3-1焊接方法分析

第第3 3章章 连接成形连接成形 第第1节节 焊接方法焊接方法及其应用及其应用 第第3 3章章 连接成形连接成形（1 1）如何）如何“引燃引燃”焊接电弧焊接电弧 引论引论.焊接电弧焊接电弧一一.熔焊熔焊 以电弧焊为主以电弧焊为主 第第3 3章章 连接成形连接成形（2）电弧的组成与产热）电弧的组成与产热 电弧的组成：电弧的组成：阴极区弧柱区阳极区阴极区弧柱区阳极区（3 3）直流正接与直流反接直流正接与直流反接 采用直流弧焊电源焊接时，工采用直流弧焊电源焊接时，工件接正极，焊条接负极，称为正接。件接正极，焊条接负极，称为正接。工件接负极，焊条接正极，称为反工件接负极，焊条接正极，称为反接。接。用交流弧焊电源焊接时，不存用交流弧焊电源焊接时，不存在正、反接问题。在正、反接问题。第第3 3章章 连接成形连接成形1、焊条电弧焊（手工电弧焊）、焊条电弧焊（手工电弧焊）电弧将焊条和工件局部加电弧将焊条和工件局部加热到熔化状态，焊条端部熔化热到熔化状态，焊条端部熔化后的熔滴和熔化的母材融合一后的熔滴和熔化的母材融合一起形成熔池，随着电弧向前移起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池液态金属逐步冷却结动，熔池液态金属逐步冷却结晶，最终形成焊缝。晶，最终形成焊缝。（1 1）焊条电弧焊）焊条电弧焊原理及过程原理及过程 适用于碳钢、低合金钢、不锈钢等金适用于碳钢、低合金钢、不锈钢等金属材料的焊接。属材料的焊接。适合全位置焊。适合全位置焊。第第3 3章章 连接成形连接成形 （2 2）焊条及其选用焊条及其选用 焊条由焊芯和涂层组成。焊条由焊芯和涂层组成。焊芯采用焊接专用金属丝，它既是电焊芯采用焊接专用金属丝，它既是电极，又是填充金属。极，又是填充金属。涂层（药皮）是矿石粉末、铁合金粉、涂层（药皮）是矿石粉末、铁合金粉、有机物和化工制品等原料按一定比例有机物和化工制品等原料按一定比例配制后压涂在焊芯表面上的。配制后压涂在焊芯表面上的。1.1.改善焊条的焊接工艺性能改善焊条的焊接工艺性能;2.2.保护焊接区域保护焊接区域;气体熔渣气体熔渣3.3.焊缝冶金，提高焊缝性能焊缝冶金，提高焊缝性能.脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金 第第3 3章章 连接成形连接成形关于酸性焊条与碱性焊条关于酸性焊条与碱性焊条 1 1、酸性焊条药皮组分氧化性大于碱性焊条药皮组分。、酸性焊条药皮组分氧化性大于碱性焊条药皮组分。2 2、酸性焊条对水、锈产生气孔的敏感性不大，焊条在使、酸性焊条对水、锈产生气孔的敏感性不大，焊条在使用前经用前经7575150150烘焙烘焙1h1h；而碱性焊条对水、锈产生气孔；而碱性焊条对水、锈产生气孔的敏感性较大，焊条在使用前经的敏感性较大，焊条在使用前经350350400400烘焙烘焙1 12h2h。3 3、酸性焊条电弧稳定优于、酸性焊条电弧稳定优于 碱性焊条。碱性焊条。4 4、酸性焊条焊缝成形优于、酸性焊条焊缝成形优于碱性焊条焊缝成形碱性焊条焊缝成形 第第3 3章章 连接成形连接成形关于酸性焊条与碱性焊条关于酸性焊条与碱性焊条 5 5、酸性焊条合金元素过渡效果差；而碱性焊条合金元素、酸性焊条合金元素过渡效果差；而碱性焊条合金元素过渡效果好；过渡效果好；6 6、酸性焊条焊缝中的含氢量高；而碱性焊条焊缝中的含酸性焊条焊缝中的含氢量高；而碱性焊条焊缝中的含氢量低；氢量低；7 7、酸性焊条抗裂性较差；而碱性焊条抗裂性好；酸性焊条抗裂性较差；而碱性焊条抗裂性好；8 8、酸性焊条焊缝常、低温冲击性能低于碱性焊条。、酸性焊条焊缝常、低温冲击性能低于碱性焊条。酸性焊条：一般场合酸性焊条：一般场合碱性焊条：非常重要的结构件碱性焊条：非常重要的结构件 第第3 3章章 连接成形连接成形焊条的选用原则（结构钢构件）焊条的选用原则（结构钢构件）根据母材金属类别选择相应同类的焊条。根据母材金属类别选择相应同类的焊条。例如，焊接低碳钢或低合金钢时，应选用结构钢焊条。例如，焊接低碳钢或低合金钢时，应选用结构钢焊条。