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12用加热或加压力等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来的方法。焊接动画第四篇焊接3熔化焊：电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等压力焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等钎焊：软钎焊、硬钎焊焊接成形的分类4焊接成形的特点●接头牢固、密封性好。●可化大为小、以小拼大。●可实现异种金属的连接。●重量轻、加工装配简单。●焊接结构不可拆卸。●焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。5第四篇焊接电弧焊其他常用焊接方法常用金属材料的焊接焊接结构设计6§1-1焊接电弧一、电弧焊焊接过程引弧形成熔池形成焊缝二、焊接电弧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。第一章电弧焊电弧焊动画72.电弧的构造及热量分布阴极区：阳极区：弧柱区：2400k36%2600k42%5000~8000k21%3.电弧的极性直流电源正接极直流电源反接极用于薄板金属的焊接8§1-2焊接接头的组织与性能焊接接头焊缝区焊接热影响区1焊缝区熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。2焊接热影响区焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。9焊接热影响区熔合区过热区正火区部分相变区10①熔合区焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）加热温度：T液~T固强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。②过热区加热温度：T固~1100℃塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm）11③正火区在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm）力学性能优于母材。④部分相变区在热影响区内发生部分相变的区域。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12焊接接头的主要缺陷气孔焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸出而形成的空穴。夹渣夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。未焊透未焊透是焊接接头根部未完全熔透的现象。焊接裂纹是由于焊接残余应力较大而在焊缝或热影响区产生的裂纹。13改善焊接热影响区组织和性能的方法：①小电流、快速焊接；②采用先进的焊接方法；③焊前预热、焊后热处理（正火）14§1-3焊接应力与变形ⅠⅡ焊接应力状态：焊缝区域—拉应力两侧冷金属—压应力焊接应力焊接应力与变形产生的根本原因：焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。15焊接变形16焊接应力及变形的预防、消除措施焊缝不要密集交叉，截面和长度应尽可能小。合理选择焊接顺序。ⅡⅠⅢ②（Ⅰ—Ⅲ）①（Ⅰ—Ⅱ）（Ⅱ—Ⅲ）—ⅢⅡⅠⅢ121712341—4—3—212341234561—2—3—4焊接应力及变形的预防、消除措施14523618焊前反变形焊后焊前预弯反变形焊后采用反变形法。焊接应力及变形的预防、消除措施19焊接变形的矫正:机械矫正火焰矫正焊前预热150℃~350℃焊后热处理:去应力退火机械矫正法火焰矫正法焊接应力及变形的预防、消除措施20§1-4焊条电弧焊一、焊接过程工件焊芯熔化熔池焊缝药皮熔化+液态金属熔渣电弧焊动画21二、电焊条1.电焊条的组成及作用电焊条焊条芯药皮焊缝填充材料—填充焊缝电极传导电流—导电脱氧保护作用冶金作用稳定电弧作用焊条芯药皮222.电焊条的分类二、电焊条◎碳钢焊条、低合金钢焊条—J◎不锈钢焊条—A；◎堆焊焊条—D；◎铸铁焊条—Z；◎铜及铜合金焊条—T；◎铝及铝合金焊条—L；◎酸性焊条◎碱性焊条23二、电焊条型号国标碳钢焊条抗拉强度等级σbmin=430MPa焊接位置（平、立、仰,横）E4303药皮种类（钙钛型）J422药皮种类（钙钛型）抗拉强度等级结构钢焊条牌号行标J507药皮种类（低氢型）抗拉强度等级结构钢焊条24二、电焊条3.电焊条的选用◆根据被焊工件的强度选用◆根据被焊工件的化学成分选用◆根据被焊工件工作条件和结构选用◆根据实际生产状况选用25一、埋弧焊焊接过程及设备焊接热源：电弧热§1-5埋弧焊溶池保护：焊剂（气、渣）埋弧焊动画26一、埋弧焊设备及焊接过程§1-5埋弧焊焊接设备：焊接电源控制箱焊接小车27特点：※生产率高；※焊接质量稳定；※节省金属材料；※改善了劳动条件；※只能在水平位置焊接。二、埋弧焊特点28三.埋弧焊工艺1）焊前准备板厚在20~25mm以下的工件可不开坡口；实际生产中，板厚在14~22mm应开Y型坡口，板厚在22~50mm，可开双Y型坡口或U型坡口。29三.埋弧焊工艺1）焊前准备环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a(a=20~40mm),直径小于250mm一般不采用埋弧焊。30三.埋弧焊工艺2）采取防漏措施①双面焊；②手工电弧焊封底；③焊剂垫；④垫板。3)要有引弧板和引出板31应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径环形焊缝焊接。四、埋弧焊应用32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、起重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。33§1-6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。熔化极氩弧焊动画不熔化极氩弧焊动画34氩弧焊的特点：•机械保护效果好，焊缝金属纯净，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。适用所有金属材料的焊接。35以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。二.CO2气体保护焊CO2气体保护焊录像36①生产率高（是手弧焊的1~3倍）。②成本低（是手弧焊的40%）。③焊接热影响区和变形小。④可进行全位置焊接。⑤氧化、飞溅严重，气孔倾向大，焊缝成形差。应用：适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等。