1、4-2 常用熔焊方法4 焊接第1頁，共67頁。一、焊條電弧焊利用電弧作為熱源，用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的方法。手工操作：引燃電弧送進(jìn)焊條沿焊縫移動焊條特點(diǎn)： 設(shè)備簡單、操作靈活； 可焊多種金屬材料； 室內(nèi)外焊接效果接近； 對焊工操作技術(shù)水平要求較高； 生產(chǎn)效率低。第2頁，共67頁。焊條電弧焊焊接過程第3頁，共67頁。1、焊接電?。?）焊接電弧產(chǎn)生（2）焊接電弧結(jié)構(gòu)第4頁，共67頁。2、焊條（1）焊條組成和作用 焊芯、藥皮焊芯的作用：作為電極傳導(dǎo)電流；作為填充金屬與熔化的母材一起組成形成焊縫；添加合金元素。藥皮的作用：改善焊接操作工藝性，提高電弧燃燒的穩(wěn)定性；對焊接區(qū)起機(jī)械保護(hù)作用，防止空氣對熔化

2、金屬的有害作用；起冶金處理作用，對熔池金屬進(jìn)行脫氧、脫硫等化學(xué)冶金反應(yīng)，并補(bǔ)充被燒損的合金元素。第5頁，共67頁。（2）焊條分類 按用途不同分為10大類： 結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條、低溫鋼焊條、不銹 鋼焊條、堆焊焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條等。結(jié)構(gòu)鋼焊條 包括：碳鋼焊條和低合金鋼焊條兩大類。 按藥皮性質(zhì)不同又分為酸性焊條和堿性焊條兩種酸性焊條：藥皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2，MnO2等堿性焊條：藥皮中含有多量堿性氧化物（如CaO等）和螢石 （CaF2），藥皮產(chǎn)生的保護(hù)氣體中氫含量極少， 又稱低氫焊條。第6頁，共67頁。（3）焊條型號和牌號 焊條

3、型號是國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的焊條代號。 焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的碳鋼和低合金鋼焊條，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定焊條型號由字幕“E”和4位數(shù)字組成。 在我國已公布的碳鋼焊條牌號中，按熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的不同，碳鋼焊條已經(jīng)形成了兩個(gè)系列，即 E43系列(熔敷金屬抗拉強(qiáng)度420MPa)和E50系列(熔敷金屬抗拉強(qiáng)度490MPa)。如E4303、E5015等。 第7頁，共67頁。第8頁，共67頁。 焊條牌號是焊條生產(chǎn)行業(yè)統(tǒng)一的焊條編號。焊條牌號由一個(gè)大寫字母和三位數(shù)字組成。如 J422、J507。大寫字母表示焊條種類；前兩位數(shù)字表示焊縫的抗拉強(qiáng)度等級；末尾數(shù)字表示焊條的藥皮類型和焊接電流種類。第9頁，共67頁。第10頁，共67

4、頁。（4）焊條的選用原則“等強(qiáng)度”原則：焊接低、中碳鋼或低合金鋼的構(gòu)件，一般應(yīng)按照“等強(qiáng)度”原則，選擇強(qiáng)度等級相同的焊條；“同成分”原則：焊接特殊性能鋼（不銹鋼或耐熱鋼等）、非鐵金屬焊件，應(yīng)選擇與母材化學(xué)成分類別相同或相近的各類焊條，如不銹鋼焊條、耐熱鋼焊條等。酸性焊條和堿性焊條各有特點(diǎn)，選用時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面的因素。第11頁，共67頁。從焊縫金屬力學(xué)性能考慮：酸性焊條的焊縫金屬的塑性、韌性較低，抗裂性較差，適于普通結(jié)構(gòu)件焊接。堿性焊條的焊縫力學(xué)性能較好，抗裂性好，適于承受交變沖擊載荷的重要結(jié)構(gòu)件和幾何形狀復(fù)雜、剛性大、易裂焊接的焊接。當(dāng)母材的焊接性較差時(shí)，也應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條從焊接操作

5、工藝性考慮：酸性焊條電弧穩(wěn)定，飛濺小，易脫渣，對油污、水和銹的敏感性小，焊接電源可采用交流或直流，焊接操作工藝性好；堿性焊條穩(wěn)弧性差，飛濺大，對油污、水和銹的敏感性大，焊接電源一般要求采用直流，焊接煙塵有毒，要求現(xiàn)場通風(fēng)和防護(hù)，焊接操作工藝性差；從經(jīng)濟(jì)效益考慮：酸性焊條便宜，堿性焊條稍貴。第12頁，共67頁。二、埋 弧 焊1、埋弧焊焊接材料 根據(jù)母材金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能，選擇焊絲，再根據(jù)焊絲選配相應(yīng)的焊劑。 第13頁，共67頁。2、埋弧焊焊接過程及工藝 焊接過程 第14頁，共67頁。埋弧自動焊 第15頁，共67頁。 焊縫形成過程 第16頁，共67頁。 埋弧焊工藝第17頁，共67頁。3、埋弧

