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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章、船舶焊接方法,教学目标:,主要介绍造船工业中常用的焊条电弧焊,（SMAW),、埋弧焊自动焊,(SAW),及气体保护焊,(GSAW),等焊接方法.,对其它焊接方法作简要介绍。,第一节 焊条电弧焊,一、焊条电弧焊的原理及特点,（一）焊条电弧焊的基本原理,焊条电弧焊（也称手工电弧,焊）是利用手工操纵焊条进行焊,接的电弧焊方法。它利用电弧产,生的高温熔化焊条和焊件，使两,块分离的金属熔合在一起，从而,获得牢固的接头，其原理如图,5-1所示。,图5-1 焊条电弧焊的原理示意图,（二）焊条电弧焊的特点,1.设备简单、操作灵活,2.待焊接头装配要求低,3.可焊金属材料种类多,4.焊接生产率低,5.焊缝质量依赖性强,二、电焊条,（一）电焊条分类、组成和作用,分类,：,（1）,焊条按熔渣的化学性质分为两大类,1）酸性焊条：熔渣呈酸性，药皮中含大量SiO,2,、TiO,2,、MnO等氧化,物。,2）碱性焊条：熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCO,3,和 CaF,2,。,（2）焊条按用途,共分为十大类：,结构钢焊条、耐热钢 焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条等，其中应用最广的是 结构钢焊条。,组成,：由药皮和焊芯两部分组成。,作用,：,焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又熔化,填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。,药皮是压涂在焊条芯表面上的涂料层，焊接时形成熔 渣及气体。药皮的主要作用是：(1)保护作用；,(2)冶金作用,(3)改善焊接工艺性能,（二）焊条的型号,主要介绍常用的低碳钢和低合金钢焊条型号的编制方法。,1、低碳钢焊条型号的编制,(1)型号的第一字母“E”表示焊条(electrode)；,(2)“E”后面的两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小,值，单位为MPa；,(3)“E”后面的第三位数字表示焊条的焊接位置；,(4)“E”后面的第三位和第四位数字组合时表示焊接药皮,类型及电流种类;,(5)“E”后面的第五位有时附加“R”表示耐吸潮焊条；,附加“M”表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊,条；附加“-1”表示冲击韧性有特殊规定的焊条。,低碳钢焊条型号举例：,2、低合金钢焊条型号,（1）“E”后面的两位数字焊条系列有50、55、60、70、75、,85六种，分别表示熔敷金属抗拉强度的最小值490MPa,（50 Kgf,mm2）、540MPa（55 Kgf,mm2）、590MPa（60,Kgf,mm2）、690MPa（70 Kgf,mm2）、740MPa（75Kgf,mm2）、830MPa（85 Kgf,mm2）；,（2）“E”后面的第五位为后缀字母，表示熔敷金属的化学成,分分类代号。A1表示碳钼钢焊条；B1、B2、B3、B4、B5表,示铬钼钢焊条；D1、D2、D3表示锰钼钢焊条；G、M、M1、W,表示其它合金焊条；,（3）“E”后面的第六位为附加的化学元素符号，如不具有化,学成分时，该项省略；,（4）对于E50、E55、E60型低氢焊,条的熔敷金属的化学成分分类后缀字母，或附加化学成分,后面加字母“R”时，表示耐吸潮焊条。,（三）常用焊条牌号的编制,主要介绍最常用的第一大类焊条，即结构钢焊条。,结构钢焊条（包括碳钢焊条和低合金焊条）的牌号用“J”,字表示，“J”后面的第一、第二位数字表示焊缝金属的抗拉强,度等级，其系列见表5-2；第三位数字表示焊条药皮类型和焊,接电源种类，见表5-3；数字后面的符号表示焊条的特殊性能,见表5-4，常用焊条牌号和型号的对照见表5-5。,造船行业专用结构钢焊条通常在其牌号前加“C”，即“造,船专用”，如CJ322,CJ422,CJ506等。