国际焊接工程师工艺复习PPT课件

工艺总复习PracticeforPressureVessel,1、焊接概述包括：,1）焊接基本术语（ISO857）2）ISO4063对焊接方法的分类及表示符号3）各种焊接方法的焊接过程简介及适用范围,1）焊接基本术语（ISO857）,熔化焊：使局部地区熔化，在无压力的作用下，带或不带焊接填充材料的焊接。熔化焊焊缝通常在以下方面有较高的要求：强度和韧性具有较强耐高温和低温能力耐腐蚀和磨损能力对气体、蒸汽、压力或真空等条件下的密封性能压力焊：在力的作用下，带或不带焊接填充材料，实施局部性加热（至熔化状态）的焊接。,连接（焊接）：两个或更多的工件通过焊接而形成永久性的连接。堆焊：为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。单道焊：只熔敷一条焊道完成整条焊缝或者一个焊层中只熔敷一条焊道的焊接。,双道焊：熔敷两条焊道完成整条焊缝或者一个焊层中熔敷两条焊道进行的焊接。单面焊：仅在焊件的一面施焊，完成整条焊缝而进行的焊接。双面焊：在焊件的两面施焊，完成整条焊缝而进行的焊接。焊接操作：通过焊接完成工件的连接的过程。,焊接条件：1）包括环境因素（例如天气）2）应力和环境因素（例如噪音、热度、拘束状态）3）工件因素（例如母材材质、坡口形状、工作位置）焊接工艺参数：焊接时为保证焊接质量而需要的数据。熔化速度：填充材料熔化的速度。指填充材料在单位时间内熔化的长度焊接速度：单位时间内完成焊缝的长度,焊接时间：完成焊接接头所需要的时间（不包括准备和完成操作），包括焊接生产时间和辅助时间。熔敷效率：熔敷在坡口或者工件上的焊缝金属量与熔化的填充金属量的比率，或者与药芯电弧焊中熔化焊丝的比率，常用百分比表示。焊接填充材料：焊接时被熔化用尽，并有利于焊缝形成的材料。例如填充金属、气体、焊剂。,2）焊接方法的分类及表示符号（ISO4063）,2、电工学基础、弧焊电源,电流的实质在自然界的固体、液体和气体中原子是构成每一种物质的最小微粒。原子由带正电荷（+）的原子核和带负电荷（-）的电子壳层所组成；原子核本身由质子和中子所构成；在电子壳层上，电子沿着椭圆形轨道围绕着原子核旋转，电子的数量与具体材料有关。,热效应电流在导体内的流动产生热量。所产生的热量大小与通过导体的电流强度、导体横截面积大小以及导体的材料种类有关。如果在一根通电导体的某一段内，用高熔点材料如钨制成的细丝替代，那么就会在该部位产生很高的热量。它可能达到白炽状态。,电流效应,电流热效应也出现在，当引燃电弧以后出现的自由电子及正离子与其它微粒碰撞时，可将它们的运动能量（动能）转换成热能。,磁效应一个通电导体周围密布着磁场。如果沿着电流方向观察磁力线，则磁力线是以逆时针方向围绕着导体旋转。,化学效应电镀时，电流在正极（铜）和负极（工件）之间流动。电解液硫酸铜（CuSO4）分解成带电质点，这些带电质点完成电流的输送任务。铜作为涂层析出在工件上。,蓄电池充电时，在一块极板上，硫酸铅转变成二氧化铅，在另一块极板上，硫酸铅转变成铅。蓄电池放电时，通过化学反应储存的电能被重新释放出来。,直流电对于公共供电网路，不使用直流。特定的电弧焊接方法只能用直流进行焊接，直流对焊接而言是很重要的交流电公共供电网络，几乎用交流电。生活用电，通常交流电压有效值为220V。三相交流电是由一组频率相同、振幅相等、相位互差120的三个电动势组成的供电系统。应用：主要应用于电流消耗较大的电器设备的网路供电。所有的公共电网都是三相网路电流，它的电压通常为380V（在较大的企业中，三相网路电压也可达500V）,电流种类,弧焊电源的安全,焊接电源的空载电压对人而言，很小的电流（0.050.1A）就已经可能使心脏停止跳动而引起死亡。通常交流电比直流电更危险。假如人体的内阻为2000欧姆，根据欧姆定律，当电压为100伏时，人体就可能流过0.05安培。,1)正常运行情况下指的是手工焊和半自动焊2)W-交流含量或谐波现象3)存在较高触电危险的环境：由导电墙组成的狭窄空间，例如锅炉，在导电部件之间或附近的狭窄的范围里，在导电部件上活动受限制的情况下，以及在潮湿和炎热的空间里。,功率及功率因数,视在功率S电路中总电压和电流有效值之间的乘积定义为电路的视在功率。有功功率P是S的一部分，它被转换成“非电”功率，被转换成热量（电弧）或者机械功（马达）的功率，从电网中取出的有功功率是不可逆转的。无功功率Q理想电感元件虽然不消耗电能，但它与电源之间不断进行能量互换;无功功率Q是建立电场或磁场用的电功率，当电场或磁场的能量衰减时，又把它提供回网路。功率因数cos：有功功率与视在功率的比值。,3、电弧,电弧既是一种气体导电现象，又是一种自持放电现象。电弧中的带电粒子主要是依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个物理过程而产生的。,焊接电弧的主要作用：,把电能转化为热能，同时产生光辐射和响声）电弧的高热可以用于焊接，切割和炼钢等。）电弧的强光可用于照明。）电弧声可以用于焊接过程的监控。,气体间隙电离的过程和电弧的形成过程如下：,当弧焊电源输出端的两个极即电极和焊件短路时，表面局部突出部位首先接触，在接触区域有电流通过，金属熔化并形成小桥，拉开电极则小桥爆断，使金属受热气化。当电极与工件分离后，在极小的间隙中，在电源电压的作用下，形成较大的电场强度，电子在电场的作用下，自“阴极逸出”，形成“电子发射”。