1、焊接接头包括焊缝和热阻碍区。1焊缝的组织和性能：2热阻碍区的组织和性能热阻碍区：焊缝邻近的金属因焊接热作用而发生金相组织和力学性能变化的区域。依照受热情形不同分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。三、改善焊接热阻碍区组织和性能的方法1正确选择焊接方法与焊接工艺。2采纳焊后正火处理，使焊缝和焊接热阻碍区的组织转变成为平均的细晶结构，以改善焊接接头的性能。1.3 焊接应力与变形焊接过程是一个不平稳的热循环过程，加热后焊件各部分的温度不同，随后的冷却速度也各不相同，因而焊件各部位在热胀冷缩和塑性变形的阻碍下，必将产生内应力、变形或裂纹。一、焊接应力1后果： 2. 防止措施1）设计时应选用塑性好的材
2、料，幸免使焊缝密集交叉，幸免使焊缝截面过大和焊缝过长。2）在施焊中应确定正确的焊接次序。3）焊前对焊件预热，如此可减弱焊件各部位间的温差，从而显著减小焊接应力。4）焊接中采纳小能量焊接方法或锤击焊缝亦可减小焊接应力。5）采纳焊后去应力退火方法来达到。二、焊接变形阻碍使用，过大的变形量将使焊件报废。2防止措施1）结构设计：采纳对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构。2）施焊中，采纳反变形措施或刚性夹持方法。刚性夹持法不适合焊接淬硬性较大的钢结构件和铸铁件。3）正确选择焊接参数和焊接次序，使温度分布更加均衡。4）采纳机械矫正法或火焰加热矫正法排除小变形。1.4 焊条电弧焊手工电弧焊焊条电弧焊：用手
3、工操纵焊条进行焊接的电弧焊，简称手弧焊或手工电弧焊，它是利用焊条与工件间产生电弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的方法。一、手工电弧焊的焊接过程二、电焊条：焊条由焊芯和药皮压涂在焊芯别处，涂料组成。焊芯的作用：药皮作用3焊条的种类、型号和牌号1种类：我国按化学成分分七大类，碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条及焊丝、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条等。2型号：是国家标准中规定的各种系列品种的焊条代号。3牌号：是焊条行业统一规定的各种系列品种的焊条代号。4酸性焊条和碱性焊条特性熔渣性质：4焊条的选用差不多原那么：保证焊缝金属与母材具有同等水平的性能。选用时要紧考虑三个因素：1母材的
4、力学性能和化学成分。2焊件的工作条件和结构特点。3焊接设备和施工条件。二、要紧特点灵活方便，适应性强。它设备简单，廉价。生产率低。对焊工操作技术要求高。三、应用范畴一样适用于单件、小批生产，厚度2以上，各种常用金属材料，各种焊接位置的焊缝和短的、不规那么的焊缝。1.5 埋弧焊埋弧焊：电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。焊剂：焊接时能够熔化形成焊渣和气体，对熔化金属起爱护和冶金处理作用的一种颗粒状物质。自动焊：用自动焊接装置完成全部焊接操作的焊接方法。一样指焊丝送进和电机移动操作由机器来完成。一、埋弧焊的焊接过程：二、焊接材料1焊丝：2焊剂：种类和焊剂牌号三、埋弧焊工艺1埋弧焊坡口形式与尺寸的特点
5、。埋弧焊焊接电流比较大，工件的熔深大，因此1）板厚24mm时可采纳I形坡口。2）钝边尺寸比较大，通常有610。钝边是指焊件接头坡口根部的端面直边部分，作用是防止烧穿。2第一道焊缝时通常要采纳焊剂垫。作用是保证焊件能达到一定的熔深而又不烧穿。3尽可能采纳双面焊。4. 环缝焊接。5 T形接头角焊缝的焊接。它能够把机头转动一个角度，叫平角焊；假如把工件旋转45，机头能够在垂直位置焊接称为船形焊，如此更容易保证焊接质量，生产率也高。四、埋弧焊的特点五、埋弧自动焊的应用范畴：适用于同时具备以下条件厚度4mm的中、厚板。因为熔深大，焊薄板容易烧穿。平焊或平角焊位置焊缝；长直径或较大直径的环缝等规那么焊缝；
