焊接成形工艺课件

焊接成型焊接的实质通过加热或加压等手段，使分离的两部分金属借助于金属间原子的粘结与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来，成为不可拆卸的连接方式。焊接特点1）能化大为小，拼小为大：把大型复杂的机器零部件，分解为简单的小零部件来准备毛坯，然后再用焊接的方法把它们连接起来，这样可简化锻造或锻压工艺，还可以解决铸锻能力的不足。焊接成型焊接的实质通过加热或加压等手段，使分离的两部分12）可以把不同种类的金属结合起来①制造双金属结构的零件，例如：蒸煮锅的筒体。②把零件或毛坯的不同部分直接焊接起来，例：麻花钻、硬质合金车刀。3）可以修补锻件、铸件上的缺陷和局部损坏的零件。2）可以把不同种类的金属结合起来2焊接方法分类根据焊接过程的特点可分为三大类：熔化焊：电弧焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊。压力焊：电阻焊、摩擦焊、压力气焊、冷压焊、超声波焊、高频焊、爆炸焊。钎焊：软钎焊、硬钎焊。焊接方法分类根据焊接过程的特点可分为三大类：3第一节熔化焊一、手工电弧焊电弧焊是利用电弧释放的热量为热源，使焊件和焊条局部熔化形成共同的熔池，冷凝后实现焊接的焊接方法。（一）焊接电弧电弧是在两电极之间的气体介质内产生的一种强烈而持久的放电现象。第一节熔化焊一、手工电弧焊4电弧热量与温度分布电弧热量：阳极区产生的较多，约占总热量的43%，阴极约36%，弧柱约21%。温度：用钢焊条焊钢材时阳极区—2600K阴极区—2400K电弧中心—6000～8000K电弧热量与温度分布电弧热量：阳极区产生的较多，约占总热量的45电弧的极性使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。电弧的极性使用直流电源焊接时有正接、反接两种：6交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为50～90V。电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为16～35V。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。7②不需要填充金属，焊接变形小，焊缝表面平整，可进行流水作业。力挤压焊件，叫做顶锻。对锅炉、受压容器等重要构件，当厚度大于20mm时，焊后必须退火，以消除应力。获得的焊件也是中间粗大，并带有毛刺。以上四区是焊接热影响区中主要的组织变化区段，其中熔合区和过热区对焊接接头组织性能的不利影响最为显著，因此在焊接中应尽量减少热影响区的范围。在常温下与低碳钢一样。件、棒料及管件类焊接。焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用：焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。利用柱状电极在两个焊件接触面间形成点焊，而将两焊件连接起来的焊接方法。正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。丝滚轮、导电嘴进反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。同一种金属材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工艺，焊接性不同。主要问题是气孔、裂纹及接头性能变化（二）手工电弧焊的焊接过程①电弧在焊条与被焊件之间燃烧。②电弧热使工件和焊条熔化形成共同熔池。③电弧热同时使焊条的药皮熔化或燃烧，形成熔渣浮在熔池内金属液表面，并产生大量气流围绕在电弧周围，可防止空气中氧、氮的侵入，起保护熔化金属的作用。②不需要填充金属，焊接变形小，焊缝表面平整，可进行流水作业8④电弧向前移动，熔池内熔化金属冷却凝固，新的熔化不断形成。不断凝固而形成连续的焊缝。熔渣凝固为渣壳复盖在焊缝表面，遂焊缝的成型和冷却有着重要作用。④电弧向前移动，熔池内熔化金属冷却凝固，新的熔化不断形成。9（三）电弧焊的冶金过程特点电弧焊的焊接过程为冶金过程，熔化金属、熔渣和气体三者之间发生一系列冶金反应，与一般冶炼过程比较有以下特点：1）金属元素强烈蒸发、烧损---焊接电弧和熔池温度高于一般冶炼温度。2）化学成分不够均匀，气体和杂质来不及浮出----熔池体积小，液态时间短。3）熔化金属与空气接触，产生氧化物，使钢中合金元素C、Si、Mn烧蚀，氮、氢在高温下溶解于液态金属，产生氮化物增加焊缝脆性，氢的溶入会引起氢脆化—空气在高温电弧作用下分解出原子状态的氧、氮、氢。（三）电弧焊的冶金过程特点电弧焊的焊接过程为冶金过程，熔化金10（四）电焊条手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮（涂料）分组成。焊条芯：作用：①导电产生电弧；②熔化后作为填充金属进入熔池，是形成焊缝的主要金属材料。焊条直径是用焊芯直径来表示，一般为2～6㎜，常用3～5㎜，最大的为9㎜，最小的为0.4㎜。常用焊条钢芯牌号和成分及用途见表。（四）电焊条手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮（涂料）分组成。11焊条药皮主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。焊条药皮主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属12焊接成形工艺课件13焊条的种类、型号和牌号焊条有七大类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条

焊条的种类、型号和牌号焊条有七大类：碳钢焊条、低合金14焊条型号牌号药皮类型焊接电源焊接位置用途E4303J422钛钙型交流或直流全位置焊接用于较重要的低碳钢及强度等级较低的低合金钢，如09Mn2等。J422GM适于海上平台、船舶、工程机械等表面装饰焊缝的焊接J422Fe适于较重要的低碳钢结构焊接E5016J506低氢钾型交流或直流全位置焊接用于中碳钢和低合金钢的焊接如：16Mn，9Mn2Si。摘自GB5117-85焊条牌号药皮焊接电源用途E4303J422钛钙型交15

第3、4位组合表示焊接电流种类、药皮类型表示抗拉强度Kgf/mm2E4303第3位表示焊接位置表示焊条例：第3、4位组合表示焊接16——牌号（焊接行业中焊条代号）J422药皮类型、电流种类、1-5酸性、6、7碱性抗拉强度420MPa结构钢焊条。——牌号（焊接行业中焊条代号）J422药皮类型、电流种类、117注意：焊条型号是国家标准中的焊条代号；焊条牌号是焊接行业的焊条代号，注意型号和牌号的对应关系。按熔渣性质，焊条可分为两类：酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各种电源，成本低，但焊缝的塑性、韧性差，操作性好，渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高强度的重要结构件

