第十一章其他焊接、切割方法與技術(shù)§12-1金屬的焊接性§12-2常用焊接工藝措施§12-3非合金鋼的焊接§12-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接§12-5珠光體耐熱鋼的焊接§12-6低合金低溫鋼的焊接1第十一章其他焊接、切割方法與技術(shù)§12-7不銹鋼的焊接§12-8鑄鐵的焊補(bǔ)§12-9鋁及鋁合金的焊接§12-10銅及銅合金的焊接§12-11鈦及鈦合金的焊接思考與練習(xí)23一、焊接性的概念§12-1金屬的焊接性二、影響焊接性的因素三、焊接性的評(píng)定方法4一、焊接性的概念金屬的焊接性是指金屬材料在限定的施工條件下，焊接成符合設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿(mǎn)足預(yù)定服役要求的能力。也就是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下焊接成符合設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足使用要求的構(gòu)件的難易程度，即金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性和使用的可靠性?！?2-1金屬的焊接性5二、影響焊接性的因素材料方面不僅包括焊件本身，還包括使用的焊接材料，如焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體等。它們?cè)诤附訒r(shí)都參與熔池或半熔化區(qū)內(nèi)的冶金過(guò)程，直接影響焊接質(zhì)量。如母材與焊接材料匹配不當(dāng)，就會(huì)造成焊縫金屬化學(xué)成分不合格，力學(xué)性能和其他使用性能降低。因此，為了保證良好的焊接性，必須對(duì)材料因素予以充分重視。§12-1金屬的焊接性1．材料方面6焊接方法對(duì)焊接性的影響主要體現(xiàn)在兩方面，一是焊接熱源性質(zhì)（如能量密度大小、溫度高低等），例如，對(duì)于有過(guò)熱敏感的高強(qiáng)度鋼，從防止過(guò)熱出發(fā)，適宜選用等離子弧焊、電子束焊等方法，有利于改善焊接性；相反，對(duì)于灰鑄鐵，焊接時(shí)從防止白口出發(fā)，應(yīng)選用氣焊、電渣焊等方法。二是對(duì)熔池和接頭的保護(hù)，如鈦合金對(duì)氧氣、氮?dú)?、氫氣極為敏感，用氣焊和焊條電弧焊不可能焊好，而用氬弧焊或真空電子束焊就比較容易焊接，其焊接性好?！?2-1金屬的焊接性2．焊接方法及工藝方面7焊接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)影響應(yīng)力狀態(tài)，從而對(duì)焊接性也會(huì)發(fā)生影響。應(yīng)使焊接接頭處于剛度較低的狀態(tài)，能夠自由收縮，有利于防止焊接裂紋。缺口、截面突變、焊縫余高過(guò)大、交叉焊縫等都容易引起應(yīng)力集中，要盡量避免。不必要地增大焊件厚度或焊縫體積，就會(huì)產(chǎn)生多向應(yīng)力，也應(yīng)注意防止?！?2-1金屬的焊接性3．構(gòu)件類(lèi)型方面8焊接結(jié)構(gòu)的使用是多種多樣的，如在高溫和低溫下工作、在腐蝕介質(zhì)中工作及在靜載荷或動(dòng)載荷條件下工作等。當(dāng)在高溫下工作時(shí)，可能產(chǎn)生蠕變；在低溫或沖擊載荷下工作時(shí)，容易發(fā)生脆性破壞；在腐蝕介質(zhì)中工作時(shí)，接頭要求具有耐腐蝕性?？傊褂脳l件越不利，對(duì)焊接性的要求就越高?！?2-1金屬的焊接性4．使用條件方面9三、焊接性的評(píng)定方法間接估算法一般不需要焊接焊縫，只需對(duì)金屬材料的化學(xué)成分、物理性能、金相組織及力學(xué)性能指標(biāo)等進(jìn)行分析與測(cè)定，從而推測(cè)被評(píng)估金屬的焊接性，最常用的間接估算法是碳當(dāng)量法?！?2-1金屬的焊接性1．間接估算法10碳當(dāng)量的估算公式有很多種形式，國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的估算碳鋼及低合金鋼的碳當(dāng)量（CE）的公式為：§12-1金屬的焊接性1．間接估算法11直接試驗(yàn)法是通過(guò)焊接性試驗(yàn)來(lái)評(píng)定母材焊接性的方法，即通過(guò)焊接過(guò)程考查是否發(fā)生某種焊接缺欠，或發(fā)生缺欠的嚴(yán)重程度，直接去評(píng)價(jià)金屬材料焊接性的優(yōu)劣。斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)的試件形狀和尺寸如圖所示?！?2-1金屬的焊接性2．直接試驗(yàn)法斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)的試件形狀和尺寸1、3—拘束焊縫2—試驗(yàn)焊縫12一、預(yù)熱§12-2常用焊接工藝措施二、后熱三、焊后熱處理13一、預(yù)熱預(yù)熱的主要作用是降低焊后冷卻速度。對(duì)于給定成分的鋼種，焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能取決于冷卻速度的大小。對(duì)于易淬火鋼，預(yù)熱可以減小淬硬程度，防止產(chǎn)生焊接裂紋。另外，預(yù)熱還可以減小熱影響區(qū)的溫度差別，在較寬范圍內(nèi)得到比較均勻的溫度分布，有助于減小因溫度差別而造成的焊接應(yīng)力?！?2-2常用焊接工藝措施1．預(yù)熱的作用14焊件焊接時(shí)是否需要預(yù)熱、預(yù)熱溫度的選擇，應(yīng)根據(jù)鋼材的成分、厚度、結(jié)構(gòu)剛度、接頭形式、焊接材料、焊接方法、環(huán)境因素等綜合考慮，并通過(guò)焊接性試驗(yàn)來(lái)確定。一般鋼材碳當(dāng)量越大（含碳量越多、含合金元素越多），母材越厚，結(jié)構(gòu)剛度越高，環(huán)境溫度越低，則預(yù)熱溫度越高?！?2-2常用焊接工藝措施2．預(yù)熱溫度的選擇15預(yù)熱時(shí)的加熱范圍，對(duì)于對(duì)接接頭每側(cè)加熱寬度不得小于板厚的5倍，一般在坡口兩側(cè)各75～100mm范圍內(nèi)應(yīng)保持一個(gè)均熱區(qū)域，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)取在均熱區(qū)域的邊緣。如果采用火焰加熱，測(cè)溫最好在加熱面的反面進(jìn)行。