金属工艺学—4焊接课件_002
金属工艺学,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第四篇 焊接,第四篇 焊接,2024/8/9,1,本章重点：,深刻地理解焊接工程的基本理论；,对焊接接头的组织与性能、焊接应力与变形的形成过程有清楚的认识；,掌握防止和消除焊接变形的常用方法第,13,章 焊接工艺基础,13.1,概述,13.2,电弧焊工艺基础,13.3,焊接接头的组织与性能,13.4,焊接应力与变形,作业：,P199,13.1,、,13.4,、,13.7,2024/8/9,2,焊接：,通过,加热或加压,，或两者兼用，并且用或不用填充金属，使分离的两部分金属形成,原子间结合,的一种工艺方法焊接是一种,永久,连接金属材料的工艺方法第一节 概述,一、焊接成形的特点,1,重量轻，节省材料2,生产率高，生产周期短，劳动强度低，易实现自动化3,可实现异种金属的连接4,可进行组合件的生产5,焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷2024/8/9,3,二、焊接成形的分类,1.,熔化焊：,把焊件连接处,局部加热到熔化状态,，然后,冷却凝固,成一体，不加压力完成的焊接方法2.,压力焊：,在焊接过程中必须,对焊件施加压力,（加热或不加热）的焊接方法。
3.,钎焊：,在焊接过程中,采用低熔点的填充金属（钎料）熔化,后，,与固态母材相互扩散,，冷凝后实现,连接的焊接方法2024/8/9,4,压力焊,摩擦焊,超声波焊,爆炸焊,扩散焊,感应焊,钎焊,软钎焊,硬钎焊,熔,化,焊,电弧焊,电渣焊,高能,束,焊,化学热焊,手工电弧焊,气体保护焊,埋弧焊,电阻焊,等离子弧焊,电子束焊,激光焊,2024/8/9,5,三、各种焊接方法的特征,2024/8/9,6,气门芯,2024/8/9,7,第二节 电弧焊工艺基础,1,、焊接电弧的概念,在焊条末端和工件两极之间的,气体介质,中，产生强烈而持久的,放电现象,电弧形成条件,：,（,1,）,使气体电离；,（,2,）阴极发射电子2,、电弧的构造及热量分布,阴极区：,2400k 36%,阳极区：,2600k 42%,弧柱区：,50008000k 21%,2024/8/9,8,3,、电弧的极性,（,1,）直流电源,正接,：,正极接工件,，工件温度稍高直流电源,反接,：,负极接工件,，工件温度稍低对薄板的焊接，可采用,反接,2,）,交流焊机无正反接特点,，两极温度均为,2500K,3,）适当的空载电压以保证,引弧,，一般为,50,90V,。
4,）提供电弧工作电压，保证电弧稳定燃烧电弧长度越大，电弧工作电压也越高，一般为,16,35V,2024/8/9,9,4.,电弧焊冶金过程,（,1,）在电弧高温作用下，工件和焊条同时产生局部熔化，形成,熔,池,2,）电弧的移动形成动态熔池，熔池,前部的加热融化,与,后部的顺序冷却结晶,，形成完整的焊缝3,）,药皮熔化,进入熔池发生冶金反应形成,熔渣,构成渣壳保护；,药皮分解,CO2,CO,H2,等气体围绕在电弧和熔池周围保护熔化熔池2024/8/9,10,5.,电弧焊冶金特点,电弧焊冶金反应的本质是,小熔池熔炼与铸造,，是金属熔化与结晶的过程熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响区大冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶；有害气体容易进入熔池，形成氧化物、气孔等缺陷，使焊缝金属的塑性、韧性下降2024/8/9,11,6.,熔化焊的三要素,熔池的保护,可用渣保护、气保护和渣,-,气联合保护以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素填充金属,保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝热源,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2024/8/9,焊芯,药皮,氧化钛型；,氧化钛钙型；,钛铁矿型；氧化钛型；纤维素型；,低氢钾型；低氢钠型；,石墨型；盐基型药皮的种类：,焊缝的,填充材料,填充焊缝,保护焊缝和焊接过程,控制焊缝金属的化学成分,稳定电弧,电极,传导电流,导电,电焊条,焊芯,药皮,7.,电焊条的组成及作用,2024/8/9,13,J 5 0 7,药皮种类（低氢钠型）,抗拉强度,500MPa,结构钢焊条,药皮种类（氧化钙钛型）,抗拉强度,420MPa,结构钢焊条,8.,电焊条的分类,结构钢焊条,J,；钼和铬耐热钢焊条,R,；,低温钢焊条,W,；不锈钢焊条,A,；,堆焊焊条,D,；铸铁焊条,Z,；,镍及镍合金焊条,Ni,；铜及铜合金焊条,T,；,铝及铝合金焊条,L,；特殊用途焊条,TS,J 4 2 2,2024/8/9,14,酸性焊条：,碱性焊条：,在熔渣中以酸性氧化物为主,（,TiO,2,、,SiO,2,、,Fe,2,O,3,）,在熔渣中以碱性氧化物为主,（,K,2,O,、,Na,2,O,、,CaO,、,MnO,）,9.,电焊条的选用,(,),等强度原则,：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属与母材等强度，因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。