6、焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 生產(chǎn)率高，節(jié)省焊接材料。 焊接質(zhì)量好。節(jié)省金屬材料。勞動條件好。 適應(yīng)性差。 不適于焊接3mm以下厚度的薄板。 設(shè)備費(fèi)用一次性投資較大。 適用于批量生產(chǎn)中厚板結(jié)構(gòu)的長直焊縫和較大直徑（250mm）環(huán)焊縫的平焊和平角焊。第18頁，共67頁。三、氣體保護(hù)焊采用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊根據(jù)保護(hù)氣體的不同，分為兩類： 惰性氣體保護(hù)焊、 CO2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)：電弧在氣流壓縮下燃燒，加熱集中；明弧可見，焊縫空間位置、形狀不受限制；操作易實(shí)現(xiàn)自動化；焊接速度快，焊縫表面無渣殼，生產(chǎn)效率高；焊接熔池在氣流下冷卻，熱影響區(qū)小，焊件變形小第19頁，共67頁。1、氬

7、弧焊1) 保護(hù)氣體和電極材料 在惰性氣體中燃燒的電弧熱量損失較少。Ar：成本低，電弧燃燒非常穩(wěn)定，焊絲熔滴呈穩(wěn)定的 軸向射流過渡，飛濺極小。 第20頁，共67頁。第21頁，共67頁。鎢極氬弧焊（TIG焊 ）鈰（釷）鎢合金作為電極電極不熔化焊接電流不能太大，只適合焊接厚度4mm以下的薄板熔化極氬弧焊 （MIG焊）焊絲做電極電流大，母材熔深大，生產(chǎn)率高，適合焊接中厚板2）電源種類和極性焊接鋁、鎂合金，為去除熔池表面的氧化膜，應(yīng)采用直流反接，利用“陰極破碎”作用消除氧化膜。但直流反接時(shí)鎢極燒損大，一般選用交流氬弧焊。焊接除鋁合金、鎂合金以外其它金屬，鎢極氬弧焊以直流正接為宜。第22頁，共67頁。3）

8、氬弧焊特點(diǎn)保護(hù)效果好，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量優(yōu)良；電弧非常穩(wěn)定，尤其是小電流時(shí)也很穩(wěn)定；因此，鎢極氬弧焊容易控制熔池溫度，實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形。氬氣價(jià)格較貴，生產(chǎn)成本較高。4）氬弧焊應(yīng)用 氬弧焊適用于焊接易氧化的金屬和合金鋼，如鋁、鎂、鈦及其合金、稀有金屬鋯、鉬等，一級不銹鋼、耐熱鋼等構(gòu)件焊接。還可用于構(gòu)件單面焊的打底焊。第23頁，共67頁。2、 CO2氣體保護(hù)焊為了穩(wěn)定電弧，減少飛濺，CO2焊采用直流反接 第24頁，共67頁。 CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)： (1)生產(chǎn)率高； (2)成本低； (3)焊縫質(zhì)量較好； (4) 焊縫成形稍差，飛濺較大；操作不當(dāng)時(shí)，易出現(xiàn)氣孔；不能在有風(fēng)的地方施焊。 主要適

9、用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度級別不高的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼焊件。 多用于薄板焊接，也可用于中厚板焊接。由于金屬和合金元素易氧化燒損，故不宜焊接有色金屬和高合金鋼。第25頁，共67頁。四、電 渣 焊概念：利用電流通過液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的 熔焊方法。第26頁，共67頁。第27頁，共67頁。 電渣焊特點(diǎn)： （1）生產(chǎn)率高，成本低。 （2）焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量好。 （3）焊后需要熱處理。 適用于焊接厚度40mm以上結(jié)構(gòu)的焊接。一般用于立焊直焊縫，也可用于焊接環(huán)焊縫。第28頁，共67頁。4-3 壓焊和釬焊一、電 阻 焊 概念：將工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱

10、，把焊接接頭處的母材加熱到塑性或局部熔化狀態(tài)，再在壓力下完成焊接的方法。 電阻焊時(shí)的電阻熱，可利用焦耳楞次定律計(jì)算： QI2Rt第29頁，共67頁。 電阻焊特點(diǎn)：與熔焊相比，電阻焊速度快，易于實(shí)現(xiàn)自動化；焊縫不需填充金屬，接頭處變形?。缓附硬僮骱啽?，現(xiàn)場環(huán)境干凈；適于大批量生產(chǎn)。 但其設(shè)備較熔焊復(fù)雜、耗電量大、焊件的接頭形式及斷面尺寸受到較大限制，不宜焊接較厚大工件。電阻焊分為點(diǎn)焊、縫焊和對焊三種形式。第30頁，共67頁。1、點(diǎn)焊將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩圓柱形電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成一個(gè)焊點(diǎn)的電阻焊方法第31頁，共67頁。點(diǎn)焊過程： 點(diǎn)焊分流現(xiàn)象：焊接新焊點(diǎn)時(shí)，有一部分電

11、流會流經(jīng)已焊好焊點(diǎn)，使焊接電流發(fā)生變化，影響點(diǎn)焊質(zhì)量。點(diǎn)距：兩相鄰焊點(diǎn)間的中心距。焊件厚度越大，導(dǎo)電性越強(qiáng)，點(diǎn)距要越大。焊點(diǎn)直徑：要盡量大應(yīng)用：主要用于不要求密封的沖壓薄板、鋼筋、金屬絲網(wǎng)等焊接。第32頁，共67頁。影響點(diǎn)焊質(zhì)量的主要因素： 焊接電流、通電時(shí)間、電極壓力、工件表面清理情況根據(jù)焊接時(shí)間的長短和電流大小，把點(diǎn)焊焊接規(guī)范分為硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范：在較短時(shí)間內(nèi)通以大電流的規(guī)范。 生產(chǎn)率高、焊件變形小、電極磨損慢，但要求設(shè)備功率大，規(guī)范應(yīng)控制明確。軟規(guī)范：在較長時(shí)間內(nèi)通以較小電流的規(guī)范。 生產(chǎn)率低，但可選用功率小的設(shè)備焊接較厚的工件，更適合焊件有淬硬傾向的金屬。第33頁，共67頁。第3

12、4頁，共67頁。第35頁，共67頁。第36頁，共67頁。2、 縫焊應(yīng)用：只適用于焊接3mm以下薄板、有密封要求的較規(guī)則焊縫，如油箱、小型容器和煙道等結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。 第37頁，共67頁。3、 對焊對焊：將焊件裝配成對接接頭，鉗口形電極夾住焊件，電阻熱加熱接頭金屬，在壓力下完成焊接的電阻焊方法。應(yīng)用：刀具、管子、鋼筋、鋼軌、錨鏈、鏈條等的焊接第38頁，共67頁。 電阻對焊將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后迅速施加頂鍛力完成焊接的方法 。焊前接頭端面要平滑、清潔 (焊前加工、清理要求較高）一般用于截面簡單、直徑（或邊長）小于20mm和強(qiáng)度要求不高的棒材和線材。 第39

13、頁，共67頁。特點(diǎn)：接頭夾渣少，質(zhì)量好，強(qiáng)度較高，承載能力強(qiáng)。金屬損耗較大，焊件需留較大余量；焊接時(shí)火花飛濺，易污損其它設(shè)備與環(huán)境，需隔離防護(hù)接頭處焊后有毛刺需加工清理。 應(yīng)用：適用于承受較大載荷零件或重要零件的焊接。 閃光對焊 第40頁，共67頁。二、摩擦焊 利用工件接觸端面相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中摩擦產(chǎn)生的熱，將焊件接頭處加熱到塑性狀態(tài)，然后迅速加壓頂鍛完成焊接的一種壓焊方法。按焊件相對運(yùn)動的軌跡不同，摩擦焊又分為旋轉(zhuǎn)式摩擦焊和軌道式摩擦焊兩種。 第41頁，共67頁。第42頁，共67頁。優(yōu)點(diǎn)：接頭組織致密，焊接質(zhì)量好且穩(wěn)定。 焊前接頭不需特殊清理，焊接時(shí)不需焊接材料，焊接時(shí)間短，生產(chǎn)成本低。 可焊接

