焊接方法与设备

1、第七章焊接方法与设备1.焊条电弧焊 SMAW1.1工艺特点：灵活性好，可全位置焊接，操作可达性好，复杂结构的各种接头 适用范围广，可焊接工程所用的绝大部分金属材料。质量控制好，接头性能可以达到与母材同等性能要求 生产率较低，熔敷速度和熔敷系数较低，有焊条头损耗 操作技能要求高。1.2焊接设备1.2.1电源的外特性：在其他参数不变情况下，焊接电源的输出电压与输出电流之间的关系。电源的动特性：由焊接回路中的感抗存在，因而弧焊电源的输出电流和输出电压不可能迅速 地按外特性曲线变化，而时要经过适当的延时在能在外特性曲线上的某一点稳定 下来的特性。电弧的静特性：当弧长一定时，两电极间总电压与电流之间的关

2、系曲线称为电弧的静特性曲线。U/vI/A焊接电源陡降外特性U/v5040302010306090120 150 180/A电弧的静特性曲线照明电源平外特性焊接电源陡降外特性弧长1-5弧长1-2电弧稳定燃烧点电弧的静特性曲线I/A114电弧稳定燃烧时对电源外特性的要求电源的负载持续率：工作时的负载时间与总时间之比。1.2.2交流弧焊电源：动铁式弧焊变压器一一BX1型动圈式弧焊变压器一一BX3型抽头式弧焊变压器一一 BX6型弧焊整流器：动圈式弧焊整流器一一ZXG3型晶闸管弧焊整流器一一ZX5型 逆变式（变频式）弧焊整流器一一ZX7型1.2.3焊条：药皮在焊接时熔化形成熔渣，按熔渣中酸性氧化物和碱性

3、氧化物的比例，熔渣为酸性的焊 条称为酸性焊条，反之为碱性焊条。酸性焊条：以酸性氧化物为主的焊条，工艺性好，可交直流两用，电弧柔和，飞溅小，熔渣流动 性好，易于脱渣，焊缝外表美观，不易产生气孔，但焊接时合金元素烧损多，熔 敷金属塑性韧性较差。碳钢焊条 GB/T5117-1995,不锈钢焊条GB/T983-1995碱性焊条：以碱性氧化物和氟化钙为主的焊条。低氢型焊条（包括低氢钠型、低氢钾型和铁粉低 氢型）是碱性焊条。一般要求直流反接，只有当药皮中加入稳弧剂后才可采用交 直两用。碱性焊条脱硫能力强，熔敷金属抗热裂、冷裂和塑性韧性较好。J422结构钢2420MPa/mm 氧化钛钙型交直流J506结构钢

4、2490MPa/mm低氢钾型交直流J507结构钢2490MPa/mm低氢钠型直流低合金钢焊条 GB/T5118-1995,2、焊条药皮的类型:序号药皮类型对应牌号对应型号焊接电源1特殊型XXX 0E XX 002钛型XXX 1E XX 13直流或交流3钛钙型XXX 2E XX 03直流或交流4钛铁矿型XXX 3E XX 01直流或交流5氧化铁型XXX 4E XX 20直流或交流6纤维素型XXX 5EXX 10、11直流或交流7低氢钾型XXX 6E XX 16直流或交流8低氢钠型XXX 7E XX 15直流9石墨型XXX 8E XX 13直流或交流10盐基型XXX 9E XX 13直流3-2型号

5、编制方法字母表示焊条|前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值;第三位数字表示焊条的焊接位 置表示焊条适用于全位置焊接（平焊、立焊、仰焊及橫焊）刃表示焊条适用于平焊及平角焊 策三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类翅*后缀字母为熔數金属的化学成分分类代号* 并以短划“与前面数字分开，若还具有附加化学成分时，附加化学成分直接用元素符号表示，井以矩划 与前面后缀字母分开对于E50XX-X.E55XX-X.E60XX-X型低氢焊条的熔敷金属化学成分分类后 缀字母或附加化学成分后面加字母时，表示耐吸潮焊条。2E43XX E- 焊条 420MPa/mm2E50XX E- 焊条 490MPa/mm焊

6、条直径：1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、5.8.。（二）焊条统一编号的意义焊条通常用型号和牌号来反映其主要性能特点及类别。焊条型号是以焊条国家标准为依据、反映焊条主要特性的一种表示方法。焊条牌号是根据焊条的主要用途及性能特点，对焊条产品的具体命名。由焊条厂家制定。我国焊条行业采用统一牌号：属于同一药皮类型、符合相同焊条型号、性能相似的产品统一命名为一个牌号。如 J422、J507。注意：不管是焊条厂自定的牌号，还是全国焊接材料行业统一牌号，都必须在产品样本或标签、质量证明书 上注明该产品是 符合国标”、相当国标”或不加标注（即与国标不符），以便用户结合产品性能要求，对照标准去选