),同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用主要应考虑：,焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定；,(,),低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条),焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条2024/8/9,15,第三节 焊接接头的组织与性能,焊缝区,焊接热影响区,1,）焊缝区,2,）焊接热影响区,焊接热循环的特点是加热和冷却速度很快，对易淬火钢，易导致马氏体相变；对其它材料，易产生焊接变形、应力及裂纹1,、焊接热循环,2,、焊接接头金属组织与性能的变化,焊接接头,熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域热影响区包括：,熔合区、过热区、正火区和部分相变区2024/8/9,16,熔合区,是焊缝和母材金属的交界区0.1-1mm,）加热温度：,T,液,T,固,熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，,是焊接接头中的最差的部位强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地过热区,在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域1-3mm,）加热温度：,T,固,1100,力学性能较母材稍差。
塑性和韧性很低，是裂纹的发源地2024/8/9,17,正火区,在热影响区内相当于受到正火处理的区域1.2-4mm,）,加热温度：,1100 AC3,力学性能优于母材,部分相变区,在热影响区内发生部分相变的区域加热温度：,AC3AC1,力学性能较母材稍差力学性能最差的区域：,熔合区和过热区,2024/8/9,18,焊缝的组织和性能,热源移走后，熔池焊缝中的液体金属立刻开始,冷却结晶,，以垂直熔合线的方式向熔池中心生长为柱状树枝晶低熔点物质将会被推向焊缝最后结晶部位，形成成分偏析2024/8/9,第四节 焊接应力与变形,焊接应力状态：,焊缝区域,拉应力,两侧冷金属,压应力,焊接变形：,焊件整体缩短,L,l,一、焊接应力与变形产生的原因,根本原因,：焊件在焊接过程中受到局部加热和快速冷却2024/8/9,20,二、焊接变形的基本形式,1.,收缩变形,2.,角变形,3.,弯曲变形,4.,扭曲变形,5.,波浪形变形,2024/8/9,21,不正确,正确,三、焊接应力与变形的防止,1,）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小2024/8/9,22,1,2,2,）合理选择焊接顺序尽量保证焊缝能自由收缩,（先自由后约束）,（,）,（,）,（,）,1,2,3,4,1 4 3 2,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,1 4 5 2 3 6,1 2 3 4,使其变形能相互抵消或减弱,2024/8/9,23,4,）采用小能量、多层焊,5,）焊前预热（,150 350,）,6,）焊后热处理（去应力退火）：可消除应力,80%,左右。
3,）反变形法,2024/8/9,24,7,）采用焊前刚性固定法8,）焊接变形的矫正机械矫正,火焰矫正,2024/8/9,25,思考题,减少焊接应力考虑，拼焊如,图,1,所示的钢板时，应怎样确,定焊接顺序？试在图中标出，,并说明理由图,1,2024/8/9,26,思考题,减少焊接应力考虑，拼焊如,图,1,所示的钢板时，应怎样确,定焊接顺序？试在图中标出，,并说明理由图,1,先焊成三个长条，然后再焊在一起即先焊,1-2,，,1-3,，,4-5,，,6-7,，然后再焊两个长缝2024/8/9,27,第一节 手工电弧焊,一、手工电弧焊的特点,1.,设备简单、应用灵活方便2.,劳动条件差、生产率低、质量不稳定二、手工电弧焊焊接过程,引弧,形成熔池,形成焊缝,焊接过程冶金特点：,1.,熔池金属温度高于一般冶金温度,2.,熔池金属冷却快，处于液态的时间短,2000k,使金属元素强烈蒸发、烧损10s,化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷第十四章 其他常用焊接方法,2024/8/9,28,第二节 埋弧焊,一、埋弧焊的原理及特点,埋弧自动焊是用焊剂进行渣保护，焊丝为一电极在焊剂层下引燃电弧燃烧因电弧在焊剂包围下燃烧，所以热效率高；焊丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电；焊接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产率高；金属利用率，焊接质量好，劳动条件好。
