第第4章章 焊接加工焊接加工4.1 概述概述4.2 手工电弧焊手工电弧焊4.3 其他焊接方法其他焊接方法4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4.5 焊接结构工艺性焊接结构工艺性4.1 概述概述 1.焊接加工的类别焊接加工的类别 焊接是使相互分离的金属材料借助于原子间的结合力连接起焊接是使相互分离的金属材料借助于原子间的结合力连接起来的工艺方法。用于制造金属结构和零部件来的工艺方法。用于制造金属结构和零部件.也作为修复用。也作为修复用。焊接方法很多焊接方法很多.根据实现焊接的方式不同根据实现焊接的方式不同.可归纳为可归纳为3大类。大类。 (1)熔化焊。将焊件待焊处加热至熔化状态熔化焊。将焊件待焊处加热至熔化状态.冷凝固后焊接的冷凝固后焊接的方法方法. (2)压力焊。对焊件待焊处加压或加压又加热压力焊。对焊件待焊处加压或加压又加热.最后在压力下最后在压力下焊接的方法焊接的方法.如电阻焊、摩擦焊、冷压焊和超声波焊等。如电阻焊、摩擦焊、冷压焊和超声波焊等。 (3)钎焊。将焊件及熔点低于焊件的钎焊料同时加热钎焊。将焊件及熔点低于焊件的钎焊料同时加热.至焊料至焊料熔化熔化.并与相邻的焊件相互作用并与相邻的焊件相互作用.冷凝后实现连接的方法。冷凝后实现连接的方法。下一页返回4.1 概述概述 2.焊接加工的特点焊接加工的特点 随着焊接技术的迅速发展及计算机技术在焊接中的应用随着焊接技术的迅速发展及计算机技术在焊接中的应用.焊焊接质量及生产率的不断提高接质量及生产率的不断提高.焊接在桥梁、建筑、舰船、容焊接在桥梁、建筑、舰船、容器、锅炉、电子等结构制造中得到了广泛的应用。焊接主要器、锅炉、电子等结构制造中得到了广泛的应用。焊接主要有以下特点。有以下特点。 (1)减轻结构质量减轻结构质量。 (2)能分大为小能分大为小.以小拼大。以小拼大。 (3)可制造双金属结构。可制造双金属结构。 (4)结构强度高结构强度高.产品质量好。产品质量好。 (5)生产率较高生产率较高.易于实现机械化与自动化易于实现机械化与自动化上一页 返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊4. 2. 1手工电弧焊的焊接过程及特点手工电弧焊的焊接过程及特点 1.手工电弧焊的焊接过程手工电弧焊的焊接过程 焊接前焊接前.焊钳和焊件分别与电焊机输出端两极连接焊钳和焊件分别与电焊机输出端两极连接.并用焊钳并用焊钳夹持焊条焊接过程从电弧引燃时开始的炽热的电弧将焊条端夹持焊条焊接过程从电弧引燃时开始的炽热的电弧将焊条端部和电弧下面的工件表面熔化部和电弧下面的工件表面熔化.在焊件上形成具有一定几何形在焊件上形成具有一定几何形状的液体金属部分叫做熔池状的液体金属部分叫做熔池.熔化的焊条芯以滴状通过电弧过熔化的焊条芯以滴状通过电弧过渡到熔池中渡到熔池中.与熔化的工件互相熔合与熔化的工件互相熔合.冷却凝固后即形成焊缝。冷却凝固后即形成焊缝。显然显然.熔池金属是由熔化了的焊件与焊芯共同组成。焊接时焊熔池金属是由熔化了的焊件与焊芯共同组成。焊接时焊条药皮分解条药皮分解.熔化后形成气体与熔渣熔化后形成气体与熔渣.对焊接区起到保护作用对焊接区起到保护作用.并使熔池金属脱氧、净化。随着电弧沿焊接方向前移并使熔池金属脱氧、净化。随着电弧沿焊接方向前移.工件和工件和焊芯不断熔化而形成新的熔池焊芯不断熔化而形成新的熔池.原有熔池则因电弧远离而冷却原有熔池则因电弧远离而冷却.凝固后形成焊缝凝固后形成焊缝.从而将两个分开的焊件连接成一体。从而将两个分开的焊件连接成一体。下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊 2.手工电弧焊的特点手工电弧焊的特点 (1)操作灵活。操作灵活。 (2)对接头的装配要求较低。对接头的装配要求较低。 (3)可焊材料广。可焊材料广。 (4)生产率低、劳动强度大。生产率低、劳动强度大。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊4. 2. 2焊接焊接电弧电弧 1.焊接电弧的产生焊接电弧的产生 焊接电弧是在电极与焊件之间气体介质中产生强烈而持久的焊接电弧是在电极与焊件之间气体介质中产生强烈而持久的放电现象。当焊条的一端与焊件瞬时接触时放电现象。当焊条的一端与焊件瞬时接触时.造成短路造成短路.产生产生很大的短路电流很大的短路电流.接触点金属温度迅速升高接触点金属温度迅速升高.使相接触的金属使相接触的金属很快熔化并产生金属蒸汽很快熔化并产生金属蒸汽.当把电极提起当把电极提起2-2 时时.