钢结构连接教案

第一章钢结构的螺栓连接重点与难点：1、螺栓连接的分类；2、螺栓连接的特点；3、螺栓连接的破坏形式。主讲内容：螺栓的分类螺栓的分类：普通螺栓和高强度螺栓两种，两者的区别为：普通螺栓拧紧螺帽时产生的预拉力很小，由板面挤压产生的摩擦力可以忽略不计。普通螺栓抗剪连接是依靠孔壁承压和螺栓杆抗剪来传力。高强度螺栓除了其材料强度高之外，施工时还给螺栓杆施加很大的预拉力，使板面间产生挤压力，因此垂直于螺栓杆方向受剪时有很大的摩擦力。依靠摩擦力阻止板面间相对滑移，达到传力的目的，因而变形较小。普通螺栓优点是施工简单，拆卸方便；缺点是用钢量多；适用于安装连接和需要经常拆卸的结构。剪力螺栓可能发生的破坏形式有：（1）螺栓剪断（2）钢板孔壁挤压破坏（3）钢板由于螺孔削弱而净截面拉断（4）钢板因螺栓孔端距过小而剪坏（5）螺杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生受弯破坏。螺栓连接的发展现状近些年螺栓连接的发展分为两个方面，其一是螺栓本身的发展，包括新结构、新材料和新的制造工艺其；二是螺栓连接使用方法的发展，即连接设计二者相辅相成。随着机械结构件整体化的发展，使用的紧固件数量将有所减少，但对设计的要求则越来越高。发展新型紧固件和连接方法，采用自动化或专门装置代替手工操作，是机械连接工艺总的发展趋势第二章钢结构的铆接本章重点与难点：1掌握铆接的应用范围；2、熟悉铆接工艺；3、了解铆接连接计算。主讲内容：钢结构铆接(rivetingforsteelstructure)用铆钉把两个或两个以上的钢制零件或钢结构件连接成为一个整体的方法。铆接连接主要靠铆钉杆的抗剪力来承受外力。20世纪40年代以后，铆接连接在钢结构中的应用逐渐被焊缝连接和高强度螺栓连接所代替，但由于铆接不受金属材料性能的影响，而且铆接后构件的应力和变形都比较小，所以在承受繁重冲击荷载或振动荷载的构件连接、薄板结构的连接等仍有应用。铆接分为强固铆接、紧密铆接和密固铆接三种。强固铆接只要求较高的连接强度，不要求保证接缝的严密性。紧密铆接要求保证接缝的严密性，接缝处的连接强度次于强固铆接。密固铆接既要求较高的连接强度又要求保证接缝的严密性。铆接形式根据结构构造可分为对接连接、搭接连接和角接连接(见课本图)。铆钉制作有锻制法和冷镦法两种。由于铆钉需承受较大的塑性变形，应采用韧性较好的碳素结构钢制作。铆钉成品应表面光滑，不允许有裂纹、分层、气孔等缺陷，并应进行有关的力学性能试验。铆接前正确选用铆钉长度是保证铆接质量的关键。钉杆长度与铆钉直径、被铆件厚度、铆钉头形状及钉孔间隙等因素有关，可按经验计算或试验确定。铆接设备主要有铆钉枪和铆接机。铆钉枪以压缩空气作动力，推动枪体气缸内的活塞进行往复锤击。压缩空气的压力一般为0.4〜0.7MPa铆接机是利用液压或气压使钉杆变形并形成铆钉头，工作时无噪声且压力较大而均匀，铆接质量较好，主要用于工厂铆接。铆接一般分冷铆和热铆。使用不加热的铆钉进行铆接的称为冷铆。为提高铆钉塑性，冷铆前铆钉应进行退火处理。铆钉直径小于8mm寸多采用手工冷铆；铆钉直径大于8mm寸采用铆接机铆接，冷铆的铆钉最大直径不得超过25mm用加热后的铆钉进行铆接的称为热铆。热铆寸，铆钉的加热温度取决于铆钉的材料和施铆的方式。用铆钉枪铆接寸，铆钉需加热到1000〜1100C;用铆接机铆接时，铆钉需加热到650〜670E。热铆的操作过程为：被铆件用螺栓夹紧固定一钉孔修整一铆钉加热一接钉与穿钉一铆接。 的铆钉应用小锤敲打，以确定铆钉的紧密程度，并用样板和目测进行外观尺寸检查，如发现有歪斜、凹陷、裂痕、松动等缺陷，应剔除重铆。第三章钢结构熔化焊接头的组织与性能重点与难点：1、掌握钢结构焊缝金属及其热影响区金属的组织与性能变化。主讲内容：焊接熔池的结晶特点:非平衡结晶、联生结晶和竞争成长以及成长速度动态变化。联生结晶：一般情况下，以柱状晶的形式由半熔化的母材晶粒向焊缝中心成长，而且成长的取向与母材晶粒相同，从而形成所谓的联生结晶。（焊缝的柱状晶是从半熔化的母材晶粒开始成长的，其初始尺寸等于焊缝边界母材晶粒的尺寸，因而可以预料，在焊接热循环的作用下，晶粒易过热粗化的母材，其焊缝柱状晶也会发生粗化。）