項(xiàng)目六 焊接加工入門

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,焊接加工,一,焊接基礎(chǔ),知識(shí),二 焊接方法,三 焊接結(jié)構(gòu)工藝,四 焊接技術(shù)新發(fā)展,焊接：,是利用加熱或加壓（或者加熱和加壓），使分離,的兩部分金屬靠得足夠近，原子互相擴(kuò)散，形成,原子間的結(jié)合的連接方法。在機(jī)械制造、建筑、,車輛、石油化工、原子能、航空航天等部門得到,廣泛運(yùn)用。,焊接的特點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn)：,1,）連接性能好，密封性好，承壓能力高；,2,）省料，重量輕，成本低；,3,）加工裝配工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短；,4,）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。,缺點(diǎn)：,1,）,焊接結(jié)構(gòu)是不可拆卸的，更換修理不便,；,2,）,焊接接

2、頭的組織和性能往往要變壞；,3,）,要產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形；,4,）,會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等,。,焊接方法可分為：,1,）,熔焊：,利用局部加熱的方法，把工件的焊接處加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，然后冷卻結(jié)晶，形成焊縫，將兩部分金屬連接成為一個(gè)整體的工藝方法。,2,）壓焊：,在焊接過程中需要加壓的一類焊接方法。,3,）釬焊：,利用熔點(diǎn)比母材低的填充金屬熔化后，填充接頭間隙并與固態(tài)的母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。,(a)(b),熔焊焊接頭的組成,a),對(duì)接頭,b),搭接接頭,1-,熔焊金屬,2-,熔合區(qū),3-,熱影響區(qū),4-,母材,焊縫各部分名稱,二 焊接方法,焊接

3、方法的種類很多，按照焊接過程的物理特點(diǎn)可分為熔焊、壓焊和釬焊三類。常用焊接方法有,:,熔焊,堆焊與噴涂,高能焊,電渣焊,電弧焊,氣焊,激光焊,電子束焊,等離子弧焊,氣體保護(hù)焊,埋弧焊,焊條電弧焊,（一）手工電弧焊,電弧焊：,是熔化焊中最基本的焊接方法，它也是在各種焊接方法中應(yīng)用最普遍的焊接方法，其中最簡(jiǎn)單最常見的是使用電焊條的手工焊接，稱為,手工電弧焊,或簡(jiǎn)稱,手弧焊,。,這種方法設(shè)備簡(jiǎn)單，靈活方便，尤其適于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、焊縫短或彎曲的焊件和各種不同空間位置的焊縫焊接。,1,、,手弧焊的焊接過程,將電焊機(jī)的輸出端兩極分別與焊件和焊鉗連接，如圖所示。再用焊鉗夾持電焊條。焊接時(shí)在焊條與焊件之間引出

4、電弧，高溫電弧將焊條端頭與焊件局部熔化而形成熔池。然后，熔池迅速冷卻、凝固形成焊，促使分離的兩塊焊件牢固地連接成一整體。焊條的藥皮熔化后形成熔渣覆蓋在熔池上，熔渣冷卻后形成渣殼依舊覆蓋并保護(hù)在焊縫上。最后將渣殼清除掉，焊接接頭的工作就此完成,。,焊條電弧焊的工作原理和典型的裝置,1-,熱影響區(qū),2-,弧坑,3-,焊縫弧坑,4-,焊芯,5-,絕緣手把,6-,焊鉗,7-,用于導(dǎo)電的裸露部分,8-,藥皮部分,9-,焊條,10-,焊縫金屬,11-,地線夾頭,12-,渣防護(hù)層,13-,焊接熔池,14-,氣體保護(hù),15-,焊條端部分形成的套筒,16-,焊件,17-,焊條藥皮,1,焊接電弧,（,1,）,.,