电极与焊电极与焊件之间高热的气体和金属蒸汽极易被电离件之间高热的气体和金属蒸汽极易被电离.在两极间电场作用在两极间电场作用下下.被加热的阴极表面发射出电子并撞击气体杂质被加热的阴极表面发射出电子并撞击气体杂质.使气体介使气体介质电离成正离子和电子。正离子奔向阴极质电离成正离子和电子。正离子奔向阴极.电子奔向阳极。它电子奔向阳极。它们在运动过程中到达电极与工作表面时们在运动过程中到达电极与工作表面时.不断碰撞和复合。产不断碰撞和复合。产生大量的光和热生大量的光和热.在焊条端部与焊件之间形成电弧在焊条端部与焊件之间形成电弧。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊 2.焊接电弧的组成焊接电弧的组成 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区3部分组成部分组成. 3.焊接电弧的极性及应用焊接电弧的极性及应用 焊条和工件与焊接电源的连接方式称为焊接的极性。焊接电焊条和工件与焊接电源的连接方式称为焊接的极性。焊接电弧的不同区域温度是不同的弧的不同区域温度是不同的.阳极区的温度要高于阴极区阳极区的温度要高于阴极区.采采用直流弧机焊接有正接与反接之分。当把焊件接正极、焊条用直流弧机焊接有正接与反接之分。当把焊件接正极、焊条接负极时接负极时.称为正接法称为正接法. 相反相反.如果焊件接负极、焊条接正极如果焊件接负极、焊条接正极时时.称反接法称反接法. 焊接时采用什么极性焊接时采用什么极性.主要是根据焊条的性质和工件所需要的主要是根据焊条的性质和工件所需要的热量来决定的热量来决定的.采用不同的极性来焊接不同要求的工件。采用不同的极性来焊接不同要求的工件。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊4. 2. 3焊条焊条 1.焊条的组成与作用焊条的组成与作用 焊条是供手工电弧焊用的熔化电极焊条是供手工电弧焊用的熔化电极.由焊毖和药皮两部分组成。由焊毖和药皮两部分组成。 (1)焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯.焊芯的作用焊芯的作用是传导电流维持电弧是传导电流维持电弧;还是熔化后作为填充金属进人焊缝还是熔化后作为填充金属进人焊缝。 (2)药皮。焊条药皮是压涂在焊芯表面的涂层药皮。焊条药皮是压涂在焊芯表面的涂层.含有矿物质、含有矿物质、有机物、铁合金和化工产品有机物、铁合金和化工产品4类原料。类原料。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊 2.焊条的分类、型号及牌号焊条的分类、型号及牌号 (1)焊条的分类。手弧焊用的焊接材料是焊条焊条的分类。手弧焊用的焊接材料是焊条.按其用途分为按其用途分为:碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、低温钢焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、镍及条、低温钢焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、镍及镍合金焊条和特殊用途焊条镍合金焊条和特殊用途焊条10大类。按照焊条药皮中氧化物大类。按照焊条药皮中氧化物的性质分为酸性焊条和碱性焊条两类的性质分为酸性焊条和碱性焊条两类。 (2)焊条的型号与牌号。焊条型号及牌号的编制方法按国家统焊条的型号与牌号。焊条型号及牌号的编制方法按国家统一标准一标准.所有焊条的第所有焊条的第1个字母以个字母以“E”表表示示.后面的数字或符后面的数字或符号按种类不同进行编制。第号按种类不同进行编制。第3位数字表位数字表示焊条的焊接位置示焊条的焊接位置. “0”及及“4”表表示焊条适用于全位置焊接示焊条适用于全位置焊接.“2”表表示焊条适示焊条适用于平焊及平角焊用于平焊及平角焊.“4”表表示焊示焊条适用于向下立焊条适用于向下立焊.第第3位和位和第第4位数字组合表位数字组合表示焊接电流种类及药皮类型。示焊接电流种类及药皮类型。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊 3.焊条选用原则焊条选用原则 (1)等性能原则。等性能原则。 (2)工作条件。工作条件。 (3)结构特点。结构特点。 (4)其他其他。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊4.2.4手工电弧焊设备手工电弧焊设备 焊条电弧焊的主要设备是弧焊机。