焊接工艺技术培训课件

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1、湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 第第 四四 篇篇 焊焊 接接湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 、焊接的概述、焊接的概述u本质本质-是通过加热或加压（或者两者并用）是通过加热或加压（或者两者并用）使使分分离金属构件于连接处达到离金属构件于连接处达到原子间原子间结合，结合，从从而获

2、得不可拆卸接头的材料成形方法而获得不可拆卸接头的材料成形方法,满足使用满足使用要求要求。原理原理 1）局部）局部加热至熔化加热至熔化，通过，通过凝固结晶凝固结晶而连接。而连接。2）局部）局部加压加热加压加热至至塑性塑性状态而连接。状态而连接。3）通过其他物理方式获得连接效果。）通过其他物理方式获得连接效果。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 焊接方法的分类焊接方法的分类 1 1）熔化焊熔化焊 接头接头局部加热至熔化状态，局部加热至熔化状态

3、，通通过结晶凝固而连接成过结晶凝固而连接成不可拆卸不可拆卸的的整体。整体。主要包括主要包括电弧焊、气体保护焊电弧焊、气体保护焊等。等。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 2）压力焊压力焊 对焊件对焊件施加压力（可同时施加压力（可同时加热）加热）通过塑性连接、金属通过塑性连接、金属再结晶和原子扩散获得原子再结晶和原子扩散获得原子间结合。主要包括间结合。主要包括压力焊压力焊（点焊、缝焊、对焊等）、（点焊、缝焊、对焊等）、摩擦焊摩擦焊等。等。湖

4、北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3 3）钎焊钎焊 低熔点钎料熔化低熔点钎料熔化并渗入被焊工件接并渗入被焊工件接头间隙中扩散而实头间隙中扩散而实现连接。现连接。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 焊接成形的特点焊接成形的特点1 1）节省材料）节省材料,减轻结构件的重量。减轻结构件的重

5、量。2 2）可化大为小、以小拼大。）可化大为小、以小拼大。3 3）可实现异种金属的连接。）可实现异种金属的连接。4 4）焊接应力变形大，接头易产生）焊接应力变形大，接头易产生 裂纹、裂纹、夹渣、气孔等缺陷。夹渣、气孔等缺陷。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 应用应用 广泛用于制造各种金属结构，如桥梁、船广泛用于制造各种金属结构，如桥梁、船舶、密封压力容器、化工设备、机车车辆和飞行舶、密封压力容器、化工设备、机车车辆和飞行器等。器等。湖北

6、汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 二、熔焊工艺基础二、熔焊工艺基础1.1.焊接电弧焊接电弧 介于介于电极电极与与焊件间焊件间的气体介质中，产生的的气体介质中，产生的强烈而持久的放电现象强烈而持久的放电现象，伴随有强烈的光和热，伴随有强烈的光和热，产生高温。产生高温。电弧电源：交流电和直流电弧电源：交流电和直流 电两种。电两种。电弧工作电压：电弧工作电压：1635V 温度分布：温度分布：电弧中心区：电弧中心区：60008000K 阳极区：阳极

7、区：2600K 阴极区：阴极区：2400K 电弧结构：由电弧结构：由阳极区阳极区、阴极区阴极区和和弧柱区弧柱区构成。构成。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 工件工件 阴极区阴极区 2400K 弧柱中心区弧柱中心区 6000-8000K 阳极区 2600K湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineer

8、ing 电弧的极性电弧的极性直流电源正接极：直流电源反接极：工件正极（阳极）；焊条负极（阴极）。工件负极（阴极）；焊条正极（阳极）。用于薄板金属的焊接用于薄板金属的焊接湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 2 2、电弧焊质量控制、电弧焊质量控制u焊缝区冶金反应激烈，但不平衡。焊缝区冶金反应激烈，但不平衡。u焊接接头组织不均，性能脆弱。焊接接头组织不均，性能脆弱。u产生焊接应力与变形，降低承载能力。产生焊接应力与变形，降低承载能力。湖北汽车工

9、业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 1 1）焊缝区冶金反应激烈，但不平衡）焊缝区冶金反应激烈，但不平衡u基于电弧强热高温，连接处局基于电弧强热高温，连接处局部熔化，部熔化，熔池内冶金反应激烈，熔池内冶金反应激烈，金属蒸发，气体离子还原成原金属蒸发，气体离子还原成原子状态，金属烧损，形成氧化子状态，金属烧损，形成氧化夹杂。夹杂。工件工件液滴液滴金属金属熔池熔池 熔池小，冷却快，液体停熔池小，冷却快，液体停 留时间短，留时间短，冶金反应不平冶金反应不平

10、 衡衡，有害气体（，有害气体（H2）进入）进入 熔池，熔池，焊缝性能下降焊缝性能下降。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering u 焊缝冶金质量控制途径：焊缝冶金质量控制途径：对熔池（液态金属）实行对熔池（液态金属）实行隔离隔离空气保护。空气保护。方法：方法：熔渣保护：熔渣保护：焊条电弧焊、埋弧自动焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊、电渣焊等；电渣焊等；气体保护：气体保护：Ar 气保护、气保护、CO2气体保护。气体保护。向熔池添加合金元素，调整冶金成分

