1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械制造基礎(chǔ)焊接機(jī)械制造基礎(chǔ)焊接第1頁(yè)/共120頁(yè) 焊接是利用加熱或加壓（或者加熱和加壓），使分離的兩部分金屬靠得足夠近，原子互相擴(kuò)散，形成原子間的結(jié)合的連接方法。在機(jī)械制造、建筑、車(chē)輛、石油化工、原子能、航空航天等部門(mén)得到廣泛運(yùn)用。焊接的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）連接性能好，密封性好，承壓能力高 ；2）省料，重量輕，成本低；3）加工裝配工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短 ；4）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 第2頁(yè)/共120頁(yè)缺點(diǎn)：1）焊接結(jié)構(gòu)是不可拆卸的，更換修理不便 ；2）焊接接頭的組織和性能往往要變壞；3）要產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形； 4）會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等。 焊接方法可分為：

2、1）熔焊：利用局部加熱的方法，把工件的焊接處加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，然后冷卻結(jié)晶，形成焊縫，將兩部分金屬連接成為一個(gè)整體的工藝方法。 2）壓焊：在焊接過(guò)程中需要加壓的一類(lèi)焊接方法。3）釬焊：利用熔點(diǎn)比母材低的填充金屬熔化后，填充接頭間隙并與固態(tài)的母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。 第3頁(yè)/共120頁(yè)第 1節(jié) 焊接成形基礎(chǔ)4.1.1 熔焊的冶金過(guò)程 焊接電弧 熔焊的焊接過(guò)程是利用熱源先把工件局部加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，然后隨著熱源向前移去，熔池液體金屬冷卻結(jié)晶，形成焊縫。其焊接過(guò)程包括熱過(guò)程、冶金過(guò)程和結(jié)晶過(guò)程。根據(jù)熱源的不同可分為氣焊 、電弧焊、電渣焊、激光焊、電子束焊、等

3、離子弧焊等。以下以電弧焊為例來(lái)分析。1. 焊接電弧的產(chǎn)生 焊接電弧是在焊條與工件之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈、持久又穩(wěn)定的氣體放電現(xiàn)象。焊接引弧時(shí)，焊條和工件瞬間接第4頁(yè)/共120頁(yè)觸形成短路，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生強(qiáng)烈電阻熱使接觸點(diǎn)熔化甚至蒸發(fā)，當(dāng)焊條提起時(shí)，在電場(chǎng)作用下，熱的金屬發(fā)射大量電子，電子碰撞氣體使之電離，正、負(fù)離子和電子構(gòu)成電弧。2. 焊接電弧的結(jié)構(gòu) 電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成，如圖4-1所示。1）陰極區(qū)：電子發(fā)射區(qū)，熱量約占36%，平均溫度2400K；2）陽(yáng)極區(qū)：受電子轟擊區(qū)域，熱量約占43%，平均溫度2600K；3）弧柱區(qū)：陰、陽(yáng)兩極間區(qū)域，幾乎等于電弧長(zhǎng)度，熱量21%，弧柱中心溫度可

4、達(dá)60008000K。圖4-1 電弧的結(jié)構(gòu)示意圖第5頁(yè)/共120頁(yè) 焊接的冶金過(guò)程 焊接的冶金過(guò)程如圖4-2所示,母材、焊條受電弧高溫作用熔化形成金屬熔池，將進(jìn)行熔化、氧化、還原、造渣、精煉及合金化等物理、化學(xué)過(guò)程。 金屬與氧的作用對(duì)焊接質(zhì)量影響最大，氧與多種金屬發(fā)生氧化反應(yīng)：FeOOFeMnOOMn2SiO2OSi32OCr3O2Cr32OAl3O2Al圖4-2 焊條電弧焊過(guò)程第6頁(yè)/共120頁(yè) 能溶解在液態(tài)金屬中的氧化物（如氧化亞鐵），冷凝時(shí)因溶解度下降而析出，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量，如圖4-3所示；而大部分金屬氧化物（如硅、錳化合物）不溶于液態(tài)金屬，可隨渣浮出，凈化熔池，提高焊縫

5、質(zhì)量。 氫易溶入熔池，在焊縫中形成氣孔，或聚集在焊縫缺陷處造成氫脆。 其次空氣中的氮?dú)庠诟邷貢r(shí)大量溶于液體金屬，冷卻結(jié)晶時(shí)，氮溶解度下降，如圖4-4所示；析出的氮在焊縫中形成氣孔，部分還以針狀氮化物（Fe4N）形式析出；焊縫中含氮量提高，使焊縫的強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性劇烈下降。 第7頁(yè)/共120頁(yè) 焊縫的冶金過(guò)程與一般冶金過(guò)程比較，具有以下特點(diǎn)：1）金屬熔池體積小，熔池處于液態(tài)時(shí)間短，冶金反應(yīng)不充分；2）熔池溫度高，使金屬元素強(qiáng)烈的燒損和蒸發(fā)，冷卻速度快，易產(chǎn)生應(yīng)力和變形，甚至開(kāi)裂。 為保證焊縫質(zhì)量，可從兩方面采取措施：1）減少有害元素進(jìn)入熔池，主要采用機(jī)械保護(hù)，如焊條藥皮、埋弧焊焊劑和氣

6、體保護(hù)焊的保護(hù)氣體（CO2，氬氣）等）。2）清除已進(jìn)入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊條藥皮里加合金元素進(jìn)行脫氧、去氫、去硫、滲合金等。 第8頁(yè)/共120頁(yè) 焊接熱循環(huán) 焊接熱循環(huán)：在焊接加熱和冷卻過(guò)程中，焊接接頭上某點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的過(guò)程如圖4-5所示。不同點(diǎn)，其熱循環(huán)不同，即最高加熱溫度、加熱速度和冷卻速度均不同。對(duì)焊接質(zhì)量起重要影響的參數(shù)有：最高加熱溫度、在過(guò)熱溫度11000C以上停留時(shí)間和冷卻速度等。其特點(diǎn)是加熱和冷卻速度都很快。對(duì)易淬火鋼，焊后發(fā)生空冷淬火，對(duì)其他材料，易產(chǎn)生焊接變形、應(yīng)力及裂紋。 圖4-5 焊接熱循環(huán)曲線第9頁(yè)/共120頁(yè) 以低碳鋼為例，說(shuō)明焊接過(guò)