5、焊接電弧的產(chǎn)生,焊接電弧是在焊條與工件之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈、持久又穩(wěn)定的氣體放電現(xiàn)象。焊接引弧時(shí)，焊條和工件瞬間接觸形成短路，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生強(qiáng)烈電阻熱使接觸點(diǎn)熔化甚至蒸發(fā)，當(dāng)焊條提起時(shí)，在電場(chǎng)作用下，熱的金屬發(fā)射大量電子，電子碰撞氣體使之電離，正、負(fù)離子和電子構(gòu)成電弧。,（,2,）,.,焊接電弧的結(jié)構(gòu),電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成，如圖所示。,1,）陰極區(qū)：,電子發(fā)射區(qū)，熱量約占,36%,，平均溫度,2400,K,；,2,）,陽極區(qū)：,受電子轟擊區(qū)域，熱量約占,43%,，平均溫度,2600,K,；,3,）,弧柱區(qū)：,陰、陽兩極間區(qū)域，幾乎等于電弧長(zhǎng)度，熱量,21%,，弧柱中心溫度可達(dá),60

6、00,8000,K,。,電弧的結(jié)構(gòu)示意圖,2,、焊機(jī),手弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)，簡(jiǎn)稱為電焊機(jī)。電焊機(jī)是焊接電弧的電源。電焊機(jī)按所提供的焊接電流種類不同可分為交流電焊機(jī)和直流電焊機(jī)兩類。,（,1,）,.,交流電焊機(jī),交流電焊機(jī)又稱弧焊變壓器，是一種特殊的降壓變壓器，它是由降壓變壓器、阻抗調(diào)節(jié)器、手柄和焊接電弧等組成。,圖為,BX3-300,型結(jié)構(gòu)。,常用的交流電焊機(jī)型號(hào)有：,BX3,300,、,BX1,330,、,BX1,400,、,BX3,500,等。,BX3-300,型交流弧焊機(jī),（,2,）,.,整流器式電焊機(jī),整流式直流電焊機(jī)，又稱弧焊整流器或整流焊機(jī)。,整流弧焊機(jī)是由交流變壓器、整流器、

7、磁飽和電抗器、輸出電抗器以及控制系統(tǒng)等組成。其中整流器是由大功率硅整流元件構(gòu)成，它是將電流由交流變?yōu)橹绷鞴┖附邮褂谩４棚柡碗娍蛊飨喈?dāng)一個(gè)很大的電感，使電源獲得下降特性。焊接電流的調(diào)節(jié)是通過電流控制器來改變磁飽和電抗器控制繞組中直流電的大小。整流弧焊機(jī)的輸入端電壓一般為單相,220V,、,380V,或三相,380V,；空載電壓一般為,60,90V,；工作電壓一般為,25,40V,。,常用的整流弧機(jī)型號(hào)有,ZXG,300,、,ZXG,500,等,整流器式直流電焊機(jī),(a)(b),直流甩弧焊的正接與反接,a),正接法,b),反接法,三、電焊條,電焊條（簡(jiǎn)稱焊條）是涂有藥皮的供手弧焊用的熔化電極。,1

8、.,焊條的組成和作用,焊條是由焊芯和藥皮兩部分組成。,焊芯 焊芯是焊條內(nèi)的金屬絲。它的作用有兩個(gè)：,起到電極的作用。即傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧。,形成焊縫金屬。焊芯熔化后，其液滴過渡到熔池中作為填充金屬，并與熔化的母材熔合后，經(jīng)冷凝成為焊縫金屬。,焊條的縱截面,1-,焊芯,2-,藥皮,3-,焊條夾持端,d-,焊條直徑,L-,焊條長(zhǎng)度,藥皮 藥皮是壓涂在焊芯上的涂料層。它是由礦石粉、有機(jī)物粉、鐵合金粉和粘結(jié)劑等原料按一定比例配制而成。藥皮的主要作用有三個(gè)：,改善焊條的焊接工藝性能：容易引燃電弧、穩(wěn)定電弧燃燒，并減少飛濺等。,機(jī)械保護(hù)作用：藥皮熔化后造成氣體和熔渣，隔絕空氣，保護(hù)熔池和焊條熔化后形成的熔

