《《金属连接成形》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《金属连接成形》PPT课件.ppt（162页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、welding第四章第四章 金属连接成形金属连接成形4.1 4.1 金属连接成形的基本原理金属连接成形的基本原理4.2 4.2 焊接成形的方法及设备焊接成形的方法及设备4.3 4.3 金属焊接结构工艺设计金属焊接结构工艺设计4.4 4.4 焊接成形新技术焊接成形新技术4.5 4.5 工程实例工程实例贮液器的生产过程贮液器的生产过程本章小结本章小结welding4.1 金属连接成形的基本原理金属连接成形的基本原理q4.1.1 4.1.1 金属连接概述金属连接概述q4.1.2 4.1.2 焊接的定义及分类焊接的定义及分类q4.1.3 4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理q4.1.4 4
2、.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能q4.1.5 4.1.5 焊接缺陷与及其检验方法焊接缺陷与及其检验方法weldingq在制造金属结构和机器过程中，经常要把两在制造金属结构和机器过程中，经常要把两个或两个以上的构件组合起来，而构件之间个或两个以上的构件组合起来，而构件之间的组合必须通过一定的连接方式，才能成为的组合必须通过一定的连接方式，才能成为完整的产品。完整的产品。q金属的连接有很多种方法，按拆卸时是否损金属的连接有很多种方法，按拆卸时是否损坏被连接件可分为可拆连接和不可拆连接。坏被连接件可分为可拆连接和不可拆连接。4.1.1 金属连接概述金属连接概述weldingq可
3、拆连接可拆连接:不必损坏被连接件或起连接作用的连接件就可以完成拆卸，如键连接和螺栓连接，只需将键打出，或将螺母松开抽出螺栓，就可以完成拆卸。螺纹联接是应用最广泛的可拆连接。q不可拆连接不可拆连接:必须损坏或损伤被连接件或起连接作用的连接件才能完成拆卸，如焊接和铆接。q在钢结构中，常用连接方法主要有铆接、胶接、在钢结构中，常用连接方法主要有铆接、胶接、胀接、焊接、螺纹连接等。胀接、焊接、螺纹连接等。4.1.1 金属连接概述金属连接概述weldingq铆接的基本形式铆接的基本形式u搭接是铆接结构中最简单的叠合方式，它是将板件边缘对搭在一起用铆钉加以固定连接的结构形式，如图4-1(a)所示。u对接是
4、将连接的板件置于同一个平面，上面覆盖有盖板，用盖板把板件铆接在一起。这种连接可分为单盖板式和双盖板式两种对接形式，如图4-1(b)所示。u角接是互相垂直或组成一定角度板件的连接。这种连接要在角接处覆以搭叠零件一角钢。角接时，板件上的角钢接头有一侧或两侧两种形式，如图4-1(c)所示。4.1.1 金属连接概述金属连接概述welding4.1.1 金属连接概述金属连接概述 (a)搭接 (b)对接 (c)角接图4-1 铆接的基本形式weldingq胶接胶接u胶接是借助于一层非金属的中间体材料，通过化学反应或物理凝固等作用，从而把两个物体紧密地接合在一起的连接方法，也是一种不可拆连接。作为中间连接体的
5、材料称为胶粘剂。4.1.1 金属连接概述金属连接概述weldingu常见胶接基本形式常见胶接基本形式4.1.1 金属连接概述金属连接概述weldingq胀接胀接u胀接是利用胀管器使管子产生塑性变形，胀接是利用胀管器使管子产生塑性变形，同时管板孔壁产生弹性变形，利用管板孔同时管板孔壁产生弹性变形，利用管板孔壁的回弹对管子施加径向压力，使管子和壁的回弹对管子施加径向压力，使管子和管板变形达到密封和紧固的一种连接方法。管板变形达到密封和紧固的一种连接方法。u进行胀接操作称为胀管，有专用的胀管器。进行胀接操作称为胀管，有专用的胀管器。4.1.1 金属连接概述金属连接概述welding4.1.1 金属连
6、接概述金属连接概述u胀接的结构形式胀接的结构形式 （a）光孔胀接 （b）翻边胀接 （c）开槽胀接weldingq焊接：焊接：通过加热、加压或两者并用，用或不用填充材料，借助于金属原子的扩散和结合，使分离的材料牢固地连接在一起的加工方法。q实质：实质：利用加热或加压，或两者并用的手段，借助原子间的扩散和结合，使分离的金属牢固地连接起来。4.1.2 焊接的定义及分类焊接的定义及分类weldingp焊接的特点u与铆接等其他加工方法相比，优点为：与铆接等其他加工方法相比，优点为：F具有减轻结构重量，节省材料F生产效率高，易实现机械化和自动化F接头密封性好，力学性能高F工作过程中无噪音等。u不足：不足：
7、F会引起焊接接头组织、性能的变化，同时焊件还会产生较大的应力和变形。4.1.2 焊接的定义及分类焊接的定义及分类weldingq焊接分类焊接分类u熔焊熔焊:将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝实现连接的焊接方法。如焊条电弧焊、气焊等。u压焊压焊:必须对焊件施加压力（加热或不加热）以实现连接的焊接方法。如电阻焊等。u钎焊钎焊:采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件接合处和钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的焊接方法。4.1.2 焊接的定义及分类焊接的定义及分类welding4.1.2 焊接的定义及分类焊接的定义及分类welding
