第第4 4章章 金属的焊金属的焊接成形接成形 资料之间衔接的方式有：机械衔接、物资料之间衔接的方式有：机械衔接、物理化学衔接、冶金衔接。理化学衔接、冶金衔接。 1 1、焊接、焊接 经过加热或加压或两者并用使原子经过加热或加压或两者并用使原子分散与结合，从而构成一个整体。分散与结合，从而构成一个整体。 2 2、分类、分类 按原理为三类：按原理为三类： 1 1熔化焊熔化焊 2 2压力焊压力焊 3 3钎焊钎焊 1 1熔化焊：利用部分加热的方法，把工件结合处熔化焊：利用部分加热的方法，把工件结合处加热为熔化态，构成熔池，冷却结晶，构成结实接头。加热为熔化态，构成熔池，冷却结晶，构成结实接头。熔化熔化焊气气焊电弧弧焊手工电弧焊焊条电弧焊手工电弧焊焊条电弧焊埋弧自动焊埋弧自动焊埋弧半自埋弧半自动焊铝热焊电渣渣焊气体气体维护焊氩弧焊氩弧焊CO2CO2气体维护焊气体维护焊等离子等离子焊电子束子束焊激光激光焊 2 2压力焊：焊接时不论加热与否，都要施加一压力焊：焊接时不论加热与否，都要施加一定压力，使两焊件产生一定塑性变形，在压力下构成结定压力，使两焊件产生一定塑性变形，在压力下构成结实接头。实接头。压力力焊锻焊气气压焊电阻阻焊点点焊缝焊对焊摩擦摩擦焊冷冷压焊超声波超声波焊爆炸爆炸焊 3 3钎焊：对被焊工件和填充金属加热，钎焊：对被焊工件和填充金属加热，焊件母材不熔化，填充资料钎料熔焊件母材不熔化，填充资料钎料熔化，填充于被焊金属衔接处，靠原子分散构化，填充于被焊金属衔接处，靠原子分散构成接头。成接头。钎焊烙烙铁钎焊火焰火焰钎焊盐浴浴钎焊感感应钎焊 3 3、焊接的特点、焊接的特点 1 1与与铆接相比接相比节, ,省省资料和工料和工时，构件，构件轻； 2 2气密性，水密性好；例金山化工厂，气密性，水密性好；例金山化工厂，3 3万万m3m3气罐几十个大气气罐几十个大气压，六，六层楼高。楼高。 3 3可化大可化大为小，拼小成大；万吨水小，拼小成大；万吨水压机立柱；机立柱；3 3万吨油万吨油轮焊缝达达10001000多公里，相当于北京多公里，相当于北京上海上海的的间隔。隔。 4 4易于易于实现机械化，自机械化，自动化操作，提高消化操作，提高消费率。率。 因此因此焊接工接工艺在造船在造船业、汽、汽车制造制造业、机械、机械行行业以及以及飞行器制造行器制造业中，已成中，已成为一种重要的技一种重要的技术被广泛利用。被广泛利用。 4.1 4.1 焊接工艺根底焊接工艺根底 4.1.1 4.1.1 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能 1 1、焊接热循环、焊接热循环 焊接接头由焊缝区和周边热影响焊接接头由焊缝区和周边热影响区组成。区组成。 焊接接头附近的金属由室温加热焊接接头附近的金属由室温加热到不同的温度后，又冷却至室温，相到不同的温度后，又冷却至室温，相当于不同程度的热处置，因此组织性当于不同程度的热处置，因此组织性能大大不同。能大大不同。 下面以低碳钢下面以低碳钢C=0.25%C=0.25%为例来为例来阐明焊缝及附近热影响区金属组阐明焊缝及附近热影响区金属组织变化。织变化。 图图4-14-1 2、焊缝的组织和性能 3 3、热影响区的影响区的组织与性能与性能 1 1熔合区：半熔化区相当于熔合区：半熔化区相当于ACACAEAE线间液液- -固相固相线之之间，熔化的金属凝固，熔化的金属凝固后生成后生成铸态组织，未熔化金属因加，未熔化金属因加热温度温度过高构成金属高构成金属过热粗晶，粗晶，这个区个区虽很小，但晶很小，但晶粒粒严重粗大，重粗大，、kk低，是断裂低，是断裂发源地。是源地。是性能最差区之一。性能最差区之一。 