焊接工艺基础知识培训

1、焊接技术基础知识培训,焊接技术基础知识培训,主要内容: 一、焊接技术基础知识 二、金属材料焊接性 三、焊接设备 四、焊接参数及影响 五、焊接操作注意事项 六、焊接接头的基本概念 七、焊接缺陷的种类及预防方法 八、焊接质量反馈,一、焊接技术基础知识,1、焊接技术的发展与应用 2、焊接定义 3、焊接方法分类 4、什么是气体保护焊？ 5、气体保护焊的优点及缺点,1、焊接技术的发展及应用,焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。随着各种新材料的不断开发及科学技术的不断发展，焊接技术已成为一门独立的学科。焊接技术在推动我国的经济建设和发展科学事业上起着重要作用,国家体育场“鸟巢,1、焊接技术的

2、应用及意义,鸟巢”钢结构（外部,鸟巢”钢结构（内部,复杂的、堪称完美的钢结构的连接,1、焊接技术的应用及意义,设计要求全部焊缝为全熔透一级焊缝，其焊缝总长超过了31万米，整个鸟巢所消耗的焊材达2100吨以上，整个工程的焊缝经100%超声波探伤其一次合格率高达99.7%，令人信服地成为建筑钢结构焊接工程之典范,焊接特点,一、焊接量大及板厚。 拼装焊缝达8000余米；大部分组合柱的内柱的板厚全部超过60mm，最厚的板厚达110mm。 二、特殊钢的焊接。 有GS-20Mn5V（铸钢，调质）、Q460E（Z35）的焊接。其中Q460E钢材的焊接，根据有关资料的搜索，Q460E钢材日本焊接过的板厚最厚为

3、80mm，而本工程焊接的Q460E板厚达到110mm，这在世界上是首次大板厚、大规模使用,1、焊接技术的应用及意义,三、变形难以控制。 杆件截面均为箱型断面，整体构件为复杂型弯 扭构件，且无以往经验可借鉴，所以焊接产生的应力、变形收缩值和层状撕裂很难控制。 四、焊接质量要求高。 所有现场拼装焊缝为一级焊缝，焊缝余高01mm，焊缝宽度偏差不超过3mm，焊缝外观成型美观等,在工程机械行业，结构件的焊接制造技术对提高企业竞争能力具有很大的现实意义和经济价值,焊接技术已成为现代制造业的主体工艺技术，并且从单一的加工工艺发展成为新兴的综合性工程技术，它涉及到结构材料，结构设计，焊接工艺、焊接设备、焊接材

4、料，焊接质量控制与管理等众多技术领域。焊接技术正作为一种系统工程日益广泛地应用于现代制造业。 结构类（如桥梁、建筑工程、石油化工容器、 船舶、飞机、汽车等）。 机械零件类 （如汽车零部件等） 半成品类 （如工字梁、管子等）。 微电子器件类,1、焊接技术的发展及应用,1、焊接应用事例,微电子器件类,建筑工程,桥梁,石油化工容器,船舶,汽车、工程机械等机械行业、其它,2、什么叫焊接,焊接就是利用加热、加压、或者两者兼用，并用填充材料（也可以不用），使两焊件达到原子间结合，从而形成永久性连接的工艺过程,3、焊接方法分类,三大焊接方法主要区别,续上解释,钎焊：用比母材熔点低的钎料和焊件一同加热，使钎料

5、熔化(焊件不熔化)后润湿并填满母材连接的间隙，钎料与母材相互扩散形成牢固连接的方法。 压焊：焊接过程中，必须对焊接件施加压力(加热或不加热)以完成焊接的方法。 熔化极气体保护焊是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法。焊接过程中，电弧熔化焊丝和母材形成的熔池及焊接区域在惰性气体或活性气体的保护下，可以有效地阻止周围环境空气的有害作用,电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花,4、什么叫气体保护焊,气体保护焊（简称气电焊），是用外加气体来保护电弧及熔池的电弧焊。 按保护气体分，有氩弧焊（MIG）、氢原子焊和二氧化碳保护焊、混合气体保护焊（MAG）等。

