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焊接概述
第一章焊接概述
焊接是一种不可拆卸的连接方法，是金属热加工方法之一.焊接与铸造,锻压,热处理,金属切削等加工方法一样,是机器制造,石油化工,矿山,冶金,航空,航天,造船,电子,核能等工业部门中的一种基本生产手段.没有现代焊接技术的发展,就没有现代的工业和科学技术发展.
第一节焊接的种类
焊接:
是指通过适当的物理化学过程（加热或加压）,使两个工件产生原子（或分子）之间结合力而连成一体的加工方法.
一,焊接方法的分类
焊接方法代号一览表
AW——ARCWELDING——电弧焊
AHW——atomichydrogenwelding——原子氢焊
BMAW——baremetalarcwelding——无保护金属丝电弧焊
CAW——carbonarcwelding——碳弧焊
CAW-G——gascarbonarcwelding——气保护碳弧焊
CAW-S——shieldedcarbonarcwelding——有保护碳弧焊
CAW-T——twincarbonarcwelding——双碳极间电弧焊
EGW——electrogaswelding——气电立焊
FCAW——fluxcoredarcwelding——药芯焊丝电弧焊
FCW-G——gas-shieldedfluxcoredarcwelding——气保护药芯焊丝电弧焊
FCW-S——self-shieldedfluxcoredarcwelding——自保护药芯焊丝电弧焊
GMAW——gasmetalarcwelding——熔化极气体保护电弧焊
GMAW-P——pulsedarc——熔化极气体保护脉冲电弧焊
GMAW-S——shortcircuitingarc——熔化极气体保护短路过度电弧焊
GTAW——gastungstenarcwelding——钨极气体保护电弧焊
GTAW-P——pulsedarc——钨极气体保护脉冲电弧焊
MIAW——magneticallyimpelledarcwelding——磁推力电弧焊
PAW——plasmaarcwelding——等离子弧焊
SMAW——shieldedmetalarcwelding——焊条电弧焊
SW——studarcwelding——螺栓电弧焊
SAW——submergedarcwelding——埋弧焊
SAW-S——series——横列双丝埋弧焊
RW——RWSISTANCEWELDING——电阻焊
FW——flashwelding——闪光焊
RW-PC——pressurecontrolledresistancewelding——压力控制电阻焊
PW——projectionwelding——凸焊
RSEW——resistanceseamwelding——电阻缝焊
RSEW-HF——high-frequencyseamwelding——高频电阻缝焊
RSEW-I——inductionseamwelding——感应电阻缝焊
RSEW-MS——mashseamwelding——压平缝焊
RSW——resistancespotwelding——点焊
UW——upsetwelding——电阻对焊
UW-HF——high-frequency——高频电阻对焊
UW-I——induction——感应电阻对焊
SSW——SOLIDSTATEWELDING——固态焊
CEW——co-extrusionwelding——
CW——coldwelding——冷压焊
DFW——diffusionwelding——扩散焊
HIPW——hotisostaticpressurediffusionwelding——热等静压扩散焊
EXW——explosionwelding——爆炸焊
FOW——forgewelding——锻焊
FRW——frictionwelding——摩擦焊
FRW-DD——directdrivefrictionwelding——径向摩擦焊
FSW——frictionstirwelding——搅拌摩擦焊
FRW-I——inertiafrictionwelding——惯性摩擦焊
HPW——hotpressurewelding——热压焊
ROW——rollwelding——热轧焊
USW——ultrasonicwelding——超声波焊
S——SOLDERING——软钎焊
DS——dipsoldering——浸沾钎焊
FS——furnacesoldering——炉中钎焊
IS——inductionsoldering——感应钎焊
IRS——infraredsoldering——红外钎焊
INS——ironsoldering——烙铁钎焊
RS——resistancesoldering——电阻钎焊
TS——torchsoldering——火焰钎焊
UUS——ultrasonicsoldering——超声波钎焊
WS——wavesoldering——波峰钎焊
B——BRAZING——软钎焊
BB——blockbrazing——块钎焊
DFB——diffusionbrazing——扩散焊
DB——dipbrazing——浸沾钎焊
EXB——exothermicbrazing——反应钎焊