14、的金屬范圍廣，也可焊接異種金屬材料。 應(yīng)用：主要用于旋轉(zhuǎn)焊件的壓焊，焊接接頭一般為等截面，非圓截面的焊接比較困難。 摩擦焊焊件的最大截面不超過0.02m2 第43頁，共67頁。第44頁，共67頁。三、 釬 焊釬焊：利用熔點(diǎn)比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到關(guān)于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。釬焊過程熔化釬料的潤濕過程； 釬料組分與母材相互擴(kuò)散過程。第45頁，共67頁。釬劑的作用: 清除被焊工件表面的氧化膜及其它雜質(zhì)； 保護(hù)母材接觸面和釬料不受氧化； 改善釬料流入間隙的性能（潤濕性）和毛細(xì)流動性。根據(jù)釬料熔點(diǎn)不同，

15、釬焊分為硬釬焊和軟釬焊。第46頁，共67頁。一、硬釬焊釬料熔點(diǎn)在450以上，接頭強(qiáng)度在200MPa以上。用于受力較大的鋼鐵和銅合金構(gòu)件的焊接及刀具、工具的焊接。常用釬劑為硼砂、硼酸、氯化物等 常用釬料有銅基、銀基和鎳基釬料。二、軟釬焊釬料熔點(diǎn)在450以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過70MPa用于焊接受力不大的常溫下工作的工件。如儀表、導(dǎo)電元件以及鋼鐵、銅及銅合金等制造的構(gòu)件。常用釬劑為松香、氯化鋅溶液；常用釬料是錫鉛合金。第47頁，共67頁。釬焊構(gòu)件的接頭形式板料搭接套件鑲接釬焊加熱方法：烙鐵加熱火焰加熱電阻加熱感應(yīng)加熱爐內(nèi)加熱鹽浴加熱第48頁，共67頁。釬焊與熔焊相比，釬焊特點(diǎn)是：(1)工件加

16、熱溫度較低，組織和力學(xué)性能變化很小，變形也小；接頭光滑平整，工件尺寸精確。(2)可焊接性能差異很大的異種金屬，對工件厚度的差別也沒有嚴(yán)格限制。(3)工件整體加熱釬焊時(shí)，可同時(shí)釬焊多條接縫組成的復(fù)雜形狀構(gòu)件，生產(chǎn)率很高。(4)設(shè)備簡單，投資費(fèi)用少。(5)釬焊接頭強(qiáng)度低，尤其是動載荷強(qiáng)度低，允許的工作溫度不高，焊前清理要求嚴(yán)格，釬料價(jià)格比較貴。第49頁，共67頁。4-4 常用金屬材料的焊接一、碳鋼的焊接1、 低碳鋼的焊接(C0.25 %)焊接性良好：CE0.6% ，淬硬傾向大，易出現(xiàn)裂紋和氣孔 ，需采取工藝措施。高碳鋼一般不用于制作焊接結(jié)構(gòu)，只用于破損工件的焊補(bǔ) 。通常采用焊條電弧焊或氣焊焊條電弧

17、焊的焊條選用E6015(J607)、E7015(J707) 等 焊前應(yīng)預(yù)熱250350焊后緩冷，并立即在650進(jìn)行去應(yīng)力回火。為避免焊縫碳含量升高，采用開坡口并采用細(xì)焊條，小電流，多層焊等工藝焊接方法、工藝與焊接材料選擇 無法預(yù)熱時(shí)，選用奧氏體不銹鋼焊條第52頁，共67頁。二、低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接低合金結(jié)構(gòu)鋼：是在碳鋼基礎(chǔ)上加入總量不超過5的合金元素，以提高強(qiáng)度并保證一定塑韌性，或使鋼具有某些特殊性能。 強(qiáng)度用鋼熱軋及正火鋼：s =294490MPa低碳調(diào)質(zhì)鋼：s =441980MPa中碳調(diào)質(zhì)鋼：s =8801176MPa 特殊性能鋼低溫鋼耐熱鋼耐蝕鋼 第53頁，共67頁。 1、強(qiáng)度用鋼焊接第54

18、頁，共67頁。中碳調(diào)質(zhì)鋼焊前預(yù)熱更高，在200350第55頁，共67頁。2、特殊用鋼焊接 珠光體耐熱鋼：以Cr、Mo為基礎(chǔ)的低、中合金鋼。12CrMo、20Cr3MoWV碳當(dāng)量數(shù)值約為0.45%0.90%，裂紋傾向大(冷)，焊接性較差采用焊條電弧焊：選用與母材成分相近的焊條預(yù)熱溫度150400焊后立即用石棉布覆蓋焊縫及亞焊縫區(qū)焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行700750高溫回火，防止延遲裂紋，消除應(yīng)力焊前不能預(yù)熱時(shí)，應(yīng)選用Ni 、Cr含量較高的奧氏體不銹鋼焊條第56頁，共67頁。低溫鋼：含Ni量較高的5Ni，9 Ni鋼等焊前不需預(yù)熱焊條成分要與母材匹配焊接線能量輸入要小焊后回火注意避開“回火脆性區(qū)”耐蝕鋼：除P

