国际焊接工程师技术员培训教教材
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国际焊接(IWE)工程师、技术员(IWT)培训教程11
满足 5.2~5.6 的要求和
ISO 3834-4/EN 729-4 质量要求的证明。
（见表 1） 从事焊接生产的证书；
满足 5.2.1~5.6 的要求和
ISO 3834-3/EN 729-3 质 量要求的证明。
焊接管理人 员资质按照 表3
－焊接管理责任 人 SAP： ·至少一名 ·资质：1 级
－同等代理人： ·至少一名 ·资质：1 级a
考试并合格。考试的适用范围要完全覆盖焊工/焊接操作工的
符合本标准的所有材料都可应用
工作范围。从事支管焊缝焊接的焊工要附加 DIN 18808 中规定
的考试项目
材料厚度根据行业标准中的具体规定
企业中至少具有一名属于本企业的焊接管理人员，并且具有
焊接工艺：手工、半自动、全机械和自动焊接方法（也 DVS-EWF 1173 所规定的专项技术知识
至少一名资质 1 级的
SAPc
－对 C2 类：
网至少一名资质 2 级的 SAPc －对 C3 类： 至少一名资质 2 级或 3 级的 SAP。
焊工及操作 工、安装工的 资质和数量 检验人员
维 ·资质：
·至少一名
3或4级
·资质：
3或4级
焊工考核按 ISO 9606-1/EN 287-1 和 ISO 9606-2/EN 287-2 及 ISO 9606-3，焊接操作 取消
维其它材料
规格
备注
焊接管理责任人： 同等代理人： 其他代理人： 证明编号： 有效期： 签发日期：
三
__________________________________ 签字
3）保留可能项。 4）对C5 级部件不要求。
哈尔滨焊接技术培训中心 WTI Harbin 版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有
ISO 3834-4/EN 729-4 质量要求的证明。
（见表 1） 从事焊接生产的证书；
满足 5.2.1~5.6 的要求和
ISO 3834-3/EN 729-3 质 量要求的证明。
焊接管理人 员资质按照 表3
－焊接管理责任 人 SAP： ·至少一名 ·资质：1 级
－同等代理人： ·至少一名 ·资质：1 级a
考试并合格。考试的适用范围要完全覆盖焊工/焊接操作工的
符合本标准的所有材料都可应用
工作范围。从事支管焊缝焊接的焊工要附加 DIN 18808 中规定
的考试项目
材料厚度根据行业标准中的具体规定
企业中至少具有一名属于本企业的焊接管理人员，并且具有
焊接工艺：手工、半自动、全机械和自动焊接方法（也 DVS-EWF 1173 所规定的专项技术知识
至少一名资质 1 级的
SAPc
－对 C2 类：
网至少一名资质 2 级的 SAPc －对 C3 类： 至少一名资质 2 级或 3 级的 SAP。
焊工及操作 工、安装工的 资质和数量 检验人员
维 ·资质：
·至少一名
3或4级
·资质：
3或4级
焊工考核按 ISO 9606-1/EN 287-1 和 ISO 9606-2/EN 287-2 及 ISO 9606-3，焊接操作 取消
维其它材料
规格
备注
焊接管理责任人： 同等代理人： 其他代理人： 证明编号： 有效期： 签发日期：
三
__________________________________ 签字
3）保留可能项。 4）对C5 级部件不要求。
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国际焊接工程师技术员培训教教材26
钨极惰性气体保护焊Ⅲ 1、填充材料
IWE-3/1.2
1/5
