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焊接工艺资料
常用钢材的可焊性
刚号
可焊性
特点
等级
概略指标(%)
合金元素总含量
含碳量
Q195,Q215,Q235;
08,10,15,25,ZG25;
Q345,16MnCu,Q390;
15MnTi,Q295,09Mn2Si,20Mn;
15Cr,20Cr,15CrMn;
0Cr13,1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,2Cr18Ni9,
0Cr17Ti,0Cr18Ni10,0Cr18Ni9Ti,0Cr17Ni13Mo2Ti,
1Cr18Ni10Ti,1Cr17Ni13Mo2Ti,Cr17Ni13Mo3Ti,
1Cr17Ni13Mo3Ti
Ⅰ(良好)
1以下
0.25以下
在任何普通生产条件下都能焊接,没有工艺限制,对于焊接前后的热处理及焊接热规范没有特殊要求。
焊接后的变形容易矫正。
厚度大于20mm,结构刚度很大时要预热
低合金钢预热及焊后热处理。
1Crl8Ni9,lCrl8Ni9Ti须预热焊后高温退火。
要做到焊缝成形好,表面粗糙值小,才能很好的保证耐腐蚀性能
1~3
0.20以下
3以上
0.18以下
Q255,Q275;
30,35,ZG230-450;
30Mn,18MnSi,20CrV,20CrMo,30Cr,20CrMnSi,
20CrMoA,12CrMoA,22CrMo,Cr11MoV,1Cr13,
12CrMo,14MnMoVB,Cr25Ti,15CrMo,12CrMoV
Ⅱ(一般)
1以下
0.25~0.35
形成冷裂倾向小,采用合理的焊接热规范可以得到满意的焊接性能。
在焊接复杂结构和厚板时,必须预热
1~3
0.20~0.30
3以上
0.18~0.25
Q275;
35,40,45;
40Mn,35Mn2,40Mn2,20Cr,40Cr,35SiMn,30CrMoSi,
30Mn2,35CrMoA,25Cr2MoVA,30CrMoSiA,2Cr13,
Cr6SiMo,Cr18Si2
Ⅲ(较差)
1以下
0.35~0.45
在通常情况下,焊接时有形成裂纹的倾向,焊前应预热,焊后应热处理,只有有限的焊接热规范可能获得较好的焊接性能
1~3
0.30~0.40
3以上
0.28~0.38
Q275;
50,55,60,65,85;
50Mn,60Mn,65Mn,45Mn2,50Mn2,50Cr,30CrMo,
40CrSi,35CrMoV,38CrMoAlA,35SiMnA,35CrMoVA,
30Cr2MoVA,3Cr13,3Cr13,4Cr9Si2,60Si2CrA,
50CrVA,30W4Cr2VA
Ⅳ(差)
1以下
0.45以上
焊接时很容易形成裂纹,但在采用合理的焊接规范、项热和好后热处理的条件下,这些钢也能够焊接
1~3
0.40以上
3以上
0.38以上
铸铁的可焊性
焊接金属
焊接方法与焊接接头的特点
可焊性
备注
灰铸铁
电弧冷焊
铸铁焊条:
加工性一般,易出现裂纹,只适于小中型工件中较小缺陷的焊补,如小砂眼、小气孔及小裂缝等
良好
复杂铸件均应整体加热,简单零件用焊炬局部加热即可
铜钢焊条:
加工性较差,抗裂纹性好,强度较高,能承受较大静荷及一定动载荷,能基本满足焊缝致密性要求。
对复杂的、刚度大的焊件不宜采用
镍铜焊条:
加工性好,强度较低,用于刚度不大、预热有困难的焊件上
铸铁焊条气焊:
加工性良好,接头具有与工件相近的机械性能与颜色,焊补处刚度大,结构复杂时,易出现裂纹,适于焊补刚度不大、结构不复杂、待加工尺寸不大的焊件的缺陷
铸铁焊条热焊及半热焊:
加工性、致密性都好,内应力小,不易出现裂纹,接头具有与母材相近的强度,但生产率低,主要用于修复,焊后须加工,对承受较大静载荷、动载荷、要求致密性等的复杂结构中,大的缺陷且工件壁较厚时,用电弧焊,中小缺陷且工件较薄用气焊