9、滴不受空氣的侵入。,冶金處理作用：去除有害元素（氧、氫、硫、磷），添加有用的合金元素，改善焊縫質(zhì)量。,4.,焊條的分類、型號(hào)及牌號(hào),焊條的分類,焊條的品種繁多，有如下分類方法：,按用途進(jìn)行分類 我國現(xiàn)行的新國標(biāo)按用途分為八大類型：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條及焊絲、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條和鋁及鋁合金焊條。,按藥皮熔化成的熔渣化學(xué)性質(zhì)分類 將焊條分為酸性焊條和堿性焊條兩大類。,按焊接工藝及冶金性能要求、焊條的藥皮類型來分類 將焊件分為十大類，如氧化鈦型、鈦鈣型、低氫鉀型、低氫鈉型等。,焊條型號(hào)：,是以焊條國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，反映焊條主要特性的一種表示方法。,現(xiàn)以碳鋼

10、焊條其型號(hào)編制方法為：字母“,E”,表示焊條；,E,后的前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為,Mpa,；第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，若為“,0”,及“,1”,則表示焊條適用于全位置焊接（即可進(jìn)行平、立、仰、橫焊），“,2”,表示焊條適用于平焊及平角焊，“,4”,表示焊條適用于向下立焊；第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示藥皮類型及焊接電流種類，如為“,03”,表示鈦鈣型藥皮、交直流正反接，又如“,15”,表示低氫鈉型、直流反接。,6.,焊條的牌號(hào),焊條牌號(hào)是指除焊條國家標(biāo)準(zhǔn)的焊條型號(hào)外，考慮到國內(nèi)各行業(yè)對(duì)原部標(biāo)的焊條牌號(hào)印象較深。因此仍保留了原焊條分十大類的牌號(hào)名稱。,7.,酸性焊條與堿性

11、焊條,在熔渣中酸性氧化物（如,SiO2,）比堿性氧化物（如,CaO,）多的一種焊條則稱為酸性焊條。酸性焊條應(yīng)用廣泛，適用于交直流電焊機(jī)，焊接工藝性能好，對(duì)銹、水、油污等產(chǎn)生氣孔的因素敏感性小，但添加給焊縫的合金元素少，焊縫的力學(xué)性能差，特別是沖擊韌性較差，容易產(chǎn)生熱裂縫。,8.,焊條的選用,1,）等強(qiáng)度原則；,2,）同成分原則；,3,）抗裂性要求；,4,）抗氣孔要求；,5,）低成本要求。,第二章 手弧焊焊接工藝及操作方法,一、手弧焊工藝,（一）、焊接接頭與坡口型式,1,、焊接接頭 焊接接頭是指用焊接方法把兩部分金屬連接起來的連接部分,最基本的焊接接頭形式有四種：,（,1,）、對(duì)接接頭 即對(duì)接接

12、頭焊縫，簡(jiǎn)稱對(duì)接。,（,2,）、角接接頭 即角接接頭焊縫，簡(jiǎn)稱角接。,（,3,）、形接頭 即,T,形接頭焊縫，簡(jiǎn)稱丁字接。,（,4,）、搭接接頭 即搭接接頭焊縫，簡(jiǎn)稱搭接。,對(duì)接接頭受力比較均勻，使用最多，重要的受力焊縫應(yīng)盡量選用。,焊接接頭型式和坡口型式,a),對(duì)接接頭,b),角接接頭,c)T,形接頭,d),搭接接頭,（二）、焊接的空間位置：焊縫在結(jié)構(gòu)上的位置不同時(shí)，對(duì)施焊的難易程度影響很大，從而也影響了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。,（三）、焊接規(guī)范參數(shù)的選擇,1,、焊條直徑與焊接電流的選擇,2,、焊接速度的選擇,3,、焊弧長(zhǎng)度的選擇,4,、焊縫層數(shù)的選擇,（二）,焊接的過程,焊接的冶金過程如圖所示,