7、用。每种焊条产品只有一个牌号， 但多种牌号焊条可同时对应一个型号。女口 ：牌号J507RH和J507R，型号均为E5015-G（三）焊条牌号的表示方法通常用一个汉语拼音字母（或汉字）与三位数字表示。如A302 （奥302）、W607 （温607）有的焊条牌号在三位数字后面加注后缀字母和/或数字。如J507RH、A022MO、J422Fe16第一位字母：表示焊条种类；前两位数字：表示熔敷金属强度或合金类型；第三位数字：表示药皮类型及电流种类；数字后面的字母和数字：附加合金元素或焊条特性（具有特殊性能和用途）。如：G高韧性焊条；R压力容器用焊条；Fe 高效铁粉焊条： X 向下立焊用焊条；H 超低氢

8、焊条；RH 高韧性超低氢焊条；(四) 焊条型号的表示方法1、碳钢焊条：根据 GB/T5117-1995 碳钢焊条标准规定，碳钢焊条型号按熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接 电流种类划分。碳钢焊条型号的编制方法：首位字母“ E”示焊条；前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgf/mm 2；第三位数字表示焊条的焊接位置：“ 0和”“ 1表”示焊条适用于全位置焊接；“ 2表”示焊条适用于平焊及平角焊；“ 4表”示焊条适用于向下立焊。第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后面附加字母或数字：“ R表示耐吸潮焊条，“ M表示对吸潮和力学性能有特殊规定的焊条，

9、-1 ”表示冲击性能有特殊规定的焊条。举例：E4303： 43kgf/mm2 ;全位置；钛钙型；交直流两用。E5015： 50kgf/mm 2;全位置；低氢钠型；直流反接。E5018- 1 : 50kgf/mm2;全位置；铁粉低氢型；交流或直流反接；-46C低温冲击保证值 。2、低合金钢焊条：根据 GB/T5118-1995 低合金钢焊条标准规定，低合金钢焊条型号按熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类 型、焊接位置和焊接电流种类划分。低合金钢焊条型号的编制方法：首位字母“ E”示焊条；前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值(kgf/mm2)；第三位数字表示焊条的焊接位置：“ 0和”“ 1表”示

10、焊条适用于全位置焊接；“ 2表”示焊条适用于平焊及平角焊。第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型；后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号，并以短划“-”与前面分开。若还具有附加化学成分时，附加化学成分直接用元素符号表示，并以短划“-”与前面后缀字母分开。如： E5515-B2-V (R317)对于 E50XX-X 、E55XX-X 、E60XX-X 型低氢焊条的熔敷金属化学成分分类后缀字母或附加化学成分后面加字母“R时，表示耐吸潮焊条。举例：(1) E5015-G (J507RH、J507R等)：50kgf/mm 2 (490 MPa);低氢钠型；高韧性(低温冲击保证值)；直流反接；

11、全位置焊接 。(2) E6015-G ( J607RH): 60kgf/mm 2 ( 610 MPa );低氢钠型；超低氢高韧性；(-40 C低温冲击保证值)；直流反接；全位置焊接 。(3) E5515-C1 (W707Ni ):低氢钠型；含 2.5Ni ; 55kgf/mm 2( 540 MPa);高韧性(-70 C 冲击保证值)；直流反接；全位置焊接 。(4) E5515-C2 ( W907Ni ):低氢钠型；含 3.5Ni ; 55kgf/mm 2(540 MPa);高韧性(-90 C 冲击保证值)；直流反接；全位置焊接 。(5) E5515-B1 ( R207):低氢钠型；0.5Cr-

12、0.5Mo ; 540 MPa，常温冲击保证值；直流反接；全位置焊接。(6) E5515-B2 (R307):低氢钠型；1Cr-0.5Mo ; 540 MPa，常温冲击保证值；直流反接；全位置焊接。(7) E5515-B2-V (R317):低氢钠型；1Cr-0.5Mo-V ; 540 MPa，常温冲击保证值；直流反接；全位置焊接。(8) E6015-B3 (R407):低氢钠型；2.5Cr-1Mo ; 590 MPa，常温冲击保证值；直流反接；全位置焊接。2.埋弧焊SAW电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。2.1按送丝方式：等速送丝一一适用细丝或大电流密度。变速送丝（弧压自动调节、弧压或电流反