預(yù)熱的方法有火焰加熱、工頻感應(yīng)加熱、紅外線加熱等。在剛度很高的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行局部預(yù)熱時(shí)，應(yīng)注意加熱部位，避免造成很大的熱應(yīng)力?！?2-2常用焊接工藝措施3．預(yù)熱方法16二、后熱后熱的作用是避免形成淬硬組織及使氫逸出焊縫表面，防止產(chǎn)生裂紋。對(duì)于冷裂紋傾向性大的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼等材料，還有一種專(zhuān)門(mén)的后熱處理，稱(chēng)為消氫處理，即在焊后立即將焊件加熱到250～350℃的溫度范圍，保溫2～6h后空冷?！?2-2常用焊接工藝措施1．后熱的作用17后熱的加熱方法、加熱區(qū)寬度、測(cè)溫部位等要求與預(yù)熱相同?！?2-2常用焊接工藝措施2．后熱方法18三、焊后熱處理焊后熱處理的主要作用是消除焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬部位，改善焊縫與熱影響區(qū)的組織和性能，提高接頭的塑性和韌性，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的尺寸?！?2-2常用焊接工藝措施1．焊后熱處理的作用和種類(lèi)19（1）整體熱處理將焊件置于加熱爐中整體加熱處理，可以得到滿(mǎn)意的處理效果。（2）局部熱處理對(duì)于尺寸較長(zhǎng)不便整體處理，但形狀比較規(guī)則的簡(jiǎn)單筒形容器、管件等，可以進(jìn)行局部熱處理。進(jìn)行局部熱處理時(shí)，應(yīng)保證焊縫兩側(cè)有足夠的加熱寬度?！?2-2常用焊接工藝措施2．焊后熱處理工藝及方法20（1）母材金屬?gòu)?qiáng)度等級(jí)較高，產(chǎn)生延遲裂紋傾向較大的普通低合金鋼。（2）處在低溫下工作的壓力容器及其他焊接結(jié)構(gòu)，特別是在脆性轉(zhuǎn)變溫度以下使用的壓力容器。（3）承受交變載荷，要求疲勞強(qiáng)度高的構(gòu)件。（4）大型受壓容器。（5）有應(yīng)力腐蝕和焊后要求幾何尺寸較穩(wěn)定的焊接結(jié)構(gòu)?！?2-2常用焊接工藝措施3．焊后熱處理的應(yīng)用21一、低碳鋼的焊接§12-3非合金鋼的焊接二、中碳鋼的焊接22一、低碳鋼的焊接低碳鋼由于含碳量較低，塑性好，而且淬硬傾向小，焊接過(guò)程中一般不需要采取預(yù)熱、后熱、控制道間溫度、焊后熱處理等工藝措施，許多焊接方法都能用于低碳鋼的焊接，并可獲得良好的焊接接頭。因此，低碳鋼焊接性?xún)?yōu)良，是焊接性最好的金屬材料?！?2-3非合金鋼的焊接1．低碳鋼的焊接性23（1）焊接方法和焊接材料低碳鋼幾乎可采用所有的焊接方法進(jìn)行焊接，并都能保證焊接接頭的良好質(zhì)量。用得最多的是焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、MAG焊、氬弧焊、電渣焊等。常用低碳鋼焊接材料的選擇見(jiàn)表?！?2-3非合金鋼的焊接2．低碳鋼焊接工藝常用低碳鋼焊接材料的選擇24（2）預(yù)熱和焊后熱處理低碳鋼焊接過(guò)程中一般不需要采取預(yù)熱、焊后熱處理等工藝措施，但當(dāng)焊件較厚、剛度很高或在低溫條件下焊接時(shí)，可能要采取預(yù)熱、焊后熱處理等措施?！?2-3非合金鋼的焊接2．低碳鋼焊接工藝25二、中碳鋼的焊接（1）焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋中碳鋼含碳量較高，凝固溫度區(qū)間較大，偏析現(xiàn)象較嚴(yán)重，在凝固收縮應(yīng)力的作用下易沿液態(tài)晶界處開(kāi)裂，產(chǎn)生熱裂紋。（2）熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋中碳鋼焊接時(shí)，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生塑性很低的淬硬組織（馬氏體），含碳量越高，淬硬傾向越大?！?2-3非合金鋼的焊接1．中碳鋼的焊接性26（1）焊接方法及焊接材料中碳鋼的焊接方法有焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊及MAG焊等。焊條電弧焊時(shí)應(yīng)盡量采用抗裂性能較好的堿性焊條?！?2-3非合金鋼的焊接2．中碳鋼焊接工藝中碳鋼焊條的選用27（2）焊接工藝措施1）焊接時(shí)，為了控制焊縫中的含碳量，減小熔合比，一般開(kāi)U形坡口或V形坡口，但盡量開(kāi)成U形坡口。2）大多數(shù)情況下焊接中碳鋼時(shí)需要預(yù)熱、控制道間溫度及焊后熱處理。3）多層焊第一層焊縫應(yīng)盡量采用小電流，焊接速度較慢，以減小熔合比，防止產(chǎn)生熱裂紋?！?2-3非合金鋼的焊接2．中碳鋼焊接工藝284）焊后可錘擊焊縫，以減小焊接殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒。5）焊后應(yīng)盡可能緩冷，焊件焊后可放在石棉灰或爐中緩冷?！?2-3非合金鋼的焊接2．中碳鋼焊接工藝29一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼簡(jiǎn)介§12-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性三、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝30一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼簡(jiǎn)介利用焊接來(lái)制造金屬結(jié)構(gòu)的低合金結(jié)構(gòu)鋼可分為強(qiáng)度用結(jié)構(gòu)鋼和專(zhuān)業(yè)用結(jié)構(gòu)鋼（如低溫鋼、耐熱鋼等），其中以低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)用最廣泛。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591—2018）規(guī)定，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼分為Q355、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690八級(jí)，按質(zhì)量等級(jí)分為B、C、D、E四級(jí)。