碱性焊条：熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电源。焊缝塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，操作性差，故只适于焊接重要结构件。注意：焊条型号是国家标准中的焊条代号；焊条牌号是焊接行业的焊18焊条选用原则选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。(1)低碳钢、普通低合金钢构件焊缝与母材等强度。注意：钢材按屈服强度定等级，结构钢焊条的等级是指焊缝金属抗拉强度最低保证值。焊条选用原则选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性19反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。线的之间的温度范围熔合区、过热区、正火区、部分相变区等。焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用：电极压紧焊件→通电加热→断电→维持原压或增压→去压③电弧热同时使焊条的药压紧对接的焊件→通电加热→顶锻并断电→去压③适用性广—可以焊接几乎所有的金属，特别适于焊接易氧化材料。入焊剂层内，与焊⑥需较彻底地消除焊接应力时，焊后去应力退火。电弧热使焊剂、焊件和焊丝熔化，形成封闭的气泡，电弧就在气泡内燃烧。常用的钎料是锡铅合金，所以通常称锡焊。是以高熔点的钨棒和焊件为电极。中厚板采用埋弧焊、MIG焊（熔化极气体保护电弧焊）和电子束焊(2)同一强度等级酸、碱性焊条的选用碱性焊条：要求塑性好、冲击韧性高、抗裂性好、低温性好。酸性焊条：受力不复杂，母材质量较好，尽量选用较便宜的酸性焊条。反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。(2)同一强度等级酸20(3)低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低者选焊条。(4)铸钢易裂一般应选碱性，且采用适当工艺，如预热。(5)特殊性能要求钢，选相应焊条，以保证焊缝主要化学成分、性能与母材相同。(3)低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低者选焊条。21（五）焊接接头的组织与性能在熔化焊的条件下，焊接接头的组织主要指焊缝及焊缝附近的热影响区的组织。（五）焊接接头的组织与性能在熔化焊的条件下，焊接接头的组织221.焊缝焊缝处的金属温度最高，冷却时从熔池壁开始并垂直于池壁方向，最后形成柱状晶粒。但在熔池中心最后冷却的部分还聚集了各种杂质。这部分对焊缝的强度有很大的影响。特别是对于窄焊缝，强度影响更大。1.焊缝焊缝处的金属温度最高，冷却时从熔池壁开始并垂直于池壁232.焊接热影响区熔合区、过热区、正火区、部分相变区等。⑴熔合区最靠近焊缝的部位受高温影响最大。温度在液相线和固相线的之间的温度范围内。冷却后，具有铸态组织和粗大晶粒，强度、塑性和韧性都下降的特点。焊接接头的裂纹常从这里产生。2.焊接热影响区熔合区、过热区、正火区、部分相变区等。24⑵过热区被加热到Ac3以上100～200℃至固相线温度区间。奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，故塑性、韧性降低，对易淬火钢，此区脆性更大.⑶正火区被加热到Ac1到Ac3以上100～200℃区间。金属发生重结晶。冷却后金属晶粒细化得到正火组织。其机械性能比母材好。⑵过热区25⑷部分相变区相当于加热到Ac1～Ac3之间的温度范围的金属是部分相变区。珠光体和部分铁素体发生重结晶转变使晶粒细化，部分铁素体来不及转变，冷却后晶粒大小不同，因此机械性能稍差。以上四区是焊接热影响区中主要的组织变化区段，其中熔合区和过热区对焊接接头组织性能的不利影响最为显著，因此在焊接中应尽量减少热影响区的范围。⑷部分相变区26影响热影响区的因素影响因素：①焊接方法：表中列出了不同焊接方法焊接低碳钢时，热影响区的平均尺寸数值。由表可知，电子束焊接的热影响区最小，埋弧自动焊次之，电渣焊和气焊最宽。影响热影响区的因素影响因素：①焊接方法：表中列出了不同焊27②焊接规范：指焊条直径、焊接电流和焊接速度的选择。同一焊接方法，不同焊接规范，热影响区的大小、组织和性能也不同。够减小焊件受热程度和加快焊接速度的规范都能减小热影响区。③接头类型；④焊接材料；⑤焊后冷速；都会对热影响区产生影响。②焊接规范：指焊条直径、焊接电流和焊接速度的选择。28（六）焊接应力焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。（六）焊接应力焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加29焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能，承载能力大为降低，对于接触腐蚀性介质的焊件，应力腐蚀现象加剧，减少使用期限。假定整条焊缝同时形成，则应力分布如图示焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能，承载能力大为降低，对30焊接应力的防止与减小对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接应力的防止和消除：①选择塑性好的材料。②避免焊缝密集交叉，焊缝过长，截面过大。③合理的焊接次序。图a为正确。

焊接应力的防止与减小对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接31④焊前预热，可减小温差，减少焊接应力较为效。⑤采用小能量焊接方法，或焊后立即捶击。⑥需较彻底地消除焊接应力时，焊后去应力退火。⑦采用水压试验或振动法消除焊接应力。④焊前预热，可减小温差，减少焊接应力较为效。32（七）焊接变形焊接变形：由焊接应力引起的变形。变形种类：收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形