FB——furnacebrazing——炉中钎焊
IB——inductionbrazing——感应钎焊
IRB——infraredbrazing——红外钎焊
RB——resistancebrazing——电阻钎焊
TB——torchbrazing——火焰钎焊
TCAB——twincarbonarcbrazing——双碳弧钎焊
OFW——OXYFUELGASWELDING——气焊
AAW——air-acetylenewelding——空气乙炔焊
OAW——oxy-acetylenewelding——氧乙炔焊
OHW——oxy-hydrogenwelding——氢氧焊
PGW——pressuregaswelding——气压焊
OTHERWELDINGANDJOINING——其他焊接与连接方法
AB——adhesivebonding——粘接
BW——brazewelding——钎接焊
ABW——arcbrazewelding——电弧钎焊
CABW——carbonarcbrazewelding——碳弧钎焊
EBBW——electronbeambrazewelding——电子束钎焊
EXBW——exothermicbrazewelding——热反应钎焊
FLB——flowbrazing——波峰钎焊
FLOW——flowwelding——波峰焊
LBBW——laserbeambrazewelding——激光钎焊
EBW——electronbeamwelding——电子束焊
EBW-HV——highvacuum——高真空电子束焊
EBW-MV——mediumvacuum——中真空电子束焊
EBW-NV——nonvacuum——非真空电子束焊
ESW——electroslagwelding——电渣焊
ESW-CG——consumableguideeletroslagwelding——熔嘴电渣焊
IW——inductionwelding——感应焊
LBW——laserbeamwelding——激光焊
PEW——percussionwelding——冲击电阻焊
TW——thermitwelding——热剂焊
THSP——THERMALSPRAYING——热喷涂
ASP——arcspraying——电弧喷涂
FLSP——flamespraying——火焰喷涂
FLSP-W——wireflamespraying——丝材火焰喷涂
HVOF——highvelocityoxyfuelspraying——高速氧燃气喷涂
PSP——plasmaspraying——等离子喷涂
VPSP-W——vacuumplasmaspraying——真空等离子喷涂
TC——THERMALCUTTING——热切割
OC——OXYGENCUTTING——气割
OC-F——fluxcutting——熔剂切割
OC-P——metalpowdercutting——金属熔剂切割
OFC——oxyfuelgascutting——氧燃气切割
CFC-A——oxyacetylenecutting——氧乙炔切割
CFC-H——oxyhydrogencutting——氢氧切割
CFC-N——oxynaturalgascutting——氧天然气切割
CFC-P——oxypropannecutting——氧丙酮切割
OAC——oxygenarccutting——氧气电弧切割
OG——oxygengouging——气刨
OLC——oxygenlancecutting——氧矛切割
AC——ARCCUTTING——电弧切割
CAC——carbonarccutting——碳弧切割
CAC-A——aircarbonarccutting——空气碳弧切割
GMAC——gasmetalarccutting——熔化极气体保护电弧切割
GTAC——gastungstenarccutting——钨极气体保护电弧切割
PAC——plasmaarccutting——等离子弧切割
SMAC——shieldedmetalarccutting——焊条电弧切割
HIGHENERGYBEAMCUTTING——高能束切割
EBC——electronbeamcutting——电子束切割
LBC——laserbeamcutting——激光切割
LBC-A——air——空气激光切割
LBC-EV——evaporative——蒸气激光切割
LBC-IG——inertgas——惰性气体激光切割
LBC-O——oxygen——氧气激光切割
第二节手工电弧焊
一,概述
手工电弧焊,简称手弧焊.它利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧,使焊条和工件熔化,从而获得牢固的焊接接头.
在焊接过程中,药皮不断地分解,熔化而生成气体及熔渣,保护焊条端部,电弧溶池以及其附近区域,以防止熔化金属氧化,焊条芯棒也在电弧作用下不断熔化,进入溶池,构成焊缝填充金属.也有焊条药皮掺合金粉末,提高焊缝的机械性能.
二,手工电弧焊电流选择
1.根据焊接金属材质,焊条类型,焊接结构来选择.
2.根据焊接结构所用的材料,板结构形式等因素确定所需电流的大小.
3.影响电流选择的其他因素（效率,电网容量,场地设施,噪音,维修,重量）用电量等因素.