11、。向熔池添加合金元素，调整冶金成分。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 2 2）焊接接头组织不均，性能脆弱）焊接接头组织不均，性能脆弱焊接接头由焊接接头由焊缝区、熔合区、热影响区焊缝区、熔合区、热影响区构成。构成。1500 T,C焊缝焊缝熔合区熔合区热影响区热影响区Wc,%熔合区熔合区过热区过热区正火区正火区部分相变区部分相变区湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Depart

12、ment of Materials EngineeringEngineering 1 12 23 34 4焊接工件上温度的变化与分布焊接工件上温度的变化与分布湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 1 12 23 34 4 焊接接头的组织与性能分析焊接接头的组织与性能分析湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEn

13、gineering 焊缝区焊缝区 焊缝组织是由液态金属结晶成的铸态组织，宏焊缝组织是由液态金属结晶成的铸态组织，宏观组织是柱状粗晶粒。成分偏析严重，组织不致观组织是柱状粗晶粒。成分偏析严重，组织不致密。密。熔合区熔合区 是焊缝向热影响区过渡的区域，是焊缝和母材是焊缝向热影响区过渡的区域，是焊缝和母材金属的交界区。其加热温度处于固相线和液相线金属的交界区。其加热温度处于固相线和液相线之间，之间，常是裂纹和局部脆性破坏的发源区。常是裂纹和局部脆性破坏的发源区。在低在低碳钢焊接接头中，很大程度上决定着焊接接头的碳钢焊接接头中，很大程度上决定着焊接接头的性能。性能。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工

14、业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 热影响区（热影响区（3 36mm6mm）部分相变区部分相变区（Ac1Ac3）：不完全正火或淬火，）：不完全正火或淬火，力学性能减弱。力学性能减弱。力学性能比正火区稍差。力学性能比正火区稍差。正火区正火区（Ac3Ac3+100200 C）:受热正火受热正火 （奥氏体化，空泠）热处理，力学性能改善。（奥氏体化，空泠）热处理，力学性能改善。其力学性能优于母材。其力学性能优于母材。对于中碳、高碳钢、合金钢，有淬火倾向，对于中碳、高碳钢、合金钢，有

15、淬火倾向，出现马氏体，硬度脆化。出现马氏体，硬度脆化。过热区过热区（Ac3+100200 C至固相线温度至固相线温度）:晶晶粒显著粗大粒显著粗大,形成过热组织，塑性、韧性差。形成过热组织，塑性、韧性差。焊缝附近的母材组织和性能发生变化的区域。焊缝附近的母材组织和性能发生变化的区域。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering u结论结论：焊缝两旁相当于进行了一次不同温度焊缝两旁相当于进行了一次不同温度热处理，热处理，热影响区组织变异热影响区组织变异

16、，对焊接接头对焊接接头性能不利，使之脆弱，性能不利，使之脆弱，且熔焊过程中无法且熔焊过程中无法自动消除，常采用自动消除，常采用焊后热处理焊后热处理(正火正火)消除消除或改善。或改善。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3 3）产生焊接应力与变形）产生焊接应力与变形u原因原因 焊件局部不均匀加热和冷却，膨胀和收缩焊件局部不均匀加热和冷却，膨胀和收缩 受到牵制，相关部位产生焊接应力并出现变形。受到牵制，相关部位产生焊接应力并出现变形。ll（+

17、）（+）（-）ll（+）（-）（-）焊接中焊接中冷却后冷却后 应力规律应力规律 焊缝区焊缝区拉应力（拉应力（+）远离焊缝两侧对应边缘远离焊缝两侧对应边缘压应力（压应力（-）湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 焊接应力的防止及消除措施焊接应力的防止及消除措施 设计时焊缝不要设计时焊缝不要密集交叉密集交叉，截面和长度截面和长度要尽可能要尽可能 的小，以减少焊接的小，以减少焊接局部过热。局部过热。选择合适的焊接顺序选择合适的焊接顺序 先焊先焊收

18、缩量较大收缩量较大的焊缝；先焊工作时的焊缝；先焊工作时受力较大受力较大的焊的焊缝；先焊缝；先焊错开的短错开的短焊缝，后焊焊缝，后焊直通长直通长焊缝焊缝湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 当焊缝处在较高温度时，当焊缝处在较高温度时，敲击敲击和和碾压碾压焊缝，焊缝，使之伸长，以减少使之伸长，以减少焊接应力焊接应力 采用小能量，多层焊采用小能量，多层焊。焊前将工件焊前将工件预加热预加热（150C150C350C350C）,缩缩小焊缝与小焊缝与周