6、成批生产。不一定是焊件的数量多，只要同类焊缝的数量多就能够认为是成批生产。1.6 气体爱护焊一、氩弧焊：使用氩气作为爱护气体的气体爱护电弧焊。1、不熔化极氩弧焊2、熔化极氩弧焊：3氩弧焊的特点适于焊接各类合金钢、易氧化的非铁金属及稀有金属。电弧专门稳固，爱护成效好，焊缝金属纯洁，焊接质量专门好，焊缝形状美观。焊接热阻碍区小，焊接变形小。这是因为电弧热量比较集中。由于气体爱护没有焊渣而且采纳明弧焊接，因此可进行全位置焊，容易实现机械化自动化；氩气比较贵，因此焊接成本高。4. 氩弧焊的应用焊接易氧化的有色金属以及不锈钢等合金钢；高压管子焊接和重要焊件的打底焊底层焊缝的焊接；厚度1mm以下的薄板焊接
7、等。二、CO2气体爱护焊：以CO2作为爱护气体的电弧焊。1焊接过程特点2CO2焊设备3CO2焊的特点1）生产率高。电流密度大，焊件的熔深大，焊丝熔化快，焊接速度也比较快。采纳气体爱护，不需要清除焊渣，生产率比手工电弧焊提高14倍。2）成本低。CO2气体价格专门低，其成本是手工电弧焊或埋弧焊的4050。3）热阻碍区小，焊接变形小。这是因为气体爱护电弧热量集中，焊接速度快。4）能够进行全位置焊接，并易于实现机械化和自动化。5）CO2有氧化性。6）焊缝成形较差，焊接时飞溅大。由于电弧稳固性较差的缘故。4CO2焊的应用范畴：CO2焊适于焊接厚度1以上的低中碳钢和低合金结构钢。不适于焊接不锈钢和易氧化的
8、有色金属。1.7 等离子弧焊与切割1等离子弧及其产生2等离子弧焊：利用等离子弧进行焊接的方法。实质是一种具有压缩效应的钨极氩弧焊。1等离子弧焊的特点1）能量密度大；温度高，能够产生穿透的小孔，易于实现单面焊双面成形。2）电流小到0.1安培时，等离子弧仍旧还有较好的稳固性，能焊接更细更薄的工件。电弧稳固；3）焊接速度快，生产率高，热阻碍区小，焊接变形小。4）焊接设备复杂，投资大。是一样氩弧焊设备投资的25倍。2等离子弧焊的应用1焊接难熔、易氧化金属；焊接钨、钴、钼、镍、钛等。2焊接厚度在9以下，要求不开坡口一次焊透的焊件。3细丝及厚度为0.0251的箔材和薄板的焊接。过去常用于航空航天、军工等尖
9、端工业，比如钛合金的导弹壳体，波浪管等零件的焊接。现在民用工业也开始采纳。3.等离子弧切割：利用等离子弧的热能实现切割的方法。（1）工作原理：（2）等离子弧切割的应用：（3）等离子弧切割的离子气第2章 其他焊接方法2.1 电阻焊电阻焊：利用电流通过焊件及接触处产生的电阻热将焊件局部加热到塑性熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊的具体方法有点焊，缝焊和对焊。一、点焊：焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。又称为电阻点焊。1点焊过程2阻碍点焊质量的因素：焊接电流、通电时刻、电极压力及工件表面状态。3. 应用范畴：点焊适用于制造能够采纳
10、搭接、接头不要求气密、厚度小于4的冲压、轧制的薄板构件。二、缝焊：工件装配成搭接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮对工件加压并转动，连续或断续通电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。三、对焊：利用电阻热使对接接头的焊件沿整个端面同时焊接起来的一种电阻焊方法。按照焊接的过程不同，能够分为电阻对焊和闪光对焊两种。四、电阻焊的特点1生产率高。 2. 热阻碍区小，变形小。 3. 操作简单，易于实现机械化和机械化。4.常用单相大功率电源。 5. 设备复杂，投资大。五、电阻焊的应用：一样用于成批大量生产。可焊接异种金属。2.2 摩擦焊摩擦焊：利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成