焊条直径电流选择参考值
焊条直径（mm）
1.6
2.0
2.5
3.2
4.0
5.0
5.8
焊接电流（A）
20~40
40~60
50~80
100~130
160~210
200~270
260~300
三,电焊条的分类
1）常用焊条类型及其特点
焊条药皮类型主要有6种，其特点如下：
①低氢型焊条：
——药皮主要由碳酸盐及氟化物等碱性物质组成的碱性焊条，可分为低氢钠型（型号为EXX15碱性，只能用直流电源）和低氢钾型（型号为EXX16碱性，也可以是钛型或钛钙型，可交直流两用）两种。
正确使用时，熔敷金属中的扩散氢的含量低，其冲击韧性和塑性较好。
这类焊条熔渣流动性好，焊接工艺性一般，焊波较粗，飞溅稍大，电弧较短，熔深较深，脱渣一般，适于全位置焊接。
一般用直流电源。
是压力容器用得最多的一种焊条。
②钛钙型焊条：
——（型号为EXX03）药皮中含有质量分数为30%以上氧化钛（金红石或钛白粉）及适量的（质量分数＜20%）的钙和镁碳酸盐矿石的酸性焊条。
这类焊条熔渣流动性好，电弧较稳定，熔深一般，脱渣容易，飞溅少，焊波美观，适于全位置焊接，电源可为交直流。
属于钛钙型焊条的还有铁粉钛钙型（型号为EXX23）。
③钛铁矿型焊条：
——（型号为EXX0l）药皮中含有质量分数为30%以上钛铁矿一定量的碳酸盐的酸性焊条。
这类焊条熔渣流动性良好，电弧稍强，熔深较深，烙渣覆盖良好，脱渣容易，飞溅一般，焊波整齐，适于全位置焊接，可交直流两用。
④高钛型焊条：
——药皮中以氧化钛为主要组成物，其质量分数≥35％的酸性焊条，可分为高钛钠型（型号为EXX12）和高钛钾型（型号为EXX13）两种。
这类焊条电弧稳定，引弧容易，熔深较浅、熔渣覆盖良好、焊波美观、脱渣容易、飞溅少，适于全位置焊接，可交直流焊接。
但熔敷金属的塑性和抗裂性较差。
EXX14、EXX24是铁粉钛型焊条，后者比前者铁粉量更多些。
⑤高纤维素型焊条：
——药皮中含有多量有机物的酸性焊条。
可分为高纤维素钠型（型号为EXX10）和高纤维素钾型（型号为EXX11）两种。
纤维素含量约占药皮总量的20%～30%。
这类焊条的纤维素产生大量气体保护熔敷金属，电弧吹力强，熔深深，熔化速度快，脱渣少，飞溅一般，适于全位置焊接，尤其是立焊和仰焊，也可向下焊，可交直流两用。
⑥氧化铁型焊条：
——（型号为EXX20、EXX22，20不适用于薄板焊接，而22适用于薄板焊接）药皮中含有多量氧化铁及二氧化硅组成物的酸性焊条。
这类焊条熔化速度快，焊接生产率高，电弧稳定，引弧容易，熔深较深，飞溅稍多，最适合中厚板平焊，立焊和仰焊的操作性能较差，熔敷金属抗裂性较好，可交直流两用。
2）国产焊条的分类
一般有三种分类方法：
按焊条用途分（即按《焊接材料产品样本》分类）
①结构钢焊条，以“结”字或“J”表示；
②钼和铬钼耐热钢焊条，以“热”字或“R”表示；
③不锈钢焊条，以“铬”和“奥”字或“G”或“A”表示；
④堆焊焊条，以“堆”字或“D”表示；
⑤低温钢焊条，以“温”字或“W”表示；
⑥铸铁焊条，以“铸”字或“Z”表示；
⑦镍及镍合金焊条，以“镍”或“Ni”表示；
⑧铜及铜合金焊条，以“铜”或“T”表示；
⑨铝及铝合金焊条，以“铝”或“L”表；
⑩特殊用途焊条，以“特”或“TS”表示。
按焊条药皮熔化后熔渣性质分：
①酸性焊条；
②碱性焊条。
按药皮的类型分类见表8.2。
表8.2焊条药皮类型
牌号
药皮类型
焊接电源
牌号
药皮类型
焊接电源
××0
不规定的类型
不规定
××5
纤维素型
交流或直流
××1
氧化钛型
交流或直流
××6
低氢型
交流或直流
××2
氧化钛钙型
交流或直流
××7
低氢型