竞争成长：只有最优结晶取向与温度梯度最大的方向（即散热最快的方向，亦即熔池边界的垂直方向）相一致的晶粒才有可能持续成长，并一直长到熔池中心。焊接熔池的结晶形态：主要存在两种晶粒，柱状晶粒（有明显方向性）和少量的等轴晶粒。其中，柱状晶粒是通过平面结晶、胞状结晶、胞状树枝结晶或树枝状结晶所形成。等轴晶粒一般是通过树枝状结晶形成的。具体呈何种形态，完全取决于结晶期间固-液界面前沿成分过冷的程度。熔池结晶的典型形态：（1）平面结晶：固-液界面前方液相中的温度梯度G很大，液相温度曲线T不与结晶温度曲线TL相交，因而液相中不存在成分过冷（实际温度低于结晶温度）区。2）胞状结晶：液相温度曲线T与结晶温度曲线TL在短距离内相交，形成较小的成分过冷区。断面呈六角形胞状形态。（3）胞状树枝结晶：随固-液界面前方液相中的温度梯度G的减小，液相温度曲线T与结晶温度曲线TL相交的距离增大，所形成的成分过冷区增大。4）树枝状结晶：当固-液界面前方液相中的温度梯度G进一步减小时，液相温度曲线T与结晶温度曲线TL相交的距离进一步增大，从而形成较大的成分过冷区。（5）等轴结晶：自由成长，几何形状几乎对称。随着成分过冷程度的增加，依次出现平面晶（形成较缓慢）、胞状晶、胞状树枝晶、树晶、等轴晶形态。影响成分过冷的主要因素：熔池金属中溶质含量W熔池结晶速度R、液相温度梯度G溶质含量W增加，成分过冷程度增大；结晶速度R越快，成分过冷程度越大；温度梯度G越大，成分过冷程度越小。随晶体逐渐远离焊缝边界而向焊缝中心生长，温度梯度G逐渐减小，结晶速度R逐渐增大，溶质含量逐渐增加，成分过冷区液逐渐加大，因而结晶形态将依次向胞状晶、胞状树枝晶及树枝晶发展。熔池中心附近可能导致等轴晶粒的形成。焊缝的相变组织：1、 低碳钢焊缝的相变组织。（1）铁素体和珠光体。冷却速度越快，焊缝金属中珠光体越多，而且组织细化，显微硬度增高。采用多层焊或对焊缝进行焊后热处理，也可破坏焊缝的柱状晶，得到细小的铁素体和少量珠光体，从而起到改善焊缝组织的性能。（2）魏氏组织。由过热导致。焊缝含碳量和冷却速度处在一定范围内时产生，更易在粗晶奥氏体内形成。2、低合金钢焊缝的相变组织。低合金钢焊缝中可能形成铁素体 F、珠光体P、贝氏体B、马氏体M（1）铁素体F:先共析铁素体BF、侧板条铁素体FSP针状铁素体AF、细晶铁素体FGF2先共析铁素体GBF沿晶界分布，低屈服点的脆性相，使焊缝金属韧性降低。侧板条铁素体FSP从先共析铁素体侧面以板条状向原奥氏体晶内生长。形如镐牙，内部位错密度高，使焊缝金属的韧性显著降低。针状铁素体AF:在原奥氏体内以针状生长，可显著改善焊缝金属的韧性。细晶铁素体FGF在原奥氏体晶内形成，介于铁素体与贝氏体之间的转变产物。 （2）珠光体：层状珠光体PL、粒状珠光体Pr（托氏体）、细珠光体PS（索氏体）。（3）贝氏体B:上贝氏体BU下贝氏体BL、粒状贝氏体BG或条状贝氏体B。粒状贝氏体或条状贝氏体：块状铁素体上分布M-A韧性下降。上贝氏体BU呈羽毛状，沿原奥氏体晶界析出，韧性最差。下贝氏体 BL：针状铁素体与针状渗碳体机械混合，针与针之间呈一定的角度。具有良好的强度和韧性。（4）马氏体：切变型相变产物。板条马氏体MD片状马氏体MT板条马氏体MD（位错型）：低碳马氏体或位错马氏体，具有较高的强度及韧性，综合性能好。片状马氏体MT（孪晶型）：高碳马氏体，硬度高，脆，容易产生冷裂纹。焊接CCT是焊接条件下连续冷却组织转变图的简称，它给出了一定成分的焊缝或热影响区组织（有时还有硬度）与冷却时间（或冷却速度）的关系。除了钴之外，所有固溶于奥氏体的合金元素都使CCT曲线右移并使MS点降低（MS点下降即在较长冷却时间下亦能得到，即增加淬硬倾向。焊缝组织和性能的控制1、冶金方面的控制：通过向焊缝中填加合金化元素来改善焊缝金属的组织和性能。（1）锰和硅的作用：脱氧、提高韧性。（2）钛和硼的作用：细化焊缝组织，改善韧性。3）钼的作用：降低奥氏体分解温度，抑制先共析铁素体的形成，提高强度与韧性。（4）稀土元素的作用：改善焊缝的组织以及夹杂物的形态和分布，提高韧性。2、工艺方面的控制（1）焊接工艺优化1）工艺参数调整：工艺参数调整是控制焊缝组织和性能唯一可行的方法。2）采用多层焊接：减小了熔池过热，改善了结晶条件，细化了晶粒；同时每个后一层焊缝对前一层焊缝具有附加的热处理作用，改善了焊缝的相变组织。 （2）振动结晶与锤击处理。