焊接填充材料的国际标准（ISO）包括两个系列：按照屈服强度和全焊缝金属平均冲击功 47 焦耳分类(后 缀字母“A”的系列)，此系列相当于欧洲填充材料标准系列，或者按照抗拉强度和全焊缝金属平均冲击功 27 焦耳进行分类(后缀字母“B”的系列)，此系列是以泛太平洋国家填充材料标准为基础。 本教程中出现的焊接填充材料的国际标准（ISO）均按此原则进行标识。 1.1 ISO636 焊接填充材料―非合金钢及细晶粒钢钨极惰性气体保护焊中的焊棒、焊丝和熔敷金属―分类 按照A系列分类方法可分为四项： 1）第一部分给出产品/工艺的标记 ； 2）第二部分给出全焊缝金属的强度和延伸率标记； 3）第三部分给出全焊缝金属冲击性能的标记； 4）第四部分给出所用焊棒或者焊丝化学成分的标记。 例 1：
维
EN1668
其中： ISO 636-A 国际标准编号，按照屈服强度和 47 焦耳冲击功分类； W 钨极惰性气保护焊 强度和延伸率（见表 1） 46 3 冲击性能（表 3） W3Si1 焊棒/焊丝的化学成分（见表 2）
ISO 636-B
按照化学成分标记的焊丝，标记方式如下：
其中 ISO 636-B 国际标准编号，按照抗拉强度和 27 焦耳冲击功分类； W 钨极惰性气保护焊 55A 在焊态条件下的强度和延伸率 3 在焊态条件下的冲击性能 W3 焊棒/焊丝的化学成分
钨极惰性气体保护焊Ⅲ
按照化学成分标记的焊丝，标记方式如下：
IWE-3/1.2
2/5
EN1668
其中： EN1668 标准编号 W 熔敷金属/钨极惰性气保护焊 46 强度和延伸率 冲击功 3 W7 焊棒/焊丝的化学成分
W7
表 1 强度和延伸率 标记 35 38 42 46 50
IWE-3/1.2
1/5
焊接填充材料的国际标准（ISO）包括两个系列：按照屈服强度和全焊缝金属平均冲击功 47 焦耳分类(后 缀字母“A”的系列)，此系列相当于欧洲填充材料标准系列，或者按照抗拉强度和全焊缝金属平均冲击功 27 焦耳进行分类(后缀字母“B”的系列)，此系列是以泛太平洋国家填充材料标准为基础。 本教程中出现的焊接填充材料的国际标准（ISO）均按此原则进行标识。 1.1 ISO636 焊接填充材料―非合金钢及细晶粒钢钨极惰性气体保护焊中的焊棒、焊丝和熔敷金属―分类 按照A系列分类方法可分为四项： 1）第一部分给出产品/工艺的标记 ； 2）第二部分给出全焊缝金属的强度和延伸率标记； 3）第三部分给出全焊缝金属冲击性能的标记； 4）第四部分给出所用焊棒或者焊丝化学成分的标记。 例 1：
维
EN1668
其中： ISO 636-A 国际标准编号，按照屈服强度和 47 焦耳冲击功分类； W 钨极惰性气保护焊 强度和延伸率（见表 1） 46 3 冲击性能（表 3） W3Si1 焊棒/焊丝的化学成分（见表 2）
ISO 636-B
按照化学成分标记的焊丝，标记方式如下：
其中 ISO 636-B 国际标准编号，按照抗拉强度和 27 焦耳冲击功分类； W 钨极惰性气保护焊 55A 在焊态条件下的强度和延伸率 3 在焊态条件下的冲击性能 W3 焊棒/焊丝的化学成分
钨极惰性气体保护焊Ⅲ
按照化学成分标记的焊丝，标记方式如下：
IWE-3/1.2
2/5
EN1668
其中： EN1668 标准编号 W 熔敷金属/钨极惰性气保护焊 46 强度和延伸率 冲击功 3 W7 焊棒/焊丝的化学成分
W7
表 1 强度和延伸率 标记 35 38 42 46 50
国际焊接工程师培训(IWE)共54页文档
焊接结构设计
结构设计基础部分
2) 支座反力计算： 平衡条件（∑H=0, ∑V=0，∑M=0）
H 0 AH N 0 N AH
V 0 Fd Av Bv 0 Av Bv Fd
MA 0
Fd
l 2
Bv
l
0
Bv
Fd 2
Av
Bv
Fd 2
1170kN
3)内力计算：
平衡条件（∑H=0, ∑V=0，∑M=0）
焊接结构设计
结构设计基础部分
问题13：焊缝可能受哪几种应力？此焊缝受那种应力？
—— σ⊥（垂直正应力）
—— σ∥（平行正应力）
—— τ⊥（垂直剪应力）
—— τ∥（平行剪应力）——焊缝承受