7、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(huán)的影響，焊縫附近的母材組織或性能發(fā)生變化的區(qū)域，叫焊接熱影響區(qū)。熔焊焊縫和母材的交界線叫熔合線。熔合線兩側(cè)有一個(gè)很窄的焊縫與熱影響區(qū)的過(guò)渡區(qū)，叫熔合區(qū)。焊接接頭由焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成。圖4-6 低碳鋼焊接接頭的組織變化 焊接接頭組織與性能第10頁(yè)/共120頁(yè)1.焊縫區(qū) 焊接熱源向前移去后，熔池液體金屬迅速冷卻結(jié)晶，結(jié)晶從熔池底部未熔化的半個(gè)晶粒開(kāi)始，垂直熔合線向熔池中心生長(zhǎng)，呈柱狀樹(shù)枝晶，如圖4-7所示；結(jié)晶過(guò)程中將在最圖4-7 焊縫的柱狀樹(shù)枝晶后結(jié)晶部位產(chǎn)生成分偏析。同時(shí)焊縫組織是從液體金屬結(jié)晶的鑄態(tài)組織，晶粒粗大

8、，成分偏析，組織不致密。但由于熔池小，冷卻快，化學(xué)成分控制嚴(yán)格，碳、硫、磷都較低，并含有一定合金元素，故可使焊縫金屬的力學(xué)性能不低于母材。2.熔合區(qū) 化學(xué)成分不均勻，組織粗大，往往是粗大的過(guò)熱組織或粗大的淬硬組織，使強(qiáng)度下降，塑性、韌性極差，產(chǎn)生裂紋和脆性破壞，其性能是焊接接頭中最差的。第11頁(yè)/共120頁(yè)3. 熱影響區(qū) 熱影響區(qū)各點(diǎn)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(qū)可分為過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)和再結(jié)晶區(qū)。 1）過(guò)熱區(qū)：最高加熱溫度在11000C以上的區(qū)域，晶粒粗大，甚至產(chǎn)生過(guò)熱組織。塑性和韌性明顯下降，是熱影響區(qū)中力學(xué)性能最差的部位。2）正火區(qū)：最高加熱溫度

9、在Ac3至11000C的區(qū)域，焊后空冷得到晶粒較細(xì)小的正火組織，力學(xué)性能較好。3）部分相變區(qū)：最高加熱溫度在Ac1至Ac3的區(qū)域，只有部分組織發(fā)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12頁(yè)/共120頁(yè) 低碳鋼焊接接頭的組織、性能變化如圖4-8所示，熔合區(qū)和過(guò)熱區(qū)性能最差，熱影響區(qū)越小越好，其影響因素有焊接方法、焊接規(guī)范、接頭形式等。4. 影響焊接接頭性能的因素 焊接接頭的力學(xué)性能決定于它的化學(xué)成分和組織。具體有：1）焊接材料、焊絲和焊劑都要影響焊縫的化學(xué)成分。2）焊接方法，一方面影響組織粗細(xì)，一方面影響有害雜質(zhì)含量。圖4-8 低碳鋼焊接接頭的性能分布第13頁(yè)/共1

10、20頁(yè)3）焊接工藝。焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量（如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱(chēng)，叫焊接工藝參數(shù)。線能量:指熔焊時(shí)，焊接能源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的能量。顯然焊接工藝參數(shù)，影響焊接接頭輸入能量的大小，影響焊接熱循環(huán)，從而影響熱影響區(qū)的大小和接頭組織粗細(xì)。4）焊后熱處理：如正火，能細(xì)化接頭組織，改善性能。5）接頭形式、工件厚度、施焊環(huán)境溫度和預(yù)熱等均會(huì)影響焊后冷卻速度，從而影響接頭的組織和性能。 第14頁(yè)/共120頁(yè)4.1.2 金屬的焊接性能1.金屬焊接性的概念 焊接性是金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，主要指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。包括工藝焊接性

11、，即在一定焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性；使用焊接性，焊接接頭對(duì)使用要求的適應(yīng)性，包括焊接接頭的力學(xué)及其他特殊性能。 焊接性能隨焊接方法、焊接材料和焊接工藝而變，不同條件下焊接性能有很大差別。如鈦的手工電弧焊接性極差，但氬弧焊則好。第15頁(yè)/共120頁(yè)2.金屬焊接性的間接評(píng)價(jià)方法 碳當(dāng)量法：在粗略估計(jì)碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能時(shí)，把鋼中的合金元素（包括碳）的含量按其對(duì)焊接性影響程度換算成碳的相當(dāng)含量，其總和叫碳當(dāng)量。其計(jì)算公式如下： 1556CECuNiVMoCrMncwwwwwww 碳當(dāng)量越高，焊接性越差。一般當(dāng)CE0.6%時(shí)，冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性差，需采用較高的預(yù)熱溫度和

12、其他嚴(yán)格的工藝措施。 值得注意的是，鋼材的焊接性還受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度的影響，故應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行抗裂試驗(yàn)及使用焊接性試驗(yàn)。 第16頁(yè)/共120頁(yè)4.1.3 焊接應(yīng)力和變形1.焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因 焊件在焊接過(guò)程中受到局部加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的主要原因。圖4-9是低碳鋼平板對(duì)接焊時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力和變形的示意圖。 平板焊接時(shí)，要產(chǎn)生熱脹冷縮。加熱時(shí)，如自由膨脹則如圖4-9a中虛線所示，但由于受到阻礙，產(chǎn)生同樣伸長(zhǎng)，故高溫處產(chǎn)生壓應(yīng)力，低溫處產(chǎn)生拉應(yīng)力，兩者平衡。冷卻后，由于冷卻速度不同，高溫處冷卻慢，收縮大。同樣最后在高溫處產(chǎn)生拉應(yīng)力，低溫處產(chǎn)生壓應(yīng)力。圖4-9 平板對(duì)接焊

13、的應(yīng)力a) 焊接過(guò)程中b) 冷卻后第17頁(yè)/共120頁(yè) 一般情況下，焊件塑性好，結(jié)構(gòu)剛度小時(shí)，焊件收縮容易，焊件變形大，焊接應(yīng)力小；反之焊接變形小，焊接應(yīng)力大。焊接變形的基本形式如表4-1所示。 2. 焊接應(yīng)力與變形的危害焊接應(yīng)力：1）增加結(jié)構(gòu)工作時(shí)的應(yīng)力，降低承載能力；2）引起焊接裂紋，甚至脆斷；3）促使產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋；4）殘余應(yīng)力衰減會(huì)產(chǎn)生變形，引起形狀、尺寸不穩(wěn)定。 第18頁(yè)/共120頁(yè)焊接變形：1）使工件形狀尺寸不合要求；2）影響組裝質(zhì)量；3）矯正焊接變形很費(fèi)工時(shí)，增加成本，降低接頭塑性；4）使結(jié)構(gòu)形狀發(fā)生變化，并產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低承載能力。 第19頁(yè)/共120頁(yè)3.焊接應(yīng)力和變形的

