金属工艺学第九章2

1、1 第二节第二节 常用的焊接方法常用的焊接方法 本节重点本节重点 常用的焊接方法的选择常用的焊接方法的选择2 第二节第二节 常用的焊接方法常用的焊接方法焊条电弧焊焊条电弧焊埋弧焊埋弧焊气体保护焊气体保护焊电阻焊电阻焊摩擦焊摩擦焊钎焊钎焊3一、焊条电弧焊 利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件与焊利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件与焊条熔化而进行焊接。条熔化而进行焊接。特点：特点：设备简单、应用灵活方便。设备简单、应用灵活方便。劳动条件差、生产率低、质量不稳定。劳动条件差、生产率低、质量不稳定。4机械保护作用;冶金处理作用;改善焊接工艺性能电极，传导电流，产生电弧；填充金属;焊芯焊芯药皮药皮1)

2、1)、组成、组成: : 焊芯焊芯 + + 药皮药皮1 1、焊条、焊条52 2）焊芯的材料：焊芯的材料： 是经过是经过特殊冶炼的钢丝特殊冶炼的钢丝 ，具有较低的含碳量，具有较低的含碳量和一定的含锰量。和一定的含锰量。 如如H08, H08A,H08MnA粘结剂粘结剂3）药皮的组成稳弧剂稳弧剂造渣剂造渣剂造气剂造气剂脱氧剂脱氧剂合金剂合金剂62 2、焊条的种类、焊条的种类按用途分：按用途分：耐热钢焊条耐热钢焊条低温钢焊条低温钢焊条不锈钢焊条不锈钢焊条堆焊焊条堆焊焊条铸铁焊条铸铁焊条镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条特殊用途焊条特殊用途焊条 结构钢焊

3、条结构钢焊条7按药皮的性质分：按药皮的性质分： 酸性焊条：酸性焊条：熔渣以熔渣以酸性氧化物酸性氧化物为主，为主，E4303(J422)E4303(J422) 焊缝力学性能差，工艺性好，对铁锈不敏感；焊缝力学性能差，工艺性好，对铁锈不敏感； 常用于低碳钢、低合金结构钢的焊接；常用于低碳钢、低合金结构钢的焊接； 交、直流两用。交、直流两用。w 碱性焊条：碱性焊条：熔渣以熔渣以碱性氧化物碱性氧化物为主，为主，E5015(J507)E5015(J507) 焊缝力学性能好，工艺性差，对铁锈、水分敏感；焊缝力学性能好，工艺性差，对铁锈、水分敏感； 用于重要结构；用于重要结构； 直流反接。直流反接。83.

4、3. 焊条的型号焊条的型号 以结构钢焊条的为例以结构钢焊条的为例 94 4、选用原则、选用原则1 1）考虑力学性能和化学成分。）考虑力学性能和化学成分。2 2）考虑焊接构件使用性能和工作条件。）考虑焊接构件使用性能和工作条件。普通结构钢：选用等于或稍高于母材抗拉强度的焊条。普通结构钢：选用等于或稍高于母材抗拉强度的焊条。合金结构钢：需要考虑合金成分与母材相同或者相近。合金结构钢：需要考虑合金成分与母材相同或者相近。结构刚性大、接头应力高、易产生裂纹时：选用比母材强度低的焊条。结构刚性大、接头应力高、易产生裂纹时：选用比母材强度低的焊条。母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时：碱性低氢型焊条。母材中

5、碳、硫、磷等元素的含量偏高时：碱性低氢型焊条。对承受动载荷和冲击载荷时：低氢型焊条。对承受动载荷和冲击载荷时：低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件：不锈钢焊条或其他耐腐蚀焊条。接触腐蚀介质的焊件：不锈钢焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或者其他特殊条件下工作的焊件：在高温、低温、耐磨或者其他特殊条件下工作的焊件： 应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。10二、埋弧焊 又称又称“焊剂层下自动焊焊剂层下自动焊”是电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的焊接方法。是电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的焊接方法。1 1、焊接过程、焊接过程11自动焊机自动焊机埋

6、弧焊生产埋弧焊生产压力容器压力容器焊接生产焊接生产平板对接平板对接12焊丝焊丝 引燃引燃工件工件 焊剂下焊剂下 电弧电弧 焊丝、工件焊丝、工件焊剂焊剂熔池熔池焊缝焊缝熔渣熔渣渣壳渣壳熔化熔化焊接过程焊接过程132 2、焊接特点、焊接特点生产率高：生产率高：电流大；不用更换焊条，是电流大；不用更换焊条，是MMAMMA的的5 5 1010倍；倍；焊接品质良好、稳定焊接品质良好、稳定：保护好，冶金反应充分，杂质少；：保护好，冶金反应充分，杂质少；焊缝外观美观：焊缝外观美观：无飞溅；无飞溅；焊接成本低，劳动条件好：焊接成本低，劳动条件好：局限性：局限性： 焊接位置焊接位置 焊接材料不适合铝、钛合金的焊

