焊接工艺教学课件

1、先进的焊接方法， 焊接技术，是一个 国家或一个企业发 展的重要标志.,1 程序文件编写 1.1 焊接管理文件 1)焊工培训考核； 2)焊接工艺评定； 3)焊材库的管理。,1.2 焊接工作程序 1）焊材采购技术规格书 2）目测检验工作程序 3）焊接工艺评定质量计划 4）焊工考试质量计划,1.3 金属实验室程序 1）力学性能试验程序； 2）射线检验程序； 3）光谱检验程序。,2.1 工艺评定及焊工考试母材采购 2.2 工艺评定及焊工考试焊材采购 2.3 机具配置 2.4 检测工具购买 2.5 消耗材料购买,3.1 考试试件外形尺寸,5.1 评定合格的焊接工艺其厚度的认可范围（mm）,5.3.1 检

2、验、试验项目 评定试件的检验、试验项目为外观检查、射线照相检查和力学性能试验。,5.3.3 冲击试验 当设计文件和相关标准要求进行冲击试验时，焊缝和热影响区应各取3个冲击试样，对两侧母材不同的焊缝，每侧热影响区均应取3个冲击试样。 5.3.4 金相、抗腐蚀、硬度等试验 当设计文件对焊接接头有金相、抗腐蚀、硬度等试验有要求时，在焊接工艺评定中应按要求增加试验项目，试验方法及合格指标应符合设计文件的规定。,5.4 编制焊接作业指导书 5.5 焊接工艺评定报告,6.1 焊工考试委员会 成立焊工资格考试委员会来专门管理焊工资格考试，一般为组成人员为总工程师、技术经理、焊接工程师、QA工程师、QC工程师

3、、射线照相检验人员和焊接教练。国外项目一般由业主请第三方检测公司介入。焊工考试委员会的主要职责如下： 6.1.1 审核焊工报考资格 6.1.2 监督考试过程，核实培训考试项目，编制试题。 6.1.3 评审考试结果。 6.1.4 制作并发放焊工合格证。 6.1.5 核实延长有效资格。,1.根据WPS确定考试内容及注意事项 2.焊工考试记录 3. 焊工考试结果登记表 4. 试件外观检测 5.试件由第三方带走进行无损检测 6.事件合格后，发与焊工合格证书,焊接接头的组成 焊接接头的形式,a）对接接头 b）T形接头 c）角接接头 d）搭接接头,按结合形式分 对接焊缝 角焊缝 塞焊缝 端接焊缝 按焊缝断

4、续情况分 连续焊缝 断续焊缝,焊缝的形状和尺寸,焊接工艺参数对焊缝形状的影响 增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度几乎保持不变。 电弧电压增大，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余高将略有减小。 焊接电流直接影响焊接过程的稳定性和焊缝的成形。 焊接速度增加时，焊缝宽度和厚度都大为下降 。 其他因素：焊接方法、焊条的类型、电源的种类及极性、气体保护焊中的气体成分、熔滴过度形式等 。,坡口的形式,a）I形坡口 b）V形坡口 c）X形坡口 d）U形坡口,坡口的加工 1、圆形工件的坡口，可采用专用工具如铣管机或精加工车削。 2、板状直线坡口可用刨边机或刨床。 3、U形坡口，应用专用的成形刀具或

5、专用铣削刀具。 4、碳弧气刨也可加工坡口，但要注意材料的淬硬倾向。 5、目前也用氧-乙炔火焰加工坡口，大都采用自动或半自动氧-乙炔切割机。手工的氧-乙炔火焰切割的坡口质量差，焊接时有影响，常用手提式砂轮机修整。,焊缝符号 一般由基本符号与指引线组成，必要时还可加上辅助符号，补充符号和焊缝尺寸符号。 机械制图方法表示,焊条电弧焊的特点 1、设备简单，成本低，便于现场维护、保养，便于移动，安装方便，操作简单。 2、工艺灵活，适应性强。 3、劳动强度高，生产效率一般。,焊条电弧焊的工具 焊条电弧焊常用的工具有焊钳、焊接电缆、面罩、清渣工具、焊条保温筒和一些辅助工具。 护目镜片 角向磨光机 敲渣锤,焊

