焊接基础知识

焊接基础知识主讲人：符辰坚第1页第一节：概述一、焊接的定义及分类焊接—通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种加工工艺方法。金属连接可拆卸连接（螺栓连接、键连接等）永久性连接铆接焊接加热加压实现方式1.焊接的定义第2页2.焊接的分类焊接的分类压焊对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。（锻焊、电阻焊、摩擦焊和气压焊、冷压焊、爆炸焊等）钎焊熔化焊将焊件接头加热至熔化状态，然后冷却结晶成一体的方法。采用熔点低于焊件(母材)的钎料与焊件一起加热，使钎料熔化(焊件不熔化)后，依靠钎料的流动充填接头预留空隙中，并与固态的母材相互扩散、溶解，冷却后实现焊接的方法。第3页第3页第4页二、焊接的特点1.优点1)焊接可节省金属材料，接头强度高与铆接相比，焊接可以节省金属材料，从而减轻了结构的重量；与粘接相比，焊接具有较高的强度，焊接接头的承载能力可以达到与焊件材料相同的水平。2)焊接工艺过程比较简单，生产率高焊接既不需像铸造那样要进行制作木型、造砂型、熔炼、浇铸等一系列工序，也不像铆接那样要开孔、制造铆钉并加热等，因而缩短了生产周期。第5页•3)焊接接头质量好焊接接头不仅强度高，而且其它性能(物理性能、耐热性能、耐腐蚀性能及密封性)都能够与焊件材料相匹配。•4)焊接方法利用率高焊接可以化大为小，并能将不同材料连接成整体制造双金属结构；还可将不同种类的毛坯连成铸一焊、铸一锻一焊复合结构，从而充分发挥材料的潜力，提高设备利用率，用较小的设备制造出大型的产品。第6页2.缺点(1)由于施工和管理的不善，容易产生各种焊接缺陷。(2)焊后未经热处理的焊接构件，有较大的残余变形和残余应力。(3)焊接过程中，往往产生大量的光辐射，有害气体和烟尘，不利于焊工的身体健康。实际应用中，要杨长避短，对材料、焊机、施工方法、质量检查、性能保证等，要具备充分的有关焊接知识和技术水平。第7页第二节：电阻焊电阻焊属于压焊范畴，其中主要包裹点焊、凸焊、缝焊、对焊等方式，在次我们主要介绍点焊、凸焊。一、电阻点焊原理点焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。第8页二、电阻点焊设备电阻点焊机是由变压器、控制器和带有可更换电极臂的枪组成。第9页1.变压器变压器是将低电流强度的220V或380V的电压变为2～5V的高电流强度的焊接电压。2.焊机控制器可以调节变压器输出焊接电流的强弱，并可以调节出精确的焊接电流通电时间。在焊接时间内，焊接电流被接通并通过被焊接的金属板，然后电流被切断。焊接电流的大小由金属板的厚度和电极臂长度来决定。3.焊枪焊枪通过电极臂向被焊接技术施加挤压力，并流入焊接流。焊接开关电极电极臂第10页二、电阻点焊焊接三要素电阻点焊的三个基本要素分别为电极压力、电流和时间。1.电极压力两个金属板件直接的焊接机械强度与焊枪电极施加在金属板上的力有直接的关系。焊枪电极的压力太小、电流过大都会产生焊接飞溅物，导致焊接接头强度降低。焊枪电极压力太大会使焊点过小，并降低焊接部位的机械强度。焊枪压力过高会使电极头压入被焊金属，压入深度过大使焊接质量降低。焊点被电极压入的深度不能超过板厚的一半。电极压力大小对焊点的影响第11页2.焊接电流给金属板加压后，强电流流过焊枪电极，然后流入两个金属板件。在金属板的结合处电阻值最大，电阻热使温度迅速上升，电流不断流过，金属便熔化并熔合在一起，电流太大或压力太小，将会产生内部飞溅物。如果适当减小电流强度或增加压力，使焊接溅出物减小到最小值。第12页3.焊接加压时间电流停止后，焊接部位熔化的金属开始冷却，凝固的金属形成圆而平的焊点。对焊点施加的压力合适，焊点的结构紧密，有很高的机械强度。加压时间是一个重要因素，时间太短会使金属熔合不够紧密。