19、围的温差。周围的温差。焊后均匀缓慢冷却。焊后均匀缓慢冷却。焊后进行焊后进行去应力退火去应力退火。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering u变形规律变形规律 焊接变形越大，焊接应力减小，通过焊接变形越大，焊接应力减小，通过变形来平衡或释放应力，即变形总朝力图减小焊接变形来平衡或释放应力，即变形总朝力图减小焊接应力的方向弯曲或扭曲。应力的方向弯曲或扭曲。焊接变形形式焊接变形形式 整体尺寸收缩、角变形、弯曲、扭曲、波浪变形等整体尺寸收缩、角变形、弯

20、曲、扭曲、波浪变形等。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering u防止或减小焊接变形措施防止或减小焊接变形措施 （1 1）结构设计合理；）结构设计合理；（2 2）采用正当焊接工艺；）采用正当焊接工艺；如：刚性固定法如：刚性固定法 反变形法反变形法 用夹具防止焊件变形示意图用夹具防止焊件变形示意图湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials En

21、gineeringEngineering （3 3）焊缝分散，不宜密集和过于交叉；）焊缝分散，不宜密集和过于交叉；焊缝设计时应尽可能对称布置。焊缝设计时应尽可能对称布置。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering （4）合理安排焊接次序；对于长焊缝，应分段施焊。）合理安排焊接次序；对于长焊缝，应分段施焊。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Material

22、s EngineeringEngineering （5 5）焊后矫正处理（机械矫正；火焰矫正）。）焊后矫正处理（机械矫正；火焰矫正）。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 三、电弧焊三、电弧焊1 1、焊条电弧焊焊条电弧焊(手工电弧焊手工电弧焊)是利用焊条与工件间产生的电弧热，将是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件工件 和焊条熔化和焊条熔化而进行的焊接方法而进行的焊接方法。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Departme

23、nt of Materials Department of Materials EngineeringEngineering ）焊条电弧焊的焊接过程）焊条电弧焊的焊接过程 电弧向前移动，新的熔池电弧向前移动，新的熔池 形成，过后熔池凝固，构成连形成，过后熔池凝固，构成连续焊缝。续焊缝。熔池保护熔池保护：熔化了的熔渣浮起并受热分解出：熔化了的熔渣浮起并受热分解出 CO2、CO和和H2，对熔池实施，对熔池实施熔渣和气体熔渣和气体双保双保 护，防止护，防止O2、N2侵入。侵入。熔池形成：熔池形成：电弧热同时熔化焊条端部和工件电弧热同时熔化焊条端部和工件 连接处。连接处。湖北汽车工业学院材料工程系湖北

24、汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 焊芯焊芯药皮药皮药皮药皮作用作用 造渣、造气（造渣、造气（CO2）；稳弧）；稳弧 隔离空气，保护熔池；隔离空气，保护熔池；渗入合金元素，调整成份。渗入合金元素，调整成份。焊芯作用焊芯作用 导电、填充焊缝金属；导电、填充焊缝金属；要求低硫、低磷、低碳；要求低硫、低磷、低碳；专用冶炼、轧制与拉拔而成专用冶炼、轧制与拉拔而成；）电焊条电焊条 电焊条用于焊条电弧焊；电焊条用于焊条电弧焊；电焊条由外覆电焊条由外覆药皮药皮和中间和中间焊芯焊芯组

25、成；组成；湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3 3）电焊条的分类电焊条的分类结构钢焊条结构钢焊条JJ；钼和铬耐热钢焊钼和铬耐热钢焊RR；低温钢焊条低温钢焊条WW；奥氏体不锈钢焊条奥氏体不锈钢焊条AA；堆焊焊条堆焊焊条DD；铸铁焊条铸铁焊条ZZ；镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条Ni Ni；铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条TT；铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条LL；特殊用途焊条特殊用途焊条TSTSJ 5 0 7药皮种类（低氢纳型）药皮种类（低氢纳型）抗

26、拉强度抗拉强度结构钢焊条结构钢焊条J 4 3 02药皮种类（钛钙型）药皮种类（钛钙型）抗拉强度抗拉强度结构钢焊条结构钢焊条按化学成分分按化学成分分：湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 碱性焊条碱性焊条 药皮药皮熔渣中熔渣中碱性碱性氧化物氧化物比比酸性酸性氧化物氧化物多。多。如。如J507表示用于厚板的结构钢焊条，熔敷表示用于厚板的结构钢焊条，熔敷金属抗拉强度不低金属抗拉强度不低500MPa；低氢钠型药皮，采用；低氢钠型药皮，采用直流电源。

27、直流电源。酸性焊条酸性焊条 药皮熔渣中药皮熔渣中酸性酸性氧化物比氧化物比碱性碱性氧化物多氧化物多。如如J422表示结构钢焊条，熔敷金属抗拉强度不低于表示结构钢焊条，熔敷金属抗拉强度不低于420MPa；氧化钛钙型药皮，交直流电源两用。；氧化钛钙型药皮，交直流电源两用。按熔渣性质分：按熔渣性质分：湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 焊条选用焊条选用 焊条直径以焊条直径以焊芯焊芯直径表示，标准系列直径表示，标准系列1.6，2.0，2.5，3.2

