焊接基本原理要点

1、焊接：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺。比热流：单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。焊接温度场：焊件上包括内部某瞬时的温度分布称为温度场。稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间而变动时，称为稳定温度场；随时间而变动时，称为 非稳定温度场。准稳定温度场：经过一段时间后达到饱和状态，形成暂时稳定的温度场。焊接线能量：电弧在单位焊缝长度上所释放的能量。熔滴比表面积：熔滴的表面积与其质量之比.s = a / v=3 / r短渣：随温度升高粘度急剧下降，随温度下降粘度急剧上升。（适用所有焊）长渣：随温度升

2、高粘度下降缓慢的熔渣。联生结晶：焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半融化的晶粒为核心 内生长，生长方向为散热最快方向，最终长成柱状 向晶粒。晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式为联生结晶。竞争生长：晶粒长大具有一定结晶位向，当晶粒最大结晶位向与散热最快方向一致，最有利于晶粒长大，晶粒优先得到生长，当这两个方向不一致时，晶粒长大停止。短段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在50至400mm在这种情况下, 前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。长段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在 1m以上，在这种情况下， 前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。焊接热循环：焊接过程中热

3、源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低 而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。碳当量：把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含 量。焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发 生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。焊接拘束度：r单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位 移所需要的力。焊接拘束应力：热应力、组织应力、结构自身拘束条件所造成的应 力，三种应力的综合作用统称为拘束应力。焊接的优点 :成形方便、生产成本低、适应性强1、节省材料，减轻结构重量，经济效益好；2、生产周期短、效率高；3、结构强度高，接头密封性好；4、易实现机械化和自动化

4、。1、co2气体保护焊接低合金钢应采用何种焊丝？为什么?答：co2保护可防n,但不能去o。根据硅镒联合脱氧原则应采 用si,mn高的焊丝或药芯焊丝，以利于脱氧。2、焊接化学冶金过程的特点是什么？答：1、焊条熔化及熔池形成；（焊条的加热及熔化、熔池的形 成）2 、焊接过程中对金属的保护；（保护的必要性、保护的方 式和效果）3 、焊接化学冶金反应区及其反应条件；（药皮、熔滴和熔 池反应区）4 、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系；（熔合比与熔滴 过渡特性的影响）5 、焊接化学冶金系统及其不平衡性；3、低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？答：低氢焊条的特点是焊缝金属含氢量极低，焊缝的塑性、韧性

5、较高，适用于各种重要焊接结构和大多数低合金钢。由于这类焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。4、焊接时为什么要进行保护，常用措施有哪些？答：无保护的危害：1 、焊接工艺性能变差、2、焊缝成分显著变化（有益合金元素减少、有害杂质增加）3、焊缝力学性能降低、措施：1）、气体保护（惰性气体、co2混合气体）2）、熔渣保护（埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯 焊丝焊接）3）、渣气联合保护4）、真空保护5）、自保护5、熔池的形状和尺寸和焊接工艺参数的关系？答：6、熔渣的作用1）、机械保护作用；2）、改善焊接工艺性能作用；3）、冶金处理作用7、选择脱氧剂的原则1）、脱氧剂在焊接温度下对

6、氧的亲和力应比被焊金属对氧的亲和 力大；2）、脱氧的产物应不溶于液态金属，其密度也应小于液态金属密 度；3）、必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性能的影响 8、焊接时金属氧化的途径有哪些？焊条电弧焊时熔滴过渡 特性焊接区气体的来源？答：金属氧化途径：1、自由氧对金属的氧化、2、co两金属的氧化、3、水蒸气对金属的氧化、4、混合气体对金属的氧化焊接区气体的来源：1、焊接材料、2、热源周围空气、3、焊条和焊件表面存在铁锈、油漆和吸附水等4 、母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体9、为什么不锈钢焊条的长度较短？答：不锈钢电阻较大，焊接过程中产生的电阻热较高，导致焊条 药皮发红乃至脱落，焊接区

7、得不到保护，导致焊接工艺性能、冶金性 能和机械性能变差。10、为什么酸性焊条用 mn脱氧而碱性焊条用 si、mn ti联 合脱氧？答：酸性焊条含sio2多，与mno2f成复合氧化物降低氧含量， 使渣中mno治量降低，浓度降低，从而使熔敷金属中的氧化物向渣 中过度，达到脱氧目的。在碱性渣中mno勺活度系数较大，不利于 mn脱氧，而碱性渣中 si的脱氧效果较好，si的脱氧能力比mn大，但生成的sio2熔点高， 不易聚合为大的质点，不易从钢中分离易造成夹杂， mn和si按适当 比例加入金属中进行联合脱氧时可以得到较好的脱氧效果。11、s、p对焊接质量的危害？控制措施？为什么碱性渣有利于脱s、p。答：

