层次等因素确定。在使用结构钢焊条进行平焊时，焊接电流可根据下经验公式初选。I（焊接电流A）=K（经验系数A/mm）d(焊条直径mm)K和D 的关系见下表焊条直径(mm)1.6mm22.5mm3.2mm46mm经验系数（A/mm）2025253030404050立焊、横焊、仰焊时焊接电流比平焊电流小10%20%。合金钢焊条、不锈钢焊条，由于电阻大、热膨胀系数高。若电流大则焊接过程中焊条容易发红，造成药皮脱落，影响焊接质量，因此焊接电流应适当减小。 4）焊接操作焊接的操作过程分为引弧（分为点拉式引弧和划擦式引弧）、熔池保持及电弧行走和收弧。焊条的运条方式有：直线型、月牙型、环形、三角形等。（见附表）5）焊接辅助设备 电焊钳、面罩和护目镜、电焊条保温筒、焊口检测器、清理榔头和钢丝刷。4 焊接接头型式和坡口 焊接接头有对接接头、T型接头、角接接头和搭接接头。（二）钨极氩弧焊钨极氩弧焊是以氩气作为保护气体的焊接，借助产生在钨电极与焊件之间的电弧，加热和熔化母材本身（在添加填充金属时也被熔化），而后形成焊缝金属，钨电极、熔池、电弧以及电弧加热的焊缝区域，受氩气流的保护而不被大气污染。1 引弧一般借助高频振荡器进行非接触引弧。这种引弧方法既适用直流TIG焊接，也适用交流TIG焊接。接触式短路引弧只适用直流TIG焊接。2 焊枪焊枪根据焊接电缆的冷却方式分为气冷式和水冷式，其部件有喷嘴（圆柱形和圆锥形）和钨电极，钨电极的载流能力如下：钨极直径(mm)直流正接直流反接交流纯钨A钍钨A铈钨A纯钨A1.02060158020801.64010070150501601030201002.0601501002001002003.014018020030020401001604.024032030040030501402205.030040042052040802002806.0350450450550601002503003焊前清理钨极氩弧焊对焊件和填充金属表面的污染非常敏感，因此焊前必须去除表面的油脂、油漆、涂层和氧化物等，焊前清理有化学清理和机械清理两类。4焊接在按下启动按钮后，氩气开始送气，在送气27S后自动引弧，通常用高频振荡器进行非接触式引弧，如用接触式引弧则需要引弧板，不允许在工件接触引弧，否则会污染焊缝金属。在焊接时一般采用左焊法，焊枪与工件成一定角度向左施焊，在施焊时除作直线匀速向前移外，还应作各种横向摆动，在焊件形成一个适当的熔池后，填充焊丝才能缓慢送进，填充焊丝切不可同钨极相碰，还要避免扰乱氩气流。收弧后不可焊枪马上离开焊缝，一般可设置焊后延迟送气36S，待焊缝冷却后焊枪离开。观察焊缝表面的颜色可以判别氩气保护效果，见下表：焊件材料效果最好良好较好不良最坏不锈钢银白、金黄蓝色红灰灰色黑色钛合金亮银白色橙黄色蓝紫青灰色有一层白色氧化钛粉（三）埋弧自动焊埋弧自动焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法，在焊剂下电弧在焊丝末端与焊件之间燃烧，使焊剂熔化，形成气体在电弧周围产生一个封闭空腔，电弧在封闭空腔中稳定燃烧，随着电弧向前移动，熔池冷却凝固形成焊缝，比重较轻的熔渣浮在熔池表面，有效保护熔池金属，冷却后形成渣壳。埋弧自动焊优点1.生产效率高。2.焊缝质量稳定表面美观。3.改善了工人的劳动条件。缺点1.坡口精度要求高。2.应用范围较窄。（四）熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊的分类GTAW实芯焊丝MIG焊接保护气体ArHeAr+HeMAG焊接保护气体Ar+O2Ar+CO2Ar+CO2+ O2CO2焊接保护气体CO2CO2+ O2药芯焊丝药芯气体保护焊保护气体CO2Ar+O2Ar+CO2 气体的选择被焊材料保护气体混合比化学性质作用碳钢及低合金钢Ar+O2加O2 15% 或氧化性用于射流电弧及对焊缝要求较高的场合Ar+CO27080/3020氧化性用于射流电弧及短路电弧Ar+O2+CO280/15/5氧化性用于射流电弧及短路电弧CO2氧化性用于短路电弧，有飞溅不锈钢及高强度钢Ar+O2加O2 12%氧化性用于射流电弧Ar+O2+CO2加O2 2%，加CO2 5%氧化性用于射流电弧及短路电弧 熔滴过渡有短路过渡、短路过渡及亚射流过渡。三、焊接工艺1 焊接材料的选择钢号焊条电弧焊埋弧焊CO2气体保护焊氩弧焊焊条焊丝钢号焊剂焊丝钢号焊丝钢号型号牌号型号牌号Q235-AE4303J422H80AHJ401-H08AHJ431H08MnSiH08MnAQ235-BC 20R 20gE4316J427H80AHJ401-H08AHJ431H08MnSiH08MnA 16Mn,16MnRE5015J507H10Mn2HJ401-H08AHJ431H08Mn2SiAH10MnSi0Cr18Ni9 304E308-16A102H0Cr21Ni10/HJ260/H0Cr21Ni100Cr18Ni10Ti 1Cr18Ni9TiE347-16A132H0Cr21Ni10Ti/HJ260/H0Cr21Ni10Ti00Cr17Ni14Mo2Ti 316LE316-16A022H00Cr19Ni12Mo2/HJ260/H00Cr19Ni12Mo2304与16MnR、 16MnE309-16A302/304与Q235、20RE309-16A302/2焊接工艺及极性选择a焊缝区域b极性c