铸铁焊条电渣焊补:
加工性、强度及紧密性良好,但在焊补复杂及刚度大的工件时,易发生裂纹
可锻铸铁
球墨铸铁
手工电弧焊
低碳钢焊条:
容易产生裂纹
较差
镍铁焊条冷焊:
加工性良好,接头具有与母材相等的强度
气焊:
用于接头质量要求高的中小型缺陷的修补
白口铸铁
很难
硬度高,脆性大,容易出现裂纹
有色金属的可焊性
焊接金属
可焊性
焊接方法与焊接接头的特点
备注
铜
一般
通常采用气焊和氩弧焊并选好用焊丝以达到焊接要求的焊接接头
大的复杂的铸件,焊前须预热
黄铜(Cu—Zn)
良好
薄的轧制黄铜板不须预热,大的复杂的结构、厚板须预热。
铸造黄铜工件须全部或局部预热
硅青铜,磷青铜
锡青铜,铝青铜
较差
主要用于焊补铸件,焊前须预热,焊后应缓慢冷却
纯铝L2,L3
L4,L5
良好
铝镁LF,LF3,
LF4,LF6
锰铝
一般
焊缝>18mm容易出现裂纹
硬铝
较差
Al—Zn—Mn—Cu
高强度铝合金
很难
结晶裂缝倾向大
异种金属间的可焊性
被焊材料牌号
气焊
氢原子焊
二氧化碳保护焊
手工电弧焊
氩弧焊
20十30CrMnSiA
√
√
√
√
√
20十30CrMnSiNi2A
√
√
√
20十1Crl8Ni9Ti
√
√
√
√
30CrMnSiA十1Crl8Ni9Ti
√
√
√
√
30CrMnSiA十30CrMnS5Ni2A
√
√
√
1Crl8N59Ti十1Crl9Ni11Si4AlTi
√
√
LF21十LF2
√
√
LF21十LF3
√
LF21十ZL一101
√
√
LF3十LF6
√
焊缝坡口基本形式与尺寸(摘自GB/T985-1988)(手工电弧焊、气焊及气体保护焊)
序号
工件厚度δ/mm
名称
符号
坡口形式
焊缝形式
坡口尺寸/mm
说明
α(β)/(°)
b
p
H
R
1
1~2
卷边坡口
-
-
-
-
1~2
大多不加填充材料
2
1~3
Ⅰ形坡口
-
0~1.5
-
-
-
-
3~6
0~2.5
3
2~4
Ⅰ形带垫板坡口
-
0~3.5
-
-
-
-
4
3~26
Y形坡口
40~60
0~3
1~4
-
-
-
5
>16
V形带垫板坡口
(5~15)
6~15
-
-
-
-
6
6~26
Y形带垫板坡口
45~55
3~6
0~2
-
-
-
7
>20
VY形坡口
60~70
(8~10)
0~3
1~3
8~10
-
-
8
20~60
带钝边U形坡口
(1~8)
0~3
1~3
-
6~8
-
9
12~60
双Y形坡口
-
-
1~3
-
-
-
10
>10
双V形坡口
40~60
0~3
-
δ/2
-
-
11
2/3双V形坡口
-
δ/3
-
-
12
>30
双U形坡口带钝边
(1~8)
0~3
2~4
(δ-p)/2
6~9
-
13
UY形坡口
40~60
(1~8)
-
14
3~40
单边V形坡口
35~50
0~4
-
-
-
-
-
15
>16
单边V形带垫板坡口
12~30
6~10
-
-
-
-
16
6~15
V形带垫板坡口
30~40
3~5
-
-
-
-
>15
20~30
5~8
-
17
>16
带钝边J形坡口
10~20
0~3
2~4
-
4~8
-
18
>30
带钝边双J形坡口
-
-
19
>10
双单边V形坡口
35~50
0~3
-
δ/2
-
-
-
20
2~8
Ⅰ形坡口
-
0~2
-
-
-
-
-
21
4~30
错边Ⅰ形坡口
-
-
-
-
α值由设计决定
22
12~30
Y形坡口
40~50
-
0~3
-
-
-
-
23
6~30
带钝边单边V形坡口
35~55
0~3
1~3
-
-
-
-
-
24
20~40
带钝边双边V形坡口
-
-
-
-
-
-
25
20~40
带钝边双单边V形坡口
40~50
0~3