13、母材、焊條受電弧高溫作用熔化形成金屬熔池，將進(jìn)行熔化、氧化、還原、造渣、精煉及合金化等物理、化學(xué)過程。,金屬與氧的作用對(duì)焊接質(zhì)量影響最大，氧與多種金屬發(fā)生氧化反應(yīng)：,焊條電弧焊過程,為保證焊縫質(zhì)量，可從兩方面采取措施：,1,）減少有害元素進(jìn)入熔池，主要采用機(jī)械保護(hù)，如焊條藥皮、埋弧焊焊劑和氣體保護(hù)焊的保護(hù)氣體（,CO,2,，氬氣）等）。,2,）清除已進(jìn)入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊條藥皮里加合金元素進(jìn)行脫氧、去氫、去硫、滲合金等。,3,）焊接工藝。,焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量（如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱，叫,焊接工藝參數(shù),。,線能量,:,指熔焊時(shí)，焊接能

14、源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的能量。顯然焊接工藝參數(shù)，影響,焊接接頭輸入能量的大小，影響焊接熱循環(huán)，從而影響熱影響區(qū)的大小和接頭組織粗細(xì)。,4,）焊后熱處理：,如正火，能細(xì)化接頭組織，改善性能。,5,）接頭形式、工件厚度、施焊環(huán)境溫度和預(yù)熱,等均會(huì)影響焊后冷卻速度，從而影響接頭的組織和性能。,（三）焊接應(yīng)力和變形,1.,焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因,焊件在焊接過程中受到局部加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的主要原因。圖,4-9,是低碳鋼平板對(duì)接焊時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力和變形的示意圖。,平板焊接時(shí)，要產(chǎn)生熱脹冷縮。加熱時(shí)，如自由膨脹則如圖,4-9a,中虛線所示，但由于受到阻礙，產(chǎn)生同樣伸長(zhǎng)，故高溫處產(chǎn)生壓應(yīng)力，低溫處產(chǎn)

15、生拉應(yīng)力，兩者平衡。冷卻后，由于冷卻速度不同，高溫處冷卻慢，收縮大。同樣最后在高溫處產(chǎn)生拉應(yīng)力，低溫處產(chǎn)生壓應(yīng)力。,圖,4-9,平板對(duì)接焊的應(yīng)力,a),焊接過程中,b),冷卻后,一般情況下，焊件塑性好，結(jié)構(gòu)剛度小時(shí)，焊件收縮容易，焊件變形大，焊接應(yīng)力??；反之焊接變形小，焊接應(yīng)力大。,2.,焊接應(yīng)力與變形的危害,焊接應(yīng)力：,1,）增加結(jié)構(gòu)工作時(shí)的應(yīng)力，降低承載能力；,2,）引起焊接裂紋，甚至脆斷；,3,）促使產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋；,4,）殘余應(yīng)力衰減會(huì)產(chǎn)生變形，引起形狀、尺寸不穩(wěn)定。,焊接變形：,1,）使工件形狀尺寸不合要求；,2,）影響組裝質(zhì)量；,3,）矯正焊接變形很費(fèi)工時(shí)，增加成本，降低接頭塑性

16、；,4,）使結(jié)構(gòu)形狀發(fā)生變化，并產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低承載能力。,3.,焊接應(yīng)力和變形的防止,焊接應(yīng)力的防止及消除措施：,1,）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免焊縫密集交叉，焊縫截面和長(zhǎng)度要盡可能??；,2,）采取合理的焊接順序，使焊縫較自由的收縮，,3,）焊縫仍處在較高溫度時(shí)，錘擊或輾壓焊縫使金屬伸長(zhǎng)，減少殘余應(yīng)力；,4,）采用小線能量焊接，多層焊，減少殘余應(yīng)力；,5,）焊前預(yù)熱可減少工件溫差，減少殘余應(yīng)力；,6,）焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除焊接殘余應(yīng)力。,焊接變形的防止和消除措施：,1,）,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免焊縫密集交叉，焊縫截面和長(zhǎng)度要盡可能小，與防止應(yīng)力一樣也是減少變形的有效措施；,2,）焊前組裝時(shí)，采用反變形法；,3,）剛性固定法，但會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力；,4,）采用合理的焊接規(guī)范；,5,）選用合理的焊接順序，如對(duì)稱焊、分段退焊。,6,）采用機(jī)械或火焰矯正法來減少變形。,