问题14：确定角焊缝的焊缝厚度？有哪些限定条件（按DIN18800-1）？
DIN18800T1——钢结构 min a =2.0㎜
发生低应力脆性断裂的结构上，必有裂源或应力集中点存在；脆性断裂对缺陷 和应力集中很敏感。 —— 拉应力是裂纹产生和扩展的动力，拉应力及缺陷的大小直接影响裂纹萌生和 扩展的速度；阻止裂纹扩展的主要因素是压应力和材料的塑性变形。 —— 内因，即结构抗力是预防脆性断裂的根基；外因，即载荷性质、加载速率、 环境因素等，是发生脆性断裂的条件，须同时兼顾，方能避免脆断灾害的发生！ —— 预防脆性断裂的措施（正确选择材料、正确设计合理、安排结构制造工艺、 正确使用，精心维护） 断裂力学的应用 —— 断裂力学的在于研究宏观裂纹在什么条件下，才会导致失稳扩展，引发脆性 断裂；建立裂纹尺寸与破坏应力之间的关系。这对结构安全设计、合理选材、 改进材质和施工工艺，以及制定裂纹体力学的概念标准等都有重要意义。
w.v
VZSy
Iy a
国际焊接工程师培训课件3.3.3焊缝计算Ⅲ
IIW Authorized Training Body
抗挠曲截面：
IIW Authorized Training Body
非抗挠曲截面：
IIW Authorized Training Body
3 扭曲的种类
3.1纯扭曲
—截面可不受阻碍地被扭曲 —仅产生“一次”剪应力
3.2扭力扭曲
—截面不能不受阻碍地被扭曲 —除“一次”剪应力外产生“二次应力”和
η=轧制型材的修正系数
IIW Authorized Training Body
4.2封闭式空心截面的应力
MT 2 Am tmin
Am是剪力作用的面积，即图中阴影线部分
IIW Authorized Training Body
4.3截面形状的比较
开放式截面
封闭式截面
该种截面形式：“不耐扭曲” 该种截面形式：“耐扭曲”
→扭矩小
→扭矩大
→扭曲变形大
→扭曲变形小
5 扭曲应力作用下的截面变化 IIW Authorized Training Body
基于上述原因，在动载作用下开放式和封闭式 截面由于其刚性将产生变化，故其截面形状也会 随之而逐渐发生变化，这也是导致构件疲劳断裂 的原因之一。
IIW Authorized Training Body
6 扭矩作用下的应力
开放式截面
MT lT
t max
封闭式截面 MT 2 Amraining Body
小结
1、扭曲的定义及剪切中心 2、截面的抗扭曲能力 3、扭曲的分类 4、通过剪应力公式分析截面的抗扭能力
哈尔滨焊接技术培训中心
Harbin Welding Training Institute
国际焊接(IWE)工程师、技术员(IWT)培训教程07
2006-IWE 主课程 材料
热强钢ⅠⅡⅢ
表 2 机械性能（横向）a
IWE-3/2.5-7
4/22
网 维 三
哈尔滨焊接技术培训中心 WTI Harbin 版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有
2006-IWE 主课程 材料
热强钢ⅠⅡⅢ
表 2（续）
IWE-3/2.5-7
热强钢ⅠⅡⅢ
IWE-3/2.5-7
1/22
热强钢在较高温度条件下（部分可达到 600ºC），长时间受载荷作用时仍能够保持其力学性能。同时，热
强钢还应具有一定的抗氧化能力。 热强钢用于常规热电站、核能动力装置、石油精制、加氢裂化设备、合成化工容器、宇航装置以及其它
高温加工设备。
1、对热强钢的要求
根据热强钢产品或零部件在运行中的工况条件和制造的加工工艺,热强钢主要应具有以下要求: １)具有足够的热强性，包括高温持久强度或蠕变强度。 ２)具有足够的抗腐蚀性和抗氧化性。 ３)具有良好的可加工性能，包括冷、热成形性能，热切割性和焊接性等。
无δ铁素体的奥氏体钢（EN10028-7）
P91 )
X8CrNiMoNb16 16
X8CrNiNb16 13
X8CrNiMoN1713