（七）焊接变形焊接变形：由焊接应力引起的变形。33焊件产生变形主要由焊接应力引起的，预防焊接应力的措施对防止焊接变形有时是有效的。当对焊件的变形有较高的限定时：结构设计：对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构。焊件产生变形主要由焊接应力引起的，预防焊接应力的措施对防止焊34施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性夹持不适于淬硬性较大的钢结构和铸铁件。）施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性夹持不适于淬硬性较35焊接成形工艺课件36变形矫正方法变形矫正方法37二、埋弧焊（一）埋弧自动焊设备常用的埋弧自动焊焊机有等速送丝式和电弧电压调节式（常用）。电弧电压调节式自动焊焊机是由焊接电源、控制箱和自动焊车组成：控制箱：调整焊接电流，电弧电压和送丝速度，完成引弧、熄弧等动作，使焊接过程稳定进行。二、埋弧焊（一）埋弧自动焊设备38自动焊车：完成等速移动电弧和自动送丝等动作，焊接电流为400～1200A。自动焊车：完成等速移动电弧和自动送丝等动作，焊接电流为40039（二）埋弧焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程与手工电弧焊相似，不同的是用焊丝和焊剂代替焊条。焊接是在焊剂层下自动进行，所以也叫做焊剂层下自动焊。焊接时，焊剂经漏斗落到焊接区域，焊丝由焊丝盘经送丝滚轮、导电嘴进入焊剂层内，与焊件触及后自动引燃电弧。（二）埋弧焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程与手工电弧焊相似，40电弧热使焊剂、焊件和焊丝熔化，形成封闭的气泡，电弧就在气泡内燃烧。气泡外的液态焊渣把空气与电弧、熔池隔开，将弧光遮住。当焊接小车移动时，焊剂漏斗、焊丝和电弧一起移动。在焊接接头处自动形成整齐的焊缝。冷凝的焊渣在焊缝上形成固态渣壳。电弧热使焊剂、焊件和焊丝熔化，形成封闭的气泡，电弧就在气泡内41（二）焊丝与焊剂埋弧焊丝的作用与焊条作用相同，焊剂的作用和药皮相同。（二）焊丝与焊剂埋弧焊丝的作用与焊条作用相同，焊剂的作用和药42（三）埋弧焊特点1生产率高—焊接电流大，热量散失少，金属熔化率高，原件焊层少等，生产率比手弧焊高5～10倍。2焊接质量好且稳定。3节省金属材料，改善劳动强度。4由于埋弧焊看不见电弧，不便观察控制熔池情况。5只适用于平焊、长直焊缝、圆环焊缝，不适于狭窄位置焊合薄板焊接。（三）埋弧焊特点1生产率高—焊接电流大，热量散失少，金属熔43广泛用于锅炉、化工容器、造船机车车辆、起重机等金属结构的大批量生产中。圆环焊缝长直焊缝广泛用于锅炉、化工容器、造船机车车辆、起重机等金属结构的大批44三、气体保护焊1、氩弧焊氩弧焊是以氩气作保护气体的电弧焊，焊接质量较高。按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。三、气体保护焊1、氩弧焊45（1）不熔化极氩弧焊是以高熔点的钨棒和焊件为电极。具有很高的发射能力。为了减少钨极消耗，电流密度一般都要加以限制。钨极氩弧焊可以交直流两用。除了铝、镁及其合金的薄焊件外，一般都用直流正接。多用来焊接4㎜以下的薄件。（1）不熔化极氩弧焊是以高熔点的钨棒和焊件为电极。具有很高的46对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。防止措施：关键在于选择合适焊丝，控制焊缝成分和配以合理规范参数按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。焊接时，就尽量缩短400－600℃和650－850℃的加热和冷却时间气系统和焊柜组成。由于电源已通，接触点处就有密度很大的电流通过，产生电阻热使金属迅速加热熔化。设计焊接结构时多用型材，以降低重量，减少焊缝，简化工艺。选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑焊接性较好的材料。状和尺寸应基本一致。反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。第四节金属材料的焊接性熔化焊：电弧焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊。拘束度较大或含氢量较高时，在焊缝或近缝区可能产生冷裂纹态组织和粗大晶粒，（2）熔化极氩弧焊是以连续送进的焊丝和焊件为电极。电流密度和气体流量都较大，生产率高，多用于中厚板焊接。生产中多采用直流反接。对氩气要求纯度99.7％以上，焊前必须把接头表面清理干净。对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能47氩弧焊与熔渣保护焊相比的优点①保护作用好，熔池金属基本不受侵害。②焊接质量高—电弧稳定，热量集中，熔池小，变形较小，焊缝致密无渣壳，成形美观。③适用性广—可以焊接几乎所有的金属，特别适于焊接易氧化材料。④明弧可见，操作方便，可以全位置焊接。氩弧焊与熔渣保护焊相比的优点①保护作用好，熔池金属基本不受48氩弧焊与熔渣保护焊相比的缺点①氩气成本高，设备比较复杂。②只能在室内进行焊接—以防保护气体被破坏。氩弧焊主要用于焊接铝、镁、钛及其合金，低合金钢、耐热合金、不锈钢等。氩弧焊与熔渣保护焊相比的缺点①氩气成本高，设备比较复杂。492.二氧化碳气体保护焊以CO2作为保护气体的电弧焊。焊丝作电极，焊丝的送进靠送丝机构实现。二氧化碳气体保护焊除了气瓶、焊柜和送丝结构外，其余设备和氩弧焊一样。主要由：焊接电源、控制系统、送丝结构、供气系统和焊柜组成。2.二氧化碳气体保护焊以CO2作为保护气体的电弧焊。焊丝作50与手工电弧焊和埋弧自动焊相比的优点①生产率高—熔敷速度快，焊后无熔渣。②焊接成本低：代替药皮和焊剂大大降低成本。③焊接质量好。④能全位焊接，明弧可见，操作方便。适用范围广：焊件薄至1㎜，厚件采用多层焊不限。与手工电弧焊和埋弧自动焊相比的优点①生产率高—熔敷速度快，51二氧化碳气体保护焊的缺点及解决方法金属的飞溅大，焊缝金属的氧化烧损和气孔等的较严重。但是可以得到解决，例如：控制焊丝的成分，加入适量的硅和锰，可以减少或消除焊缝金属的元素烧损和气孔。选择合适的电源，控制和调节焊接电路参数，采用直流反接极性等措施，可以减少焊缝气孔和金属飞溅。同时还能稳定电弧，改善焊接工艺性。二氧化碳气体保护焊的缺点及解决方法金属的飞溅大，焊缝金属的52四、电渣焊利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行焊接的方法。电渣焊一般都是在直立位置焊接，两个工件接头相距25～35mm，固态溶剂熔化后形成的渣池具有较大的电阻。四、电渣焊利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行焊接的方53当电流通过时产生大量的电阻热，使渣池温度保持在1700～2000℃焊接时焊丝不断被送进并被熔化，熔池和渣池逐渐上升，冷却块也同时配合上升，从而使立焊缝由下向上顺次形成。当电流通过时产生大量的电阻热，使渣池温度保持在1700～2054电渣焊特点1）可一次焊很厚的工件；2）生产率高，成本低，工件不需要开坡口；3）焊缝金属比较纯净；电渣焊的熔池保护严密，保持液态的时间较长冶金过程较完善，熔池中的气体和杂质有充分时间浮出；4)）焊接后冷却速度较慢，焊接应力较小，相应晶粒粗大。一般要焊后热处理，如正火处理。★熔化焊还有真空电子束焊接，激光焊接等焊接方法，见P134～135电渣焊特点1）可一次焊很厚的工件；55第二节压力焊一、电阻焊电阻焊是利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热把焊件加热到塑性状态或局部熔化状态在在压力作用下形成牢固接头的一种压焊法。电阻焊有三种基本类型：点焊、缝焊、对焊。

第二节压力焊一、电阻焊56电阻焊特点①生产率高：焊接时间以秒计（0.01～几十秒），因焊接电流较大（几千～几万安），但焊接电压很低（几～十几伏）。②不需要填充金属，焊接变形小，焊缝表面平整，可进行流水作业。③易于机械化和自动化。④设备复杂，电能消耗大。⑤焊件尺寸及接头形式受到限制，焊前清理要求高。电阻焊特点①生产率高：焊接时间以秒计（0.01～几十秒），57电阻热计算一段焊接时间的电阻热可由焦耳—楞次定律计算。Q=I2RtQ－电阻焊过程中产生的电阻热（J）。I－通过焊接区的电流强度（A）。R－两电极间总电阻（Ω）。T－通电时间（s）。因为两焊件的总电阻是有限的，为了使焊件在极短的时间内迅速地加热，以减少散热损失，因此电阻焊通常使用较大的焊机，以提供较大的电流。电阻热计算一段焊接时间的电阻热可由焦耳—楞次定律计算。58（一）点焊利用柱状电极在两个焊件接触面间形成点焊，而将两焊件连接起来的焊接方法。整个焊缝是由多个尺寸不大的单个焊点组成的。（一）点焊利用柱状电极在两个焊件接触面间形成点焊，而将两焊件59每个焊点的焊接过程电极压紧焊件→通电加热→断电→维持原压或增压→去压通电过程中，被压紧的两焊件之间的贴合面处金属局部熔化形成“熔核”，其周围的金属则达塑性状态。断电后金属在电极压力作用下，熔核冷却、结晶、去压后可以得到组织致密的焊点。每个焊点的焊接过程电极压紧焊件→通电加热→断电→维持原压或增60每个焊点的焊接过程焊完一点后移动焊件，再焊第二点。两焊点之间应保持一定距离，以免焊接第二点，产生分流现象使焊接处电流减小，影响焊点质量。不同材料及不同厚度的工件焊点间最小间距不同。每个焊点的焊接过程焊完一点后移动焊件，再焊第二点。两焊点之间61点焊接头型式主要为搭接点焊主要用于薄板之间，如汽车外壳、客货车箱、圆棒之间如钢筋网，圆棒与薄板如螺母和薄板的焊接。每件低碳钢金属厚度由