直流
××3
钛铁矿型
交流或直流
××8
石墨型
交流或直流
××4
氧化铁型
交流或直流
××9
盐基型
直流
3）结构钢焊条牌号
结构钢焊条牌号的表示
表8.3结构钢焊条焊缝强度等级
牌号
焊缝金属抗拉强度等级Mpa（kgf/mm2）
焊缝金属屈服强度等级Mpa（kgf/mm2）
J42×
420（43）
330（34）
J50×
490（50）
410（42）
J55×
540（55）
440（450）
J60×
590（60）
530（54）
J70×
690（70）
590（60）
J75×
740（75）
640（65）
J80×
780（80）
690（70）
J85×
830（85）
740（75）
J90×
880（90）
780（80）
J10×
980（100）
880（90）
表8.4焊条特殊用途符号
特殊用途符号
含义
特殊用途符号
含义
G
管道焊接（只有J422G）
RH
高韧性超低氢
X
立向下焊
GH
有较高低温韧性低氢
GM
盖面
Z
重力
R
高韧性
D
底层焊
XG
管子用立向
H
超低氢
GR
低温高韧性
DF
低尘
CuP
焊接铜磷钢用
LMA
耐吸潮
Fe
铁粉焊条
4）钼钢和铬钼耐热钢焊条牌号
钼钢和铬钼耐热钢焊条牌号的表示：
表8.5耐热钢焊条化学成份等级
牌号
焊缝主要化学成份Cr（%）等级
焊缝主要化学成份Mo（%）等级
热1××
——
0.5
热2××
0.5
0.5
热3××
1—2
0.5—1
热4××
2.5
1
热5××
5
0.5
热6××
7
1
热7××
9
1
热8××
11
1
5）不锈钢焊条牌号
不锈钢焊条牌号表示：
表8.6不锈钢焊缝金属化学成份等级
牌号
焊缝金属主要化学成份Cr（%）组成等级
焊缝金属主要化学成份Ni（%）组成等级
G2××
13
G3××
17
——
A0××
（C含量≤0.04%超低碳）
A1××
18
8
A2××
18
12
A3××
25
13
A4××
25
20
A5××
16
25
A6××
15
35
A7××
铬锰氮不锈钢
A8××
18
18
A9××
待发展
6﹚焊条型号和焊条牌号的对应关系
焊条型号是国家标准中规定的焊条编号，牌号是原国家机械工业委员会在“焊接材料产品样本”中统一规定的焊条行业编号。
它们之间差别在于，牌号中没有区别焊接位置的编号。
型号和牌号之间的对应关系见表8.7。
表8.7国标焊条型号与焊条牌号对照
国家标准
焊接材料产品样本
焊条大类﹙按化学成分分﹚
焊条大类﹙按用途分﹚
标准号
名称
代号
类别
名称
代号
字母
汉字
GB5117-95
碳钢焊条
E
1
J
结
GB5118-95
低合金钢焊条
E
1
结构钢焊条
J
结
2
钼和铬钼耐热钢焊条
R
热
3
低温钢焊条
W
温
GB983-85
不锈钢焊条
E
4
不锈钢焊条
G
铬
A
奥
GB984-85
堆焊焊条
ED
5
堆焊焊条
D
堆
——
——
—
6
铸铁焊条
Z
铸
——
——
—
7
镍及镍合金焊条
Ni
镍
GB3670-83
铜及铜合金焊条
TCu
8
铜及铜合金焊条
T
铜
GB3669-83
TAI
9
铝及铝合金焊条
L
铝
——
——
—
10
特殊用途焊条
TS
特殊
7﹚碳钢焊条型号编号方法
表8.8焊条型号关于焊接位置、药皮类型、焊接电流种类的含义
焊条型号
第三位数字代表的
焊接位置
第三、第四位数字组合代表的
药皮类型
焊接电流种类
E××00
各种位置
﹙平、立、横、仰﹚
特殊型
交流、直流正、反接
E××01
钛铁矿型
E××03
钛钙型
E××10
高纤维素型
直流反接
E××11
