材料的連接成型第1頁，課件共30頁，創作于2023年2月2、密封性好3、以小拼大，化復雜為簡單4、便于制造雙金屬結構缺點是焊縫處的力學性能有所降低，易產生殘余應力和變形。二、焊接方法分類一般都根據熱源的性質、形成接頭的狀態及是否采用加壓來劃分。1、熔化焊熔化焊是將焊件接頭加熱至熔化狀態，不加壓力完成焊接的方法。它包括氣焊、電弧焊、電渣焊、激光焊、電子束焊、等離子弧焊、堆焊和鋁熱焊等。第2頁，課件共30頁，創作于2023年2月2、壓焊壓焊是通過對焊件施加壓力（加熱或不加熱）來完成焊接的方法。它包括爆炸焊、冷壓焊、摩擦焊、擴散焊、超聲波焊、高頻焊和電阻焊等。3、釬焊釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，在加熱溫度高于釬料低于母材熔點的情況下，利用液態釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴散實現連接焊件的方法。它包括硬釬焊、軟釬焊等。四、焊接的應用1、制造金屬結構2、制造金屬零件或毛坯3、連接電器導線第3頁，課件共30頁，創作于2023年2月第二節、焊條電弧焊（手工電弧焊）1、焊接電弧電弧是兩帶電導體之間持久而強烈的氣體放電現象。（1）電弧的形成1）焊條與工件瞬時接觸短路，產生高熱使接觸處溶化。

2）提起焊條保持恰當距離（約2-4mm）在熱激發和強電場作用下，形成電弧，產生強烈的光和熱。第4頁，課件共30頁，創作于2023年2月

（2）電弧的組成電弧由三部分構成。（見圖）即：陰極區：焊條端面的白亮斑點部位，產熱36%，是熔化焊條熱量的主要來源，平均溫度2400（K）。陽極區：工件上對應焊條端部的溶池中的薄亮區，產熱43%，平均溫度2600（K）。弧柱區：為兩電極間空氣隙。平均溫度5000~8000（K）。第5頁，課件共30頁，創作于2023年2月（3）電極的極性采用直流電焊機焊接時，有正接和反接兩種方法。而交流電弧焊設備極性頻繁變化，不存在極性問題。

1）正接——焊件接電源正極，焊條接負極。焊件加熱多，適宜焊厚板。

2）反接——焊件接電源負極，焊條接正極。適合焊薄板或有色金屬。第6頁，課件共30頁，創作于2023年2月二、焊接過程的冶金特點（1）反應區溫度高，使合金元素強烈蒸發和氧化燒損。（2）金屬熔池體積小，處于液態的時間很短，導致氣體和雜質來不及浮出而易產生氣孔和夾渣等缺陷。（3）有害氣體容易侵入溶池，形成脆性氧化物，使焊縫的塑性、韌性明顯下降。為保證焊縫化學性能和力學性能，常采用氣體保護焊。三、焊條1、焊條的組成及作用手弧焊焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。（1）焊芯①作為電弧焊的一個電極，與焊件之間導電形成電弧；②在焊接過程中不斷熔化，作為填充金屬與熔化的母材共同結晶形成焊縫；第7頁，課件共30頁，創作于2023年2月（2）藥皮提高電弧燃燒的穩定性，產生熔渣及氣體，防止溶池金屬氧化，向熔池金屬中補充合金，保證焊縫的力學性能。

2、焊條的種類和型號焊條由專門的金屬絲制成，共分為十大類，即結構鋼焊條、低溫鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條。表9-1列出了部分焊條的類型和代號。3、焊條的選用原則（1）選擇與母材化學成分相同或相近的焊條。（2）選擇與母材等強度的焊條。（3）根據結構的使用條件選擇焊條藥皮的類型，對要求塑性好、沖擊韌度高或低溫性能好的結構，選用堿性焊條；當構件受力不復雜，母材質量較好時，可選用經濟的酸性焊條。第8頁，課件共30頁，創作于2023年2月四、焊條電弧焊基本工藝

1、焊接接頭和坡口焊接中，由于焊件的厚度、結構及使用條件的不同，其接頭型式及坡口形式也不同。焊接接頭型式有：對接接頭、T形接頭、角接接頭及搭接接頭等。

開坡口的目的是為了保證工件焊透，方法有刨削、氣割、磨削等。如右圖，詳見P222圖9-4。2、焊縫的空間位置按操作的難易程度依次有：平焊、立焊、橫焊、仰焊。第9頁，課件共30頁，創作于2023年2月3、焊接參數選擇（1）焊條直徑：根據焊件厚度按表9-2選擇。（2）焊接電流：按P223公式計算。（3）焊接速度與電弧長度：根據具體情況及經驗。（介紹速度快慢及電弧長短的結果）第10頁，課件共30頁，創作于2023年2月