0.2至16

㎜。目前广泛用于汽车、火车、飞机外壳或车厢。钢筋构、电子件管及仪表等的制造中。可焊接低碳钢、不锈钢、钢合金、铝、镁合金等。

点焊接头型式主要为搭接62（二）缝焊缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极。盘状电极压紧焊件并滚动，同时也带动焊件向前移动配合断续通电，形成连续重叠的焊缝。焊点相互重叠50％以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁结构。缝焊只适用于3mm以下的薄壁结构。（二）缝焊缝焊和点焊过程相似，只是用旋63（三）对焊利用电阻热时两个工件在压力下沿整个断面上焊接起来的一种方法。对焊主要用于刀具、钢筋、管子、钢轨等圆形、方形、矩形截面间的焊接。根据工艺过程不同，可分为：电阻对焊、闪光对焊。（三）对焊利用电阻热时两个工件在压力下沿整个断面上焊接起来的641.电阻对焊电阻对焊过程：压紧对接的焊件→通电加热→顶锻并断电→去压通电只把接触面及其邻近地区加热至塑性状态，随后用比压紧焊件更大的压力挤压焊件，叫做顶锻。顶锻的同时停止加热，焊件在顶锻力的作用下逐渐冷却，可促进金属原子间的溶解与扩散作用，并获得致密的金属组织。1.电阻对焊电阻对焊过程：65接头处因顶锻引起的变形而加粗，形成飞边使焊件长度缩短，当缩短至预定长度时取出压力，焊接完成。接头处因顶锻引起的变形而加粗，形成飞边使焊件长度缩短，当缩短662.闪光对焊闪光对焊的过程是焊件接通电源（两件尚未接触）→两件接近闪光→顶锻并断电→去压当两焊件接近时，因端面不是绝对平整的，只有少量点首先接触。由于电源已通，接触点处就有密度很大的电流通过，产生电阻热使金属迅速加热熔化。2.闪光对焊闪光对焊的过程是67熔化的金属由于电磁收缩效应而爆裂成微粒，并向外飞溅形成火花，这就是闪光。闪光使端面变得较平。焊件不断接近，接触点逐渐增多，连续产生闪光，一直继续到整个端面熔化一薄层为止。这时端面两侧一定范围内的金属已达到塑性状态，以后的过程和电阻对焊相同。获得的焊件也是中间粗大，并带有毛刺。闪光过程就是加热过程。熔化的金属由于电磁收缩效应而爆裂成微粒，并向外飞溅形成火花，68这种焊接方法接头质量较高，常用于受力要求较高的重要对焊件。焊件可以是同种金属，也可以是异种金属。例：铝与铜、钢与铜等。截面可以小到0.01的金属丝，也可大到10万的金属棒或金属板。对焊件的接触端面形状和尺寸应基本一致。这种焊接方法接头质量较高，常用于受力要求较高的重要对焊件。69这种焊接方法接头质量较高，常用于受力要求较高的重要对焊件。焊件可以是同种金属，也可以是异种金属。例：铝与铜、钢与铜等。截面可以小到0.01的金属丝，也可大到10万的金属棒或金属板。电阻对焊件的接触端面形状和尺寸应基本一致。这种焊接方法接头质量较高，常用于受力要求较高的重要对焊件。70二、摩擦焊摩擦焊是利用工件之间相互摩擦产生的热量，同时加压而进行焊接的方法。焊接过程：对工件施以压力并转动工件，产生热量，骤然停止转动工件并加大压力，使两焊件产生塑性变形而焊接起来。二、摩擦焊摩擦焊是利用工件之间相互摩擦产生的热量，同时加压而71摩擦焊接头质量好而且稳定，可焊同种金属，也可焊异种金属，生产率高，电能消耗少，一次性投资大。摩擦焊广泛用于圆形工件、棒料及管件类焊接。实心焊件的直径为2mm～100mm，管类焊件外径最大可达150mm。摩擦焊接头质量好而且稳定，可焊同种金属，也可焊异种金属，生产72第三节钎焊钎焊是利用熔点比焊件的钎料作为填充金属，加热时钎料熔化而将焊件连接起来的焊接方法。（一）硬钎焊钎料熔点在450℃以上，接头强度在200Mpa以上。钎料有铜基、银基和镍基等。主要用于受力较大的钢铁和铜合金的焊件，如自行车架、带锯锯条等以及工具、刀具的焊接。第三节钎焊钎焊是利用熔点比焊件的钎料作为填充金属，加热时73（二）软钎焊钎料熔点在450℃以下，接头强度较低，一般不超过70MPa。只用于焊接受力不大、工作温度较低的工件。常用的钎料是锡铅合金，所以通常称锡焊。常用的焊剂为松香或氯化锌溶液，加热方法有烙铁加热、火焰加热电阻加热、感应加热、炉内加热等。主要用于制造精密仪表、电器部件异种金属构件复杂薄板构件等。钎焊一般不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。

（二）软钎焊钎料熔点在450℃以下，接头强度较低，一般不超过74焊接成形工艺课件75第四节金属材料的焊接性一、焊接性的概念金属材料的焊接性：指被焊金属在一定的焊接方工艺条件下，获得优质的焊接接头的难易程度。同一种金属材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工艺，焊接性不同。第四节金属材料的焊接性一、焊接性的概念76（一）钢材焊接性的估算方法碳当量法：影响钢材焊接性的主要因素是化学成分，碳的影响最为明显，其它元素影响可折合成碳的影响。计算公式（见P141）C当＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(％)式中各元素符号为钢中相应元素的质量百分数。（一）钢材焊接性的估算方法碳当量法：影响钢材焊接性的主要因素77

可焊性的判断C当＜0.4％时：焊接性好。一般焊接工艺条件下，焊件不会产生裂纹。但厚大工件或在低温下焊接时，应考虑预热。C当＝0.4％～0.6％时：焊接性较差。钢材塑性下降，有淬硬倾向，焊前工件需要适当预热，焊后缓冷；采取一定的工艺措施才能防止裂纹。C当＞0.6％时：焊接性差。钢材塑性较低，淬硬倾向明显，焊前必须预热到较高的温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理。可焊性的判断C当＜0.4％时：焊接性好。一般焊接工艺条件下78注意