按焊接电流的种类不同焊条电弧焊的主要设备是弧焊机。按焊接电流的种类不同.电电焊机可以分为直流弧焊机和交流弧焊机两类。焊机可以分为直流弧焊机和交流弧焊机两类。 1.直流弧焊机直流弧焊机 直流弧焊机所供给焊接电弧的电流是直流电。直流弧焊机分直流弧焊机所供给焊接电弧的电流是直流电。直流弧焊机分为两种为两种:一种是焊接发电机一种是焊接发电机.即由交流电动机带动直流发电机即由交流电动机带动直流发电机;另一种是焊接整流器另一种是焊接整流器. 2.交流弧焊机交流弧焊机 交流弧焊机实际上是一种满足焊接要求的特殊降压变压器。交流弧焊机实际上是一种满足焊接要求的特殊降压变压器。焊接时焊接时.焊接电弧的电压基本不随焊接电流变化。焊接电弧的电压基本不随焊接电流变化。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊4. 2. 5手工电弧焊工艺手工电弧焊工艺 1.焊接接头基本形式和坡口基本形式焊接接头基本形式和坡口基本形式 由于焊件的结构形状、厚度及使用条件不同由于焊件的结构形状、厚度及使用条件不同.其接头形式及坡其接头形式及坡口形式也有不同。一般接头形式有对接接头、搭接接头、角口形式也有不同。一般接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头、下形接头等。在选择坡口形式时接接头、下形接头等。在选择坡口形式时.主要考虑的因索有主要考虑的因索有:保证焊缝焊透保证焊缝焊透;坡口形状容易加工坡口形状容易加工;尽可能提高生产率尽可能提高生产率.节省节省焊条焊条;焊后焊件变形应尽可能小些。基本的坡口形式有焊后焊件变形应尽可能小些。基本的坡口形式有I形坡形坡口、单边口、单边V形坡口、形坡口、V形坡口、双边形坡口、双边V形坡口、形坡口、U形坡口和双形坡口和双U形坡口等形坡口等。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊 2.焊缝的分类焊缝的分类 焊接时，按焊缝的空间位置的不同可分为平焊、横焊、立焊焊接时，按焊缝的空间位置的不同可分为平焊、横焊、立焊和仰焊生种和仰焊生种。按焊缝的结合方式不同可按焊缝的结合方式不同可分为对接焊缝、角焊分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝缝及塞焊缝3种形式。按焊缝断续情况种形式。按焊缝断续情况可分为连续焊缝和间断可分为连续焊缝和间断焊缝两种形式焊缝两种形式.后者又分为交错式间断焊缝和链状式间断焊缝后者又分为交错式间断焊缝和链状式间断焊缝两种。两种。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊 3.焊缝焊缝工艺参数的选择工艺参数的选择 (1)焊条直径焊条直径d。焊条直径的大小与焊件厚度、焊接位置及焊。焊条直径的大小与焊件厚度、焊接位置及焊接层数有关。接层数有关。 (2)焊接电流。焊接电流主要根据焊条直径选择。焊接电流。焊接电流主要根据焊条直径选择。 (3)电弧电压。焊接过程中尽量使用短弧。电弧电压。焊接过程中尽量使用短弧。 (4)焊接速度。焊接速度一般由焊工焊接速度。焊接速度一般由焊工 根据焊缝尺寸和焊条特根据焊缝尺寸和焊条特点自行掌握，不应过快或过慢，应以焊缝的外观为与内在质点自行掌握，不应过快或过慢，应以焊缝的外观为与内在质量均达到要求为适宜。量均达到要求为适宜。 (5)电弧长度。电弧长度在焊条电弧焊过程中电弧长度。电弧长度在焊条电弧焊过程中.是靠手工操作是靠手工操作来掌握的。来掌握的。 (6)焊接层数。无论是角接还是坡口对接焊接层数。无论是角接还是坡口对接.均要根据板厚和焊均要根据板厚和焊道厚度、宽度安排焊接层数以完成整个焊缝。道厚度、宽度安排焊接层数以完成整个焊缝。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊4. 2. 6焊缝缺陷产生原因及防止措施焊缝缺陷产生原因及防止措施 1.焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能 (1)焊缝的组织与性能。用焊接方法连接的接头称焊接接头焊缝的组织与性能。用焊接方法连接的接头称焊接接头.简称接头。焊接时简称接头。焊接时.电弧沿着工件逐渐移动并对工件进行局部电弧沿着工件逐渐移动并对工件进行局部加热。因此在焊接过程中加热。因此在焊接过程中.焊缝及其附近的母材经历了一个加焊缝及其附近的母材经历了一个加热和冷却的过程。由于温度的分布不均匀热和冷却的过程。由于温度的分布不均匀.焊缝受到一次复杂焊缝受到一次复杂的冶金过程的冶金过程.