28、，4.0，5.0，6.0，8.0。对动载或受冲击等重要零件的焊接，用对动载或受冲击等重要零件的焊接，用碱性焊条碱性焊条。满足焊缝与母材满足焊缝与母材等强度等强度要求，要求，焊缝金属成分与焊缝金属成分与 母材基本一致。母材基本一致。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 4 4）焊条工艺参数）焊条工艺参数 焊接速度：保护焊透，焊缝良好前提下尽焊接速度：保护焊透，焊缝良好前提下尽 量量快速快速施焊。施焊。焊机空载电压：焊机空载电压：6070V。电

29、弧工作电压：电弧工作电压：2035V。焊接电流焊接电流 =（3045）d焊条焊条（A）焊条（焊芯）直径与被焊件厚度相当。焊条（焊芯）直径与被焊件厚度相当。d件件=3mm，焊条，焊条d=2.5，3mm；d件件=47mm，焊条，焊条d=3.2，4mm；湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 2、埋弧焊1）技术方案）技术方案 焊剂层下熔渣覆盖电弧；焊剂层下熔渣覆盖电弧；焊机带着焊丝匀速沿工件坡口移动或工件相焊机带着焊丝匀速沿工件坡口移动或工件相 对

30、焊机机头移动。对焊机机头移动。熔剂从漏斗中不断输送覆盖被焊部位。大部熔剂从漏斗中不断输送覆盖被焊部位。大部 分熔剂不熔化，可重新回收使用。分熔剂不熔化，可重新回收使用。埋弧自动焊的纵横截面图埋弧自动焊的纵横截面图湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 2 2）埋弧焊主要特点）埋弧焊主要特点 焊缝质量好，焊缝均匀美观；焊缝质量好，焊缝均匀美观；焊接效率高。电流大，熔深大，焊接速度焊接效率高。电流大，熔深大，焊接速度 快，焊丝自动进给。快，焊丝自

31、动进给。节省焊接材料，中厚板不开坡口，一次焊节省焊接材料，中厚板不开坡口，一次焊 透，多余焊剂回收使用，降低了损耗。透，多余焊剂回收使用，降低了损耗。劳动条件较好，暗弧操作，实现了机械化，劳动条件较好，暗弧操作，实现了机械化，减少了烟尘。减少了烟尘。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3 3）应用：）应用：平焊平焊，长直焊缝，大直径焊缝。不适合薄板、，长直焊缝，大直径焊缝。不适合薄板、环形焊缝。环形焊缝。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车

32、工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3 3、气体保护焊（氩弧焊、气体保护焊（氩弧焊、COCO2 2气体保护焊）气体保护焊）氩弧焊分为：氩弧焊分为：熔化极氩弧焊；熔化极氩弧焊；不熔化极氩弧焊不熔化极氩弧焊。氩弧焊是以氩弧焊是以氩气氩气作为保护（熔池）气体的电作为保护（熔池）气体的电弧焊。高温下，弧焊。高温下，Ar不电离，不熔于金属。氩弧焊不电离，不熔于金属。氩弧焊质量很高。质量很高。1）氩弧焊）氩弧焊湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department

33、of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 工件工件Ar+焊丝焊丝熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊 以连续送进的焊以连续送进的焊 丝作为电极，用氩气丝作为电极，用氩气（纯度（纯度 99.7%）保护）保护 熔池，可供焊接厚度熔池，可供焊接厚度 25mm以下的板件。以下的板件。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 钨极氩弧焊钨极氩弧焊 以高熔点的钨棒以高熔点的钨棒（含铈）为电极

34、，（含铈）为电极，钨极不熔化，只起钨极不熔化，只起导电和引弧作用。导电和引弧作用。因通过电流有限，因通过电流有限，故只适于焊故只适于焊6mm6mm以下以下的薄板，的薄板，多用直流多用直流焊接电源。焊接电源。工件工件Ar+V丝丝铈钨棒铈钨棒湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 特点特点 电弧稳定，飞溅小，没有熔渣，焊缝致密，成形电弧稳定，飞溅小，没有熔渣，焊缝致密，成形美观；美观；熔池金属受熔池金属受ArAr保护，明弧可见，易实现自动化，保护

35、，明弧可见，易实现自动化，可用弧焊机器人操作；可用弧焊机器人操作；热量集中，焊接速度快，热影响区窄，变形小；热量集中，焊接速度快，热影响区窄，变形小；应用应用 适于焊接各类合金钢、不锈钢、耐热钢，非适于焊接各类合金钢、不锈钢、耐热钢，非 铁金属及铝、镁、钛等有色金属材料；但氩铁金属及铝、镁、钛等有色金属材料；但氩 气较贵，相对成本较高。气较贵，相对成本较高。东风公司主要用于水箱进，排水管焊接，铝合金零东风公司主要用于水箱进，排水管焊接，铝合金零件的焊接和补焊。件的焊接和补焊。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department