§12-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接31二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)容易產(chǎn)生的裂紋是冷裂紋。焊接強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，由于淬硬傾向很小，焊縫和熱影響區(qū)金屬的塑性較好，產(chǎn)生冷裂紋的可能性不大。但隨著鋼材強(qiáng)度等級(jí)的提高，淬硬傾向增加，冷裂紋的傾向也增大。又因厚板的剛度高，焊接接頭的殘余應(yīng)力也大。因此，冷裂紋主要發(fā)生在強(qiáng)度等級(jí)較高的厚板結(jié)構(gòu)中?！?2-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接1．焊接裂紋32焊接低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，熱影響區(qū)中被加熱到1100℃以上的粗晶區(qū)是焊接接頭的薄弱區(qū)，沖擊韌度也最低，即所謂脆化區(qū)。熱影響區(qū)粗晶脆化主要與焊接熱輸入有關(guān)。對(duì)于熱軋鋼，焊接熱輸入較大時(shí)，粗晶區(qū)將因晶粒長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織等而降低韌性；焊接熱輸入較小時(shí)，會(huì)由于粗晶區(qū)組織中馬氏體比例的增大而降低韌性?！?2-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接2．焊接熱影響區(qū)脆化33三、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對(duì)焊接方法無(wú)特殊要求，適用于各種焊接方法，其中焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊是最常用的方法。在選擇具體的焊接方法時(shí)，可根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能要求和企業(yè)的實(shí)際條件等因素確定?！?2-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接1．焊接方法的選擇34低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般按“等強(qiáng)”原則選擇與母材強(qiáng)度相當(dāng)?shù)暮附硬牧希⒕C合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及抗裂性能。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條、焊絲及焊劑的選用見(jiàn)表?！?2-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接2．焊接材料的選擇低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條、焊絲及焊劑的選用35焊前預(yù)熱能降低焊后冷卻速度，避免出現(xiàn)淬硬組織，減小焊接應(yīng)力，是防止裂紋的有效措施，也有助于改善接頭組織與性能，是焊接低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼時(shí)常用的工藝措施。表列出了幾種低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)熱溫度?！?2-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接3．預(yù)熱低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)熱溫度及焊后熱處理溫度和工藝36低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼后熱主要是消氫處理，是防止產(chǎn)生冷裂紋的有效措施之一。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般焊后不進(jìn)行熱處理，只有在某些特殊情況下才采用焊后熱處理，例如，焊接厚板或強(qiáng)度等級(jí)較高及有延遲裂紋傾向的鋼等。此外，電渣焊焊縫焊后必須采用正火或正火加回火處理。上表列出了幾種低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊后熱處理溫度和工藝?！?2-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接4．后熱及焊后熱處理37熱輸入的確定主要取決于過(guò)熱區(qū)的脆化和冷裂傾向。由于各種鋼的脆化與冷裂傾向不同，因而對(duì)焊接熱輸入要求也有差別。焊接含碳量偏低的Q355鋼時(shí)，由于脆化、冷裂傾向小，對(duì)熱輸入沒(méi)有嚴(yán)格限制，但熱輸入偏小些更有利。當(dāng)焊接含碳量偏高的Q355鋼時(shí)，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋的產(chǎn)生，熱輸入應(yīng)偏大一些。對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)較高的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，淬硬傾向增大，應(yīng)選擇較大的熱輸入，但熱輸入過(guò)大又會(huì)增大粗晶區(qū)脆化傾向，這時(shí)采用預(yù)熱配合小的熱輸入更合理?！?2-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接5．控制焊接熱輸入38一、珠光體耐熱鋼簡(jiǎn)介§12-5珠光體耐熱鋼的焊接二、珠光體耐熱鋼的焊接性三、珠光體耐熱鋼的焊接工藝39一、珠光體耐熱鋼簡(jiǎn)介高溫下具有足夠的強(qiáng)度和抗氧化性的鋼稱(chēng)為耐熱鋼。合金元素總含量在5%以下，在供貨狀態(tài)下具有珠光體（或珠光體加鐵素體）組織的低合金耐熱鋼稱(chēng)為珠光體耐熱鋼。常用的珠光體耐熱鋼有15Mo、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB等。