1~3
-
-
-
26
2~30
Ⅰ形坡口
-
0~2
-
-
-
仅适用于薄板
27
-
-
-
-
i值由设计决定
28
1~3
锁边坡口
(30~60)
(0~8)
-
-
-
-
-
29
>2
塞焊坡口
-
-
-
-
-
孔径φ≥(0.2~0.8)且≤10,若为长孔L由设计确定,塞焊点间距由设计决定
焊缝坡口基本形式与尺寸(摘自GB/T985-1988)(埋弧焊)
序号
工件厚度δ/mm
名称
符号
坡口形式
焊缝形式
坡口尺寸/mm
说明
α(β)/(°)
b
p
H
R
1
3~10
Ⅰ形坡口
-
0~1
-
-
-
焊缝有效厚度值由设计者确定
2
3~6
-
-
-
-
封底焊道允许采用任何明弧焊
3
6~20
-
0~2.5
-
-
-
允许后焊侧采用碳弧气刨清根
4
6~12
-
0~4
-
-
-
需采用HD和TD保护熔池
5
6~24
-
-
-
-
采用HD保护熔池同序号3
6
3~12
Ⅰ形带垫板坡口
-
0~5
-
-
-
-
7
10~20
带钝边单边V形坡口
(35°~50°)
0~4
5~8
-
-
同序号4
8
0~2.5
6~10
-
-
同序号3
9
10~30
带钝边单边V形带垫板坡口
(20°~40°)
2~5
0~4
-
-
-
10
16~30
带钝边单边V形锁边坡口
-
-
-
11
20~50
带钝边J形坡口
(6°~12°)
0~2
6~10
-
-
-
12
10~24
Y形坡口
(50°~80°)
0~2.5
5~8
-
-
同序号4
13
10~30
(40°~80°)
6~10
-
-
同序号3
14
10~30
Y形带垫板坡口
40°~60°
2~5
2~5
-
-
-
15
16~30
Y形锁边坡口
40°~60°
2~5
2~5
-
-
-
16
6~16
反Y形坡口
60°~70°
0~3
-
5~10
-
坡口侧采用手工明弧焊同序号3
17
30~60
V,Y形复合坡口
(8°~12°)
65°~72°
-
1~3
8~12
-
底焊缝采用任何明弧焊,全焊透至H高度
18
20~30
带钝边双单边V形坡口
β=45°~60°
β1=40°~50°
0~2.5
5~10
-
-
允许采用不对称坡口
19
24~60
双Y形坡口
α=50°~80°
α1=50°~60°
-
-
允许采用角度不对称,高度不对称,角度高度都不对称的双“Y”坡口
20
50~160
双U形坡口带钝边
(5°~12°)
0~2.5
6~10
-
6~10
允许采用角度不对称,高度不对称,角度高度都不对称的双“U”坡口
21
40~160
UY形坡口
(5°~10°)
70°~80°
0~2.5
2~3
9~11
8~11
同序号2
22
60~250
摘间隙坡口
(1°~3°)
70°~80°
0~2
1.5~2.5
1、窄间隙坡口适用于首层焊道,以后每层焊两道
2、内坡口采用任何明弧焊
23
6~14
Ⅰ形坡口
-
0~2.5
-
-
-
同序号2
24
10~20
带钝边单边V形坡口
(35°~45°)
0~2.5
0~3
-
-
同序号2
25
26~40
带钝边双面单边V形坡口
β=35°~45°
β1=40°~50°
0~2.5
1~3
0~10
-
同序号2
26
30~120
带钝边J形单边V形组合坡口
β=10°~20°
β1=40°~50°
7~10
同序号2
27
2~60
Ⅰ形坡口
-
0~3
-
-
-
-
28
-
0~2
-
-
-
-
29
10~24
带钝边单边V形坡口
(35°~45°)
0~2.5
3~7
-
-
同序号2
30
10~40
带钝边双单边V形坡口
(10°~50°)
3~5
-
-
允许采用对称坡口
31
30~60
带钝边双J形坡口
(30°~50°)
-
5~7
同序号3
32
3~12
搭接接头
-
-
0~1
-
-
