焊接基础知识及工艺培训

焊接基础知识及工艺培训一、焊接基础知识二、公司常用焊接标准三、设计文件工艺性审查四、焊接工艺内容和焊接工艺的编制五、现场问题及处理一、焊接基础知识1．焊接的概念2．焊接方法分类3．焊接方法介绍4．焊接方法的选择5．熔焊接头的基本类型6．焊缝表示方法7．常用坡口的类型8．设计员应了解的常用焊接标准1．焊接的概念焊接：焊接是一种不可拆卸的连接方法，是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连结成一体的工艺过程。促使原子或分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。分类焊接方法数字标记英文缩写德文缩写方法原理特点及适用范围熔化焊焊条电弧焊111SMAWE将焊件接头加热至机械制造业中所有同种埋弧焊12SAWUP熔化状态，不加压金属、部分异种金属及熔化极气体保护焊13GMAWMSG力以完成焊接某些非金属材料的焊接熔化极活性气体保护焊135MAGMAG是最基本的焊接方法，熔化极惰性气体保护焊131MIGMIG在焊接生产中占主导药芯焊丝活性气体保护焊136FCAW地位钨极氩弧焊141GTAWWSG等离子弧焊15PAWWP螺柱焊78B气焊3G电子束焊51EBWEB电渣焊72ESWRES激光焊52LBWLA铝热焊71压力焊摩擦焊42FWFR对焊件通过施加压力电阻焊在压力焊中占主冷压焊48（加热或不加热）导地位，主要用于汽车电阻焊25RWR以完成焊件的方法等薄板构件的焊接；超声波焊41摩擦焊更适用于圆形、扩散焊45管形截面工件焊接，爆炸焊441正逐步代替闪光对焊钎焊火焰钎焊912利用熔点比焊件低的适用于金属、非金属、感应钎焊916钎料与焊件加热至钎异种材料之间的钎焊，电阻钎焊918焊温度，液态钎料填可焊接复杂结合面的盐浴钎焊915充接头间隙与母材相工件，焊接变形小炉中钎焊913扩散实现连接的方法2．焊接方法分类焊接方法代号焊条电弧焊SMAW钨极惰性气体保护焊TIG熔化极气体保护焊GMAW（含药芯焊丝电弧焊FCAW）埋弧焊SAW主要焊接方法及代号3．焊接方法介绍3.1氧乙炔火焰气焊（G；311）原理：气焊时，焊接熔池是由火焰加热所形成，火焰是由可燃气体与氧气的化学反应产生的，火焰的热量使材料熔化。通常用手将焊棒送入熔化区，把焊接坡口填满。火焰气体覆盖着熔池，并保护熔池免受空气的影响。应用范围：主要用于非合金、低合金钢板和管材的焊接（也可用于铸铁的焊接）用于除立向下以外所有焊接位置的管道工程、车体结构、安装和修理等焊接。板厚：约从0.8mm至6mm3.2焊条电弧焊（E；111）原理：用涂药焊条进行焊条电弧焊接时，焊接电源提供焊接电流，使之在焊条和工件之间产生一个燃烧的电弧。电弧的温度高于4000℃，电弧的热量使母材和焊条熔化，熔化的焊条以熔滴状向母材过渡。焊条药皮受热作用产生气体与熔渣，保护焊条末端、过渡的熔滴以及母材上的液态金属，使其免受空气的有害影响。凝固的熔渣覆盖着焊缝金属，同样起着保护作用。应用范围：适用于全位置焊接，工件厚度3㎜以上的低碳钢、低合金钢和高合金钢的连接焊接及堆焊。3.3钨极惰性气体保护焊（WIG；141）原理：钨极气体保护焊接法分为钨极惰性气体保护焊（WIG）、钨极等离子焊（WP）和钨极氢原子焊（WHG）三种。钨极惰性气体保护焊焊接时，在焊炬中夹持的非熔化的钨极和工件之间燃烧着的电弧所产生的能量使材料熔化。通常使用焊棒作为填充材料进行焊接。惰性保护气体如氩、氦或它们的混合气体保护钨极和焊缝，使之免受空气的侵入，工件的加热集中在由针状钨极产生的小电弧区域上，因此特别有利于薄壁构件的焊接。钨极惰性气体保护焊接时，既不形成熔渣，也不会出现焊缝表面的氧化现象。应用范围：适用于于工件厚度0.5～4.0㎜范围内的钢及有色金属全位置连接焊接；以及堆焊。3.4熔化极气体保护焊（MSG；MIG131/MAG135）原理：熔化极惰性气体保护焊（MIG）和熔化极活性气体保护焊（MAG）均属于熔化极气体保护焊接法。