14、防止焊接應(yīng)力的防止及消除措施：1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免焊縫密集交叉，焊縫截面和長(zhǎng)度要盡可能?。?2）采取合理的焊接順序，使焊縫較自由的收縮，如圖4-10所示；3）焊縫仍處在較高溫度時(shí)，錘擊或輾壓焊縫使金屬伸長(zhǎng)，減少殘余應(yīng)力；4）采用小線能量焊接，多層焊，減少殘余應(yīng)力；5）焊前預(yù)熱可減少工件溫差，減少殘余應(yīng)力；6）焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除焊接殘余應(yīng)力。 第20頁(yè)/共120頁(yè)焊接變形的防止和消除措施：1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免焊縫密集交叉，焊縫截面和長(zhǎng)度要盡可能小，與防止應(yīng)力一樣也是減少變形的有效措施；2）焊前組裝時(shí)，采用反變形法 ，如圖4-11，圖4-12所示；3）剛性固定法，但會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，如圖4-

15、13所示；4）采用合理的焊接規(guī)范；5）選用合理的焊接順序，如圖4-10的對(duì)稱(chēng)焊，圖4-14的分段退焊。6）采用機(jī)械或火焰矯正法來(lái)減少變形。如圖4-15，圖4-16所示。 第21頁(yè)/共120頁(yè)思考題1.焊接接頭包括哪幾部分？低碳鋼焊接接頭各部分的性能如何？2.解釋下列名詞：焊接熱循環(huán)、金屬的焊接性、碳當(dāng)量。3.焊接應(yīng)力和變形有哪些危害，產(chǎn)生原因是什么？第22頁(yè)/共120頁(yè)第2節(jié) 焊接方法 焊接方法的種類(lèi)很多，按照焊接過(guò)程的物理特點(diǎn)可分為熔焊、壓焊和釬焊三類(lèi)。常用焊接方法有: 熔焊 堆焊與噴涂 高能焊 電渣焊 電弧焊 氣焊 激光焊 電子束焊 等離子弧焊 氣體保護(hù)焊 埋弧焊 焊條電弧焊第23頁(yè)/共1

16、20頁(yè) 壓焊 摩擦焊 擴(kuò)散焊 電阻焊 超聲波焊 爆炸焊 對(duì)焊 點(diǎn)焊 縫焊 釬焊 真空釬焊 感應(yīng)釬焊 爐中釬焊 電阻釬焊 鹽浴釬焊 火焰釬焊 烙鐵釬焊第24頁(yè)/共120頁(yè)4.2.1 熔焊 焊條電弧焊 焊條電弧焊是利用電弧作為熱源，手工操縱焊條進(jìn)行焊接的方法，又稱(chēng)手工電弧焊。手工電弧焊的特點(diǎn)：1）設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活；2）可焊接多種金屬材料；3）室內(nèi)、外焊接效果相近；4）對(duì)焊工操作水平要求較高，生產(chǎn)率較低。第25頁(yè)/共120頁(yè) 埋弧焊 埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法，其電弧的引燃、焊條送進(jìn)和電弧移動(dòng)都采用機(jī)械來(lái)完成。1.埋弧焊設(shè)備 埋弧焊設(shè)備由焊接電源、焊車(chē)、控

17、制箱三部分組成。焊車(chē)由送絲機(jī)頭、行走小車(chē)、控制盤(pán)、焊絲盤(pán)和焊劑漏斗等組成。 2.埋弧焊的焊接過(guò)程及工藝 埋弧焊焊接過(guò)程如圖4-17所示；埋弧焊焊縫形成過(guò)程如圖4-18所示。埋弧焊焊絲從導(dǎo)電嘴深處長(zhǎng)度較短，故可采用大電流焊接，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，如圖4-19所示。第26頁(yè)/共120頁(yè)3. 埋弧焊特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：1）生產(chǎn)率高、節(jié)省焊接材料，成本低 ；2）焊接質(zhì)量好；3）勞動(dòng)條件好。 埋弧焊適于成批生產(chǎn)中、厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直縫與直徑較大的環(huán)縫。 缺點(diǎn)：1）適應(yīng)性較差 ，焊前準(zhǔn)備工作量大；2）焊接電流強(qiáng)度大，不適于3mm以下薄板；3）難以完成鋁、鈦等強(qiáng)氧化性金屬及合

18、金的焊接；4）設(shè)備一次性投資較大。第27頁(yè)/共120頁(yè) 氣體保護(hù)焊是用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧區(qū)的熔滴和熔池及焊縫的電弧焊。常用保護(hù)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?xì)猓﹥煞N，分別成為惰性氣體保護(hù)焊和CO2焊。 氣體保護(hù)電弧焊1. 惰性氣體保護(hù)焊（1）保護(hù)氣體和電極材料 保護(hù)氣體有氬氣（Ar）和氦氣（He），或其混合氣體，分別稱(chēng)為氬弧焊和氦弧焊及混合氣體保護(hù)焊。 氬弧焊分為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊，如圖4-20所示。 鎢極氬弧焊的電極材料可用純鎢或鎢合金，一般采用鈰鎢極，其在焊接過(guò)程中不熔化，故需采用焊絲。焊接電流較小，適于薄板焊接。第28頁(yè)/共12

19、0頁(yè) 熔化極氬弧焊采用焊絲作為電極，可使用大電流，適于中厚板焊接。 氬弧焊設(shè)備由送絲系統(tǒng)、主電路系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、焊槍等組成，如圖4-21所示。（2）電源種類(lèi)和極性 鎢極氬弧焊一般采用直流正接，以減少鎢極燒損，但焊接鋁、鎂金屬時(shí)，為去除氧化物而利用“陰極破碎”可采用直流反接。 熔化極氬弧焊一般采用直流反接。（3）惰性氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用1）可焊化學(xué)性質(zhì)活潑的非鐵金屬及其合金或特殊性能鋼；2）電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺小，表面無(wú)熔渣，焊縫成形美觀，質(zhì)量好。第29頁(yè)/共120頁(yè)3）電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，焊縫周?chē)鷼饬骼鋮s，熱影響區(qū)小，焊后變形小，適于薄板焊接；4）電弧為明弧可見(jiàn)