由阴极发射出的电子，在电场的作用下快速向阳极运动，与中性气体粒子相撞并使其电离，分离成电子和正离子。电子被阳极吸收，而正离子向阴极运动，形成电弧放电过程。,电弧的带电粒子的产生,电离与热解离：电弧是由两电极和其间的气体空间组成，电弧中的带电粒子主要依靠气体空间中气体的电离和电极的电子发射产生。a、电离在一定条件下，中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离。使中性气体粒子失去第一个电子所需要的最低外加能量称为第一电离能,用符号V表示则为电离电压。,常用元素及化合物电离电压,电离电压与气体物质的结构有关，电离电压高表示这种气体难于电离，导电困难。为了提高交流电弧燃烧的稳定性，在焊条药皮或焊剂中加入稳弧剂。稳弧剂主要是由容易电离的钾、钠等碱金属组成。,热解离,在热作用下，气体质点具有很高的动能，在无规则的相互碰撞中产生电离。N2N+NH2H+HCO2CO+O加入低电离物质（K），,电子发射,当电极（阴极或阳极）表面受到外加能量作用时，电极中的电子可能冲破电极表面的约束而飞到电弧空间，这种现象称为电子发射。电子发射的三种形式：1）粒子碰撞发射2）热发射3）电场发射,几种金属电子逸功：FeFe+e-+4.8eVAlAl+e-+4.0eVCuCu+e-+4.8eV为提高电子发射能力和改善焊接工艺性能，TIG焊时在钨极中常加入Th、Cs等成份，可以提高钨极的电流容量和改善引弧性能。,电弧区域组成,阴极区靠近阴极表面的部分电压降叫做阴极电压降阳极区靠近阳极表面的部分电压降叫阳极电压降弧柱区阴、阳极区之间电压降叫做弧柱电压降。,A:阳极温度可达4000K:阴极温度可达3600L:弧柱区温度可达450020000L:电弧,不同保护气体下电弧的性能,氩气与二氧化碳气体的工艺性能存在差异，如密度、热传导性和电弧特性。,CO2焊时电弧总是在熔滴下半部产生的原因：,CO2气体在2000K左右开始分解，伴随吸热反应，电弧发生冷却、收缩作用（CO2弧根面积小，电弧集中，是由于气体的物理性能所造成的）。由于CO2焊时电弧的电场强度较大，必然造成电弧集中在熔滴的下部。二氧化碳焊时电弧的电场强度为17.7V/cm，而氩弧焊大约为6V/cm。,溶滴过渡的影响力,1)电磁收缩力有利2)短路爆破力有利3)细熔滴冲击力有利4)等离子流力有利5)斑点压力阻碍6)表面张力阻碍,接线位置、焊接位置及铁磁体对电弧的影响,接线位置,焊接位置,铁磁体对电弧影响,火焰技术4、氧-乙炔火焰,氧乙炔火焰大多用作气焊热源。焊接部位所需要的热量与工件厚度和材料种类有关所需各种不同的热量与焊炬种类和焊炬尺寸有关焊接火焰的作用:具有熔化连接面和焊接填充材料;能够保护焊接熔池。,火焰的分类及用途(DIN8522),气焊（G；311）,应用范围：所能焊接的材料为:非合金钢、低合金钢、有色金属，铸铁工件厚度一般为6mm以下。各种位置的连接焊，特别是管道安装、车体结构、安装和维修、堆焊等。,常用于焊接和切割的燃气主要有：,乙炔（C2H2）、丙烷（C3H8即液化石油气）、甲烷（CH4即天然气）、氢气（H2）、煤气（CO+H2）和汽油（CnH2n即烯烃+芳香烃）等。,火焰的温度分布,混合器体的爆炸容限,气焊的分类（ISO4063）,31氧燃气焊311氧乙炔焊312氧丙烷焊313氢氧焊32空气燃气焊321空气乙炔焊322空气丙烷焊33氧乙炔喷焊（堆焊）,氧气瓶及氧气瓶阀,氧气瓶是贮存和运输气态氧气的一种高压容器。在制氧机中制取的氧以15Mpa的压力灌入氧气瓶内。我国的氧气瓶应符合国家气瓶安全监察规程的要求。氧气的压力气瓶、管道和软管都以兰色作为标志。,氧气是以气体状态和液体状态进行储存的。通常，氧气以气态储存在压力气瓶中。如果持续地需要大量的氧气，则氧气一般就以液态形式盛装在绝热的容器中进行运输和储存。在“低温气化器”的蒸发装置中，液态氧气转化成气态氧气。1升液态氧大约可获得850升气态氧。,乙炔气瓶及乙炔气瓶阀,乙炔气瓶是存储和运输乙炔用的压力容器，是采用优质碳素钢或低合金钢板焊接而成。乙炔是不稳定的化合物，受压时会爆炸。因此不能以高压压入普通钢瓶内，而必须利用乙炔能溶解于丙酮（CH3COCH3）的特性，采用装有多孔填料的特殊钢瓶，才能将乙炔压入钢瓶内。乙炔气瓶、管道是按照EN1089的规定都是黄色，我国为白色。,使用乙炔气瓶时不能放倒，避免丙酮流出。瓶体温度不能超过3040，温度升高会降低丙酮对乙炔的溶解度，而使瓶内乙炔压力急剧升高，乙炔瓶使用时需全部打开，以避免漏气，瓶内气体严禁用完，必须留有剩余压力。,焊接材料,焊剂是氧乙炔焊时的助熔剂。它的主要作用是：消除坡口、焊丝表面的油污和脏物的有害作用；与金属中的氧、硫化合，使金属还原，补充合金元素，起到合金化的作用等。焊剂主要用于：铸铁、合金钢及各种有色金属的气焊，低碳钢气焊不使用焊剂。,气焊工艺,左焊法：适用于厚度小于3mm的工件；焊丝可间断送进；焊枪摆动。右焊法：适用于厚度大于3mm的工件；焊丝搅动；焊枪不摆动。优点：容易观察熔池容易易焊透能够实现对熔池大范围的保护焊道较窄用气量少,焊接各种材料用的氧乙炔焰,铜与铜焊接时，可选用气焊、钨极氩弧焊、熔化极惰性气体保护焊,填充材料标准,EN12536-2000非合金钢和热强钢气焊焊丝标记例：,焊丝化学成分,气焊焊丝焊接性能：,各种焊丝对气体熔化焊的适应程度反映在他们的性能上，即：流动性及渗透性（在焊接过程中）和在熔池中的气孔倾向。