2 2过热区：温度在固相区：温度在固相线以下以下(1100 (1100 )左右。左右。过热区晶粒区晶粒严重粗大，力学性能差，重粗大，力学性能差，是是焊接接接接头的薄弱区域。的薄弱区域。 3 3正火区：正火区：AC3-1100AC3-1100，金属，金属发生再生再结晶，晶，晶粒晶粒细化，冷却后得到均匀化，冷却后得到均匀细小的小的P+FP+F组织正火正火组织，其性能，其性能优于母材，力学性能好。于母材，力学性能好。 4 4部分相部分相变区：相当区：相当AC1AC3AC1AC3之之间，部分金，部分金属属发生相生相变，P P 和部分和部分 F F 发生相生相变成成为A A，使晶，使晶粒粒细化；但化；但还有部分有部分 F F 没有来得及没有来得及转变，冷却后，冷却后呵斥晶粒大小不一，性能呵斥晶粒大小不一，性能较差。差。 可可见，焊接接接接头中熔合区和中熔合区和过热区是力学性能区是力学性能最差的区域。最差的区域。 4.1.2 4.1.2 焊接接应力、力、变形与裂形与裂纹 1 1、焊接接应力的力的产生生 焊接接过程中部分不均匀加程中部分不均匀加热，使，使焊缝及及附近金属体附近金属体积膨膨胀，沿，沿焊缝方向伸方向伸长，而，而远处冷金属要妨碍伸冷金属要妨碍伸长，使，使焊缝及周及周围金属受金属受压，产生塑性生塑性变形。形。 塑性塑性变形的出形的出现会使会使应力力释放。放。 冷却后，冷却后，焊缝要冷却收要冷却收缩，远离离焊缝的的金属又妨碍收金属又妨碍收缩，使，使焊缝及周及周围金属受拉金属受拉应力力焊接接应力。而力。而远离离焊缝区那么受区那么受压应力。力。 图4-44-4 2 2、焊接接变形形 当当焊接接应力超越了相力超越了相应温度下的屈服温度下的屈服极限极限时焊ss，焊件就件就产生了生了变形形焊接接变形。形。 焊接接变形分形分为5 5种：种： p118 p118 图4-64-6 1 1收收缩变形；形； 2 2角角变形；形； 3 3弯曲弯曲变形；形； 4 4扭曲扭曲变形；形； 5 5波浪波浪变形。形。 3 3、减少焊接变形的措施、减少焊接变形的措施 1 1焊接前焊接前 1 1焊件尺寸增设收缩余量；焊件尺寸增设收缩余量； 2 2反变形法；反变形法； p118 p118 图图4-74-7 3 3刚性固定法。刚性固定法。 p119 p119 图图4-84-8 2 2焊接中焊接中 1 1合理安排焊接顺序：合理安排焊接顺序： p119 p119 图图4-9 4-9 2 2先焊收缩量大的焊缝；先焊收缩量大的焊缝； p118 p118 图图4-114-11 3 3先焊受力大焊缝；先焊受力大焊缝； 4 4先焊短缝；先焊短缝； 5 5锤击焊缝碾压。锤击焊缝碾压。 4 4、焊接变形的矫正、焊接变形的矫正 p120 p120 图图4-104-10 1 1机械矫正法；机械矫正法； 2 2火焰矫正法。火焰矫正法。 5 5、减少和消除焊接应力的措施、减少和消除焊接应力的措施 1 1焊接资料；焊接资料； 2 2焊接构造；焊接构造； 3 3焊接工艺。焊接工艺。 4.2. 4.2. 常用熔化焊方法常用熔化焊方法 4.2.1 4.2.1 焊条条电弧弧焊 电弧弧焊利用利用电极构成的极构成的电弧，使被弧，使被焊工件的部分加工件的部分加热到熔化形状而到熔化形状而焊接的方法。接的方法。 电弧弧焊冶金特点：冶金特点： 1 1温度高于冶金温度，在温度高于冶金温度，在电极区极区2400-2400-2600K2600K，会使元素，会使元素烧损。 2 2熔池体熔池体积小，冷却快，冶金不充分，小，冷却快，冶金不充分，气体气体夹杂来不及上浮。来不及上浮。 1 1、焊接接过程程 电弧在弧在焊条与被条与被焊工件之工件之间熄熄灭。 