20、，操作方便，易于自動(dòng)控制焊縫。5）氬氣、氦氣價(jià)格較貴，焊件成本高。 惰性氣體保護(hù)焊適于焊接鋁、鎂、鈦及其合金，稀有金屬鋯、鉬，不銹鋼，耐熱鋼，低合金鋼等。 2. CO2氣體保護(hù)焊 CO2焊采用CO2為保護(hù)氣體，其焊接過(guò)程如圖4-22所示。 CO2在高溫下會(huì)分解氧化金屬，故不能焊接易氧化的非鐵金屬和不銹鋼。同時(shí)需采用能脫氧和滲合金的特殊焊絲。 CO2焊可分為自動(dòng)CO2焊和半自動(dòng)CO2焊（送絲自動(dòng)，電弧移動(dòng)手工）。其設(shè)備包括：主電路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、焊槍、供氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。第30頁(yè)/共120頁(yè)CO2焊的特點(diǎn)：1）生產(chǎn)率高；電流大，易于自動(dòng)化，無(wú)渣殼。2）成本低；無(wú)需涂料焊條和焊劑， CO2價(jià)廉；3

21、）焊縫質(zhì)量較好；4）采用氣體保護(hù)，能全位置焊接，易于自動(dòng)控制 ；5）焊縫成形差，飛濺大 ；6）不能焊接易氧化的非鐵金屬和不銹鋼；7）設(shè)備較復(fù)雜，使用和維修不便。 CO2焊適于焊接低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼。 第31頁(yè)/共120頁(yè) 電渣焊 電渣焊是利用電流通過(guò)熔渣產(chǎn)生的熔渣電阻熱加熱熔化母材與電極（填充金屬）的一種焊接方法。按電極形狀可分為絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊和熔管電渣焊。 絲極電渣焊過(guò)程如圖4-23所示。焊接過(guò)程為先引弧，形成渣池，電弧過(guò)程變?yōu)殡娫^(guò)程，熔化金屬凝固成形。電渣焊的特點(diǎn):1）可一次焊成很厚的焊縫；2）生產(chǎn)率高，焊接材料消耗少，不需開(kāi)坡口；3

22、）焊縫金屬較純凈，渣池覆蓋住熔池，保護(hù)良好，有利于氣體和雜質(zhì)浮出；4）接頭金屬在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)熱區(qū)大，接頭金屬組織粗大，焊后應(yīng)進(jìn)行正火處理。 第32頁(yè)/共120頁(yè) 電渣焊主要用于厚壁壓力容器和鑄焊、鍛焊、厚板拼焊等大型構(gòu)件的制造，厚度應(yīng)大于40mm的碳鋼、合金鋼和不銹鋼等。 高能焊 高能焊是利用高能量密度的束流，如等離子弧、電子束、激光束等作為焊接熱源的熔焊方法。 1. 等離子弧焊和切割1）等離子弧的產(chǎn)生。 等離子弧是一種電離度很高的壓縮電弧，溫度高，能量密度大，其發(fā)生裝置如圖4-24所示。在三個(gè)壓縮作用下形成等離子弧。a）機(jī)械壓縮效應(yīng)；b）熱壓縮效應(yīng)；c）電磁壓縮效應(yīng)。溫

23、度可達(dá)24000K 50000K。第33頁(yè)/共120頁(yè)2）等離子切割。它利用能量密度高的高溫高速的等離子流，將切割金屬局部熔化并隨即吹除，形成整齊的切口。常用于切割不銹鋼、鋁、銅、鈦、鑄鐵及鎢、鋯等難熔金屬和非金屬材料。 3）等離子弧焊接。需用等離子弧焊電源和等離子焊槍及填充金屬。分為 大電流等離子弧焊。這種焊接又可分為穿孔型等離子弧焊和熔入型等離子弧焊。 微束等離子弧焊。其特點(diǎn)是： 有小孔效應(yīng)，能較好實(shí)現(xiàn)單面焊雙面自由成形； 微束等離子弧焊可焊接箔材和薄板。 能量集中，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。第34頁(yè)/共120頁(yè) 等離子弧焊用于航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)的銅及銅合金、鈦及鈦合金、

24、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接。 2. 電子束焊 電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。電子束產(chǎn)生原理如圖4-25所示。電子束焊不需要加焊絲。電子束焊可分為：1）真空電子束焊。把工件放在真空室內(nèi)，利用在真空室內(nèi)產(chǎn)生的電子束經(jīng)聚焦和加速，撞擊工件后動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的一種熔化焊。需嚴(yán)格除銹和清洗。2）低真空電子束焊。使電子束通過(guò)隔離閥及氣阻孔道進(jìn)入焊接工作室。工作室的真空度保持在1 13Pa。第35頁(yè)/共120頁(yè)3）非真空電子束焊，將真空條件下形成的電子束流經(jīng)過(guò)充氦的氣室，然后與氦氣一起進(jìn)入大氣的環(huán)境中施焊。電子束焊的特點(diǎn)：1）保護(hù)效果極佳，焊接質(zhì)量

25、好 ；2）能量密度大；106 108W/cm2；3）焊接變形??；4）焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng) ；5）設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，焊件尺寸受真空室限制。 電子束焊用于原子能、航空航天等軍工尖端技術(shù)部門(mén)的特殊材料和結(jié)構(gòu)的焊接；也用于大批量生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)，如齒輪組合件、軸承等。 第36頁(yè)/共120頁(yè)3.激光焊與切割 1）激光焊：利用聚焦后的激光束的高能量密度（1013W/cm2)，對(duì)工件進(jìn)行焊接。分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接。激光焊設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖如圖4-26所示。2）激光焊的特點(diǎn)： 能量密度大，適合于高速加工，能避免熱損傷和焊接變形； 靈活性比較大； 激光輻射放出能量極其迅速，不僅焊接生產(chǎn)率高，而

26、且被焊材料不易氧化，可以在大氣中焊接，不需真空環(huán)境或氣體保護(hù)； 裝置復(fù)雜，效率較低。 第37頁(yè)/共120頁(yè) 激光焊常用于精密零件、熱敏感性材料，異種金屬異種材料的焊接。 3）激光切割：利用聚焦后的激光束使工件材料瞬間氣化而形成割縫；可切割各種金屬和非金屬材料。根據(jù)切割機(jī)理可分為： 激光蒸發(fā)切割，適于極薄材料； 激光熔化吹氣（氬、氦、氮等）切割，適于非金屬材料； 激光反應(yīng)氣體（純氧，壓縮空氣）切割，適于金屬材料。 4）激光切割的優(yōu)點(diǎn)：1）切割質(zhì)量好，效率高；2）切割速度快；3）切割成本低。第38頁(yè)/共120頁(yè)4. 堆焊與噴涂1）堆焊：為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔敷金屬而