当量法估算是粗略的，因为钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应力条件、环境温度等因数影响。工作中根据实际情况进行抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验。注意79（二）小型抗裂试验法焊完后在室温下放置24小时，先检查焊缝及热影响区有无表面裂纹，再从垂直焊缝方向切取厚度为15mm的金相磨片两块，进行低倍放大检查是否存在内裂纹。可初步评定材料的焊接性。而后调整工艺(如预热、缓冷等)再焊接试板，直至不产生裂纹。（二）小型抗裂试验法焊完后在室温下放置24小时，先检查焊缝及80二、碳钢的焊接（一）低碳钢的焊接含碳量≤0.25％，焊接性能优良。不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后不需要进行热处理。厚度＞50mm的低碳钢结构，常用大电流多层焊，焊后进行去应力退火。低温下焊接刚度较大的结构时，焊前预热。电渣焊后正火处理细化晶粒。二、碳钢的焊接（一）低碳钢的焊接81低碳钢焊接材料的选择采用熔焊法焊接钢结构时，焊接材料及工艺的选择主要应保证焊接接头与工件材料等强度。焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用：E4313(J421)、E4303(J422)、E4320(J424)焊条；焊接动载荷结构、复杂结构、或厚板结构时，应选用：E4316(J426)、E4315(J427)、E5015(J507)焊条；埋弧焊时，一般采用H08A或H08MnA焊丝配焊剂431进行焊接。低碳钢焊接材料的选择采用熔焊法焊接钢结构时，焊接材料及工艺82（二）中、高碳结构钢的焊接中碳钢含碳量在0.25％～0.6％之间。随着含碳量的增加，淬硬倾向越加明显，焊接性逐渐变差，生产中主要焊接各种中碳钢的铸件和锻件。（二）中、高碳结构钢的焊接83中碳钢的焊接特点：1.热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹中碳钢属淬火钢，热影响区金属被加热超过淬火温度区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用，易出现马氏体等淬硬组织。2.焊缝金属产生热裂倾向大工件材料含C、S、P量远远高于焊芯，工件材料熔化进入熔池使焊缝金属含碳量增加，塑性下降。S、P等杂质存在焊缝及熔合区在相变前易产生裂纹，因此，焊前必须预热，同时减慢热影响区的冷却速度以免产生淬硬组织。中碳钢的焊接特点：1.热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹84中、高碳钢焊接材料的选择中碳钢多用手工电弧焊。厚件采用电渣焊，焊后进行热处理。应采用抗裂性能较好的低氢焊条。要求焊缝和工件材料等强度时，可选用：E5016(J506)、E5015(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607)焊条，不要求等强度时，可选用：E4315(J427)型强度低些的焊条以提高焊缝的塑性。中、高碳钢焊接材料的选择中碳钢多用手工电弧焊。厚件采用电渣85应选用细焊条、小电流，开坡口进行多层焊，以防止工件材料过多地进入焊缝，同时也可减小焊接热影响区的宽度。高碳钢焊接特点与中碳钢相似，由于含碳量更高，焊接性变得更差，预热的温度更高，工艺措施更严格实际上，高碳钢的焊接只限于用焊条电弧焊进行修补工作。应选用细焊条、小电流，开坡口进行多层焊，以防止工件材料过多86三、合金结构钢的焊接合金结构钢分为机械制造用合金结构钢（强度级别较高）和低合金结构钢（强度级别较低）两大类。机械制造用合金结构钢用于焊接结构较少。如需焊接，焊接工艺措施与中碳钢基本相同。三、合金结构钢的焊接合金结构钢分为机械制造用合金结构钢（强度87低合金钢的焊接特点1.热影响区的淬硬倾向钢中合金元素越多，钢材强度级别越高则焊后热影响区的淬硬倾向越大。强度级别较大的低合金结构钢淬硬倾向增加，热影响区易产生马氏体组织，硬度明显增高，塑性韧性则下降。2.焊接接头的裂纹倾向随着钢材强度级别提高产生冷裂纹的倾向加剧。影响冷裂纹的因素主要由三方面：焊缝的含氢量；热影响区的含氢量；焊接接头的应力大小。我国低合金钢产生热裂纹的倾向不大。低合金钢的焊接特点1.热影响区的淬硬倾向88低合金钢的焊接工艺1.强度级别较低的钢材在常温下与低碳钢一样。在低温或大刚度、大厚度结构进行小焊脚、短焊缝焊接时应防止淬硬组织，要适当增大电流减慢焊接速度、选用抗裂性强的低氢焊条，必要时需预热。对锅炉、受压容器等重要构件，当厚度大于20mm时，焊后必须退火，以消除应力。低合金钢的焊接工艺1.强度级别较低的钢材892.强度级别较高的低合金钢构件焊前一般均需预热，焊接时，应调整焊接参数以控制热影响区的冷却速度不宜过快。焊后应进行热处理，以消除内应力。不能立即热处理时，可先进行消氢处理，防止因氢引起的冷裂。2.强度级别较高的低合金钢构件90四、铸铁的补焊铸铁的焊接主要是补焊，分为：热补焊预热到600～700℃后施焊，冷补焊预热在400℃以下，施焊。四、铸铁的补焊铸铁的焊接主要是补焊，分为：91五、特殊性能钢的焊接（一）珠光体耐热钢常用焊接方法：手工电弧焊、埋弧焊和电渣焊焊接要点：成分与低碳钢相近，焊接性也接近主要问题是冷裂纹、再热裂纹、粗晶区脆化以及热影响区的软化五、特殊性能钢的焊接（一）珠光体耐热钢92（二）不锈钢的焊接1.奥氏体不锈钢的焊接主要问题是热裂纹、脆化、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂(1)热裂纹含镍量越高，产生热裂倾向越大，越不容易控制防止措施：严格限制S、P含量；调整焊缝金属组织，金属合金成分；采用小线能量及小截面焊道。（二）不锈钢的焊接1.奥氏体不锈钢的焊接93(2)接头脆化防止措施：严格控制焊缝中铁素体含量；多层焊时采用较小线能量。(3)晶间腐蚀防止措施：尽量降低母材及焊缝中含碳量；采用热量集中的焊接方法；在钢中添加稳定化元素Ti、Nb等；在钢及焊缝金属中加铁素体形成元素。(2)接头脆化94(4)应力腐蚀开裂防止措施：焊后消除或减少焊接残余应力；选用奥氏体－铁素体双相组织的母材或焊接材料；采用高Ni的铬镍不锈钢焊条焊接方法：采用手工电弧焊、钨极氩弧焊和熔化极富氩混合气体保护焊(4)应力腐蚀开裂952.马氏体不锈钢的焊接主要问题是冷裂纹和脆化拘束度较大或含氢量较高时，在焊缝或近缝区可能产生冷裂纹预热是防止这类钢产生冷裂纹的重要措施常用方法为手工电弧焊和钨极氩弧焊2.马氏体不锈钢的焊接963.铁素体不锈钢的焊接主要问题是热影响区脆化和常温冲击韧度较低焊接时，就尽量缩短400－600℃和650－850℃的加热和冷却时间可采用小功率，高焊速进行焊接，尽量减少焊缝截面，且不要连续焊接常用手工电弧焊，通常需预热及焊后热处理3.铁素体不锈钢的焊接97六、有色金属的焊接（一）铝及铝合金的焊接主要问题是气孔、裂纹及接头性能变化(1)铝合金的焊接热裂纹防止措施：关键在于选择合适焊丝，控制焊缝成分和配以合理规范参数采用热能集中的焊接方法，有利于减少裂纹。裂纹倾向大的铝合金，不宜采用大电流和高焊速。六、有色金属的焊接（一）铝及铝合金的焊接98(2)铝合金的焊接气孔防止气孔措施：减少氢的来源；合理选择规范参数；采用混合气体保护焊；对厚的工件适当预热。(2)铝合金的焊接气孔99（二）铜及铜合金的焊接焊接时主要问题：焊缝能力差；焊缝热裂倾向大；气孔倾向严重；接头性能下降薄板以钨极氩弧焊、手工电弧焊和气焊为好中厚板采用埋弧焊、MIG焊（熔化极气体保护电弧焊）和电子束焊厚板建议用电渣焊（二）铜及铜合金的焊接焊接时主要问题：100第五节连接成型件材料的选择在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑焊接性较好的材料。低碳钢和含碳量小于0.4％的低合金钢都有良好的焊接性，设计中应尽量选用；含碳量大于0.4％和碳当量大于0.4％的合金钢，焊接性不好，设计时一般不宜选用。若必须选用，应在设计中和生产中采取必要的措施。第五节连接成型件材料的选择在满足工作性能要求的前提下，首101第五节连接成型件材料的选择强度级别较低的低合金结构钢，焊接性能与低碳钢基本相同，而强度明显提高，应优先选用。强度级别较高的低合金结构钢，焊接性能稍差些，设计强度要求高的重要结构可以选用。镇静钢脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。沸腾钢含氧量较多组织成分不均匀，焊接时易产生裂纹。承受动载荷、在严寒下工作的重要构件等情况不宜选用。第五节连接成型件材料的选择强度级别较低的低合金结构钢，焊102第五节连接成型件材料的选择一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者。设计焊接结构时多用型材，以降低重量，减少焊缝，简化工艺。还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。第五节连接成型件材料的选择一般要求接头强度不低于被焊钢材103第六节焊接接头的工艺设计（一）焊缝的布置1.焊缝布置应尽量分散。两条焊缝的间距一般要求大于三倍板厚。第六节焊接接头的工艺设计（一）焊缝的布置1042.焊缝的位置应尽可能对称布置。焊后不会发生明显的变形。2.焊缝的位置应尽可能对称布置。焊后不会发生明显的变形。1053.焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置。