,气焊焊丝的适应性,相对应所采用的焊丝焊接的焊接接头，对于所有焊接位置都可达到所焊材料的最低屈服强度和抗拉强度，焊丝等级O至O，用于单道焊接，O至O用于多道焊接；,氧乙炔火焰应用,火焰校正利用局部加热后再冷却的收缩变形校正原来变形的工艺方法；要求材料有较高的塑性；校正效果取决于火焰加热位置和火焰能率。氧乙炔火焰切割属于火焰切割，切割过程中，金属材料处于燃烧状态，火焰切割的材料其燃点都应低于熔点。钢材表面预处理氧化皮、铁锈等。预热火焰喷涂,板厚在3300mm范围内的碳钢和低合金钢，切割质量最好的热切割方法是火焰切割所要求的能量消耗最小,较大部分热量是通过氧与所切割钢的放热反应产生的,1.17热切割方法分类,按物理物理过程分类:火焰燃烧切割、熔化切割和升华切割。按机械化程度分类:手工、半机械化、全机械化和自动化切割。按能源的分类:,火焰切割质量技术要求,a)直角或斜角误差u切割面最高点与最低点的切线的理论垂直距离b)平均粗糙度Ry5指割纹深度,进行目视判断参数,c)后拖量n切割方向上两个切槽点之间的间距d)边缘熔化度r切面上棱边一定形状的尺寸e)垂直度实际切断面与被切割表面的垂线之间最大偏差,说明:按ISO9013标准，直角或斜角误差u为区域2，表面粗糙度RZ5为区域3,工件尺寸偏差为1级例2:（用文字描述）说明:按ISO9013标准，直角或斜角误差u为区域3，表面粗糙度Rz5区域4，工件尺寸偏差为2级。,例1:ISO9013-231,1.20切割面质量标记举例,ISO9013342,影响火焰切割质量的因素,气体（压力、流量、混合比、纯度、类型和温度等）割嘴（结构、寿命和切割角度等）机械装置（机器结构、寿命和切割速度等）被切割材料（化学成分、厚度和尺寸精度等）,等离子切割分类,根据原理不同分：非转移弧等离子切割转移弧等离子切割二次气体等离子切割水流束等离子弧切割根据使用气体不同分：空气等离子弧切割氧气等离子弧切割氮气等离子弧切割氩气-氢气等离子弧切割水射流等离子弧切割,等离子是一种熔化切割方法。使用气体氧气、空气、氮气和氩气应用：氩气+氢气高合金钢、有色金属（铝、钛、钼等）氮气高合金钢、铝、钛、铜氧气结构钢压缩空气结构钢、铬镍钢氩气+氮气铬镍钢氩气+氮气+氢气铬镍钢二氧化碳高合金钢,等离子切割,切割气体特性,激光切割方法及原理,1）激光火焰切割原理利用激光热能将工件加热至其燃点，再用活性气体(如氧气、空气)使其燃烧，并排除燃烧物，形成割缝。其原理类似氧气切割，只是利用激光作预热热源。主要用于切割钢、钛、铝等金属材料2）激光熔化切割原理利用激光加热工件使之熔化，然后喷吹非氧化性气体，排除熔融物质，形成割缝。大多数金属材料的切割都属于这类切割。3）激光升华切割原理当高功率密度的激光照射到材料表面时，材料在极短时间内被加热到气化点，并以气体或者为气体冲击以液态、固态微粒形式逸出，形成割缝。材料的气化热很大，多用于非金属材料切割,激光切割的特点:,1）切割质量高：激光是理想的光源，具有单色相关性的特点。对于材料加工，优先采用CO2激光。激光束是通过气体的电激发产生的。这里气体是指二氧化碳、氮气和氦气的混合气体。激光通过凸透镜，使激光束聚焦到工件的表面。CO2激光的激光束的斑点直径为0.10.2mm。,2)切割效率高107W/cm2的能量密度能够使:激光火焰切割的材料迅速达到燃烧温度，激光熔化切割的材料迅速达到熔化温度，激光升华切割的材料迅速达到蒸发温度。根据切割材料不同可使用：O2、N2、Ar、He或压缩空气切割，使用气体能加快切割过程。,激光焊接和切割适用范围,对于焊接和切割等材料加工，主要采用CO2激光，而激光气是由45%CO2、13.5%N2和82%He组成的混合气体。激光可切割：金属材料/塑料/木材和陶瓷材料,5、焊条电弧焊（E；111）,2.1工艺特点1）设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好；2)可焊金属广泛；3)待焊接头装配要求较低；4)劳动条件差，熔敷速度慢，生产率低。,2.2焊条电弧焊应用范围,焊条电弧焊时，电弧温度约在6000左右，（熔化极气体保护焊接时，电弧温度约10000左右）焊条药皮受热作用产生气体与熔渣，保护焊条末端、过渡的熔滴；母材上的液态金属，凝固的熔渣覆盖着焊缝金属，同样起保护作用。应用范围：适于全位置焊接，工件厚度大于3mm能焊的金属有：碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢、耐热钢的连接焊接及堆焊;可能须预热、后热或两者兼用的金属有：铸铁、高强度钢、淬火钢等,焊接钢材时，阴极温度约为2400，阳极温度约为2600，正极（阳极）上产生的温度要比负极（阴极）温度高200500。其原因是：在负极上射出的电子当它们脱离电极材料时，要消耗能量，电子以很高的速度射到正极上，将它的动能传递给正极。,电弧的特点,1)电弧是一种气态物质；2)电弧的四周集中了磁场，受到磁作用的影响；还受到化学作用的影响；电弧在焊接电路中具有阻值高、且不断变化的电阻；3）电弧具有良好的导热性能；4）电弧能发射出红外线、可见光线和紫外线。5）当磁场单侧作用到电弧上时，会出现“磁偏吹”现象；6）电弧能在焊接熔池上施加压力。