6、 在惰性气体中加入一定量的氧化性气体（又称活性气体）作为保护气体进行熔化极电弧焊的方法称熔化极氧化性混合气体保护焊 ，英文简称：MAG。 加入的氧化性气体主要是： CO2或O2，或两者同时加入。焊接中加入氧化性气体有如下效果： 1、提高熔滴过度稳定性； 2、改善焊缝成型及外观；增大电弧的热功率； 3、控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷,5、气体保护焊优缺点,MAG气体保护焊于其他焊接方法相比有以下优点： 1）采用明弧，可见度好，操作方便 2）价格低 3）生产率高，电弧穿透力强 4）焊接应力和变形小，能解决薄板的烧穿和变形问题 5）有较强的抗锈能力 6）适用范围广 缺点： 1）飞溅较大； 2）防风

7、能力差 3）弧光辐射,焊接方法选择原则： 能保证焊接产品质量优良可靠，生产率高；生产费用低，能获得较好的经济效益,二、金属材料焊接性,1、焊接性定义 2、焊接性判定 3、常见金属焊接性,1、焊接性定义,金属材料焊接性定义：金属材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。 定义包括：一是金属在经受焊接加工时对缺陷的敏感性；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力,2、焊接性判定,一般情况通过碳当量近似判断碳钢和低合金钢焊接性。 碳当量计算公式： CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+ （Ni+Cu）/15 此方法不足：没有考虑到焊接方法、焊件结构、焊

8、接工艺等系列因素对焊接性影响。 根据碳当量可以近似如下判断： CE0.4%时，钢材的焊接性优良，淬硬倾向不明显，焊接时不必预热。 CE=0.4%0.6%时，钢材的淬硬倾向增大，焊接时需采取预热，控制焊接工艺参数、缓冷或消除扩散氢等工艺措施。 CE0.6%时，淬硬倾向更强，属于较难焊的材料，需要采取较高的预热温度和严格的工艺措施,3、常见金属材料焊接性,1、Q235：通常情况不会因焊接而引起严重硬化组织和淬火组织。这种钢材的塑性和冲击韧度优良，焊成的接头塑性和冲击韧度也很好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不需要采用热处理改善组织。总之焊接过程不需要特殊的工艺措施。 2、Q345

9、：此钢碳当量（0.39%）较低，强度不高，具有较好韧性、塑性，淬硬倾向稍大于Q235，一般不必采用特殊焊接工艺。 当焊件厚度较厚、接头刚性较大、环境温度较低，为防止冷裂纹，需要考虑预热工艺。 3、30号钢：此钢需要预热和层间温度，以降低焊缝和热影响区冷却速度，防止产生马氏体。一般情况35号钢预热温度为150250，如果厚度大，刚性大，预热温度为250400。焊后最好立即进行消除应力热处理，消应力回火温度一般为600650,三、焊接设备,三、焊接设备：焊机,1、焊机,三、焊接设备：焊枪及配件,2、焊枪及配件,导电嘴,喷嘴,三、焊接设备：送丝系统,3、送丝系统,专用送丝轮,多用送丝轮,三、焊接设备

10、：防护用品,4、防护用品,手持式面罩,黑白玻璃,黑玻璃,自动变光面罩,安全帽式面罩,手持式塑钢面罩,三、焊接设备：防护用品,时尚版头巾,4、防护用品,防护服,全套防护服,四、焊接参数及影响,焊接电流 电弧电压 焊丝直径 保护气体成分和流量,焊丝倾角 焊接接头位置 焊接速度 焊接顺序及方向 焊丝伸出长度,1、焊接电流对焊接质量的影响？ 2、焊接电压对焊接质量的影响？ 3、气体流量对焊接质量的影响？ 4、焊接速度对焊接质量的影响？ 5、焊丝倾角对焊接质量的影响？ 6、焊接顺序及方向对焊接质量的影响？ 7、现场应用的焊接参数,1、焊接电流对焊接质量的影响,焊接电流的大小对焊接过程的稳定性、焊缝的质量