（3）焊后热处理。焊接热影响区的组织特征：焊接结构钢根据热处理特性不同可分为两类：淬火钢、不易淬火钢。易淬火钢热影响区的组织分布：其焊接热影响区的组织分布与母材焊前的热处理状态有关，当母材为调质状态时，热影响区由完全淬火区、不完全淬火区、回火区组成；当母材为退火或正火状态时，热影响区只由完全淬火区和不完全淬火区组成。1） .完全淬火区A3—1490C丫―M粗（相当于过热区）+M细（相当于正火区）硬脆完全淬火区的组织特征是粗细不同的马氏体与少量贝氏体的混合组织，同属马氏体类型。2） .不完全淬火区（相当于不完全重结晶区）A1—A3F,y-M（高碳）硬脆该区组织特征是马氏体、铁素体以及中间体构成的混合组织。3）.回火区软化区回火区内组织和性能的变化程度取决于焊前调质状态的回火温度，该回火温度越低，热影响区中的回火区越大，组织和性能变化越大。焊接热影响区的脆化：粗晶脆化、组织脆化、时效脆化。第四章熔化焊的冶金缺陷重点与难点：1、掌握熔化焊的冶金缺陷类型；2、对各种缺陷的产生原因及防护措施要熟悉。主讲内容：一、焊接缺陷分类：①从宏观上看，可分为裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔、及形状缺陷，又称焊缝金属表面缺陷或叫接头的几何尺寸缺陷，如咬边，焊瘤等。在底片上还常见如机械损伤（磨痕），飞溅、腐蚀麻点等其他非焊接缺陷。②从微观上看，可分为晶体空间和间隙原子的点缺陷，位错性的线缺陷，以及晶界的面缺陷。微观缺陷是发展为宏观缺陷的隐患因素。宏观六类缺陷的形态及产生机理气孔：焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。气孔的生成有工艺因素，也有冶金因素。工艺因素主要是焊接规范、电流种类、电弧长短和操作技巧。冶金因素，是由于在凝固界面上排出的氮、氢、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。②夹渣：焊后残留在焊缝中的溶渣，有点状和条状之分。产生原因是熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度，当熔化金属凝固时，熔渣未能及时浮出熔池而形成。它主要存于焊道之间和焊道与母材之间。③未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分；点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分，称之。未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合（包括层间未熔合）、焊缝根部未熔合。按其间成分不同，可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。产生机理：a.电流太小或焊速过快（线能量不够）；b.电流太大，使焊条大半根发红而熔化太快，母材还未到熔化温度便覆盖上去。C.坡口有油污、锈蚀；d.焊件散热速度太快，或起焊处温度低；操作不当或磁偏吹，焊条偏弧等。④未焊透：焊接时接头根部未完全熔透的现象，也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙，或是母材金属之间没有熔化，焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。产生原因：焊接电流太小，速度过快。坡口角度太小，根部钝边尺寸太大，间隙太小。焊接时焊条摆动角度不当，电弧太长或偏吹（偏弧）⑤裂纹（焊接裂纹）：在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生缝隙，称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹，辐射状（星状）裂纹。按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹，熔合区裂纹、焊趾裂纹及热响裂纹。按产生的温度可分为热裂纹（如结晶裂纹、液化裂纹等）、冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等）以及再热裂纹。