,常用焊条电弧焊电源：,按输出电流种类不同分（ISO60974）弧焊变流器弧焊整流器直流弧焊逆变器弧焊变压器交流,负极性交流正极性,电流大小相同而极性不同时获得的焊缝熔深,酸性药皮和金红石型药皮负极性（国内直流正接）碱性和所有高合金钢焊条正极性（国内直流反接）,对弧焊电源外特性要求,焊条电弧焊时,焊工很难保持弧长恒定。因此，应选用陡降外特性的弧焊电源，当焊接非平焊位置的焊接或装配间隙大小不均的接头根部焊道时，宜采用具有较为缓降外特性的弧焊电源。如果为了提高引弧性能和电弧熔透能力，而须增加焊接短路电流时，可以选用恒流加外拖的外特性的弧焊电源。每一种电弧焊接方法均要求一种带特定的静特性曲线的电源，例：1）熔化极气体保护焊（MSG）恒压特性曲线2）埋弧焊（UP）下降和恒压特性曲线3）钨极惰性气体（WIG）下降特性曲线,具有陡降外特性电源优点,容易控制熔池的尺寸，限制电弧电流的最大值。确保了电弧的稳定性。电弧短路时不会产生过大电流。,对电源的要求,足够高的空载电压保证引弧良好的调节特性稳定的电弧良好的动态特性保证再引弧足够的功率保证操作。,ISO60974-1电弧焊设备,对弧焊电源调节特性的要求,焊接时须按焊件材质、厚度、坡口形式、焊接位置等选用不同的焊接工艺参数,电源的主要技术参数,弧焊电源的暂载率额定暂载率额定暂载率是表示焊接电源工作状态的参数。额定暂载率是额定焊接电流工作状态下允许的最大暂载率。,接通时间=10min(ISO标准),带有下降特性的焊条电弧焊电源，通常它的暂载率规定为35%，60%和100%ED。,暂载率100%和60%时焊接电流与温度上升曲线的关系,根据ISO60974标准规定，具有陡降特性的焊条电弧焊设备，其额定暂载率为60%。,暂载率（ED）,暂载率=负载时间/负载时间+空载时间x100%=负载时间/工作周期x100%ts=电弧燃烧时间tp=电弧熄灭时间；ts+tp=工作时间（标准值：10min）,额定焊接电流:按额定工作条件焊接时，能符合标准规定而输出的电流。IS=ID注:IS额定焊接电流ID持续电流ED1额定暂载率ED2暂载率,焊钳的作用及对焊钳的要求,焊钳作用：夹持焊条、传导焊接电流。对焊钳的要求：导电性能好、外壳应绝缘、重量轻、装换焊条方便、夹持牢固和安全耐用等,焊条药皮的作用,提高电弧的导电性a）电弧引弧变易。b）提高焊接性能。造渣a）影响熔滴的大小b）可阻止有害气体的侵入（N2和O2）c）决定焊缝的成型d）防止焊缝快速冷却造气a）通过有机物b）通过碳酸盐（比如：CaCO3）脱氧及合金化,焊条药皮化学成分及性能：,焊条的焊接性能和焊缝的机械性能主要是通过药皮成分来获得的。形成渣壳物质（石英、液态材料）造渣物质（二氧化锰、二氧化硅）造气物质（纤维素、CaCO3）稳弧剂（钾化合物、金红石）渗合金剂（CrO3,Ti，Si，Ni粉等）粘接剂（钾水玻璃、钠水玻璃）,对电焊条基本要求：,1)引弧容易，电弧稳定，金属飞溅少。2)焊条熔化速度应均匀，并稍慢于焊条芯的熔化速度。3)熔渣的黏度及流动性应适当,凝固后脱渣性好。4)焊条在焊接过程中应具有渗入合金和冶金的作用，以保证焊缝金属和焊接接头的力学性能及物理性能，并保证焊缝不产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷。5)焊条应适合全位置焊接，药皮强度要高，不易脱落、受潮，同心度好，焊接时放出的有害气体应尽量少。,选用焊条应考虑的基本原则：,1)焊接材料的力学性能和化学成分；2)焊件的使用性能和工作条件；3)焊件的结构特点和受力状态；4)施工条件及设备；5)改善操作工艺性能；6)合理的经济效益。,焊条加工工艺过程简要：,焊芯的加工；药皮材料粉碎制粉；涂料的混合与制备；压涂；干燥；焊条质量检验等,按照EN499标准焊条比例系数：薄药皮105125%中厚药皮125160%厚药皮160%,按药皮类型分为：酸性药皮（A）、碱性药皮（B）、金红石药皮（R）、纤维素药皮（C）再烘干温度由药皮类型确定1）酸性焊条取70150范围，最高250，烘焙ll.5h；2）碱性焊条取300400范围，保温l2h。,重要焊条药皮类型主要特点,A酸性焊条药皮中含有大量的铁氧化物，引起氧势偏高，和脱氧剂（含铁-锰）。对于厚药皮，酸性熔渣形成细熔滴过渡，产生平滑焊缝。酸性药皮焊条只在定位焊接中使用，有局限性，并且比其他类型药皮焊条更易受影响，而导致硬化裂纹。B碱性主要由大量碱土金属的碳酸盐组成，例如，碳酸钙（石灰）和氟石。为了改善焊接性能，特殊情况下使用AC进行焊接，需要附加非碱性成分（如，金红石和/或石英）。碱性药皮有两大性能：a)焊缝金属的冲击功比较高，特别是在低温状态下；b)比其他类型药皮更能抵抗裂纹的产生，其焊缝金属的高金属纯度可抗凝固裂纹，同时可减少冷裂纹的发生，在烘干状态下施焊时得到的焊缝金属的扩散氢含量低于其他类型，不超过可允许的上限H=15ml/100g焊缝金属。对焊缝质量及韧性有较高要求时采用碱性焊条药皮焊接最合适。,C纤维素药皮内含有大量的可燃物质，尤其是纤维素，特别适用于立向下（PG）焊。R金红石粗大熔滴过渡，适于金属薄板的焊接。用于除立向下（PG）焊外的全位置焊接。RR厚药皮金红石焊条药皮与药芯的直径比率大于或等于1：6。特点是再引弧性能良好，焊缝波纹整齐。RC金红石纤维素焊条的药皮组成与金红石焊条相似。含大量的纤维素。因此适用于立向下（PG）焊RA金红石酸性药皮中铁氧化物的比例由金红石取代。