第13页三、焊接循环点焊和凸焊时焊接循环F---电极压力I---焊接电流t1---预压时间t2---通电时间t3---维持时间t4---休止时间点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段组成，如右图所示。1、预压时间t1----从电极开始下降到焊接电流接通这段时间。这一时间为了确保通电前电极能压紧焊件，使焊件之间紧密接触。2、通电加热时间t2----焊接电流通过焊件产生熔核的时间。3、维持时间t3----焊接电流切断后电极压力继续保持一段时间，在此期间，熔核冷却结晶。4、休止时间t4由电极开始提升到电极再次下降，准备在下一个焊点处压紧焊件时间。第14页四、电阻点焊质量点焊通常采用搭接接头和折边接头。接头可以由两个过两个以上等厚或不等厚的焊件组成。在设计点焊接头盒结构时，应遵循如下原则：1、焊点到焊件边缘距离不宜过小。边距最小值取决于被焊金属的种类、焊件厚度和焊接规范，对于屈服强度较高的金属、薄板或用强规范焊接焊接时可取较小值。2、应有足够的搭接量，一般搭接量是可取边距的两倍。3、为了限制分流，应有合适的点距，其最小值与焊件厚度、金属的导电率、表面清洁度以及熔核的直径有关。4、装配间隙必须尽可能小。因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的电极压力降低。同时必须方便地抵达焊接部位，即电极的可达性要好。点焊接头设计第15页第16页点焊质量八种缺陷1.虚焊无熔核或熔核尺寸小于规定值。虚焊第17页焊点熔核尺寸测量方法：(D+d)/2≥熔核规定值序号其中较薄的板材厚度mm焊核的直径要求mm10.7～0.8≥4.021.0～1.2≥4.531.4～1.6≥5.041.8～2.0≥5.65＞2.0≥6.3第18页2.焊点穿孔焊点中含有穿透整个焊点的通孔。若发现焊点表面存在较深裂纹或凹坑，则可通过背光法检测是否存在通孔焊点穿孔3.焊点裂纹焊点周围有裂纹。a.围绕焊点圆周有裂纹则不可接受;b.焊点表面由电极加压产生的焊点表面裂纹(但非较大较深的裂缝)可以接受。第19页第20页4.边缘焊点电极加压形成的焊点未被金属板材边缘所包含第21页5.压痕过深焊点造成任一板材压痕超过50％A/B≥50%B或者是C/D≥50%D第22页6.板材扭曲焊点造成板材表面扭曲超过25º变形超过25度第23页7、位置偏差：与标准焊点位置的距离超过10mm。标准焊点位置实际焊点位置第24页8、漏焊：实际焊点数量少于规定焊点数量。漏焊第25页点焊质量检查焊点质量的检验可采用目测检验和破坏性实验。目测检验是通过外观判断焊接质量，而破坏性实验用于检验焊接强度。1.1目视检验除用眼看和手摸来检验焊接表面处的粗糙度外，还应检验焊接位置、焊点数量、焊点间距、压痕、气孔和溅出物。1、非破坏性试验1、焊点外观颜色分3圈；（有些电流大一点的只有两圈）2、焊点较焊件平面有压痕、圆度良好；3、焊核区表面光滑，无分层、甚至飞溅；颜色深黑（热影响区）颜色灰色颜色浅黑（焊核区）第26页1.2凿检：将专用凿子在离焊点3～10mm处插入至与被检查的焊点内端齐平，上下扳动凿子以检查焊点是否虚焊。拔出凿子，用锤子还原零件。凿子焊件锤子非破坏性检查第27页2、破坏性试验撕裂实验撕裂后应在其中一个焊片上留有一个大于焊点直径的孔。撕裂后破洞焊核与板材连接在一起第28页撕裂实验撕裂后两焊件焊接区只有焊接痕迹，而无破洞，则焊接强度不够。第29页1、凸焊不允许有焊堆、焊渣、未焊透等焊接缺陷；焊后，外观质量不允许出现有偏焊、漏焊、焊错的现象；焊后保证熔核均匀；2、凸焊件不允许开焊，凸焊的强度应满足工艺要求，采用扭矩扳手、套管等相关工具，进行检测凸焊焊接强度扭矩值。