8、q焊接的应用u金属结构件建筑结构、自行车三角架、钢窗、锅炉、压力容器、管道、船舶、车辆等；u机器部件重型机械的机架、底座、箱体、轴、齿轮、刀具等。4.1.2 焊接的定义及分类焊接的定义及分类welding汽车一厂车身车间POLO底盘焊接焊接4.1.2 焊接的定义及分类焊接的定义及分类welding1 1熔焊的冶金原理熔焊的冶金原理q熔焊三要素熔焊三要素u热源热源 能量要集中，温度要高，以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。u填充金属 要保证焊缝填满并添加有益的合金元素，以达到力学性能等使用性能的要求，主要有焊芯和焊丝。4.1.3 焊接成形的基本
9、原理焊接成形的基本原理weldingu对熔池的保护方式对熔池的保护方式4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理（a）渣保护 （b）气保护 （c)渣气保护welding4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理2 2焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能 q焊接热循环曲线 焊接时，热源沿着工件逐渐移动并对工件进行局部加热，故在焊接过程中，焊缝及其附近的母材经历了一个加热和冷却的过程。weldingq焊接接头u由焊缝、熔合区、热影响区三部分组成的。1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区；4-母材4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理weldingu焊缝 是指在焊接接头横截面上
10、由熔池金属形成的区域。u熔合区也称半熔化区，是指位于熔合线两侧的一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。u热影响区 是指焊缝附近的母材因焊接热作用而发生组织或性能变化的区域。4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理weldingq低碳钢的焊接接头低碳钢的焊接接头4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理welding3 3焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形q焊接应力焊接应力u焊接时一般采用集中热源对焊件进行局部加热，因此，焊接过程中工件不均匀的加热和冷却以及存在刚性约束是产生焊接应力与变形的根本原因，焊后使焊缝及其附近区域的纵向受拉应力，远离焊缝区域受压应力。4.1.3 焊接成形的基
11、本原理焊接成形的基本原理weldingu平板对接焊接应力的产生平板对接焊接应力的产生4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理weldingq焊接变形焊接变形u常见焊接变形基本形式常见焊接变形基本形式 4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理（a）收缩变 (b)角变形 (c)弯曲变形(d)扭曲变形 (e)波浪变形weldingu减少焊接应力与变形的工艺措施减少焊接应力与变形的工艺措施 F反变形法反变形法 (a)(a)焊前未反变形焊前未反变形 (b)(b)焊前反变形焊前反变形 4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理welding(c)(c)焊前预弯曲反变形焊前预弯曲反变形
12、 (d (d）焊后）焊后4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理weldingF刚性固定法刚性固定法 4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理(a)刚性固定 (b)定位焊点固定焊件 weldingF加热减应区加热减应区4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理(a)焊前 (b)焊后weldingF合理选择焊接顺序合理选择焊接顺序4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理weldingu常用焊接变形矫正方法常用焊接变形矫正方法 4.1.3 焊接成形的基本原理焊接成形的基本原理(a)机械矫正 (b)火焰矫正welding4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊
13、接性能1.1.金属材料的焊接性金属材料的焊接性 u金属在一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式等条件下，获得优质焊接接头的难易程度。u它包括两方面内容：F接合性能：即在一定的焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性。F使用性能：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。welding式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量的百分数。4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能u钢焊接性的评定钢焊接性的评定钢的焊接性取决于碳及合金元素的含量，其中碳含量影响最大。把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，用符号Ceq 或WCE表示，它可作
14、为评定钢材焊接性的一种参考指标，计算公式：welding当：当：WCE0.4%时，焊接性差，须焊前预热和严格的工艺措施。4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能welding注意当量法估算是粗略的，因为钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应力条件、环境温度等因数影响，实际工作中根据实际情况进行抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验。4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能welding4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能q2 2、常用金属材料的焊接、常用金属材料的焊接u低碳钢和低合金结构钢的焊接性能最好低碳钢和低合金结构钢的焊接性能最好u一般焊接结构都
15、选用低碳钢和低合金结构钢一般焊接结构都选用低碳钢和低合金结构钢）低碳钢的焊接）低碳钢的焊接 低碳钢的碳质量分数Wc025%，塑性好，焊接性优良。焊前一般不需预热，适应各种不同接头、不同位置、不同焊接方法和交直流弧焊机的焊接。）低合金高强度结构钢的焊接）低合金高强度结构钢的焊接 强度级别较低的低合金高强度结构钢，当WCE04时，焊接性良好。当WCE04时，焊接性较差，焊前需预热；焊接时增大焊接电流，减慢焊接速度，选用低氢型焊条，减少冷裂纹；焊后应及时进行热处理，以消除应力。welding4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能）奥氏体不锈钢的焊接）奥氏体不锈钢的焊接 奥氏体不锈钢
16、焊接性良好，一般采用快速焊，收弧时注意填满弧坑，焊接电流比焊低碳钢时要降低20左右。）有色金属的焊接）有色金属的焊接 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不良，易产生夹渣、气孔、烧穿、热裂纹等缺陷。须采取特殊工艺措施，才能保证焊接质量。常用的焊接方法有氛弧焊、气焊和焊条电弧焊等。铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接 钢及铜合金焊接性能较差，易产生未焊透、不熔合、夹渣、热裂、气孔、变形大等缺陷。welding4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能）铸铁的焊接）铸铁的焊接 铸铁合碳量高，杂质多，塑性差。焊接性较差。焊接只用来修补铸铁件缺陷和修理局部损坏的零件。补焊铸铁
17、的常用方法是气焊和焊条电弧焊补焊铸铁的常用方法是气焊和焊条电弧焊。铸铁补焊的主要问题是出现白口组织和裂纹。预防白口的措施预防白口的措施是在焊条或焊丝中加人碳、硅等石墨化元素，使焊缝形成灰口组织；减慢冷却速度，条件允许时采用钎焊等。预防裂纹的措施预防裂纹的措施是注意焊前预热和焊后缓冷，控制连续焊的焊缝长度；采用小电流、断续焊等方法。铸铁焊补时必开坡口，并清除坡口及附近的铸造缺陷及脏物。weldingq影响焊接性的因素：u金属材料本身性质u焊接方法u焊接材料u焊接工艺4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能weldingq常用金属材料的焊接性 方法方法材料材料气气焊焊手工手工电电弧
18、弧焊焊埋弧埋弧焊焊COCO2 2保保护焊护焊氩氩弧弧焊焊电电渣渣焊焊点点焊焊缝焊缝焊对焊对焊钎焊钎焊低碳低碳钢钢A AA AA AA AA AA AA AA AA A中碳中碳钢钢A AA AB BB BA AA AB BA AA A低合金低合金钢钢B BA AA AA AA AA AA AA AA A不不锈钢锈钢A AA AB BB BA AB BA AA AA A铸铁铸铁B BB BC CC CB BB BD DB B铝铝合金合金B BC CC CD DA AD DA AA AC C4.1.4 常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能welding4.1.5 焊接缺陷与及其检验方法焊接缺