7、接焊接材料不适合铝、钛合金的焊接 设备复杂，灵活性差。设备复杂，灵活性差。应用：应用： 成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。缝，如锅炉、压力容器、船舶等。 适焊材料：适焊材料：碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等。耐热钢等。143 3、焊接材料、焊接材料 包括焊丝与颗粒状焊剂；包括焊丝与颗粒状焊剂； 焊丝：与焊芯属于同一国标。焊丝：与焊芯属于同一国标。 焊剂：分为熔炼焊剂和陶质焊剂，焊剂：分为熔炼焊剂和陶质焊剂，4 4、工艺、工艺 下料下料 开坡口开坡口 清理焊缝两侧油污、

8、铁锈（清理焊缝两侧油污、铁锈（505060mm60mm） 装配：用优质焊条点固装配：用优质焊条点固 焊接：板厚焊接：板厚20mm20mm，单面焊接；，单面焊接； 板厚板厚20mm20mm，双面焊接或开坡口后单面焊，双面焊接或开坡口后单面焊15三、气体保护电弧焊w用用外加气体外加气体作保护介质，保护电弧和焊接区的电弧焊作保护介质，保护电弧和焊接区的电弧焊方法。方法。分类分类特点特点 常用气体保护焊工艺常用气体保护焊工艺16按操作方式不同：按操作方式不同：手工焊、半自动焊、自动气保焊手工焊、半自动焊、自动气保焊按电极是否熔化按电极是否熔化:不熔化极气保焊（或钨极氩弧焊、不熔化极气保焊（或钨极氩弧焊

9、、TIGTIG焊）焊） 熔化极气保焊：熔化极气保焊：COCO2 2气保焊、熔化极氩弧焊（气保焊、熔化极氩弧焊（MIGMIG焊）焊）按保护气体的不同：按保护气体的不同：氩弧焊、氦弧焊、氮弧焊、氩弧焊、氦弧焊、氮弧焊、CO2CO2气保焊气保焊一）一） 分类：分类：17二）特点二）特点 明弧焊明弧焊，便于操作，易于实现自动化全位，便于操作，易于实现自动化全位置焊。置焊。 焊接质量好焊接质量好，热影响区小，变形和应力小，热影响区小，变形和应力小，尤其适于薄板焊接。尤其适于薄板焊接。 室外作业需有专门的室外作业需有专门的防风措施防风措施，电弧的光，电弧的光辐射较强，设备较复杂。辐射较强，设备较复杂。18

10、三）常用气体保护焊工艺三）常用气体保护焊工艺熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊钨极氩弧焊钨极氩弧焊191. 钨极氩弧焊图图9-25 9-25 钨极氩弧焊过程钨极氩弧焊过程2021 惰性气体，是一种较理想的保护气体。惰性气体，是一种较理想的保护气体。 氩气电离势高，引弧困难，但电弧稳氩气电离势高，引弧困难，但电弧稳定性很高；定性很高； 1 1）氩气的特点）氩气的特点222 2）钨极氩弧焊的特点）钨极氩弧焊的特点 可焊材料范围广可焊材料范围广 几乎所有的金属材料都可以进行焊接，尤其适于各类合几乎所有的金属材料都可以进行焊接，尤其适于各类合金钢、易氧化的有色金属，及锆、钼等稀有金属的焊接。金钢、易氧化

11、的有色金属，及锆、钼等稀有金属的焊接。 焊缝成形美观焊缝成形美观 无飞溅。无飞溅。 焊接变形和应力小焊接变形和应力小 电弧的热量集中，热影响区窄，变形和应力小，特别适电弧的热量集中，热影响区窄，变形和应力小，特别适于焊薄板。于焊薄板。 焊前清理严格、生产率较低、成本较高焊前清理严格、生产率较低、成本较高 易于实现自动化和机械化易于实现自动化和机械化 便于操作，适用全位置焊接。便于操作，适用全位置焊接。 233 3）钨极氩弧焊的应用）钨极氩弧焊的应用 适合有色金属，难熔活性金属和特殊性能钢等金属的焊接。适合有色金属，难熔活性金属和特殊性能钢等金属的焊接。铝、镁及其合金：交流电源；铝、镁及其合金：

12、交流电源；其余：直流正接；其余：直流正接； 4 4）电流极性的选择）电流极性的选择242.2.熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊分类分类熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊CO2气体保护焊气体保护焊251 1）分类）分类图图9-26 9-26 熔化极气体保护焊原理图熔化极气体保护焊原理图262）二氧化碳气体保护焊）二氧化碳气体保护焊27COCO2 2气体保护焊气体保护焊高效节能：高效节能：质量高，成本低：质量高，成本低：热量集中，热影响区小。热量集中，热影响区小。适用范围广：适用范围广：板厚不受限制，可全位置焊；板厚不受限制，可全位置焊； 明弧焊接，易于控制焊缝成形。明弧焊接，易于控制焊缝成形。不足：不足：