使用温度范围：至 750Cº
热强机理：固溶强化、微小析出物、面心立方晶格
按 EN10028-2 标准规定的部分热强钢化学成分见表 1 按 EN10028-2 标准规定部分热强钢室温时的抗拉强度见表 2 按 EN10028-2 标准规定的部分热强钢高温时的 0.2%屈服极限值见表 3 按 EN10028-2 标准规定的部分热强钢 1％塑性变形的蠕变极限和持久极限值见表 4
提高了再结晶温度。常加入 Cr、Ｎi 合金元素使晶格由体心立方转变为面心立方。
国际焊接技师培训
焊接时，焊丝、焊条在空中受热熔化，膨胀自由；熔池区 母材受热熔化，金属可向外表面自由膨胀；邻近的热影响区金属 受热可向阻力较小的熔池区和外表面膨胀，其膨胀接近自由。
随后冷却的初期，处于高温液塑状态时，上述区域自身， 其收缩力几乎为零。当其冷却相对较快的四周和表面金属开始恢 复弹性后，其收缩受阻就产生弹性变形，并拉动周围金属产生相 应的弹性变形；也就是局部受热的焊缝和热影响区，与周围冷金 属之间，此后开始产生相互拉力了。随后继续冷却，这种拉力， 会不断增大。拉得动的，就表现为焊接变形；拉不动的部分，就
7、焊接方案表示方法
焊接顺序方案表示形式可根据制造方案和结构来 确定。在DVS1610标准中给出了三种焊接顺序方案形 式。 －－－用结构图纸及文字说明的焊接顺序方案 －－－用结构图纸及表格说明的焊接顺序方案 －－－用特殊的焊接图纸及表格说明的焊接顺序方案 举例：货车车皮主横梁的焊接顺序方案
总结：
3、焊接顺序方案 焊接顺序方案是对焊接方案的补充和充实。
－－概要 －－制订焊接顺序方案的意义 －－内容（焊缝焊接顺序、焊接坡口型式、焊接方向） 4、制订焊接顺序方案的依据 －－法律规定、技术规范或供货协议 －－最佳的经济性 －－最小的焊接变形及内应力 －－构件的可焊接性（按ISO\TR581标准中的要求，构件的可焊 接性包括：材料的可焊性、结构的焊接安全性、生产制造中的焊接 可能性） －－事故说明（缺陷的起因） －－辅助人员的使用（代替专业人员）
铁锰铜 钼
铬镍
钽
钨
二、金属材料的焊接
1、碳钢和碳锰钢的焊接 2、细晶粒结构钢的焊接及应用 3、低温钢和热强钢的焊接 4、高合金钢（不锈钢及耐热钢）的焊接 5、铸钢、铸铁的焊接 6、铜及铜合金、镍及镍合金、铝及铝合金的焊接 7、特殊有色金属（钛、钼、镁、钨等）和有色合
随后冷却的初期，处于高温液塑状态时，上述区域自身， 其收缩力几乎为零。当其冷却相对较快的四周和表面金属开始恢 复弹性后，其收缩受阻就产生弹性变形，并拉动周围金属产生相 应的弹性变形；也就是局部受热的焊缝和热影响区，与周围冷金 属之间，此后开始产生相互拉力了。随后继续冷却，这种拉力， 会不断增大。拉得动的，就表现为焊接变形；拉不动的部分，就
7、焊接方案表示方法
焊接顺序方案表示形式可根据制造方案和结构来 确定。在DVS1610标准中给出了三种焊接顺序方案形 式。 －－－用结构图纸及文字说明的焊接顺序方案 －－－用结构图纸及表格说明的焊接顺序方案 －－－用特殊的焊接图纸及表格说明的焊接顺序方案 举例：货车车皮主横梁的焊接顺序方案
总结：
3、焊接顺序方案 焊接顺序方案是对焊接方案的补充和充实。
－－概要 －－制订焊接顺序方案的意义 －－内容（焊缝焊接顺序、焊接坡口型式、焊接方向） 4、制订焊接顺序方案的依据 －－法律规定、技术规范或供货协议 －－最佳的经济性 －－最小的焊接变形及内应力 －－构件的可焊接性（按ISO\TR581标准中的要求，构件的可焊 接性包括：材料的可焊性、结构的焊接安全性、生产制造中的焊接 可能性） －－事故说明（缺陷的起因） －－辅助人员的使用（代替专业人员）
铁锰铜 钼
铬镍
钽
钨
二、金属材料的焊接
1、碳钢和碳锰钢的焊接 2、细晶粒结构钢的焊接及应用 3、低温钢和热强钢的焊接 4、高合金钢（不锈钢及耐热钢）的焊接 5、铸钢、铸铁的焊接 6、铜及铜合金、镍及镍合金、铝及铝合金的焊接 7、特殊有色金属（钛、钼、镁、钨等）和有色合