11、焊接的一种压焊方法。1摩擦焊的过程2摩擦焊的特点1）焊接质量好且稳固。摩擦焊焊接接头不容易产生夹渣、气孔等缺陷，接头组织致密，性能好。2）生产率高。3）生产成本低。功率小，焊接时刻少，电能消耗小。4）能焊接异种钢和异种金属。比如高速钢和中碳钢，铝和铜等。5）焊件尺寸精度高。6）操作简单，容易实现机械化和自动化。7）摩擦焊机的一次性投资较大。由于受焊机主轴电动机功率和压力的限制，目前摩擦焊焊件最大截面不超过2万2。摩擦系数小的金属无法采纳摩擦焊。3. 摩擦焊的应用：1）能够代替其他制造方法；凡是接头部位带有紧凑回转截面的工件几乎都可采纳。2）能够焊接大多数同种或异种金属。大量生产异种金属能够节约
12、贵重金属材料。2.3 钎焊钎焊：利用熔点比母材低的液态钎料，填充仍为固态的接头间隙，并与母材发生溶解与扩散，实现连接焊件的方法。1.钎料：钎焊时用作形成钎焊焊缝的填充金属。依照熔点不同能够分为硬钎料和软钎料。1）硬钎料：熔点高于450C的钎料。如铝基合金、铜基合金、银基合金、镍基合金等。2）软钎料：熔点低于450C的钎料。如锡基合金、铅基合金、锌基合金等。3硬钎焊：使用硬钎料进行的钎焊。其接头强度较高，抗拉强度能达到200MPa以上，它适用于钎焊受力比较大、工作温度比较高的焊件。 4软钎焊：使用软钎料进行的钎焊。其接头强度较低，抗拉强度在70MPa以下，它适用于钎焊受力不大、工作温度比较低的焊
13、件。2钎焊焊剂：钎焊时使用的溶剂，简称钎剂。钎剂的作用：1）清除钎料和母材表面的氧化物。2）爱护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化。3）改善液态钎料对焊件的潮湿性。潮湿性是钎焊时液态钎料对母材浸润和附着能力。软钎焊时，常用的钎剂有松香、焊锡膏、氯化锌水溶液等。硬钎焊时，黑色金属和铜及铜合金常用的钎剂有硼砂、硼酸及其混合物等。3钎焊的特点1）焊接变形小。2）能够焊接异种金属。3）生产率高。4）能够焊接专门结构。5）接头强度低，工作温度低。4钎焊的应用1）电子工业。焊接各种电子线路。2）仪器外表及周密机械。3）焊接异种金属及异种材料。4）形状复杂的专门结构等。2.4电渣焊电渣焊：利用电流通过液态熔
14、渣所产生的电阻热进行焊接的一种熔焊方法。1电渣焊过程2电渣焊的特点1）焊接厚大截面，一次焊成，生产率高；2）焊接成本低；因为工件不开坡口，如此能够节约焊接材料、电能和加工工时。且焊接消耗量低。3）焊缝缺陷少；因为渣池机械爱护作用好，熔池冷却比较缓慢，有利于气体和夹杂物的排出。不容易产动气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷。4）由于焊接速度专门缓慢，因此接头晶粒粗大，焊后需要正火和回火热处理。3应用：适用于厚度40以上的厚大截面的碳钢和合金结构钢的构件。2.5 电子束焊电子束焊：利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的一种熔焊方法。真空电子束焊的特点：1.能量密度专门大，穿
15、透能力强；1真空爱护成效最好，焊接质量极好；2焊接速度快，热阻碍区专门小，焊接变形专门小；3生产率高；焊接厚板时能够不开坡口，不留间隙，不加填充金属。4适应性强；能够焊接0.1的薄板，也能够焊接200300厚的厚板。能够焊接一般的碳钢、合金钢，也能够焊接不锈钢、铝合金和铜合金等。5焊接设备复杂，造价高；6焊件尺寸受真空室限制。7焊前对接头加工、装配要求严格。电子束焊的应用：要紧用于专门材料和专门结构以及周密零件的焊接。2.6 激光焊激光焊：以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种熔焊方法。1激光的特点：激光是利用原子受激辐射的原理，使激光材料受激发而产生的一种单色性好是单色光，
16、几乎为单一频率的光、方向性强能传播到专门远的距离而扩散面积专门小，它接近于理想的平行光、亮度极高CO2激光的亮度比太阳光还亮8个数量级的光束。激光聚焦后能量密度专门高，是一种理想的焊接热源，可用来焊接、切割和其他加工。2激光焊机：3激光焊的特点1）能量密度大，能够焊接难熔的同种或异种金属。2）焊接速度快。不仅生产率高，且被焊材料不易氧化，不需要爱护气体。3）热阻碍区小，焊接应力小，焊接变形小；4）灵活性大。能够进行远距离或难以接近部位的焊接。能够通过透亮材料的壁进行焊接。比如真空管中的电极焊接，还可对绝缘导体进行焊接。5）设备复杂，投资大，功率小，能焊接的焊件厚度受到一定限制。4激光焊的应用：