基本上为厚药皮，适用于除立向下（PG）焊外的全位置焊接。RB金红石碱性特点：含大量的金红石和碱性成分。,1、重要药皮类型分析（%）1.1焊条药皮类型主要成分,提高电弧的导电性造渣造气脱氧及合金化,几种重要药皮的特点,焊条药皮成分的作用,焊接时的保护气体可由药皮中的下列哪些元素产生？有机物、碳酸钙（例如CaCO3）、造渣剂、合金、石墨,金红石型药皮的导电性,金红石型药皮导电性能良好，主要原因是:在焊条药皮外套角上形成含有TiO2的渣壳。,焊芯,药皮,在焊口药皮套处的渣,CaF2对焊接性能的作用:会使电离作用变坏，影响气体电离，使得电弧不能稳定燃烧，CaF2在高温时与氢结合成氟化氢（HF），从而降低了焊缝中的含氢量。铁粉或金属粉焊条的作用：提高金属的熔敷率和溶化率,焊接填充材料（ISO2560）,碳钢和细晶粒钢焊条电弧焊用药皮焊条ISO2560规定了当最低屈服强度不超过500N/mm2或者最低抗拉强度不超过570N/mm2时，碳钢和细晶粒钢焊条电弧焊在焊态条件和焊后热处理条件下药皮焊条和熔敷金属的分类要求。,焊接填充材料所涉及标准,EN499（ISO2560）焊接填充材料碳钢和细晶粒结构钢焊条电弧焊焊条。EN757(ISO18275)焊接填充材料高强钢焊条电弧焊焊条部分EN1599(ISO3580)焊接填充材料热强钢焊条电弧焊条EN1600（ISO3581）焊接填充材料不锈钢，耐热钢焊条电弧焊焊条,ISO标准同时说明了两个分类体系：,1)ISO2560-A/EN499ISO2560-A对非合金钢和细晶粒钢用药皮焊条的分类系统，以屈服强度和47焦耳最低冲击功为基础。2)ISO2560-BISO2560-B对非合金钢和细晶粒钢用药皮焊条的分类系统，以抗拉强度和27焦耳最低冲击功为基础。,A体系标记,按照屈服强度和47焦耳冲击功进行分类1)第一部分给出产品/工艺的标记2)第二部分给出全焊缝金属的强度和延伸率标记3)第三部分给出全焊缝金属的冲击性能的标记4)第四部分给出全焊缝金属的化学成分的标记5)第五部分给出焊条药皮类型的标记6)第六部分给出名义上的焊条熔敷率和电流种类的标记7)第七部分给出焊接位置的标记8)第八部分给出熔敷金属氢含量的标记,A体系焊接填充材料标准标记（ISO2560-A/EN499),(ISO2560-A),非强制性标记部分,根据ISO2560-A标准药皮焊条E422MnMoRR73H5具有的性能,最小屈服强度为420N/mm2在-20时的最小冲击值为47J厚药皮焊条熔敷率160%,且可使用交流或直流电源进行焊接适用于在PA和PB焊接位置进行焊接每100g熔敷焊缝金属扩散氢含量最大值为5ml,电弧长度的正确选择,金红石药皮焊条（R、RR）的弧长为焊条直径。酸性药皮焊条（A）的弧长为焊条直径。纤维素药皮焊条（C）的弧长为焊条直径。碱性药皮焊条（B）的弧长为焊条直径的一半,焊条直径与焊接电流的关系,实例（母材S235t12）ISO9606-1111PBW1.1Bt12PAssnb,设计或选用接头形式须考虑因素,1）根据产品结构特点和焊接工艺要求2）综合考虑承载条件3）焊接的可达性4）焊接应力与变形5）经济成本,生产中常采用的克服磁偏吹的方法,1）焊接时采用交流电源，而不适合采用直流电源2）改变焊件接地线位置，使焊接电弧远离接地位置，地线对称接在工件上3）采用短弧焊接4）沿焊缝对焊件定位或焊接，以便改变返回电流的流向和磁场区域的形状。5）在远离焊缝的末端（末焊端）放置一块钢块6）焊缝远离母材边缘，或朝向已焊的焊缝一侧7）采用分段退焊法8）利用电弧挺度（通过改变焊枪角度）,焊缝产生的缺陷及防止,气孔；咬边；夹渣；未熔合；未焊透；弧坑裂纹；,6、钨极惰性气体保护焊（141）（德文缩写为WSG，WIG，英文缩写为TIG）,保护气体及钨极氩弧焊的应用惰性气体为：氩气（Ar），氦气（He），氩气和氦气以及氢气（H2）的混合气体可焊接钢和有色金属，在0.55厚度适合全位置焊空间技术、精密机械、化工设备及压力容器,对于奥氏体不锈钢的焊接方法背面加氩气保护以利于焊缝成型及抗氧化,脉冲TIG焊与直流TIG焊相比较：,优点：较低的能量输入具有良好的深/宽比稳定的电弧均匀的打底成形良好定位性工件变形小熔池容易控制良好的弥隙性能缺点：焊接设备昂贵参数调整较复杂,TIG焊枪,TIG焊焊枪可分为气冷和水冷式TIG焊气冷式焊枪用于额定电流250A以下TIG焊水冷焊枪用于高电流和持续焊接时,钨电极,Tth：焊接时钍电极的温度Tr：焊接时纯钨极的温度,纯钨极与钍钨极的温度和电流密度关系,电极端部形式,在直流TIG焊时，电极形状对熔深的影响,保护气体对熔深的影响,不同保护气体其热传导性能亦不同,保护气体使用He时比使用Ar时熔深大用氢氩混合气体保护时，随氢气量的加大熔深加大,铝的TIG焊工艺,铝的交流TIG焊TIG焊交流焊接过程，正半波时对熔化表面进行清理，负半波时钨极得到冷却铝的直流TIG焊采用直流负极性接法,氧化膜得不到破坏。,电极为负极和熔深形式,电极为正极和熔深形式,AlMg3材料TIG焊（双V型坡口，16板厚）,焊前预热对熔深的影响,TIG焊铝时产生缺陷及原因和避免措施,TIG焊填充材料（棒、丝）分类,EN1668/ISO636非合金钢及细晶粒钢按照A系列分类方法可分为四项：1）第一部分给出产品/工艺的标记；2）第二部分给出全焊缝金属的强度和延伸率标记；3）第三部分给出全焊缝金属冲击性能的标记；4）第四部分给出所用焊棒或者焊丝化学成分的标记。