船舶焊接方法1

• 4. 焊接生产率低；
• 5. 焊缝质量依赖性强。
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二、电焊条 （一）电焊条分类、组成和作用 分类：（1）焊条按熔渣的化学性质分为两大类 1）酸性焊条：溶渣呈酸性，药皮中含大量SiO2、TiO2、 MnO等氧化 物。 2）碱性焊条：熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCO3 和 CaF2 。 （2）焊条按用途共分为十大类：如结构钢焊条、耐热钢 焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、 特殊用途焊条等，其中应用最广的是 结构钢焊条。 组成：由药皮和焊芯两部分组成。 作用：焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又熔化 填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。 药皮是压涂在焊条芯表面上的涂料层，焊接时形成熔 渣及气体。药皮的主要作用是：(1)保护作用 ； (2)冶金作用 (3)改善焊接工艺性能
图5－11 埋弧焊纵向截面图
图5-12 埋弧焊过程示意
• 埋弧自动焊 ：是利用专门的机械设备自动完成手工电弧焊中的 • 引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作， • 并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。 • 焊接过程：埋弧焊的焊接过程可概括为：自动送丝；引弧；焊 • 剂自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下燃烧。
• （三）常用焊条牌号的编制 • 主要介绍最常用的第一大类焊条，即结构钢焊条。 • 结构钢焊条（包括碳钢焊条和低合金焊条）的牌号用“ J” 字表示，“J”后面的第一、第二位数字表示焊缝金属的抗拉 强 度等级，其系列见表5-2；第三位数字表示焊条药皮类型和焊 接电源种类，见表5-3；数字后面的符号表示焊条的特殊性能 见表5-4，常用焊条牌号和型号的对照见表5-5。 造船行业专用结构钢焊条通常在其牌号前加“C”，即 “造 船专用”，如CJ322,CJ422,CJ506等。
• 四、埋弧自动焊设备 • 埋弧自动焊机主要由焊接电源、控制箱、焊接小车三部 分组成，适合于水平位置或水平面倾斜不大于150的各种对 接、角接和搭接接头的焊接，也可借助滚轮转胎焊接圆筒形 焊件的内外环逢。目前国内使用最普通的埋弧焊机是MZ1000型和MZ1-1000型两种。
电弧电压对焊缝成形的影响 B-熔宽；H-熔深；a-余高
• 3．焊接速度 • 其它参数不变时，焊接速度增加时，焊缝熔深和焊缝宽 度都大为下降。 • 4．焊丝直径与伸出长度 • 焊接电流不变时，减少焊丝直径，因电流密度增加，熔 深增大，焊缝成形系数减少。焊丝伸出长度增加时，熔敷速 度和熔敷金属增加。 • 5 ．焊丝倾角 • 单丝焊时焊件放在水平位置，焊丝与工件垂直，当采用 前倾焊时，焊缝成形系数增加，熔深浅，焊缝宽，一般适用 于薄板焊接，焊丝后倾时，焊缝成形不良，一般只用于多丝 焊的前导焊丝。 • 6．焊件位置的影响 • 当进行上坡焊时，与焊丝前倾作用相同；下坡焊的情况 正好相反 。
低碳钢焊条型号举例：
2．低合金钢焊条型号 （1）“E”后面的两位数字焊条系列有50、55、60、70、75、 85六种，分别表示熔敷金属抗拉强度的最小值490MPa （50 Kgfmm2）、540MPa（55 Kgfmm2）、590MPa（60 Kgfmm2）、690MPa（70 Kgfmm2）、740MP（75Kgfmm2）、 830MPa（85 Kgfmm2）； ； （2）“E”后面的第五位为后缀字母，表示熔敷金属的化学成 分分类代号。A1表示碳钼钢焊条；B1、B2、B3、B4、B5表 示铬钼钢焊条；D1、D2、D3表示锰钼钢焊条；G、M、M1、W 表示其它合金焊条； （3）“E”后面的第六位为附加的化学元素符号，如不具有化 学成分时，该项省略； （4）对于E50××—×、E55××—×、E60××—×型低氢焊 条的熔敷金属的化学成分分类后缀字母，或附加化学成分 后面加字母“R”时，表示耐吸潮焊条。
• （三）埋弧自动焊的工艺参数 • 1．焊接电流 • 当其它条件不变时，焊接电流的增加，则焊缝熔深和余 高都增加，而焊缝宽度几乎保持不变（或略有增加）。电流 是决定熔深的主要因素。
焊接电流对焊缝成形的影响
B-熔宽；H-熔深；a-余高
• 2．焊接电压 • 其它工艺参数不变时，焊接电压对焊缝成形影响是电弧 电压增大，则焊缝宽度显著增加而焊缝熔深和余高略有减少， 所以焊接电压是决定熔宽的主要因素。
• （二）焊接规范参数 • 焊条电弧焊的焊接规范，主要是对焊接电流的大小和焊条直 径的选择，至于焊接速度和电弧长度，通常由焊工根据焊条牌号 和焊缝所在空间的位置，在施焊过程中适度调节。 • 1. 焊条直径的选择 • 焊条直径主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置、焊层 （道）数等因素。根据焊件厚度平焊时焊条的选用原则：一般当 焊件板厚t≤4mm时，焊条直径d=t；当t>4mm时，常采用多层焊， 焊条直径为4mm-6mm。立焊时，焊条直径一般不超过5mm；仰焊 时则不应超过4mm。 • 2. 焊接电流的选择 • 焊接电流大小根据焊条直径来选择。焊接电流选择亦可用经 验公式进行估算，估算公式为： I=（30～55 ）d， 式中I-焊接电流（A）；d-焊条直径（mm）； 总之，在保证焊缝质量的前提下，应尽量采用较粗的焊条， 较大的焊接电流，并适当提高焊接速度，以提高生产率。
a）对接接头 b）角接接头 c) T形接头 d)搭接接头
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2．焊缝的形式
• （１）按焊缝在空间位置的不同可分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝 等四种形式如图5-5所示。
• （２）按焊缝结合形式不同可分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝三种形式； 如图5-6所示。
• • （３）按焊缝断续情况可分为连续焊缝和断续焊缝两种，断续焊缝又可分 为交错式焊缝和并列式焊缝两种如图5-7所示。
第二节 埋弧自动焊 • 埋弧自动焊是船舶建造中使用最广泛的一种生产率较高的机 械化焊接方法。本节将主要介绍埋弧自动焊的原理、特点及应用 范围；埋弧自动焊所用的焊接材料及焊接工艺；最后简要介绍高 效埋弧自动焊方法。 • 一、埋弧自动焊的原理、特点及应用范围 • （一）埋弧自动焊的焊接过程及原理 • 电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称为埋弧焊。
• 3．船体焊接坡口形式的选择 • 开坡口是为保让电弧能深入焊缝根部，使根部焊透，获得较 好的焊缝成形 。 • 1）坡口形式主要根据接头形式、钢板厚度、焊接方法、施 工方便性、经济性及加工坡口的设备条件等因素来选择。 按照构件厚度和坡口准备的不同，对接接头一般有I形、V形、 X形、U形、双U形、单边V形、单边U形、k形坡口等几种形式。常 用的坡口形式及其选用和保管 1．选用原则 （1）考虑母材的力学性能、化学成分和物理性能 （2）考虑船体结构和构件受力情况 （3）考虑结构的工作条件和使用性能 （4）考虑劳动条件和劳动生产率 2．保管 干燥、避免受潮。特别是碱性焊条，每次使用前都要经 烘干处理后才能使用。
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三、焊条电弧焊工艺 现代的钢质船舶都采用焊接结构。船体的板与板、骨架与 骨架、板与骨架的连接组成了各种形式的焊接接头。 • （一）焊接接头和焊缝的形式及坡口形式的选择 • 1．焊接接头的形式 • 焊接接头形式有：对接接头、T形接头、角接接头、搭接 接头、十字接头、端接接头、套接接头、卷边接头、锁底接头 及塞焊接头等几种。其中常用的焊接接头形式有：对接接头、 角接接头、T形接头以及搭接接头四种。
5-1所示。
图5-1 焊条电弧焊的原理示意图