工件和工件和焊芯同芯同时熔化，成熔化，成为熔池；熔池； 药皮熔化后与液皮熔化后与液态金属金属发生物理化学反响冶金反响，所生物理化学反响冶金反响，所构成的熔渣不断从熔池中向上浮起；构成的熔渣不断从熔池中向上浮起； 药皮熄皮熄灭产生大量生大量CO2CO2、COCO、H2H2等等维护气体，气体，围绕在在电弧周弧周围，熔渣和气体能防止空气中氧和氮的侵入，起，熔渣和气体能防止空气中氧和氮的侵入，起维护液液态金属的金属的作用。作用。 电弧向前挪弧向前挪动时，工件和，工件和焊条金属不断熔化构成新的熔池。原条金属不断熔化构成新的熔池。原熔池那么不断冷却凝固，构成延熔池那么不断冷却凝固，构成延续的的焊缝。覆盖在。覆盖在焊缝外表的熔外表的熔渣凝固成渣凝固成为固固态渣壳。渣壳。这层熔渣和渣壳熔渣和渣壳对焊缝的的质量和减量和减缓金属金属的冷却速度有着重要的作用。的冷却速度有着重要的作用。 2 2、焊接电弧、焊接电弧 电弧是一种气体导电弧是一种气体导电景象。电景象。通常空气并不导电，在通常空气并不导电，在一定一定电场作用下，可使气体电场作用下，可使气体分解分解为带电粒子，这些带电为带电粒子，这些带电粒子粒子在电场作用下作定向运在电场作用下作定向运动，动，以高速向正极运动，产以高速向正极运动，产生了生了剧烈的光和热，这就是剧烈的光和热，这就是电电弧，电弧的热量与电流弧，电弧的热量与电流I I、电、电压压V V成正比，成正比，I I越大，那越大，那么粒子么粒子的作用速度快，产生的的作用速度快，产生的总热总热量就高。量就高。 普通，电弧热量在阳极区产生较多，普通，电弧热量在阳极区产生较多，而阴极区由于放出大量电子时，耗费了一而阴极区由于放出大量电子时，耗费了一定的能量，所以，产生的热量相对少一些，定的能量，所以，产生的热量相对少一些，由于这个热量的差别，使得焊接时有两种由于这个热量的差别，使得焊接时有两种接线方法。接线方法。交流电弧焊时，正负极恣意接。交流电弧焊时，正负极恣意接。直流电弧焊时，分为正接法和反接法。直流电弧焊时，分为正接法和反接法。 3 3、电焊条条 焊芯芯导电、填充、填充焊缝金属的作用；金属的作用； 药皮皮熔渣隔离空气、使熔渣隔离空气、使焊缝金属脱氧去金属脱氧去硫并硫并补充有益元素、充有益元素、稳定定电弧，从而使弧，从而使焊缝具有具有一定的化学成分和力学性能。一定的化学成分和力学性能。 焊芯芯焊丝 是是组成成焊缝金属的主要金属的主要资料。其化学成分及料。其化学成分及质量将直接影响量将直接影响焊缝质量。因量。因此国家此国家规范范对其作了相其作了相应规定。定。 假假设被被焊件是不件是不锈钢、合金构造、合金构造钢，那么，那么应选用合金用合金钢焊条或条或焊丝。 按成分和用途分按成分和用途分为九大九大类。p125p125 焊条的条的选用原那么用原那么 使使焊缝和母材具有一和母材具有一样的运用性能：的运用性能： 低碳低碳钢和普通低合金和普通低合金钢构件，构件，选择一一样强度等度等级的的焊条，但要留意到，如条，但要留意到，如Q235Q235给出的是出的是ss，而，而焊条条给出的是出的是b b 目的；目的； 同一同一强度等度等级的酸性和碱性的酸性和碱性焊条的条的选择，应根据根据焊件的性能和特点。通常，塑性、件的性能和特点。通常，塑性、韧性要性要求高的用碱性求高的用碱性焊条；而受力条；而受力简单，母材，母材质量量较好好时可可选用酸性用酸性焊条；条； 低碳低碳钢与低合金与低合金钢焊接异种接异种钢接接头，可按其中可按其中强度度较低的低的资料料选用用焊条。条。 铸钢的的焊接，普通需接，普通需预热处置，再置，再焊接；接； 焊接特殊性能接特殊性能钢，要，要选用特殊的公用用特殊的公用焊条。条。 