珠光體耐熱鋼是以鉻、鉬為主要合金元素的低合金鋼?！?2-5珠光體耐熱鋼的焊接40二、珠光體耐熱鋼的焊接性焊接珠光體耐熱鋼時(shí)的主要問(wèn)題是淬硬傾向大，易產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋等。珠光體耐熱鋼中的Cr和Mo能顯著提高鋼的淬硬性，Mo的作用比Cr約大50倍，因此，熱影響區(qū)具有較大的淬硬傾向。另外，珠光體耐熱鋼焊后在空氣中冷卻時(shí)易產(chǎn)生硬而脆的馬氏體組織，并產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，易使熱影響區(qū)出現(xiàn)冷裂紋?！?2-5珠光體耐熱鋼的焊接41三、珠光體耐熱鋼的焊接工藝（1）對(duì)于所有厚度的2.25Cr-Mo、3Cr-Mo鋼板和15mm以上的1.25Cr-0.5Mo鋼板，切割前應(yīng)預(yù)熱至150℃以上，切割邊緣應(yīng)進(jìn)行機(jī)械加工，并用磁粉探傷法檢查是否存在表面裂紋?！?2-5珠光體耐熱鋼的焊接1．焊前準(zhǔn)備42（2）對(duì)于15mm以下的1.25Cr-0.5Mo鋼板和15mm以上的0.5Mo鋼板，切割前應(yīng)預(yù)熱到100℃以上，切割邊緣應(yīng)進(jìn)行機(jī)械加工，并用磁粉探傷法檢查是否存在表面裂紋。（3）對(duì)于厚度在15mm以下的0.5Mo鋼板，切割前不必預(yù)熱，切割邊緣最好進(jìn)行機(jī)械加工。§12-5珠光體耐熱鋼的焊接1．焊前準(zhǔn)備43珠光體耐熱鋼的焊接可選用焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、電渣焊、鎢極氬弧焊和電阻焊等方法。通常以焊條電弧焊為主，埋弧焊和電渣焊也常用?！?2-5珠光體耐熱鋼的焊接2．焊接方法44珠光體耐熱鋼焊接材料的選配原則是使焊縫金屬的化學(xué)成分與母材相同或相近，焊條電弧焊一般應(yīng)選用堿性型焊條，直流反接。常用珠光體耐熱鋼焊接材料的選用見(jiàn)表?！?2-5珠光體耐熱鋼的焊接3．焊接材料常用珠光體耐熱鋼焊接材料的選用45預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施。為了確保焊接質(zhì)量，不論是在定位焊或焊接過(guò)程中都應(yīng)預(yù)熱，并且應(yīng)控制道間溫度，使道間溫度略高于預(yù)熱溫度。常用珠光體耐熱鋼預(yù)熱及焊后熱處理工藝參數(shù)見(jiàn)表。§12-5珠光體耐熱鋼的焊接4．預(yù)熱和焊后熱處理常用珠光體耐熱鋼焊接材料的選用46一、低合金低溫鋼簡(jiǎn)介§12-6低合金低溫鋼的焊接二、低合金低溫鋼的焊接性三、低合金低溫鋼的焊接工藝47一、低合金低溫鋼簡(jiǎn)介通常把-196～-10℃的溫度范圍稱(chēng)為“低溫”（我國(guó)從-40℃算起），低于-196℃的稱(chēng)為超低溫。低溫鋼主要用于低溫下工作的容器、管道和結(jié)構(gòu)，如液化石油氣儲(chǔ)罐、冷凍設(shè)備、石油化工低溫設(shè)備等。對(duì)低溫鋼的主要性能要求是保證在使用溫度下具有良好的韌性及抵抗脆性破壞的能力。§12-6低合金低溫鋼的焊接48二、低合金低溫鋼的焊接性低合金低溫鋼中含碳量低，合金元素含量也不高，碳當(dāng)量較低，淬硬傾向較小，因此冷裂敏感性不大。薄板焊接時(shí)一般可不預(yù)熱，但應(yīng)避免在低溫下施焊。當(dāng)板厚超過(guò)25mm或焊接接頭的拘束較大時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱措施，以防止產(chǎn)生焊接冷裂紋，但預(yù)熱溫度不能過(guò)高，一般控制在100～150℃；否則，會(huì)導(dǎo)致焊接接頭組織粗化，降低接頭韌性?！?2-6低合金低溫鋼的焊接49三、低合金低溫鋼的焊接工藝低溫鋼常用的焊接方法有焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊和熔化極氣體保護(hù)焊等。為保證接頭的低溫韌性，焊接時(shí)必須控制其熱輸入。焊條電弧焊焊接熱輸入應(yīng)控制在20kJ/mm以下，熔化極氣體保護(hù)焊焊接熱輸入應(yīng)控制在25kJ/mm左右，埋弧焊焊接熱輸入應(yīng)控制在28～45kJ/mm之間較為合適?！?2-6低合金低溫鋼的焊接1．焊接方法及焊接熱輸入50常用低溫鋼焊條電弧焊的焊條及焊接參數(shù)見(jiàn)表。進(jìn)行埋弧焊時(shí)，為降低焊縫金屬的含氧量，提高韌性，應(yīng)選用氧化性低的堿性焊劑，通常選用高堿度的燒結(jié)焊劑?！?2-6低合金低溫鋼的焊接2．焊接材料常用低溫鋼焊條電弧焊的焊條及焊接參數(shù)51埋弧焊焊絲有兩種，一是不含Ni的C-Mn鋼焊絲，可加入微量合金元素Ti、B，目的是細(xì)化晶粒；二是含Ni的焊絲，在Mn或Mn-Mo焊絲中加入Ni，以保證焊縫獲得良好的低溫韌性。常用低溫鋼埋弧焊時(shí)焊絲和焊劑的選用見(jiàn)表?！?2-6低合金低溫鋼的焊接2．焊接材料常用低溫鋼埋弧焊時(shí)焊絲和焊劑的選用52（1）采用小的熱輸入，控制焊接電流大小，焊條盡量不擺動(dòng)，采用窄焊道，快速焊。（2）采用多層多道焊，通過(guò)多道焊后續(xù)焊道的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒。（3）當(dāng)板厚較大或拘束較大時(shí)，可考慮預(yù)熱。嚴(yán)格控制道間溫度（層間溫度），以減輕焊道過(guò)熱，一般道間溫度應(yīng)不大于300℃?！?2-6低合金低溫鋼的焊接3．焊接工藝措施53（4）常用低溫鋼焊前預(yù)熱與焊后熱處理溫度見(jiàn)表。（5）避免產(chǎn)生焊接缺欠，確保焊縫中不存在弧坑、未焊透、咬邊和成形不良等缺欠；否則，低溫時(shí)容易因鋼材對(duì)缺欠和應(yīng)力集中的敏感性增大而增大接頭低溫脆性破壞傾向?！?2-6低合金低溫鋼的焊接3．焊接工藝措施常用低溫鋼焊前預(yù)熱與焊后熱處理溫度54一、不銹鋼簡(jiǎn)介§12-7不銹鋼的焊接二、奧氏體型不銹鋼的焊接性三、奧氏體型不銹鋼的焊接工藝四、不銹復(fù)合鋼板的焊接55一、不銹鋼簡(jiǎn)介不銹鋼按室溫組織不同，分為鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、馬氏體型不銹鋼、奧氏體—鐵素體（雙相）型不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼。常用不銹鋼新舊牌號(hào)對(duì)比見(jiàn)表。