以低碳鋼為例，說明焊接過程造成金屬組織和性能的變化。如圖4-6所示。受焊接熱循環的影響，焊縫附近的母材組織性能發生變化的區域，叫焊接熱影響區。熔焊焊縫和母材的交界線叫熔合線。熔合線兩側有一個很窄的焊縫與熱影響區的過渡區，叫熔合區。焊接接頭由焊縫區、熔合區和熱影響區組成。圖4-6低碳鋼焊接接頭的組織變化五、焊接接頭組織與性能第11頁，課件共30頁，創作于2023年2月1、焊縫的組織與性能焊縫金屬主要由焊條金屬熔化后結晶而成。焊接熱源向前移去后，熔池液體金屬迅速冷卻結晶，結晶從熔池底部未熔化的半個晶粒開始，垂直熔合線向熔池中心生長，呈柱狀樹枝晶，如圖4-7所示；圖4-7焊縫的柱狀樹枝晶結晶過程中，因熔池小，冷卻快，析出的晶粒比較細小，再加上藥皮有添加合金元素的作用，化學成分控制嚴格，碳、硫、磷都較低，故可使焊縫金屬的力學性能不低于母材。第12頁，課件共30頁，創作于2023年2月2.熔合區的組織和性能該區的溫度在液相線與固相線之間，寬度約有0.1-0.4mm，金屬處于局部熔化狀態，化學成分不均勻，組織粗大，往往是粗大的過熱組織或粗大的淬硬組織，使強度下降，塑性、韌性極差，是產生裂紋和脆性破壞的起源，其性能是焊接接頭中最差的。圖4-6低碳鋼焊接接頭的組織變化第13頁，課件共30頁，創作于2023年2月3.熱影響區的組織和性能

熱影響區各點的最高加熱溫度不同，其組織變化也不相同。如圖4-6所示，熱影響區可分為過熱區、正火區、部分相變區和再結晶區。1）過熱區：緊靠融合區，溫度在固相線與11000C之間，晶粒粗大，塑性和韌性明顯下降，易產生焊接裂紋，是熱影響區中力學性能最差的部位。2）正火區：最高加熱溫度在Ac3至11000C的區域，焊后空冷得到晶粒較細小的正火組織，力學性能較好，優于母材。3）部分相變區：最高加熱溫度在Ac1至Ac3的區域，只有部分組織發生相變，晶粒不均勻，性能較差。

圖4-6低碳鋼焊接接頭的組織變化第14頁，課件共30頁，創作于2023年2月

六、焊接應力與變形1.焊接應力與變形產生的原因焊件在焊接過程中受到局部加熱和冷卻時的凝固收縮是產生焊接應力和變形的主要原因。焊接變形降低了工件的精度，需重新校正。應力降低焊件的性能，是造成焊件裂紋的主要原因之一。常見的變形基本形式見后頁圖。第15頁，課件共30頁，創作于2023年2月

焊接變形

焊接變形基本形式圖產生原因收縮變形

焊接后縱向(沿焊縫方向)和橫向(垂直于焊接方向)收縮引起的角變形V形坡口對接焊后，由于焊縫截面形狀上下不對稱，焊縫收縮不均所致彎曲變形焊接T形梁時，由于焊縫布置不對稱，焊縫縱向收縮引起的扭曲變形焊接工字梁時，由于焊接順序和焊接方向不合理所致波浪形變形焊接薄板時，由于焊縫收縮使薄板局部產生較大壓應力而失去穩定所致表4-1焊接變形的基本形式第16頁，課件共30頁，創作于2023年2月2、減小焊接應力與變形的措施。1）焊前預熱可減少工件溫差，減少殘余應力；2）焊后進行去應力退火，消除焊接殘余應力3）采取合理的焊接順序，使焊縫能較自由的收縮，如后頁圖。第17頁，課件共30頁，創作于2023年2月