8、s的危害：降低冲击韧性和抗腐蚀性、产生结晶裂纹倾向更大。措施：1）、限制焊接材料含s量：母材、焊丝、药皮或焊剂2） 、用冶金方法脱sp的危害：减弱晶粒间结合力、冲击韧度降低、脆性转变温度升高。措施：限制母材、填充金属、药皮和焊剂中的含 p量。（药皮和焊剂中的镒矿是导致焊缝增磷的主要来源）脱s:碱度大，则mno cao?碱性氧化物就多，从而与系统中的s形成cas等不溶于钢液的物质，有利于脱 so脱p:增加熔渣的碱性可减少焊缝中的含 p量。12、n、h o对焊接质量有哪些影响？控制焊缝中 n h o量的主要 措施是什么？答：n促使焊缝产生气孔、促使焊缝金属时效脆化、提高焊缝金 属强度、降低塑性韧性

9、。措施：1、焊接区的保护（主要来源于周围的空气）2 、焊接工艺参数（尽量采用短弧焊、增加焊接电流和焊丝直径）3 、合金元素（增加焊丝和药皮中的含 c量可降低焊缝中的含n量）h对焊缝的影响：氢脆（室温或低于室温发生）、白点（鱼眼）、 气孔、冷裂纹。措施：1、减少氢的来源（限制焊接材料中的 h清除气体中的水份、清除焊件表面的油污和杂质）2、焊接过程中利用冶金加以去除（药皮焊剂中加入氟化 物、加入稀土）3、工艺处理4、焊后脱氢处理o 对焊缝的影响：随着含氧量的增加，具强度、塑性、韧性都 明显下降、引起热脆、冷脆和时效硬化、形成气孔、影响焊接过程的 稳定性。（为了减少焊缝含氢量，改进电弧特性有时故意加

10、入一定量 的氧化剂）措施：1、纯化焊接材料2、控制焊接工艺参数3、脱氧 13、手工电弧焊冶金过程分几个阶段，个反应阶段条件有何 不同，主要进行哪些物理化学反应？答：1、药皮反应区，主要物化反应：水分的蒸发、某些物质的分 解、铁合金的氧化。2、熔滴反应区，特点：熔滴温度高、接触面积大、时间短、熔 滴与熔渣发生强烈混合。主要反应：气体的分解和溶解、金属的蒸发、金属及其合 金成分的氧化还原。3、熔池反应区：温度高，接触面积小、时间长、熔池温度分布 不均匀。14、焊条型号 牌号，如 e4207 j557答：第三位数表示焊条焊接位置，0、1用于全位置焊；2适用于 平焊及横角焊；4用于向下立焊。e4207

11、:焊条型号，熔敷金属的最低抗拉强度为 420mpa适用于 全位置焊的焊条。j557:焊条牌号，熔敷金属抗拉强度不低于 550mpal勺结构钢焊15、药皮的作用：1、机械保护作用2、冶金处理作用3、改善工 艺性能。16、焊芯的作用：导电、填充金属。17、焊芯的要求：1、碳含量尽量低2、镒的含量合适3、硅含量尽可能少4、硫、磷严格控制5、电阻率低，夹杂物少。18、焊条的工艺性能包括哪些方面，对焊接质量有何影响？答：1、焊接电弧的稳定：影响焊接过程的连续性和焊接质量。2 、焊缝形成：影响焊接接头的力学性能。3 、各种位置焊接的适应性：工艺性能良好的焊条能适应空 间全位置焊接。4、飞溅：过多的飞溅会破

12、坏正常焊接过程，降低焊条的熔敷 效率，增加清理工作量。5、脱渣性：脱渣性差不仅清渣困难，降低焊接生产率，还会 产生夹渣的缺陷。6、焊条熔化速度：加入铁粉，可以提高焊条的熔化系数。7、焊条药皮发红：药皮发红引起焊接工艺性能恶化，严重影 响焊接质量。8、焊接烟尘：烟尘含有各种致毒物质，污染环境，危害焊工健 康。19、焊缝中的气孔的种类及分布特征？答：析出型气孔：氢气孔、氮气孔氢气孔：焊缝表面，断面形状多为螺钉状，从焊缝表面看呈圆喇叭口形，气孔的四周有光滑内壁。氮气孔：焊缝表面，蜂窝状，表面光滑。反应型气孔：ccn孔co 气孔：焊缝内部，条虫状，表面光滑。20、熔池的凝固特点？答：1、熔池体积小，冷

13、却速度大；2 、熔池中的液态金属处于过热状态；3 、熔池是在运动状态下结晶。21、焊缝金属中的偏析主要有哪几种？答：焊缝中的化学成分不均匀性：1、显微偏析；4 、区域偏析；3、层状偏析。22、稀土元素在焊接冶金过程中的作用？1 ：1、脱氧、脱氢、脱氮；2、改变夹渣物形态，提高焊缝性能2 、减少裂纹4、细化晶粒，提高接头强度和塑性。23、简述熔池结晶形态，并分析结晶速度、温度梯度和浓度对结晶形态的影响？答：结晶形态分为柱状晶（平面晶、胞晶、树枝状晶）、等轴晶（树枝状晶）。平面晶t胞状晶t胞状树枝晶t树枝状晶t等轴晶r为结晶速速；c 口为溶质浓度;g为温度梯度：g0时形成平面晶；g0时形成树枝状晶