,（四）焊条的选用和保管,1、,选用原则,（1）考虑母材的力学性能、化学成分和物理性能,（2）考虑船体结构和构件受力情况,（3）考虑结构的工作条件和使用性能,（4）考虑劳动条件和劳动生产率,2、,保管,干燥、避免受潮。特别是碱性焊条，每次使用前都要经烘干处理后才能使用。,三、焊条电弧焊工艺,现代的钢质船舶都采用焊接结构。船体的板与板、骨架与,骨架、板与骨架的连接组成了各种形式的焊接接头。,（一）焊接接头和焊缝的形式及坡口形式的选择,1.焊接接头的形式,焊接接头形式有：对接接头、T形接头、角接接头、搭接,接头、十字接头、端接接头、套接接头、卷边接头、锁底接头,及塞焊接头等几种。其中常用的焊接接头形式有：,对接接头,、,角接接头,、,T形接头,以及,搭接接头,四种。,a）对接接头 b）角接接头 c)T形接头 d)搭接接头,2.焊缝的形式,（）按焊缝在空间位置的不同可分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝等,四种形式如图5-5所示。,（）按焊缝结合形式不同可分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝三种形式；如,图5-6所示。,（）按焊缝断续情况可分为连续焊缝和断续焊缝两种，断续焊缝又可分为交,错式焊缝和并列式焊缝两种如图5-7所示。,3.船体焊接坡口形式的选择,开坡口是为保让电弧能深入焊缝根部，使根部焊透，获得较好,的焊缝成形。,1）坡口形式主要根据接头形式、钢板厚度、焊接方法、施工,方便性、经济性及加工坡口的设备条件等因素来选择。,按照构件厚度和坡口准备的不同，对接接头一般有I形、V形、,X形、U形、双U形、单边V形、单边U形、k形坡口等几种形式。常用,的坡口形式及其适用板厚如图5-3所示。,图5-3对接焊缝坡口形式,2）船体结构中的角焊缝一般均不开坡口，但对承受,较大的载荷、高应力及对结构强度有特殊要求的角焊缝,（例如主机基座及舷顶列板与强力甲板边板的角焊缝）则,应根据“规范”规定或设计要求开单边V形或K形坡口。,3）厚度为630mm钢板的对接可选用V形坡口；厚度,为1260mm钢板的对接可选用X形坡口；U形坡口基于加,工困难，必要时仅在厚度大于40mm钢板及铸钢件的对接时,使用。,4）在胎架或船台上装焊的板缝，当选用V形坡口时，,开坡口的一则一般应位于没有骨架的一面。带仰焊的板,缝，可选用不对称的X形坡口或预先用焊条电弧焊打底的,自动焊接头形式，对坡口尺寸的选定应考虑尽量减小手工,仰焊的工作量，并为气刨、焊接的操作提供方便。,（二）焊接规范参数,焊条电弧焊的焊接规范，主要是对焊接电流的大小和焊条直,径的选择，至于焊接速度和电弧长度，通常由焊工根据焊条牌号,和焊缝所在空间的位置，在施焊过程中适度调节。,1.焊条直径的选择,焊条直径主要取决于焊件厚度、接头形式、焊,缝位置、焊层,（道）数等因素。根据焊件厚度平焊时焊条的选用原则：一般当,焊件板厚t4mm时，焊条直径d=t；当t4mm时，常采用多层焊，,焊条直径为4mm-6mm。,立焊时，焊条直径一般不超过5,mm,；仰焊,时则不应超过4,mm,。,2.焊接电流的选择,焊接电流大小根据焊条直径来选择。焊接电流选择亦可用经,验公式进行估算，估算公式为：,I=,（,3055,）d，,式,中I-焊接电流（A）；d-焊条直径（mm）；,总之，在保证焊缝质量的前提下，应尽量采用较粗的焊条，,较大的焊接电流，并适当提高焊接速度，以提高生产率。,（三）焊条电弧焊设备,焊条电弧焊的电源设备分三类：包括交流电弧焊电源、,直流弧焊电源、逆变弧焊电源。,（四）高效焊条电弧焊,下面介绍目前我国造船厂已推广应用的几种高效焊条电,弧焊的方法。,1.高效焊条和专用焊条,1）高效率铁粉焊条,2）立向下焊专用焊条,2.高效率重力焊接法,3.焊条电弧焊单面焊双面成形,第二节 埋弧自动焊,埋弧自动焊是船舶建造中使用最广泛的一种生产率较高的机械,化焊接方法。本节将主要介绍埋弧自动焊的原理、特点及应用范围；,埋弧自动焊所用的焊接材料及焊接工艺；最后简要介绍高效埋弧自,动焊方法。,一、埋弧自动焊的原理、特点及应用范围,（一）埋弧自动焊的焊接过程及原理,电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称为埋弧焊。