19、陷与及其检验方法1 1焊接缺陷焊接缺陷u在焊接生产过程中，由于焊接结构设计、焊接工艺参数、焊前准备和操作方法等不当，往往会产生各种焊接缺陷。u焊接接头的不完整性称焊接缺陷，常见焊接缺陷如图所示。weldingq2 2焊接检验方法焊接检验方法 u外观检验外观检验 用以判断焊接接头的外表质量。u密封性检验密封性检验检查有无漏水、漏油和漏气等现象的试验。u耐压检验耐压检验 可以检查受压元件中焊接接头穿透性缺陷和结构的强度，并附有降低焊接应力的作用。4.1.5 焊接缺陷与及其检验方法焊接缺陷与及其检验方法weldingu渗透探伤渗透探伤 利用带有荧光染料或红色染料的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损
20、检验方法。u磁粉探伤磁粉探伤 只适用于磁性材料制作的薄壁工件和导管，能很好地发现表面裂纹、一定深度和一定大小的未焊透。u超声波检验超声波检验 可探测大厚度工件。u射线探伤射线探伤4.1.5 焊接缺陷与及其检验方法焊接缺陷与及其检验方法welding4.2 焊接成形的方法及设备焊接成形的方法及设备q4.2.1 4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊q4.2.2 4.2.2 埋弧焊埋弧焊q4.2.3 4.2.3 气体保护焊气体保护焊q4.2.4 4.2.4 电渣焊电渣焊q4.2.5 4.2.5 电阻焊电阻焊q4.2.6 4.2.6 钎焊钎焊weldingq利用电弧产生的热量来熔化焊条和部分工件，从而使两
21、块金属连成一体的手工操作的焊接方法。q设备简单，操作灵活方便，能够适应各种条件下的焊接，因此成为熔焊中应用最广泛的一种焊接方法。q要求操作者技术水平较高，生产率较低，劳动条件较差。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊q焊条电弧焊的特点焊条电弧焊的特点u操作灵活，适应性强u对焊接接头的装配要求低u可焊金属材料种类多，常用于低碳钢、低合金结构钢的焊接u焊接生产率低，劳动强度大u焊接质量不稳weldingq焊接电弧焊接电弧u焊接电弧是指在焊条与焊件之间的气体介质中强烈而持久的放电现象。u焊接电弧的产生过程。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊(a)接触 (b)拉
22、开(c）燃弧1-阴极区;2-弧柱区;3-阳极区weldingu焊接电弧极性选择焊接电弧极性选择用直流电源焊接时，有正接和反接两种接线方法。用交流电源焊接时，不存在极性选择问题。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊(a)正接法 (b)反接法图4-21 焊接电弧极性选择weldingF选择极性时，主要根据焊条的性质与焊件的厚度、材质等因素综合考虑。F正接时，可保证有较大的熔深。一般高熔点、厚度尺寸较大的工件焊接时采用正接法。F反接时焊件的温度较低，适用于对薄板、有色金属、不锈钢及铸铁等进行焊接。用交流电源焊接时，不存在正、反接的极性选择问题。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊
23、条电弧焊焊条电弧焊q焊接设备焊接设备 u焊条电弧焊的主要设备是弧焊机。(a)可控硅直流弧焊 （b）逆变式直流弧焊机weldingu弧焊整流器的型号表示方法弧焊整流器的型号表示方法 4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingq焊条焊条u焊条(welding electrode)是指涂有药皮供手弧焊用的熔化电极。它由焊芯和药皮两部分组成。u焊条的规格一般指焊条直径和焊条长度。焊条直径是指焊芯的直径，目前常用焊条的直径有七种规格（1.68.0mm），焊条长度依据焊条直径、材质、药皮类型来确定。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingq焊条药皮的作用焊条药皮的作用u提高焊接电弧的稳定性u保护
24、熔化金属不受外界空气的影响u添加合金元素使焊缝获得所要求的性能 u改善焊接工艺性能，提高焊接生产率 4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊q常用碳钢和低合金钢焊条规格常用碳钢和低合金钢焊条规格 焊条直径（mm）焊条长度（mm）碳钢焊条低合金钢焊条允许长度偏差1.6200、2502.02.0250、3002503002.5250、3002503003.2（3.0）350、4003403604.0350、4003904105.0400、4503904106.0（5.8）400、4504004508.0500、560400450注：括号内数字为允许代用的直径。