27、進(jìn)行的焊接。有振動(dòng)電弧堆焊、等離子弧堆焊、氣體保護(hù)堆焊和電渣堆焊等。2）堆焊加工的特點(diǎn)與應(yīng)用： 采用堆焊修復(fù)已失去精度或表面破損的零件，可節(jié)省材料、費(fèi)用、工時(shí)，延長(zhǎng)零件使用壽命； 堆焊層的特殊性能可提高零件表面耐磨、耐熱、耐蝕等性能，發(fā)揮材料的綜合性能和工作潛力； 具有明顯的異種金屬焊接特點(diǎn)，對(duì)焊接工藝及其參數(shù)要求較高。 堆焊應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的制造和維修，在冶金機(jī)械、重型機(jī)械、汽車(chē)、動(dòng)力機(jī)械、石油化工設(shè)備等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。第39頁(yè)/共120頁(yè)3）噴涂： 將金屬粉末或其他物質(zhì)熔化，并用壓縮空氣將其以霧狀噴射到被加工工件的表面上，形成覆蓋層的工藝方法。使材料表面具備防腐、導(dǎo)電、耐蝕、耐熱、外形美觀。

28、 常用熱噴涂的熱源為氧乙炔、電弧、等離子弧、電子束、激光束等；噴涂材料可用低熔點(diǎn)金屬和高熔點(diǎn)金屬以及各種合金、金屬氧化物、碳化物、非金屬陶瓷、塑料等。如火焰線材噴涂原理如圖4-27所示。 常用噴涂方法有氧乙炔焰噴涂、氫氧焰噴涂、等離子弧噴涂等。4）噴涂特點(diǎn)： 加熱溫度較低，工件表面溫升較小，對(duì)工件組織和性能影響小； 可噴涂加工的對(duì)象廣泛，金屬和大部分非金屬均可； 操作工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，零件大小不受限制。第40頁(yè)/共120頁(yè)4.2.2 壓焊 壓焊是指在加熱或不加熱狀態(tài)下對(duì)組合焊件加壓，使其產(chǎn)生塑性變形，并通過(guò)再結(jié)晶和擴(kuò)散等作用，使兩個(gè)分離表面的原子達(dá)到形成金屬鍵而連接的焊接方法。常用的有電阻焊和摩擦

29、焊。 電阻焊 電阻焊是利用電流通過(guò)焊接接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，把焊件加熱到塑性或局部熔化狀態(tài)，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(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊。 第41頁(yè)/共120頁(yè)1.點(diǎn)焊 點(diǎn)焊：是利用電流通過(guò)兩圓柱形電極和搭接的兩焊件產(chǎn)生電阻熱，將焊件加熱并局部熔化，形成一個(gè)熔核（其周?chē)鸀樗苄誀顟B(tài)），然后在壓力下熔核結(jié)晶，形成一個(gè)焊點(diǎn)的焊接方法。如圖4-28所示。點(diǎn)焊的接頭形式如圖4-29所示，均為搭接接頭，焊接前應(yīng)清理。 點(diǎn)焊的主要焊接參數(shù)是電極壓力、焊接電流和通電時(shí)間。壓力過(guò)大、電流過(guò)小，會(huì)使熱量少，焊點(diǎn)強(qiáng)度下降；壓力過(guò)小、電流大會(huì)使熱量大而不穩(wěn)定，易

30、飛濺，燒穿。 點(diǎn)焊時(shí)會(huì)發(fā)生點(diǎn)焊分流現(xiàn)象，如圖4-30所示，故焊點(diǎn)間距不宜過(guò)小。 第42頁(yè)/共120頁(yè)2.縫焊 縫焊與點(diǎn)焊同屬于搭接電阻焊，焊接過(guò)程與點(diǎn)焊相似，采用滾盤(pán)作電極，邊焊邊滾，相鄰兩個(gè)焊點(diǎn)重疊一部分，形成一條有密封性的焊縫。焊接原理如圖4-31所示。焊接接頭形式如圖4-32所示。焊接分流現(xiàn)象較嚴(yán)重，故同等條件下焊接電流較大，主要用于有密封性要求的薄板件。3. 對(duì)焊 對(duì)焊是利用電阻熱將焊件斷面對(duì)接焊合的一種電阻焊，可分為電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。如圖4-33所示。對(duì)焊的應(yīng)用可見(jiàn)圖4-34所示。 第43頁(yè)/共120頁(yè)1）電阻對(duì)焊：先加預(yù)壓，使兩端面壓緊，再通電加熱，使待焊處達(dá)到塑性溫度后，再斷電

31、加壓頂鍛，產(chǎn)生一定塑性變形而焊合。適于截面簡(jiǎn)單、直徑小于20mm和強(qiáng)度要求不高的桿件。2）閃光對(duì)焊：兩焊件不接觸，先加電壓，再移動(dòng)焊件使之接觸，由于接觸點(diǎn)少，其電流密度很大，接觸點(diǎn)金屬迅速達(dá)到熔化、蒸發(fā)、爆破，呈高溫顆粒飛射出來(lái)，稱(chēng)為閃光；經(jīng)多次閃光加熱后，端面均勻達(dá)到半熔化狀態(tài)，同時(shí)多次閃光把端面的氧化物也清除干凈，于是斷電加壓頂鍛，形成焊接接頭。 對(duì)焊斷面形狀應(yīng)相近，以保證斷面均勻加熱。 其焊接質(zhì)量較高，常用于重要零件焊接。 第44頁(yè)/共120頁(yè)4. 電阻焊特點(diǎn)及應(yīng)用1）加熱迅速，溫度較低，焊接熱影響區(qū)及變形小，易獲得優(yōu)質(zhì)接頭；2）不需外加填充金屬和焊劑；3）電阻對(duì)焊無(wú)弧光，噪聲小，煙塵、

32、有害氣體少，勞動(dòng)條件好；4）焊件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、氣密性好，易于獲得形狀復(fù)雜的零件；5）易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。6）焊接接頭質(zhì)量不穩(wěn)定；7）焊機(jī)復(fù)雜，造價(jià)較高； 點(diǎn)焊適于低碳鋼、不銹鋼、銅合金、鋁鎂合金，厚度4mm以下的薄板沖壓結(jié)構(gòu)及鋼筋的焊接。縫焊適于板厚3mm以下，焊縫規(guī)則的密封結(jié)構(gòu)的焊接。對(duì)焊主要用于制造封閉形零件，軋制材料接長(zhǎng)、異種材料制造的焊接。第45頁(yè)/共120頁(yè) 摩擦焊是利用工件金屬焊接表面相互摩擦產(chǎn)生的熱量，將金屬局部加熱到塑性狀態(tài)，然后在壓力下完成焊接的一種熱壓焊接方法。 摩擦焊1. 摩擦焊的工藝過(guò)程 摩擦焊過(guò)程如圖4-35所示，分為連續(xù)驅(qū)動(dòng)式和儲(chǔ)能式