11、、外观成形及焊接生产效率的影响很大。焊接电流主要影响熔深的大小。 电流过小，引弧困难，电弧不稳定，熔深小，易造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷，而且生产效率低； 电流过大，则焊缝容易产生咬边、烧穿和焊瘤等缺陷，同时引起大量飞溅，接头力学性能下降。因此，焊接电流必须选的适当，再根据焊缝位置，接头形式、焊接层次、焊件厚度等进行适当的调整。 焊接位置不同，电流不同。非平焊位置焊接时的焊接电流应比平焊焊接电流小。通常立焊焊接电流比平焊焊接电流小10%-15%，而仰焊焊接电流比平焊焊接电流小15%-20,各种位置焊接,横焊是焊接垂直或倾斜平面上水平方向的焊缝。应采用短弧焊接，并选用较小直径焊接电流，以

12、及适当的运条方法。在待焊表面处于近似垂直，焊缝轴线基本水平的位置进行的焊接。 水平方向焊接水平板焊接一般叫平焊。焊缝倾角05、焊缝转角010的焊接位置称为平焊位置，而在平焊位置进行的焊接就称为平焊。这种焊接位置属于焊接全位置中，最容易焊的一个位置。 立焊是指沿接头由上而下或由下而上焊接。 焊缝倾角90(立向上)、270(立向下)的焊接位置，称为立焊位置。在立焊位置进行的焊接，称为立焊。 仰焊就是焊接中，焊接位置处于水平下方的焊接。这种焊接位置在焊接全位置中属于最难焊的一个位置,2、焊接电压对焊接质量的影响,电弧电压指电弧两端（两电极）之间的电压，其值取决于电弧长度，电弧长，电弧电压高，电弧短，

13、电弧电压低。 电弧电压的大小主要影响焊缝的熔宽。焊接过程中电弧不宜过长，否则，电弧燃烧不稳定，增加金属的飞溅；而且还有由于空气的侵入，使焊缝产生气孔。因此，焊接时力求使用短电弧。 立焊、仰焊位置焊接时应比平焊弧长短，以利于熔滴过渡,3、气体流量对焊接质量的影响,气体保护焊焊接时，气体流量过大会出现气体紊乱，把周围的空气卷入焊缝，形成气孔，焊缝成形不好；气体流量过小时，气体没有足够的挺度，不能有效吸收电弧热量，气体保护性差，同样易形成气孔；通常要根据焊接材料和其工艺评定来考虑。 当焊接电流越大、焊接速度越快、焊丝伸出长度越长时，气体流量应该大些。一般情况下，细丝焊接时为615L/min，粗丝焊接

14、时为2030L/min,4、焊接速度对焊接质量的影响,焊接速度指单位时间内完成的焊缝长度，即焊接时焊丝向前移动的速度。 焊接速度的大小直接关系到焊接的生产率。为了获得最大的焊接速度，应该在保证质量的前提下，按具体情况适当调整焊接速度，尽量保证焊缝的高低和宽窄的一致。 速度过快焊缝窄而低，会引起焊缝严重凹凸不平，易产生咬边、未焊透及气孔等缺陷；速度过慢焊缝宽而且高，效率低，变形大，焊缝成形差； 中等的焊接速度(约350mm/min)得到的焊缝质量最好,5、焊丝倾角对焊接质量的影响,前倾焊法（右焊法,正直焊法,后倾焊法（左焊法,焊接方向,焊丝轴线相对焊缝轴线的角度和位置会影响焊缝的形状和熔深。当焊

15、丝轴线和焊缝轴线在一个平面内，则它们相互之间的夹角称为行走角，见下图,5、焊丝倾角对焊接质量的影响,当其他条件不变时，焊丝从垂直位置变为前倾焊时，其熔深增加，而焊道变窄，余高增大。拖角在15 20之间熔深最大，这时一般不推荐大于25 拖角,6、焊接顺序及方向对焊接质量的影响,焊接顺序及方向主要对焊接变形和焊接应力有较大的影响 。焊接顺序及方向不同，焊接变形的方向和变形量也不同。所以我们需要试验合适的焊接顺序以减少和控制焊接变形。 对于长焊缝一般会采用分段退焊的形式以减小热应力和变形。对于交错布置的焊缝（如T型焊缝），应先焊交错的短焊缝 ，后焊直通的长焊缝，以降低残余应力,7、现场应用的焊接参数