36、 of Materials EngineeringEngineering 2）二氧化碳气体保护焊 用用焊丝焊丝作电极，焊丝自动送进并熔化，作电极，焊丝自动送进并熔化，用用COCO2 2 气气体保护熔池金属体保护熔池金属，隔离空气。，隔离空气。CO CO2 2属于氧化性气体，电弧分解出属于氧化性气体，电弧分解出OO和和COCO，造成熔池金属氧化烧损造成熔池金属氧化烧损、飞溅，需要高、飞溅，需要高MnMn、高、高SiSi焊丝，如焊丝，如H08MnSiAH08MnSiA或或 H08Mn2SiA H08Mn2SiA焊丝等。焊丝等。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department

37、 of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 特点特点 成本低。主要是成本低。主要是CO2CO2廉价易得，为埋弧焊或焊条电弧焊的廉价易得，为埋弧焊或焊条电弧焊的40%40%；生产效率高。比焊条电弧焊高生产效率高。比焊条电弧焊高1 13 3倍，倍，基于送丝自动化；基于送丝自动化；明弧操作，容易及时发现质量事故并处理明弧操作，容易及时发现质量事故并处理质量比焊条电弧焊稳定。热影响区域小，变形和裂纹倾向小；质量比焊条电弧焊稳定。热影响区域小，变形和裂纹倾向小；应用应用广泛用于造船和车辆制造。广泛用于造船和车辆制造。如如:东东

38、风公司主要用于风公司主要用于车身总成车身总成，车箱车箱总成，后桥壳、总成，后桥壳、传动轴转向、传传动轴转向、传动机构零部件，动机构零部件，车轮总成等。车轮总成等。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3）等离子弧焊与切割 实质上是一种具有压缩效实质上是一种具有压缩效应的钨极气体保护焊应的钨极气体保护焊u 等离子弧等离子弧 电弧焊中的一般电弧，称为电弧焊中的一般电弧，称为自由电弧。自由电弧。等离子弧是基于三等离子弧是基于三种压缩效应的细小收缩

39、种压缩效应的细小收缩电弧，使得弧柱内的电弧，使得弧柱内的 气体（气体（Ar或或N2）完全）完全电离，能量高度集中，电离，能量高度集中，温度高达温度高达16000K以上。以上。工件工件ArH2O钨极钨极喷嘴喷嘴等离子弧原理图等离子弧原理图+-湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering u等离子弧的三种压缩效应：等离子弧的三种压缩效应：机械压缩机械压缩 电弧（气体电离）通过细孔道电弧（气体电离）通过细孔道喷嘴，弧柱受到强力压缩喷嘴，弧柱受到强力压缩；

40、强冷压缩（热压缩）强冷压缩（热压缩）一定压力和流量的冷气，冷气均一定压力和流量的冷气，冷气均匀包围着电弧，使弧柱外围受到匀包围着电弧，使弧柱外围受到强烈冷却，弧柱被进一步压缩。强烈冷却，弧柱被进一步压缩。电磁压缩电磁压缩 带电粒子流自身磁场新生电磁力带电粒子流自身磁场新生电磁力使得弧柱进一步缩小使得弧柱进一步缩小 。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering u特点与应用特点与应用 既可用于既可用于焊接焊接，也可用于，也可用于切割。切割。切割效率

41、高于切割效率高于 氧化切割倍（氧气切割时，切割处金属氧化切割倍（氧气切割时，切割处金属 在纯氧气中燃烧在纯氧气中燃烧)。焊后焊缝宽度和高度均匀一致，焊缝表面光洁焊后焊缝宽度和高度均匀一致，焊缝表面光洁 平滑。平滑。当电流小到当电流小到0.1A时，电弧仍能稳定燃烧，并保时，电弧仍能稳定燃烧，并保 持良好的挺直度和方向性，可用于焊接很薄的持良好的挺直度和方向性，可用于焊接很薄的 箔材。箔材。等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力 强，焊接速度快，生产率高。焊强，焊接速度快，生产率高。焊1012mm的钢的钢 板可依次焊透并双面成形。板可依次焊透并双面成形。湖

42、北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering u应用应用 主要用于焊接或切割不锈钢，合金钢，钨、主要用于焊接或切割不锈钢，合金钢，钨、钼、钴、钛等钼、钴、钛等难熔金属难熔金属，非金属材料；也可用于焊接或，非金属材料；也可用于焊接或切割铜、铝及其合金。主要用于国防工业及尖端技术中，切割铜、铝及其合金。主要用于国防工业及尖端技术中，如钛合金导弹壳体、飞机乃至飞行器的薄壁容器以及微如钛合金导弹壳体、飞机乃至飞行器的薄壁容器以及微型电器、电容的外壳等。型电器

43、、电容的外壳等。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 复复 习习 题题1.1.焊接电弧是怎样的一种物理现象？电弧各区的温度有多焊接电弧是怎样的一种物理现象？电弧各区的温度有多高？高？2.2.何谓焊接热影响区？各区段对焊接接头性能有何影响？何谓焊接热影响区？各区段对焊接接头性能有何影响？3.3.产生焊接应力与变形的原因是什么？如何减小或消除焊产生焊接应力与变形的原因是什么？如何减小或消除焊接应力？如何预防和消除焊接变形？接应力？如何预防和消除