25、weldingq焊芯的作用焊芯的作用u焊芯是焊条中被药皮包覆的金属芯。在焊接过程中，焊芯的作用一是作为电极，传导焊接电流，产生电弧；一是作为填充金属，熔化后进入熔池与母材金属共同形成焊缝。u焊芯的化学成分和杂质会直接影响焊缝质量。焊芯通常采用焊接专用钢丝（在埋弧焊和气体保护焊中使用的焊丝也是焊接专用钢丝），常用焊接钢丝的牌号和化学成分见表4-13。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊牌号化学成分 w100%用途CMnSiCrNiSPH080.100.300.550.030.200.300.0400.040一般焊接结构用焊条的焊芯H08A0.100.30
26、0.550.030.200.300.0300.030重要焊接结构用焊条的焊芯及埋弧焊丝H08E0.100.300.550.030.200.300.0250.025H08Mn2Si0.111.702.100.650.950.200.300.0400.040二氧化碳气体保护焊焊丝H08Mn2SiA0.111.802.100.650.950.200.300.0300.030表表4-13 4-13 常见焊接用钢丝的牌号和化学成分常见焊接用钢丝的牌号和化学成分 weldingq焊芯的牌号焊芯的牌号u用“H+数字+化学元素符号+数字+字母”表示，可以理解为，焊芯牌号=H+钢的牌号。例如，H08Mn2A，H
27、-焊接用钢丝，08-碳的质量分数约为0.08%，Mn2-锰的质量分数约为2%，Si-硅的质量分数小于1%，A-优质。u国家标准（GB1300-77）规定的“焊接用钢丝”有44种，可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三大类，如H08、H08Mn为碳素结构钢焊丝，H10Mn2Si、H08CrMoA为合金结构钢焊丝，H1Cr13、H1Cr19Ni9为不锈钢焊丝。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingq焊条的分类焊条的分类u按焊条的用途不同，分类结果见表4-14。u按熔渣性质不同，可分为酸性焊条和碱性焊条两大类，见表4-15。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingq表表4-14 4-1
28、4 焊条按用途分类一览表焊条按用途分类一览表分 类特性或用途型号举例碳钢焊条熔敷金属在自然气候下具有一定力学性能E4301低合金钢焊条熔敷金属在自然气候环境中具有较强力学性能E5018-A不锈钢焊条熔敷金属具有不同程度的抗腐蚀能力和一定力学性能E308-15堆焊焊条熔敷金属具有一定程度的耐不同类型磨损或腐蚀等性能EDRCrW-15铸铁焊条专门用作焊补或焊接铸铁EZCQ镍及镍合金焊条用作镍及镍合金的焊补、焊接、堆焊，焊补铸铁等ENiCrFe-1-15铜及铜合金焊条用作钢及钢合金的焊补、焊接、堆焊，焊补铸铁等ECuSi-A铝及铝合金焊条用作铝及铝合金的焊接、焊补或堆焊TA2Mn特殊用途焊条用于水下
29、焊接、切割及管状焊条和铁锰铝焊条等4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊q表表4-15 4-15 焊条按熔渣特性分类一览表焊条按熔渣特性分类一览表分 类熔渣主要成分焊接特性型号举例应 用酸性焊条SiO2等酸性氧化物及在焊接时易放出氧的物质，药皮里造气剂为有机物，焊接时产生保护气体焊缝冲击韧度差，合金元素烧损多，电弧稳定，易脱渣，金属飞溅少E4303适合于焊接，低碳钢和不重要的结构件碱性焊条CaCO3等碱性氧化物，并含有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂合金化效果好，抗裂性能好，直流反接，电弧稳定性差，飞溅大，脱渣性差E5015主要用于焊接重要结构件、如压力容
30、器等weldingq酸性焊条酸性焊条 u具有良好的工艺性能，对弧长、铁锈不敏感，焊缝成形性好，脱渣性好，交直流电源均可使用，但焊缝的力学性能，尤其是塑性、韧度不如用碱性焊条焊接的焊缝好，故广泛用于一般结构件的焊接。q碱性焊条碱性焊条 u焊接工艺性能差、引弧困难、电弧稳定性差、飞溅较大、不易脱渣，要求采用直流焊接电源且必须采用短弧焊，焊接质量好，用于重要结构件及焊接性较差金属的焊接。焊接时产生的有毒烟尘较多，使用时应注意通风。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingq焊条型号焊条型号 一般由焊条类型代号、熔敷金属力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流的分类代号组成。u碳钢焊条划分为两个系列
31、，即E43系列和E50系列。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingq焊条牌号焊条牌号 焊条行业统一的焊条代号。各种焊条牌号一般由相应的拼音字母代号（或汉字）与数字及特征符号组成。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊welding4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊q表表4-16 4-16 常用结构钢焊条牌号及用途常用结构钢焊条牌号及用途牌号电源性能主要用途J422交、直流药皮呈酸性，对油、锈、水敏感性小；焊缝塑性和韧性低，抗裂性差焊接一般的低碳钢和同等强度等级的低合金钢结构J503焊接一般结构的16Mn