16、,焊接参数,焊丝干伸长度,焊丝干伸长度是导电嘴端头到焊丝端头的距离，为焊丝直径（ 1.2 ）的1012倍最好，即1215 mm,过长，焊丝会熔断，飞溅严重，气体保护效果差； 过短，飞溅物会堵塞喷嘴，影响保护效果，还影响视线，降低效率,五、焊接操作注意事项,AK5mm,左焊（后倾）法，用短路过渡单焊道； B K5mm,左焊（后倾）法，用射流过渡； C 多层多道焊接时，先用右焊（前倾）法后用左倾焊,1、T形接头角焊缝焊接方法,五、焊接操作注意事项,a焊枪回转法： b 断续回焊法： c 用引出板法,2、终焊时填满弧坑的处理方法,五、焊接操作注意事项,3、电弧分布,焊接电弧,五、焊接操作注意事项,4、

17、电弧形式,1） 短路电弧,2） 喷射电弧,3） 旋转电弧,五、焊接操作注意事项,5、电弧使用,1）射流过渡：熔滴呈现射流过渡时的电弧燃烧稳定，对保护气流扰动较小，金属飞溅也小，故容易获得良好的保护效果和焊接质量。此外，射流过渡时的电弧功率大，热量集中，对焊件的熔透能力强，生产率高，在生产中多用于平焊位置且3mm。 2）亚射流过渡时，电弧具有较强的固有自调节作用，可采用等速送丝、加恒流特性电源进行焊接，容易得到均匀一致的熔深。此外，亚射流过渡形式的焊缝成形美观，焊接过程稳定，广泛应用于铝合金MIG焊接生产中 。 3)短路过渡形式的电弧稳定，飞溅较小，成形良好，是目前薄板件和全位置焊接生产中常用焊

18、接方式,六、焊接接头的基本概念,由焊缝和热影响区组成的整体叫焊接接头（见下图,1焊缝；2热影响区；3未变化的母材金属,焊件在热能的作用下熔化形成熔池，热源离开熔池后，熔化金属（熔池里的母材金属和填充金属）冷却并结晶，即形成焊缝。 在焊接过程中，近焊缝区的母材金属受到热能的作用，组织和性能均要发生变化，这部分母材金属称为热影响区,六、焊接接头型式,1、焊接接头型式有哪几种？ 2、什么叫船形焊法？它有什么优点? 3、焊接坡口形式有哪些？ 4、焊缝的标注 5、坡口、钝边和间隙各起什么作用？ 6、焊件的空间位置有哪些,1、焊接接头型式有哪几种,焊接接头型式可以分为： （1）对接接头 （2）搭接接头 （

19、3）T形接头 （4）角接接头,1）对接接头,对接接头：两焊件同在一个平面上焊接而成的接头,特点:应力集中相对较小,能承受较大的静载荷和较高的疲劳交变载荷 注意问题: 板厚不同,应将厚板削薄后对接。L4,L,2）搭接接头,搭接接头：两焊件相互错叠，在焊件端头进行焊接的接头,特点：适用于被焊结构的狭小处以及密闭的焊接结构,3）T形接头,T型接头：两焊件相互垂直，在交角处进行焊接的接头,特点：应力分布不均匀，虽然承载能力低，但能承受各种方向的力和力矩,4）角接接头,角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上进行焊接的接头,特点：承载能力低，但能承受各种方向的力和力矩,2、什么叫船形焊法？它有什么优点