4.2.2 4.2.2埋弧自埋弧自动焊 前述的前述的电弧弧焊的三的三个个动作引弧、送作引弧、送进焊条条和挪和挪动电弧都靠机器自弧都靠机器自动完成完成自自动焊，只需，只需一部分一部分动作靠机器完成，作靠机器完成，而而还有一部分靠有一部分靠焊工工辅助助完成完成半自半自动焊。 p126p126 为了提高了提高质量、消量、消费率、改善率、改善劳动条件，条件，焊接向自接向自动化半自化半自动化方向化方向开展。开展。 1 1、焊接接过程：埋弧程：埋弧焊时，电弧被弧被焊剂所包所包围。引弧、送引弧、送丝、送、送进焊条都由条都由电焊机自机自动完成。完成。 2 2、埋孤、埋孤焊的特点及运用：的特点及运用： 消消费率高，率高，电流达流达1000A1000A以上，是手工的以上，是手工的5-5-1010倍，倍，焊深达深达 20mm 20mm。 焊接接质量好而量好而稳定。定。维护熔池好，参数熔池好，参数稳定。定。 节省金属和省金属和电能，能，12mm12mm不用开坡口。不用开坡口。 劳动条件好，无弧光，烟条件好，无弧光，烟雾，机械操作。，机械操作。 埋弧埋弧焊主要用于伏主要用于伏焊焊接厚度接厚度较大的大的长平直平直焊缝和大直径和大直径环形形焊缝。广泛用于造船、容器、。广泛用于造船、容器、锅炉的制造。炉的制造。 4.2.3 4.2.3 气体维护焊气体维护焊 1 1、二氧化碳气体维护、二氧化碳气体维护焊焊 1) 1)焊接过程：用二氧焊接过程：用二氧化碳气体作为维护气体的化碳气体作为维护气体的电弧焊。它用焊丝作电极，电弧焊。它用焊丝作电极，靠焊丝和工件之间产生的靠焊丝和工件之间产生的电弧熔化工件与焊丝，熔电弧熔化工件与焊丝，熔池凝固后成为焊缝。池凝固后成为焊缝。 p129p129图图4-224-22 2) 2) 特点：特点： 消消费率高，自率高，自动送送进，电流密度大，是手工的流密度大，是手工的1 13 3倍。倍。 焊接接质量好，脱量好，脱S S好，好，热影响区小、影响区小、变形形倾向小。向小。 本本钱低，低，CO2CO2价低，是埋弧价低，是埋弧焊的的40-50%40-50%。 操作性能好，明弧操作性能好，明弧焊接。适宜各种位置的接。适宜各种位置的焊接。接。 飞贱大，烟大，烟雾大，易大，易产生气孔，生气孔，设备贵。 3) 3)运用：运用： 主要用于低碳主要用于低碳钢、低合金、低合金钢。 在机在机车，造船、汽，造船、汽车、机械等行、机械等行业有有较广的运用。广的运用。 2 2、氩弧焊、氩弧焊 1) 1)焊接过程：焊接过程： 用惰性气体氩气作为维护熔池的维用惰性气体氩气作为维护熔池的维护气体，防止有害气体侵入，氩气不和护气体，防止有害气体侵入，氩气不和金属反响，焊接质量好，分为熔化极和金属反响，焊接质量好，分为熔化极和不熔化极氩弧焊。不熔化极氩弧焊。 p128 p128钨极极氩弧弧焊 不熔化极；不熔化极；熔化极熔化极氩弧弧焊。 2) 2) 氩弧焊特点及运用：氩弧焊特点及运用： 1 1维护作用好，适于有色金属、稀有金属。维护作用好，适于有色金属、稀有金属。 2 2热影响区小，变形小。热影响区小，变形小。 3 3操作性能好，明弧，稳定性好，各种位置焊接。操作性能好，明弧，稳定性好，各种位置焊接。 4 4ArAr本钱高，设备贵。本钱高，设备贵。 适于适于AlAl、CuCu、MgMg、TiTi等及不锈钢、耐热钢的焊接。等及不锈钢、耐热钢的焊接。 4.2.4 4.2.4电渣焊电渣焊 1 1电渣焊电渣焊过程过程 是利用电流是利用电流经过熔渣所产生经过熔渣所产生的电阻热作为热的电阻热作为热源来熔化金属进源来熔化金属进展焊接的。展焊接的。 P130 P1302 2特点特点 焊厚件，消厚件，消费率高。率高。 质量好，量好，维护好。好。 本本钱低，低，经济效益好。效益好。 热影响区大。