而焊接不锈钢或耐热钢时，则应选用相应型号的焊条。而焊接不锈钢或耐热钢时，则应选用相应型号的焊条。应保证焊缝性能与母材性能相同或相近；应保证焊缝性能与母材性能相同或相近；焊条工艺性能要满足施焊操作的需要。焊条工艺性能要满足施焊操作的需要。例如，向下立焊、管道焊接、底层焊、例如，向下立焊、管道焊接、底层焊、盖面焊、重力焊时，可选用相应的专用盖面焊、重力焊时，可选用相应的专用 焊条。焊条。第第3 3章章 连接成形连接成形（1）埋弧焊的）埋弧焊的基本原理基本原理2、埋弧焊、埋弧焊 第第3 3章章 连接成形连接成形 （2 2）焊剂的作用）焊剂的作用 相当于焊条的药皮相当于焊条的药皮1.1.保护电弧和熔池，防止焊保护电弧和熔池，防止焊缝金属的氧化、氮化和合缝金属的氧化、氮化和合金元素的蒸发与烧损金元素的蒸发与烧损;2.2.使焊接过程稳定使焊接过程稳定;3.3.焊剂还有脱氧和渗合金的焊剂还有脱氧和渗合金的作用，与焊丝配合使用，作用，与焊丝配合使用，使焊缝金属获得所需的化使焊缝金属获得所需的化学成分和学成分和力学性能。力学性能。第第3 3章章 连接成形连接成形焊接效率高：操作机械化，焊接电流大，焊丝连续送进焊接效率高：操作机械化，焊接电流大，焊丝连续送进焊缝质量好：熔渣隔绝空气的保护效果好，电弧区主要成焊缝质量好：熔渣隔绝空气的保护效果好，电弧区主要成分是分是COCO，焊缝金属中含氮量和含氧量大大降低，焊缝金属中含氮量和含氧量大大降低劳动条件好：没有弧光辐射；自动化操作劳动条件好：没有弧光辐射；自动化操作（3）埋弧焊的优缺点埋弧焊的优缺点适应性不强：适应性不强：1 1）主要适用于水平位置焊缝焊接；主要适用于水平位置焊缝焊接；2 2）主要适应与碳钢、低合金钢、不锈钢的焊接；难以用来）主要适应与碳钢、低合金钢、不锈钢的焊接；难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金；焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金；3 3）只适于长直焊缝和大直径环焊缝的焊接；只适于长直焊缝和大直径环焊缝的焊接；4 4）电弧电场强度较大，电流小于）电弧电场强度较大，电流小于100A100A时，电弧的稳定性时，电弧的稳定性 不好，因此不适合焊接厚度小于不好，因此不适合焊接厚度小于1mm1mm的薄板。的薄板。第第3 3章章 连接成形连接成形（1 1）焊前准备）焊前准备 焊接区的清理、开坡口、被焊接件的焊接区的清理、开坡口、被焊接件的装配及固定、安装电弧引入板和引出板。装配及固定、安装电弧引入板和引出板。（2 2）主要焊接形式）主要焊接形式平板对焊：一般采用双面平板对焊：一般采用双面焊接的方法。有时为提高焊接的方法。有时为提高效率也可采用单面焊双面效率也可采用单面焊双面成形的焊接工艺方法。成形的焊接工艺方法。环焊缝的焊接：焊丝起弧环焊缝的焊接：焊丝起弧点应与环的中心线偏离一点应与环的中心线偏离一距离（约距离（约202040mm40mm）以防）以防止熔池金属的流淌。止熔池金属的流淌。（4）埋弧焊工艺埋弧焊工艺 第第3 3章章 连接成形连接成形 （5）埋弧焊应用埋弧焊应用 埋弧焊主要适埋弧焊主要适用于主要用于压力用于主要用于压力容器的环缝焊和直容器的环缝焊和直焊缝、锅炉冷却壁焊缝、锅炉冷却壁的长直缝焊接、船的长直缝焊接、船舶和潜艇壳体的焊舶和潜艇壳体的焊接、大型起重机械接、大型起重机械和冶金机械的焊接和冶金机械的焊接等。等。第第3 3章章 连接成形连接成形 3、气体保护焊、气体保护焊以熔化极气体保护焊为主以熔化极气体保护焊为主v GMAWGMAW 是一种使用持续送进的焊丝作为电极及填充金属，是一种使用持续送进的焊丝作为电极及填充金属，使用气体作为保护气的弧焊方法使用气体作为保护气的弧焊方法.v GMAWGMAW 也称为也称为 MIGMIG(Metal Inert Gas)(Metal Inert Gas)或者或者MAGMAG（Metal Active Gas Metal Active Gas）。）。v 熔敷效率高，高的生产率。熔敷效率高，高的生产率。