44、焊接变形？4.4.说明电焊条的构成及各部分的作用？说明电焊条的构成及各部分的作用？5.5.等离子弧和一般电弧有何异同？等离子弧切割和氧气切等离子弧和一般电弧有何异同？等离子弧切割和氧气切割的原理和应用有何不同？割的原理和应用有何不同？6.6.试从质量、效率、成本和应用等方面比较焊条电弧焊、试从质量、效率、成本和应用等方面比较焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊和埋弧焊、氩弧焊和co2co2气体保护焊的生产特点？气体保护焊的生产特点？湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEn

45、gineering 四、压力焊与钎焊四、压力焊与钎焊、电阻焊电阻焊式中式中Q电阻热；电阻热；电流（几千安至几万安）；电流（几千安至几万安）；R电阻（工件电阻和）；电阻（工件电阻和）；T通电时间（短）。通电时间（短）。电阻热：电阻热：Q=RT 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 1 1）点焊）点焊 是将焊件装配成搭接接头是将焊件装配成搭接接头后，在两后，在两柱状电极柱状电极间压紧间压紧并使之密贴，加压通电，并使之密贴，加压通电，利用利用电阻

46、热电阻热局部熔化母材局部熔化母材形成焊点的电阻焊方法。形成焊点的电阻焊方法。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 点焊时，先加压使两焊件紧点焊时，先加压使两焊件紧密接触，然后接通电流加热。因密接触，然后接通电流加热。因为两焊件接触处电阻较大，电阻为两焊件接触处电阻较大，电阻热使该处温度迅速升高，金属熔热使该处温度迅速升高，金属熔化，形成液态熔核。化，形成液态熔核。当切断电流，去除压力，两焊当切断电流，去除压力，两焊件接触处的熔核凝固而形成组

47、织件接触处的熔核凝固而形成组织致密的焊点。（电极与焊件接触致密的焊点。（电极与焊件接触处所产生的热量因被导热性好的处所产生的热量因被导热性好的铜或铜合金电极与冷却水传走，铜或铜合金电极与冷却水传走，因此电极和焊件接触处不会焊合。因此电极和焊件接触处不会焊合。原原 理（选讲）理（选讲）湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department

48、of Materials EngineeringEngineering 适用于厚度为适用于厚度为4mm以下的薄板冲压件以下的薄板冲压件.广泛用于飞广泛用于飞行器、车辆、壳罩、仪表壳体和日常生活用品的焊接。行器、车辆、壳罩、仪表壳体和日常生活用品的焊接。东风公司主要用于驾驶室总成，车箱总成。东风公司主要用于驾驶室总成，车箱总成。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 2）缝焊 缝焊示意图缝焊示意图 改用改用滚轮或滚盘电极滚轮或滚盘电极加压通电并

49、滚动，使搭接接头加压通电并滚动，使搭接接头成为连续密封焊缝。主要用于薄板成为连续密封焊缝。主要用于薄板(3mm以下以下)密封性容器的密封性容器的焊接，焊接，如汽车油箱、化工容器等。如汽车油箱、化工容器等。东风公司主要用于汽油箱、消声东风公司主要用于汽油箱、消声器、机油盘等薄壁容器。器、机油盘等薄壁容器。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3 3）对焊对焊工件对接，电阻热来自于被焊工件整个对接面。分为电阻对焊和闪光对焊：电阻焊电阻焊湖北汽车

50、工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 电阻对焊电阻对焊 起先预热，工件起先预热，工件平整端面平整端面全接触并予夹紧，全接触并予夹紧，通电后，电阻热使工件端部迅速加热至塑性状态（碳钢通电后，电阻热使工件端部迅速加热至塑性状态（碳钢100010001200 1200 ），再行施加较大预锻力，断电冷却后），再行施加较大预锻力，断电冷却后获得良好获得良好对接接头。对接接头。闪光对焊闪光对焊 用于用于不平的工件不平的工件对接表面，微接触后通电，对接表面，微接

51、触后通电，先行接触点强热熔化并以爆破而出现火光飞出，形成先行接触点强热熔化并以爆破而出现火光飞出，形成“闪光闪光”，直至接头端部受热熔化，预热后并断电冷，直至接头端部受热熔化，预热后并断电冷却即成却即成对接接头。对接接头。电阻焊电阻焊湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 闪光对焊因氧化夹杂物被闪光带走被挤出，故夹杂少，闪光对焊因氧化夹杂物被闪光带走被挤出，故夹杂少，质量好，强度高，常用于相同或异种材料的焊接。质量好，强度高，常用于相同或异种

52、材料的焊接。常用对接焊头形式常用对接焊头形式对焊还用于刀杆与刀头、管件、钢筋、链条的焊接，对焊还用于刀杆与刀头、管件、钢筋、链条的焊接，接头要求等断面。接头要求等断面。东风公司主要用于钢圈、齿圈、轮毂等零东风公司主要用于钢圈、齿圈、轮毂等零件的焊接。件的焊接。汽车金属轮网用的是闪光对焊汽车金属轮网用的是闪光对焊。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 、摩擦焊、摩擦焊 摩擦焊是利用工件相对旋是利用工件相对旋转转,于接头处于接头处摩擦生热摩擦生