影响区大。 焊后冷速慢，后冷速慢，焊接接应力小。力小。3 3运用运用 运用于重型及大型运用于重型及大型设备的制造中。的制造中。 4.3 4.3 压力焊与钎焊压力焊与钎焊 4.3.1 4.3.1 电阻焊电阻焊 是利用电流经过焊件及接触处产生电阻是利用电流经过焊件及接触处产生电阻热，将部分加热到塑性或半熔化形状，在压热，将部分加热到塑性或半熔化形状，在压力下构成接头。力下构成接头。 电阻焊接根据接头方式不同，分为：电阻焊接根据接头方式不同，分为： 点焊；点焊； 缝焊；缝焊； 对焊；对焊； 1 1点焊点焊 把清理好薄板放在两把清理好薄板放在两极之间，夹紧通电，接触极之间，夹紧通电，接触面产生电阻热，使其熔化，面产生电阻热，使其熔化，在压力下使焊件焊在一同，在压力下使焊件焊在一同，电极通水冷却。电极通水冷却。 图图4-28 p1344-28 p134 点焊质量与焊接电流、点焊质量与焊接电流、通电时间、电极电压、工通电时间、电极电压、工件清洁程度有关。件清洁程度有关。 相邻两点要有足够的相邻两点要有足够的间隔以尽量减少分流。间隔以尽量减少分流。 2 2缝焊滚焊缝焊滚焊 与点焊类似，称为重与点焊类似，称为重叠点焊。用旋转盘状电极，叠点焊。用旋转盘状电极，替代柱状电极。焊接时，替代柱状电极。焊接时，滚盘压紧工件，并转动，滚盘压紧工件，并转动，断续通电，构成延续点，断续通电，构成延续点，重叠重叠50%50%以上，密封性能好，以上，密封性能好，由于焊点近，电流是点焊由于焊点近，电流是点焊的的1.51.52 2倍。倍。 图图4-30 p1344-30 p134 3 3对焊 电阻阻对焊：把工件：把工件加加压，使，使焊件件压紧，然后，然后通通电，产生生电阻阻热，加，加热到塑性形状，断到塑性形状，断电加加压，使工件使工件焊到一同，到一同，电阻阻对焊操作操作简便，接便，接头光滑，光滑，焊前接前接头要清理。要清理。 适于适于强度要求不高的度要求不高的一些工件。一些工件。 图4-31 p4-31 p 2. 2.电阻阻焊特点及运用特点及运用 1 1特点特点 接接头质量好，量好，热影响区小。影响区小。 消消费率高，易于机械化，自率高，易于机械化，自动化。化。 不需填加金属和熔不需填加金属和熔剂。 劳动条件好，无弧光。噪音，适于异条件好，无弧光。噪音，适于异种种资料料焊接接 焊件构造件构造简单，分量，分量轻。 电耗量大，耗量大，设备贵，厚度一定限制。，厚度一定限制。 2 2运用运用 点点焊、凸、凸焊适用于适用于4mm4mm薄板，用于汽薄板，用于汽车，飞机，日用品等。机，日用品等。 缝焊适用于适用于3mm3mm薄板，用于密封构造，油箱、薄板，用于密封构造，油箱、消音器，管道等。消音器，管道等。 对焊；适用于棒料、型材；适用于棒料、型材对接，如自行接，如自行车圈、圈、圆环链等。等。 4.3.2 4.3.2 摩擦摩擦焊 利用金属工件接触面摩擦利用金属工件接触面摩擦产生生热量，使任量，使任务端端面到达塑性形状，加面到达塑性形状，加压，使工件，使工件焊接到一同。接到一同。 1 1焊接接过程：如程：如图示。示。 P P 图4-334-33 2 2特点及运用特点及运用 接接头质量好，量好，组织致密。致密。 消消费率高，机率高，机械化，不填加械化，不填加焊接接资料。料。 可可焊接金属范接金属范围广，如异种金属广，如异种金属焊接。接。 设备简单，耗能，耗能少，少，劳动条件好。条件好。 适用于适用于圆柱管件柱管件对接，汽接，汽车，仪表。表。 4.3.3 4.3.3 钎焊 1. 1.钎焊过程程 是利用熔点低的比是利用熔点低的比焊件件钎料作填充金属，用料作填充金属，用钎剂去除氧化膜，适当加去除氧化膜，适当加热使使钎料熔化但工件不熔料熔化但工件不熔化，充填接化，充填接头，把固，把固态工件工件衔接在一同。