§12-7不銹鋼的焊接常用低溫鋼焊條電弧焊的焊條及焊接參數(shù)56二、奧氏體型不銹鋼的焊接性（1）晶間腐蝕產(chǎn)生的原因奧氏體型不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的原因是由于晶粒邊界形成貧鉻區(qū)（含鉻量小于10.5%）造成的。當(dāng)溫度為450～850℃時(shí)，碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度大于鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度。當(dāng)奧氏體中含碳量超過(guò)它在室溫的溶解度（0.02%～0.03%）后，就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并與鉻化合形成碳化鉻（Cr23C6）§12-7不銹鋼的焊接1．晶間腐蝕57但是鉻的原子半徑較大，擴(kuò)散速度較慢，來(lái)不及向邊界擴(kuò)散，晶間附近大量的鉻與碳化合成碳化鉻，造成奧氏體邊界貧鉻，當(dāng)晶界附近的金屬含鉻量低于10.5%時(shí)就失去了耐腐蝕的能力，在腐蝕介質(zhì)作用下就會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，如圖所示。§12-7不銹鋼的焊接1．晶間腐蝕晶間腐蝕a）金相圖b）示意圖58奧氏體型不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕如圖所示。§12-7不銹鋼的焊接1．晶間腐蝕奧氏體型不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕1—焊縫晶間腐蝕2—熱影響區(qū)晶間腐蝕3—刀狀腐蝕59（2）防止晶間腐蝕的措施1）控制含碳量。2）添加穩(wěn)定劑。3）進(jìn)行固溶處理或均勻化處理。4）采用雙相組織。5）快速冷卻?！?2-7不銹鋼的焊接1．晶間腐蝕60（1）熱裂紋產(chǎn)生的原因1）奧氏體型不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大約只有低碳鋼的一半，而線膨脹系數(shù)卻大得多，所以，焊后在接頭中會(huì)產(chǎn)生較大的焊接內(nèi)應(yīng)力。2）奧氏體型不銹鋼中的碳、硫、磷、鎳等成分會(huì)在熔池中形成低熔點(diǎn)共晶。3）奧氏體型不銹鋼液相線、固相線的區(qū)間較大，結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)，且?jiàn)W氏體結(jié)晶方向性強(qiáng)，所以雜質(zhì)偏析現(xiàn)象比較嚴(yán)重。§12-7不銹鋼的焊接2．熱裂紋61（2）防止熱裂紋的措施1）采用雙相組織的焊縫。2）焊接工藝措施。3）控制化學(xué)成分?！?2-7不銹鋼的焊接2．熱裂紋62（1）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂產(chǎn)生的原因奧氏體型不銹鋼由于導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接殘余拉應(yīng)力，于是在腐蝕介質(zhì)的作用下，焊接接頭出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕裂紋。§12-7不銹鋼的焊接3．應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂63（2）防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的措施1）合理地設(shè)計(jì)焊接接頭，避免腐蝕介質(zhì)在焊接接頭部位聚集，降低或消除焊接接頭應(yīng)力集中。2）消除或降低焊接接頭的殘余應(yīng)力。3）正確選用材料?！?2-7不銹鋼的焊接3．應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂64三、奧氏體型不銹鋼的焊接工藝（1）下料方法的選擇奧氏體型不銹鋼用氧乙炔焰氣割有困難，可用機(jī)械切割、等離子弧切割及碳弧氣刨等方法下料或進(jìn)行坡口加工。（2）坡口制備奧氏體型不銹鋼線膨脹系數(shù)大，會(huì)加劇焊接接頭的變形，所以可適當(dāng)減小坡口角度。當(dāng)板厚大于10mm時(shí)，盡量選用焊縫截面較小的U形坡口?！?2-7不銹鋼的焊接1．焊前準(zhǔn)備65（3）焊前清理將坡口及其兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)用丙酮擦凈，并涂白堊粉，以避免奧氏體型不銹鋼表面被飛濺金屬損傷。（4）表面保護(hù)在搬運(yùn)、制備坡口、裝配及定位焊過(guò)程中，應(yīng)注意避免損傷鋼材表面，以免使產(chǎn)品的耐腐蝕性降低，例如，不允許用利器劃傷鋼材表面，不允許隨意引弧等?！?2-7不銹鋼的焊接1．焊前準(zhǔn)備66奧氏體型不銹鋼焊接材料的選用原則是使焊縫的合金成分與母材的成分基本相同，并盡量降低焊縫金屬中的含碳量和硫、磷雜質(zhì)的含量。奧氏體型不銹鋼常用焊接方法及焊接材料的選用見(jiàn)表。§12-7不銹鋼的焊接2．焊接材料奧氏體型不銹鋼常用焊接方法及焊接材料的選用67（1）焊條電弧焊奧氏體型不銹鋼的電阻大，焊接時(shí)產(chǎn)生的電阻熱大，所以同樣直徑的焊條，焊接電流值應(yīng)比低碳鋼焊條小20%左右，其焊接參數(shù)見(jiàn)表?！?2-7不銹鋼的焊接3．焊接方法及工藝奧氏體型不銹鋼常用焊接方法及焊接材料的選用68（2）熔化極氬弧焊和MAG焊熔化極氬弧焊一般采用噴射過(guò)渡，直流反接，適用于焊接焊件厚度大于6.5mm的奧氏體型不銹鋼，但不宜焊接厚度小于3mm的不銹鋼薄板。為了改善焊縫成形，常用Ar+（0.5%～1%）O2的MAG焊。不銹鋼熔化極氬弧焊焊接參數(shù)見(jiàn)表?！?2-7不銹鋼的焊接3．焊接方法及工藝不銹鋼熔化極氬弧焊焊接參數(shù)69（3）埋弧焊埋弧焊一般用于中等厚度以上的鋼板，直流反接。埋弧焊由于熱輸入大，金屬容易過(guò)熱，對(duì)不銹鋼耐腐蝕性有一定影響。18-8型奧氏體型不銹鋼雙面埋弧焊焊接參數(shù)見(jiàn)表。§12-7不銹鋼的焊接3．焊接方法及工藝18-8型奧氏體型不銹鋼雙面埋弧焊焊接參數(shù)70（4）鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊目前已普遍應(yīng)用于不銹鋼的焊接，主要用于焊接0.5～3mm的不銹鋼薄板及薄壁管件，焊絲的成分一般與焊件相同。鎢極氬弧焊焊接薄板的焊接參數(shù)見(jiàn)表?！?2-7不銹鋼的焊接3．