埋弧焊适于平直长焊缝和环焊缝的焊接1.,设备及焊接过程,焊接电源,控制箱,焊接小车,焊接热源：,电弧热,溶池保护：,焊剂（气、渣）,2024/8/9,29,板厚小于,14mm,时，可不开坡口；,板厚为,14,22mm,时，应开,Y,型坡口；,板厚为,22,50mm,时，可开双,Y,型或,U,型坡口Y,型和双,Y,型坡口的角度为,50,60,二、埋弧自动焊工艺,1,）焊前准备,2024/8/9,30,2),采取防漏措施,双面焊；手工电弧焊封底；焊剂垫；采用锁底坡口；水冷铜垫板3),要有引弧板和引出板,环焊缝：,焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离,a,；（,a=2040mm,）直径小于,250mm,一般不采用埋弧焊焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装,引弧板和熄弧板,，以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入工件焊缝之中,2024/8/9,31,1,）生产率高（手弧焊的,510,倍）,2,）焊接质量高且稳定3,）节约金属材料、生产成本低4,）劳动条件好5,）只能在水平位置焊接应用：,主要用于较厚钢板的,长直焊缝,和较大直径的,环形焊缝,焊接如压力容器的,环焊缝和直焊缝,、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体、其重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。
三、埋弧自动焊工艺特点,2024/8/9,32,第三节 气体保护焊,一、氩弧焊,利用,氩气,作为保护性介质的,电弧焊,方法焊接热源：,电弧热,保护介质：,Ar,Ar,不与金属发生化学反应,不产生夹渣缺陷,不溶解于液体金属中,不产生气孔缺陷,比重大于空气（,25%,）,1,）非熔化极氩弧焊,适于,6mm,以下工件的焊接,钨极氩弧焊,以钨钍合金和钨铈合金为阴极，利用钨合金熔点高，发射电子能力强，阴极产热少，钨极寿命长的特点，形成不熔化极氩弧焊2024/8/9,33,2,）熔化极氩弧焊,25mm,以下的工件,以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极（负极），焊丝熔滴通常呈很细颗粒的“喷射过渡”进入熔池，所用电流比较大，生产率高板厚,8mm,以上的铝容器为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常采用,直流反接,，这对于焊铝工件正好有“,阴极破碎,”作用2024/8/9,34,3,）氩弧焊的特点及应用,机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观，焊接质量优良电弧燃烧稳定，飞溅小焊接热影响区和变形小可进行全位置焊接氩气昂贵，设备造价高应用：,适用所有金属材料的焊接适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。
2024/8/9,35,焊接热源：,电弧热,保护介质：,CO,2,CO,2,与金属发生化学反应,产生夹渣缺陷,溶解于液体金属中,产生,CO,气孔缺陷,比重大于空气（,25%,）,氧化严重；,气孔倾向大（,CO,）；,飞溅严重二、,CO2,气体保护焊,CO,2,+Fe=FeO+CO,FeO,进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应：,FeO+C=Fe+CO,生成的,CO,在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞,溅以,CO2,气体作为保护性介质的电弧焊方法1),存在问题,2024/8/9,36,防止飞溅的措施,CO2,焊常用,H08Mn2SiA,焊丝来进行脱氧，合金化采用短路过渡和细颗粒过渡为使电弧稳定，飞溅少，,CO2,焊采用,直流反接,采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化采用药芯焊丝CO2,焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接2024/8/9,37,2,）,CO,2,气体保护焊的特点及应用,生产率高（是手弧焊的,13,倍）成本低（是手弧焊的,40%,）焊接热影响区和变形小可进行全位置焊接飞溅严重，焊缝成形差应用：,适用于低碳钢和强度级别不高的,低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接,。