焊缝附近区域受到一次不同规范的热处理焊缝附近区域受到一次不同规范的热处理.所以所以引起相应的组织和性能变化引起相应的组织和性能变化.从而直接影响焊接质量。离焊缝从而直接影响焊接质量。离焊缝越远的点越远的点.被加热的温度越低被加热的温度越低;反之反之.被加热的温度就越高。被加热的温度就越高。上一页 下一页返回4.2 手工电弧焊手工电弧焊 (2)热影响区及熔合区的组织和性能。由于焊缝附近各点受热热影响区及熔合区的组织和性能。由于焊缝附近各点受热作用不同作用不同.低碳钢的焊接热影响区可分为低碳钢的焊接热影响区可分为:过热区、正火区和过热区、正火区和部分相变区。部分相变区。 2.焊缝缺陷产生原因及防止措施焊缝缺陷产生原因及防止措施 焊缝易产生的缺陷种类为焊缝易产生的缺陷种类为:气孔、夹渣、咬边、熔宽过大、末气孔、夹渣、咬边、熔宽过大、末焊透、焊瘤、表面成形不良如凸起太高、波纹粗等缺陷产生焊透、焊瘤、表面成形不良如凸起太高、波纹粗等缺陷产生的原因和防止措施列于的原因和防止措施列于表表4-1.上一页 返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法4. 3. 1埋弧自动焊埋弧自动焊 埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的方法而利用机械埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的方法而利用机械装置自动控制送丝和移动电弧的一种埋弧焊方法称为埋弧自装置自动控制送丝和移动电弧的一种埋弧焊方法称为埋弧自动焊。它的工作原理是电弧在颗粒状的焊剂下燃烧，焊丝由动焊。它的工作原理是电弧在颗粒状的焊剂下燃烧，焊丝由送丝机构自动送入焊接区，电弧沿焊接方向的移动靠手工操送丝机构自动送入焊接区，电弧沿焊接方向的移动靠手工操作或机械自动完成。作或机械自动完成。 与手工弧焊相比，埋弧自动焊有如下优点：与手工弧焊相比，埋弧自动焊有如下优点： (1)生产效率高。生产效率高。 (2)接头质量高。接头质量高。 (3)成本低。成本低。 (4)劳动条件改善。劳动条件改善。下一页返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法4. 3. 2气体保护电弧焊气体保护电弧焊 气体保护电弧焊简称气体保护焊气体保护电弧焊简称气体保护焊.它是指利用外加气体作为电它是指利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。 1. CO2气体保护焊气体保护焊 CO2气体保护焊是利用气体保护焊是利用CO2作为保护气体的气体保护焊作为保护气体的气体保护焊. 电电弧引燃后弧引燃后.焊丝通过导电嘴送人焊接区焊丝通过导电嘴送人焊接区. CO2气体从喷嘴内以气体从喷嘴内以一定流量在焊丝周围喷出一定流量在焊丝周围喷出.对焊接区形成保护层对焊接区形成保护层.防止空气的防止空气的侵人并维持电弧稳定侵人并维持电弧稳定.金属冷凝后形成焊缝。金属冷凝后形成焊缝。 CO2是氧化性是氧化性气体气体.在高温下能使钢中的合金元索产生烧损在高温下能使钢中的合金元索产生烧损.所以必须选择所以必须选择具有脱氧能力的合金钢焊丝具有脱氧能力的合金钢焊丝.上一页 下一页返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法 2.氢弧焊氢弧焊 氢弧焊是使用氢气作为保护气体的气体保护焊氢弧焊是使用氢气作为保护气体的气体保护焊.属于惰性气属于惰性气体保护焊。按所用的电极不同体保护焊。按所用的电极不同.氢弧焊分为熔化极氢弧焊和氢弧焊分为熔化极氢弧焊和不熔化极氢弧焊两种不熔化极氢弧焊两种. 由于氢气是惰性气体由于氢气是惰性气体.焊接时既不与金焊接时既不与金属起化学反应属起化学反应.也不溶于金属也不溶于金属.因此不会发生元索的氧化与烧因此不会发生元索的氧化与烧损损;此外氢气的密度大此外氢气的密度大.保护效果好保护效果好.电弧热量集中、热影响电弧热量集中、热影响区小区小.焊接变形小焊接变形小;氢弧焊是一种明弧焊氢弧焊是一种明弧焊.便于操作便于操作.电弧稳定、电弧稳定、飞溅小、焊后无熔渣飞溅小、焊后无熔渣.易实现焊接机械化和自动化。但氢弧易实现焊接机械化和自动化。但氢弧焊焊接设备比较复杂焊焊接设备比较复杂.维修困难维修困难.氢气价格较贵氢气价格较贵.焊接成本高焊接成本高.上一页 下一页返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法4. 3. 