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第十七讲：焊接Welding一.焊接概述OutlineofWelding二.焊接过程及电焊条ProcessofWeldingandWeldingRod三.接头组织和性能StructureandPropertyofJoint四.焊接应力与变形WeldingStressandDistortion
1一.焊接概述OutlineofWelding1.概念：经加热或加压，使两部分金属靠得足够近,实现原子间结合。2.分类(Classes)：1）熔化焊:Flowwelding电弧焊、电渣焊和气焊等；Electro-slag、GasWelding2）压力焊:PressureWelding电阻焊、摩擦焊等，ResistanceWeldingFrictionwelding3）钎焊：SolderingWelding软钎焊和硬钎焊。
23．特点：(Characteristics)(1)以小拼大，简化铸造、锻压和切削工艺；(2)联接性能好；(3)节省材料和工时，成本低；(4)重量轻；(5)缺点:不可拆、产生应力、粗晶等缺陷。
3二.手工电弧焊焊接过程和电焊条ProcessofElectrodeWeldingandWeldingRod1.焊接过程WeldingProcess（1）宏观过程a.引燃电弧直流焊机两种接法：正、反接，对碱性焊条熔化极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊及薄板的焊接，采用反接。
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5b.焊件边缘和焊条熔化形成熔池。c.熔池凝固形成焊缝。（2）冶金过程：A.空气在电弧下为原子态：[O]、[N]、[H],[O]与金属反应，生成FeO、MnO、SiO2等，降低机械性能；[N]和[H]则形成气孔使材料变脆。B.为保证焊缝性能不低于母材，采取措施：1）阻止空气侵入焊区—药皮、焊剂和保护气体。2）添加有益元素：锰、硅等。3）对熔池脱氧、脱磷和脱硫。
6C.电弧焊冶金特点:(MetallurgicalCharacteristics)1）熔池温度高2）反应速度快2.电焊条(Shielded–ArcElectrode)（1）组成：焊芯+药皮（2）作用：1)焊芯——a.作为电极导电，产生电弧;b.熔化成为填充金属。2)药皮——a.改善焊接工艺性；b.提供机械保护；c.进行冶金处理。
7手弧焊：
8（3）种类及牌号(ClassesandShopSign)1）种类：酸性焊条和碱性焊条。2）牌号：J422、J507等。（4）焊条选用(ElectionPrinciple)1）结构钢：按等强度原则选焊条；2）强度不一致钢：按低强度原则选焊条；3）特殊性能钢：按等成分原则选焊条；4）以下情况选碱性焊条：
9A）焊接重要结构；B）焊接焊接性差金属；C）环境温度低施焊；D）焊件刚度大。三.接头组织和性能1.接头组成及热循环a）组成：焊缝+熔合区+热影响区b）热循环：接头某点在焊接过程中温度随时间变化。
10焊接热循环曲线：
112.焊缝组织和性能StructureandPropertyofJointa)组织：铸态组织；b)性能：没有缺陷前提下，性能不低于母材。3.熔合区和热影响区组织和性能(1)熔合区（0.1-1.0mm）a)组织：被加热到固相线和液相线之间，部分熔化后结晶、部分组织过热。b)性能：成分不均，晶粒粗大，性能严重降低。
12低碳钢热影响区内的组织变化：
13焊缝处的柱状树枝晶
14焊缝宏观偏析与成形系数关系
15(2)热影响区ZoneofHeatAffectinga)低碳钢热影响区：过热区+正火区+部分相变区1）过热区OverheatedZone组织：被加热1100℃以上，形成粗大过热组织；性能：大大降低其塑性和冲击韧性，热影响区中性能最差区域。2）正火区NormalizedZone组织：被加热到Ac3-1100℃之间，相当于进行正火处理；性能：综合机械性能优于母材。
163)部分相变区PartialPhaseTransformationZone组织：被加热到Ac1-Ac3，部分组织转变，组织不均性能：组织不均，性能也较差。b)易淬火钢热影响区（淬火区+部分淬火区）1)淬火区组织：被加热Ac3线以上，淬火后形成马氏体；性能：机械性能严重下降，易引起冷裂。2)部分淬火区组织：加热在Ac1-Ac3之间，部分形成马氏体；性能：脆性增加，机械性能下降。
17对低碳钢，接头熔合区和过热区性能最差。4.影响接头性能因素:1）焊接材料：影响成分,组织和性能。2）焊接方法：保护效果不同、热影响区不同。3）焊接工艺：焊接电流、焊接速度和线能量等影响热影响区大小。4）焊后热处理：细化组织，减小焊接应力。5）此外，接头形式、工件厚度、焊接环境和预热与否均会影响接头的性能。
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19四.焊接应力与焊接变形WeldingStressandStrain1.危害A）应力：降低有效承载力、引起尺寸、形状不稳、产生裂纹。B）变形：影响装配、产生附加应力、即使矫正也会降低塑性。2.产生原因A）局部加热和冷却；B）不自由膨涨和收缩。
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213.焊接应力(1)分布：焊缝处受拉应力；远离焊缝处受压应力。(2)减小应力措施：a)设计结构避免焊缝密集交叉、减小焊缝截面和长度等以减少局部加热时间；b)焊前预热可减小温差，以减小应力；
22对接接头的纵、横向的焊接残余应力分布：
23环形焊缝的纵向应力分布：
24焊接顺序对焊接应力影响：
25焊接顺序：
26c)合理焊接顺序，各部分自由收缩以降低应力d)采用小线能量的焊接方法；e)锤击焊缝以松弛应力。（3）消除焊接应力方法：去应力退火对钢而言，加热到550-650℃，保温一段时间后，随炉冷却。消除80%以上应力。
274.焊接变形防止和矫正(1)形式：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、翘曲变形(2)防止：a)设计焊接结构，焊缝布置和坡口型式应尽可能对称；焊缝截面和长度应尽可能小而短；b)应用“反变形”法；c)采用“刚性固定”法；d)尽可能采用能量集中焊接方法；e)此外，还有多层多道焊、合理焊接顺序、预热法和散热法。
28常见的焊接变形方式：
29焊缝布置——尽可能对称
30X型坡口——采用对称的焊接顺序
31长焊缝焊接顺序
32V型坡口——反变形工艺
33快速冷却可减小变形：
34刚性固定可防止角变形
35(3)变形矫正方法a)机械矫正：矫正低碳钢、普通低合金结构钢。b)热矫正：局部加热。矫正原理：加压或加热产生新的塑性变形抵消焊接变形。五.焊接缺陷（自学）：
36机械矫正：
37火焰矫正：
38Questions:1.Howtodefinethethezoneaffectedbytheheatofjoiningprocess?2.Howtounderstandthestressanddistortionofwelding?
39词汇：焊接：Welding焊接概述：OutlineofWelding焊接过程及电焊条：ProcessofWeldingandWeldingRod接头组织和性能：StructureandPropertyofJoint焊接应力与变形：WeldingStressandDistortion熔化焊：FlowWelding
40电弧焊：Electro-slagWelding气焊：GasWelding压力焊：PressureWelding电阻焊：ResistanceWelding摩擦焊：FrictionWelding钎焊：SolderingWelding手工电弧焊焊接过程：ProcessofElectrodeWelding冶金特点:MetallurgicalCharacteristics
41电焊条:Shielded-ArcElectrode种类及牌号:ClassesandShopSign选用原则:ElectionPrinciple热影响区:ZoneofHeatAffecting过热区:OverheatedZone正火区:NormalizedZone部分变粗区:PartialPhaseTransformationZone焊接应力与变形:WeldingStressandStrain
