焊校培训教材焊接.docx

焊校培训教材焊接.docx

《焊校培训教材焊接.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊校培训教材焊接.docx（39页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

焊校培训教材焊接

焊条电弧焊的定义

焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法

焊条电弧焊的特点

焊条电弧焊利用电弧放电产生的热量，熔化焊条和焊件，从而获得牢固的焊接接头

焊接极性

电弧焊时，直流弧焊机正极部分放出的热量较负极部分高，所以，如果焊件需要的热量高，就选用直流正接法，反之，就选用反接法，所谓直流正接法，是将焊件接电源正极，电极（焊条，焊丝等）接电源负极的接线法；反接法是将焊件接电源负极，电极（焊条，焊丝等）接电源正极的接线法；如图1-4所示．交流电弧焊时，没有正反接之说．

焊条电弧焊的基本操作技术，引弧

引弧是焊接过程中频繁进行的动作，引弧技术的好坏，直接影响焊接质量，所以，必须予以重视．通常的引弧方法有两种　图　1-5；　一种是直击法；另一种是划擦法

直击法

直击法即将焊条与焊件表面垂直地接触，当焊条末端与焊件表面轻微一碰时，迅速提起焊条并使之与焊件保持一定的距离，随即便引燃了电弧．

划擦法

这种引弧方法与划火柴动作有些相似．将焊条在焊件上划动一下，划动长度一般为20～25mm，电弧即可引燃．当电弧引燃后，趁金属还没有开始大量熔化的一瞬间，立即使焊条末端与焊件表面距离维持在0.5～1倍的焊条直径，这样就能保持电弧的稳定燃烧．

焊条的型号

1.　碳钢焊条　（GB/T5117-1995）

焊条型号表示方法

碳钢焊条型号划分

根据GB/T5117-1995«碳钢焊条»标准规定，碳钢焊条型号按熔敷金属的抗拉强度，药皮类型，焊接位置和焊接电流种类划分，编制方法如下：

字母E　表示焊；前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgf/mm2（1kgf/mm2=9.81MPa）,第三位数字表示焊条的焊接位置，0　及　1　表示焊条适用于全位置焊接，2　表示适用于平焊及平角焊，4　表示焊条适用于向下立焊，第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型，在第四位数字后面附加R　表示耐吸潮焊条，附加M　表示对吸潮和力学性能有特殊规定的焊条，附加-1　表示冲击性能有特殊规定的焊条

碳钢焊条型号举例

2.　低合金焊条　（GB/T5118-1995）

焊条型号表示方法

低合金钢焊条型号划分

根据GB/T5118-1995«低合金钢焊条»标准规定，低合金钢焊条型号按熔敷金属的力学性能，化学成分，药皮类型，焊接位置和焊接电流种类划分．

低合金钢焊条型号举例

3.　不锈钢焊条　（GB/T983-1995）

焊条型号表示方法

不锈钢焊条型号举例

气体保护焊

用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊

气体保护焊的特点

1.气体保护焊与其他焊接方法相比，具有以下特点：

2.电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数

3.焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣

4.电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小

5.有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接．

6.焊接过程无飞溅或飞溅很小

7.可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化镁的镁，铝，钛及其合金

8.适宜薄板焊接

9.能进行脉冲焊接，以减少热输入

10.在室外作业时，需设挡风装置，否则气体保护效果不好，甚至很差

11.电弧的光辐射很强

12.焊接设备比较复杂，比焊条电弧焊设备价格高

气体保护焊常用的保护气体

气体保护焊常用的保护气体有氩气，氦气，氮气，氢气，二氧化碳气，水蒸气以及混合气体等，气体保护焊常用保护气体的特点及应用见表3-1

气体保护焊的分类及应用范围

气体保护焊的分类方法有多种，有以保护气体不同分类的，有以电极是否熔化分类的等等

钨极惰性气体保护焊　（TIG焊）

定义：

使用纯钨（钍钨，铈钨）电极的惰性气体保护焊，称为钨极惰性气体保护焊，简称TIG焊．用氩气保护的称为钨极氩弧焊．

TIG焊的电流种类及特点

TIG　焊使用的电流种类有直流反接（DC　反接），直流正接（DC　正接）及交流三种．

为选用合乎焊接质量要求的气体保护焊机，需要对待选用的气体保护焊机进行综合指标考核，择优选用．各气体保护焊机综合指标考核见表3-19

常用金属材料的焊接

不锈钢钨极氩弧焊在装配定为焊之前，要仔细在待焊处两侧20～25mm范围内进行油，污，锈垢的清理，以免影响焊接质量．焊后还要清除不锈钢表面的微小铁屑，氧化皮，锈斑，污物，使焊缝获得清洁光亮的表面，从而有利于钝化膜的形成，以提高其耐腐蚀性能