3电渣焊电渣焊 电渣焊是利用电流通过熔融的熔渣时产生的电阻热电渣焊是利用电流通过熔融的熔渣时产生的电阻热.作为热源作为热源来熔化电极和焊件而形成焊缝的一种焊接方法来熔化电极和焊件而形成焊缝的一种焊接方法. 。 焊接时焊缝处于垂直位置焊接时焊缝处于垂直位置.并使接缝留出一定间隙。通常用焊并使接缝留出一定间隙。通常用焊丝引弧以加热焊剂丝引弧以加热焊剂.形成液态熔渣形成液态熔渣.形成渣池后熄灭电弧。熔形成渣池后熄灭电弧。熔池产生的电阻热能使焊缝处边缘和焊丝熔化池产生的电阻热能使焊缝处边缘和焊丝熔化.并沉积于渣池之并沉积于渣池之下成为熔池。焊接过程中渣池与熔池不断上升下成为熔池。焊接过程中渣池与熔池不断上升.熔池底部不断熔池底部不断凝固成焊缝。凝固成焊缝。上一页 下一页返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法4.3.4电阻焊电阻焊 电阻焊是将焊件压紧于两电极之间电阻焊是将焊件压紧于两电极之间.并通以大电流并通以大电流.利用电流通利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊属于压力焊电阻焊属于压力焊.不需要外加填充金属和焊剂不需要外加填充金属和焊剂.操作简单操作简单.易易实现机械化和自动化实现机械化和自动化;焊接时采用低电压、大电流焊接时采用低电压、大电流.焊接时间焊接时间短短.生产效率较高生产效率较高;但对焊件厚度和截面形状有一定的限制但对焊件厚度和截面形状有一定的限制.通通常只适用于大批量生产。常只适用于大批量生产。 根据焊接接头的形式可分为对焊、点焊、缝焊根据焊接接头的形式可分为对焊、点焊、缝焊3种。点焊和缝种。点焊和缝焊常用于薄板搭接接头的焊接焊常用于薄板搭接接头的焊接.缝焊用于有气密性要求的场合缝焊用于有气密性要求的场合.对焊常用于棒、管状工件的对接对焊常用于棒、管状工件的对接。上一页 下一页返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法4. 3. 5钎焊钎焊 钎焊是利用比母材熔点低的金属材料作钎料钎焊是利用比母材熔点低的金属材料作钎料.将焊件和焊料加将焊件和焊料加热到高于焊料熔点、低于母材熔点的温度热到高于焊料熔点、低于母材熔点的温度.利用液态焊料润湿利用液态焊料润湿母材母材.填充接头间隙并于母材相互扩散实现连接焊件的方法根填充接头间隙并于母材相互扩散实现连接焊件的方法根据钎料熔点的不同可分为硬钎焊和软钎焊两种。据钎料熔点的不同可分为硬钎焊和软钎焊两种。上一页 下一页返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法4. 3. 6气焊气焊 气焊是利用气体火焰来熔化母材和填充金属的一种焊接方法。气焊是利用气体火焰来熔化母材和填充金属的一种焊接方法。气焊的热源是乙炔和氧混合燃烧形成的氧乙炔焰。气焊时气焊的热源是乙炔和氧混合燃烧形成的氧乙炔焰。气焊时.根根据焊具的运作方向据焊具的运作方向.可分为左向焊法和右向焊法两种可分为左向焊法和右向焊法两种. 气焊设备主要有氧气瓶、氧气减压器、乙炔气瓶、乙炔减压气焊设备主要有氧气瓶、氧气减压器、乙炔气瓶、乙炔减压器、氧气管和焊具等器、氧气管和焊具等.上一页 下一页返回4.3 其他焊接方法其他焊接方法4. 3. 7等离子弧焊等离子弧焊 等离子弧是一种特殊形式的电弧。它是借助于等离子焊枪的等离子弧是一种特殊形式的电弧。它是借助于等离子焊枪的喷嘴等外部拘束条件使电弧受到机械压缩喷嘴等外部拘束条件使电弧受到机械压缩.周围的高速冷却气周围的高速冷却气流使电弧产生的热收缩流使电弧产生的热收缩.电弧在自身磁场的作用下产生电磁压电弧在自身磁场的作用下产生电磁压缩缩.使弧柱的温度、能量密度得到提高使弧柱的温度、能量密度得到提高.气体介质的电离更加气体介质的电离更加充分充分.等离子流速也显著增大。这种将阴极和阳极之间的电弧等离子流速也显著增大。这种将阴极和阳极之间的电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧即压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧即为等离子弧为等离子弧. 利用等离子弧作为热源的焊接方法称为等离子利用等离子弧作为热源的焊接方法称为等离子弧焊。弧焊。上一页 返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4. 4. 1金属材料的焊接性金属材料的焊接性 金属材料的焊接性，又称可焊性，是在给定的焊接工艺条件下，金属材料的焊接性，又称可焊性，是在给定的焊接工艺条件下，金属材料获得优质焊接接头的能力。