焊接技术知识点讲义

绪论1）材料连接：材料通过机械、物理、化学和冶金方式，由简单型材或零件连接成复杂零件和机械部件的工艺过程。

2）冶金连接成型是：通过加热或加压（两者并用）使两个分离表面的原子达到晶格距离，并形成金属键而获得不可拆接头的工艺过程。

主要用于：金属材料及金属结构的连接，通常称为焊接。

为了克服阻碍材料表面紧密接触的各种因素，在连接工艺上主要采取以下两种措施：A对被连接的材质施加压力B对被连接的材质加热（局部或整体）3）焊接方法分类：熔化焊、压力焊、钎焊；冶金角度分为：液相连接、固相连接、液-固相连接熔化焊属液相连接、压力焊属固相连接、钎焊属液-固相连接第一章熔化焊的本质是小熔池熔炼和铸造。

1）焊接过程所采用的能源主要是热能和机械能。

对于熔化焊来说，主要采用热能2）焊接热源：①电弧热（手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊②电阻热（电阻焊、电渣焊③高频热源（钎焊）④摩擦热（摩擦焊）⑤等离子弧（等离子弧焊接⑥电子束（电子束焊⑦激光束（激光焊⑧化学热（气焊、热剂焊）3）理想的焊接热源：应具有加热面积小、功率密度高和加热温度高等特点4）真正的热效率：用于熔化金属形成焊缝的热量所占的比例。

（热效率：加热焊件所吸收的热量所占的比例）5）温度场：某瞬时焊件上各点温度的分布称为温度场。

6）焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环决定焊接热循环特征的基本参数：加热速度wH、最高加热温度Tm、在相变温度以上停留的时间tH、冷却速度wc 焊接热循环的影响因素：材质的影响、接头形状尺寸的影响、焊道长度的影响、预热温度的影响、线能量的影响7)多层焊：前一层焊道对后一层焊道起预热作用；后一层焊道对前一层焊道起后热作用。

8）焊条熔化：①焊条金属的平均熔化速度gM：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度，与焊接电流成正比；②损失系数ψ：在焊接过程中由于飞溅，氧化和蒸发而损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比③焊条金属平均熔敷系数gH：单位时间内真正进入焊接熔池的那部分金属质量gH=（1-ψ）gM9）熔池：母材上由熔化的焊条金属与局部熔化的母材共同组成的具有一定几何形状的液体金属区域称为熔池熔滴：焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。

熔滴过渡三种形式：短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡熔渣：药皮熔化反应之后的产物，两种过渡方式：一是以薄膜形式包在熔滴外面或夹在熔滴内同熔滴一起落入熔池：二是直接从焊条端部流入熔池或以滴状落入熔池10）熔化焊过程中所采用的保护方式：渣保护、气保护、渣气联合保护11）焊接的接头组成：焊缝、（熔合区）、热影响区。

焊接的接头的形成过程：焊接热过程、焊接化学冶金过程、熔池凝固和相变过程熔化焊焊接接头形式：对接接头、角接头、丁字接头、搭接接头13）熔合比：在焊缝金属中局部熔化母材所占的比例，称为熔合比。

14）焊接性：是指金属材料（同种或异种）在一定焊接工艺条件下，能够焊成满足结构和使用要求的焊件能力。

其具体包括：结合性能，即焊接时形成缺陷的敏感性，也称工艺焊接性；使用性能，即焊成的焊接接头满足使用要求的程度，称为焊接性15）熔化焊焊接材料：焊条（焊条由焊芯和药皮两部分组成）、焊剂、焊丝、保护气16）焊芯的作用：a作为电极，起导电作用，产生电弧，提供焊接热源b 焊芯受热熔化成为焊缝的填充金属c 药皮的作用：a保护作用b冶金作用c改善焊接工艺性17）焊条选用原则：是要求焊缝和母材具有相同水平的使用性能（等强度、等成分）18）焊接熔渣：焊接时焊条药皮或焊剂熔化后，经过一系列化学变化形成的覆盖在焊缝表面上的非金属物质称为焊接熔渣焊接熔渣在焊接过程中有机械保护作用，改善焊接工艺性能和冶金处理作用长渣：把粘度随温度变化而缓慢变化的熔渣称为长渣短渣：一般把黏度随温度变化而急剧变化的熔渣称为短渣19）焊接化学冶金反应包括：药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区20）电弧气氛中的H主要来源于焊接材料中的水分及有机物，吸附水和结晶水，表面杂质及空气中的水分等焊接气氛中的H的存在形式有扩散氢和残余氢21）焊接区的N来源于焊接区周围的空气，O主要来源于焊接材料22）脱氧剂的选择原则：a在焊接温度下脱氧剂对氧的亲合力必须比被焊金属大b脱氧产物应熔点低，不溶于液态金属，且其密度也应小于液态金属的密度23）脱氧反应按其进行的方式和特点分为先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧：先期脱氧：在焊条药皮加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应；沉淀脱氧：利用于熔池中的脱氧剂，将已熔于熔池金属中的FeO或O转化为不溶于金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种脱氧方式；扩散脱氧：利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通过扩散使它自熔池金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的过程24）焊缝金属的合金化：就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去的过程25）焊缝金属的化学成分不均匀性：a焊缝中的偏析：（分为宏观偏析和微观偏析，其中宏观偏析包括层状偏析、焊缝中心偏析、焊道偏析、弧坑偏析）b焊接熔接区26）焊缝凝固组织的最大特点主要表现在各种形态的柱状晶组织（原因是温度梯度大）27）金属材料所用的强化方式有固溶强化、细晶强化、冷作强化、沉淀强化；其中焊缝金属的强化有固溶强化和细晶强化28）结构钢可分为：不易淬火钢的热影响区组织：熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区；不易淬火钢和易淬火钢。