通过软管束，将保护气体、焊接电流和作为焊接填充材料的焊丝送入焊炬。送丝机构通过焊炬导电咀的滑动接触面将焊接电流传输到焊炬中正在移动着的焊丝上。在焊丝与工件之间可见的燃烧电弧供给焊丝熔化和工件所需要的能量，电弧温度约高达10000℃。焊接有色金属时，用惰性气体保护熔池；焊接碳钢、低合金钢和高合金钢时，一般采用通过导电咀直接传输到离电弧很近的部位，如此可使焊丝具有较高的电流承载能力从而也提高了熔敷率。应用范围：适于工件厚度0.6～100mm范围内的全位置连接焊接，以及堆焊。3.5埋弧焊（UP；12）原理：焊丝盘、送丝机构、导电咀以及焊剂都安装在一个行走小车上，焊接电流（电流强度200～2000安培）通过导电咀里的滑动接触面传输到移动着的焊丝上，焊丝端部与工件之间的电弧埋在焊剂层下不可见地燃烧。电弧的能量熔化工件，且熔深较深，焊丝被熔化且以熔滴形式过渡，部分熔化成液态的焊剂形成保护渣层覆盖在焊缝金属上。焊接电流通过导电咀直接传输到焊丝端部，如此可使焊丝具有较大的电流承载能力，从而提高了熔敷率。应用范围：主要用于工件厚度8㎜以上的碳钢、低合金钢和高合金钢长焊缝的水平位置（包括船形位置）连接焊接；以及用带极堆焊高合金钢的堆焊层。尤其在容器制造、钢结构、造船工业和车辆制造中获得了广泛的应用。3.6电阻点焊（RP；21）原理：将待焊接的金属件搭接放置在两个电极之间。通过电极施加一定的力将板材压在一起以后，在给定的时间内（瞬间），电流从一个电极通过板材流到另一个电极。在电阻最大的部分，即板材与板材的接触部位，由于电阻产生的热量熔化了接触部分的材料。断电后，在电极压力的作用下，熔池凝固。应用范围：适用于工件厚度0.5～3.0㎜范围内的钢板或铝板焊接。尤其适用于成批生产中。3.7激光焊（LA；52）原理：激光焊接是激光最先工业应用的领域之一，激光焊接有两种基本模式，即热导焊接和深熔焊接。激光热导焊接类似于TIG焊，表面吸收激光能量，通过热传导的方式向内部传递；激光深熔焊和电子束焊相似，高功率密度激光引起材料局部蒸发，在蒸发压力作用下熔池表面下陷形成小孔，激光束通过“小孔”深入到熔池内部实现焊接。应用范围：它可用于几乎所有焊接，厚度从0.01~200mm。3.8电子束焊（EB；51）原理：高压加速装置形成的高功率电子束流，通过磁透镜会聚，得到很好的焦点（其功率密度可达104~109W/mm2），轰击置于真空或非真空的焊件时，电子的动能转变为热能，熔化金属实现焊接。应用范围：电子束可用于金属的焊接（一次焊接厚度可达300mm），也可用于表面处理和打孔等。4．焊接方法的选择正确选择焊接方法的根据是：1.构件的几何形式2.可接近性3.设备4.要求5.材料6.件数7.焊接位置8.经济性常用焊接方法的适用性5．熔焊接头与基本类型焊接接头：焊接接头是指把零件或部件用焊接的方法相互连接起来的区域。熔焊接头由焊缝、熔合区、热影响区及邻近的母材组成。5.1按作用分类的3种接头焊缝与被焊工件并联的接头，焊缝传递很小的载荷，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种接头叫做联系接头，焊缝被称为联系焊缝；焊缝与被焊工件串联的接头，焊缝传递全部载荷，焊缝一旦断裂，结构就会立即失效，这种接头叫做工作（承载）接头，焊缝被称为工作焊缝。此外，还有双重接头，焊缝既起连接作用又起传力作用，这种焊缝就叫做双重性焊缝。如图所示，设计时，联系焊缝无需计算焊缝强度，工作焊缝的强度必须计算，双重性接头只计算焊缝的工作应力，不考虑联系应力。5.1按作用分类的3种接头5.2熔焊接头的基本类型示意图5.2熔焊接头的基本类型示意图6．焊缝表示方法完整的焊缝符号包括基本符号、指引线、补充符号、尺寸符号及数据等。为了简化，在图样上标注焊缝时通常只采用基本符号和指引线，其他内容一般在有关的文件中（如焊接工艺规程）明确。6.1国标324焊缝表示符号6.2ISO2553焊缝表示焊缝的补充说明焊接位置图示7．常用的坡口类型国标985坡口型式德标DIN8551坡口型式美标AWSD1.1部分熔透坡口型式美标AWSD1.1完全熔透坡口型式二、公司常用焊接标准1、国家及行业标准2、企业标准1.