它包含两方面的要求一金属材料获得优质焊接接头的能力。它包含两方面的要求一是接合性能，即在一定的焊接工艺条件下，焊接接头对使用是接合性能，即在一定的焊接工艺条件下，焊接接头对使用要求的适应性，如对强度、塑性、耐腐蚀性等的敏感程度；要求的适应性，如对强度、塑性、耐腐蚀性等的敏感程度；其二是工艺焊接性，对产生焊接缺陷的敏感性，尤其是焊接其二是工艺焊接性，对产生焊接缺陷的敏感性，尤其是焊接时对产生裂纹的敏感程度。时对产生裂纹的敏感程度。 影响金属焊接性的因索很多。母材、焊接材料、焊接方法与影响金属焊接性的因索很多。母材、焊接材料、焊接方法与工艺、结构与接头。以及构件的工作条件工艺、结构与接头。以及构件的工作条件等等。综合地影响着。综合地影响着焊接性。因而不可能用一个指标来全面评定金属材料的焊接焊接性。因而不可能用一个指标来全面评定金属材料的焊接性。性。下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4. 4. 2钢的焊接性钢的焊接性 各种钢材的化学成分不同，其焊接性也不同。钢中碳的质量各种钢材的化学成分不同，其焊接性也不同。钢中碳的质量分数对焊接性的影响最明显。故常可把钢中含碳量的多少作分数对焊接性的影响最明显。故常可把钢中含碳量的多少作为判别钢材焊接性的主要标志。对于非合金钢及低合金钢，为判别钢材焊接性的主要标志。对于非合金钢及低合金钢，常用碳当量法进行估算，它可作为评定钢材焊接性的一种参常用碳当量法进行估算，它可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。考指标。上一页 下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4.4.3碳钢的焊接碳钢的焊接 1.低碳钢的焊接低碳钢的焊接 低碳钢碳的质量分数较小，焊接性良好，各种焊接方法和工低碳钢碳的质量分数较小，焊接性良好，各种焊接方法和工艺均能获得满意接头。但对厚板复杂结构或在低温下刚性较艺均能获得满意接头。但对厚板复杂结构或在低温下刚性较大的构件焊接时，焊前应适当预热。对重要构件，焊后常进大的构件焊接时，焊前应适当预热。对重要构件，焊后常进行去应力退火或正火处理，并选用抗裂性好的焊条或焊剂。行去应力退火或正火处理，并选用抗裂性好的焊条或焊剂。 2.中、高碳钢的焊接中、高碳钢的焊接 中、高碳钢碳的质量分数较高，焊接接头易产生低塑性的淬中、高碳钢碳的质量分数较高，焊接接头易产生低塑性的淬硬组织和冷裂，焊接性较差。焊前应预热工件，选用抗裂性硬组织和冷裂，焊接性较差。焊前应预热工件，选用抗裂性能好的低氢型焊条，严格焊接工艺，注意调节熔合比，使用能好的低氢型焊条，严格焊接工艺，注意调节熔合比，使用细焊条小电流焊接，焊后要缓冷或热处理等焊接方法主要是细焊条小电流焊接，焊后要缓冷或热处理等焊接方法主要是手工电弧焊，高碳钢只限于焊补工作。手工电弧焊，高碳钢只限于焊补工作。上一页 下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4.4.4合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接 1.普通低合金钢普通低合金钢 普通低合金钢的淬硬、冷裂倾向较小，塑性和韧性较好，焊普通低合金钢的淬硬、冷裂倾向较小，塑性和韧性较好，焊接性良好，可以采用类似于焊接低碳钢的工艺。对于厚板或接性良好，可以采用类似于焊接低碳钢的工艺。对于厚板或在低温下焊接的构件，焊前需要预热，要选用低氢型或碱性在低温下焊接的构件，焊前需要预热，要选用低氢型或碱性焊剂，特别是在定位焊时，电流要大些、焊速要小些，焊后焊剂，特别是在定位焊时，电流要大些、焊速要小些，焊后要缓冷或立即进行热处理。要缓冷或立即进行热处理。 2.珠光体耐热钢珠光体耐热钢 珠光体耐热钢含碳量低，由于铬、铂等元索的加入钢中，使珠光体耐热钢含碳量低，由于铬、铂等元索的加入钢中，使钢的焊接性变差，一是焊缝和热影响区具有较大的淬硬和冷钢的焊接性变差，一是焊缝和热影响区具有较大的淬硬和冷裂倾向；二是在焊后热处理或长期高温使用中，有可能出现裂倾向；二是在焊后热处理或长期高温使用中，有可能出现再热裂纹。因此，焊前需要预热，选用低合金钢碱性焊条，再热裂纹。因此，焊前需要预热，选用低合金钢碱性焊条，常用保温焊、连续焊、多层多道焊等，结构尽量在自由状态常用保温焊、连续焊、多层多道焊等，结构尽量在自由状态下焊接，焊后必须缓冷或立即进行热处理。下焊接，焊后必须缓冷或立即进行热处理。