,按照A系列分类方法的焊丝标记方式：ISO636-AW463W3Si1按照化学成分标记的焊丝标记方式如下：ISO636-AW3Si1其中：ISO636-A国际标准编号，按照屈服强度和47焦耳冲击功分类；W钨极惰性气保护焊46强度和延伸率（见表1）3冲击性能（表3）W3Si1焊棒/焊丝的化学成分（见表2）,7、熔化极气体保护焊,MSG与WSG在电极种类和形式上有所不同钢和非铁金属的使用范围由焊丝和保护气体的组合形式确定：金属极一活性气体MAG(135)1）混合气体（MAGM）2）CO2气体（MAGC）金属极一惰性气体MlG(131),工作原理：电弧在一个熔化的电极和工件之间燃烧，这个熔化的电极同时又作为填充金属，保护气体是惰性的或活性的。电弧温度约高达10000；焊丝具有较高的电流承载能力（直径1mm的焊丝；可承载40200安培的焊接电流）。,应用范围,适于工件厚度0.6100mm范围内的全位置连接焊接，以及堆焊。MIG焊使用惰性气体，既可以焊接黑色金属又可以焊接有色金属，主要用于铝、铜、钛及其合金，以及不锈钢、耐热钢的焊接。MAG焊主要用于焊接碳钢、低合金高强度钢。,焊接电源,熔化极气体保护焊一般使用直流焊接电源，外特性曲线为平特性。,软管式焊枪,熔化极气体保护焊焊枪的作用：1）将保护气体输送到焊接位置2）输送焊丝3）将焊接电流导通到焊丝上,焊枪,额定电流为200A的气冷式焊枪，在较高焊接电流时必须采用水冷却的焊枪。,熔化极气体保护焊电弧长度的调节,在各种焊接方法中，焊接参数（如电流，电压）在焊接过程中应保持不变，而其体现形式则是保持电弧长度不变，对此主要有二种调节方法，即U调节和I调节。I调节主要用于熔化极气体保护焊设备中,在经过不同台阶时，电弧长度的变化,“I”调节,“I”调节方式适用于平特性或缓降特性的焊接电源，即当电流有很大改变时，电压没有变化或变化很小。在实际中主要以略带倾斜的特性曲线为主.,在I调节方式中，送丝速度在焊接过程中保持在预先调定的位置不变，当电弧长度发生变化时，电弧电压将发生变化，这一较小的变化将导致焊接电流的大幅度变化（I），由于送丝速度保持恒定，则焊丝的熔化速度将发生变化，电流增加，熔化速度加快，电流减小，熔化速度减慢，这样即可使电弧长度恢复到原始长度，这种调节是依靠不同电弧长度的电流差值来调节的。,“I”调节速度较快，适于细焊丝焊接时的调节“U”调节速度较慢，适于粗焊丝焊接时的调节,电弧种类和熔滴过渡形式,不同的电弧过渡形式对焊接参数的影响,熔化极气体保护焊的电弧功率调节范围不同，决定它的实际应用范围,短路过渡电弧（kLb）适用于薄板焊接对接坡口封底焊空间位置过渡电弧（Lb）由于它的不规则的电弧过渡形式，在实际应用中与所采用的保护气体形式有关，一般用于PA和PB焊接位置的中厚度板的焊接。喷射过渡电弧（sLb）或长电弧（lLb）用中厚板多层焊和PA及PB角焊缝焊接。,脉冲过渡电弧（p-Lb）在熔化极气体保护焊中，电磁作用力（收缩力）对熔滴的过渡影响最大，收缩力使焊丝液态端部收缩，提高了收缩位置的电流密度，这也增强了收缩力，最终迫使熔滴过渡，收缩效应是以电流强度的平方增大。,每个脉冲的通电时间也可随意调整，经组合可调出实际脉冲电流值，按母材、板厚、焊缝型式、焊接位置、焊丝种类、焊丝直径和保护气体进行调整和改变脉冲电流值。,不同电流时间的脉冲电流,MIG/MAG脉冲电弧焊与直流焊相比较,优点：良好的引弧性能焊接参数对所焊工件的良好适应性热输入量可保持最小较粗焊丝可焊较薄工件在整个脉冲功率调节区内飞溅少焊缝的良好抗气孔性能与直流焊相比对空间焊缝其熔化效率约高25%良好的抗腐蚀性能没有短路良好的焊接熔深,缺点：焊接设备较昂贵焊接设备的调整较复杂导电咀寿命较短,MIG-MAG焊保护气体的选择,不同保护气体的U-I特性曲线,MIG焊保护气体的选择,通常：Ar气(I1)Ar+He的优点:铝Al:Ar+30-70(50)%HeHe会使熔深增加，防气孔能力增加，予热温度降低或不予热。但纯He会使电弧不稳(不平静)，熔滴粗大，短路过渡。铜Cu:铜导热系数Al,故Ar+70%He.镍Ni/Ni-:Ar+5%H2orAr+30%He.Ar+He+CO2orAr+H2+CO2(CO20-5%CO2如:(Ar+3强碱性,不同酸碱性焊剂对焊缝缺口冲击功的影响,几种常用焊剂的性能,埋弧焊焊剂类型的特点及应用,MS锰硅型：适合与低锰低硅的焊丝配合（较多的锰过渡），电流承载能力强，适合高速焊接，可使用交流电，一般不用于双丝、多丝焊，脱渣性不太好，不适于厚板的多层焊，焊缝成型不错，韧性较差。适于薄板、角焊缝的快速焊。AB氧化铝碱性（铝酸盐碱型）：主要由Al2O3、MgO、CaO组成，中锰过渡，较好的焊缝性能，工艺性较好。应用于非合金或低合金的结构钢，可交直流两用，适于多层焊及双面焊。,AR铝钛型（铝酸盐金红石型）焊剂粘度高，在工艺性能上有很多优点，如焊缝成型好、高速焊接性、好的脱渣性。焊剂适于交直流两用，因此适于单丝或双丝焊。因其焊缝中的较高含氢量，其机械性能一般。主要应用于薄壁容器和管子、鳍片管，钢结构和造船中的角焊缝FB氟化物碱性：高碱性，低的二氧化硅含量。合金的烧损和渗入中和，有锰的烧损，需配高锰的焊丝。可用于低温条件下，高韧性。电流承载能力和焊速受限制。推荐用于多层焊（注意清渣）。当要求高韧性时，用于高抗拉强度的细晶粒钢，如压力容器、核设施、海洋结构，也用于不锈钢和镍钢。