17、按激光器的工作方式不同激光焊能够分为脉冲激光焊和连续激光焊两种。1）脉冲激光焊要紧用于微型、周密元件和微电子元件的焊接。能够实现薄片0.1、薄膜几微米！几十微米、细丝（0.02）的焊接。2）连续激光焊一样都采纳CO2激光器，CO2连续激光焊能够进行从薄板周密焊到50厚板的各种焊接。第3章 常用金属材料的焊接3.1金属材料的焊接性一、焊接性的概念1.焊接性：金属材料对焊接加工的适应性。要紧指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。2.焊接性的内容1）接头的工艺性能：确实是在一定的焊接工艺条件下，金属产生焊接缺陷的敏锐性。2）接头的使用性能：确实是在一定的焊接工艺条件下，金属的焊接接头
18、对使用要求的适应性。3阻碍金属焊接性的因素1）金属材料的种类、化学成分、组织与性能；2）焊接工艺条件：焊接方法，焊接材料，焊接工艺。3）构件类型：焊接件的厚度和其他结构因素。4）使用要求：使用环境等使用条件以及所提出的使用要求。二、钢材焊接性的估算方法钢材是焊接结构中应用最广泛的金属材料，评判方法有两类：1）直截了当试验法焊接性试验：焊接裂纹的试验，焊接接头使用性能的试验等。2）间接估算法，如碳当量运算方法等；1碳当量：将钢中合金元素包括碳的含量，按其对焊接性阻碍程度，换算成碳的相当含量。碳当量能够作为评定钢材焊接性的一种参考指标，这是因为阻碍钢材焊接性的要紧因素是钢材的化学成分。国际焊接协会
19、举荐的碳当量运算公式为：式中化学元素符号都表示该元素在钢中含量的百分数。那个公式能够用来评判碳钢和一样低合金钢的焊接性能，对不锈钢不适用。2碳当量与焊接性碳当量越大，钢的淬硬和冷裂倾向就越大，焊接性也就越差。CE0.6，钢的淬硬和冷裂倾向都专门严峻，焊接性能差，焊接时要采取较高的预热温度；.用碳当量评定金属的焊接性，仅仅考虑了化学成分对焊接性的阻碍，没有考虑焊接工艺条件、构件刚性等因素对焊接性的阻碍，因而碳当量的方法是专门粗略的。3.2 碳钢的焊接一、低碳钢的焊接由于低碳钢C%0.25，CE0.36，因此低碳钢的淬硬、冷裂倾向小，焊接性良好，低碳钢是最容易焊接的钢，一样不需要预热，各种焊接方法
20、都适用，容易获得优质焊接接头。然而假如工件的厚度比较大，刚性比较大时，低温环境时，就要适当采取预热方式来防止淬硬和冷裂。二、中碳钢的焊接性中碳钢属易淬火钢，热阻碍区易产生淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差，焊接时一样应采取预热等工艺措施，以防止产生冷裂纹，因为中碳钢要紧用来制造各种机器零件，焊缝多为短的不规那么焊缝，常用手工电弧焊，并选用与母材抗拉强度等级相同的碱性焊条来配合使用。碳钢随着含碳量增加，淬硬、冷裂倾向增大，焊接性变差：低碳钢焊接性良好；中碳钢焊接性较差；高碳钢焊接性差。3.3 合金结构钢的焊接焊接中常用的低合金钢是低合金结构钢，其中用的最多的是低合金高强度钢，简称高强钢，即碳钢中加入少
21、量合金元素来提高钢的强度，通常又称一般低合金钢。高强钢广泛应用于锅炉、压力容器、桥梁、起重机、船舶、车辆以及其他的工程结构。高强钢是按屈服点来区分强度等级的。低合金高强钢随着强度级别的提高，焊接性变差；强度级别较低的高强钢，如16Mn，碳当量0.4，焊接性良好；但它的热阻碍区的淬硬倾向要比低碳钢略大一些，当焊件厚度比较大或环境温度比较低时，应该采取焊前预热等工艺措施来防止冷裂纹。强度级别较高的高强钢，如18MnMoNi，碳当量在0.40.6之间，焊接性较差。焊接时一样都需采取焊前预热、焊后热处理以及降低接头的含氢量和焊接应力等工艺措施来防止冷裂纹。低合金高强度钢焊接要紧问题是冷裂纹。焊接高强钢