接在一同。 2. 2.钎焊的分的分类 1 1软钎焊：钎料熔点料熔点450450以下，接以下，接头强度低于度低于70 Mpa,70 Mpa,受力不大的低温度任受力不大的低温度任务的工件。例如的工件。例如锡焊，用，用于于电器元件、器元件、仪表、生活器具。表、生活器具。 2 2硬硬钎焊：钎料熔点在料熔点在450450以上，接以上，接头强度度200 Mpa,200 Mpa,任任务温度温度较高工件，如高工件，如铜焊，银焊，镍焊。用于刀具、用于刀具、电器、自行器、自行车架。架。 3. 3.钎焊的特点：钎焊的特点：1 1温度低，变形小，接头尺寸精细。温度低，变形小，接头尺寸精细。2 2顺应性广，适于异种资料焊接。顺应性广，适于异种资料焊接。3 3消费率高，整体加热。消费率高，整体加热。4 4设备简单。设备简单。5 5强度有限，有色金属钎料本钱高。强度有限，有色金属钎料本钱高。 4.4 4.4 常用金属常用金属资料的料的焊接接 焊接性接性(weldability)(weldability)是指被是指被焊金属金属资料在采用一定的料在采用一定的焊接工接工艺条件下，条件下，获得得优质焊接接接接头的的难易程度。易程度。 即：金属即：金属资料料对焊接加工的接加工的顺应性。性。 金属金属资料的料的焊接性不是金属接性不是金属资料本身的属料本身的属性，本性，本质上是其物理、化学性能和力学性能在上是其物理、化学性能和力学性能在焊接接过程中的程中的综合反映。合反映。 4.4.1 4.4.1 碳碳钢(carbon steel)(carbon steel)的的焊接接 碳碳钢的的焊接性主要决接性主要决议于其含碳量。于其含碳量。 1 1、低碳、低碳钢的的焊接：接： C C0.25%0.25%，塑性好，淬硬，塑性好，淬硬倾向小，向小，焊接接性好，无需采用特性好，无需采用特别的工的工艺措施。措施。 2 2、中碳、中碳钢的的焊接接 C=0.25 C=0.250.6%0.6%，淬硬，淬硬倾向向变大，大，焊接性接性较差。差。 易出易出现的的问题： 焊缝易易产生生热裂裂纹。 焊接接热影响区易影响区易产生淬硬生淬硬组织和冷裂和冷裂纹。 焊接工接工艺： 焊前需前需预热150250150250、焊后后缓冷。冷。 减少基体熔化减少基体熔化时间，小，小电流，流，细焊条，开条，开坡口，多坡口，多层焊。 采用碱性低采用碱性低氢焊条，提高条，提高焊缝塑性。塑性。 3 3、高碳、高碳钢的的焊接接 高碳高碳钢焊接性能更差，接性能更差，导热性差，淬硬性差，淬硬倾向大，向大，只能用于修只能用于修补。 必要必要时必需采用更高的必需采用更高的预热温度、更温度、更严厉的工的工艺措施。并措施。并坚持持焊后后缓慢冷却和慢冷却和热处置。置。 4.4.2 4.4.2合金构造合金构造钢的的焊接接 1 1普通低合金构造普通低合金构造钢 焊接特点：接特点： 热影响区易构成淬硬影响区易构成淬硬组织，脆性添加。，脆性添加。、akak。 热影响区易影响区易产生冷裂生冷裂纹：对氢敏感、敏感、淬硬程度以及接淬硬程度以及接头的内的内应力力较大。大。 工工艺措施：措施： b b400MPa400MPa和低和低C C钢一一样，不用复，不用复杂工工艺。如。如16Mn16Mn。 强度高的低合金度高的低合金钢普通需普通需焊前前预热；焊中控制中控制焊接参数，以使冷速不会接参数，以使冷速不会过快；快；焊后后热处置或消置或消氢处置。消置。消氢处置即置即焊后立后立刻将刻将焊件加件加热到到200-350200-350，保温，保温2626小小时，以加速以加速氢分散逸出，防止分散逸出，防止产生因生因氢引起的冷引起的冷裂裂纹。 