33、。2. 摩擦焊接頭形式 接頭一般是等斷面，也可為不等斷面，但其中必須有一個(gè)為圓形。如圖4-36所示。第46頁(yè)/共120頁(yè)3. 摩擦焊的特點(diǎn)及應(yīng)用1）接頭質(zhì)量好且穩(wěn)定；2）生產(chǎn)率高、成本低；3）適用范圍廣；4）生產(chǎn)條件好； 摩擦焊用于圓形工件、棒料管子的對(duì)接。第47頁(yè)/共120頁(yè)4.2.3 釬焊 釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤(rùn)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。釬焊按釬料熔點(diǎn)可分為軟釬焊、硬釬焊。釬劑能除去氧化膜和油污等雜質(zhì)，保護(hù)母材接觸面和釬料不受氧化，并增加釬料濕潤(rùn)性和毛細(xì)流動(dòng)性。 1. 軟釬焊

34、釬料熔點(diǎn)在4500C以下的釬焊；常用錫鉛釬料，松香、氯化鋅溶液作釬劑。其接頭強(qiáng)度低，工作溫度低，具較好的焊接工藝性，用于電子線路的焊接。2. 硬釬焊 釬料熔點(diǎn)在4500C以上的釬焊；常用銅基和銀基釬料；硼砂、硼酸、氯化物、氟化物組成釬劑。接頭強(qiáng)度較高，工作溫度也高，用于機(jī)械零部件的焊接。 第48頁(yè)/共120頁(yè)3.釬焊接頭及加熱方式 釬焊的接頭形式有板料搭接、套件鑲接等，如圖4-37所示。 釬焊的加熱方式有：火焰加熱、電阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱、鹽浴加熱和烙鐵加熱。4. 釬焊特點(diǎn)及應(yīng)用1）采用低熔點(diǎn)的釬料作為填充金屬，釬料熔化，母材不熔化；2）工件加熱溫度較低，接頭組織、性能變化小，焊件變形小

35、，接頭光滑平整，焊件尺寸精確；3）可焊接異種金屬，焊件厚度不受限制；4）生產(chǎn)率高，可整體加熱，一次焊成整個(gè)結(jié)構(gòu)的全部焊縫，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。 第49頁(yè)/共120頁(yè)5）釬焊設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)投資費(fèi)用少。 釬焊主要用于焊接精密、微型、復(fù)雜、多焊縫、異種材料的焊件。第50頁(yè)/共120頁(yè)思考題1. 埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊相比有何特點(diǎn)，應(yīng)用范圍怎樣？2. 試簡(jiǎn)要介紹電阻焊中的點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊？3. 釬焊和熔焊比有何根本區(qū)別？釬劑有何作用？第51頁(yè)/共120頁(yè)第3節(jié) 焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì) 焊接工藝設(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)性質(zhì)和技術(shù)要求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際條件，運(yùn)用現(xiàn)代焊接技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定焊接生產(chǎn)方法和程序的

36、過(guò)程。 焊接工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)工作時(shí)的負(fù)荷大小和種類(lèi)、工作環(huán)境、工作溫度等使用要求，合理選擇結(jié)構(gòu)材料、焊接材料和焊接方法，正確設(shè)計(jì)焊接接頭、制定工藝和焊接技術(shù)條件等。 焊接結(jié)構(gòu)的主要生產(chǎn)工藝過(guò)程為： 備料裝配焊接焊接變形矯正質(zhì)量檢驗(yàn)表面處理。第52頁(yè)/共120頁(yè)4.3.1 焊接材料 不同焊接方法，焊接材料不同，這里主要介紹焊條電弧焊和埋弧焊的焊接材料。 焊條電弧焊焊接材料1. 焊條的組成及其作用 焊條由焊芯和藥皮組成。1）焊芯。一方面作電極，起導(dǎo)電作用，產(chǎn)生電弧，提供焊接熱源；另一方面作為填充金屬，與熔化的母材共同組成焊縫金屬。焊芯采用焊接專(zhuān)用金屬絲。如H08C等。

37、2）藥皮。焊條藥皮的主要作用有：改善焊接工藝性；機(jī)械保護(hù)作用；冶金處理作用。焊條藥皮的組成物按其作用分為：穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、粘結(jié)劑、稀渣劑、增塑劑等。第53頁(yè)/共120頁(yè)2. 焊條的種類(lèi)、型號(hào)、牌號(hào)1）焊條的種類(lèi)。按用途分為：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條、鎳和鎳合金焊條、銅合銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等。 按藥皮性質(zhì)分為：酸性焊條（酸性氧化物為主）、堿性焊條（堿性氧化物和螢石CaF2為主）。 2）焊條型號(hào)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的焊條代號(hào)。如E4303，E表示焊條，43表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值（kgf/mm2 ）；03表示焊接位置為全位置、電流種類(lèi)為交直流

38、及藥皮類(lèi)型為鈦鐵礦型 。3）焊條牌號(hào)。焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號(hào)，用一個(gè)大寫(xiě)漢語(yǔ)拼音字母和三個(gè)數(shù)字表示。如J422，J表示結(jié)構(gòu)鋼焊條；42表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度等級(jí)（kgf/mm2 ）；2表示藥皮類(lèi)型和電流種類(lèi)。 第54頁(yè)/共120頁(yè)4）堿性焊條和酸性焊條特性。 兩者性能差別很大，使用時(shí)不能隨意互換。堿性焊條的特點(diǎn)有：力學(xué)性能好；工藝性能差；焊縫金屬抗裂性好；對(duì)銹、油、水的敏感性大，易出氣孔；有毒煙塵多。用于重要的結(jié)構(gòu)鋼或合金鋼結(jié)構(gòu)。酸性焊條力學(xué)性能較差，但工藝性能好，用于一般結(jié)構(gòu)鋼。 3.焊條的選用1）等強(qiáng)度原則；2）同成分原則；3）抗裂性要求；4）抗氣孔要求；5）低成本要求。第55頁(yè)/共120頁(yè)

39、 埋弧焊焊接材料 埋弧焊的焊接材料有焊絲和焊劑。 焊絲除作電極和填充金屬外，還有滲合金、脫氧、去硫等冶金作用。 焊劑分為熔煉焊劑和非熔煉焊劑，前者主要起保護(hù)作用，后者還起滲合金、脫氧、去硫等冶金作用。使用前均需烘干。第56頁(yè)/共120頁(yè)1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能1）低碳鋼：焊接性能優(yōu)良，可采用任何一種焊接方法。2）中碳鋼：焊接性能中等，焊縫易產(chǎn)生熱裂，熱影響區(qū)易產(chǎn)生脆硬組織甚至冷裂。常采用手工電弧焊和氣焊，須預(yù)熱。3）高碳鋼：焊接性能差，采用焊條電弧焊對(duì)其補(bǔ)焊，應(yīng)預(yù)熱。4）低合金結(jié)構(gòu)鋼：強(qiáng)度級(jí)別低的焊接性好，強(qiáng)度級(jí)別較高的焊接性較差。常用手工電弧焊和埋弧焊。4.3.