6、条电弧焊主要焊接参数 有： 电源种类和极性 焊条直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度,焊条的三个基本动作 朝熔池方向逐渐送进 焊条沿焊接方向移动 焊条的横向摆动,焊条电弧焊的运条方法,焊道的连接,焊道的收尾,划圈收尾法 反复断弧收尾法 回焊收弧法,焊接层（道）数,a) 多层焊 b) 多层多道焊,主要焊接参数有 焊接电流 电弧电压 焊接速度 焊丝直径 焊丝伸出长度 其他：电源极性、坡口形状及根部间隙、焊丝的倾角等,焊接参数的选择 1、查表法 查阅资料，根据类似情况的焊接参数作为确定新的焊接参数的依据。 2、经验法 根据实践积累的经验确定新的焊接参数。 3、试验法 通过在焊接试件上做的焊接试样来确定

7、最佳的焊接参数。,CO2气体保护焊机的组成 1、焊接电源 2、送丝系统 3、焊枪 4、供气系统 5、控制系统,主要焊接工艺要素 焊丝直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度 焊丝伸出长度 CO2气体流量值 回路电感值 其他：焊枪倾角，坡口角度及焊接位置等,特点 有效地隔绝空气的侵入 易于控制弧长且稳定 焊接热输入易于调节，进行各种位置的焊接 生产效率一般、成本高,手工钨极氩弧焊设备 焊接电源 焊接控制系统 焊枪 供气系统 钨极,手工钨极氩弧焊工艺 注意事项 电源种类、极性及焊接电源 焊接电流 焊前清理 坡口形式 钨极直径与形状 氩气保护效果,手工钨极氩弧焊在钢结构焊接中对重要的构件节点焊缝焊趾的超标

8、咬边进行重熔补焊返修，能起到事半功倍的效果。,等离子弧的产生方法：由自由电弧压缩而成，又称压缩电弧。 三种压缩效应：机械压缩效应、热压缩效应、电磁压缩效应 三种形式：非转移弧 、转移型弧 、联合弧,等离子弧焊设备 电源 引弧装置 焊枪 喷嘴,等离子弧焊工艺 电极与极性 气体 焊接参数 ：气流量 、焊接电流 、焊接速度 、喷嘴与工件的距离,使用范围及常见缺陷电极与极性 1、操作方式：适用于手工和自动两种，可连续或断续焊接。 2、被焊金属：碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及其合金，钛及其合金等。 3、焊接位置：手工操作可进行全位置焊接，自动等离子弧焊通常是平焊或横焊位置。 4、可焊厚度：最适宜用于薄板，

9、最薄可焊0.01mm的金属薄片，超过8mm厚度的材料，从经济上考虑不宜用等离子弧焊。 5、等离子弧焊的常见缺陷是咬边与气孔等。,碳素结构钢 ：分类、性能、牌号 优质碳素结构钢 ：用途、牌号 低合金高强度钢 ：性能、牌号,焊条的组成 焊条的分类 焊条型号与牌号 焊条型号是国家规定的各类标准焊条，如E4315 等。E表示焊条，第1、2位表示熔敷金属最小抗拉强度，第3位数字表示焊条的焊接位置，第3、4位数字表示焊接电流种类及药皮类型。 焊条牌号是有关部门或厂家实际生产的焊条产品样本上的编号，如J427 等。J为结构钢焊条，第3个数字代表药皮类型和焊接电流要求，第1、2数代表焊缝金属的抗拉强度 。,焊

10、条的保管 1、各类焊条必须分类，分牌号存放，以免混乱。 2、焊条须贮存在通风良好而干燥的仓库内。仓库温度5，相对湿度60%（应设置温度计和湿度计）。 3、 焊条必须垫高0.3m以上分层堆放。距墙应大于0.3M，达到空气流通，以免受潮。 4、搬运堆放应小心药皮脱落。 5、 包装用品是为了防止焊条受潮，最好随用随拆。 6、焊条长期保存，应定期抽验，确认是否变质。,焊条的使用 1、一根焊条一次用完。焊条残留有药皮部分20mm，以免浪费。 2、使用前应烘焙：酸性焊条在100150烘干21小时，碱性焊条在300350，烘干21小时。 3、 焊条药皮上不可沾上油污，以免产生气孔。,焊丝 ：分类、规格、型号