产生机理：一是冶金因素，另一是力学因素。冶金因素是由于焊缝产生不同程度的物理与化学状态的不均匀，如低熔共晶组成元素S、P、Si等发生偏析、富集导致的热裂纹。此外，在热影响区金属中，快速加热和冷却使金属中的空位浓度增加，同时由于材料的淬硬倾向，降低材料的抗裂性能，在一定的力学因素下，这些都是生成裂纹的冶金因素。力学因素是由于快热快冷产生了不均匀的组织区域，由于热应变不均匀而导至不同区域产生不同的应力联系，造成焊接接头金属处于复杂的应力--应变状态。内在的热应力、组织应力和外加的拘束应力，以及应力集中相叠加构成了导致接头金属开裂的力学条件。⑥形状缺陷焊缝的形状缺陷是指焊缝表面形状可以反映出来的不良状态。如咬边、焊瘤、烧穿、凹坑（内凹）、未焊满、塌漏等。产生原因：主要是焊接参数选择不当，操作工艺不正确，焊接技能差造成。焊接缺陷可以分为两大类：第一类是焊件使用时发生的缺陷。这种缺陷通常指焊接热循环损伤到焊道或邻近的热影响区，造成焊件性质劣于母材。当焊件使用时，破裂起始于这些缺陷存在的位置。比较常见的缺陷有，碳钢或低合金钢的热影响区晶粒受热而成，造成韧性显著下降。析出硬化型材料的热影响区因过度时效而使强度降低。冷作硬化型材料的热影响区，因冷作效用消失而使强度降低。第二类焊接缺陷是制程缺陷。这类缺陷发生于焊接进行中或紧接焊接完成后，常见的缺陷有裂纹、空孔、夹渣、凹陷、熔接不足或渗透不足等。这类缺陷的存在很可能造成焊件无法使用。这其中又以裂纹最为严重。裂纹因发生的温度不同有如下几种：冷裂纹（氢裂纹）、焊后热处理裂纹（再热裂纹）、延性不足裂纹及热裂纹。冷裂纹发生于碳钢或合金钢。双相不锈钢也有冷裂纹的情况。虽然冷裂纹发生的原因目前还没有完全了解，这种裂纹已大部分可以控制。最有效的方法是减少氢含量、预热，控制热输入及利用焊后热处理。只要材料和接头方式确定，目前已有简单的方法可以查出预热温度、热输入范围、焊后热处理的温度和时间来防止冷裂纹的发生。焊后热处理裂纹发生于焊后应力消除热处理的加热过程中。这种裂纹发生于镍基合金、不锈钢和少数合金钢。把机械化焊接方法同精密焊接设备结合使用，防止坡口发生位移、避免焊接区在集中能量作用产生明显张应力。扩大射束能源利用范围，制订合理的焊接后热处理规范，保证各种型焊条的质量，以保证达到焊缝金属特定的物理性能，满足材料的可焊性。设计制造高效、真空扩散焊接装置，便焊接由各种材料制造的焊接结构，包括粉末冶金材料同金属的焊接；为了降低扩散焊接的电力消耗，提高焊接效率，需要对焊接构件通电流加热焊接区，为此要制订适当工艺，开发新设备和制造中间塞热的高电阻材料，以保证加热区的必需释热量；组织用来制造金属结构中间焊接件的双金属的生产，拓宽高强度（碳化硅、碳基等）纤维的应用范围，以强化和简化焊接结构。二、 缺陷的防止措施气孔:焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来而形成的空穴称为气孔。处于焊缝表面的气孔称为表面气孔，处于焊缝内部的气孔称为内部气孔。产生气孔的原因有：焊丝、焊件表面的油、污、锈、垢及氧化膜没有清除干净；乙炔或氧气的纯度太低；火焰性质选择不当；熔剂受潮或质量不好；焊炬摆幅快而大；焊蝗填充不均匀；焊接现场周围风力较大；焊接速度过快，火焰过早离开熔池；焊丝和母材的化学成分不匹配。防止气孔产生的措施有：在焊前应将坡口及两侧20—30mn范围内的油、污、锈、垢及氧化膜清除干净；选用合格的乙炔和氧气，以保证纯度要求；选择中性焰、微碳化焰：填加焊丝要均匀，焊嘴的摆动不能过快和过大，注意加强火焰对熔池的保护；如有必要，须在焊接场地设置防风装置；根据实际情况，焊前对工件预热，焊接时选用合适的焊接速度，在焊接终了和焊接中途停顿时，应慢慢撤离焊接火焰，使熔池缓慢冷却，从而使气体充分从熔池中逸出，减少气孔的产生；注意要使焊担和母材合理匹配。、咬边由于焊接工艺参数选择不当，或操作技术不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。咬边使母材金属的有效截面减小，减弱了焊接接头的强度，并且咬边处引起应力集中，承载后有可能在咬边处产生裂纹，甚至引起结构的破坏。