搭接长度L根据具体情况定
铝合金焊缝坡口形状与尺寸
接头类型
焊缝形式
坡口形状
母材厚度δ/mm
焊接层数
尺寸
备注
TIG焊时
MIG焊时
板的对接接头
Ⅰ形
<6
1~2
b≤3
c≤2
使用垫板时c≤t
-
V形
4~12
1~4
b≤3p≤3
α=(60°~90°)±5°
(下、立向)
α=(70°~90°)±5°
(提向)
α=(90°~110°)±5°
(上向)
b≤3p≤3
α=60°±5°
可以使用非永久性垫板或进行背焊
V形带垫板
>4
1~4
-
b=3~6
p≤6
α=(45°~60°)±5°
δ'=4~6
b'=20~50
也可用TIG焊
X形
8~25
>2
b≤3p≤3
α=(60°~90°)±5°
-
管的对接
V形
壁厚3~10
外径30~300
>1
b≤6p≤3
α=(70°~75°)±5°(水平旋转)
α=(75°~110°)±5°(垂直和水平固定)
b≤6p≤2
α=75°±5°
使用垫或垫板
U形(类U形)
壁厚3~10
外径30~300
>1
c≤0.5
c'=6~10
p=1.5~2.5
α=60°±5°
-
无垫或垫板场合使用
丁接接头
角焊缝
>1
>1
b≤2
板厚不同时,以薄者为准
单边V形
4~12
1~3
b≤2p≤2
α=50°±5°
-
单边V形带垫板
>4
>2
b=3~6
β=(45°~50°)±5°
δ'=3~6
b'=15~30
-
双边V形(K形)
8~25
>1
b≤2p≤2
β=50°±5°
-
搭接
角焊缝
>3
>1
α=(80°~100°)±5°
板与板的间隙<0.5mm
角接
角焊缝
>2
>1
α=(80°~100°)±5°
可以采用与T接头相同的坡口形状
边接
Ⅰ形或V形
>1
>1
α=(90°~180°)±5°
板与板的间隙<0.5mm
对接
卷边
1左右
1
h=(2~3)δ
只适用于TIG,不用填充焊丝
U形
>8
>2
b≤2 α=(30°~50°)±5°
p=1.5~3
R=4~8
-
双U形
>16
>2
b≤2 α=(30°~50°)±5°
p=4~5
R=6~8
进行背焊后,从背面进行焊接
丁接
J形
>10
>3
b≤2
p=2~4
p'≤6 α=(30°~45°)±5°
R=4~6
-
搭接
榫接
3~8
1~2
l=(1.8~2.0)δ
-
塞接
1~6
-
d=4~12 α=(0°~90°)±5°
板与板的间隙<0.5mm
纯铜焊缝坡口形状与尺寸
坡口形状
尺寸
氧乙炔气焊
电弧焊、手弧焊、氩弧焊
自动埋弧焊
δ
b
p
α
δ
b
p
α
δ
b
p
α
<2
0~2
-
-
2~3
3.5~5
5~10
0~2
2~4
4~8
-
-
8~10
2~4
-
-
3~10
1~3
1~3
70°~90°
≥5
≥5
0~2
2~4
1~3
2~4
60°~80°
8~10
12~16
18~24
1~3
2~3
3~4
4~5
6~8
6~8
70°~90°
5~30
2~4
1~3
70°~90°
≥12
0~2
1.5~2
60°~80°
>20
1~3
4~5
70°~90°
焊接件结构设计应注意的问题
序号
图例
注意事项
说明
改进前
改进后
1
节省原料
用钢板焊制零件时,尽量使所用板料形状规范,以减少下料时产生边角废料
设计时设法搭配各零件的尺寸,使有些板料可以采用套料剪裁的方法制造,原设计底板冲下的圆板为废料,改进后,可以利用这块圆板制成零件顶部的圆板,废料大为减少
2
减少焊接工作量
减少拼焊的毛坯数,用一块厚板代替几块薄板
用钢板焊接的零件,如改为先将钢板弯曲成一定形状再进行焊接较好
3
焊缝位置应便于操作
手工焊要考虑焊条操作空间
自动焊应考虑接头处便于存放焊剂
点焊应考虑电极伸人方便
4
焊缝位置布置应有利于减少焊接应力与变形
焊缝应避免过分密集或交叉
不要让热影响区相距太近
焊接端部应去除锐角