22、常用的焊接方法有埋弧自动焊、手工电弧焊和CO2气体爱护焊等。3.4 铸铁的补焊铸铁件的焊接差不多上有缺陷的铸铁件的补焊。需要补焊的铸铁件通常是灰铸铁件和球墨铸铁件。铸铁的含碳量高，而且S、P等杂质也多，强度低，塑性差，因此铸铁的焊接性能专门差。铸铁焊接的要紧问题是焊接接头容易产生白口组织和裂纹。产生白口组织后就难进行机械加工了。铸铁补焊的常用焊接方法是气焊和手工电弧焊。铸铁件补焊的工艺有热焊和冷焊两种。铸铁件的补焊工艺和焊接材料要依照补焊的要求要紧是补焊的部位要不要机械加工以及生产的条件要紧是能不能预热等因素来确定，因此还要考虑经济性。3.5 非铁金属及其合金的焊接一、铜及铜合金的焊接二、铝及
23、铝合金的焊接第4章 焊接结构设计4.1 焊接接头的工艺设计一、焊接方法的选择选择焊接方法的依据1焊接结构的材料、形状、尺寸和技术要求；2生产批量；3生产条件。结合各种焊接方法的特点和应用来考虑，选择既能达到质量要求又经济的焊接方法。二、焊缝的布置1便于装配和焊接；至少满足能够焊接，即达到可达到性的要求。手弧焊时必须要有必要的焊接操作空间。图442，图444。2焊缝应躲开应力较大部位，应力集中部位和冷塑性变形部位。这是因为焊接接头的性能一样要下降一些，同时还存在着焊接应力和焊接变形，还可能存在焊接缺陷，如此使得焊接接头成为整个焊接结构的薄弱部位，因此焊缝应该躲开应力大的部位、应力集中部位和冷塑性
24、变形部位。3焊缝应幸免过分集中和交叉。这是因为多次焊接过热严峻，接头性能下降也比较严峻，焊接的应力和变形也大，焊接的缺陷也多，要降低整个结构的承载能力。因此压力容器设计标准规定不能采纳十字交叉的焊缝，焊缝与焊缝之间要有一定的距离。1尽量减少焊缝数量和焊缝截面尺寸。如此能够减少焊接的加热，减少焊接的应力和变形，减轻接头性能的下降，减少焊接材料的费用，节约加工工时。因此焊缝截面够了就行，不要多焊。关于能够不要求连续焊的焊缝应该设计成为断续焊，有时也能够利用型钢或冲压件来减少它。2焊缝设置应尽可能对称。以减少焊接变形。如图439。3焊缝一样应躲开精度要求高的加工表面。4此外还应该注意焊缝应尽可能设置
25、在能处于平焊位置焊接的部位；尽可能合理地使用原材料。三、焊接接头的设计1接头形式设计焊接接头中常用的接头形式有搭接接头、对接接头、角接接头和T形接头等形式。接头形式的选择要紧是依照焊接结构的形状、使用要求和焊接生产工艺来确定的。应该考虑易于保证焊接质量和尽可能地降低成本。1）熔焊接头形式设计有时对接和搭接需要进行比较和选择，对接接头受力后它内部应力分布比较平均，它还能节约材料，但关于下料尺寸精度和焊接前的预备工作要求都比较高。搭接接头的应力分布不仅受拉力作用后焊缝内部存在着剪应力，接头上还产生弯曲的附加应力，因此搭接接头承载能力比较低，但其焊前预备和装配工作比对接接头简单得多。因此在锅炉、压力
26、容器等受力焊缝应该采纳对接接头；有时对接和角接、T形接也需要进行比较和选择，比如方形的梁柱结构设计，有条件时尽量采纳槽钢或冲压件来对接以减少焊缝的数量，焊接也方便多了。2）电阻焊接头形式的设计点焊和缝焊差不多上搭接电阻焊，自然采纳搭接接头。设计点焊接头时应该考虑搭接量和焊点之间的距离。查有关资料有点焊缝焊的最小搭接量和点焊最小点距。对焊是对接的电阻焊，接头形式自然差不多上对接，设计对焊接头形式时，要紧考虑两个焊件对接断面的形状和尺寸应该一致或差不多一致。2坡口形式设计手弧焊和气体爱护焊常用的坡口形式有I形、Y形、双Y形和带钝U形坡口。图445各种接头形式的坡口形式。坡口形式的选择应考虑：1）是否要求焊透；假如不要求焊透，采纳I形坡口就能够。2）能否双面焊；假如不能够双面焊，就不能采纳必须双面焊的坡口，比如双Y形坡口。3）坡口加工；坡口加工方法有剪切、气割、刨削、车削等等，一样气割不能加工U形坡口。剪切只能得到I形坡口，不能剪出带斜面的坡口。4）节约焊接材料，节约工时，降低成本；焊接同样厚度的焊件时，双Y形坡口和U形坡口要比Y形坡口节约焊条，也节约焊接工时，在焊件厚度大时优点更加突出。5）焊接变形小。双Y形坡口和U形坡口的焊接变形比Y形坡口要小，因为两面变形能够互相抵消一部分。选择坡口形式的方法：要紧依照焊件厚度，参照标准资料，考虑其他因素，设计坡口形式和尺寸。
