焊接工艺理论(教材用)

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1、14253概述手工电弧焊其他焊接方法常用金属材料的焊接焊接结构工艺设计模块一铸、锻、焊工艺及应用4.1概述焊接是利用加热或加压（或者加热和加压），使分离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子间的结合的连接方法。在机械制造、建筑、车辆、石油化工、原子能、航空航天等部门得到广泛运用。焊接的特点：优点：1）连接性能好，密封性好，承压能力高；2）省料，重量轻，成本低；3）加工装配工序简单，生产周期短；4）易于实现机械化和自动化。缺点：1）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便；2）焊接接头的组织和性能往往要变坏；3）

2、要产生焊接残余应力和焊接变形；4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。焊接方法可分为：1）熔焊：利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体的工艺方法。2）压焊：在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。3）钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。焊接方法在工业中主要用于：1）制造金属结构件。2）制造机器零件和工具。3）修复。4.1概述手工电弧焊是熔化焊中最基本的一种焊接方法。利用电弧

3、作为热源，手工操纵焊条进行焊接的方法。手工电弧焊的特点：1）设备简单、操作灵活；2）可焊接多种金属材料；3）室内、外焊接效果相近；4）对焊工操作水平要求较高，生产率较低。4.2.1焊接电弧1.电弧的引燃焊接电弧是在焊条与工件之间产生的强烈、持久又稳定的气体放电现象。焊接引弧时，焊条和工件瞬间接触形成短路，强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化甚至蒸发，当焊条提起时，在电场作用下，热的金属发射大量电子，电子碰撞气体使之电离，正、负离子和电子构成电弧。4.2手工电弧焊2.焊接电弧的结构电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分

4、组成，如图4-1所示。1）阴极区：电子发射区，热量约占36%，平均温度2400K；2）阳极区：受电子轰击区域，热量约占43%，平均温度2600K；3）弧柱区：阴、阳两极间区域，几乎等于电弧长度，热量21%，弧柱中心温度可达6000~8000K。4.2手工电弧焊图4-1电弧的结构示意图4.2.2焊接接头1.焊缝形成过程熔焊焊缝的形成经历了局部加热熔化，使分离工件的结合部位产生共同熔池，再经凝固结晶为一个整体的过程。2.焊接的冶金过程焊接的冶金过程如图4-2所示,母材、焊条受电弧高温作用熔化形成金属熔池，将进行熔化、

5、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等物理、化学过程。金属与氧的作用对焊接质量影响最大，氧与多种金属发生氧化反应：4.2手工电弧焊图4-2焊条电弧焊过程能溶解在液态金属中的氧化物（如氧化亚铁），冷凝时因溶解度下降而析出，严重影响焊缝质量；而大部分金属氧化物（如硅、锰化合物）不溶于液态金属，可随渣浮出，净化熔池，提高焊缝质量。氢易溶入熔池，在焊缝中形成气孔，或聚集在焊缝缺陷处造成氢脆。其次空气中的氮气在高温时大量溶于液体金属，冷却结晶时，氮溶解度下降；析出的氮在焊缝中形成气孔，部分还以针状氮化物（Fe4N）形式析出；焊缝

6、中含氮量提高，使焊缝的强度和硬度增加，塑性和韧性剧烈下降。4.2手工电弧焊4.2.3焊条1.焊条的组成和作用焊条由焊芯和药皮组成。1）焊芯：一方面作电极，起导电作用，产生电弧，提供焊接热源；另一方面作为填充金属，与熔化的母材共同组成焊缝金属。焊芯采用焊接专用金属丝。如H08C等。2）药皮：焊条药皮的主要作用有：改善焊接工艺性；机械保护作用；冶金处理作用。焊条药皮的组成物按其作用分为：稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、粘结剂、稀渣剂、增塑剂等。2.焊条分类焊条的种类。按用途分为：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢

7、焊条、铸铁焊条、堆焊焊条、镍和镍合金焊条、铜合铜合金焊条、铝和铝合金焊条等。按药皮性质分为：酸性焊条（酸性氧化物为主）、碱性焊条（碱性氧化物和萤石CaF2为主）。4.2手工电弧焊3.焊条型号与牌号焊条型号：国家标准中的焊条代号。如E4303，E表示焊条，43表示熔敷金属抗拉强度最小值（kgf/mm2）；03表示焊接位置为全位置、电流种类为交直流及药皮类型为钛铁矿型。焊条牌号：焊条行业统一的焊条代号，用一个大写汉语拼音字母和三个数字表示。如J422，J表示结构钢焊条；42表示焊缝金属抗拉强度等级（kgf/mm2）；

8、2表示药皮类型和电流种类。4.焊条的选用原则1）等强度原则；2）同成分原则；3）抗裂性要求；4）抗气孔要求；5）低成本要求。4.2手工电弧焊4.2.4焊接接头的金属组织与性能1.焊接工件温度的变化与分布在焊接加热和冷却过程中，焊接接头上某点的温度随时间变化的过程如图4-3所示。不同点，其热循环不同，即最高加热温度、加热速度和冷却速度均不同。对焊接质量起重要影响的参数有：最