项目六焊接加工入门

1、项目六焊接加工入门 焊接：是利用加热或加压（或者加热和加压），使分离焊接：是利用加热或加压（或者加热和加压），使分离 的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成 原子间的结合的连接方法。在机械制造、建筑、原子间的结合的连接方法。在机械制造、建筑、 车辆、石油化工、原子能、航空航天等部门得到车辆、石油化工、原子能、航空航天等部门得到 广泛运用。广泛运用。焊接的特点：焊接的特点：优点：优点：1）连接性能好，密封性好，承压能力高）连接性能好，密封性好，承压能力高 ；2）省料，重量轻，成本低；）省料，重量轻，成本低；3）加工装配工序简单，生产周期短）加工装配工

2、序简单，生产周期短 ；4）易于实现机械化和自动化。）易于实现机械化和自动化。 缺点：缺点：1 1）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便 ；2 2）焊接接头的组织和性能往往要变坏；焊接接头的组织和性能往往要变坏；3 3）要产生焊接残余应力和焊接变形；要产生焊接残余应力和焊接变形； 4 4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。 焊接方法可分为：焊接方法可分为： 1 1）熔焊：利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热到熔熔焊：利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分

3、化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体的工艺方法。金属连接成为一个整体的工艺方法。 2）压焊：在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。）压焊：在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。3）钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙）钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。 v(a) (b)v熔焊焊接头的组成va)对接头 b)搭接接头v1-熔焊金属 2-熔合区 3-热影响区 4-母材焊缝各部分名称 二二 焊接方法焊接方法 焊接方法的种类很多，按照焊接过程的物理特

4、点可分为熔焊、焊接方法的种类很多，按照焊接过程的物理特点可分为熔焊、压焊和钎焊三类。常用焊接方法有压焊和钎焊三类。常用焊接方法有: 熔焊熔焊 堆焊与喷涂堆焊与喷涂 高能焊高能焊 电渣焊电渣焊 电弧焊电弧焊 气焊气焊 激光焊激光焊 电子束焊电子束焊 等离子弧焊等离子弧焊 气体保护焊气体保护焊 埋弧焊埋弧焊 焊条电弧焊焊条电弧焊（一）手工电弧焊（一）手工电弧焊v电弧焊：是熔化焊中最基本的焊接方法，它也是在各种焊接方法中应用最普遍的焊接方法，其中最简单最常见的是使用电焊条的手工焊接，称为手工电弧焊或简称手弧焊。v 这种方法设备简单，灵活方便，尤其适于结构形状复杂、焊缝短或弯曲的焊件和各种不同空间位置

5、的焊缝焊接。1、手弧焊的焊接过程v将电焊机的输出端两极分别与焊件和焊钳连接，如图所示。再用焊钳夹持电焊条。焊接时在焊条与焊件之间引出电弧，高温电弧将焊条端头与焊件局部熔化而形成熔池。然后，熔池迅速冷却、凝固形成焊，促使分离的两块焊件牢固地连接成一整体。焊条的药皮熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，熔渣冷却后形成渣壳依旧覆盖并保护在焊缝上。最后将渣壳清除掉，焊接接头的工作就此完成。焊条电弧焊的工作原理和典型的装置 1-热影响区 2-弧坑 3-焊缝弧坑 4-焊芯 5-绝缘手把6-焊钳 7-用于导电的裸露部分 8-药皮部分 9-焊条10-焊缝金属 11-地线夹头12-渣防护层 13-焊接熔池14-气体保护

6、15-焊条端部分形成的套筒 16-焊件 17-焊条药皮1 焊接电弧焊接电弧（1）. 焊接电弧的产生焊接电弧的产生 焊接电弧是在焊条与工件之间产生的强烈、持久又稳焊接电弧是在焊条与工件之间产生的强烈、持久又稳定的气体放电现象。焊接引弧时，焊条和工件瞬间接触形定的气体放电现象。焊接引弧时，焊条和工件瞬间接触形成短路，强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化甚至蒸成短路，强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化甚至蒸发，当焊条提起时，在电场作用下，热的金属发射大量电发，当焊条提起时，在电场作用下，热的金属发射大量电子，电子碰撞气体使之电离，正、负离子和电子构成电弧。子，电子碰撞气体使之电离，正、负离子和电子

7、构成电弧。（2）. 焊接电弧的结构焊接电弧的结构 电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成，如图所示。部分组成，如图所示。1）阴极区：电子发射区，热量约占）阴极区：电子发射区，热量约占36%，平均温度，平均温度2400K；2）阳极区：受电子轰击区域，热量约占）阳极区：受电子轰击区域，热量约占43%，平均温度，平均温度2600K；3）弧柱区：阴、阳两极间区域，几乎等）弧柱区：阴、阳两极间区域，几乎等于电弧长度，热量于电弧长度，热量21%，弧柱中心温度可，弧柱中心温度可达达60008000K。电弧的结构示意图电弧的结构示意图2、焊机v手弧焊的主要设备是弧焊机，简称为电焊