20、,船形焊法是将搭接接头、T型接头和角接接头由原来放置的位置转45角，形成船形位置的焊法。其优点是： （1）可以适当加大焊接电流，以增加焊缝的熔深，提高生产率； （2）操作简便、焊缝成形美观； （3）可以减少焊件的变形和避免焊件缺陷的产生,3、焊接坡口形式有哪些,各种焊接接头的坡口型式有： （1）对接接头：不开坡口形、单边V形、V形、U形、单边U形、K形、X形、双面U形等； （2）T形接头：不开坡口形、单边V形、K形、双面单边U形等； （3）角接接头：单边卷边形、不开坡口形、错边形、单边V形、V形、K形等,4、焊缝的标注,焊缝符号由基本符号、补充符号、指引线以及焊缝尺寸符号组成,8,指引线,基准

21、线（实线,基准线 （虚线,4、焊缝的标注,1）焊缝基本符号是表示焊缝横断面形状的符号，共有13个(详见GB/324-88)，例如,4、焊缝的标注,对接焊缝各部分名称,角焊缝各部分名称,5、坡口、钝边和间隙各起什么作用,坡口的作用：（1）是热源（电弧或火焰）深入根部，保证焊缝的透度；（2）可降低热规范，减小热影响区；（3）减少焊件的变形。 钝边和间隙的作用是：若两者的尺寸能很好地配合，即可保证焊缝的透度，又可避免烧穿、焊瘤和未焊透等缺陷。 坡口的角度大小是根据坡口形式、焊接方法和热源而定；钝边和间隙的大小基本变化不大。坡口角度、钝边和间隙见图,6、焊件的空间位置有哪些,焊件的空间位置有平焊、立焊

22、、横焊、仰焊和斜焊等五种。 板型的对接接头有平焊、立焊、横焊和仰焊四种； 板型的T形、搭接、角接接头有平角焊，立角焊和仰角焊三种,七、焊接缺陷的种类及预防方法,焊接缺陷对结构件的质量危害很大，我们必须充分认识到这种危害的严重性，才能在实际操作中尽可能地避免焊接缺陷的产生，确保焊缝的质量。本节介绍了一些常见的焊接缺陷的定义、形成原因、对产品的危害、防止措施等，以帮助焊工正确认识常见焊接缺陷，并在实际工作中有效避免缺陷的产生,1、焊接缺陷的种类； 2、焊接缺陷产生的原因及预防措施,1、焊接缺陷的种类,焊接缺陷按其在焊接接头的部位，可分为外观缺欠和内部缺欠。 我们常见的焊接缺陷有：裂纹、气孔、夹渣、

23、未熔合，未焊透以及形状缺陷：咬边、焊瘤、下塌、下垂、烧穿、未焊满、焊脚不对称，焊缝过高、焊缝宽度不齐等等,1）外观缺欠,A：咬边 B：焊瘤 C：凹坑 D：烧穿 E：焊缝表面形状及尺寸偏差等,A：咬边,咬边：因焊接造成的沿焊趾（或焊根）处出现的低于母材表面的凹陷或沟槽称为咬边。它是由于焊接过程中，焊件边缘的母材金属被熔化后，未及时得到熔化金属的填充所致。咬边可出现于焊缝的一侧或两侧，可以是连续的或间断的,A：咬边,危害：咬边将削弱焊接接头的强度，还产生应力集中。在疲劳载荷作用下，使焊接接头的承载能力大大下降。它往往还是引起裂纹的发源地和断裂失效的原因。焊接技术条件中一般规定了咬边的容限尺寸。 形

24、成原因：焊接工艺参数不当，操作技术不正确造成的。如焊接电流大、电弧电压高（电弧过长），焊接速度太快。 防止措施：选择适当的焊接电流和焊接速度，采用短弧操作，掌握正确的运条手法和焊接角度，坡口焊接时，保持合适的焊条离两侧壁的距离。 返工：补焊打磨,B：焊瘤,焊瘤:焊接过程中,在焊缝根部背面或焊缝表面,出现熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤称为焊瘤.焊瘤一般是单个的,有时也能形成长条状,在立焊、横焊、仰焊时多出现。 危害：影响焊缝外观，使焊缝几何尺寸不连续，形成应力集中的缺口。 形成原因：操作不当或焊接规范选择不当。如焊接电流过小，而立焊、横焊、仰焊时电流过大，焊接速度太慢，电弧过