国际焊接工程师培训课件(完整版)
金属，铸铁 • 工件厚度一般为6mm以下。 • 各种位置的连接焊，特别是管道安装、车体结构、
安装和维修、堆焊等。
常用于焊接和切割的燃气主要有：
乙炔〔C2H2〕、丙烷〔C3H8即液化石油气〕、甲 烷〔CH4即天然气〕、氢气〔H2〕、煤气〔CO+H2〕 和汽油〔CnH2n即烯烃+芳香烃〕等。
火焰的温度分布
电流种类
直流电 对于公共供电网路，不使用直流。特定的电弧 焊接方法只能用直流进行焊接，直流对焊接而言是很 重要的 交流电 公共供电网络，几乎用交流电。生活用电， 通常交流电压有效值为220V。 三相交流电 是由一组频率相同、振幅相等、相位互 差120º的三个电动势组成的供电系统。 应用： 主要应用于电流消耗较大的电器设备的网路供电。所 有的公共电网都是三相网路电流，它的电压通常为 380V〔在较大的企业中，三相网路电压也可达500V〕
• 乙炔气瓶、管道 • 是按照EN1089的规定 • 都是黄色，我国为白色。
焊接电弧的主要作用：
把电能转化为热能，同时产生光辐射和 响声． １〕电弧的高热可以用于焊接，切割和炼 钢等。 ２〕电弧的强光可用于照明。 ３〕电弧声可以用于焊接过程的监控。
气体间隙电离的过程和 电弧的形成过程如下：
当弧焊电源输出端的两个极即 电极和焊件短路时，外表局部 突出部位首先接触，在接触区 域有电流通过，金属熔化并形 成小桥，拉开电极那么小桥爆 断，使金属受热气化。当电极 与工件别离后，在极小的间隙 中，在电源电压的作用下，形 成较大的电场强度，电子在电 场的作用下，自“阴极逸出〞， 形成“电子发射〞。由阴极发 射出的电子，在电场的作用下 快速向阳极运动，与中性气体 粒子相撞并使其电离，别离成 电子和正离子。电子被阳极吸 收，而正离子向阴极运动，形 成电弧放电过程。
安装和维修、堆焊等。
常用于焊接和切割的燃气主要有：
乙炔〔C2H2〕、丙烷〔C3H8即液化石油气〕、甲 烷〔CH4即天然气〕、氢气〔H2〕、煤气〔CO+H2〕 和汽油〔CnH2n即烯烃+芳香烃〕等。
火焰的温度分布
电流种类
直流电 对于公共供电网路，不使用直流。特定的电弧 焊接方法只能用直流进行焊接，直流对焊接而言是很 重要的 交流电 公共供电网络，几乎用交流电。生活用电， 通常交流电压有效值为220V。 三相交流电 是由一组频率相同、振幅相等、相位互 差120º的三个电动势组成的供电系统。 应用： 主要应用于电流消耗较大的电器设备的网路供电。所 有的公共电网都是三相网路电流，它的电压通常为 380V〔在较大的企业中，三相网路电压也可达500V〕
• 乙炔气瓶、管道 • 是按照EN1089的规定 • 都是黄色，我国为白色。
焊接电弧的主要作用：
把电能转化为热能，同时产生光辐射和 响声． １〕电弧的高热可以用于焊接，切割和炼 钢等。 ２〕电弧的强光可用于照明。 ３〕电弧声可以用于焊接过程的监控。
气体间隙电离的过程和 电弧的形成过程如下：
当弧焊电源输出端的两个极即 电极和焊件短路时，外表局部 突出部位首先接触，在接触区 域有电流通过，金属熔化并形 成小桥，拉开电极那么小桥爆 断，使金属受热气化。当电极 与工件别离后，在极小的间隙 中，在电源电压的作用下，形 成较大的电场强度，电子在电 场的作用下，自“阴极逸出〞， 形成“电子发射〞。由阴极发 射出的电子，在电场的作用下 快速向阳极运动，与中性气体 粒子相撞并使其电离，别离成 电子和正离子。电子被阳极吸 收，而正离子向阴极运动，形 成电弧放电过程。
国际焊接(IWE)工程师、技术员(IWT)培训教程02-01