13、 合金元素氧化烧损：合金元素氧化烧损：COCO2 2在高温时强烈的氧化性在高温时强烈的氧化性 气孔：气孔：FeO + C Fe + COFeO + C Fe + CO 飞溅：飞溅：COCO在熔滴内部或熔池表面层下产生爆破在熔滴内部或熔池表面层下产生爆破 特点特点28COCO2 2气体保护焊气体保护焊 应用应用适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。 焊丝和电源极性的选择焊丝和电源极性的选择H08Mn2SiA直流反接法直流反接法29特点特点 可焊材料范围广；可焊材料范围广； 焊接电流较大焊接电流较大,生产效率高；生产效率高； 成形美观；成形

14、美观； 保护效果好；保护效果好； 不足：设备复杂不足：设备复杂 成本比成本比CO2高高 厚板封底焊缝不如厚板封底焊缝不如TIG焊。焊。3）熔化极氩弧焊）熔化极氩弧焊303）熔化极氩弧焊）熔化极氩弧焊 应用应用适用于有色金属、不锈钢、耐热钢和高强度合金钢的焊接适用于有色金属、不锈钢、耐热钢和高强度合金钢的焊接板厚大于板厚大于25mm的工件。的工件。 焊丝和电源极性的选择焊丝和电源极性的选择等强度或等化学成分的原则；等强度或等化学成分的原则；直流反接法直流反接法3132四、电阻焊四、电阻焊 电阻热电阻热作热源，将焊件局部加热到塑性或熔作热源，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在化状态，然后在压力

15、下压力下实现焊接的方法。实现焊接的方法。 电阻焊常用的有点焊、缝焊和对焊三种。电阻焊常用的有点焊、缝焊和对焊三种。特点特点 接头可靠，生产率高、变形小、劳动条接头可靠，生产率高、变形小、劳动条件好；件好； 但设备复杂、耗电、接头形式及焊件的但设备复杂、耗电、接头形式及焊件的厚度受限。厚度受限。331. 点焊预压，保证工件接触良好。预压，保证工件接触良好。通电，使焊接处形成熔核。通电，使焊接处形成熔核。断电，加压，使熔核在压力作断电，加压，使熔核在压力作用用 下冷却结晶，形成焊点下冷却结晶，形成焊点 是用电极压紧工件，通电、保是用电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法压获得焊点的电阻焊方法

16、。应用：应用：工艺过程：工艺过程：4mm以下的薄板或钢筋的搭接以下的薄板或钢筋的搭接。34汽车点焊汽车点焊点焊机点焊机35点焊工艺362.2.缝焊缝焊 焊缝较为规则、要求密焊缝较为规则、要求密封的薄壁结构，封的薄壁结构， 板厚一般在板厚一般在3mm3mm以下以下, ,如：如：油箱等；油箱等；它是用连续转动的它是用连续转动的盘状电极盘状电极代替了柱状电极，焊后获得代替了柱状电极，焊后获得相互重叠的连续焊缝的电阻焊方法。相互重叠的连续焊缝的电阻焊方法。应用应用3738缝焊工艺393.3.对焊对焊 常用于常用于重要焊件重要焊件的焊接，同种金属或的焊接，同种金属或异种金属。异种金属。 用于用于强度要求

17、不太高强度要求不太高，截面简单、直径或边截面简单、直径或边长小于长小于20mm20mm的焊件。的焊件。（1 1）电阻对焊）电阻对焊（2 2）闪光对焊）闪光对焊40电阻对焊41闪光对焊42钢轨的闪光对焊钢轨的闪光对焊43五五. .摩擦焊摩擦焊44摩擦焊摩擦焊 特点：特点： 1 1）焊接接头质量高）焊接接头质量高 且且稳定。稳定。 2 2）生产率高，成本低。）生产率高，成本低。 3 3）可焊金属范围广：可焊金属范围广： 同种金属、异种金属同种金属、异种金属应用：应用： 主要用于圆形截面的棒主要用于圆形截面的棒材或管材的焊接；材或管材的焊接；45六、钎焊六、钎焊46图图9-31 9-31 钎焊过程示

18、意图钎焊过程示意图1. 1. 钎焊接头形成过程钎焊接头形成过程2 2）钎剂）钎剂 作用：消除氧化膜、杂质；改善润湿性；保护钎料、焊件不被氧化。作用：消除氧化膜、杂质；改善润湿性；保护钎料、焊件不被氧化。1 1）钎料：）钎料： 作为钎焊接头的填充金属，须有合适的熔点、润湿性作为钎焊接头的填充金属，须有合适的熔点、润湿性 472 2、钎焊的特点、钎焊的特点 1）加热温度低，母材组织性能变化小，焊件）加热温度低，母材组织性能变化小，焊件变形小，工件尺寸精确。变形小，工件尺寸精确。 2）钎焊材料不受限制，生产率高，可以焊接）钎焊材料不受限制，生产率高，可以焊接同种或异种金属，可以同时焊接多道焊缝。同种或异种金属，可以同时焊接多道焊缝。 3）钎