11、与牌号、保管与使用 焊剂 ：作用、分类、牌号、使用与保管,二氧化碳：来源广、价格便宜 。用于焊接的CO2气体的体积分数(CO2)99.5%。其中水分和乙醇的体积分数要求小于0.05%。CO2气体中的含水量是影响焊接质量的关键，水分多容易产生气孔，裂纹等缺陷。实际施焊时应采取措施减少或消除CO2气中的水分。 氩气：是一种理想的保护气体。焊接用氩气纯度（Ar）应达到99.99%。电弧稳定，很适合于手工焊接。 钨极：纯钨极很少采用。铈钨极是使用得最多的一种电极，热量集中，几乎没有放射性，故可尽量使用。,总的原则：在确保一定的塑性、韧性的前提下满足焊接结构的强度。 首先考虑母材的力学性能和化学成分。低

12、碳钢、低合金高强度钢在焊接时，一般应根据设计要求，按强度等级来选用焊材。焊条电弧焊时，焊条的抗拉强度与母材相同或稍高于母材。但对某些裂纹敏感性较高的钢种，或整体性大，钢性强的焊接结构。为了提高焊接接头的抗裂能力，焊条的抗拉强度以稍低于母材为宜。 对同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条，应根据焊件的结构形状和钢材厚度加以选用，形状复杂、结构刚度大或大厚度的焊件，因在焊接过程中会产生较大的焊接应力，因此必须采用抗裂性能好的低氢型焊条。,焊接碳素结构钢用焊材举例,焊接缺陷与检验,一、常见的焊接缺陷 （一）裂纹,（二）气孔 （三）夹渣 （四）未熔合 未焊透,（五）形状缺陷 咬边 焊瘤 烧穿和下塌,错边和角

13、变形 焊缝尺寸不合要求 （六）其它缺陷 电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。,4.1.1 夹杂的形成及控制 1.夹杂的形成及控制 (1)夹渣； (2)反应形成新相 氧化物；氮化物；硫化物； (3)异种金属。,2.夹杂的危害 1)影响接头力学性能 大于临界尺寸的夹杂物使接头力学性能下降; 2)以硅酸盐形式存在的氧化物数量的增加,总含氧量增加,使焊缝的强度、塑性、韧性明显下降； 3)氮化物使焊缝的硬度增高，塑性、韧性急剧下降； 4)FeS是形成热裂纹及层状撕裂的重要原因之一。 3. 夹杂的防止措施 1)合理选用焊接材料,充分脱氧、脱硫; 2)选用合适的焊接参数，以利熔渣浮出； 3

14、)多层焊时，注意清除前一层焊渣； 4)焊条适当摆动，以利于熔渣的浮出； 5)保护熔池，防止空气侵入。,4.2 焊缝中的气孔 4.2.1 气孔的分类及形成机理 1.析出型气孔 如N2、H2气孔； 2.反应型气孔 如CO、H2O气孔。 3.2.2 气孔形成的影响因素 1.气体的来源 (1)空气侵入； (2)焊接材料吸潮； (3)工件、焊丝表面的物质； (4)药皮中高价氧化物或碳氢化合物的分解。,3.焊接材料对气孔的影响 （1）熔渣氧化性的影响 氧化性强,易出现 CO 气孔；还原性增大，易出现 H2 气孔； （2）焊条药皮和焊剂的影响 碱性焊条含有 CaF2 ,焊剂中有一定量的氟石和多量 SiO2

15、共存时， 有利于消除氢气孔； （3）保护气体的影响 混合气体的活性气体有利于降低氢气孔； （4）焊丝成分的影响 希望形成充分脱氧的条件，以抑制反应性气体的生成。 4.焊接工艺对气孔的影响 (1)焊接工艺 工艺正常，则电弧稳定，保护效果好； (2)电源的种类 直流反接，降低电压； (3)熔池存在时间 时间增加，则对反应性气体排出有利；对析出性气体，既要考虑溶入，又要考虑逸出。,4.2.3 气孔的防止措施 1.消除气体来源 加强焊接区保护；焊材防潮烘干；适当的表面清理。 2.正确选用焊接材料 适当调整熔渣的氧化性； 焊接有色金属时，在Ar中加入CO2或O2要适当； CO2焊时，必须用合金钢焊丝充分

16、脱氧； 有色金属焊接时，要充分脱氧，如焊纯镍时，用含铝和钛的焊丝或焊条；焊纯铜时，用硅青铜或磷青铜焊丝。 3.控制焊接工艺条件 焊接时规范要保持稳定； 尽量采用直流短弧焊，反接； 铝合金TIG焊时，线能量的选择要考虑氢的溶入和排除； 铝合金MIG焊时，常采取增大熔池存在时间，以利气泡逸出。,4.3 焊接裂纹 4.3.1 焊接裂纹的种类和特征,1.焊接热裂纹 (1)结晶裂纹 (2)高温液化裂纹 (3)多边化裂纹,3.其他裂纹 (1)再热裂纹 (2)层状裂纹,2.焊接冷裂纹 (1)延迟裂纹 (2)淬硬脆化裂纹 (3)低塑性脆化裂纹,(3)应力腐蚀裂纹,控制裂纹产生的措施 1)改进母材的化学成分，采