8、机。电焊机是焊接电弧的电源。电焊机按所提供的焊接电流种类不同可分为交流电焊机和直流电焊机两类。v（1）.交流电焊机v交流电焊机又称弧焊变压器，是一种特殊的降交流电焊机又称弧焊变压器，是一种特殊的降压变压器，它是由降压变压器、阻抗调节器、压变压器，它是由降压变压器、阻抗调节器、手柄和焊接电弧等组成。手柄和焊接电弧等组成。图为BX3-300型结构。v常用的交流电焊机型号有：BX3300、BX1330、BX1400、BX3500等。BX3-300型交流弧焊机 （2）.整流器式电焊机v整流式直流电焊机，又称弧焊整流器或整流焊机。v整流弧焊机是由交流变压器、整流器、磁饱和电抗器、输出电抗器以及控制系统等

9、组成。其中整流器是由大功率硅整流元件构成，它是将电流由交流变为直流供焊接使用。磁饱和电抗器相当一个很大的电感，使电源获得下降特性。焊接电流的调节是通过电流控制器来改变磁饱和电抗器控制绕组中直流电的大小。整流弧焊机的输入端电压一般为单相220V 、380V 或三相380V；空载电压一般为6090V；工作电压一般为 2540V。 v常用的整流弧机型号有ZXG300、ZXG500等 整流器式直流电焊机 (a) (b)直流甩弧焊的正接与反接a)正接法 b)反接法三、电焊条v电焊条（简称焊条）是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。v1.焊条的组成和作用v焊条是由焊芯和药皮两部分组成。v 焊芯 焊芯是焊条内的

10、金属丝。它的作用有两个：v起到电极的作用。即传导电流，产生电弧。v形成焊缝金属。焊芯熔化后，其液滴过渡到熔池中作为填充金属，并与熔化的母材熔合后，经冷凝成为焊缝金属。焊条的纵截面1-焊芯 2-药皮 3-焊条夹持端 d-焊条直径 L-焊条长度v 药皮 药皮是压涂在焊芯上的涂料层。它是由矿石粉、有机物粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。药皮的主要作用有三个：v 改善焊条的焊接工艺性能：容易引燃电弧、稳定电弧燃烧，并减少飞溅等。v 机械保护作用：药皮熔化后造成气体和熔渣，隔绝空气，保护熔池和焊条熔化后形成的熔滴不受空气的侵入。v 冶金处理作用：去除有害元素（氧、氢、硫、磷），添加有用的合金

11、元素，改善焊缝质量。4.焊条的分类、型号及牌号v 焊条的分类v焊条的品种繁多，有如下分类方法：v 按用途进行分类 我国现行的新国标按用途分为八大类型：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条及焊丝、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条和铝及铝合金焊条。v 按药皮熔化成的熔渣化学性质分类 将焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类。v 按焊接工艺及冶金性能要求、焊条的药皮类型来分类 将焊件分为十大类，如氧化钛型、钛钙型、低氢钾型、低氢钠型等。v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。v现以碳钢焊条其型号编制方法为：字母“E”表示焊条；E后的前两位数字表示熔敷金属抗拉强度

12、的最小值，单位为Mpa；第三位数字表示焊条的焊接位置，若为“0”及“1”则表示焊条适用于全位置焊接（即可进行平、立、仰、横焊），“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药皮类型及焊接电流种类，如为“03”表示钛钙型药皮、交直流正反接，又如“15”表示低氢钠型、直流反接。 v6.焊条的牌号v焊条牌号是指除焊条国家标准的焊条型号外，考虑到国内各行业对原部标的焊条牌号印象较深。因此仍保留了原焊条分十大类的牌号名称 。v7.酸性焊条与碱性焊条v在熔渣中酸性氧化物（如SiO2）比碱性氧化物（如CaO）多的一种焊条则称为酸性焊条。酸性焊条应用广泛，适用于

13、交直流电焊机，焊接工艺性能好，对锈、水、油污等产生气孔的因素敏感性小，但添加给焊缝的合金元素少，焊缝的力学性能差，特别是冲击韧性较差，容易产生热裂缝。 8.焊条的选用焊条的选用v1）等强度原则；）等强度原则；v2）同成分原则；）同成分原则；v3）抗裂性要求；）抗裂性要求；v4）抗气孔要求；）抗气孔要求；v5）低成本要求。）低成本要求。第二章 手弧焊焊接工艺及操作方法 v一、手弧焊工艺一、手弧焊工艺v（一）、焊接接头与坡口型式（一）、焊接接头与坡口型式v1、 焊接接头 焊接接头是指用焊接方法把两部分金属连接起来的连接部分 v最基本的焊接接头形式有四种：v（1）、对接接头 即对接接头焊缝，简称对接