国家及行业标准GB/T3375-1994《焊接术语》GB/T324-1988《焊缝符号表示法》GB/T985－1988《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB/T986－1988《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》JB/T5000.3－1998《焊接件通用技术要求》JB/T5000.2－1998《火焰切割件通用技术要求》GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》JB/T4730-2005《压力容器无损检测》GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》2.企业标准Q/DZQ1214-2009《板材、型材拼接工艺守则》Q/DZQ128-2004《火焰切割质量》Q/DZQ122-2004《剪切工艺守则》Q/DZQ129-2004《放样号料工艺守则》Q/DZQ123-2004《板材滚曲工艺守则》Q/DZQ121-2004《轧制钢材矫正工艺守则》Q/DZQ1210-2004《常用焊接材料的验收》Q/DZQ1212-2004《焊接结构件组装工艺守则》Q/DZQ1216-2006《气体保护电弧焊工艺守则》Q/DZQ1220-2006《焊条电弧焊工艺守则》Q/DZQ1217-2006《碳弧气刨工艺守则》Q/DZ1227-2007《钢结构焊前预热温度与层间温度的控制》Q/DZQ1221-2006《火焰矫正工艺守则》Q/DZQ1222-2006《钢结构件表面及焊缝质量要求》Q/DZQ125-2004《焊接质量检查工艺守则》三、设计文件工艺性审查1、工艺性审查的主要内容2、结构件材料的选择3、焊接接头设计与选择1、工艺性审查的主要内容：1.1设计图纸材料选择是否合适，材料的可焊性如何，要避免采用焊接性低劣的母材用于重要承载部件和受压部件。1.2结构件是否有足够的焊接空间，焊接位置是否合适，接头位置的可见度、可达性和可检查性。1.3焊接坡口是否合适，坡口形状和尺寸与相关标准的一致性，接头形式、坡口形状和尺寸的工艺性、经济性和合理性。1.4焊接接头探伤方法和标准的合理性、经济性。1.5异种钢接头的合理性。1.6结构件重量、外形尺寸是否超出车间的生产能力。1.7结构件是否有热处理要求，要求是否合理。2、结构件材料的选择结构件材料主要包含以下几种1.低碳钢2.中、高碳钢3.低合金钢4.耐热钢5.不锈钢常用牌号主要问题焊接性碳素结构钢Q195、Q215、Q235、Q255、Q275优质碳素钢08F、10、15020、25、20R、20g中、高碳钢优质碳素钢30、35、40、45、50、55、60、65、70冷裂纹和焊接热影响区淬硬中碳钢中等；高碳钢很差热轧及正火钢Q295（09MnV、12Mn）、Q345（16Mn、12MnV）、16MnR、Q390（15MnV、16MnTi）、Q420(15MnVN）、Q460冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂、热影响区脆化较好低碳调质钢15MnMoVN、14MnMoNbB冷裂纹、根部裂纹、热裂纹、热影响区脆化、热影响区软化较差中碳调质钢30CrMnSiA、35CrMoA、40CrNiMoA冷裂纹、热裂纹、热影响区回火软化、热影响区脆化很差低温钢16MnD、09MnNiD、16MnMoD、10Ni3MoVD含Ni钢增大了淬硬性，增大热裂倾向良好珠光体耐热钢12CrMo、15CrMo冷裂纹、再热裂纹、回火脆性较差马氏体耐热钢2Cr13、1Cr11MoV冷裂纹、回火脆性、HAZ存在软化带较差铁素体耐热钢1Cr19Al3、0Cr11Ti焊接刚性结构时易引起裂纹，熔合线附近脆化，易出现475℃脆化较差铁素体型不锈钢0Cr13、4Cr25N、1Cr17Mo、1Cr17普通铁素