目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等2024/8/9,38,利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法第四节 电,渣,焊,焊接热源：,电阻热,保护介质：,液态熔渣,1.,焊接过程,2024/8/9,39,2,、焊接特点及应用,1,）大厚度工件可一次焊成2,）生产率高，成本低3,）焊接质量好不易产生夹渣、气孔等缺陷4,）热影响区大焊后热处理应用,:,适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料；适用于厚大工件厚度大于,40mm,的大型结构件2024/8/9,40,第五节 等离子弧焊,利用,机械压缩效应,（电弧通过喷嘴细小孔道时的被迫收缩）、,热压缩效应,（在冷气流的强迫冷却下，带电粒子流,离子和电子,往弧柱中心集中）和,电磁收缩效应,（弧柱带电粒子的电流线为平行电流线，相互磁场作用使电流线产生相互吸引而收缩）,将电弧压缩为细小的等离子体,等离子弧温度高达,24000K,以上，能量密度可达,105,106W/cm2,，因而可一次性熔化较厚的材料等离子弧可用于焊接和切割等离子弧的形成,2024/8/9,41,等离子弧焊接工艺,穿孔型等离子弧焊接最适用于焊接,3,8 mm,不锈钢，,12mm,以下钛合金，,2-6mm,低碳钢或低合金钢，以及铜、黄铜、镍及镍基合金的对接缝。
可实现不开坡口，不加填充金属，不用衬垫的单面焊双面型厚度大于上述范围时可采用,Y,型坡口多层焊在大电流,(100,300A),和大的离子气流量的工艺参数条件下,利用穿孔焊接可,在不用衬垫的情况下实现,单面焊双面成形,，因而受到特别重视1,、穿孔型等离子弧焊接,2024/8/9,42,2,、熔入型等离子弧焊接,当等离子弧的离子气流量较小时，穿孔效应消失，等离子弧焊接同钨极氩弧焊相似，称为熔入型等离子弧焊熔入型等离子弧焊适用薄板，多层焊缝的盖面及角焊缝的焊接，填加或不加填充焊丝，优点是焊速较快由于喷嘴的拘束作用和维弧电流的同时存在，小电流的等离子弧可以十分稳定，目前已成为焊接金属薄箔的有效方法2024/8/9,43,3,、微束等离子弧焊接,15,30A,以下的熔入型等离子弧焊接通常称为微束等离子弧焊接除此之外还有脉冲等离子弧焊接，熔化极等离子弧焊接和变极性等离子弧焊接4,、,等离子弧切割,等离子弧切割通常采用氮和压缩空气作离子气，将切口金属熔化并吹除特别是空气等离弧切割，近年来受到国内外的重视由于空气等离子弧的热焓值高，加上氧和金属相互作用过程中放热，切割速度提高，切口质量也很好等离子弧切割低碳钢的厚度为,0.6,80mm,。
2024/8/9,44,5,、等离子弧焊的特点及应用,等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强10,12mm,厚钢材可不开坡口，一次焊透双面成型，焊接速度快，生产率高，应力变形小电流小到,0.1A,时，电弧仍能稳定燃烧，能保持良好的挺直度与方向性，所以可焊接很薄的箔材等离子弧焊接在生产中已广泛应用，特别是国防工业及尖端技术所用的铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属的焊接如钛合金导弹壳体、波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳封焊以及飞机上一些薄壁容器均可用等离子弧焊接但等离子弧焊接设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接2024/8/9,45,第六节 压力焊,压力焊：,通过加压、或同时加热加压，使焊件产生塑性变形，并经再结晶和扩散作用，使两部分金属达到原子间的结合，实现连接的焊接方法一、电阻焊,对组合焊件经电极加压，利用电流通过焊接接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，实现焊接点焊,1.,点焊,焊接时电极压紧工件，接通电流，电阻热使局部金属熔化形成熔核，断电后继续保持压力或加大压力，使熔核凝固形成焊点电极压力,焊接电流（适中）,通电时间,影响焊接质量的主要因素,2024/8/9,46,2.,缝焊,太近,分流现象严重,太远,强度不够,焊点距离,和点焊过程相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极。