,RS钛硅型：锰烧损高，较高的硅渗入，应用于中、高锰焊丝，韧性受到限制。电流承载能力强，用于单、多丝的高速焊。用于双面焊；大管径的管材。CS硅钙型：电流承载能力最强，韧性一般，成型好。（偏酸性）电流承载能力较强，能得到不错的焊缝和机械性能。（偏碱性）,埋弧焊种类和应用,1)单丝埋弧焊特征：单丝，一个电源，一套控制系统优点：熔化效率高2）并列双丝埋弧焊特点：双丝，一个电源，一套控制系统优点：高的熔化效率，好的间隙搭接性，高的焊接速度3)纵列双丝埋弧焊特点：二个焊丝，二个电源，两套控制系统优点：熔化效率高，焊接速度快，焊缝成形好，机械性能好典型的焊接参数：焊接速度95/min第一个机头：=4，I=650A，U=30V，DC第二个机头：=4，I=550A，U=32V，AC注：如在管道中焊接，两电源都为交流。,4)带极埋弧焊特征：带状电极，一个电源，一个控制系统优点：熔深小，稀释率低，堆焊效率较高，表面光滑5)窄间隙埋弧焊特征：单焊丝、单电源、一个控制系统优点：减少相同材料厚度、改善应力状态缺点：对设备可靠性要求高、返修性差6)埋弧焊横焊、平角焊,埋弧焊主要应用领域,埋弧焊在容器制造业的应用,板厚8mm时，环、纵缝常UP焊接。对抗腐蚀性能的容器，例如CrNi钢，按EN10088标准加工，在采用UP焊接时按下列要求进行：1）线能量限制在15KJ/cm，焊丝直径3mm，焊接电流450A，并采用多道焊，层温控制在大约150；2）对于铁素体不锈钢，由于导热性和热膨胀性能的变化将导致较大变形；3）使用酸性焊剂时，可使焊缝含Cr量得到明显增加，所以在考虑含Cr量的配比时应选择相适应的焊剂。,埋弧焊用填充材料及标记方法（ISO14171/EN756、ISO14174/EN760）,ISO14171标准碳钢和细晶粒结构钢的埋弧焊焊丝与焊剂配合A系列标记包含五项：1)第一部分给出产品/工艺的标记；2)第二部分给出多道焊技术中全焊缝金属的强度和延伸率标记或者双道焊技术中母材的强度3)第三部分给出全焊缝金属或者焊接接头的冲击性能的标记4)第四部分给出所用焊剂类型的标记5)第五部分给出所用焊丝化学成分的标记,埋弧焊焊丝焊剂配合标记举例：,1）EN756/ISO14171-AS463ABS22）EN756/ISO14171-AS4T2ABS2Mo3）EN756/ISO14171-ASS2Mo其中：ISO14171-A：国际标准编号，按照屈服强度和47焦耳冲击功分类；S：埋弧焊用焊丝焊剂配合及焊丝标记；46及4T：拉伸性能，包括全焊缝金属的屈服强度、抗拉强度和延伸率（46见表5；4T见表6）3及2：冲击性能（见表7）AB：焊剂类型（见表8）S2及S2Mo：焊丝的化学成分（见表9）,多道技术拉伸性能标记（按照屈服强度和47J冲击功分类）,全焊缝金属或者双面单道焊接头冲击性能的标记,双面单道技术拉伸性能标记（按照屈服强度和47J冲击功分类）,焊剂的标记包含六项：(ISO14174),1）第一项产品/工艺的标记，焊剂的标记使用字母S2)第二项制造方法标记，制造方法：F熔炼焊剂、A烧结焊剂、M混合焊剂；3)第三项焊剂类型、主要化学成分的标记（见表13）4)第四项焊剂的应用范围，等级的标记（见表14）5)第五项焊剂使用电流种类的标记，d.c.直流，a.c.交流6）第六项全焊缝金属氢含量的标记（见表15）标记分为两部分：a）强制部分：工艺、制造方法、化学成分（焊剂类型）和应用范围的标记b)可选部分：电流种类和扩散氢含量的标记,埋弧焊焊剂标记举例：,ISO14174SFCS1ACH10强制部分为：ISO14174SFCS1其中：ISO14174：表示国际标准代号；S：表示埋弧焊用焊剂；F：表示熔炼焊剂；CS：表示焊剂类型为钙硅型；(表13)1：表示焊剂等级为1，应用范围为非合金和细晶粒钢、高强钢、热强钢；(表14)AC：表示电流种类为交流；H10：表示氢含量，每100g熔敷金属中氢含量10ml。(表15),焊剂类型标记及主要化学成份,EN760/ISO14174标记基本一致,S：表示埋弧焊用焊剂F：表示熔炼焊剂；CS：表示焊剂类型为钙硅型；1：表示焊剂等级为1，应用范围为非合金和细晶粒钢、高强钢、热强钢；67：表示Mn和Si是过渡的；,9、电阻点焊（RP；21）,将待焊接的金属件搭接放置在两个电极之间。通过电极施加一定的力将板材压在一起以后，在给定的时间内（瞬间），电流从一个电极通过板材流到另一个电极。在电阻最大的部分，即板材与板材的接触部位，由于电阻产生的热量熔化了接触部分的材料。断电后，在电极压力的作用下，熔池凝固。应用范围:适用于工件厚度0.5至3.0mm；可焊碳钢、铝及黄铜焊接；适用于成批生产,电阻焊的优点,冶金过程简单熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝。加热时间短、热量集中热影响区小、变形与应力也小，焊后不校正和热处理。焊接成本低不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氩等焊接材料。操作简单易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件生产效率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。