焊接基础知识

关于焊接基础知识一、概述

焊接是一种生产不可拆卸的结构的工艺方法，是指通过加热或加压，或两者兼用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。

or两种或两种以上材质(同种或异种),通过加热或加压或二者并用,来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接随着近代科学技术的发展，焊接已成为一门独立的科学，并广泛应用于国民经济的各个领域。

焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料（焊条或焊丝）将两块或两块以上的母材（待焊接的工件）连接成一个整体的操作方法。第2页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接在各行各业的用途第3页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接的优点优点：1.节省材料，减轻重量，经济效益好2.简化加工与装配工序，生产周期短，生产效率高3.结构强度高，接头密封性好4.为结构设计提供较大的灵活性5.焊接工艺过程容易实现机械化和自动化

补充：焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。第4页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接的缺点缺点：1.焊接结构容易引起较大的残余变形和焊接内应力。2.焊接接头中存在一定数量的缺陷，如气孔、加渣、未焊透、未熔合等3.焊接接头有较大的性能不均匀性4.焊接过程中产生高温，强光，及一些有毒气体，对人体有一定的损害第5页,共84页，2024年2月25日，星期天二、常用焊接方法及应用压焊第6页,共84页，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及应用——熔化焊第7页,共84页，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及应用——熔化焊第8页,共84页，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及应用——压焊第9页,共84页，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及应用——压焊第10页,共84页，2024年2月25日，星期天常用焊接方法及应用——钎焊第11页,共84页，2024年2月25日，星期天熔焊熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。第12页,共84页，2024年2月25日，星期天压焊压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。第13页,共84页，2024年2月25日，星期天钎焊钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。第14页,共84页，2024年2月25日，星期天三、焊接接头及焊缝、坡口焊接接头的结构：电弧焊接头包括4部分：焊缝、熔合区、热影响区、焊缝附近的母材。a)对接接头b)搭接接头第15页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头的基本形式焊接接头(简称接头)：用焊接方法连接的接头。常用的焊接接头：

对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头、锁底对接接头等。

第16页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头——对接接头1、对接接头它是各冲焊接结构中采用最多、也是最完善的一种接头形式，具有受力好、强度大和节省金属材料的特点。但是，由于是两焊件对接连接，被连接件边缘加工及装配要求则较高。在焊接生产中，通常使对接接头的焊缝略高于母材板面。由于余高的存在造成构件表面的不光滑，在焊缝与母材的过渡处会引起应力集中。对接接头的几种形式第17页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头——T形接头2、T形接头将相互垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头称为T形(十字)接头。T形(十字)接头能承受各种方向的力和力矩。T形接头是各种箱型结构中最常见的接头形式，在压力容器制造中，插入式管子与筒体的连接、人孔加强圈与筒体的连接等也都属于这一类。由于T形(十字)接头焊缝向母材过渡较急剧，接头在外力作用下力线扭曲很大，造成应力分布极不均匀、且比较复杂，在角焊缝根部和趾部都有很大的应力集中。保证焊透是降低T形接头应力集中的重要措施之一。T形接头第18页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头——搭接接头3、搭接接头两块板料相叠，而在端部或侧面进行角焊，或加上塞焊缝、槽焊缝连接的接头称为搭接接头。由于搭接接头中两钢板中心线不一致，受力时产生附加弯矩，会影响焊缝强度，因此，一般锅炉、压力容器的主要受压元件的焊缝都不用搭接形式。由于搭接接头使构件形状发生较大的变化，所以应力集中要比对接接头的情况复杂得多，而且接头的应力分布极不均匀。在搭接接头中，根据搭接角焊缝受力方向的不同，可以将搭接角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝。第19页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头——搭接接头搭接接头除两钢板叠在端面或侧面焊接外，还有开槽焊和塞焊(圆孔和长孔)等。

开槽焊搭接接头：先将被连接件冲切成槽，然后用焊缝金属填满该槽，槽焊焊缝断面为矩形，其宽为被连接件厚度的两倍，开槽长度应比搭接长度稍短一些。第20页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头——搭接接头塞焊：是在被连接的钢板上钻孔来代替槽焊的槽，用焊缝金属将孔填满使两板连接起来，塞焊可分为圆孔内塞焊和长孔内塞焊两种。第21页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头——角接接头4、角接接头角接头多用于箱形构件，骑座式管接头和筒体的连接，小型锅炉中火筒和封头连接也属于这种形式。与T形接头类似，单面焊的角接接头承受反向弯矩的能力极低，除了钢板很薄或不重要的结构外，一般都应开坡口两面焊，否则不能保证质量。

第22页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头的选择选择接头形式时，主要根据产品的结构，并综合考虑受力条件、加工成本等因素。例如：