40、2.1 常用金屬材料的焊接性能4.3.2 焊件材料第57頁(yè)/共120頁(yè)2. 鑄鐵的焊接性能 鑄鐵的焊接性能差。1）焊接接頭易產(chǎn)生白口和脆硬組織；2）裂紋傾向大；3）焊縫中易產(chǎn)生氣孔和夾渣。 鑄鐵不宜作焊接結(jié)構(gòu)材料，只進(jìn)行修復(fù)性補(bǔ)焊?？刹捎脽岷福?000C以上）和冷焊。焊接方法可采用電弧焊和氣焊。3. 常用有色金屬及其合金的焊接性能（1）銅及銅合金 焊接性能比低碳鋼差。1）導(dǎo)熱性好，熱容量大，易產(chǎn)生焊不透現(xiàn)象；2）線膨脹系數(shù)大，凝固收縮率大，焊接應(yīng)力或變形大；3）易生成氫氣孔；第58頁(yè)/共120頁(yè) 常采用氬弧焊、氣焊和釬焊。焊前預(yù)熱，焊后熱處理?？刹扇∪缦麓胧?）嚴(yán)格控制母材和填充金屬的有害成

41、分，可采用脫氧銅；2）清除焊件、焊絲等表面上的油、銹和水分，減少氫的來(lái)源；3）焊前預(yù)熱，焊后再結(jié)晶退火。（2）鋁及鋁合金 焊接特點(diǎn)如下：1）極易氧化，應(yīng)清除氧化物，采用氬氣保護(hù)；2）容易形成氣孔；4）銅在高溫易氧化，引起熱裂紋；5）銅合金中的合金元素易氧化和蒸發(fā)，降低焊縫力學(xué)性能，易產(chǎn)生熱裂、氣孔和夾渣。第59頁(yè)/共120頁(yè)（3）鈦及鈦合金1）焊接時(shí)易吸收氣體使接頭變脆。2）易產(chǎn)生裂紋。 常采用氬弧焊、等離子弧焊、真空電子束焊、點(diǎn)焊。 焊件材料的選擇 焊接結(jié)構(gòu)在選材時(shí)，總的原則是在滿足使用性能的前提下，選用焊接性好的材料。如低碳鋼和低合金鋼；對(duì)不同部位選用不同材料時(shí)，要考慮其焊接

42、性的差異，對(duì)焊接性較差的材料可采用預(yù)熱和焊后熱處理，并盡量采用型材。3）容易產(chǎn)生熱裂紋；4）易產(chǎn)生焊縫塌陷，須采用墊板。第60頁(yè)/共120頁(yè)4.3.3 焊接接頭工藝 焊縫形式 焊縫形式由焊接接頭的形式而定，根據(jù)焊縫的截面形狀可分為：對(duì)接焊縫、角焊縫和塞焊縫等。 焊縫的布置 焊縫布置影響結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率，應(yīng)考慮下列原則：1. 焊縫應(yīng)盡量處于平焊位置2. 焊縫要布置在便于施焊的位置 如圖4-38，如圖4-39所示。第61頁(yè)/共120頁(yè)3. 焊縫布置要有利于減少焊接應(yīng)力與變形1）盡量減少焊縫數(shù)量及長(zhǎng)度，縮小不必要的焊縫截面尺寸，如圖4-40所示。2）焊縫布置應(yīng)避免

43、密集或交叉，如圖4-41所示。3）焊縫布置應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)，如圖4-42所示。4）焊縫布置應(yīng)盡量避開(kāi)最大應(yīng)力位置或應(yīng)力集中位置，如圖4-43所示。5）焊縫布置應(yīng)避開(kāi)機(jī)械加工表面。如圖4-44所示。 焊接接頭設(shè)計(jì) 焊接接頭設(shè)計(jì)包括焊接接頭形式設(shè)計(jì)和坡口形式設(shè)計(jì)。第62頁(yè)/共120頁(yè)1.焊接接頭形式設(shè)計(jì) 常用的基本接頭形式有對(duì)接接頭、蓋板接頭、搭接接頭、角接接頭、T形接頭、十字接頭和卷邊接頭等，如圖4-45所示。其選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀和焊接生產(chǎn)工藝而定，要考慮易于保證焊接質(zhì)量和盡量降低成本。 對(duì)于釬焊，電阻焊的點(diǎn)焊和縫焊采用搭接；對(duì)焊采用對(duì)接；熔化焊可采用對(duì)接、搭接，角接和T形接對(duì)比選擇。

44、壓力容器一般采用對(duì)接，桁架結(jié)構(gòu)一般采用搭接。對(duì)于氣焊和鎢極氬弧焊可采用卷邊接頭。 2. 焊接接頭坡口形式設(shè)計(jì) 開(kāi)坡口的目的是為了使接頭根部焊透，使焊縫成形美觀，通過(guò)控制坡口大小調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬的比例。加工方法有氣割、切削加工、碳弧氣刨等。坡口形式主要取決于板料厚度。第63頁(yè)/共120頁(yè)1）對(duì)接接頭坡口形式設(shè)計(jì)。 對(duì)接接頭的基本坡口形式有I形坡口、Y形坡口、雙Y形坡口、U形坡口、雙U形坡口等，如圖4-46所示。同樣板厚條件下：雙Y形坡口比V形坡口所需金屬少，焊接工時(shí)也少，焊接變形也??；U形坡口也比V形坡口省焊條，省工時(shí)，焊接變形也小。 2）角接接頭坡口形式設(shè)計(jì)。 角接接頭基本坡口形式有I形