13、馈调节）一一适用粗丝或低电流密度。2.2埋弧焊机构造常用埋弧焊机包括电源、机械系统、控制系统三部分。电源：有交流和直流（反接）两种，常用交流电源有BX2-1000常用的直流电源有 ZXG-1000R ZXG-1250RZDG-1000R机械系统：送丝机构、导电嘴、行走车、机头调节机构、焊剂回收等控制系统：电源外特性控制、运丝控制、小车拖动控制、引弧熄弧程序自动控制等。2.3焊接材料选用焊剂：HJ431 HJ 焊剂（熔炼型）4焊剂的类型及氧化锰的含量：高锰。3表示焊剂的类型及 SiO2和CaF2的平均含量：高硅低氟。1 表示同类焊剂中多种焊剂的编号。SJ101SJ烧结第1位数：代表熔渣渣系，1氟

14、钙型第2、3位数：表示同一渣系类型中不同的牌号，依自然顺序排列。01表示第1种烧结焊剂。1.高锰高硅焊剂配合低碳钢焊丝H08A.,重要结构可配用中锰焊丝 H08MnA;2高硅低锰或无锰焊剂配以高锰焊丝H08Mn2 H10Mn2 H10MnSi H08MnMoA 等3焊接强度级别较高的低合金钢时，选用中锰中硅或低锰中硅焊剂配以相应的合金钢丝。4合理的焊丝与焊剂的匹配应根据焊接工艺评定后确定。5焊剂与焊丝的匹配不能死搬硬套，要根据工件的特点，如焊缝的熔敷金属中母材的所占比例（熔合比），焊接热作用下的焊缝区的组织与性能的变化。如H08A焊丝可用于 Q345钢的I型接头平对接，由于熔敷金属中母材成份比

15、例大，焊缝的成份与母材接近，力学性能不会低于母材。焊接法锦泰产品名称相当规格规格熔敷金属物理性能之一例熔敷金属化学成份之一例（Wt%）主要用途焊剂焊丝抗拉强 度MPa屈服强 度MPa延伸 度%冲击值Jc）CSiMnTi其它JF-AJW-2AWSF7A0-EL82.4-4.85004052958 (-18 )0.050.441.12适合高速焊接及填角焊， 焊道成 形及脱渣性优良，对锈板不敏 感，单、双极，交直流电源皆可。SAW埋弧 焊JF-AJW-3AW7A0-EV12K2.4-4.85404303060 (-20 )0.070.541.48适合高速焊接及填角焊， 焊道成 形及脱渣性优良，对锈板

16、不敏 感，单、双极，交直流电源皆可。JF-BJW-1AW7A2-E-H42.4-4.85804903261 (-30 )0.050.471.72适用于结构物单层、多层焊，多 电极焊，焊接作业性良好，焊道 有较佳的韧性。JF-NJW-3AWFAEM2K2.4-4.85504603270（ -30）0.050.331.50适用于结构物单层、多层焊，多 电极焊，焊接作业性良好，焊道 有较佳的韧性。JF-BJW-3AW7&EM2K2.4-4.85784952960（ -60）0.080.521.65适用于焊接结构物多层焊，造 船、重型机械、钢构等，焊接作 业性良好。JF-BJW-5AWFAEM3k2.

17、4-4.85284502978（ -30）0.080.561.27适用于焊接结构物单层、多层焊 多电极焊，焊接作业性良好。JF-BJW-7AWSF7A2-EG2.4-4.854850331165（-30）0.070.381.52Ti.B:适量适用于厚板焊接如输油钢管、钢构箱型柱、压力容器等，焊接作业性良好，冲击性能优良。JF-BJW-9AWSF8A4-EG2.4-4.86405502848（ -40）0.110.351.32适量Mo:0.25适用于厚板焊接如输油钢管、钢 构箱型柱、压力容器等，焊接作 业性良好，冲击性能优良。JF-60HJW-9AWSF8A0-EG2.4-4.861050025

18、74（ -20）0.110.201.18适量Mo:0.27适用DH36 EH36,28mn以上厚板， 大入热量单层焊接，焊道性能优 良，可单极或多极焊。2.4焊接工艺参数焊接电流影响：其它条件不变时，随着焊接电流的增加，熔深成正比增加，熔宽略有增加，同时由 于焊丝熔化量的增大而促使余高加大。电弧电压影响：其它条件不变时，随着电弧电压的增加熔宽将显著增加，而熔深和余高则略有减小。 在同等条件下，直流反接的熔宽要略大于直流正接。焊接速度的影响：随着焊接速度的增加，焊接热输入随之减少，熔宽、熔深、余高都相应减小。有 的工人为了单追求产量，把焊接速度和电流配得很大，虽生产效率提高了，但焊缝质量严重下降