2 2不不锈钢stainless steelstainless steel 奥氏体型不奥氏体型不锈钢如如1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti，运用广泛。含碳，运用广泛。含碳量低，塑性好，量低，塑性好，焊接性良好。需采用与母材成分接近的接性良好。需采用与母材成分接近的焊条。条。 马氏体型不氏体型不锈钢，焊接性接性较差。差。焊接接时，因空冷条件，因空冷条件下下焊缝就可就可转变为马氏体氏体组织，所以，所以焊后淬硬后淬硬倾向大，易出向大，易出现冷裂冷裂纹。因此，。因此，焊前前预热温度温度200200400400，焊后要后要进展展热处置。假置。假设不能不能实施施预热或或热处置，置，应选用奥氏体不用奥氏体不锈钢焊条。条。 铁素体型不素体型不锈钢如如1Cr171Cr17。焊接接时，热影响区中的影响区中的铁素体晶粒容易素体晶粒容易过热粗化，使粗化，使焊接接接接头的塑、的塑、韧性急性急剧下降，下降，甚至开裂。因此甚至开裂。因此应进展展焊前前预热并小并小电流、大流、大焊速速焊接。接。 目前，不目前，不锈钢的的焊接的常用方法是接的常用方法是焊条条电弧弧焊和和氩弧弧焊。并并实施施焊前前预热，焊接接时采用小采用小电流，快速流，快速焊等工等工艺措施。措施。 4.4.3 4.4.3 铸铁cast iron cast iron 的的补焊 铸铁中中C C，SiSi，MnMn，S S，P P的含量比碳的含量比碳钢高，塑性极低，高，塑性极低，焊接性能差，不能作接性能差，不能作为焊接构造。但接构造。但对铸铁件的部分缺陷如裂件的部分缺陷如裂纹、气孔及在运用、气孔及在运用过程中出程中出现的部分的部分损坏坏或断裂等或断裂等进展展焊补补焊很有很有经济价价值。 铸铁焊补的主要的主要问题有：有： 熔合区易生成白口熔合区易生成白口组织，其中的，其中的Fe3CFe3C硬度高，脆性大，硬度高，脆性大，难以切削加工；以切削加工； 焊接接接接头易出易出现裂裂纹； 易易产生气孔、生气孔、夹杂等缺陷。等缺陷。 根据根据焊前能否前能否预热温度，将温度，将铸铁焊补分分为冷冷焊法法和和热焊法两种。法两种。 1 1热焊法法 焊前把工件前把工件预热至至60O60O700700，并在此温度下，并在此温度下施施焊，焊后后缓冷或在冷或在600600700700保温，消除保温，消除应力。力。 常用的常用的焊补方法是方法是焊条条电弧弧焊或气或气焊： 焊条条电弧弧焊适于中等厚度以上适于中等厚度以上10mm10mm的的铸铁件，件，选用用铁基基铸铁焊条或低碳条或低碳钢芯芯铸铁焊条。条。 10mm 10mm以下薄件以下薄件为防止防止烧穿，采用气穿，采用气焊，用气，用气焊火火焰焰预热和和缓冷冷焊件，件，选用用铁基基铸铁焊丝并配合并配合焊剂运运用。用。 2 2冷冷焊法法 焊前工件不前工件不预热或部分或部分预热至至300300400400，焊后后缓冷。冷。 常用的方法是常用的方法是焊条条电弧弧焊。 4.4.4 4.4.4 非非铁金属的金属的焊接接 铝合金的外表有一合金的外表有一层致密的氧化膜，致密的氧化膜，其熔点高于其熔点高于铝合金本身，因此合金本身，因此铝合金是合金是难焊接金属。接金属。 采用采用氩弧弧焊，利用其，利用其“阴极破碎作阴极破碎作用，去除氧化用，去除氧化铝膜，使膜，使焊接得以接得以实现。 通常：通常： 8mm 8mm以下板厚的以下板厚的铝合金采用合金采用钨极不极不熔化极熔化极氩弧弧焊； 8mm 8mm以上板厚的以上板厚的铝合金那么采用熔化合金那么采用熔化极极氩弧弧焊。 “ “阴极破碎作用阴极破碎作用氩弧弧焊时采采用反接法工件接用反接法工件接负极，极，氩气气电离后，离后，由于由于氩正离子的正离子的质量量较大，在大，在电场力的力的加速下撞加速下撞击工件外表，使氧化膜外表破工件外表，使氧化膜外表破碎并去除。