对接接头具有受力均匀、节省金属等优点，故应用最多。但是，对接接头对下料尺寸和组装的要求比较严格。

T形接头焊缝大多数情况下只承受较小的切应力或仅作为联系焊缝。

搭接接头对装配要求不高，也易于装配，但接头承载能力低，一般用在不重要的结构中。

焊接接头的设计中对焊缝质量的要求、焊缝尺寸大小、焊缝位置、工件厚度、几何尺寸、施工条件等不同，决定了在选择焊接方法和制定工艺时的多样性。

合理的焊接接头设计与选择不仅能保证钢结构的焊缝和整体的强度，还可以简化生产工艺，节省制造成本。

第23页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头的选择设计和选择焊接接头的主要因素：（1）保证焊接接头满足使用要求；（2）接头形式能保证选择的焊接方法正常施焊；（3）接头形式应尽量简单，尽量采用平焊和自动焊焊接方法，少采用仰焊和立焊，且最大应力尽量不设在焊缝上；（4）焊接工艺能保证焊接接头在设计温度和腐蚀介质中正常工作；（5）焊接变形和应力小，能满足施工要求所需的技术、人员和设备的条件；（6）尽量使焊缝设计成联系焊缝；（7）焊接接头便于检验；（8）焊接前的准备和焊接所需费用低；（9）对角焊缝不宜选择和设计过大的焊角尺寸，试验证明，大尺寸角焊缝的单位面积承载能力较低等。第24页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头的选择第25页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接接头的选择第26页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的基本形式一、焊缝的基本形式焊缝：焊件经焊接后所形成的结合部分。分类：1、按空间位置可分为：平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝；2、按结合方式可分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝；3、按焊缝断续情况可分为：连续焊缝、断续焊缝；4、按承载方式可分为：工作焊缝、联系焊缝。焊缝是构成焊接接头的主体部分，对接接头焊缝、角接接头焊缝是焊缝的基本形式。第27页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的基本形式1、对接焊缝对接焊缝是沿着两个焊件之间形成的，有不开坡口（或开I形坡口）和开坡口的两种。焊缝表面形状有上凸的和与表面平齐的。不开坡口开坡口第28页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的基本形式2、角焊缝角焊缝截面形状

第29页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的基本形式3、工作焊缝和联系焊缝工作焊缝(又称承载焊缝)：焊缝与焊件串联成整体主要承担载荷的作用。焊缝一旦断裂，钢结构就立即受到严重破坏。第30页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的基本形式联系焊缝(又称非承载焊缝)

焊缝与两个或两个以上的焊件并联成整体(即连接作用)，焊缝不直接承担载荷，工作中受力很小，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效。第31页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的布置对比1.避开应力最大处；

2.焊缝远离加工面；

3.对称布置变形小；

4.焊缝布置求分散；

5.便于操作想周到；

6.尽量平焊效率高。焊缝布置的一般原则：第32页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的布置对比第33页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的布置对比第34页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的布置对比第35页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的布置对比第36页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝的布置对比第37页,共84页，2024年2月25日，星期天坡口的基本形式坡口简介坡口：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。开坡口：用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程。开坡口的目的：（1）是为保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透，并获得良好的焊缝成形以及便于清渣。（2）对于合金钢来说，坡口还能起到调节母材金属和填充金属比例(即熔合比)的作用。第38页,共84页，2024年2月25日，星期天坡口的基本形式坡口类型（1）根据板厚不同，对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成为V形、X形、K形和U形等坡口。第39页,共84页，2024年2月25日，星期天坡口的基本形式（2）根据焊件厚度、结构形式及承载情况不同，角接接头和T形接头的坡口形式可分为I形、带钝边的单边V形坡口和K形坡口等。角接和T形接头的坡口a)I形b)单边V形（带钝边）c)K形（带钝边）第40页,共84页，2024年2月25日，星期天坡口的设计原则坡口的设计原则

坡口的形式和尺寸主要根据钢结构的板厚、选用的焊接方法、焊接位置和焊接工艺等来选择和设计。1)焊缝中填充的材料少；2)具有好的可焊性；3)坡口的形状应容易加工；4)便于调整焊接变形；第41页,共84页，2024年2月25日，星期天坡口的设计原则一般情况下，焊条电弧焊焊接6mm厚度的焊件和自动焊焊接14mm以下厚度的焊件时，可以不开坡口就可以得到合格的焊缝，但板间要留有一定的间隙，以保证熔敷金属填满熔池，确保焊透。钢板超过上述厚度时，电弧不能熔透钢板，应考虑开坡口。第42页,共84页，2024年2月25日，星期天四、常用焊接符号