19、，熔池长度大于宽度510倍，结晶方向与焊缝方向垂直，熔深浅薄。虽焊脚高度达到，外形上也不违反要求，但焊接参数严重超出，是一大缺陷。1. 要注意焊丝与焊剂的匹配2. 焊剂烘干，特别是厚板。3. 埋弧焊对油污和水较敏感，必须重视坡口的清洁焊缝处，坡口不能有锈，水油污。4. 焊接参数要控制，不能为快而用大电流，大速度。焊缝表面冷却成形纹成长尖形为不合格 焊缝。焊接速度过大，表面焊纹呈尖角形5. 厚板的点位焊前和焊前的预热、层间温度控制、后热和焊后热处理是工艺的重要内容。2.5焊接裂纹结晶裂纹：SP等杂质形成低熔点共晶，Mn与S结合成MnS而除S。氢致裂纹：多发生在热影响区，也是延迟裂纹，氢的溶解度随

20、温度下降而降低。氢原子聚合成氢分 子，在金属内部造成很大的压力。其它冷裂纹：在低温、厚板、大拘束情况下，会产生包括氢致裂纹在内的各种冷裂纹，并具延迟性 和时效性，是预防的重点。3.气保焊GSAW熔化极惰性气体保护焊 MIG熔化极混合气体保护焊 MAGCO2气保焊 半自动实芯焊丝气保焊GMAW钨极氩弧焊TIG3.1 CO2气保焊3.1.1特点：焊接生产率高，焊中厚板时可选用较粗1.6的焊丝，实现大电流，细颗粒过渡，可不开坡口和小开坡口。焊薄板时可选用细焊丝，0.81.2，小电流熔滴短路过渡，焊接变形小。相对埋弧焊对油污、 水不敏感，具抗潮湿和抗锈能力。焊缝中含氢量较低， 不易产生冷裂纹。3.1.

21、2C02焊接设备CO2气体保护焊焊接设备：焊接电源、控制箱、送丝机构、焊枪及供气系统组成。自动CO2气体保护焊设备还配有行走小车或悬臂梁等。3.1.3 CO2气保焊缝的缺陷：1气孔：主要有三种，一氧化碳气孔，氢气孔和氮气孔。原因是：焊丝中脱氧元素不足，气体保护作用不良，焊缝金属熔解了过量的氢。2. 飞溅：粗丝焊较严重。减少飞溅的措施：采用药芯焊丝，飞溅率是实芯丝的三分之一；限制焊丝的含C量；采用混合气体保护。减少焊枪倾角，越垂直飞溅越少。电流选择恰当。3. 未熔合：这是气保焊最严重的缺陷，造成原因是焊接速度过慢，人为填充焊缝产生堆敷，使熔卜 08 In2 Si A化金属下流造成。优质，s、P=

22、0.030% Si 500MPa，屈服强度（d 0.2） 420MPa，伸长率（3 5, %）淳2焊剂：JF-600产品名称相关规格规格熔敷金属力学性能之一屈服强度抗拉强度延伸率%冲击值C C SiMnTi 其它JF-AAWS F7A0-EL8 2.4-4.8 405 500 2958(-18)0.05 0.44 1.12JF-BAWS F7A4-EH142.4-4.8 490 580 3261(-40)0.05 0.47 1.72JF-N AWS F7A2-EM12K2.4-4.8 460 550 32 70(-30)0.05 0.331.5JF-600 AWS FES70-ES-G-EW2

23、-1.6 505 578 27 46(-20)0.14 0.1 1.58丝极电渣焊设备:成都振中电焊机厂ZZ-ESW-3000 龙门丝极电渣焊机ZZJ-ESW 简易龙门丝极电渣焊机适用隔板厚度适用隔板厚度16100mm, 适用箱柱16100mm, 适用箱柱3001500mm3001500mm4.2 熔嘴电渣焊焊丝：焊Q235用： H08MnA焊Q345用： H08MnA+Si (JW-3)HJ360 是熔炼型中锰高硅中氟焊剂。 为棕红色至浅黄色的玻璃状颗粒,粒度为2.0-0.28mm (10-60目）。可交直流两用，直流时焊丝接正级。电渣焊时具有稳定的电渣过程，并有一定的脱硫能力。用途：主要用