根据JBl580—75规定：在铝及铝合金一般焊接产品中，咬边的连续长度应100mm每条焊缝上咬边总长度（两侧之和）不得超过该焊缝长度的10%板厚10mnl寸，允许咬边深度w0.5mm板厚>10mm寸，则为w0.8mm然而对于承受载荷的重要的焊接构件，如高压容器、管道等，不允许存在咬边现象。四、未焊透焊接寸接头根部未能完全熔透的现象称为未焊透。未焊透不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透的缺口及末端处形成应力集中，进—步产生裂纹。在重要的焊缝中，若发现有未焊透缺陷，必须铲除，重新补焊。产生未焊透的原因较多：焊接接头在气焊前未经清理干净，如存在油污、氧化物等；坡口角度过小、接头间隙太小或钝边过厚；焊嘴太小，火焰能率不够或焊接速度过快；焊件的散热速度过快，使得熔池存在的寸间短，以致填充金属与母材之间不能充分地熔合；熔剂质量不好或选择不当。防止未焊透应采取的措施：选择合理的坡口形式和装配间隙，并在焊前进行清理，彻底消除坡口两侧的氧化物和油污；根据板厚正确选用相应的焊嘴和焊丝直径在焊接寸选择合理的火焰能率和焊接速度；对厚大的铝及铝合金焊件，要进行焊前预热和在焊接过程中加热焊件：选用合格的气焊熔剂。五、未熔合焊接寸，焊道与母材之间或焊道之间，未完全熔化结合的部分称为未熔合。未熔合减小了焊缝有效工作截面，使焊接接头的承载能力F降。在未熔合处还可以引起应力集中。产生未熔合的主要原因是由于火焰能率过小，并日气焊火焰偏向坡口一侧，使母材或前—层焊缝金属未熔化就被填充金属覆盖；若坡口或前一层焊缝表面有污物或氧化膜寸，也会形成未熔合。在气焊寸，应注意观察坡口两侧熔化情况，采用稍大的火焰能率，且焊接速度不宜过快，确保母材或前一层焊缝金属熔化。六、夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。夹渣降低焊接接头的塑性和韧性，还可引起应力集中。产生夹渣的原因有焊丝选用不当在坡口边缘有污物存在，焊层和焊道间的熔渣未清除干汛焊接时火焰能率过小，使熔池金属和熔渣所得到的热量不足，流动性降低，使熔渣浮不上来；熔池金属冷却过快，使熔渣来不及上浮就已经固定焊丝和焊嘴角度不正确。防止产生夹渣的措施有：选用合格的焊丝：焊前对焊丝进行彻底清现在焊接时对焊层间的熔渣清除干涤选择合理的火焰能率和其他的焊接工艺参数； 在焊接时注意熔渣的流动方向，随时调整焊丝和焊嘴的角度，并不断地用焊丝将熔池内的熔渣挑出来，使熔渣能顺利地浮到熔池的表面。七、 裂纹在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生的缝隙称为焊接裂纹。铝及铝合金焊接裂纹属热裂纹。焊接裂纹是最危险的焊接缺陷，严重地影响着焊接结构的使用性能和安全可靠性，而凡是许多焊接结构破坏事故的直接原因。焊接裂纹产生的原因有：焊接材料和焊接工艺选择不当；起焊点选择不当；焊缝熔合不良，余高不足，应力过于集中，焊缝金属冷却速度太快，定位焊缝太短：焊缝收尾处没有填满或火焰撤离过快。防止裂纹产生的措施：根据匹配关系合理选择铝合金焊接材料和焊接工艺； 合理选择起点位置；保证余高，使焊接接头处于自由状态以减少应力集中；定位焊缝长度、焊缝熔合要适当，焊缝冷却要缓慢；焊缝收尾处一定要注意填满，火焰应缓慢离开熔池。八、 焊瘤在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝金属之外未熔化的母材上所形成的金属称为焊瘤。焊瘤不仅影响焊缝的外观，而且在焊瘤出现的同时还伴随着未焊透的情况发生。因此，容易引起应力集中，影响焊件质量。管道内部的焊瘤，会使管内流通面积减少，甚至造成堵塞。产生焊瘤的主要原因是：火焰能率太大；焊接速度过慢；焊件装配间隙过大；熔池面积过大；焊丝和焊嘴角度不正确等。防止产生焊瘤的措施有：适当选择火焰能率，一般当立焊或仰焊时，应选用比平焊小的火焰能率；适当提焊接速度；焊件的装配间隙不能太大；适当控制熔池温度，熔池面积不宜过大，防止熔化金属下陷；焊丝和焊嘴的角度要适当。九、 烧穿在气焊过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿。产生烧穿的原因主要有：接头处间隙过大或钝边太薄；火焰能率过大：焊接速度太慢，接火焰在某一处停留时间过长；定位焊间距过大，气焊时产生变形；熔剂质量不好，容易产生氧化，因此不能顺利进行焊接，而使焊接处局部温度过高；焊丝选用不恰当。防止烧穿的措施有：选择合理的坡口，坡口角度和间隙不宜过大，钝边不宜过小；火焰能率和焊接速度要适当，在焊接过程中，使焊接火焰作适当上—F跳动，给熔池冷却时间，用外焰保护熔池免受氧化；保证熔剂质量；合理选用焊丝；薄板单面焊时采用垫板形式可防止熔化金属自背面流出，避免造成烧穿。第五章钢结构的焊条电弧焊重点与难点：1、焊条电弧焊的基本过程应清晰；焊条电弧焊工艺应熟知。主讲内容：第一节焊条电弧焊的原理及特点一、焊条电弧焊的基本原理焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。二、焊条电弧焊的特点1、操作灵活2、待焊接头装配要求低3、可焊金属材料广4、焊接生产率低5、焊缝质量依赖型强第二节焊条电弧焊设备及工具对焊条电弧焊设备的要求：焊接电源使焊条电弧焊的主要设备。焊条电弧焊电源应满足的要求有1、对弧焊电源外特性形状的要求焊条电弧焊要求电源应具有陡降外特性。2、对电源空载电压的要求电源空载电压的确定应遵循下列原则：1）保证引弧容易。2）保证电弧功率稳定。3）要有良好的经济性。4）保证人身安全。因此，弧焊电源的空载电压应在满足引弧容易和电弧稳定的前提下，尽可能采用较低的空载电压。3、对电源调节特性的要求最理想的调节特性是要求空载电压随焊接电流的减小而增大，随焊接电流的增大而减小。4、对弧焊电源动特性的要求焊接电弧对弧焊电源而言是一个动负载，因此要求弧焊电源应具有良好的动态特性。二、常用焊条电弧焊机简介1、弧焊变压器2、滞留弧焊发电机3、弧焊整流器4、弧焊逆变器三、焊条电弧焊所用工具1、电焊钳（焊把）：用以夹持焊条、传导电流的工具。2、面罩和护目镜：防止焊接飞溅、弧光、高温对焊工面部及颈部灼伤的一种工具。3、焊条保温筒：保持烘干焊条干燥的一种工具。4、焊缝接头尺寸检测器：用来测量坡口角度、间隙、错边以及余高、焊缝宽度、角焊缝厚度等尺寸。5、敲渣锤：用来清楚焊渣的一种尖锤，可以提高清渣效率。6、钢丝刷：用来清除焊件表面的铁锈、油污等氧化物的一种工具。7、气动打渣工具及高速角向砂轮机：主要用来焊后清渣、焊缝修整及坡口准备。第三节焊条电弧焊工艺一、焊接接头形式、坡口和焊缝 1、接头形式用焊接方法连接的接头称为焊接接头。焊条电弧焊常用的基本接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头和T型接头2、坡口坡口是根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工成一定几何形状并经装配后构成的沟槽。用火焰、机械或电弧等方法加工坡口的过程称为开坡口。常见的坡口形式有形、 丫形、X形、带钝边U形、K形、带钝边的单边V形等坡口。3、焊缝 焊缝是指焊接经焊接后所形成的结合部分。按空间位置可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝四种形式。二、焊接工艺参数及选择焊条电弧焊的焊接工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等等。 1、焊条直径焊条直径是指焊芯直径。一般焊条直径要根据焊件厚度进行选择。2、焊接电源种类和极性的选择用交流电焊接：电弧稳定性差。用直流反接：电弧稳定。3、焊接电流的选择焊接电流应根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度等因素综合选择，一般来说，在保证焊件部焊穿和成形良好的条件下，尽量采用较大的焊接电流，并适当提高焊接速度，以提高焊接生产率。 4、焊缝层数的选择焊缝层数主要根据焊件厚度、焊条直径、坡口形式等因素来确定，一般估算为：n=S/d5、电弧电压和焊接速度的控制电弧长度越长， 电弧电压越高；电弧长度越短，电弧电压越低。因此在焊接过程中，尽量采用短弧焊接。焊接速度应均匀适中，要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝宽度和余高符合设计要求。