手工电弧焊的焊接过程
焊 条 焊 芯 电 弧 药 皮 电 弧
手工电弧焊焊接 过程示意图
焊缝附近 基体金属
熔化 焊 缝
熔 渣
CO2↑
保护熔池
• （二）焊条电弧焊的特点 • 1. 设备简单、操作灵活； • 2. 待焊接头装配要求低； • 3. 可焊金属材料种类多；
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（二）埋弧焊的特点及应用范围 1 ．埋弧焊的主要优点： （1）焊接生产率高 （2）焊缝质量好 （3）焊接成本较低 （4）焊件变形小 （5）劳动条件好 2．埋弧焊的主要缺点： （1）难以在空间位置施焊 （2）由于埋弧焊所用焊剂的主要成分是SiO2、MnO等， 难以用于焊 接铝、钛等易氧化的金属及其合金。 （3）对焊件装配质量要求高 （4）不适合焊接薄板和短焊缝 3 ．应用范围 总之，埋弧焊适用于低碳钢及合金结构钢中厚板水平长 焊缝的焊接
• （二）焊条的型号 • 主要介绍常用的低碳钢和低合金钢焊条型号的编制方法。 • 1．低碳钢焊条型号的编制 (1) 型号的第一字母“E”表示焊条(electrode)； (2)“E”后面的两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小 值，单位为MPa； (3) “E”后面的第三位数字表示焊条的焊接位置； (4) “E”后面的第三位和第四位数字组合时表示焊接药皮 类型及电流种类; (5) “E”后面的第五位有时附加“R”表示耐吸潮焊条； 附加“M” 表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊 条；附加“-1”表示冲击韧性有特殊规定的焊条。
课题六 船舶焊接方法
教学目标: １．主要介绍造船工业中常用的焊条 电弧焊（SMAW) 、埋弧焊自动 焊(SAW)及气体保护焊(GSAW) 等焊接方法. ２．对其它焊接方法作简要介绍。
第一节 焊条电弧焊 • 一、焊条电弧焊的原理及特点 • （一）焊条电弧焊的基本原理 • 焊条电弧焊（也称手工电弧 焊 ）是利用手工操纵焊条进行焊 接的电弧焊方法。它利用电弧产 生的高温熔化焊条和焊件，使两 块分离的金属熔合在一起，从而 获得牢固的接头 ，其原理如图
• 二、埋弧自动焊焊接材料

焊丝与焊剂
焊接材料 相当于 药皮 相当于 焊芯 焊 丝 熔炼 焊剂 焊 剂
陶瓷 焊剂
熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适于大量生产； 陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强度低。
三、埋弧自动焊工艺 （一）埋弧焊的焊前准备 埋弧焊的焊前准备包括焊件的坡口加工、焊件的清理与装配、 焊丝表面清理及焊剂烘干、焊机检查与调整等工作。 （二）埋弧自动焊的工艺方法 1．对接接头的埋弧焊 （1）双面埋弧焊 1）不留间隙双面焊； 2）预留间隙双面焊 ，如图 5－13所示 ； 3）开坡口双面焊 ； 4）焊条电弧焊封底双面焊 。