3.焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置。106③易于机械化和自动化。利用柱状电极在两个焊件接触面间形成点焊，而将两焊件连接起来的焊接方法。一般要焊后热处理，如正火处理。焊接是在焊剂层下自动进行，所以也叫做焊剂层下自动焊。只用于焊接受力不大、工作温度较低的工件。25％，焊接性能优良。（三）电弧焊的冶金过程特点防止空气对熔化金属的有害作用；焊接变形：由焊接应力引起的变形。承受动载荷、在严寒下工作的重要构件等情况不宜选用。还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。用于较重要的低碳钢及强度钎焊一般不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。电弧电压调节式自动焊焊机是由焊接电源、控断电后金属在电极压力作用4.焊缝应尽量避开机械加工面。③易于机械化和自动化。4.焊缝应尽量避开机械加工面。1075.焊缝位置应便于操作5.焊缝位置应便于操作1085.焊缝位置应便于操作5.焊缝位置应便于操作109此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊缝，减少横焊焊缝，尽量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次装配点固。此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊缝，减少横焊焊缝110（二）接头形式的选择与设计1.接头形式

对接T型接角接搭接

（二）接头形式的选择与设计1.接头形式111I型、V型、X型、U型、双U型、T型、单边V型、Y型、K型电弧焊对接焊接时，板厚为1～6mm时，可不开坡口（即I型坡口）直接焊成。

2.坡口形式I型、V型、X型、U型、双U型、T型、单边V型、1123.接头过渡形式3.接头过渡形式113埋弧焊：与焊条电弧焊基本相同，板厚小于12mm时可不开坡口(即I型坡口)，板厚小于24mm时按GB986-88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》选定。电渣焊：两工件之间的间隙一般应取25～35mm。气焊：一般采用对接接头和角接接头。埋弧焊：114（六）焊接应力焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。（六）焊接应力焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加115（七）焊接变形焊接变形：由焊接应力引起的变形。变形种类：收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形

（七）焊接变形焊接变形：由焊接应力引起的变形。116电弧电压调节式自动焊焊机是由焊接电源、控按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。获得的焊件也是中间粗大，并带有毛刺。在钢中添加稳定化元素Ti、Nb等；可焊接低碳钢、不锈钢、钢合金、铝、镁合金等。由表可知，电子束焊接的热影响区最小，埋弧自动焊次之，电渣焊和气焊最宽。(4)铸钢易裂一般应选碱性，且采用适当工艺，如预热。结构设计：对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构。线的之间的温度范围⑦采用水压试验或振动法消除焊接应力。①选择塑性好的材料。钎料有铜基、银基和镍基等。例：铝与铜、钢与铜等。焊后不会发生明显的变形。2）生产率高，成本低，工件不需要开坡口；施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性夹持不适于淬硬性较大的钢结构和铸铁件。）电弧电压调节式自动焊焊机是由焊接电源、控施焊中：采用反变形措117这种焊接方法接头质量较高，常用于受力要求较高的重要对焊件。焊件可以是同种金属，也可以是异种金属。例：铝与铜、钢与铜等。截面可以小到0.01的金属丝，也可大到10万的金属棒或金属板。对焊件的接触端面形状和尺寸应基本一致。这种焊接方法接头质量较高，常用于受力要求较高的重要对焊件。118摩擦焊接头质量好而且稳定，可焊同种金属，也可焊异种金属，生产率高，电能消耗少，一次性投资大。摩擦焊广泛用于圆形工件、棒料及管件类焊接。实心焊件的直径为2mm～100mm，管类焊件外径最大可达150mm。摩擦焊接头质量好而且稳定，可焊同种金属，也可焊异种金属，生产119第四节金属材料的焊接性一、焊接性的概念金属材料的焊接性：指被焊金属在一定的焊接方工艺条件下，获得优质的焊接接头的难易程度。同一种金属材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工艺，焊接性不同。第四节金属材料的焊接性一、焊接性的概念1202.强度级别较高的低合金钢构件焊前一般均需预热，焊接时，应调整焊接参数以控制热影响区的冷却速度不宜过快。焊后应进行热处理，以消除内应力。不能立即热处理时，可先进行消氢处理，防止因氢引起的冷裂。2.强度级别较高的低合金钢构件121此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊缝，减少横焊焊缝，尽量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次装配点固。此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊缝，减少横焊焊缝122焊接成型焊接的实质通过加热或加压等手段，使分离的两部分金属借助于金属间原子的粘结与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来，成为不可拆卸的连接方式。焊接特点1）能化大为小，拼小为大：把大型复杂的机器零部件，分解为简单的小零部件来准备毛坯，然后再用焊接的方法把它们连接起来，这样可简化锻造或锻压工艺，还可以解决铸锻能力的不足。焊接成型焊接的实质通过加热或加压等手段，使分离的两部分1232）可以把不同种类的金属结合起来①制造双金属结构的零件，例如：蒸煮锅的筒体。②把零件或毛坯的不同部分直接焊接起来，例：麻花钻、硬质合金车刀。3）可以修补锻件、铸件上的缺陷和局部损坏的零件。2）可以把不同种类的金属结合起来124焊接方法分类根据焊接过程的特点可分为三大类：熔化焊：电弧焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊。压力焊：电阻焊、摩擦焊、压力气焊、冷压焊、超声波焊、高频焊、爆炸焊。钎焊：软钎焊、硬钎焊。焊接方法分类根据焊接过程的特点可分为三大类：125第一节熔化焊一、手工电弧焊电弧焊是利用电弧释放的热量为热源，使焊件和焊条局部熔化形成共同的熔池，冷凝后实现焊接的焊接方法。（一）焊接电弧电弧是在两电极之间的气体介质内产生的一种强烈而持久的放电现象。第一节熔化焊一、手工电弧焊126电弧热量与温度分布电弧热量：阳极区产生的较多，约占总热量的43%，阴极约36%，弧柱约21%。温度：用钢焊条焊钢材时阳极区—2600K阴极区—2400K电弧中心—6000～8000K电弧热量与温度分布电弧热量：阳极区产生的较多，约占总热量的4127电弧的极性使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。电弧的极性使用直流电源焊接时有正接、反接两种：128交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为50～90V。电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为16～35V。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。129②不需要填充金属，焊接变形小，焊缝表面平整，可进行流水作业。力挤压焊件，叫做顶锻。对锅炉、受压容器等重要构件，当厚度大于20mm时，焊后必须退火，以消除应力。获得的焊件也是中间粗大，并带有毛刺。以上四区是焊接热影响区中主要的组织变化区段，其中熔合区和过热区对焊接接头组织性能的不利影响最为显著，因此在焊接中应尽量减少热影响区的范围。在常温下与低碳钢一样。件、棒料及管件类焊接。焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用：焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。利用柱状电极在两个焊件接触面间形成点焊，而将两焊件连接起来的焊接方法。正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。丝滚轮、导电嘴进反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。同一种金属材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工艺，焊接性不同。主要问题是气孔、裂纹及接头性能变化（二）手工电弧焊的焊接过程①电弧在焊条与被焊件之间燃烧。②电弧热使工件和焊条熔化形成共同熔池。③电弧热同时使焊条的药皮熔化或燃烧，形成熔渣浮在熔池内金属液表面，并产生大量气流围绕在电弧周围，可防止空气中氧、氮的侵入，起保护熔化金属的作用。②不需要填充金属，焊接变形小，焊缝表面平整，可进行流水作业130④电弧向前移动，熔池内熔化金属冷却凝固，新的熔化不断形成。不断凝固而形成连续的焊缝。熔渣凝固为渣壳复盖在焊缝表面，遂焊缝的成型和冷却有着重要作用。④电弧向前移动，熔池内熔化金属冷却凝固，新的熔化不断形成。131（三）电弧焊的冶金过程特点电弧焊的焊接过程为冶金过程，熔化金属、熔渣和气体三者之间发生一系列冶金反应，与一般冶炼过程比较有以下特点：1）金属元素强烈蒸发、烧损---焊接电弧和熔池温度高于一般冶炼温度。2）化学成分不够均匀，气体和杂质来不及浮出----熔池体积小，液态时间短。3）熔化金属与空气接触，产生氧化物，使钢中合金元素C、Si、Mn烧蚀，氮、氢在高温下溶解于液态金属，产生氮化物增加焊缝脆性，氢的溶入会引起氢脆化—空气在高温电弧作用下分解出原子状态的氧、氮、氢。（三）电弧焊的冶金过程特点电弧焊的焊接过程为冶金过程，熔化金132（四）电焊条手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮（涂料）分组成。焊条芯：作用：①导电产生电弧；②熔化后作为填充金属进入熔池，是形成焊缝的主要金属材料。焊条直径是用焊芯直径来表示，一般为2～6㎜，常用3～5㎜，最大的为9㎜，最小的为0.4㎜。常用焊条钢芯牌号和成分及用途见表。（四）电焊条手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮（涂料）分组成。133焊条药皮主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。焊条药皮主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属134焊接成形工艺课件135焊条的种类、型号和牌号焊条有七大类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条