32、及同等级低合金钢J427直流药皮呈碱性，对油、锈、水敏感性大；焊缝冲击韧性高，抗裂性好焊接重要的低碳钢及某些低合金钢结构J507焊接重要的中碳钢、16Mn及同等级的低合金钢weldingq 焊条的选用焊条的选用通常应遵按以下原则：u等强度原则 u等同性原则u等条件原则u现场协同原则 按上述原则确定焊条类型后，还应根据焊件厚度、焊缝位置等条件，选择焊条直径。通常情况下，焊件愈厚，焊条直径也愈大。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingq焊条电弧焊的基本操作焊条电弧焊的基本操作 u引弧引弧常用方法有敲击法和划擦法。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊(a)敲击法 (b)划擦法 weldingu运
33、条运条 在正常的焊接过程中，焊条有向下送进、向前移动和横向摆动三个基本运动。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingu焊缝的连接焊缝的连接焊缝的连接方式有四种。焊缝的连接方式有四种。4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊1-先焊焊缝;2-后焊焊缝weldingu焊缝的收尾焊缝的收尾 常用的收尾方式有：F划圈收尾法 F后移收尾法 F反复断弧法4.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊weldingp 埋弧焊埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧自动焊是埋弧焊的一种自动化焊接方法。4.2.2 埋弧焊埋弧焊weldingq埋弧自动焊设备埋弧自动焊设备4.2.2 埋弧焊埋弧焊weldingq埋弧自动焊
34、特点埋弧自动焊特点u生产率高u焊缝质量好u成本低u劳动条件好u适应性差4.2.2 埋弧焊埋弧焊weldingq埋弧焊的应用埋弧焊的应用 u成批生产厚度为660mm焊件的长直焊缝和较大直径环缝(一般不小于250mm)的焊接。u被广泛用于大型容器和钢结构焊接以及锅炉、容器、造船、桥梁等工业生产中。4.2.2 埋弧焊埋弧焊双面双面埋弧焊埋弧焊HZ1000大口径埋弧焊接生产线大口径埋弧焊接生产线 weldingq概念概念 利用外加气体作为保护介质并保护电弧和焊接区的一种电弧焊方法。q常用气体保护焊方法常用气体保护焊方法u氩弧焊u二氧化碳气体保护焊 4.2.3 气体保护焊气体保护焊welding4.2.
35、3 气体保护焊气体保护焊q氩弧焊氩弧焊u是氩气保护焊的简称，是用氩气作为保护气体的一种气体保护焊。welding4.2.3 气体保护焊气体保护焊q常用氩弧焊机常用氩弧焊机 weldingq氩弧焊的特点：氩弧焊的特点：u机械保护效果好u电弧稳定u电弧可见u电弧热量集中u成本较高。u对除油、去锈、去水等准备工作要求严格4.2.3 气体保护焊气体保护焊weldingq氩弧焊应用氩弧焊应用u几乎可以用于所有的钢材、有色金属及其合金。u氩弧焊多用来焊接化学性质活泼的金属及其合金(如铝、镁、钛及其合金等)以及不锈钢、耐热钢、低合金钢，u也可用来焊接稀有金属(如锆、钼、钽等)。4.2.3 气体保护焊气体保护
36、焊weldingp二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊是利用二氧化碳气体作为保护气体，以焊丝作电极，是利用二氧化碳气体作为保护气体，以焊丝作电极，以自动或半自动方式进行焊接的一种气体保护焊以自动或半自动方式进行焊接的一种气体保护焊。4.2.3 气体保护焊气体保护焊weldingq二氧化碳保护焊机二氧化碳保护焊机4.2.3 气体保护焊气体保护焊weldingqCOCO2 2气体保护焊的特点气体保护焊的特点 u生产率高 u焊接质量较高u成本低u操作简便u设备复杂，使用和维修不便u不能焊接容易氧化的有色金属4.2.3 气体保护焊气体保护焊weldingqCOCO2 2气体保护焊应用气体保护焊应用u主
37、要用于焊接低碳钢及强度等级不高的低合金钢等黑色金属。u还可以用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等。u目前CO2气体保护焊在汽车、船舶、管道、建筑结构、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械、电站设备等部门得到了广泛的应用。4.2.3 气体保护焊气体保护焊welding4.2.4 电渣焊电渣焊q电渣焊电渣焊u是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻加热熔化母材与电极（填充金属）而进行焊接的方法。u一般都是在直立位置焊接。weldingq电渣焊特点：电渣焊特点：u适合焊接厚件，生产率高，成本低u焊缝金属比较纯净u焊接接头组织粗大，焊后要进行正火处理。q广泛应用在重型机械制造业中，特别适用于