第第3 3章章 连接成形连接成形（1 1）熔化极惰性气体保护焊（）熔化极惰性气体保护焊（MIGMIG）采用惰性气体作为保护介质，以焊丝作为电极。采用惰性气体作为保护介质，以焊丝作为电极。MIGMIG焊所焊所用电流较大，熔深较深，适用于焊接用电流较大，熔深较深，适用于焊接8 825mm25mm的焊件。的焊件。焊接冶金过程简单，容易获得优质焊缝焊接冶金过程简单，容易获得优质焊缝 第第3 3章章 连接成形连接成形 （2 2）C CO O2 2气体保护焊气体保护焊 C CO O2 2气体保护焊的特点气体保护焊的特点1)1)在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面效果良好。在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面效果良好。2)CO22)CO2电弧的穿透力强熔深大，而且焊丝的熔化率高，熔敷速电弧的穿透力强熔深大，而且焊丝的熔化率高，熔敷速度快，生产率高。度快，生产率高。3)CO23)CO2气体来源广、价格低，耗电低，焊接成本只有埋弧焊和气体来源广、价格低，耗电低，焊接成本只有埋弧焊和焊条手弧焊的焊条手弧焊的4040 50%50%左右。左右。4)4)适用范围广，适用范围广，主要用于焊接低碳钢主要用于焊接低碳钢、低合金钢低合金钢，全位置焊全位置焊；5)5)薄板可焊到薄板可焊到1mm1mm左右，最厚几乎不受限制（采用多层焊）；左右，最厚几乎不受限制（采用多层焊）；6)6)焊接薄板时，变形小。焊接薄板时，变形小。7）抗锈能力较强，焊缝含氢量低，抗裂性好。）抗锈能力较强，焊缝含氢量低，抗裂性好。8）焊后不需要清渣。又因是明弧，便于监视和控制，有利于实）焊后不需要清渣。又因是明弧，便于监视和控制，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。现焊接过程的机械化和自动化。第第3 3章章 连接成形连接成形 (3)钨极氩弧焊（钨极氩弧焊（TIG）用钨作为电极，用氩气进行保用钨作为电极，用氩气进行保护的焊接方法。焊接电流受到限护的焊接方法。焊接电流受到限制，主要用于焊薄板制，主要用于焊薄板。第第3 3章章 连接成形连接成形钨极氩弧焊的特点与应用钨极氩弧焊的特点与应用2.2.能够焊接易氧化的有色金属及其合金、不锈钢、高温合金、能够焊接易氧化的有色金属及其合金、不锈钢、高温合金、钛、铌、锆等难熔和活性金属。钛、铌、锆等难熔和活性金属。3.3.由于钨电极的载流能力有限，电弧功率受到限制，致使熔由于钨电极的载流能力有限，电弧功率受到限制，致使熔深浅，焊速低，所以深浅，焊速低，所以TIG TIG 焊一般只适于厚度小于焊一般只适于厚度小于6mm6mm的工件。的工件。思考：为了保护钨电极，钨极思考：为了保护钨电极，钨极氩弧焊一般应采用直流正接，氩弧焊一般应采用直流正接，还是直流反接？为什么？还是直流反接？为什么？1.1.易维持恒定的电弧长度，焊接过程稳定，焊缝质量优良。易维持恒定的电弧长度，焊接过程稳定，焊缝质量优良。第第3 3章章 连接成形连接成形 4 4、其他熔焊方法、其他熔焊方法电子束焊电子束焊等离子弧焊等离子弧焊激光焊激光焊 第第3 3章章 连接成形连接成形二、压焊二、压焊 电阻焊电阻焊电阻点焊电阻点焊 电阻缝焊电阻缝焊 电阻对焊电阻对焊 摩擦焊摩擦焊 扩散焊扩散焊 超声波焊超声波焊 高频焊高频焊 爆炸焊爆炸焊 第第3 3章章 连接成形连接成形1、电阻焊、电阻焊 利用电流通过焊利用电流通过焊件及其接触处所件及其接触处所产生的电阻热将产生的电阻热将焊件局部加热到焊件局部加热到塑性或半熔化状塑性或半熔化状态然后在压力下态然后在压力下形成焊接接头的形成焊接接头的方法。方法。主要有：电阻点主要有：电阻点焊、缝焊、电阻焊、缝焊、电阻对焊对焊 第第3 3章章 连接成形连接成形（1 1）电阻点焊）电阻点焊 用圆柱形电用圆柱形电极压紧工件、极压紧工件、通电保持获通电保持获得焊点的电得焊点的电阻焊方法阻焊方法 第第3 3章章 连接成形连接成形电阻点焊工艺要点电阻点焊工艺要点 电阻点焊的工艺参数主要有电阻点焊的工艺参数主要有电流电流、电压电压、焊接时间焊接时间和和压力的形式压力的形式等；等；点焊主要用于汽车、点焊主要用于汽车、飞机等薄板结构的大飞机等薄板结构的大批量生产。