CO2气体保护焊的特点37§1-7等离子弧焊接与切割一、焊接过程机械压缩热压缩等离子弧电磁收缩二、焊接特点1生产率高2焊缝表面质量好用于焊接薄的箔材38第二章其它常用焊接方法§2-1电阻焊利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。39点焊工艺参数电极压力焊接电流通电时间适中焊点距离：太近—分流现象严重太远—强度不够应用：4mm以下的薄板搭接。点焊动画电阻焊焊点的形成40缝焊动画缝焊应用：3mm以下的薄板搭接。如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。电阻焊41电阻焊缝焊录像42对焊电阻对焊闪光对焊录像电阻焊43对焊电阻焊电阻对焊应用：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。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—0.01mm~200mm。44电阻焊对焊对接接头形式主要用于棒料的对接45一.摩擦焊焊接过程§2-2摩擦焊46二.摩擦焊接头型式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。47软钎焊钎料的熔点在450℃以下。接头强度低，一般为60~190MPa，工作温度低于100℃。§2-3钎焊是将钎料熔化，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。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。48钎料溶剂钎料的作用：连接填充钎料的种类：软钎料：锡铝合金(焊锡)硬钎料：铝基、铜基、银基、镍基合金等。溶剂的作用：★清理作用去除表面氧化皮★降低表面张力改善液态钎料对焊件的湿润性。★保护作用49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。钎焊的应用5051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。焊接热源：电阻热保护介质：液态熔渣§2-4电渣焊焊接过程52电渣焊动画53电渣焊特点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1适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料；2适用于厚大工件。厚度大于40mm的大型结构件。54§2-5真空电子束焊接55§2-6激光焊接激光焊接录像激光切割录像56polo的激光焊接生产线572007-7-920:175859第三章常用金属材料的焊接60§3-1金属材料的焊接性一.金属材料的焊接性被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性工艺焊接性：使用焊接性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能61二.影响焊接性的因素1）焊接方法4）工艺参数2）焊接材料3）焊件化学成分§3-1金属材料的焊接性C—影响最显著—基本元素—折合成碳的相当含量对焊接性的影响其它元素CE=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15CE0.4%→CE=0.4%~0.6%→CE0.6%焊接性良好→较差→差62§3-2碳钢的焊接一.低碳钢的焊接低碳钢：C0.25%CE0.4%焊接性良好。Q235、10、15、20等（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。焊接时还需注意以下问题：63§3-2碳钢的焊接二.中碳钢的焊接中碳钢：C0.25~0.60%焊接性由良好较差。CE0.4%CE=0.4%~0.60%问题焊缝区易产生热裂纹热影响区易产生冷裂纹措施焊前预热（150~250℃），焊后缓冷。选用低氢型焊条。（如J426、J427、J506、J507）焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。焊接方法：手工电弧焊64三.高碳钢的焊接高碳钢：C0.60%焊接性差。CE0.60%问题焊缝区易产生热裂纹热影响区易产生冷裂纹措施焊前预热（250~350℃），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。避免选用高碳钢作为焊接结构件。修补§3-2碳钢的焊接65§3-3合金结构钢的焊接合金结构钢机械制造用结构钢普通低合金结构钢（调质钢、渗碳钢）（压力容器、锅炉、桥梁、车辆、船舶等结构。）66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：σs400MPaCE0.4%16Mn、09Mn2Siσs400MPaCE0.4%~0.5%焊接性良好。焊接性较差。15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV焊前预热（150~250℃），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。§3-3合金结构钢的焊接67§3-4铸铁的焊补一、铸铁焊补的特点（困难）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；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600~700℃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682.冷焊法焊前不预热或低温预热（400℃）的焊补方法。焊条选用选用钢芯或铸铁芯铸铁焊条一般非加工表面的焊补选用镍基铸铁焊条选用铜基铸铁焊条重要铸件加工面的焊补焊后须加工的灰铁件的焊补69一、铜及铜合金的焊接1.铜及铜合金的焊接特点2）易氧化；3）易产生气孔；1）难熔合；4）易变形开裂；2.铜及铜合金的焊接方法氩弧焊、气焊、钎焊。§3-5有色金属的焊接70二、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；4）接头易软化；3）易变形开裂；2.铝及铝合金的焊接方法氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。71第四章焊接结构的设计§4-1焊接结构件材料的选择1.优先选用低碳钢和低强度的低合金钢；2.对于重要件应优先选用镇静钢（脱氧）；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。注意焊接方法应和材料的焊接性、焊件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素相适应。72§4-2焊接接头的工艺设计一、接头形式的设计1.对接接头2.搭接接头