14、。v（2）、角接接头 即角接接头焊缝，简称角接。v（3）、形接头 即T形接头焊缝，简称丁字接。v（4）、搭接接头 即搭接接头焊缝，简称搭接。v对接接头受力比较均匀，使用最多，重要的受力焊缝应尽量选用。 焊接接头型式和坡口型式a)对接接头 b)角接接头 c)T形接头 d)搭接接头v（二）、焊接的空间位置：焊缝在结构上的位置不同时，（二）、焊接的空间位置：焊缝在结构上的位置不同时，对施焊的难易程度影响很大，从而也影响了焊接质量和对施焊的难易程度影响很大，从而也影响了焊接质量和生产率。生产率。 v（三）、焊接规范参数的选择（三）、焊接规范参数的选择v1、焊条直径与焊接电流的选择v2、焊接速度的选择v

15、3、焊弧长度的选择v4、焊缝层数的选择（二）（二） 焊接的过程焊接的过程 焊接的冶金过程如图所示焊接的冶金过程如图所示, ,母材、焊条受电弧高温作用熔化形成金属熔池，母材、焊条受电弧高温作用熔化形成金属熔池，将进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等物理、化学过程。将进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等物理、化学过程。 金属与氧的作用对焊接质量影响最大，氧与多种金属发生氧化反金属与氧的作用对焊接质量影响最大，氧与多种金属发生氧化反应：应： 焊条电弧焊过程焊条电弧焊过程 为保证焊缝质量，可从两方面采取措施：为保证焊缝质量，可从两方面采取措施：1 1）减少有害元素进入熔池，主要采用机械保护

16、，如焊条药皮、埋）减少有害元素进入熔池，主要采用机械保护，如焊条药皮、埋弧焊焊剂和气体保护焊的保护气体（弧焊焊剂和气体保护焊的保护气体（COCO2 2，氩气）等）。，氩气）等）。2 2）清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊条药）清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊条药皮里加合金元素进行脱氧、去氢、去硫、渗合金等。皮里加合金元素进行脱氧、去氢、去硫、渗合金等。 3 3）焊接工艺。焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊接）焊接工艺。焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称，叫焊接工艺参数。电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总

17、称，叫焊接工艺参数。线能量线能量: :指熔焊时，焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量。显然焊指熔焊时，焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量。显然焊接工艺参数，影响接工艺参数，影响焊接接头输入能量的大小，影响焊接热循环，从焊接接头输入能量的大小，影响焊接热循环，从而影响热影响区的大小和接头组织粗细。而影响热影响区的大小和接头组织粗细。4 4）焊后热处理：如正火，能细化接头组织，改善性能。）焊后热处理：如正火，能细化接头组织，改善性能。5 5）接头形式、工件厚度、施焊环境温度和预热等均会影响焊后冷却）接头形式、工件厚度、施焊环境温度和预热等均会影响焊后冷却速度，从而影响接头的组织和性能。速度，从而影响

18、接头的组织和性能。 （三）（三） 焊接应力和变形焊接应力和变形1.1.焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因 焊件在焊接过程中受到局部加热和焊件在焊接过程中受到局部加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。图图4-9是低碳钢平板对接焊时产生应力和是低碳钢平板对接焊时产生应力和变形的示意图。变形的示意图。 平板焊接时，要产生热胀冷缩。加热平板焊接时，要产生热胀冷缩。加热时，如自由膨胀则如图时，如自由膨胀则如图4-9a中虚线所示，中虚线所示，但由于受到阻碍，产生同样伸长，故高温但由于受到阻碍，产生同样伸长，故高温处产生压应力，低温处产生拉应力，两者处产

19、生压应力，低温处产生拉应力，两者平衡。冷却后，由于冷却速度不同，高温平衡。冷却后，由于冷却速度不同，高温处冷却慢，收缩大。同样最后在高温处产处冷却慢，收缩大。同样最后在高温处产生拉应力，低温处产生压应力。生拉应力，低温处产生压应力。图图4-9 平板对接焊的应力平板对接焊的应力a) 焊接过程中焊接过程中b) 冷却后冷却后 一般情况下，焊件塑性好，结构刚度小时，焊件收缩容一般情况下，焊件塑性好，结构刚度小时，焊件收缩容易，焊件变形大，焊接应力小；反之焊接变形小，焊接应力易，焊件变形大，焊接应力小；反之焊接变形小，焊接应力大。大。2. 焊接应力与变形的危害焊接应力与变形的危害焊接应力：焊接应力：1 1）增加结构工作时的应力，降低承载能力；）增