第十二章焊接成形工艺

1、焊条接触工件焊条迅速提起短路而产生高温金属熔化并产生金属蒸气介质和金属的电离电子、气体分子与金属蒸气中原子相碰撞带电质点不断发生碰撞与复合产生强烈的光和大量的热电弧钢焊条焊接钢材时的焊接电弧钢焊条焊接钢材时的焊接电弧l正接正接焊条接阴极，工件接阳极，此时工件受热多，宜焊厚板大工件。l反接反接焊条接阳极，工件接阴极，此时工件受热少，宜焊薄板小工件。二、电弧焊的冶金特点二、电弧焊的冶金特点 焊接冶金过程与一般冶炼过程不同:一是冶炼温度高，容易造成合金元素的蒸发与烧损；二是冶金过程短，难以达到平衡状态；三是冶炼条件差，有害气体难免侵入熔池，形成脆性的氧化物、氮化物和气孔，使焊缝金属的塑性、韧性显著下

2、降。 焊缝附近焊缝附近基体金属基体金属焊焊 条条药药 皮皮焊焊 芯芯熔熔 渣渣熔熔 化化焊焊 缝缝CO2保护熔池保护熔池电电弧弧电电弧弧几种常用焊芯的牌号和成分（摘自 GB/T 1495-1999） 结构钢焊条药皮配方示例（%） 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。 焊条的焊接位置（0和1表示焊条适用于全位置焊接，2表示适用于平焊，4表示适用于立焊）熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为Kgf/mm2焊条（3）焊条的选用 1）选择与母材的化学成分相同或相近的焊条。2）选择与母材等强度焊条。如:Q345（16Mn）的抗拉强度约为520MPa，因此选用型号J502或J506、J507焊条

3、。 埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图） 氩弧焊示意图氩弧焊示意图CO2气体保护焊示意图气体保护焊示意图 特点： 1）焊缝质量好，热影响区和变形都较小 ； 2）生产率高； 3）成本低； 4）可操作性好，易实现全位置自动和半自动焊。 应用： CO2气体保护焊目前广泛用于造船、汽车、机车车辆、农业机械等工业部门。主要焊接厚度30mm以下的低碳钢和低合金高强度结构钢。焊缝金属结晶示意图焊缝金属结晶示意图 低碳钢焊接接头组织变化低碳钢焊接接头组织变化 3、热影响区的组织和性能 对焊焊缝的应力分布对焊焊缝的应力分布l 焊接时，焊件各部分冷热不均，受热部位产生拉应力，未受热部位则产生压应力。当应力达到一定程度，

4、焊件出现变形。平板对接时变形与应力的形成平板对接时变形与应力的形成a)焊接过程中焊接过程中 b)冷却以后冷却以后（1）防止焊接变形的措施 1）反变形法常见焊接变形的基本形式常见焊接变形的基本形式a)收缩变形收缩变形 b)角变形角变形 c)弯曲变形弯曲变形 d)扭曲变形扭曲变形 e)波浪变形波浪变形 Y形坡口对接反变形形坡口对接反变形a)产生角变形产生角变形 b)采取反变形采取反变形 刚性固定防止法兰角变形刚性固定防止法兰角变形 对称断面梁的合理焊接顺序对称断面梁的合理焊接顺序长焊缝的几种焊接次序长焊缝的几种焊接次序a)直通焊变形最大直通焊变形最大 b)中分对称焊变形较小中分对称焊变形较小 c)

5、中分分段退焊变形最小中分分段退焊变形最小 （2）消除焊接残余应力措施1）焊前预热预热的目的：是减少焊接应力和变形。应用：中、高碳钢、铸铁、合金钢等。2）焊后热处理：去应力退火应用：适用于重要焊接件或精密结构件 机械矫正法机械矫正法火焰矫正法火焰矫正法 （4）咬边 由于焊接参数选择不当或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生沟槽或凹陷称为咬边。（5）夹渣 焊后残留在焊缝中熔渣称为夹渣。咬边咬边 电渣焊示意图1水管 2-金属熔池 3渣池 4焊丝 5导丝管6焊件 7滑块 8焊缝 9引弧板 10引出板 点焊形成过程示意图点焊形成过程示意图点焊分流现象点焊分流现象 缝焊形成过程示意图缝焊形成过程示意图 2

6、、缝焊焊接过程与点焊相似，只是采用滚盘作电极，边焊边滚，焊件在电极之间连续送进，配合间断通电，形成连续焊点，并使相邻两个焊点重叠一部分，形成一条有密封性的焊缝。钎焊的接头形成钎焊的接头形成 等离子弧发生装置原理图1钨极 2离子气 3喷嘴 4等离子弧 5焊件 6冷却水 7电阻 8直流电源真空电子束焊原理图真空电子束焊原理图 1、真空电子束焊的基本原理 阴极被灯丝加热到2600K，并发射大量的电子。这些电子在高压电场的作用下，经电磁透镜聚焦成电子束，高速轰击工件表面(160000km/s）。电子动能瞬间变成热能（能量密度是普通电弧的1000倍）。（适于稀有和难熔金属的焊接（适于稀有和难熔金属的焊接

7、和普通材料的高精度焊接）和普通材料的高精度焊接）基本原理：激光器受激产生激光束，聚焦系统将其聚集成半径微小的光斑，当调焦到被焊工件的接缝时，光能转换为热能，从而使金属熔化形成焊接接头。 摩擦焊示意图摩擦焊示意图 合理选择减少焊缝数目的实例合理选择减少焊缝数目的实例a)用四块钢板焊接用四块钢板焊接 b)用两根槽钢焊成用两根槽钢焊成 c)用两块钢板弯曲后焊成用两块钢板弯曲后焊成焊缝位置便于焊条电弧焊设计焊缝位置便于焊条电弧焊设计 a）b）不合理）不合理 c）d）合理）合理便于埋弧焊的设计便于埋弧焊的设计a）放焊剂困难）放焊剂困难 b）放焊剂方便）放焊剂方便 便于点焊及缝焊的设计便于点焊及缝焊的设计

8、a）b）电极难以伸入）电极难以伸入 c）d）操作方便）操作方便焊缝布置的不同方案焊缝布置的不同方案a）密集焊缝不合理）密集焊缝不合理 b）分散焊缝合理）分散焊缝合理压力容器封头压力容器封头a）平板封头）平板封头 b）无折边封头）无折边封头 c）碟形封头）碟形封头焊缝对称布置的设计焊缝对称布置的设计a)b) 变形大变形大c)d)e)变形较小变形较小焊缝位置远离机械加工面的设计焊缝位置远离机械加工面的设计A）b）不合理）不合理 c）d）合理）合理常用焊接接头形式常用焊接接头形式 蒸压釜封头三种形式比较蒸压釜封头三种形式比较a)对接合理对接合理 b)T形接不合理形接不合理 c)搭接不合理搭接不合理对接和搭接受力情况比较对接和搭接受力情况比较a)对接对接 b)搭接搭接 c)搭接（受力后）搭接（受力后） 工程起重机吊臂（局部）简图工程起重机吊臂（局部）简图对薄板气焊和钨板氩弧焊，为了避免烧穿或者为省去添加填充焊丝，可采用卷边接头。 卷边接头卷