焊接速度直径影响焊接生产率，所以应该在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当提高焊接速度，以提高焊接生产率。三、焊条电弧焊的基本操作技术1、引弧电弧焊时，引燃焊接电弧的过程叫做引弧。焊接电弧焊通常使用的引弧方法是接触引弧法，根据操作手法的不同，又可分为：直击引弧法和划擦引弧法。2运条焊接过程中，焊条相对焊缝所坐的各种动作的总称叫做运条。运条的方法很多，常用的运条方法有：直线形运条法；直线往返形运条法；锯齿形运条法；月牙形运条法；三角形运条法；圆圈形运条法等。3、焊缝的连接（1）中间接头：后焊的焊缝从先焊的焊缝尾部开始焊接。（2）相背接头：两焊缝起头处相接。（3）相向接头：是两条焊缝的收尾相接。（4）分段退焊接头：先焊焊缝的起头和后焊焊缝的收尾相接。4、收尾（熄弧）焊缝的收尾是指一条焊缝焊完后如何收弧。如果将电弧突然熄灭，则焊缝表面留有凹陷较深的弧坑。为了克服弧坑缺陷，可以采用的收尾方法有：（1）反复收尾法：在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑。（2）划圈收尾法：在弧坑处做圆圈运动，直到填满弧坑。（3）转移收尾法：在弧坑出稍作停留，将电弧慢慢拉长，引到焊缝边缘的母材坡口内。第六章钢结构的埋弧自动焊1、重点与难点：2、埋弧自动焊特点；3、埋弧自动焊焊丝；4、埋弧自动焊焊接工艺。5、主讲内容：6、1、定义简称埋弧焊，是电弧在焊剂层下燃烧，用机械自动引燃电弧并进行控制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种电弧焊方法。7、2、工作原理8、焊丝与焊件之间燃烧的电弧是埋在颗粒状焊剂下面的电弧热将焊丝端部及电弧直接作用的母材和焊剂熔化并使部分蒸发，金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好的隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴的形式落下，与熔融母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属的机械保护作用外，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。电弧向前移动，熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后，形成渣壳可继续对高温下的焊缝起保护作用，避免被氧化。9、3、特点10、 具有生产率高、机械化程度高、焊接质量好且稳定的优点。在金属结构、桥梁、压力容器、石油化工、核容器、石油天然气管线、船舶制造等领域，埋弧自动焊获得了泛的应用。埋弧焊的工作量非常大，所消耗的钢材、焊丝、焊剂的量也很大。11、 4、工艺要求12、 5、注意事项：(1)、按外部接线图正确接线，并注意网络电压与焊机名牌电压相等，电源要加接地线。(2)、焊接电源三相控制进线有相序关系，接线时应保证风扇为上吹风。(3)、必须经常检查焊机的绝缘电阻，与「匕网有联系之线路及线圈应不低于0.5兆欧姆，与电网无联系的线圈及线路应不低于0.2兆欧姆。(4)、多芯电缆必须注意接头不能松动，避免接触不良影响焊接动作，并注意此电缆不能经常重复抽曲，以免内部导线折断。(5)、焊机允许在海拔高度不超过1000米，周围介质温度不超过400+C空气相对湿度不超过85%的场合使用。 (6)、焊机在装运和安装过程中，切忌振动，以免影响工作性能。(7)、焊机的安置应使焊机背面具有足够的空间，以供焊机通风，此空间不小于0.5米长。(8)、定期检查和更换焊车与送丝机构的减速箱内润滑油脂，定期检查焊丝输送滚轮与进给轮，如有磨损，需按易损件附图制造更换。(9)、在焊接电流回路内各接点，如烨丝与工件的电缆接头导电嘴与焊丝等必须保证接触良好，否则会造成电弧不稳，影响焊缝质量与外形。(10)、在网路电压波动大而频繁的场合，需考虑用专线供电，以确保焊缝质量。第七章钢结构的二氧化碳气体保护电弧焊重点与难点：二氧化碳气体保护焊的特点；二氧化碳气体保护焊的冶金特性；防止飞溅的措施。主讲内容：简介二氧化碳气体保护焊简称“CO2焊，它是利用CO2气体作为保护的一种电弧焊接方法。