53、热至高温塑至高温塑性状态并性状态并加压加压而获取焊接头。而获取焊接头。特点特点 质量好，可焊质量好，可焊异种异种材料；材料；操作简单，易自动控制，效率高；操作简单，易自动控制，效率高；电能消耗少（为闪光对焊电能消耗少（为闪光对焊 的的1/101/15）；）；但设备要求高，一次性投但设备要求高，一次性投 资大。资大。一般要求等断面对接。一般要求等断面对接。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 连续驱动摩擦焊的工艺过程连续驱动摩擦焊的工艺过程

54、连续驱动摩擦焊是连续驱动摩擦焊是使一个工件高速旋转，使一个工件高速旋转，另一个工件则以相当大另一个工件则以相当大的压力压向旋转件，使的压力压向旋转件，使接头摩擦升温。当加热接头摩擦升温。当加热到塑性状态时，利用制到塑性状态时，利用制动器或断电使旋转件停动器或断电使旋转件停转，同时保持和增大轴转，同时保持和增大轴向压力进行顶锻，直至向压力进行顶锻，直至焊接完成。焊接完成。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 储能式摩擦焊的工艺过程储能式摩擦焊

55、的工艺过程 是将飞轮和一是将飞轮和一个焊件加速到预定个焊件加速到预定速度，使飞轮与电速度，使飞轮与电动机脱开或断电，动机脱开或断电，同时使两工件接触同时使两工件接触并加压，飞轮的动并加压，飞轮的动能转化成热能，当能转化成热能，当飞轮停止转动时，飞轮停止转动时，加压顶锻，完成焊加压顶锻，完成焊接。接。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 摩擦焊的特点摩擦焊的特点a.接头的质量好且稳定接头的质量好且稳定（摩擦焊的温度低于焊件的金属熔摩擦焊的温度

56、低于焊件的金属熔点，热影响区小，组织细密）点，热影响区小，组织细密）b.焊接生产率高、成本低焊接生产率高、成本低（焊接操作简单且不需填充金属，（焊接操作简单且不需填充金属，易于自动控制，生产率高，设备简单、能耗少。易于自动控制，生产率高，设备简单、能耗少。c.适应范围广适应范围广（不仅适用于黑色金属和有色金属、适用于特（不仅适用于黑色金属和有色金属、适用于特种材料、异种材料。种材料、异种材料。d.生产条件好生产条件好（无火花、弧光及尘毒，操作方便、（无火花、弧光及尘毒，操作方便、工人劳动强度小。工人劳动强度小。e.电能消耗少电能消耗少（为闪光对焊的（为闪光对焊的1/101/15）；）；f.设备

57、要求高，一次性投资大。设备要求高，一次性投资大。应用：应用：广泛用于广泛用于圆形工件、棒料管子圆形工件、棒料管子的对接的对接，东风公司主要，东风公司主要用于进、排气阀、刀具、拉杆零件等用于进、排气阀、刀具、拉杆零件等。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 、钎焊 利用易溶钎料利用易溶钎料(熔点比焊件低的钎料熔点比焊件低的钎料)填充入被焊工件填充入被焊工件的装配间隙中靠原子扩散和互溶使焊件连接起来。的装配间隙中靠原子扩散和互溶使焊件连接起来。

58、）硬钎焊）硬钎焊 钎料熔点钎料熔点450，接头强，接头强度度200MPa。用于硬钎焊的钎。用于硬钎焊的钎料有铜基、银基和镍基等。钎料有铜基、银基和镍基等。钎焊工作温度为焊工作温度为9001100。主。主要用于钢质或铜类构件的焊接要用于钢质或铜类构件的焊接，如自行车架、带锯锯条以及如自行车架、带锯锯条以及硬质合金刀片与刀头的焊接等硬质合金刀片与刀头的焊接等。钎焊分为钎焊分为硬钎焊和软钎焊。硬钎焊和软钎焊。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering

59、）软钎料）软钎料钎料熔点钎料熔点4500.6%时，时，钢材塑性较低钢材塑性较低,淬硬倾向很强淬硬倾向很强,焊接焊接性不好。焊前预热，焊后缓冷并加热处理，以减小性不好。焊前预热，焊后缓冷并加热处理，以减小和消除焊接应力，改善焊后组织，以防裂纹。和消除焊接应力，改善焊后组织，以防裂纹。当当WC=0.4%0.6%时时,钢材塑性下降钢材塑性下降,淬硬倾向明显淬硬倾向明显,焊接性相对较差，焊前要预热，焊后要缓冷。焊接性相对较差，焊前要预热，焊后要缓冷。当当WC0.4%时，钢材塑性良好时，钢材塑性良好,无明显淬硬倾向，无明显淬硬倾向，焊接性好，一般情况下不会产生焊接裂纹。焊接性好，一般情况下不会产生焊接裂