焊接图是图示焊接加工要求的一种图样，它应将焊接件的结构、与焊接的有关内容表示清楚。(1)在视图中焊缝的画法

在视图中，焊缝可用一组细实线圆弧或直线段（允许徒手画）表示，如图15-1a、b、c所示，也可采用粗实线（线宽为2b～3b）表示，如图15-1d、e、f所示。(2)在剖视图或断面图中焊缝的画法

在剖视图或断面图中，焊缝的金属熔焊区通常应涂黑表示，若同时需要表示坡口等的形状时，可用粗实线绘制熔焊区的轮廓，用细实线画出焊接前的坡口形状，如图15-1g、h所示。(3)在轴测图中焊缝的画法

用轴测图示意地表示焊缝的画法如图15-1i所示：图15-1第43页,共84页，2024年2月25日，星期天常用焊接符号常见的焊接接头型式有：对接、搭接和T形接等。焊缝又有对接焊缝、点焊缝和角焊缝等，如图15-2所示。图15-2常见的焊缝和焊接接头型式为了简化图样上焊缝的表示方法，一般应采用焊缝符号表示。焊缝符号一般由基本符号和指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号等。第44页,共84页，2024年2月25日，星期天基本焊接符号基本符号

基本符号是表示焊缝横剖面形状的符号，它采用近似于焊缝横剖面形状的符号表示，如图15-1所示。基本符号采用实线绘制（线宽约为0.7b）。图15-1基本符号第45页,共84页，2024年2月25日，星期天基本焊接符号第46页,共84页，2024年2月25日，星期天辅助符号&补充符号辅助符号

辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，线宽要求同基本符号，见表15-2。不需确切地说明焊缝的表面形状时，可以不用辅助符号。补充符号

补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表15-3。表15-3补充符号表15-2辅助符号第47页,共84页，2024年2月25日，星期天尺寸符号&外形符号尺寸符号

基本符号必要时可附带有尺寸符号及数据，这些尺寸符号见表15-4。外形符号

外形符号表示对焊缝表面形状的要求。焊缝外形包括平滑，上凸，下凹。外形上的字母表示整修焊缝的方法。外形符号表15-4尺寸符号第48页,共84页，2024年2月25日，星期天指引线&箭头线&基准线指引线=箭头线+基准线（2条——一条实线，一条虚线）有必要的时候允许箭头线弯折一次；箭头线的位置箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，可以指在焊缝的正面或反面。但在标注单边V形焊缝、带钝边的单边V形焊缝、带钝边J形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件，如图所示。基准线的位置基准线一般应与图样的底边平行，但在特殊条件下也可与底边垂直。

基准线的虚线可以画在基准线的实线的上侧或下侧。第49页,共84页，2024年2月25日，星期天基本符号相对基准线的位置

当箭头线直接指向焊缝正面时（即焊缝与箭头线在接头的同侧），基本符号应注在基准线的实线侧；反之，基本符号应注在基准线的虚线侧,如图1所示。标注对称焊缝和以及不致于引起误解的双面焊缝时，可不加虚线，如图2所示图1图2第50页,共84页，2024年2月25日，星期天焊缝尺寸符号及其标注位置焊缝尺寸符号及数据的标注位置如图，箭头线应指向带有坡口一侧的工件，如图所示。1）焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧；2）焊缝长度方向的尺寸标在基本符号的右侧；3）坡口角度，坡口面角度，根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧；4）相同焊缝数量符号标在尾部；5）当需要标注的尺寸较多又不易分辨时，可在数据前面增加相应的尺寸符号第51页,共84页，2024年2月25日，星期天标注示例1）焊缝的标注示例如表15-5所示。第52页,共84页，2024年2月25日，星期天标注示例2）弯管焊接图示例

图示弯管由3部分焊接而成，即2个法兰和1个1/4弯管。焊缝型式为角焊缝，焊缝环绕管头一圈。第53页,共84页，2024年2月25日，星期天标注示例3）支架焊接图示例

图示支架由5部分焊接而成，从主视图上看，有三条焊缝，一处是件1和件2之间，沿件1周围用角焊缝焊接；另两处是件4和件3，角焊缝现场焊接。从Ａ视图上看，有两处焊缝，用角焊缝三面焊接。第54页,共84页，2024年2月25日，星期天五、焊接应力与变形基本概念第55页,共84页，2024年2月25日，星期天产生焊接应力与变形的原因第56页,共84页，2024年2月25日，星期天产生焊接应力与变形的原因第57页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接残余变形第58页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接残余变形第59页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接残余变形第60页,共84页，2024年2月25日，星期天焊接残余变形第61页,共84页，2024年2月25日，星期天影响残余变形的因素第62页,共84页，2024年2月25日，星期天影响残余变形的因素第63页,共84页，2024年2月25日，星期天影响残余变形的因素第64页,共84页，2024年2月25日，星期天影响残