、特点及应用CO2气体保护焊与手工电弧焊、埋弧电动焊等电弧焊比较，有如下特点： a.生产效率高：由于C02焊的电流密度大，电弧热量利用率较高，焊后不需清渣，因此比手工电弧焊生产率高；b.成本低：CO2气体价便宜，且电能消耗少，降低了成本；c.焊接变形小：CO2焊电弧热量集中，焊件受热面积小，故变形小；d.焊接质量好：CO2焊的焊缝含氢量少，抗裂性好，焊缝机械性能好；e.操作简便：焊接时可观察到电弧和熔池情况，不易焊偏，适宜全位置焊接，易掌握；f.适应能力强：CO2焊常用于碳钢及低合金钢，可进行全位置焊接。除用于焊接结构外，还用于修理和磨损零件的堆焊，我公司主要用于阀体和阀座的连接焊，铸件补焊缺点是：如采用大电流焊接时，焊缝表面成形不如埋弧焊，飞溅较多；不能焊接易氧化的有色金属。也不宜在野外或有风的地方施焊。C02气体焊常见缺陷及防止措施焊缝成形不良：表现为焊缝弯曲不直，成形差。主要原因为：a.电弧电压选择不当b.电流与电压不匹配c.电感值不合适d.送丝不均匀，送丝轮压紧力太小，焊丝有卷曲现象导电嘴磨损严重操作不熟练防止措施为：合理选择参数；检查送丝轮并做相应的调整；更换导电嘴，提高操作技能飞溅：产生飞溅的原因很多，主要有：a.短路过渡焊接时，直流回路电感值不合适，太小会产生小颗粒飞溅，过大会产生大颗粒飞溅b.电弧电压太高会使飞溅增多c.焊丝含碳量太高也会产生飞溅d.导电嘴磨损严重和焊丝表面不干净也会使飞溅增多防止措施为：选择合适的回路电感值，调节电弧电压，选择优质的焊丝，更换导电嘴。气孔：产生气孔的原因有：a.气体纯度不够，水分太多b.体流量不当。包括气阀、流量计、减压阀调节不当或损坏；气路有泄露和堵塞；喷嘴形状或直径选择不当；喷嘴被堵塞；焊丝伸出太长c.操作不熟练，焊接参数选择不当d.周围空气对流太大e.焊丝质量差，焊件表面清理不干净防止措施：彻底清除焊件上的油、锈、水；更换气体；检查或串接预热器；清除附着喷嘴内壁的飞溅物；检查气路有无堵塞和折弯处；采取挡风措施减少空气对流。裂纹：产生原因有：a.焊件或焊丝中P、S含量高，Mn含量低.b.焊件表面清理不干净c.焊接参数不当d.焊件结构刚度过大防止措施：严格控制焊件及焊丝的P、S等的含量；清理焊件表面；选择合理的焊接参数；焊前预热，焊后消氢处理。咬边：产生的原因有：a.焊接参数选择不当，（工大，V大，焊速太慢）b.操作不熟练防止措施：选择合理的焊接参数；提高操作技能烧穿：产生原因有：a.参数不当（如工大、焊速太慢）b.操作不当c.根部间隙太大防止措施：选择合适的焊接参数；尽量采用短弧焊接未焊透：产生原因有：a.参数不当（V小，工小，焊速太快、送丝速度不匀）b.操作不当，如摆动不均匀等.c.焊件坡口角度太小，钝根隙太小防止措施：选择合适焊；第八章钢结构的钨极氩弧焊重点与难点：钨极氩弧焊的特点；钨极氩弧焊的工艺；几种高效钨极氩弧焊方法。主讲内容：一、概述：1、钨极氩弧焊就是以氩气作为保护气体，钨极作为不熔化极，借助钨电极与焊件之间产生的电弧，加热熔化母材(同时添加焊丝也被熔化)实现焊接的方法。氩气用于保护焊缝金属和钨电极熔池，在电弧加热区域不被空气氧化。2、一般氩弧焊的优点：(1)能焊接除熔点非常低的铝锡外的绝大多数的金属和合金。(2)交流氩弧焊能焊接化学性质比较活泼和易形成氧化膜的铝及铝镁合金。(3)焊接时无焊渣、无飞溅。(4)能进行全方位焊接，用脉冲氩弧焊可减小热输入，适宜焊0.1mm不锈钢(5) 电弧温度高、热输入小、速度快、热影响面小、焊接变形小。(6) 填充金属和添加量不受焊接电流的影响。3、氩弧焊适用焊接范围适用于碳钢、合金钢、不锈钢、难熔金属铝及铝镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金，以及超薄板0.1mm同时能进行全方位焊接，特别对复杂焊件难以接近部位等等。钨极氩弧焊焊机的组成1、本公司氩弧焊机的型号(见图表)、编制方法、文字说明。2、焊机的部件(焊机、焊枪、气、水、电)、地线及地线钳、钨极。3、焊机的连接方法(以WSM系列为例)(1)焊机的一次进线，根据焊机的额定输入容量配制配电箱，空气开关的大小，一次线的截面。(2)焊机的输出电压计算方法：U=10+0.04I (3)焊机极性，一般接法：工件接正为正极性接法；工件接负为