盘状电极压紧焊件并滚动，同时也带动焊件向前移动配合断续通电，形成连续重叠的焊缝应用：要求密封性好的,3mm,以下的薄壁结构如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等太近,分流现象严重,太远,强度不够,焊点距离,缝焊,点焊接头形式,分流现象：,一个点焊好后，焊另一个点，有一部分电流流经已焊好的点处的现象应用：主要适用于薄板搭接接头2024/8/9,47,3.,对焊,主要用于棒料的对接1,）电阻对焊,应用：用于断面简单，直径（或边长）小于,20mm,或强度要求不太高的工件2,）闪光对焊,应用：,用于重要工件的焊接可焊相同金属，也可焊异种金属（铝,钢、铝,铜等）工件直径：,0.01mm200mm,对焊,2024/8/9,48,摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法二、摩擦焊,1,、摩擦焊焊接过程,2,、摩擦焊接头型式,3,、特点及应用,质量稳定；,不需填充金属及焊剂；,生产率高，易实现自动化应用：,适用于黑色金属、有色金属；,也适用于特种材料、异种材料焊接2024/8/9,49,2.,硬钎焊,钎料的熔点在,450,以上接头强度高，在,200MPa,以上，工作温度较高。
1.,软钎焊,钎料的熔点在,450,以下接头强度低，一般为,60190MPa,，工作温度低于,100,将,钎料,熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材,相互扩散,，冷凝后实现连接的焊接方法第七节 钎焊,一、钎焊的种类,2024/8/9,50,钎料的作用,连接,填充,软钎料：,锡铝合金（焊锡）,硬钎料：,铝基、铜基、银基、镍基合金等2.,溶剂,溶剂的作用,清理作用,降低表面张力,保护作用,去除表面氧化皮,改善液态钎料对焊件的湿润性，增强毛细管作用二、钎料和溶剂,1.,钎料,钎料的种类,2024/8/9,51,2.,可焊同种、异种金属和厚薄悬殊的工件3.,生产率高易于实现自动化4.,设备简单，生产投资费用少应用：,主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝异种金属,的焊接目前：,软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；硬钎焊,用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接加热温度低，接头组织、性能变化小；焊接变形小，,工件尺寸精确三、钎焊的特点及应用,2024/8/9,52,电子束焊接过程,电子束焊是利用高速运动的电子撞击工件时，将动能转化为热能将焊缝熔化进行的熔化焊方法为扩大电子束焊的应用范围，先后研制出了低真空电子束焊和非真空电子束焊，为防止电子枪的污染，采用氦气隔离电子枪与工作室，使电子束能在大气中进行焊接。
电子束焊一般不加填充金属，如要求焊缝有突出表面的堆高可在接缝预加垫片对接缝间隙为,0.1,倍的板厚，一般不能超过,0.2mm,第九节 电子束焊,2024/8/9,53,电子束焊的特点及应用,保护效果好，焊缝质量高，适用范围广能量密度大，穿透能力强，可焊接厚大截面工件和难熔金属加热小，焊接变形小电子束焊成本高，主要用于微电子器件焊装、导弹外壳的焊接、核电站锅炉汽包和精度要求高的齿轮等的焊接2024/8/9,54,第十节 激光弧,1,激光焊接过程,利用光学系统将激光聚焦成微小光斑，使其能量密度达到,1013W/cm2,，从而使材料熔化焊接激光焊分为脉冲和连续激光焊，脉冲激光焊主要用于微电子工业中的薄膜、丝、集成电路内引线和异材焊接连续激光焊可焊较厚的板材，接缝间隙很小2,激光焊的特点,高能高速焊，无焊接变形灵活性大生产率高，材料不易氧化设备复杂，目前主要用于薄板和微型件的焊接2024/8/9,55,第十五章 常用金属材料的焊接,一、可焊性的概念,金属材料的可焊性，是指在一定焊接工艺条件下，金属获得,优质焊接接头,的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出,“好焊”和“不好焊”,的差别。