批量生产。点焊时的分流现象及其防止：点焊时的分流现象及其防止：点焊时已形成的焊点上会通过一定的电流使待焊点的焊点焊时已形成的焊点上会通过一定的电流使待焊点的焊接电流减小的现象。接电流减小的现象。第第3 3章章 连接成形连接成形 用连续转动的盘状电极代替柱形电极进行焊接，获用连续转动的盘状电极代替柱形电极进行焊接，获得相互重叠的连续焊缝，焊缝具有密封性。得相互重叠的连续焊缝，焊缝具有密封性。缝焊主要用于低缝焊主要用于低压容器（如汽车油箱）压容器（如汽车油箱）的焊接。的焊接。缝焊时由于分流严重，故其焊接电流缝焊时由于分流严重，故其焊接电流一般为点焊时的一般为点焊时的1.51.52 2倍。倍。（2 2）电阻缝焊）电阻缝焊 第第3 3章章 连接成形连接成形（3 3）电阻对焊与闪光对焊电阻对焊与闪光对焊 第第3 3章章 连接成形连接成形 2 2、摩擦焊、摩擦焊（1）传统摩擦焊）传统摩擦焊 常见的方法有常见的方法有旋转式摩擦焊旋转式摩擦焊、往复式摩擦焊往复式摩擦焊等。等。第第3 3章章 连接成形连接成形（2）搅拌摩擦焊）搅拌摩擦焊 第第3 3章章 连接成形连接成形（3）摩擦焊的特点）摩擦焊的特点 摩擦焊的主要优点摩擦焊的主要优点1 1）焊件接头品质好而稳定；）焊件接头品质好而稳定；2 2）合适于异种金属的焊接；）合适于异种金属的焊接；3 3）生产率高；）生产率高；4 4）金属变形小，接头在焊前不需清理，接头上的飞边有时可不）金属变形小，接头在焊前不需清理，接头上的飞边有时可不去除，焊接时不需填充材料及保护，本显著降低；去除，焊接时不需填充材料及保护，本显著降低；5 5）易实现自动化，操作技术简单）易实现自动化，操作技术简单.摩擦焊的缺点摩擦焊的缺点1 1）对非圆形截面工件焊接困难；）对非圆形截面工件焊接困难；2 2）对于横截面积很大的工件的焊接亦存在困难。）对于横截面积很大的工件的焊接亦存在困难。3 3）对于难以夹持的零件不易焊接。）对于难以夹持的零件不易焊接。4 4）对于摩擦系数特别小和易碎的材料难以焊接。）对于摩擦系数特别小和易碎的材料难以焊接。5 5）一次性投资大）一次性投资大 第第3 3章章 连接成形连接成形三、三、钎钎 焊焊1 1、钎焊工艺过程、钎焊工艺过程1 1）将表面清洗好的工件以搭接的形式装配在一起；）将表面清洗好的工件以搭接的形式装配在一起；2 2）将钎料放在接头间隙附近或接头间隙中间；）将钎料放在接头间隙附近或接头间隙中间；3 3）加热至稍高于钎料熔点的温度使钎料熔化并充满间隙；）加热至稍高于钎料熔点的温度使钎料熔化并充满间隙；凝固冷却后即形成接头。凝固冷却后即形成接头。2 2、钎焊分类、钎焊分类1 1）硬钎焊硬钎焊 (钎料的熔点在钎料的熔点在450450以以上上)2)2)软钎焊软钎焊 (钎料熔点在钎料熔点在450450以以下下)软钎焊软钎焊 第第3 3章章 连接成形连接成形(1)工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，变形也小。接头光滑平工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确。整，工件尺寸精确。(2)可焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别也没有严格限制。可焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别也没有严格限制。(3)工件整体加热钎焊时，可同时钎焊多条工件整体加热钎焊时，可同时钎焊多条(甚至上千条甚至上千条)接缝组成的复杂形接缝组成的复杂形状构件，生产率很高。状构件，生产率很高。(4)设备简单，投资费用少。设备简单，投资费用少。3 3、钎焊的特点、钎焊的特点 但钎焊的接头强但钎焊的接头强度较低，尤其是动载度较低，尤其是动载强度低，允许的工作强度低，允许的工作温度不高，焊前清整温度不高，焊前清整要求严格。要求严格。硬钎焊硬钎焊