60、纹。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 2.低碳钢的焊接低碳钢的焊接 低碳钢含碳量低碳钢含碳量0.25%，塑性好，一般没有淬，塑性好，一般没有淬硬性倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。硬性倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊焊这类钢不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）后也不需要进行热处理（电渣焊除外）因此因此低碳钢低碳钢可以用于各种焊接方法进行焊接，可以用于各种

61、焊接方法进行焊接，用得最广泛的是手工电弧焊、埋弧自动焊、电渣用得最广泛的是手工电弧焊、埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊。焊、气体保护焊和电阻焊。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 3.中、高碳钢的焊接中、高碳钢的焊接 中碳钢碳量在中碳钢碳量在0.256%之间，随含碳量的增加，淬硬之间，随含碳量的增加，淬硬倾向增大，可焊性变差，在焊缝及热影响区中会分别出现倾向增大，可焊性变差，在焊缝及热影响区中会分别出现热裂纹和冷裂纹。热裂纹和冷裂纹

62、。为保证接头质量，需采取下列措施进行保护：为保证接头质量，需采取下列措施进行保护：焊前预热、焊后缓冷焊前预热、焊后缓冷。（减小应力、防止裂纹的产生）。（减小应力、防止裂纹的产生）选用碱性低氢型焊条选用碱性低氢型焊条（焊条中较多的（焊条中较多的CaO能有效的脱能有效的脱去硫和磷，防止裂纹的产生）去硫和磷，防止裂纹的产生）焊件开坡口。焊件开坡口。且采用细焊丝、小电流、多焊层。（能且采用细焊丝、小电流、多焊层。（能获得良好的接头）获得良好的接头）高碳钢中的含碳量大于高碳钢中的含碳量大于0.6%，焊接性能更差，需采，焊接性能更差，需采用更高的预热温度，更严格的工艺措施来保护，用更高的预热温度，更严格的

63、工艺措施来保护，只限于只限于修补工作修补工作。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 4.低合金结构钢的焊接低合金结构钢的焊接低合金钢一般按屈服强度分级低合金钢一般按屈服强度分级 强度级别较低的合金结构钢强度级别较低的合金结构钢（s400MPa），随合金含量），随合金含量的增高，热影响区的的增高，热影响区的淬硬淬硬倾向增大，焊接性能较差。此外，倾向增大，焊接性能较差。此外，接头产生接头产生冷裂纹冷裂纹的倾向也相应的增大，焊前需预热，的倾向也相

64、应的增大，焊前需预热，（150250 C），并加大焊接电流，减少焊速同时选用低），并加大焊接电流，减少焊速同时选用低氢焊条。氢焊条。低碳合金钢由于其优良的力学性能，低碳合金钢由于其优良的力学性能，广泛用于压力容器、广泛用于压力容器、锅炉、桥梁、车辆和船舶等金属结构上。锅炉、桥梁、车辆和船舶等金属结构上。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 5.铸铁补焊铸铁补焊 铸铁的碳含量高，（大于铸铁的碳含量高，（大于2.11%）塑性差，）塑性差，组织不

65、均匀，焊接性能很差，但由于其在机组织不均匀，焊接性能很差，但由于其在机械行业中应用广泛，如能对其在生产中的缺械行业中应用广泛，如能对其在生产中的缺陷或使用中的破损进行焊接修补，可显著提陷或使用中的破损进行焊接修补，可显著提高其经济效益。高其经济效益。因此因此 铸铁的焊接主要是焊补。铸铁的焊接主要是焊补。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 铸铁焊补的特点铸铁焊补的特点1.1.熔合区易产生白口组织和淬硬组织；熔合区易产生白口组织和淬硬组织；2

66、.2.焊缝区易产生焊缝区易产生裂纹裂纹；3.3.焊缝区易产生焊缝区易产生气孔；气孔；4.4.熔池金属熔池金属易流失；易流失；铸铁焊补的方法铸铁焊补的方法 热焊法热焊法焊前将焊件整体或局部焊前将焊件整体或局部预热至预热至600600700700并施焊，焊后缓冷。并施焊，焊后缓冷。用于用于形状复杂，形状复杂，焊后需要机械加工的焊后需要机械加工的重要件重要件。如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Department of Materials EngineeringEngineering 冷焊法冷焊法焊前不预热或低温预热（焊前不预热或低温预热（400 400）的焊补方法。）的焊补方法。主要依靠焊条来调整焊缝的化学成分主要依靠焊条来调整焊缝的化学成分.焊条焊条钢芯铸铁焊条：钢芯铸铁焊条：适用于适用于非加工非加工表面的焊补表面的焊补石墨化铸铁焊条：石墨化铸铁焊条：高钒铸铁焊条：高钒铸铁焊条：镍基铸铁焊条：镍基铸铁焊条：铜基铸铁焊条：铜基铸铁焊条：适用于较大适用于较大灰口铸铁灰口铸