焊接件设计应具有对称性,焊缝布置与焊接顺序也应对称
5
注意焊缝受力
断面转折处不应布置焊缝
套管与板的联接,应将套管插入板孔
焊缝应避免受剪力
焊缝应避免集中载荷
6
焊缝应避开加工面
加工面应距焊缝远些
焊缝不应在加工表面上
7
不同厚度工件焊接
接头应平滑过渡
关于焊接方式的总结
2008/11/3/15:
21
一、焊条电弧焊
(一)、焊接电弧
电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。
1.电弧的形成
(1)焊条与工件接触短路
短路时,电流密集的个别接触点被电阻热Q=I2Rt所加热,极小的气隙的电场强度很高。
结果:
①少量电子逸出。
②个别接触点被加热、熔化,甚至蒸发、汽化。
③出现很多低电离电位的金属蒸汽。
(2)提起焊条保持恰当距离
在热激发和强电场作用下,负极发射电子并作高速定向运动,撞击中性分子和原子使之激发或电离。
结果:
气隙间的气体迅速电离,在撞击、激发和正负带电粒子复合中,其能量转换,发出光和热。
2.电弧的构造与温度分布
电弧由三部分构成,即阴极区(一般为焊条端面的白亮斑点)、阳极区(工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区)和弧柱区(为两电极间空气隙)。
3、电弧稳定燃烧的条件
(1)应有符合焊接电弧电特性要求的电源
a)当电流过小时,气隙间气体电离不充分,电弧电阻大,要求较高的电弧电压,方能维持必需的电离程度。
b)随着电流增大,气体电离程度增加,导电能力增加,电弧电阻减小,电弧电压降低。
但当降低到一定程度后,为了维持必要的电场强度,保证电子的发射与带电粒子的运动能量,电压须不随电流增大而变化。
(2)做好清理工作,选用合适药皮的焊条。
(3)防止偏吹。
(4)电极的极性
在焊接中,采用直流电焊机时,有正接和反接两种方法。
而大量使用的是交流电弧焊设备,电极的极性频繁交变,不存在极性问题,
1)正接——焊件接电源正极,焊条接负极。
一般焊接作业均采用正接法。
2)反接——焊件接电源负极,焊条接正极。
一般焊接薄板时,为了防止烧穿,采用反接法进行焊接作业。
(二)、焊条电弧焊的焊接过程
1.焊接过程
2.焊条电弧焊加热特点
(1)加热温度高,而且使局部加热。
焊缝附近金属受热极不均匀,可能造成工件变形、产生残余应力以及组织转变与性能变化的不均匀。
(2)加热速度快(1500度/秒),温度分布不均匀,可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。
(3)热源是移动的,加热和冷却的区域不断变化。
(三)、电弧焊的冶金特点
(1)反应区温度高,使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。
(2)金属熔池体积小,处于液态的时间很短,导致化学成分均匀,气体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。
(四)、焊条
1.焊条的组成
手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。
(1)焊芯
①作为电弧焊的一个电极,与焊件之间导电形成电弧;
②在焊接过程中不断熔化,并过渡到移动的熔池中,与熔化的母材共同结晶形成焊缝;
(2)焊条药皮
①药皮的作用
a)对熔池造成有效的气渣联合保护;
b)使熔池内金属液脱氧、脱硫以及向熔池金属中渗合金,提高焊缝的力学性能;
c)起稳弧作用,以改善焊接的工艺性。
②药皮的组成
a)稳弧剂:
主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物。
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