14、。当r和g不变时，随着c口的提高，成分过冷增加，结晶形态从平面 晶到等轴晶。当g和c。一定时，结晶速度r越快，成分过冷的程度越大，结晶形 态从平面晶到等轴晶。当c口和r 一定时，随着g的提高，成分过冷程度减小，结晶形态从 等轴晶到平面晶。24、焊缝金属中夹杂主要有哪几种，如何控制？答：夹杂主要为：氧化物、氮化物和硫化物。措施：1、最重要是正确选择焊条、焊剂，使之更好的脱硫、脱氧；3 、控制其来源，严格控制母材和焊材中杂质含量；4 、选用合适的焊接工艺参数，以利于熔渣浮出；5 、多层焊时，应注意清除前层焊缝的熔渣；6 、焊条要适当的摆动，以便熔渣浮出；7 、操作时注意保护熔池，防止空气进入。25

15、、焊缝中的气孔的危害及控制措施？答：气孔的危害：1、减小有效截面积；2、应力集中；3、塑形韧性下降；4、疲劳强度下降；5、致密性。措施：1、降低母材和电极金属中气体含量；8 、消除和减少被金属吸收的气体和焊接材料中的水分，表面油污、水分和铁锈等。9 、选择合适的焊接工艺参数、电流种类及操作技巧。焊接时规范要保持稳定，并适当配合摆动，利于气体逸出。26、由焊缝边缘到焊缝中心，结晶形态变化趋势？答：r和c。增大，g减小，结晶形态由平面晶到等轴晶。27、焊接热过程的主要特点是什么？答:1、加热温度高；2、加热速度快；3、高温停留时间短；10 、自然条件下连续冷却；5、局部加热。28、焊接热循环的主要

16、参数有哪些？答：1、加热速度；2 、加热的最高温度；3 、在相变温度以上的停留时间；4、冷却速度和冷却时间。29、热影响区过热区脆化的原因？答：1、粗晶脆化：焊接过程中由于受热的影响程度不同，在 过热区发生严重的晶粒粗化。2 、组织脆化：由于热影响区出现 m-a组元、上贝氏体、粗大魏氏体等脆性组织造成。3 、热影响区的热应变时效脆化：由加工的局部应变、塑性变形等引起。30、对于易淬火钢，为了降低 haz淬硬倾向，应适当增加焊 接线能量还是减少焊接线能量？答：适当增加焊接线能量。易淬火钢易产生淬硬的 m组织，而 m组织的形成和冷却速度有关，冷却速度越慢形成m组织可能性越小。 适当增加能量，有利于

17、减缓冷却速度，阻止 m淬硬组织的形成，降低 haz卒硬倾向。（对于不易淬火钢：应适当减少焊接线能量。不易淬火钢产生淬硬倾向的原因是近缝区晶粒过热粗大造成，适当减少能量 有利于减少近缝区晶粒在高温的停留时间， 减小晶粒粗化程度，降低 haz卒硬倾向。）31、焊接条件下组织转变与热处理条件下组织转变有何不同？答：32、不易淬火钢和易淬火钢haz危化的主要原因分别是什么？答：33、比较在相同条件下焊接和热处理45钢，哪种的近缝区淬硬倾向大，为什么？答：焊接的大。对于不含碳化物合金元素的不易淬火钢 45钢，不 存在碳化物溶解过程，不易形成淬硬组织 m因此热处理淬硬倾向小； 在焊接条件下，峰值温度高导致

18、近缝区晶粒严重粗化， 提高了淬硬倾 向，故淬硬倾向焊接比热处理条件下要大。34、比较在相同条件下焊接和热处理40cr钢，哪种的近缝区淬硬倾向大，为什么？答：热处理的大。根据金属学原理可知，碳化物合金元素只有充 分溶解在奥氏体的内部，才会增加奥氏体的稳定性，易形成淬硬组织 m,即增加淬硬倾向。在热处理条件下，有充分的时间使碳化物合金元 素向奥氏体内部溶解，形成淬硬组织 ml而在焊接条件下，由于加热 速度快，高温停留时间短，合金元素不能充分溶解在奥氏体中，不易 形成淬硬组织m,因此降低了淬硬倾向。34、为什么高强钢焊接时易在近缝区产生冷裂纹?答：高碳钢的碳当量高，淬硬倾向大，因而冷裂纹倾向大 由于焊缝金属的含碳量低，相变温度高，在较高的温