不锈钢脉冲钨极氩弧焊可以精确地控制对焊件的热输入和熔池尺寸，特别适用于薄板（薄至0.1mm）全位置焊接和单面焊双面成形．

铝及铝合金钨极氩弧焊

铝及铝合金焊接时，焊件表面油污及氧化膜的清理质量直接影响焊接质量，焊接过程中易出现的主要问题是：

1.焊缝中容易产生气孔

2.焊缝容易产生热裂纹

3.焊接过程中熔池表面极易氧化形成熔点高达2050℃的氧化物，阻碍熔池金属间的熔合．

4.氧化物以夹渣存在焊缝中，给焊接带来困难

5.铝在370℃，其强度仅有9.8MPa,容易出现焊漏缺陷

6.铝及铝合金熔化时，没有明显的颜色变化，极易造成熔池温度过高而使焊缝突然出现焊漏．

焊接铝及铝合金板材时，采用左焊法，焊丝，焊枪及焊件角度见图　3-1

熔化极气体保护焊

定义:

使用熔化电极的气体保护焊即熔化极气体保护焊

使用熔化极的惰性气体保护焊称为熔化极惰性气体保护焊

熔化极气体保护焊的分类，通常根据保护气体的种类和焊丝的形式不同按表3-90分类．

熔化极气体保护焊焊丝熔滴的过渡类型见表3-91

熔化极气体保护焊焊丝熔滴过渡类型受多种因素的影响，详见表3-92

CO2气体保护焊

利用CO2作为保护气体的气体保护焊称为CO2　气体保护焊，简称CO2　焊

CO2气体保护焊过程中，CO2是保护气体．CO2气体具有氧化性，特别是在高温下，CO2气体要分解，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，氧化性是CO2焊产生气孔和飞溅的一个重要原因．

焊丝表面的清洁度不高，直接增加焊丝金属中的氢含量，这样将会使焊缝的冷裂倾向加大，同时为克服CO2气体保护焊过程中，强烈的氧化性会产生气孔，飞溅，合金元素烧损等缺陷，常在焊丝中加入锰，硅等脱氧元素

机械化CO2气体保护焊，上板为薄板的搭接接头，焊接时焊枪应对准A点，上板为厚板的搭接接头，焊接时喷嘴内焊丝应对准C点位置如图示：

备注：

CO2气瓶的压力降至980KPa时，不要继续使用，因为这时的CO2气体中所含的水分将增加到3倍左右，继续用这些气体焊接时，将会增加焊缝中的气孔．　

CO2气体在室温20℃，一个标准大气压下的密度是1.977g/l,　如果一瓶液态CO2气体的重量是25kg，转换成气体体积是12645l，在自动焊接气体流量调整为20l/min.的情况下,一瓶液态CO2气体可以连续使用10h.

电阻焊定义

焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊．

电阻焊特点：

电阻焊是利用焊件内部产生的电阻热，由高温区向低温区传导，加热及熔化金属，实现焊接的．它属于内部分散能源．

电阻焊的焊缝是在压力下凝固或聚合结晶，属于压焊范畴，具有锻压特征

由于焊接热量集中，加热时间短，所以热影响区小，焊接变形与应力也较小．所以，通常焊后不需要校正及热处理

通常不需要焊条，焊丝，焊剂，保护气体等焊接材料，焊接成本低．

电阻焊的熔核始终被固体金属包围，熔化金属与空气隔绝，焊接冶金过程比较简单

操作简单，易于实现机械化与自动化，劳动条件较好

生产率高，可与其他工序一起安排在组装焊接生产线上但是闪光焊印有火花喷溅，尚需隔离

电阻焊质量，目前还缺乏可靠的无损检测方法，只能靠工艺试样，破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证．