焊接方法及工藝鎢極氬弧焊焊接薄板的焊接參數(shù)71（5）等離子弧焊等離子弧焊已用于奧氏體型不銹鋼的焊接。對(duì)于厚度在10mm以下的奧氏體不銹鋼，采用小孔效應(yīng)時(shí)，熱量集中，可不開(kāi)坡口單面焊一次成形，尤其適用于不銹鋼管的焊接。微束等離子弧焊對(duì)厚度小于0.5mm的薄件尤為適宜?！?2-7不銹鋼的焊接3．焊接方法及工藝72四、不銹復(fù)合鋼板的焊接不銹復(fù)合鋼板是由覆層（不銹鋼）和基層（碳鋼、低合金鋼）進(jìn)行復(fù)合軋制、焊接（如爆炸焊或釬焊等）而成的雙金屬板，如圖所示?！?2-7不銹鋼的焊接不銹復(fù)合鋼板1—覆層（不銹鋼）2—基層（碳鋼、低合金鋼）73不銹復(fù)合鋼板焊接時(shí)，要注意兩方面的問(wèn)題：一是對(duì)于基層要避免鉻、鎳等合金元素含量增高，因?yàn)殂t、鎳含量增高，基層焊縫中會(huì)形成硬脆組織，容易產(chǎn)生裂紋，影響焊縫強(qiáng)度；二是對(duì)于覆層要避免增碳，因覆層焊縫增碳就會(huì)大大降低其耐腐蝕性。§12-7不銹鋼的焊接1．不銹復(fù)合鋼板的焊接性74（1）焊接方法的選擇不銹復(fù)合鋼板基層或覆層的焊接方法與焊接不銹鋼、碳鋼、低合金鋼一樣，可采用焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等方法，但過(guò)渡層常用焊條電弧焊?！?2-7不銹鋼的焊接2．不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝75（2）焊接材料的選擇由于復(fù)合鋼板焊接的特殊性，要采用三種不同的焊接材料來(lái)焊接同一條焊縫，以保證焊縫質(zhì)量。不銹復(fù)合鋼板焊接材料的選用見(jiàn)表?！?2-7不銹鋼的焊接2．不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝不銹復(fù)合鋼板焊接材料的選用76（3）焊接坡口與裝配不銹復(fù)合鋼板的坡口形式多為Y形坡口，一般開(kāi)在基層一側(cè)，此外，還有雙Y形坡口、U形坡口等?！?2-7不銹鋼的焊接2．不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝77（4）焊接順序?yàn)榱吮ＷC焊縫與復(fù)合鋼板具有相同的性能，對(duì)基層、覆層應(yīng)分別進(jìn)行焊接。一般先焊基層，后焊過(guò)渡層，最后焊覆層，以盡量減小覆層一側(cè)的焊接量，避免覆層焊縫的多次重復(fù)加熱，從而提高焊縫質(zhì)量，如圖所示?！?2-7不銹鋼的焊接2．不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝不銹復(fù)合鋼板焊接順序a）裝配b）焊基層c）清焊根d）焊過(guò)渡層e）焊覆層78（5）焊接中應(yīng)注意的問(wèn)題在不銹復(fù)合鋼板的焊接操作過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）在基層點(diǎn)焊時(shí)，必須用基層焊條，不可使用不銹鋼焊條。2）嚴(yán)禁用基層焊條和過(guò)渡層焊條焊在覆層表面。3）當(dāng)碳鋼焊條的飛濺物落在覆層的坡口面上時(shí)，要將其仔細(xì)清除干凈?！?2-7不銹鋼的焊接2．不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝794）焊覆層焊縫時(shí)，為減小熱影響區(qū)，降低合金稀釋率，宜采用小電流、直流反接、多層多道焊，焊接時(shí)焊條不宜做橫向擺動(dòng)。5）焊基層時(shí)的飛濺物若黏附在覆層表面，將破壞其表面氧化膜，遇腐蝕性介質(zhì)就會(huì)形成腐蝕點(diǎn)，所以，焊前可分別在坡口兩側(cè)150mm范圍內(nèi)涂上白堊水溶液或飛濺物防黏劑，以防止飛濺物的黏附?！?2-7不銹鋼的焊接2．不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝80一、鑄鐵簡(jiǎn)介§12-8鑄鐵的焊補(bǔ)二、灰鑄鐵的焊接性三、灰鑄鐵的焊補(bǔ)工藝四、不銹復(fù)合鋼板的焊接81一、不銹鋼簡(jiǎn)介含碳量大于2.11%、小于6.69%的鐵碳合金稱(chēng)為鑄鐵，鑄鐵中除了含鐵和碳以外，還含有硅、錳、磷、硫等元素。為獲得某些特殊性能，還分別加入銅、鎂、鎳、鉬或鋁等元素，形成合金鑄鐵。鑄鐵是一種成本低廉并具有許多優(yōu)良性能的金屬材料，與鋼相比，鑄鐵雖然力學(xué)性能較低，但具有優(yōu)良的耐磨性、減振性、鑄造性和切削加工性，而且熔煉設(shè)備和生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。鑄鐵焊接主要是對(duì)各種鑄造缺欠或者損壞的鑄鐵件進(jìn)行焊補(bǔ)?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)82二、灰鑄鐵的焊接性（1）產(chǎn)生白口組織的原因產(chǎn)生白口組織主要是由于冷卻速度快和石墨化元素不足造成的。（2）防止產(chǎn)生白口組織的方法1）降低焊縫的冷卻速度。2）改變焊縫化學(xué)成分?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)1．焊接接頭產(chǎn)生白口組織83（1）產(chǎn)生裂紋的原因由于灰鑄鐵的強(qiáng)度較低，塑性極差，而焊接時(shí)的局部快速加熱和冷卻又產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，故易產(chǎn)生裂紋。（2）防止產(chǎn)生裂紋的方法1）焊前預(yù)熱和焊后緩冷。2）采用電弧冷焊以減小焊接應(yīng)力?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)2．焊接接頭產(chǎn)生裂紋843）其他措施。如采用栽絲焊，在基體金屬坡口內(nèi)攻螺紋后，把螺釘擰在坡口上，如圖所示，然后進(jìn)行焊補(bǔ)?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)2．焊接接頭產(chǎn)生裂紋栽絲焊85三、灰鑄鐵的焊補(bǔ)工藝（1）熱焊法熱焊法是指焊接前將焊件全部或局部加熱到600～700℃，并在焊接過(guò)程中保持一定溫度，焊后在爐中緩冷的焊接方法?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)1．