焊条的种类、型号和牌号焊条有七大类：碳钢焊条、低合金136焊条型号牌号药皮类型焊接电源焊接位置用途E4303J422钛钙型交流或直流全位置焊接用于较重要的低碳钢及强度等级较低的低合金钢，如09Mn2等。J422GM适于海上平台、船舶、工程机械等表面装饰焊缝的焊接J422Fe适于较重要的低碳钢结构焊接E5016J506低氢钾型交流或直流全位置焊接用于中碳钢和低合金钢的焊接如：16Mn，9Mn2Si。摘自GB5117-85焊条牌号药皮焊接电源用途E4303J422钛钙型交137

第3、4位组合表示焊接电流种类、药皮类型表示抗拉强度Kgf/mm2E4303第3位表示焊接位置表示焊条例：第3、4位组合表示焊接138——牌号（焊接行业中焊条代号）J422药皮类型、电流种类、1-5酸性、6、7碱性抗拉强度420MPa结构钢焊条。——牌号（焊接行业中焊条代号）J422药皮类型、电流种类、1139注意：焊条型号是国家标准中的焊条代号；焊条牌号是焊接行业的焊条代号，注意型号和牌号的对应关系。按熔渣性质，焊条可分为两类：酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各种电源，成本低，但焊缝的塑性、韧性差，操作性好，渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高强度的重要结构件

碱性焊条：熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电源。焊缝塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，操作性差，故只适于焊接重要结构件。注意：焊条型号是国家标准中的焊条代号；焊条牌号是焊接行业的焊140焊条选用原则选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。(1)低碳钢、普通低合金钢构件焊缝与母材等强度。注意：钢材按屈服强度定等级，结构钢焊条的等级是指焊缝金属抗拉强度最低保证值。焊条选用原则选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性141反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。线的之间的温度范围熔合区、过热区、正火区、部分相变区等。焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用：电极压紧焊件→通电加热→断电→维持原压或增压→去压③电弧热同时使焊条的药压紧对接的焊件→通电加热→顶锻并断电→去压③适用性广—可以焊接几乎所有的金属，特别适于焊接易氧化材料。入焊剂层内，与焊⑥需较彻底地消除焊接应力时，焊后去应力退火。电弧热使焊剂、焊件和焊丝熔化，形成封闭的气泡，电弧就在气泡内燃烧。常用的钎料是锡铅合金，所以通常称锡焊。是以高熔点的钨棒和焊件为电极。中厚板采用埋弧焊、MIG焊（熔化极气体保护电弧焊）和电子束焊(2)同一强度等级酸、碱性焊条的选用碱性焊条：要求塑性好、冲击韧性高、抗裂性好、低温性好。酸性焊条：受力不复杂，母材质量较好，尽量选用较便宜的酸性焊条。反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。(2)同一强度等级酸142(3)低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低者选焊条。(4)铸钢易裂一般应选碱性，且采用适当工艺，如预热。(5)特殊性能要求钢，选相应焊条，以保证焊缝主要化学成分、性能与母材相同。(3)低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低者选焊条。143（五）焊接接头的组织与性能在熔化焊的条件下，焊接接头的组织主要指焊缝及焊缝附近的热影响区的组织。（五）焊接接头的组织与性能在熔化焊的条件下，焊接接头的组织1441.焊缝焊缝处的金属温度最高，冷却时从熔池壁开始并垂直于池壁方向，最后形成柱状晶粒。但在熔池中心最后冷却的部分还聚集了各种杂质。这部分对焊缝的强度有很大的影响。特别是对于窄焊缝，强度影响更大。1.焊缝焊缝处的金属温度最高，冷却时从熔池壁开始并垂直于池壁1452.焊接热影响区熔合区、过热区、正火区、部分相变区等。⑴熔合区最靠近焊缝的部位受高温影响最大。温度在液相线和固相线的之间的温度范围内。冷却后，具有铸态组织和粗大晶粒，强度、塑性和韧性都下降的特点。焊接接头的裂纹常从这里产生。2.焊接热影响区熔合区、过热区、正火区、部分相变区等。146⑵过热区被加热到Ac3以上100～200℃至固相线温度区间。奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，故塑性、韧性降低，对易淬火钢，此区脆性更大.⑶正火区被加热到Ac1到Ac3以上100～200℃区间。金属发生重结晶。冷却后金属晶粒细化得到正火组织。其机械性能比母材好。⑵过热区147⑷部分相变区相当于加热到Ac1～Ac3之间的温度范围的金属是部分相变区。珠光体和部分铁素体发生重结晶转变使晶粒细化，部分铁素体来不及转变，冷却后晶粒大小不同，因此机械性能稍差。以上四区是焊接热影响区中主要的组织变化区段，其中熔合区和过热区对焊接接头组织性能的不利影响最为显著，因此在焊接中应尽量减少热影响区的范围。⑷部分相变区148影响热影响区的因素影响因素：①焊接方法：表中列出了不同焊接方法焊接低碳钢时，热影响区的平均尺寸数值。由表可知，电子束焊接的热影响区最小，埋弧自动焊次之，电渣焊和气焊最宽。影响热影响区的因素影响因素：①焊接方法：表中列出了不同焊149②焊接规范：指焊条直径、焊接电流和焊接速度的选择。同一焊接方法，不同焊接规范，热影响区的大小、组织和性能也不同。够减小焊件受热程度和加快焊接速度的规范都能减小热影响区。③接头类型；④焊接材料；⑤焊后冷速；都会对热影响区产生影响。②焊接规范：指焊条直径、焊接电流和焊接速度的选择。150（六）焊接应力焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。（六）焊接应力焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加151焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能，承载能力大为降低，对于接触腐蚀性介质的焊件，应力腐蚀现象加剧，减少使用期限。假定整条焊缝同时形成，则应力分布如图示焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能，承载能力大为降低，对152焊接应力的防止与减小对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接应力的防止和消除：①选择塑性好的材料。②避免焊缝密集交叉，焊缝过长，截面过大。③合理的焊接次序。图a为正确。