电阻点焊定义：

点焊是焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化固体金属，形成焊点的电阻焊方法．点焊时焊件只在很小的接触面积上被焊接起来，形成扁球状的熔核，点焊可分为单点焊及多点焊两种．

电阻点焊过程：

点焊过程可以分为三个阶段：

焊件在电极之间预先加压，将焊接部位加热到所需温度，焊接部位在电极压力作用下冷却．

熔化极氩弧焊定义：

熔化极氩弧焊是利用氩气或富氩气体作为保护介质，以燃烧于焊丝工件之间的电弧作为热源的电弧焊。

利用氩气或氩气与氦气的混合气体作保护气体时，称熔化级惰性气体保护焊，简称MIG（metalInertGasWelding）焊；

利用氩气+氧气，氩气+二氧化碳，或氩气+二氧化碳+氧气等作保护气体时，称活性气体保护焊，简称MAG（metalActiveGasWelding）焊。

因保护气体具有氧化性，所以常用于黑色金属材料的焊接。

在惰性气体中混合少量氧化性气体的目的（一般为：

O22%～5%；CO2：

5%～20%）是在基本不改变惰性气体电弧基本特性的条件下，以进一步提高熔滴过渡的稳定性，稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性；增大电弧的热功率；减少焊接缺陷；降低焊接成本。