25、长，运条摆动不正确。 防止措施：选择适当的焊接电流和焊接速度，采用短弧操作，掌握正确的运条手法,C：凹坑,凹坑：焊后在焊缝表面或背面形成低于母材表面的局部低洼缺陷。 未焊满：由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽。 危害：将会减小焊缝的有效工作截面，降低焊缝的承载能力。 形成原因：焊接电流过大，焊缝间隙太大，填充金属量不足。 防止措施：正确选择焊接电流和焊接速度，控制焊缝拼搭间隙均匀，适当加快填充金属的添加量,D：烧穿,烧穿： 焊接过程中熔化金属自坡口背面而流出，形成穿孔的缺陷。常发生于底层焊缝或薄板焊接中。 形成原因：焊接过热，如坡口形状不良，拼搭间隙太大，焊接电流过大，焊接速度

26、过慢，操作不当，电弧过长且在焊缝处停留时间太长等。 防止措施：减小根部间隙，适当加大钝边，严格控制拼搭质量，正确选择焊接电流，适当提高焊接速度，采用短弧操作，避免过热,D：烧穿,焊接过热，停留时间过久，造成板件被烧穿,E：焊缝表面形状及尺寸偏差,焊缝表面形状及尺寸偏差： 焊缝表面形状及尺寸偏差属于形状缺陷，其经常出现的有：对接焊缝超高、角焊缝凸度过大、焊缝宽度不齐、焊缝表面不规则等。 危害：影响焊缝外观质量，易造成应力集中。 形成原因：坡口角度不当，拼搭间隙不均匀，焊接规范选择不当，焊接电流过大或过小，焊接速度不均匀，运条手法不正确，焊条或焊丝过热等。 防止措施：选择正确焊接规范，适当的焊条及

27、其直径，调整拼搭间隙，均匀运条，避免焊条和焊丝过热,E：焊缝表面形状及尺寸偏差,2）内部缺欠,A:气孔 B:夹渣 C:未熔合 D:未焊透等,A:气孔,气孔：焊接过程中熔池金属高温时吸收和产生的气泡，在冷却凝固时未能逸出而残留在焊缝金属内所形成的孔穴，称为气孔。气孔是一种常见的缺陷，不仅出现在焊缝内部与根部，也出现在焊缝表面。焊缝中的气孔可分为球形气孔、条形气孔、虫形气孔以及缩孔等.气孔可以是单个或链状成串沿焊缝长度分布，也可以是密集或弥散状分布。 危害：影响焊缝外观质量，削弱焊缝的有效工作截面，降低焊缝的强度和塑性，贯穿性气孔则使焊缝的致密性破坏而造成渗漏。 产生原因：焊接区保护受到破坏；焊丝

28、和母材表面有油污、铁锈和水分；焊接材料受潮，烘焙不充分；焊接电流过大或过小，焊接速度过快；电弧过长，电弧电压偏高；引弧方法或接头不良等。 防止措施：提高操作技能，防止保护气体（焊剂）给送中断；焊前仔细清理母材和焊丝表面油污、铁锈等，适当预热除去水分；采用合适的焊接电流、焊接速度，并适当摆动；采用引弧板或回弧法的操作技术,A:气孔,当气孔深度或者咬边深度大于0.5mm,需要反修,B:夹渣,夹渣 ：焊后残留在焊缝中的熔渣，称为夹渣。夹渣不同于夹杂，夹杂是指在焊缝金属凝固过程中残留的金属氧化物或来自外部的金属颗粒，如氧化物夹杂、硫化物夹杂、氮化物夹杂和金属夹杂等。夹渣是一种宏观缺陷。夹渣的形状有圆形、椭圆形或三角形，存在于焊缝与母材坡口侧壁交接处，或存在于焊道与焊道之间。夹渣可以是单个颗粒状分布，也