易淬火钢的热影响区组织:完全淬火区和不完全淬火区29）焊接热影响区的硬化：焊接硬度主要决定于被焊钢种的化学成分和冷却条件，其实质是反应不同金相组织的性能30）碳当量：把钢中合金元素（包括碳）按其中对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量31）焊接热影响区的脆化包括：粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化32）焊接冶金缺欠中气孔形成的三个阶段：气泡的生核、长大和上浮气孔形成的的条件：气泡的上浮速度Ve小于熔池金属的凝固速度R，即Ve<R33）由于形成气孔的气体来源不同，金属中存在的气孔分类及形成：析出型气孔：指高温时熔池金属中溶解了较多的气体，凝固时由于气体的溶解度突然下降，气体处于过饱和来不及逸出而引起的气孔反应型气孔：指由于冶金反应中产生的不溶解于金属的气体34）焊接热裂纹的类型：结晶裂纹、近缝区液化裂纹、多边化裂纹、高温失塑裂纹35）冷裂纹分为：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹延迟裂纹：不在焊后立即出现，而是有一定的孕育期，具有延迟现象的冷裂纹称为延迟裂纹形成延迟裂纹的三大要素：被焊钢材的淬硬组织、接头中的氢含量（延迟裂纹的延迟行为主要是由氢引起的）、焊接接头的应力状态36）再热裂纹分为：消除应力处理裂纹、应变时效裂纹再热裂纹的产生用蠕变断裂机制来描述有以下两种模型：楔形开裂模型、空位开裂模型第二章1）磁偏吹：焊接过程中，在电极和电弧周围及被焊金属中产生的磁场不对称地分布在电弧周围，就会使电子弧偏斜，使焊接过程发生困难，这种现象称为磁偏吹。

2）焊接位置不同分为：平焊、横焊、立焊、仰焊3）焊条电弧焊缺陷中外观缺陷有焊瘤、咬边、凹坑、电弧擦伤坡口的作用：使电弧深入焊件内部，起焊透作用，提高电弧的可达性焊接工艺参数：是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等）的总称焊接工艺参数的选择原则：等强度原则、等成分原则热输入（线能量）：熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量4）埋弧焊的焊接原理：焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧，在焊剂下形成。

埋弧焊的焊接材料：焊丝（分为实芯焊丝和药芯焊丝）、焊剂5）钨极氩弧焊：是利用惰性气体—氩气保护的一种电弧焊接方法，电弧在钨极和工件之间燃烧，利用电弧产生的热量熔化被焊处，并填充焊丝把两块分离的金属连接在一起，从而获得牢固的焊接接头钨极氩弧焊选用的焊接材料：主要是氩气、钨极、（焊丝）钨极的形状：在焊接薄板和焊接电流较小时，可用小直径的钨极并将其末端磨成尖锥角（约20⁰）；在焊接电流较大时，焊接要求钨极末端磨成钝角（大于90⁰）或带有平顶的锥形。

新的氩弧焊方法：A脉冲钨极氩弧焊、B钨极氩弧点焊、C热丝TIC焊、D活性助焊剂-TIC焊6）非熔化极氩弧焊对电极的要求是：发射电子能力要强，即形成电弧；耐高温而不易熔化烧损；能许用较大焊接电流7）熔化极氩弧焊：采用Ar或Ar+He作保护气，熔化极气体保护电弧焊的焊丝金属的熔滴过渡方式：A自由过渡:(滴状过渡：轴向、非轴向滴状过渡；射流过渡：射滴、射流过渡)、B短路过渡；C混合过渡9）电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热作为热源，将工件和填充金属熔合成焊缝的垂直位置的焊接方法。

电渣焊过程：引弧造渣阶段、正常焊接阶段、引出阶段电渣焊焊接材料：电极（焊丝、喷嘴、板极、管极等）、焊剂、管极涂料10）等离子弧是一种压缩电弧，形成方式（压缩作用）：机械压缩、热收缩、磁收缩11）等离子弧焊的类型：按电源连接方式分：非转移型、转移型、联合型等离子弧焊分类（根据焊缝的成形原理）：小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊、微束等离子弧焊12）等离子弧焊枪：压缩喷嘴（喷嘴孔径dn，孔道长度lo，喷嘴结构类型，压缩角（常为60⁰~~90⁰），喷嘴材料（常用紫铜）及冷却电极材料：等离子弧焊枪所采用的电极与钨极氩弧焊相同13）双弧：在采用转移弧时，由于某些原因，有时除了钨极和工件间燃烧的等离子弧外，还会另外产生一个在钨极—喷嘴—工件之间燃烧的串列电弧的现象14）电子束焊是利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接方法15）电子束焊的分类：按被焊工件所处环境分为：高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊产生锁形小孔的原因：电子束撞击到工件表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发，在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快的在被焊工件上“钻”出锁形小孔16）激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法17）激光焊随激光器输出能量方式不同分为脉冲激光点焊和连续激光焊；根据聚焦后光斑上的功率密度的不同，分为熔化焊和小孔焊，第三章：1）电阻焊是焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及临近区域产生的电阻热进行焊接的方法点焊：焊件装配成搭接接头，并在两电极之间压紧，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊称为点焊3）点焊焊接头形成过程：预压阶段（Fw>0,I=0,压力P），通电加热阶段（Fw>0,I>0,P），冷却结晶阶段（Fw>0,I=0,P）4）缝焊可分为：连续缝焊（在电流的半周期形成一个焊点），断续缝焊（在每个通电期间形成一个焊点），步进缝焊（工件做间隙运动，电流亦断续施加，工件停止时通电流）5）对焊是把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻方法。