碎并去除。 铝合金合金还可以采用可以采用电阻阻焊和和钎焊。 4.5 4.5 焊接构造设计焊接构造设计 4.5.1 4.5.1 焊接件资料的选择焊接件资料的选择 在满足运用性能前提下，尽量选用焊接性能在满足运用性能前提下，尽量选用焊接性能较好的资料，尽量选较好的资料，尽量选C C0.4%0.4%碳钢，碳钢，C C当当0.4%0.4%合金钢。合金钢。 根据资料的可焊接性能选材。根据资料的可焊接性能选材。 4.5.2 4.5.2 焊接方法的选择焊接方法的选择 原那么是在保证质量的前提下：原那么是在保证质量的前提下： 1 1、优先选用常用的焊接方法；、优先选用常用的焊接方法； 2 2、产品批量较大时，思索提高消费率和降、产品批量较大时，思索提高消费率和降低本钱。低本钱。 低碳钢和低合金构造钢：各种方法均可。低碳钢和低合金构造钢：各种方法均可。氩弧焊较贵，普通不用。氩弧焊较贵，普通不用。 长直焊缝或圆周焊缝，且批量较大：埋弧长直焊缝或圆周焊缝，且批量较大：埋弧自动焊。自动焊。 单件消费或焊缝短且处于空间不同位置：单件消费或焊缝短且处于空间不同位置：手工电弧焊。手工电弧焊。 薄板、无密封要求：点焊。薄板、无密封要求：点焊。 薄板、有密封要求：缝焊。薄板、有密封要求：缝焊。 合金钢、不锈钢：氩弧焊。合金钢、不锈钢：氩弧焊。 4.5.3 焊接接头工艺设计 设计焊接构造时，应多采用型钢，这样可以减少焊缝数量，简化焊接工艺，添加焊件的强度和刚性。 1 1、焊缝的布置、焊缝的布置 焊缝布置能否合理，直接影响构造件的焊接质量和焊缝布置能否合理，直接影响构造件的焊接质量和消费率。因此，设计焊缝位置时应思索以下原那么：消费率。因此，设计焊缝位置时应思索以下原那么： 1 1焊缝应尽量处于平焊位置焊缝应尽量处于平焊位置 各种位置的焊缝，其操作难度不同。以焊条电弧焊各种位置的焊缝，其操作难度不同。以焊条电弧焊焊缝为例，其中平焊操作最方便，易于保证焊接质量，焊缝为例，其中平焊操作最方便，易于保证焊接质量，是焊缝位置设计中的首选方案，立焊、横焊位置次之，是焊缝位置设计中的首选方案，立焊、横焊位置次之，仰焊位置施焊难度最大，不易保证焊接质量。仰焊位置施焊难度最大，不易保证焊接质量。 2 2焊缝布置应尽能够对称焊缝布置应尽能够对称 利于焊接变形相互抵消。利于焊接变形相互抵消。 3 3焊缝布置应尽量防止密集或交叉焊缝布置应尽量防止密集或交叉 4 4焊缝布置应避开最大应力和应力集中位置焊缝布置应避开最大应力和应力集中位置 5 5焊缝布置应尽量避开切削加工外表焊缝布置应尽量避开切削加工外表 6 6焊缝要布置要便于焊接操作焊缝要布置要便于焊接操作 焊条电弧焊时，焊条要能伸到焊缝位置，如下图。焊条电弧焊时，焊条要能伸到焊缝位置，如下图。 点焊、缝焊时，电极要能伸到待焊位置，如下图。点焊、缝焊时，电极要能伸到待焊位置，如下图。 埋弧焊时，焊缝所处的位置能否存放焊剂，如图。埋弧焊时，焊缝所处的位置能否存放焊剂，如图。 设计时假设忽略了这些问题，那么无法施焊。设计时假设忽略了这些问题，那么无法施焊。 4.5.5 4.5.5 焊接接头设计焊接接头设计 主要思索焊件构造外形、板厚和运用性能要求。有主要思索焊件构造外形、板厚和运用性能要求。有对接接头、角接接头、对接接头、角接接头、T T字接头、搭接接头字接头、搭接接头4 4种。种。P143P143光光盘“焊接件构造工接件构造工艺性从性从19.0019.00开开场播放播放作作业： P145 9 P145 9、1010、1111、1212为什么？。什么？。第四章完第四章完