17、用低碳多种微量元素的强化方式;精炼降低杂质； 2)严格控制氢的来源，工件表面清理；焊条、焊剂烘干； 3)适当提高焊缝韧性，在焊缝金属中适当加入钛、铌、钼、钒、硼、碲及稀土等微量元素,提高焊缝的韧性；用奥氏体不锈钢焊条焊接易淬硬钢； 4)选用低氢的焊接材料； (2)工艺措施 1)适当预热； 2)严格控制焊接热输入，除预热外可适当增大热输入； 3)焊后低温热处理，使氢逸出，降低残余应力，改善组织； 4)采用多层焊，使前层的氢逸出，并使前层热影响区淬硬层软化； 5)合理安排焊缝及焊接次序。,（一）焊前检查 母材与焊材；设备与工装；坡口制备；焊工水 平；技术文件等； （二）施焊过程中的检查 焊接及相关

18、工艺执行情况；设备运行 情况；结构与焊缝尺寸等； （三）焊后检验 是保证合格产品出厂的重要措施 外观检查； 内部探伤：射线探伤、 射线探伤、超声波探伤等； 近表面缺陷探伤：磁粉探伤、渗透探伤等； 渗漏检测：水压试验、气压试验等； 力学性能测试； 金相组织分析； 化学成分分析。,三、无损探伤 1.射线探伤 探伤原理 x 射线和射线都是电磁波，它们的波长很短（ x 射线为0.001-0.1nm，射线为0.0003-0.1nm)，能透过不透明的物体（包括金属），并能使胶片感光。将感光后的胶片显影后，能 看到材料内部结构和缺陷相对应黑度不同的 图像，从而观察材料内部缺陷的方法称作射 线照相探伤法。 射

19、线穿过某一物质时，由于物质对射线 吸收与散射的作用，其能量便被物质所衰减， 被衰减能量的大小与射线的波长和被穿透物 质的化学成分有关。由感光底片不同的黑度， 来观察物体内部缺陷存在的部位性质和程度， 以判断缺陷。,射线照相质量标准 根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级： 级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣； 级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透； 级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透； 级为焊缝缺陷超过级者。 各种射线照相的性能比较 x射线 射线 1.焊缝厚度小于50mm时，灵敏 1.穿透能力大,能透照300mm钢板； 度比射线高； 2.设备轻便,操作简便； 2.

20、透照时间短,速度快； 3.不需要电源,可野外作业； 3.设备复杂,费用大； 4.环形焊缝可采用一次曝光； 4.穿透能力小； 5.透视时间长； 5.适用厚度30-50mm。 6.适用厚度50mm以上。,2.超声波探伤 超声波探伤是利用超声波（频率超过20000Hz的声波)能传入金属材料的深处，并在不同介质的界面上能发生反射的特点来检查焊缝缺陷的一种方法。超声波探伤常使用的频率为2-5MHZ。 探伤时，探头发射的超声波通过探测表面的 耦合剂（常用的有机油、变压器油、甘油、化学 浆糊、水及水玻璃等）将超声波传入工件，超声 波在工件里传播，当遇到缺陷和工件底面时，就 反射到探头。由探头将超声波变成电讯

21、号，并传 到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直偏 转板上，在扫描线上出现缺陷反射波（伤波）和 底面反射波。通过始波和缺陷之间的距离便可确 定缺陷距工件表面的距离。同时通过缺陷波的高 度也可估算出缺陷的大小。 超声波探伤的应用范围 应用范围很广，不但应用于原材料板、管、型材的探伤，也用于加工产品锻件、铸件、焊接件的探伤。 在探伤时，要注意选择探头的扫描方法，要使声波尽量能垂直地射向缺陷面。,3.磁粉探伤 磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷进行无损探伤的方法。 探伤原理 磁粉探伤是利用被磁化了的焊件在缺陷处产生漏磁来发现缺陷的。当焊件被磁化后，焊件中就有磁力线通过，对于断面相同，内部组织均匀的焊件，磁力线是平行均匀分