高纤维素钾型
交流或直流反接
E××12
高钛钠型
交流或直流正接
E××13
高钛钾型
交流或直流正、反接
E××14
铁粉钛型
交流或直流正、反接
E××15
低氢钠型
直接反接
E××16
低氢钾型
交流或直流反接
E××18
铁粉低氢型
交流或直流反接
E××20
平角焊
氧化铁型
交流或直流反接
E××22
平
交流或直流正、反接
E××23
平、平角焊
铁粉钛钙型
交流或直流正、反接
E××24
铁粉钛型
交流或直流正、反接
E××27
铁粉氧化铁型
交流或直流正接
E××28
铁粉低氧型
E××48
平、立、仰、立向下
铁粉低氢型
交流或直流反接
8﹚不锈钢焊条型号表示方法
不锈钢焊条型号表示方法与碳钢焊条的表示方法基本一样，不同的是“E”后面的一组数字不是表示强度，而是表示不锈钢的化学成分。
常用不锈钢焊条型号GB/T983-1995与GB983-1985的对照表如下：
表8.9不锈钢焊条型号新旧标准对照
GB/T983-1995
GB983-1985
GB/T983-1995
GB983-1985
E308
E019-10
E310
E2-26-21
E308L
E00-19-10
E316
E0-18-12MO2
E309
E1-23-13
E316L
E00-18-12MO2
E309L
E00-23-13
E347
E019-10Nb
现列三种常用焊条举例说明如下:
J422型
该焊条引弧容易电弧稳定飞溅小,熔深较浅,熔渣复盖性好,脱渣容易,焊缝波纹特别美观,适用于全位置和薄板焊接,但塑性和裂性较差,能适用于一般低碳钢和同等强度的低合金钢焊接.氧化钛钙型药皮,交直流两用.焊缝金属抗热强度不低于420Mpa（42Kg/mm2）.结构钢焊条（表示用途类型）.
J427型
碱性焊条GB型号E4315，结构钢焊条，焊缝金属抗拉强度不低于420Mpa，低氢钠型药皮，直流反接，主要用于焊接重要的低碳钢和低合金钢如09MnSi等。
J507型（拉力焊条）
该焊条熔渣流动性,其工艺性较好,能全位置焊,焊缝金属抗裂性能和机械性能较好,适用于焊接重要结构件,受压容量16MnR及中碳钢及低合金钢重要构件.低氢钠型药皮,直流焊缝金属抗拉强度不低于500Mpa.结构钢焊条
A117型
该焊条为低氢型不锈钢焊条,适用于铬18镍9不锈钢结构.低氢型药皮----直流.同一等级焊缝化学成份中的不同牌号.焊缝金属主要化学成分类型Cr18%Ni8%.奥氏体不锈钢焊条.
四,电弧焊工艺
1.焊条牌号及直径.
主要取决于材料性质,焊件的厚度,接头形式焊缝位置,焊缝参数等因数.焊条直径与板厚关系如下表:
焊件厚度（mm）
＜4
4~8
＞8~12
＞12
焊条直径（Φmm）
≤3.2
Φ3.2~4
Φ4.0~5.0
Φ5~6
2.焊接电流:
焊接电流的大小,主要根据焊条类型,焊条直径,焊件厚度以及接头型式焊缝层次等因素,结构钢焊条平焊位置时,焊接电流呆根据下列经验公式来初选.
I=Kd
I---------焊接电流K---------经验系数d-----------焊条直径
焊接电流经验系数和焊条直径关系:
焊件直径（Φmm）
1.6
2~2.5
3.3
4~6
经验系数（A/mm）
20~25
25~30
30~40
40~50
立焊,横焊,仰焊时焊接电流应比平焊电流小10~20%,角焊时应比平焊位置时大10~20%.合金钢焊条,不锈钢焊条,由于电阻大热膨胀系数高,若电流大则焊接过程中焊条容易发红造成药皮脱落,影响焊接质量,因此电流要适当减小.
3.
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