,缺点,缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查以及靠各种监控技术来保证。点、缝焊的搭接接头增加了构件的重量，接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。设备功率大，机械化、自动化程度较高，使设备成本较高、维修较困难，大功率单相交流焊机使电网易波动,电阻焊的分类,点焊（按对焊件供电的方式可分为单面点焊、双面点焊、间接点焊）缝焊（按滚盘滚动与馈电方式分为连续缝焊、断续缝焊和步进缝焊）凸焊对焊闪光对焊,点焊电极的主要功能,向工件传导电流；向工件传递压力；迅速导散焊接区的热量,影响接触电阻的主要因素,1）表面状态清理方法、加工表面的粗糙度及焊前存放时间都会影响焊件的表面状态，因而获得很大差别的接触电阻值。2）电极压力电极压力增大将使金属的弹性与塑性变形增加，对压平接触面的凹凸不平和破坏不良导体膜均有利，其结果使接触电阻减小。3）加热温度温度升高金属变形阻力下降，塑性变形增大，接触电阻急剧降低直至消失。钢材温度升高到600、铝合金温度350时的接触电阻均接近为零。,电阻焊时，可采用干净的电极、提高电极压力的措施，来减小电极和工件表面之间的接触电阻。,点焊过程影响因素,1）电极压力电极压力变化将改变工件与工件、工件与电极间的接触面积，从而也将影响电流线的分布。随着电极压力的增大，电流线的分布将较分散，因之工件电阻将减小。2）焊接电流的影响引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在次级回路中引入了不同量的磁性金属。对于直流焊机，次级回路阻抗变化，对电流无明显影响。3）电流密度通过已焊成焊点的分流，以及增大电极接触面积或凸焊时的焊点尺寸，都会降低电流密度和焊接热，从而使接头强度显著影响。,4）焊接时间的影响为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间（强条件，又称强规范），也可采用小电流和长时间（弱条件，又称弱规范）。选用强条件还是弱条件，则取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都仍有一个上、下限，超过此限，将无法形成合格的熔核。5）电极压力的影响焊点强度总是随着电极压力的增大而降低。在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。6）电极形状及材料性能的影响随着电极端头的变形和磨损，接触面积将增大，焊点强度将降低。7）其它表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻，过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的不均匀还会影响各个焊点加热的不一致，引起焊接质量的波动。,电阻焊分流,点焊分流的影响因素1）焊点距的影响连续点焊时，点距越小，板材越厚，分流越大。如果所焊材料是导电性良好的轻合金，分流更严重。,2）焊接顺序的影响已焊点分布在两侧时，两侧分流比仅在一侧是分流要大。焊接顺序对分流的影响（分流率c）b）a）,3）焊件表面状态的影响表面处理不良时，油污和氧化膜使接触电阻增大，因而导致焊接区总电阻增大，分路电阻相对减小，结果使分流增大。,4）电极与工件的非焊接区相接触，引起分流有时不仅很大，而且易烧坏工件。,5）焊件装配不良或装配过紧由于非焊接部位的过分紧密接触引起较大分流。6）单面点焊工艺特点的影响当两焊件为相同板厚时，因分路阻抗小于焊接阻抗，此时分流将大于焊接处通过的电流。7）不同厚度单面点焊焊件位置的影响,不同厚度和不同材料的点焊,通常条件下，不同厚度和不同材料、点焊时，熔核不以贴合面为对称，而向厚板或导电、导热性差的焊件中偏移，其结果使其在贴合面上的尺寸小于该熔核直径。同时，也使其在薄件或导电、导热性好的焊件中焊透率小于规定数值，这均使焊点承载能力降低。偏移的原因：使焊接区在加热过程中两焊件析热和散热均不相等所致。偏移方向自然向着析热多、散热缓慢的一方偏移。,克服熔核偏移的措施,在薄件（或导电、导热性好的焊件）上附加工艺垫片工艺垫片由导热性差的材料制作，厚度为0.20.3mm，有降低薄件（或导电、导热性好的焊件）散热、增加电流密度的作用。焊前在薄件或厚件上预先加工出凸点或凸缘，进行凸焊或环焊是克服熔核偏移现象的一条很用效的措施。,分流的不良影响1）焊点强度降低2）单面点焊产生局部接触表面过热和喷溅,1）选择合理的焊点距2）严格清理被焊工件表面3）注意结构设计的合理性4）对开敞性的焊件，应采用专用电极和电极握杆5）连续点焊时，可适当提高焊接电流。对于不锈钢和耐热合金增大510；对于铝合金增大10206）单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形,消除和减少分流的措施,装配不好时，电极的压力作用降低，会影响焊接质量铝合金点焊时，常采用大电流和短时间可焊性好的材料，如低碳钢，可用多种组合参数实现同样质量的焊核。,电阻焊参数,碳钢电阻焊控制参数,提高焊点强度的方法：在相同的焊接电流下，延长焊接时间在相同的电极接触面条件下，提高电流密度,几种材料的点焊控制参数,1）当焊较厚钢板，而点焊机无压力程序控制时，为避免焊点出现缩孔和气孔，此时应正确确