碳当量法,：,碳钢及低合金结构钢的碳当量,经验公式,为：,第一节 金属材料的焊接性,二、钢的可焊性评定,2024/8/9,56,根据经验：,C,当量,0.4%,时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，,可焊性良好,在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热C,当量,=0.4%,0.6%,时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，,可焊性较差,焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝C,当量,0.6%,时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，,可焊性不好,焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量2024/8/9,57,第二节 碳钢的焊接,1.,低碳钢的焊接,低碳钢：,C0.25%,C,E,0.4%,焊接性良好使用任何一种焊接方法和最普通的焊接工艺都能获得优质焊接接头只在下列情况下需采取相应措施：,（,1,）在零度以下的,低温环境,中,焊接,厚件,时,，应预热焊件2,）,厚度大于,50 mm,时，,常用大电流多层焊,，,焊后应进行消除内应力退火,2024/8/9,58,2.,中碳钢的焊接,中碳钢：,C0.250.60%,焊接性由良好 较差,。
C,E,0.60%,焊接性差,C,E,0.60%,问题,焊缝区易产生热裂纹,热影响区易,产生,淬硬,组织甚至导致冷裂纹,措施,焊前预热（,250350,），焊后缓冷选用低氢型焊条焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊高碳钢一般不用于焊接结构，只用于修补2024/8/9,60,第三节 合金结构钢的焊接,合金结构钢,普通低合金结构钢：,低强度普通低合金结构钢：,高强度普通低合金结构钢：,s,400MPa,C,E,400MPa,C,E,0.4%0.5%,焊接性良好焊接性较差15MnVN,、,18MnMoNb,、,14MnMoV,焊前预热（,150250,），焊后缓冷；,选用低氢型焊条；焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊机械制造用结构钢（,调质钢、渗碳钢,）,普通低合金结构钢,（,压力容器、锅炉、桥梁、车辆、船舶等结构,2024/8/9,61,第四节 铸铁的补焊,1.,熔合区易产生白口组织和淬硬组织；,2.,焊缝区易产生裂纹；,3.,焊缝区易产生气孔；,4.,熔池金属易流失一、铸铁焊补的特点（困难）,二、铸铁焊补的方法,1.,热焊法,焊前将焊件整体或局部预热至,600700,并施焊，焊后缓冷。
用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等2024/8/9,62,2.,冷焊法,焊前不预热或低温预热（,400,）的焊补方法焊条,钢芯铸铁焊条：,适用于非加工表面的焊补,石墨化铸铁焊条：,高钒铸铁焊条：,镍基铸铁焊条：,铜基铸铁焊条：,适用于较大灰口铸铁件的焊补,主要用于一般铸铁件的焊补,主要用于重要件加工表面的焊补,可进行机械加工、塑性和抗裂较好焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性,抗裂性好，可进行机械加工具有良好的抗裂性与加工性,主要用于一般铸铁件的焊补,2024/8/9,63,第五节 有色金属的焊接,一、铝及铝合金的焊接,1.,铝及铝合金的焊接特点,1,）易氧化；,2,）易产生气孔；,3,）易变形开裂；,4,）接头易软化；,2.,铝及铝合金的焊接方法,氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊2024/8/9,64,二、铜及铜合金的焊接,1.,铜及铜合金的焊接特点,1,）易氧化；,2,）易产生气孔；,3,）易变形开裂；,4,）难熔合2.,铜及铜合金的焊接方法,氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊2024/8/9,65,上次课内容回顾,埋弧自动焊,应用：,主要用于,较厚钢板的,长直焊缝,和,较大直径的,环形焊缝,焊接。
如压力容器的,环焊缝和直焊缝,、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体等的焊接氩弧焊,应用：,适用于,易氧化的有色金属及,合金钢材料,的焊接如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、,不锈钢,等CO,2,气体保护焊应用：,适用于低碳钢和强度级别不高的,低碳钢和低合金结构钢,薄板,的焊接,点焊应用：,主要适用于,薄板,搭接接头缝焊应用：,要求密封性好的,3mm,以下的薄壁结构如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等摩擦焊应用：,适用于黑色金属、有色金属；也适用于特种材料、异种材料焊接软钎焊,广泛用于电子、电器、仪表等行业；,硬钎焊,用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接2024/8/9,66,第十六章 焊接结构设计,1.,优先选用低碳钢和低强度低合金钢；,2.,对于重要件应优先选用镇静钢；,3.,尽量选用同一牌号的材料；,4.,材料的厚度最好相等；,5.,尽量选用型材1,焊接结构材料的选择,2,焊接方法的选择,焊接方法的选择应充分考虑材料的焊接性、焊件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素2024/8/9,67,生产单件钢结构件,1,板厚小于,3 mm,，焊缝较短应选用,CO2,焊2,板厚在,3,10 mm,强度较低，且焊缝较短应选用手弧焊。