上一页 下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4. 4. 5铸铁的焊接铸铁的焊接 铸铁的焊接主要是焊补工作，碳的质量分数高、杂质多、塑铸铁的焊接主要是焊补工作，碳的质量分数高、杂质多、塑性低、焊接性差，焊接时焊缝金属的碳和硅等元索烧损严重，性低、焊接性差，焊接时焊缝金属的碳和硅等元索烧损严重，易产生白口组织和裂纹。故只用焊接来修补铸铁件缺陷和修易产生白口组织和裂纹。故只用焊接来修补铸铁件缺陷和修理局部损坏的零件。理局部损坏的零件。 铸铁的焊补，大多采用熔化焊，焊补时一般用手弧焊，以防铸铁的焊补，大多采用熔化焊，焊补时一般用手弧焊，以防止铁水流失。手弧焊焊补又分为冷焊法、半热焊法、不预热止铁水流失。手弧焊焊补又分为冷焊法、半热焊法、不预热焊法、和热焊法等。焊法、和热焊法等。上一页 下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4. 4. 6有色金属及其合金的焊接有色金属及其合金的焊接 1.铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接 铜及铜合金的焊接性较差，主要困难有如下几点：铜及铜合金的焊接性较差，主要困难有如下几点： (1)铜在焊接高温时易氧化铜在焊接高温时易氧化.使焊缝容易热裂使焊缝容易热裂;铜传热快铜传热快.必须必须采用较大的线能量才能焊透采用较大的线能量才能焊透.然而铜及铜合金的线膨胀系数大然而铜及铜合金的线膨胀系数大.焊后的应力与变形大焊后的应力与变形大.容易导致焊缝产生裂纹。容易导致焊缝产生裂纹。 (2)焊缝容易产生气孔焊缝容易产生气孔.在焊接速冷和焊缝冷凝过程中在焊接速冷和焊缝冷凝过程中.析出的析出的氢来不及逸出焊缝而形成气孔氢来不及逸出焊缝而形成气孔.使焊缝组织疏松使焊缝组织疏松.性能下降性能下降.甚甚至产生裂纹。至产生裂纹。 上一页 下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 (3)铜合金中的合金元索比铜更容易氧化烧损铜合金中的合金元索比铜更容易氧化烧损.使合金成分变使合金成分变化化.焊缝性能下降。焊缝性能下降。 为解决上述问题，必须防止铜的氧化及氢在铜中的溶解，防为解决上述问题，必须防止铜的氧化及氢在铜中的溶解，防止铜合金中合金元索的氧化或蒸发，并在焊接工艺上采取预止铜合金中合金元索的氧化或蒸发，并在焊接工艺上采取预热焊件、大线能量焊接、减少应力与变形的焊接顺序、焊后热焊件、大线能量焊接、减少应力与变形的焊接顺序、焊后捶击焊缝及焊后热处理等措施，加强熔池的保护，选择合适捶击焊缝及焊后热处理等措施，加强熔池的保护，选择合适的焊接材料等。的焊接材料等。上一页 下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 2.铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接 铝及铝合金的焊接性较差，主要困难有如下几点：铝及铝合金的焊接性较差，主要困难有如下几点： (1)易氧化。易氧化。 (2)易产生氢气孔。易产生氢气孔。 (3)易裂。易裂。 (4)易烧穿或塌陷铝易烧穿或塌陷铝。 焊接铝及其合金常用的方法有氢弧焊、电阻焊、钎焊和气焊。焊接铝及其合金常用的方法有氢弧焊、电阻焊、钎焊和气焊。氢弧焊时氢弧焊时.因氢气保护性好因氢气保护性好.故焊接变形小故焊接变形小.耐蚀性好耐蚀性好.焊缝质焊缝质量高。电阻焊焊接时量高。电阻焊焊接时.焊前必须清除工件表面的氧化膜焊前必须清除工件表面的氧化膜.应采应采用大电流对焊接质量要求不高的铝及铝合金构件用大电流对焊接质量要求不高的铝及铝合金构件.可采用气焊。可采用气焊。上一页 下一页返回4.4 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 3.钛及钛合金的焊接钛及钛合金的焊接 钛和钛合金的焊接性较差。主要问题是易变形、产生冷裂纹钛和钛合金的焊接性较差。主要问题是易变形、产生冷裂纹和气孔。钛和钛合金的化学活性强，表面吸收氧、氢、氮、和气孔。钛和钛合金的化学活性强，表面吸收氧、氢、氮、碳等杂质，降低了焊接接头的塑性和韧性。碳等杂质，降低了焊接接头的塑性和韧性。 