改善焊缝成形，降低电弧辐射强度。

熔化极氩弧焊熔滴过渡形式：

MIG焊熔滴过渡形态可以分为短路过渡，喷射过渡，亚射流过渡，脉冲过渡等，

 1．短路过渡

  MIG焊熔滴短路过程是在低电压，小电流下产生的一种熔滴过渡方式，适合进行薄板高速焊接或窨位置焊缝的焊接。

其特点是采用小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力作用下过渡到熔池中。

短路过渡形式的电弧稳定，飞溅较小，成形良好，不过熔深较浅。

2．喷射过渡

  MIG焊接熔滴喷射过渡主要用于中等厚度和大厚度板水平对接和水平角接。

 MIG焊一般采用焊丝为阳极，而把焊丝接负或采用交流的较少。

其原因有两项，一是要充分利用电弧对母材的清理作用，另一原因是为了使熔滴细化，并且能形成平稳过渡。

当增大电流后，电极前端被削成尖状，熔滴得以细颗粒化，这时的熔滴过渡形态称作“喷射过渡”。

1）  射滴过渡

  射滴过渡时的电弧是钟罩形。

铝及合金熔化极氩弧焊及钢焊丝的脉冲焊经常是射滴过渡形式。

易形成未熔透等缺陷。

2）  射流过渡

  焊丝前端在电弧中被削成铅笔状，熔滴从前端流出，以很细小的颗粒进行过渡。

其过渡频度最大可以达到每秒500次。

此时强大的等离子流力和高速熔滴的冲击力在熔池中部产生很大的挖掘作用，将熔池中部的液体金属排向两边和后侧，使得电弧直接加热熔池底部的金属。

于是在熔池中部形成了犹如指状的熔池凹陷，通常称为指状熔深。

这种焊缝在其根部易于形成气孔，未熔通等缺陷，当面氩中加入少量二氧化碳，氧气，氦气时，可使这种指状熔深得到改善。

另外，在焊接铝及铝合金时，易出现焊缝起皱现象，这需要控制好保护气体和焊接电流来避免。

  3，亚射流过渡

  这是介于短路过渡与射滴过渡之间的一种过渡形式。

电弧特征是弧长较短。

这种过渡形式主要用于平焊及横焊位置的铝及铝合金焊接。

其优点是焊缝外形用熔深非常的均匀一致，可避免指状熔深。

  4，脉冲过渡

  在平焊位置通过脉冲参数的调整，使熔滴过渡按照所希望的方式进行。

进行空间位置焊缝焊接时，由于脉冲电流大，使熔滴过渡具有更强的方向性，有利于熔滴沿电弧轴线顺利过渡到熔池中。

由于脉冲平均电流小，所形成的熔池体积也会小一些，再加上脉冲加热和熔滴过渡是间断性发生的，所以熔池金属即使处于立焊位置也不至于流淌，保持了熔池状态的稳定性。

对于热敏感性较大的材料，通过平均电流调节对母材的热输入或焊接线能量使焊缝金属和热影响区的过热现象降低，从而使接头具有良好的品质。

裂纹倾向性降低。

此外，脉冲作用方式可以防止熔池出现单向性结晶，也能够提高焊缝性能。

焊接电流，电压，焊速对焊缝尺寸的影响

 1，  焊接电流

  其它条件不变时，随着焊接电流增大，焊缝的熔深，熔宽和余高均增大。

其中以熔深随电流增大最明显，而熔宽只是略有增大。

这是因为：

1）  随着电流增大，工件上的热输入和电弧力均增大，热源位置下移，故熔深增大。

熔深与焊接电流近于成正比关系：

H=KmI,Km熔深系数，它与焊丝直径，电流种类等因素有关

电极直径（mm）

焊接电流（A）

焊接电压（V）

焊接速度（m.h-1

熔深系数Km（mm/A

1.2~2.4

210~550

24~42

40~120

1.5~1.8

  2）随电流增大，电弧截面增加，同时电弧潜入工件深度也增加，使电弧斑点移动范围受到限制。

因此实际熔宽几乎不变，所以余高增大。

  2，电弧电压

  其它条件不变时，随电弧电压增大焊缝熔宽显著增加，而熔深和余高略有减小。

这是因为随弧长增加，工件上比热流的分布半径r增大，Qm减小，因此熔宽增大而熔深略有减小。

当焊丝熔化量不变时，由于熔宽增大而使余高减小。

3，  焊接速度

  焊速提高时，焊接截能量（P/lm）减小，熔宽和熔深都明显减小，余高也略有减小。

在大功率电弧电弧高速焊时，强烈的电弧力把熔池金属猛烈地排到尾部，并在那里迅速凝固，熔池金属来不及均匀分布在整个焊缝宽度上，易形成咬边。

这种现象限制了焊速的提高。

铝及铝合金的焊接

氧与铝的亲和力大，其Al2O3膜致密结实，厚度约0.1um,密度为铝的1.4倍，熔点为2050℃．焊接时氧化膜包覆着熔滴及熔化金属，阻碍填充金属与母材的熔合，易造成未熔合，夹渣和成形不良．同时氧化膜还会吸附水分，使焊缝易出现气孔．

液态铝不溶解氮，但可以溶解大量的氢，而在固态时氢在铝中的溶解度几乎等于零．氢的溶解度急剧下降，来不及逸出的氢在焊缝中集聚成气孔．

由于铝及铝合金高温时强度比较低，固液态转变时没有显著的颜色变化，而且熔池表面又有一层氧化膜，焊接时很难判断熔化情况，所以熔池温度很难掌握，稍不注意就会塌陷乃至烧穿．当加热表面由光亮银白色变成暗淡的银白色，表面氧化膜起皱，加热处金属有波动现象时，即达熔化温度，可以施焊，用蘸有溶剂的焊丝端头触及加热处有粘性，焊丝与母材能熔合是，即达熔化温度，可以施焊，母材边棱有倒下现象时，母材达熔化温度，可以施焊．

焊接应力及变形

焊接过程是对焊件的局部进行高温加热使其达到熔化状态，随后快速冷却结晶而形成焊缝，因此在焊接构件中就产生了焊后残余变形，应力以及金属组织的变化．焊接应力与变形产生的根本原因就是焊件在焊接过程中经受了不均匀的加热及冷却，形成了焊件的应力状态及形状，尺寸上的变化．

焊接应力与变形的影响因素

焊接工艺方法

焊接参数及施焊方法

焊缝位置，尺寸及数量

焊件材料的热物理性能

焊件的形状及尺寸

装配焊接顺序及焊接状态

焊接变形的种类

纵向收缩变形

横向收缩变形

角变形

错边变形

波浪变形

挠曲变形

螺旋形变形

焊接检验

焊接结构在制造过程中，要尽量采用较先进，较完善的焊接检验手段，不断地发现各种各样的焊接缺陷，进行及时的，卓有成效的焊接缺陷修复工作，这是保证焊接产品质量的重要手段，焊接接头检验可分为破坏性检验和非破坏性检验，常用的焊接检验方法见表11-1

焊接缺陷的分类：

金属熔化焊焊缝缺陷共分为六类

第1类　　裂纹

第2类　　孔穴

第3类　　固体夹杂

第4类　　未熔合和未焊透

第5类　　形状缺陷

第6类　　上述以外的其他缺陷