焊條電弧焊86（2）冷焊法冷焊法是指焊件在焊前不預(yù)熱，焊接過(guò)程中也不輔助加熱的一種方法，因此可以大大提高焊補(bǔ)生產(chǎn)效率，降低焊補(bǔ)成本，改善勞動(dòng)條件，減少焊件因預(yù)熱時(shí)受熱不均勻而產(chǎn)生的變形和焊件已加工面的氧化?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)1．焊條電弧焊871）采用細(xì)焊條、小電流、快速焊，以減小鑄鐵母材在焊縫中的熔合比，降低焊縫中碳、硫的含量。同時(shí)減少了焊接熱輸入，減小焊接應(yīng)力，防止裂紋。2）采用短段焊、斷續(xù)焊、分散焊、分段退焊等，并在每焊10～15mm長(zhǎng)度后立即用小錘迅速錘擊焊縫，待焊縫冷卻到不燙手（50～60℃）時(shí)，再焊下一道，以減小焊接應(yīng)力，防止產(chǎn)生裂紋。§12-8鑄鐵的焊補(bǔ)1．焊條電弧焊883）選擇合理的焊接方向和焊接順序。焊接順序也是如此，如圖所示為三種不同的焊接順序，其中水平形的焊接順序焊接應(yīng)力最大，凹字形次之，斜坡形焊接應(yīng)力最小。4）采用栽絲焊等特殊工藝。§12-8鑄鐵的焊補(bǔ)1．焊條電弧焊厚壁鑄鐵件焊補(bǔ)順序a）水平形b）凹字形c）斜坡形89（3）半熱焊法半熱焊法是焊接前將焊件預(yù)熱到300～400℃時(shí)進(jìn)行焊補(bǔ)的一種方法。該方法介于冷焊法與熱焊法之間，常用于剛度不高的小結(jié)構(gòu)件的焊補(bǔ)?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)1．焊條電弧焊90氣焊火焰溫度比電弧溫度低得多，因而焊件的加熱和冷卻比較緩慢，這對(duì)防止灰鑄鐵在焊接時(shí)產(chǎn)生白口組織和裂紋都很有利。因此，用氣焊焊補(bǔ)的鑄件質(zhì)量一般都比較好，因而氣焊已成為焊補(bǔ)鑄鐵的常用方法。但氣焊與電弧焊相比，其生產(chǎn)效率低，成本高，焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊件變形也較大，并且焊補(bǔ)大型鑄件時(shí)難以焊透，因此常用于中、小型灰鑄鐵件的焊補(bǔ)?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)2．氣焊91釬焊加熱溫度低，焊接速度快，因此焊接應(yīng)力小。焊補(bǔ)過(guò)程中基體金屬又不熔化，所以組織變化很小。如用黃銅作釬料焊補(bǔ)鑄鐵時(shí)可獲得良好的效果。一般釬焊用于不要求顏色一致的小缺欠的焊補(bǔ)，也可用于灰鑄鐵件磨損表面的堆焊。此外，CO2氣體保護(hù)焊、電渣焊也可以進(jìn)行灰鑄鐵的焊補(bǔ)?！?2-8鑄鐵的焊補(bǔ)3．釬焊92一、鋁及鋁合金簡(jiǎn)介§12-9鋁及鋁合金的焊接二、鋁及鋁合金的焊接性三、鋁及鋁合金的焊接工藝93一、鋁及鋁合金簡(jiǎn)介鋁是銀白色的輕金屬，密度?。?.7g/cm3），熔點(diǎn)低（658℃），具有良好的塑性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性。由于純鋁的強(qiáng)度較低，在工業(yè)上應(yīng)用不廣泛。鋁合金的具體分類(lèi)如圖所示。§12-9鋁及鋁合金的焊接鋁合金的分類(lèi)94二、鋁及鋁合金的焊接性鋁和氧的親和力很大，因此在鋁合金表面總有一層難熔的氧化鋁薄膜。氧化鋁的熔點(diǎn)為2050℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁合金的熔點(diǎn)（一般約為660℃）。在焊接過(guò)程中，氧化鋁薄膜會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合，造成熔合不良與夾渣?！?2-9鋁及鋁合金的焊接1．易氧化95氮不溶于液態(tài)鋁，鋁中也不含碳，因此不會(huì)產(chǎn)生氮和一氧化碳?xì)饪?。焊接鋁合金時(shí)，使焊縫產(chǎn)生氣孔的氣體是氫氣。因?yàn)闅淠艽罅康厝苡谝簯B(tài)鋁，但幾乎不溶解于固態(tài)鋁，熔池結(jié)晶時(shí)，原來(lái)溶于液態(tài)鋁中的氫要全部析出，形成氣泡。由于鋁及鋁合金的密度較小，氣泡在熔池里上浮速度慢，加上鋁的導(dǎo)熱性好，結(jié)晶快，因此，在焊接鋁時(shí)焊縫易產(chǎn)生氫氣孔?！?2-9鋁及鋁合金的焊接2．易產(chǎn)生氣孔96鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時(shí)，沒(méi)有顯著的顏色變化，所以不易判斷熔池的溫度。另外，溫度升高時(shí)鋁的力學(xué)性能降低（在370℃時(shí)僅為10MPa）。因此，焊接時(shí)常因溫度控制不當(dāng)而導(dǎo)致燒穿?！?2-9鋁及鋁合金的焊接3．易焊穿97鋁的線膨脹系數(shù)比鋼約大1倍，凝固時(shí)的收縮率又比鋼大2倍，因此鋁焊件的焊接應(yīng)力大。此外，合金的成分對(duì)熱裂紋的產(chǎn)生有很大影響，當(dāng)合金液相線和固相線的距離大或雜質(zhì)過(guò)多而形成低熔點(diǎn)共晶時(shí)，都容易產(chǎn)生熱裂紋?！?2-9鋁及鋁合金的焊接4．熱裂紋98鋁及鋁合金焊接時(shí)，由于熱影響區(qū)受熱而發(fā)生軟化，強(qiáng)度降低而使焊接接頭和母材不能達(dá)到等強(qiáng)度。特別是在焊接硬鋁及超硬鋁合金時(shí)，接頭強(qiáng)度僅為母材強(qiáng)度的40%～60%，軟化問(wèn)題十分突出，嚴(yán)重影響焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命。為了減少不等強(qiáng)現(xiàn)象，焊接時(shí)可采用小熱輸入，或焊后進(jìn)行熱處理。§12-9鋁及鋁合金的焊接5．接頭不等強(qiáng)99三、鋁及鋁合金的焊接工藝（1）焊前清理焊前清理是保證鋁及鋁合金焊接質(zhì)量的重要工藝措施。在焊前應(yīng)嚴(yán)格清除焊件坡口與焊絲的氧化膜和油污，清理的方法可采用化學(xué)清洗或機(jī)械清理?！?2-9鋁及鋁合金的焊接1．焊前準(zhǔn)備100（2）預(yù)熱由于鋁的比熱容比鋼大1倍，導(dǎo)熱性比鋼大2倍，因此，為了防止焊縫區(qū)熱量的大量流失，焊前可對(duì)焊件進(jìn)行預(yù)熱。薄、小鋁件一般可不預(yù)熱。厚度超過(guò)8mm的鋁件可預(yù)熱至100～300℃。§12-9鋁及鋁合金的焊接1．焊前準(zhǔn)備101（1）氣焊由于氣焊生產(chǎn)效率低，焊件變形大，焊接質(zhì)量較差，故多用于焊接厚度不大的不重要結(jié)構(gòu)、薄板和鑄件焊補(bǔ)。