一般焊接順序為：1）先焊收縮量較大的焊縫；2)工作時受力較大的焊縫；3)先焊錯開的短焊縫，后焊直通的長焊縫。

圖4-10合理安排焊接順序

第18頁，課件共30頁，創作于2023年2月工字梁反變形平板對接焊反變形3、預防和校正焊接變形的措施：1）采用反變形法，焊前留出變形余量，如圖。第19頁，課件共30頁，創作于2023年2月剛性固定防止變形2）剛性固定法，焊前將焊件固定夾緊，但會產生較大的殘余應力。3）采用機械矯正法來恢復變形。火焰矯正法機械矯正法4）采用火焰矯正法來減少變形，即對適當部位加熱，使焊件在冷卻后產生新的變形。第20頁，課件共30頁，創作于2023年2月埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法，其電弧的引燃、焊條送進和電弧移動都采用機械來完成。埋弧焊設備由焊接電源、焊車、控制箱三部分組成。焊車由送絲機頭、行走小車、控制盤、焊絲盤和焊劑漏斗等組成。優點：1）生產率高、節省焊接材料，成本低；2）焊接質量好；3）勞動條件好。4）適于成批生產中、厚板結構的長直縫與直徑較大的環縫。缺點：1）適應性較差，焊前準備工作量大；2）因焊接電流強度大，不適于3mm以下薄板；3）難以完成鋁、鈦等強氧化性金屬及合金的焊接；4）設備一次性投資較大。第三節其他焊接方法簡介一、埋弧焊第21頁，課件共30頁，創作于2023年2月圖4-17埋弧焊焊接過程1—焊件2—焊劑3—焊劑漏斗4—焊絲5—送絲滾輪6—導電嘴7—焊縫8—渣殼圖4-18埋弧焊焊縫成形示意圖焊接時，用與藥皮相同作用的化學焊劑覆蓋焊接區，對熔融金屬起保護和冶金反應的作用。焊絲從導電嘴伸出，采用大電流焊接，比手工電弧焊高4倍，故適宜焊接較厚材料，也可焊接大直徑筒體。第22頁，課件共30頁，創作于2023年2月

氣體保護焊是用外加氣體作為電弧介質并保護電弧區的熔滴和熔池及焊縫的電弧焊。常用的保護氣體有惰性氣體（氬氣、氦氣和混合氣體）和活性氣體（二氧化碳氣）兩種，分別成為惰性氣體保護焊和CO2焊。氣體保護焊焊接時在溶池上方的焊接區形成一個氣罩，使熔融金屬與外界隔絕而得到保護，焊絲和保護氣體由不同的機構連續地分別送入焊接區域，透過氣體介質，能看到焊接情況，比埋弧焊操作性好。但因空氣流動的原因，不宜在室外進行。二、氣體保護電弧焊第23頁，課件共30頁，創作于2023年2月三、氣焊氣焊是利用可燃氣體與助燃氣體混合燃燒生成的火焰為熱源，熔化焊件和焊接材料使之達到原子間結合的一種焊接方法。助燃氣體主要為氧氣，可燃氣體主要采用乙炔、液化石油氣等。燃燒的混合氣體是焊絲和工件的連接邊熔融，移動焊嘴和焊絲，形成焊縫。氣焊時，根據氧與乙炔的比例不同，火焰的溫度和種類也不同，分為三種。第24頁，課件共30頁，創作于2023年2月中性焰是氧與乙炔體積的比值為1.1~1.2的混合氣燃燒形成的氣體火焰，內焰溫度最高可達3150℃。用于焊接低、中碳合金鋼、純銅和鋁合金等。碳化焰是氧與乙炔的體積的比值小于1時形成的氣體火焰，因為乙炔有過剩量，所以火焰比中性焰長，溫度低，用于焊接高碳鑄鐵和硬質合金。氧化焰氧氣與乙炔的比值>1.2時燃燒形成的火焰，溫度比中性焰高、火焰短。一般用于焊接青銅、黃銅等。氣焊焊接溫度低，加熱緩慢，變形嚴重，適宜焊接2mm以下的薄板。適用于無電源的施工場地。第25頁，課件共30頁，創作于2023年2月四、電阻焊電阻焊是利用電流通過焊接接頭的接觸面及鄰近區域產生的電阻熱，把焊件加熱到塑性或局部熔化狀態，再在電極壓力作用下形成接頭的一種焊接方法。電阻焊可分為點焊、縫焊、對焊。

電阻對焊

1、對焊對焊是利用電阻熱將焊件斷面對接焊合的一種電阻焊，如圖所示。第26頁，課件共30頁，創作于2023年2月2.點焊是利用電流通過兩圓柱形電極和搭接的兩焊件產生電阻熱，將焊件加熱并局部熔化，形成一個熔核（其周圍為塑性狀態），然后在壓力下熔核結晶，形成一個焊點的焊接方法。點焊的接頭均為搭接接頭，焊接前應清理。點焊示意圖點焊接頭形式第27頁，課件共30頁，創作于2023年2月3.縫焊縫焊與點焊同屬于搭接電阻焊，焊接過程與點焊相似，采用滾盤作電極，邊焊邊滾，相鄰兩個焊點重疊一部分，形成一條有密封性的焊縫。焊接分流現象較嚴重，故焊接電流較大，主要用于有密封性要求的薄板件。電阻縫焊原理縫焊接頭形式第28頁，課件共30頁，創作于2023年2月五、電渣焊是利用電流通過熔渣所產生的電阻熱作為熱源，將填充金屬和母材熔化，凝固后形成金屬