19、含量較高的鋼以外，其它耐蝕鋼焊接性較好，不需預(yù)熱或焊后熱處理等。選擇與母材相匹配的耐蝕焊條。 第57頁，共67頁。三、不銹鋼焊接奧氏體型不銹鋼：Cr，Ni元素含量較高，C含量低。如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti焊接性良好，焊接時(shí)一般不需要采取工藝措施焊條電弧焊、鎢極氬弧焊焊條、焊絲和焊劑的選用應(yīng)保證焊縫金屬與母材成分類型相同 焊接材料和焊接工藝不合適，均產(chǎn)生晶間腐蝕和熱裂紋，所以采用小電流、快速不擺動焊，焊后加大冷速接觸腐蝕介質(zhì)的表面應(yīng)最后施焊 第58頁，共67頁。鐵素體型不銹鋼: 1Cr17焊條電弧焊、鎢極氬弧焊熱影響區(qū)中的鐵素體晶粒易過熱粗化焊前預(yù)熱溫度應(yīng)在150以下采用小電流、快

20、速焊等工藝，以降低晶粒粗大傾向。 馬氏體型不銹鋼：2Cr13焊條電弧焊、鎢極氬弧焊焊后淬硬傾向大，易出現(xiàn)冷裂紋焊前預(yù)熱溫度200400焊后要進(jìn)行熱處理，否則應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條第59頁，共67頁。四、鑄鐵焊補(bǔ) 鑄鐵中C、Si、Mo、S、P比碳鋼高，焊接性能差，不能作為焊接結(jié)構(gòu)件，但應(yīng)用于鑄鐵件的局部缺陷的焊補(bǔ)，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。鑄鐵焊補(bǔ)出現(xiàn)的問題：焊接接頭易生成白口組織和淬硬組織，難以機(jī)加工；焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。 焊補(bǔ)方法：第60頁，共67頁。1. 冷焊法工藝：焊前工件不預(yù)熱（或局部預(yù)熱至300400，也稱半熱焊），焊后緩冷。焊補(bǔ)方法：焊條電弧焊。焊條選擇依據(jù)：保證焊縫中碳、硅含量合適而不

21、致生成白口組織保證焊縫組織為塑性好的非鑄鐵型組織保證焊后工件的加工性能和使用性能焊條的種類：鎳基鑄鐵焊條、鐵基鑄鐵焊條、純鐵芯鑄鐵焊條、低碳鋼芯鑄鐵焊條。鎳基鑄鐵焊條具有良好的抗裂性和加工性，主要用于重要鑄鐵件的焊補(bǔ)，如機(jī)床導(dǎo)軌純鐵芯鑄鐵焊條、低碳鋼芯鑄鐵焊條和鐵基鑄鐵焊條易出現(xiàn)白口和裂紋，適于非加工面或剛度小的小型薄壁件的焊補(bǔ)特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，勞動條件好，工件焊補(bǔ)成本低第61頁，共67頁。 2. 熱焊法工藝：把工件預(yù)熱至600700，并在此溫度下施焊，焊后緩冷或在600700保溫消除應(yīng)力。焊補(bǔ)方法：焊條電弧焊和氣焊。焊條電弧焊：適于中等厚度以上（10mm）的鑄鐵件，選用鐵基鑄鐵焊條或低碳鋼芯鑄鐵焊條。氣焊：為防止燒穿，10mm以下薄件采用氣焊，選用鐵基鑄鐵焊絲并配合焊劑使用。 焊件需火焰預(yù)熱并緩慢冷卻。特點(diǎn)：熱焊法勞動條件差，一般用于焊補(bǔ)后還需機(jī)械加工的復(fù)雜、重要鑄鐵件。如汽車的缸體、缸蓋，機(jī)床導(dǎo)軌等。第62頁，共67頁。五、 非鐵金屬焊接 非鐵金屬主要指鋁、銅、鈦及其合金，它們的特殊性能使得應(yīng)用愈來愈廣泛。1、銅及銅合金的焊接 銅及銅合金的焊接性：難熔合及易變形:(導(dǎo)熱系數(shù)是鋼的6倍，熱量易失散，不易達(dá)到熔化溫度，出現(xiàn)難熔合、未焊透、成形差)熱裂紋傾向大：(線膨脹系數(shù)大，凝固收縮率大，熱影響區(qū)大，應(yīng)力大易變