（2）氬弧焊由于氬弧焊的保護(hù)作用好，熱量集中，焊縫質(zhì)量好，成形美觀，熱影響區(qū)小，焊件的變形小，因此，焊接質(zhì)量要求高的鋁及鋁合金構(gòu)件時(shí)常用氬弧焊。§12-9鋁及鋁合金的焊接2．焊接方法及工藝要點(diǎn)102（3）焊條電弧焊用焊條電弧焊焊接鋁，一般板厚在4mm以上才采用。因鋁焊條藥皮成分中有氯、氟，焊條穩(wěn)弧性不好，故要求使用直流反接電源。鋁焊條極易吸潮，焊前必須嚴(yán)格烘干（150℃左右烘干1～2h）。焊接時(shí)焊條不宜擺動(dòng)，盡量采用短弧焊，焊接速度比鋼焊條快2～3倍?！?2-9鋁及鋁合金的焊接2．焊接方法及工藝要點(diǎn)103焊后留在焊縫及附近的殘存焊劑和焊渣，在空氣、水分的參與下會(huì)劇烈地腐蝕鋁件，所以必須及時(shí)將其清理干凈。焊后清理的方法是將焊件在10%的硝酸溶液中浸洗，處理溫度分為15～20℃和60～65℃兩種。前者處理時(shí)間為1～20min，后者為5～15min。浸洗后用冷水洗一次，然后用熱空氣吹干或在100℃干燥箱內(nèi)烘干。§12-9鋁及鋁合金的焊接3．焊后清理104一、銅及銅合金簡(jiǎn)介§12-10銅及銅合金的焊接二、銅及銅合金的焊接性三、銅及銅合金的焊接工藝105一、銅及銅合金簡(jiǎn)介根據(jù)所含的合金元素不同，銅及銅合金可以分為純銅、黃銅、青銅及白銅四大類(lèi)。純銅（如T1、T2、TU1、TU2等）呈紫紅色，故稱(chēng)紫銅；黃銅為銅和鋅的合金，如H68、ZCuZn16Si4等；白銅為銅和鎳的合金，如B30等；青銅是除銅—鋅、銅—鎳合金以外的所有銅基合金的總稱(chēng)，如錫青銅QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1、鋁青銅、硅青銅等?！?2-10銅及銅合金的焊接106二、銅及銅合金的焊接性銅及銅合金的導(dǎo)熱性好，20℃時(shí)銅的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼的7倍，隨著溫度的升高，差距還要大。焊接時(shí)熱量迅速?gòu)募訜釁^(qū)傳導(dǎo)出去，使得填充金屬與焊件難以熔合。因此，焊接時(shí)必須采用功率大、熱量集中的熱源，通常還要采取預(yù)熱措施。另外，銅的線膨脹系數(shù)和收縮率都比鋼大，加上銅的導(dǎo)熱性好，使焊接熱影響區(qū)加寬，焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的變形。§12-10銅及銅合金的焊接1．難熔合，易變形107銅在常溫時(shí)不易被氧化，但是隨著溫度的升高，當(dāng)超過(guò)300℃時(shí)，其氧化能力很快增大，當(dāng)溫度接近熔點(diǎn)時(shí)，其氧化能力最強(qiáng)，氧化的結(jié)果是生成氧化亞銅（Cu2O）。焊縫金屬結(jié)晶時(shí)，氧化亞銅和銅形成低熔點(diǎn)（1064℃）共晶物，分布在銅的晶界上，大大降低了焊接接頭的力學(xué)性能。再加上合金元素的氧化蒸發(fā)、有害雜質(zhì)的侵入、焊縫金屬和熱影響區(qū)組織的粗大以及焊接缺欠等問(wèn)題。因此，銅的焊接接頭的性能（如強(qiáng)度、塑性、導(dǎo)電性、耐腐蝕性等）一般低于母材?！?2-10銅及銅合金的焊接2．焊接接頭性能低108氣孔是銅及銅合金焊接的一個(gè)主要問(wèn)題，即氫造成的擴(kuò)散氣孔和水蒸氣造成的反應(yīng)氣孔。一方面，由于銅及銅合金在高溫液態(tài)時(shí)溶解很多氫，并且隨著溫度的下降，溶解度也大大降低。而銅及銅合金的導(dǎo)熱系數(shù)大，焊縫的凝固速度又快，所以氫來(lái)不及逸出便形成氫氣孔，即擴(kuò)散氣孔。另一方面，銅氧化生成的Cu2O在高溫時(shí)與氫反應(yīng)生成的水蒸氣不溶于液態(tài)銅，所以若來(lái)不及逸出也會(huì)形成氣孔，即反應(yīng)氣孔?！?2-10銅及銅合金的焊接3．氣孔109銅及銅合金焊接時(shí)，在焊縫及熔合區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋，其原因如下：（1）銅及銅合金的線膨脹系數(shù)比低碳鋼大50%，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)的收縮率也較大，對(duì)于剛度高的焊件，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。（2）熔池結(jié)晶時(shí)，過(guò)飽和氫向金屬的顯微缺欠中擴(kuò)散，或者它們與偏析物（如Cu2O）反應(yīng)生成的水蒸氣在金屬中造成很大的壓力。（3）熔池結(jié)晶時(shí)，在晶界易形成低熔點(diǎn)的銅與氧化亞銅的共晶物（Cu+Cu2O），以及焊件中的鉍、鉛等低熔點(diǎn)雜質(zhì)在晶界形成偏析。§12-10銅及銅合金的焊接4．熱裂紋110三、銅及銅合金的焊接工藝（1）氣焊焊絲可用含有脫氧劑的SCu1898（HS201）焊絲、一般的純銅絲或基體金屬的剪條，氣焊熔劑采用CJ301。（2）焊條電弧焊焊條可選用ECu（T107）或ECuSnB（T227），其中ECu是純銅焊芯，ECuSnB的焊芯成分是錫青銅，藥皮都是堿性低氫型，電源采用直流反接?！?2-10銅及銅合金的焊接1．純銅的焊接工藝111（3）氬弧焊用氬弧焊焊接純銅可以得到高質(zhì)量的焊接接頭。這是因?yàn)闅鍤鈱?duì)熔池的保護(hù)作用好，空氣中的氧和氫不易進(jìn)入熔池，并且氬弧的溫度高，熱量集中，焊縫的熱影響區(qū)小，因而焊縫的強(qiáng)度高，焊件變形小?！?2-10銅及銅合金的焊接1．純銅的焊接工藝112（1）氣焊由于氣焊的火焰溫度低，焊接時(shí)黃銅中鋅的蒸發(fā)要比電弧焊少，因此氣焊是最常用的焊接方法。焊絲可采用SCu4700（HS221）、SCu6800（HS222）、SCu6810A（HS223）等。（2）焊條電弧焊焊接黃銅時(shí)一般不用黃銅芯焊條，因其工藝性能差，焊接時(shí)鋅大量蒸發(fā)且隨之引起嚴(yán)重的飛濺，故一般采用青銅芯的焊條，如ECuSnB（T227）、ECuAl（T237），對(duì)焊補(bǔ)要求不高的黃銅鑄件可采用純銅焊條。§12-10銅及銅合金的焊接2．黃銅的焊接工藝113（3）氬弧焊黃銅的氬弧焊和焊純銅相似，但由于黃銅的導(dǎo)熱系數(shù)和熔點(diǎn)比純銅低，以及含容易蒸發(fā)的鋅元素等特點(diǎn)，因此，在填充焊絲和焊接參數(shù)等方面有所不同?！?2-10銅及銅合金的焊接2．黃銅的焊接工藝114一、鈦及鈦合金簡(jiǎn)介§12-11鈦及鈦合金的焊接二、鈦及鈦合金的焊接性三、鈦及鈦合金