24、于电渣焊，配合H10MnSi, H10Mn2 H08Mn2MoV等，焊接低碳钢及某些合金钢大型结构（Q235 20g、16Mn 15MnV 14MnMo及18MnMoNb，如轧钢机架，大型立柱或轴等。箱型柱电渣焊接时隔板厚度及焊接参数的相关推荐（熔嘴式） ：1） 需要焊接的高度在 350mm以下时，隔板的最薄厚度可以在16mm，两块挡板的厚度为 25mm,选用8的熔嘴，预留的小方孔在16x22，焊接参数在360A-40V。2）需要焊接的高度在 350mm-450mm时，隔板的最薄厚度可以在 18mm ,两块挡板的厚度为 25mm,选用 8的熔嘴，预留的小方孔在18mmx25mm，焊接参数在 3

25、70A-41V。3）需要焊接的高度在 450mm-550mm以上时，隔板的最薄厚度可以在 20mm ,两块挡板的厚度为 25mm,选用8的熔嘴，预留的小方孔在20mmx25mm，焊接参数在 380A-42V。4）需要焊接的高度在 550mm-650mm时，隔板的最薄厚度可以在 20mm ,两块挡板的厚度为 25mm,选用 10 的熔嘴，预留的小方孔在 20mmx25mm ，焊接参数在 400A-44V。5）需要焊接的高度在 650mm-800mm时，隔板的最薄厚度可以在 25mm ,两块挡板的厚度为 25mm,选用 12 的熔嘴，预留的小方孔在 25mmx25mm ，焊接参数在 420A-45

26、V。6）在焊接过程中，8和10的熔嘴使用 2.4或2.5的焊丝，12的熔嘴使用 3.2的焊丝。7）以上的参数都是在通常焊接过程中总结出来的最小值,用户根据实际工件的情况,主板越厚时应该将隔板到主板之间的距离适当的加大（最大没有超越32mm）,参数也应相应变化。目前公司箱型柱内隔板很多车间都采用 三面气保焊，一面电渣焊 的焊接方法。我公司现行的电渣焊方式的缺点 易造成变形：电渣焊的焊接热输入量很大，只有一面进行电渣焊焊接时，两边的受热不均匀。容易造成构件的有害变形。特别是截面小，板比较薄的箱型柱，更容易产生大的变形。箱型柱一旦变形严重，很难校正 . 熔嘴直径与工件不匹配。 箱型柱内隔板与箱板的焊

27、缝通常要求全熔透焊缝，使用气保焊焊接，需要对隔板进行开坡口加垫板。焊缝的横向收缩容易使箱板变形, 往往要加撑工艺隔板。 当隔板之间间距较小或当隔板的厚度比较厚时, 焊接操作困难,质量难以保证。必须尽快推行双边电渣焊，对箱型柱的内隔板采用同时、对称双边电渣焊的焊接方式单边电渣焊是不符合图纸和规范要求的，质检部门应对照规范和图纸进行质检工作。内隔板边与箱 板之间的间隙不得大于1mm,所以要严格检查隔板。有的分厂根本没有箱柱生产和电渣焊的工艺。还是按照习惯在做，按自已的想象在做，质检员也是按自已的想象来质检，甚至有只看最后结果的错误观点。推行双边电渣焊的优点 减小焊接变形：箱型柱两边同时焊接，两边的

28、热输入量差不多，可以有效的减小构件的变形。 提高效率、降低成本：任何厚度的工件都不需开坡口，只需焊接端面之间保持2535mm的间隙即可一次焊成，省工省料，成本低 焊缝质量稳定：相对于气保焊，电渣焊垂直或近于垂直的焊接位置有利于防止产生气孔及夹渣等 焊接缺陷。焊缝金属比较纯净，渣池机械保护好；熔池存在时间长，低熔点夹杂物和气体易排出，不易 产生气体和夹渣；脱硫、脱磷充分 焊接应力小：适于焊接塑性较差的中碳钢和合金结构钢，冷却速度慢，应力较小。熔嘴电渣焊设备：成都振中电焊机厂ZH-2*1250熔嘴电渣焊机主体垂直升降距离 1300mm,机头横向移动距离 2*1000mm熔嘴与丝极电渣焊机的比较：购买成本：丝极机是熔嘴机的2-3倍。生产效率：丝极的焊接速度高于熔嘴的，有较高的生产效率。使用成本：丝极的焊接成本只相当于熔嘴的一半左右。维修成本：熔嘴的略低于丝极的。操作性：熔嘴简单，丝极稍复杂。可焊板厚：熔嘴：单丝1