45、坡口、錯(cuò)邊I形坡口、Y形坡口、V形坡口等，如圖4-47所示。3）T形接頭坡口形式設(shè)計(jì)。 T形接頭基本坡口形式有I形坡口、V形坡口等，如圖4-48所示。4）對(duì)不同厚度的板材，接頭兩側(cè)板厚截面應(yīng)盡量相同或相近，如圖4-49所示。第64頁(yè)/共120頁(yè)4.3.4 焊接方法的選擇 選擇焊接方法時(shí)應(yīng)根據(jù)下列原則：1）焊接接頭使用性能及質(zhì)量要符合結(jié)構(gòu)技術(shù)要求。2）提高生產(chǎn)率，降低成本。第65頁(yè)/共120頁(yè)4.3.5 焊接參數(shù)選擇 焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量（如焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱(chēng)，叫焊接參數(shù)。1）焊條直徑和焊接電流選擇。焊條直徑根據(jù)焊件厚度選擇。焊件較薄選較細(xì)

46、焊條。焊接電流一般按I=（30 60）d選取。并根據(jù)焊件厚度、接頭形式、焊接位置、焊條種類(lèi)，通過(guò)試焊調(diào)整。2）焊接速度。根據(jù)焊縫形式確定，不宜過(guò)快，也不宜過(guò)慢。3）弧長(zhǎng)。焊接電弧的長(zhǎng)度，一般采用短弧操作。第66頁(yè)/共120頁(yè)4.3.6 焊接實(shí)例例題 圖4-50所示為低壓儲(chǔ)氣罐，壁厚為8mm，壓力為1.0MPa，常溫工作，壓縮空氣，大批量生產(chǎn)。1）結(jié)構(gòu)分析。筒體由筒節(jié)、封頭焊合。整個(gè)結(jié)構(gòu)由筒體再加四個(gè)法蘭管座焊合而成，如圖4-50所示。2）選擇母材材料。封頭需拉伸，筒節(jié)卷圓，故需較好塑性，再考慮焊接工藝及成本，故筒節(jié)、封頭、法蘭選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235A），短管選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（10鋼）。

47、第67頁(yè)/共120頁(yè)3）設(shè)計(jì)焊縫位置及焊接接頭、坡口形式。 筒節(jié)縱焊縫與環(huán)焊縫采用對(duì)接I型坡口雙面焊，法蘭與短管采用不開(kāi)坡口角焊縫；法蘭管座與筒體采用開(kāi)坡口角焊縫。如圖4-50所示。4）選擇焊接方法和焊接材料。 角焊縫采用手工電弧焊，選用結(jié)構(gòu)鋼焊條J422；選用弧焊變壓器；對(duì)接焊縫采用埋弧焊，焊絲選用H08A，配合焊劑HJ431。5）主要工藝流程如圖4-51。第68頁(yè)/共120頁(yè)第4節(jié) 焊接技術(shù)新發(fā)展1. 計(jì)算機(jī)技術(shù)在焊接中的應(yīng)用2. 焊接機(jī)器人和智能化3. 焊接能源4. 提高焊接產(chǎn)率。第69頁(yè)/共120頁(yè)思考題：1. 簡(jiǎn)述碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能。2. 簡(jiǎn)述焊縫布置的基本原則。3. 試

48、為下列情況選擇焊接方法。1）鋼板（厚度20mm）拼成大型工字梁；2）角鋼組成的汽車(chē)吊臂（桁架結(jié)構(gòu)）；3）鋁制壓力容器；4）電路板；5）薄板焊成的帶輪、膠帶罩。第70頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-3 氧（氧化亞鐵）對(duì)低碳鋼力學(xué)性能的影響圖4-4 氫、氮在鐵中的溶解度與溫度的關(guān)系第71頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔焊接變形 焊接變形基本形式圖產(chǎn) 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(duì)接焊后，由于焊縫截面形狀上下不對(duì)稱(chēng)，焊縫收縮不均所致彎曲變形焊接T形梁時(shí)，由于焊縫布置不對(duì)稱(chēng)，焊縫縱向收縮引起的扭曲變形焊接工字梁時(shí)，由于焊接順序和焊接方向不合理所致波浪

49、形變形焊接薄板時(shí)，由于焊縫收縮使薄板局部產(chǎn)生較大壓應(yīng)力而失去穩(wěn)定所致表4-1 焊接變形的基本形式第72頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔 一般焊接順序?yàn)椋?）先焊收縮量較大的焊縫；2) 工作時(shí)受力較大的焊縫；3) 先焊錯(cuò)開(kāi)的短焊縫，后焊直通的長(zhǎng)焊縫。 圖4-10 合理安排焊接順序 第73頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-11 平板對(duì)接焊反變形第74頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-12 工字梁反變形第75頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-13 剛性固定防止變形第76頁(yè)/共120頁(yè)圖4-14 長(zhǎng)焊縫的分段退焊返回文檔第77頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-15 機(jī)械矯正法 圖4-16 火焰矯正法第78頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-1

50、7 埋弧焊焊接過(guò)程1焊件 2焊劑 3焊劑漏斗 4焊絲5送絲滾輪 6導(dǎo)電嘴 7焊縫 8渣殼第79頁(yè)/共120頁(yè)圖4-18 埋弧焊焊縫成形示意圖返回文檔第80頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-19 環(huán)焊縫埋弧焊示意圖第81頁(yè)/共120頁(yè)圖4-20 氬弧焊示意圖1焊絲或電極 2導(dǎo)電嘴 3噴嘴 4進(jìn)氣管5氬氣流 6電弧 7焊件 8填充焊絲 9送絲滾輪返回文檔第82頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-21 氬弧焊設(shè)備組成示意圖第83頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-22 CO2焊示意圖第84頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-23 電渣焊過(guò)程示意圖第85頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-24 等離子弧焊第86頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-

51、25 真空電子束焊第87頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-26 激光焊示意圖第88頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-27 火焰線材噴涂第89頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-28 點(diǎn)焊示意圖第90頁(yè)/共120頁(yè) 圖4-29 點(diǎn)焊接頭形式返回文檔第91頁(yè)/共120頁(yè)圖4-30 點(diǎn)焊分流現(xiàn)象返回文檔第92頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-31 電阻縫焊第93頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-32 縫焊接頭形式第94頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔 圖4-33 對(duì)焊示意圖 Fj夾緊力 Fw擠壓力 Fd頂鍛力 a) 電阻對(duì)焊 b) 閃光對(duì)焊第95頁(yè)/共120頁(yè)返回文檔圖4-34 對(duì)焊應(yīng)用實(shí)例 a）對(duì)焊工件 b) 對(duì)焊管材 1焊縫 2滾盤(pán) 3擠壓滾 4焊件 5