,图511 埋弧焊纵向截面图,图5-12 埋弧焊过程示意,埋弧自动焊：,是利用专门的机械设备自动完成手工电弧焊中的,引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作，,并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。,焊接过程：,埋弧焊的焊接过程可概括为：自动送丝；引弧；焊剂,自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下燃烧。,（二）埋弧焊的特点及应用范围,1 埋弧焊的主要优点：,（1）焊接生产率高,（2）焊缝质量好,（3）焊接成本较低,（4）焊件变形小,（5）劳动条件好,2埋弧焊的主要缺点：,（1）难以在空间位置施焊,（2）由于埋弧焊所用焊剂的主要成分是SiO,2,、MnO等，难以用于焊,接铝、钛等易氧化的金属及其合金。,（3）对焊件装配质量要求高,（4）不适合焊接薄板和短焊缝,3 应用范围,总之，埋弧焊适用于低碳钢及合金结构钢中厚板水平长焊缝的焊接,二、埋弧自动焊焊接材料,三、埋弧自动焊工艺,（一）埋弧焊的焊前准备,埋弧焊的焊前准备包括焊件的坡口加工、焊件的清理与装配、,焊丝表面清理及焊剂烘干、焊机检查与调整等工作。,（二）埋弧自动焊的工艺方法,1,对接接头的埋弧焊,（1）双面埋弧焊,1）不留间隙双面焊；,2）预留间隙双面焊，如图,513所示；,3）开坡口双面焊；,4）焊条电弧焊封底双面焊。,图 513,焊剂垫结构原理,1焊件；2石棉板；3焊剂；,4充气橡皮管；5熔渣。,（2）单面埋弧焊(单面焊双面成形自动焊),1）在铜衬垫上焊接,，如图514所示；,2）在焊剂垫上焊接；,3）在热固法焊剂垫上焊接。,（3）对接接头环缝埋弧焊,图514 铜衬垫法,a)铜衬 b)焊剂铜垫,图517 环缝埋弧焊焊丝,偏移位置示意图,2,T形接头和搭接接头的埋弧焊,T形接头和搭接接头的焊缝均是角焊缝，用埋弧焊时可采,用船形焊和横角焊两种形式,如图522所示。小焊件及焊件,易翻转时则用船形焊；大焊件及焊件不易翻转时则用横角焊。,图518 T形接头和搭接接头的埋弧焊,a)船形焊缝埋弧焊示意图 b)横角焊缝埋弧焊示意图,（三）埋弧自动焊的工艺参数,1焊接电流,当其它条件不变时，焊接电流的增加，则焊缝熔深和余,高都增加，而焊缝宽度几乎保持不变（或略有增加）。电流,是决定熔深的主要因素。,焊接电流对焊缝成形的影响 B-熔宽；H-熔深；a-余高,2焊接电压,其它工艺参数不变时，焊接电压对焊缝成形影响是电弧,电压增大，则焊缝宽度显著增加而焊缝熔深和余高略有减少，,所以焊接电压是决定熔宽的主要因素。,电弧电压对焊缝成形的影响,B-,熔宽；,H-,熔深；,a-,余高,3焊接速度,其它参数不变时，焊接速度增加时，焊缝熔深和焊缝宽,度都大为下降。,4焊丝直径与伸出长度,焊接电流不变时，减少焊丝直径，因电流密度增加，熔,深增大，焊缝成形系数减少。焊丝伸出长度增加时，熔敷速,度和熔敷金属增加。,5 焊丝倾角,单丝焊时焊件放在水平位置，焊丝与工件垂直，当采用,前倾焊时，焊缝成形系数增加，熔深浅，焊缝宽，一般适用,于薄板焊接，焊丝后倾时，焊缝成形不良，一般只用于多丝,焊的前导焊丝。,6焊件位置的影响,当进行上坡焊时，与焊丝前倾作用相同；下坡焊的情况,正好相反。,四、埋弧自动焊设备,埋弧自动焊机主要由焊接电源、控制箱、焊接小车三部,分组成，适合于水平位置或水平面倾斜不大于15的各种对,接、角接和搭接接头的焊接，也可借助滚轮转胎焊接圆筒形,焊件的内外环逢。目前国内使用最普通的埋弧焊机是MZ-,1000型和MZ1-1000型两种。,图519 MZ-1000型埋弧自动焊小车,第三节 气体保护焊,主要介绍船厂常用的二氧化碳气体保护焊和氩弧焊,一、CO,2,气体保护焊,（一）CO,2,气体保护焊的原理、特点及应用,二氧化碳气体保护焊（也称CO,2,焊）在我国造船行业已,经发展成为一种重要的焊接方法，并已逐步取代焊条电弧焊。,1 CO,2,焊的基本原理,CO,2,焊是用CO,2,作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产,生的电弧来熔化金属的一种电弧焊接法。,图526 CO2焊的,基本原理示意图,2、CO,2,焊的特点及应用,优点：,（1）焊接成本低；,（2）生产
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