焊接应力的防止与减小对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接153④焊前预热，可减小温差，减少焊接应力较为效。⑤采用小能量焊接方法，或焊后立即捶击。⑥需较彻底地消除焊接应力时，焊后去应力退火。⑦采用水压试验或振动法消除焊接应力。④焊前预热，可减小温差，减少焊接应力较为效。154（七）焊接变形焊接变形：由焊接应力引起的变形。变形种类：收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形

（七）焊接变形焊接变形：由焊接应力引起的变形。155焊件产生变形主要由焊接应力引起的，预防焊接应力的措施对防止焊接变形有时是有效的。当对焊件的变形有较高的限定时：结构设计：对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构。焊件产生变形主要由焊接应力引起的，预防焊接应力的措施对防止焊156施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性夹持不适于淬硬性较大的钢结构和铸铁件。）施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性夹持不适于淬硬性较157焊接成形工艺课件158变形矫正方法变形矫正方法159二、埋弧焊（一）埋弧自动焊设备常用的埋弧自动焊焊机有等速送丝式和电弧电压调节式（常用）。电弧电压调节式自动焊焊机是由焊接电源、控制箱和自动焊车组成：控制箱：调整焊接电流，电弧电压和送丝速度，完成引弧、熄弧等动作，使焊接过程稳定进行。二、埋弧焊（一）埋弧自动焊设备160自动焊车：完成等速移动电弧和自动送丝等动作，焊接电流为400～1200A。自动焊车：完成等速移动电弧和自动送丝等动作，焊接电流为400161（二）埋弧焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程与手工电弧焊相似，不同的是用焊丝和焊剂代替焊条。焊接是在焊剂层下自动进行，所以也叫做焊剂层下自动焊。焊接时，焊剂经漏斗落到焊接区域，焊丝由焊丝盘经送丝滚轮、导电嘴进入焊剂层内，与焊件触及后自动引燃电弧。（二）埋弧焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程与手工电弧焊相似，162电弧热使焊剂、焊件和焊丝熔化，形成封闭的气泡，电弧就在气泡内燃烧。气泡外的液态焊渣把空气与电弧、熔池隔开，将弧光遮住。当焊接小车移动时，焊剂漏斗、焊丝和电弧一起移动。在焊接接头处自动形成整齐的焊缝。冷凝的焊渣在焊缝上形成固态渣壳。电弧热使焊剂、焊件和焊丝熔化，形成封闭的气泡，电弧就在气泡内163（二）焊丝与焊剂埋弧焊丝的作用与焊条作用相同，焊剂的作用和药皮相同。（二）焊丝与焊剂埋弧焊丝的作用与焊条作用相同，焊剂的作用和药164（三）埋弧焊特点1生产率高—焊接电流大，热量散失少，金属熔化率高，原件焊层少等，生产率比手弧焊高5～10倍。2焊接质量好且稳定。3节省金属材料，改善劳动强度。4由于埋弧焊看不见电弧，不便观察控制熔池情况。5只适用于平焊、长直焊缝、圆环焊缝，不适于狭窄位置焊合薄板焊接。（三）埋弧焊特点1生产率高—焊接电流大，热量散失少，金属熔165广泛用于锅炉、化工容器、造船机车车辆、起重机等金属结构的大批量生产中。圆环焊缝长直焊缝广泛用于锅炉、化工容器、造船机车车辆、起重机等金属结构的大批166三、气体保护焊1、氩弧焊氩弧焊是以氩气作保护气体的电弧焊，焊接质量较高。按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。三、气体保护焊1、氩弧焊167（1）不熔化极氩弧焊是以高熔点的钨棒和焊件为电极。具有很高的发射能力。为了减少钨极消耗，电流密度一般都要加以限制。钨极氩弧焊可以交直流两用。除了铝、镁及其合金的薄焊件外，一般都用直流正接。多用来焊接4㎜以下的薄件。（1）不熔化极氩弧焊是以高熔点的钨棒和焊件为电极。具有很高的168对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。防止措施：关键在于选择合适焊丝，控制焊缝成分和配以合理规范参数按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。焊接时，就尽量缩短400－600℃和650－850℃的加热和冷却时间气系统和焊柜组成。由于电源已通，接触点处就有密度很大的电流通过，产生电阻热使金属迅速加热熔化。设计焊接结构时多用型材，以降低重量，减少焊缝，简化工艺。选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑焊接性较好的材料。状和尺寸应基本一致。反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。第四节金属材料的焊接性熔化焊：电弧焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊。拘束度较大或含氢量较高时，在焊缝或近缝区可能产生冷裂纹态组织和粗大晶粒，（2）熔化极氩弧焊是以连续送进的焊丝和焊件为电极。电流密度和气体流量都较大，生产率高，多用于中厚板焊接。生产中多采用直流反接。对氩气要求纯度99.7％以上，焊前必须把接头表面清理干净。对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能169氩弧焊与熔渣保护焊相比的优点①保护作用好，熔池金属基本不受侵害。②焊接质量高—电弧稳定，热量集中，熔池小，变形较小，焊缝致密无渣壳，成形美观。③适用性广—可以焊接几乎所有的金属，特别适于焊接易氧化材料。④明弧可见，操作方便，可以全位置焊接。氩弧焊与熔渣保护焊相比的优点①保护作用好，熔池金属基本不受170氩弧焊与熔渣保护焊相比的缺点①氩气成本高，设备比较复杂。②只能在室内进行焊接—以防保护气体被破坏。氩弧焊主要用于焊接铝、镁、钛及其合金，低合金钢、耐热合金、不锈钢等。氩弧焊与熔渣保护焊相比的缺点①氩气成本高，设备比较复杂。1712.二氧化碳气体保护焊以CO2作为保护气体的电弧焊。焊丝作电极，焊丝的送进靠送丝机构实现。二氧化碳气体保护焊除了气瓶、焊柜和送丝结构外，其余设备和氩弧焊一样。主要由：焊接电源、控制系统、送丝结构、供气系统和焊柜组成。2.二氧化碳气体保护焊以CO2作为保护气体的电弧焊。焊丝作172与手工电弧焊和埋弧自动焊相比的优点①生产率高—熔敷速度快，焊后无熔渣。②焊