M5≧30(N.m)M6≧30(N.m)M8≧40(N.m)M10≧50(N.m)M11≧55(N.m)M12≧60(N.m)第二节：电阻焊凸焊不带螺纹的凸焊件，其强度要达到采用套管套住凸焊件。使套管倾斜15度，不开裂。第30页第三节：二氧化碳气体保护电弧焊一、二氧化碳气体保护电弧焊原理二氧化碳气体保护电弧焊是利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊接方法。这种以二氧化碳气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害作用，从而获得优良的机械保护性能。第31页一、二氧化碳气体保护电弧焊设备半自动二氧化碳保护焊设备由焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、冷却水循环装置及控制系统等几部分组成。焊接电源送丝机构供气系统KRⅡ200AV焊枪送丝电机电磁气阀遥控盒气管流量计工件六芯电缆正极电缆负极电缆焊接电源A配电箱+_集中供气接入点详图第33页三、二氧化碳气体保护电弧焊主要规范参数6气体4干伸长度2焊接电压7极性3焊接速度1焊接电流5焊丝第34页焊接电流:根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。焊接电压既电弧电压:提供焊接能量。电弧电压越高，焊接能量越大，焊丝熔化速度就越快，焊接电流也就越大电压偏高时:弧长变长,飞溅颗粒变大,易产生气孔.焊道变宽,熔深和余高变小.电压偏低时:焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄，熔深和余高大。啪嗒！啪嗒！嘭！嘭！嘭！母材母材母材电压偏高电压偏低第35页焊接速度：焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。干伸长度：焊接过程中，保持焊丝干伸长度不变是保证焊接过程稳定性的重要因素之一。过长时：气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大,熔深变浅，成形变坏.过短时：看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大，熔深变深，焊丝易与导电咀粘连.焊接电流一定时，干伸长度的增加，会使焊丝熔化速度增加，但电弧电压下降，电流降低，电弧热量减少。热量=干伸长度热量+电弧热量干伸长度工件导电咀第35页焊丝：因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种.第37页二氧化碳气体作用：隔离空气并作为电弧的介质。纯度：纯度要求大于99.5%，含水量小于0.05%。性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍，比水轻。存储：瓶装液态，每瓶内可装入(25-30)Kg液态CO2。加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。容量：每公斤液态CO2可释放509升气体，一瓶液态二氧化碳可释放15000升左右气体，约可使用10--16小时。流量：小于350A焊机：气体流量为15--20升/分大于350A焊机：气体流量为20--25升/分提纯：静置30分钟后倒置放水，正置放杂气，重复两次。第38页1、焊缝不允许有裂纹、夹渣、漏焊、假焊、烧穿等缺陷；2、焊缝的直线度偏差不大于3mm3、焊缝的咬边深度不大于0.3mm；焊缝长度偏差不大于焊缝规定长度15%；在任一长度为10mm的焊缝中，不应有大于Φ1.5mm的气孔，Φ1.1mm～Φ1.5mm的气孔不得多于2个。4、焊缝表面的波纹应均匀、整洁、无假焊、漏焊、裂纹、焊穿、弧坑、焊瘤、夹渣及焊丝头等缺陷。三、二氧化碳气体保护电弧焊质量焊渣谢谢，请大家指正