38、板广泛应用在重型机械制造业中，特别适用于板厚厚40mm40mm以上（以上（4040450mm450mm）大厚度结构件的焊接，）大厚度结构件的焊接，主要用于厚壁压力容器纵缝的焊接和大型的铸主要用于厚壁压力容器纵缝的焊接和大型的铸-焊、锻焊、锻焊或厚板拼焊结构的制造，如大吨位焊或厚板拼焊结构的制造，如大吨位的压力机和重型机床的机座、水轮机转子和轴、的压力机和重型机床的机座、水轮机转子和轴、高压锅炉等。高压锅炉等。4.2.4 电渣焊电渣焊welding4.2.5 电阻焊电阻焊q电阻焊（电阻焊（resistance weldingresistance welding）又称接触焊。）又称接触焊。q是利用
39、焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑是利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。q电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。weldingq电阻焊特点电阻焊特点u与其它焊接方法相比，电阻焊生产率高，焊件变形小，不需要填充金属，劳动条件较好，操作简单，易实现机械化和自动化。但设备较复杂，耗电量大，对焊件厚度、截面形状和接头形式有一定限制，一般适于成批大量生产，在自动化生产线上应用较多，甚至采用机器人。4.2.5 电阻焊电阻焊weldingq电阻焊应用电阻焊应用u主要用于低碳钢、不锈钢等材料的焊
40、接，其中点焊主要用于厚度在4mm以下薄板的焊接；缝焊主要用于厚度在3mm以下薄板的焊接；对焊主要用于截面形状简单、直径或边长小于20mm的焊件之间或不同类的金属与合金的对接。4.2.5 电阻焊电阻焊welding4.2.6 钎焊钎焊q钎焊钎焊u是利用熔点比母材（base metal）低的金属作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊机钎焊机weldingu钎焊接头为搭接接头。钎焊接头为搭接接头。4.2.6 钎焊钎焊weldingu钎焊分类钎焊分类F按钎料熔点的不同可分为硬钎焊和软钎焊两种。按钎料熔点的不
41、同可分为硬钎焊和软钎焊两种。软钎焊软钎焊(soldering)(soldering)接头强度低接头强度低(60(60140MPa)140MPa)，工作温度低（，工作温度低（100100以下），以下），主要用于电子线路的焊接。主要用于电子线路的焊接。硬钎焊硬钎焊(brazing)(brazing)接头强度较高接头强度较高(200MPa)(200MPa)，工作温度也较高，主要用于受，工作温度也较高，主要用于受力较大的钢铁及铜合金机件、工具等，如钎焊自行车力较大的钢铁及铜合金机件、工具等，如钎焊自行车车架、切削刀具等。车架、切削刀具等。F按加热方法不同钎焊又可分为炉中钎焊、感应钎焊、按加热方法不同钎
42、焊又可分为炉中钎焊、感应钎焊、火焰钎焊、盐浴钎焊和烙铁钎焊等。火焰钎焊、盐浴钎焊和烙铁钎焊等。4.2.6 钎焊钎焊weldingu钎焊特点钎焊特点F与熔焊相比具有如下特点：加热温度低，接头组织与性能变化小，焊件变形也较小，接头光滑平整，外形美观，易保证焊件尺寸，可焊接同种金属也可焊接异种金属，设备简单，易于实现自动化。但接头强度较低，耐热温度不高，焊前对焊件清洗和装配要求较严，不适于焊接大型结构件。u主要用于精密仪表、电气零部件、异种金属构件、复杂薄板构件及硬质合金刀具的焊接。4.2.6 钎焊钎焊welding4.3 金属焊接结构工艺设计金属焊接结构工艺设计q4.3.1 4.3.1 焊接结构材
43、料的选择焊接结构材料的选择q4.3.2 4.3.2 焊缝布置焊缝布置q4.3.3 4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计q4.3.4 4.3.4 焊接工艺参数的选择焊接工艺参数的选择q4.3.5 4.3.5 焊接方法的选择焊接方法的选择q4.3.6 4.3.6 低碳钢的焊接工艺方低碳钢的焊接工艺方案案welding4.3.1 焊接结构材料的选择焊接结构材料的选择q在满足使用性能要求的前提下在满足使用性能要求的前提下u应尽量选用焊接性好的材料来制作焊接结构。F低碳钢和含碳量小于0.4的低合金钢 设计中应尽量选用；F强度级别较低的低合金结构钢，焊接性能与低碳钢基本相同，而强度明显提高，应
44、优先选用。F镇静钢脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。weldingu异种金属焊接时，必须特别注意它们的焊接性及其差异。一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者。u设计焊接结构时多用型材，以降低重量，减少焊缝，简化工艺。还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。4.3.1 焊接结构材料的选择焊接结构材料的选择weldingq 部分金属材料的焊接性部分金属材料的焊接性4.3.1 焊接结构材料的选择焊接结构材料的选择方法材料焊条电弧焊埋弧焊CO2保护焊氩弧焊气焊点焊钎焊低碳钢良好良好良好良好良好良好良好高碳钢良好较好较好较好良好较好较差铸铁良好较差较差较差良好不好较差铸钢良好良好良