因此，采用氢弧焊方法焊接，并严格控制母材金属、焊丝和因此，采用氢弧焊方法焊接，并严格控制母材金属、焊丝和氢气中的氢、氧、碳等杂质的含量，正确选择焊接规范，缩氢气中的氢、氧、碳等杂质的含量，正确选择焊接规范，缩短熔池处于液态的时间，焊前对焊件和焊丝进行机械清理和短熔池处于液态的时间，焊前对焊件和焊丝进行机械清理和化学清理，防止产生气孔缺陷；钛的熔化温度高、热容量大、化学清理，防止产生气孔缺陷；钛的熔化温度高、热容量大、电阻系数大、导热系数小，容易引起接头的过热倾向，晶粒电阻系数大、导热系数小，容易引起接头的过热倾向，晶粒变得十分粗大，塑性显著降低，故采用小电流、快焊速的焊变得十分粗大，塑性显著降低，故采用小电流、快焊速的焊接规范；钛的纵向弹性模量小，焊接变形量大，焊接时宜采接规范；钛的纵向弹性模量小，焊接变形量大，焊接时宜采用垫板和压板将焊件压紧，以减小焊接变形量，加强焊缝的用垫板和压板将焊件压紧，以减小焊接变形量，加强焊缝的冷却效果；由于氢的溶解度变化导致冷裂纹的产生，必须控冷却效果；由于氢的溶解度变化导致冷裂纹的产生，必须控制焊缝中氢的含量，对于复杂的焊接结构，焊后需进行消除制焊缝中氢的含量，对于复杂的焊接结构，焊后需进行消除应力处理。应力处理。上一页 返回4.5 焊接结构工艺性焊接结构工艺性4. 5. 1焊件材料的选择焊件材料的选择 在满足结构使用性能要求的前提下，应优先选择焊接性能良在满足结构使用性能要求的前提下，应优先选择焊接性能良好的材料作焊接结构件。好的材料作焊接结构件。 焊接结构尽可能采用同种金属材料进行焊接。如不同金属材焊接结构尽可能采用同种金属材料进行焊接。如不同金属材料进行焊接时料进行焊接时.由于化学成分和性能不同在焊接接头中会产生由于化学成分和性能不同在焊接接头中会产生很大应力很大应力.甚至造成开裂。如果两种牌号金属材料的性能悬殊甚至造成开裂。如果两种牌号金属材料的性能悬殊很大很大.如熔点和导热性不一在采用熔化焊焊接时如熔点和导热性不一在采用熔化焊焊接时.就比较困难就比较困难.甚至无法进行。甚至无法进行。下一页返回4.5 焊接结构工艺性焊接结构工艺性4. 5. 2焊缝布置焊缝布置 焊接的结构工艺是否简便、焊接接头是否可靠与焊缝布置密焊接的结构工艺是否简便、焊接接头是否可靠与焊缝布置密切相关切相关.焊缝的位置直接影响到焊件的质量和焊接过程是否能焊缝的位置直接影响到焊件的质量和焊接过程是否能顺利进行顺利进行.因此，要进行合理的布置。布置焊缝的位置时要考因此，要进行合理的布置。布置焊缝的位置时要考虑以下几点。虑以下几点。 1.焊缝位置要便于操作焊缝位置要便于操作 2.焊缝应尽量避开最大应力或应力集中处焊缝应尽量避开最大应力或应力集中处 3.焊缝的布置就在有利于减少焊接应力与变形焊缝的布置就在有利于减少焊接应力与变形 4.焊缝应远离切削加工面焊缝应远离切削加工面上一页 下一页返回4.5 焊接结构工艺性焊接结构工艺性4. 5. 3焊接接头型式的选择焊接接头型式的选择 选择焊接接头时，应综合考虑焊件结构形状与强度要求、变选择焊接接头时，应综合考虑焊件结构形状与强度要求、变形大小、可焊性、焊条消耗量、焊件厚度、坡口加工难易程形大小、可焊性、焊条消耗量、焊件厚度、坡口加工难易程度等因索。对接接头应力分布比较均匀，节省材料，接头质度等因索。对接接头应力分布比较均匀，节省材料，接头质量容易保证，是普遍采用的型式搭接接头应力分布复杂，因量容易保证，是普遍采用的型式搭接接头应力分布复杂，因力偶使接头受到剪切和弯矩双重作用力偶使接头受到剪切和弯矩双重作用.承载能力较低承载能力较低.金属消金属消耗大耗大.结构自重增加结构自重增加.搭接不开坡日搭接不开坡日.装配简便装配简便.常用一些受力常用一些受力不大的平面连接。在产品中有成直角或成一定角度的连接时不大的平面连接。在产品中有成直角或成一定角度的连接时选用角接和选用角接和T形接头形接头.承载能力较差承载能力较差.受力比较复杂一般仅作连受力比较复杂一般仅作连接用。接用。上一页 下一页返回4.5 焊接结构工艺性焊接结构工艺性4.5.4焊接接头坡口形式的选择焊接接头坡口形式的选择 开坡口的目的是为保证电弧能深人到焊缝根部使其焊透，并开坡口的目的是为保证电弧能深人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对于合金钢来说。坡口还获得良好的焊缝成形以及便于清渣对于合金钢来说。坡口还能起到调节母材金属和填充金属比例的作用。能起到调节母材金属和填充金属比例的作用。4.5.5焊接方法的选择焊接方法的选择 焊接时焊接时.应根据焊接结构件的焊接性、焊件厚度、产品接头形应根据焊接结构件的焊接性、焊件厚度、产品接头形式、结构形式、焊缝位置、不同焊接方法的适用范围等式、结构形式、焊缝位置、不同焊接方法的适用范围等.选择选择合理的焊接方法合理的焊接方法.以获得质量优良的焊接接头。以获得质量优良的焊接接头。上一页 返回表表4一一1 手工电弧焊焊缝缺陷原因及手工电弧焊焊缝缺陷原因及防止措施防止措施返回