3,板厚在,10 mm,以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝应选用埋弧焊生产大批量钢结构,1,板厚小于,3 mm,无密封要求应选用电阻点焊，有密封要求应选用缝焊2,板厚在,3,10 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用,CO2,自动焊3,板厚大于,10 mm,，焊缝为长直焊缝和环焊缝隙，应选用埋弧焊或电渣焊生产不锈钢、铝合金和铜合金结构,1,板厚小于,3mm,应选用脉冲钨极和钨极氩弧焊2,板厚在,3,10 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩弧或等离子弧自动焊2024/8/9,68,根据下列零件的特点连线相对应的焊接方法,手工电弧焊,钎焊,缝焊,埋弧自动焊,氩弧焊,锅炉炉身环缝,汽车油箱,电子线路板,不锈钢钢板,灰口铸铁的补焊,思考题,2024/8/9,69,根据下列零件的特点连线相对应的焊接方法,手工电弧焊,钎焊,缝焊,埋弧自动焊,氩弧焊,锅炉炉身环缝,汽车油箱,电子线路板,不锈钢钢板,灰口铸铁的补焊,思考题,2024/8/9,70,3,接头工艺设计,一、接头形式的设计,1.,对接接头,2.,搭接接头,3.,角接接头,4.T,字接接头,对接接头,接头受力简单、均匀，应力集中较小，,强度较高，优先选用；,搭接接头,接头强度好。
但受力复杂，应力集中严重，,易产生焊接缺陷2024/8/9,71,二、焊接接头坡口形式的设计,2024/8/9,72,为了在焊接时使接头两侧加热均匀，避免变形，要求,接头处加工成相同或相近的尺寸,不同厚度的工件焊接接头的过渡形式：,2024/8/9,73,三、焊缝的布置,1.,焊缝应避免密集交叉,，以便减小焊接热影响区，防止粗大组织的出现；,筋板切角可避免焊缝交叉,，减小应力,2024/8/9,74,2.,焊缝的位置应尽可能对称分布,，以抵消焊接变形2024/8/9,75,3.,焊缝应避开应力集中处和最大应力处,2024/8/9,76,4.,焊缝应远离机械加工表面,2024/8/9,77,5.,尽量减少焊缝的长度和数量,不正确,正确,2024/8/9,78,6.,焊缝的布置应便于焊接操作,焊缝位置便于手工电弧焊的设计,2024/8/9,79,6.,焊缝的布置应便于焊接操作,焊缝位置便于点焊及缝焊的设计,不正确,正确,2024/8/9,80,6.,焊缝的布置应便于焊接操作,焊缝位置便于自动焊的设计,不正确,正确,2024/8/9,81,7.,角接改为对接以增加接头强度,角接改为对接的设计,不正确,正确,2024/8/9,82,8.,焊缝的尖角部分易产生应力集中，诱发裂纹，应改为平缓过渡。
2024/8/9,83,4,典型工艺设计实例,结构名称：中压容器,材料：,16MnR,（原材料尺寸为,12005000,12,（板厚）,mm,）,件厚：筒身,12mm,；封头,14mm,；入孔圈,20mm,；管接头,7mm,压力容器,2024/8/9,84,工艺设计要点：,筒身用钢板冷卷，按实际尺寸，可分为三节，为避免焊缝密集，筒身纵焊缝可相互错开,180,，封头应采用热压成型，与筒身连接处应有,30 mm,50mm,的直段，使焊缝躲开转角应力集中位置根据各条焊缝的不同情况，可选用不同的焊接方法、接头型式、焊接材料与工艺生产数量：,小批生产,2024/8/9,85,中压容器焊接工艺示意图,焊接过程,中压容器焊接,2024/8/9,86,序号,焊缝名称,焊接方法与焊接工艺,焊 接 材 料,1,筒身纵缝,1,、,2,、,3,因容器质量要求高，又小批生产，采用埋弧焊双面焊，先内后外，不开坡口材料为,16MnR,应在室内焊接焊丝：,H08MnA,焊剂：,431,焊条：结,507,2,筒身环缝,4,、,5,、,6,、,7,采用埋弧焊双面焊，顺序焊,4,、,5,、,6,焊缝，先内后外，不开坡口7,焊缝装配后先在内部用手弧焊封底，再用埋弧焊焊外环缝。
焊丝：,H08MnA,焊剂：,431,焊条：结,507,3,管接头焊接,9,管壁,7mm,，手弧焊双面焊，装配后角焊缝，不开坡口焊条：结,507,4,入孔圈纵缝,10,板厚,20mm,，焊缝短（,100mm,），手弧焊，平焊位置，,V,型坡口焊条：结,507,5,入孔圈环缝,8,处于立焊位置的圆角焊缝，采用手弧焊，单面坡口，双面焊,焊条：结,507,2024/8/9,87,。