45、好良好良好不好较好低合金钢良好良好良好良好较好良好良好不锈钢良好较好较好良好良好良好良好铜合金良好较差较差良好较好较差良好铝较差较差不好良好较好良好较好weldingq焊缝布置应尽量分散。焊缝布置应尽量分散。两条焊缝的间距一般要求大于三倍板厚。4.3.2 焊缝布置焊缝布置weldingp焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置4.3.2 焊缝布置焊缝布置weldingp焊缝的位置应尽可能对称布置。焊后不会发生焊缝的位置应尽可能对称布置。焊后不会发生明显的变形。明显的变形。4.3.2 焊缝布置焊缝布置weldingp焊缝应尽量避开机械加工面焊缝应尽量避开机
46、械加工面 4.3.2 焊缝布置焊缝布置weldingq应尽量减少焊缝的数量应尽量减少焊缝的数量4.3.2 焊缝布置焊缝布置weldingp焊缝位置应便于操作焊缝位置应便于操作4.3.2 焊缝布置焊缝布置welding4.3.2 焊缝布置焊缝布置welding4.3.2 焊缝布置焊缝布置此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊焊缝，减少横焊焊缝，尽量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次装配点固。welding对接接头对接接头搭接接头搭接接头角接接头角接接头T字接头字接头4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计q接头形式接头形式weldingq坡口形式坡口形式u坡口的基本形式和
47、尺寸按坡口的基本形式和尺寸按GB/T3375-94GB/T3375-94规定，规定，有有I I形坡口、形坡口、V V形坡口、双形坡口、双V V形坡口、形坡口、U U形坡形坡口口 4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingqI I形坡口形坡口 4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingqV V形坡口形坡口u是最常用的坡口形式，这种坡口便于加工，焊接时为单面焊，不用翻转焊件，但焊后焊件容易产生角变形。4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingqX X形坡口形坡口u在V形坡口基础上发展起来的。采用X形坡口后，在同样厚度下，能减少焊缝金属量约
48、12，并且是对称焊接，所以焊后焊件的残余变形较小，但缺点是焊接时需要翻转焊件。4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingq U U形坡口形坡口u在焊件厚度相同的条件下U形坡口的空间面积比V形坡口小得多，所以当焊件厚度较大，只能单面焊接时，为提高生产率，可采用U形坡口，但这种坡口由于根部有圆弧，加工比较复杂，特别是在圆筒形焊件的筒壳上加工更加困难。4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingq焊接位置焊接位置 u焊接位置是指焊接过程中施焊时焊缝在空间的位置，基本分为四种，即平焊、横焊、立焊和仰焊位置，如图所示。4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计
49、weldingq平焊平焊u在水平面上任何方向进行焊接的一种操作方法，由于焊缝处在水平位置，熔滴主要靠自重过渡，操作技术比较容易掌握，可以选用较大直径焊条和较大焊接电流，生产效率高，因此在生产中应用较为普遍。如果焊接工艺参数选择和操作不当，打底时容易造成根部焊瘤或未焊透，也容易出现熔渣与熔化金属混杂不清或熔渣超前而引起的夹渣。u常用平焊有对接平焊、T形接头平焊和搭接接头平焊。4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingq立焊立焊u在垂直方向进行焊接的一种操作方法，由于受重力作用，焊条熔化所形成的熔滴及熔池中的金属要下淌，造成焊缝成形困难，质量受影响。u立焊时选用的焊条直径和焊接
50、电流均应小于平焊，并采用短弧焊接。4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingq横焊横焊u在垂直面上焊接水平焊缝的一种操作方法，由于熔化金属受重力作用，容易下淌而产生各种缺陷。u应采用短弧焊接，并选用较小直径焊条和较小焊接电流以及适当的运条方法。4.3.3 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计weldingq仰焊仰焊u焊缝位于燃烧电弧的上方，焊工在仰视位置进行焊接，仰焊劳动强度大，是最难焊的一种焊接位置。由于仰焊时，熔化金属在重力作用下较易下晌，熔池形状和大小不易控制，容易出现夹渣、未焊透、凹陷现象，运条困难，表面不易焊得平整。u焊接时，必须正确选用焊条直径和焊接电流，以便减