三维网钨极氩弧焊I IWE-1/1.13 6/66.2钨电极标记及成分表2 钨电极的标记和组成成份（ISO6848）组成成份氧化物标记重量种类杂质-%钨-% 色标WP - - ≤0.2099.8 绿 WTh41）0.35~0.55 ThO 2≤0.20 其余 淡兰 WTh10 0.80~1.20 ThO 2≤0.20 其余 黄 WTh 20 1.70~2.20 ThO 2≤0.20 其余 红 WTh 30 2.80~3.20 ThO 2≤0.20 其余 紫 WTh 40 3.80~4.20ThO 2≤0.20 其余 桔黄 WZr 31）0.15~0.50 ZrO 2≤0.20 其余 棕 WZr 8 0.70~0.90 ZrO 2≤0.20 其余 白 WLa 10 0.90~1.20 La 2O 3≤0.20 其余 黑 WCe 20 1.80~2.20CeO 2≤0.20 其余 灰 WLa 202）1.80~2.20 La 2O 3≤0.20其余深兰1） 非商业用 2） 非标准7、保护气体对熔深的影响不同保护气体由于其不同的物理性能，热传导性能亦不同，活性气体参见1.1.12，图12给出不同保护气体TIG 焊时对熔深的影响。
图12 不同保护气体对熔深的影响角焊缝：在厚度5㎜的板上使用不同的保护气体进行TIG 焊接的熔池剖面，材料号1.4301（1Cr18 Ni9），电流130A ，电弧长度4㎜，焊接速度15㎝/min 。
图13 不同保护气体TIG 焊时对角焊缝熔深的影响三维网1、铝的TIG 焊接1.1概况以下铝制材料可以考虑采用焊接方法加工。
A 、纯铝（A199.9；A199.5等）具有较高的抗腐蚀性能，但强度较低（80N/㎜2），可通过冷作成形（轧制等）提高其强度（130 N/㎜2）。
焊接时，焊缝附近冷作硬化区将丧失。
B 、硬铝合金（AlMn ；AlMg3等）通过合金成份具有较高强度（240N/㎜2）通过冷作成形强度可以提高（320N/㎜2），但焊接时焊缝区域强度下降。
国际焊接工程师技术员培训教教材01
焊枪/工件 填充材料 工件的
的送进
的送进
移动
手工
手工
手工
半机械化 焊接 t
三
机械化焊 接v
手工
机械化
手工
机械化
机械化
手工
自动化焊 接a
机械化
机械化 机械化
注：m—手工焊
t—半机械化焊接
v—机械化焊接
a—自动化焊接
哈尔滨焊接技术培训中心 WTI Harbin
维 我国于 2000 年得到 IIW 的授权，开始在全国实施和推广焊接培训国际认证体系。为满足
我国国际焊接工程师（IWE）、国际焊接技术员（IWT）培训及认证的需求，根据国际焊接学 会（IIW）和 IIW 授权（中国）焊接培训与资格认证委员会（CANB）的相关规程规定，组织 编写了国际焊接资质人员系列培训教程。IWE、IWT 理论培训教程由基础理论部分和主课程 两部分构成，基础理论部分分为焊接工艺及设备、材料及材料的焊接行为、焊接结构与设计 三门课程，主课程部分分为焊接工艺及设备、材料及材料的焊接行为、焊接结构与设计、焊
——强度和韧性
——具有较强耐高温和低温能力
——耐腐蚀和磨损能力
——对气体、蒸汽、压力或真空等条件下的密封性能
如果考虑到不同母材（钢和有色金属），母材的不同形式（板、管和异型材，厚度 0.001-1000mm），焊接
设备以及焊接填充材料（焊条、焊丝、保护气体等等）这些因素，目前已使用 50 种以上的焊接方法。如果在
编写人员（按姓氏笔画排序）：
三 邓义刚、王 林、吕同辉、吕适强、陈 宇、张宇光、张 岩、
林伯山、俞韶华、徐林刚、高 欣、高洪明、钱 强、常凤华、 曹红梅、解应龙、潘 孚、黎 明、戴万福。
国际焊接(IWE)工程师、技术员(IWT)培训教程06-01
活塞环磨损自润滑mofecrmonicrsib气门挺杆磨损油保持08c摇臂磨损自熔合金发动机气门磨损积碳控制mocual消音器腐蚀al活塞冠顶热障pszal交流电机盖绝缘al氧传感器保护尖晶石缸体内衬耐磨fecual不锈钢刹车片摩擦控制陶瓷复合材料垫片密封黄铜涡轮增压器压缩机减摩间隙控制alsi聚合物为减轻车的重量逐步采用铝合金是大趋势同时又要示保持原设计和选用材料的性能因此不同材料在铝合金基体上的热喷涂实乃重要课题非传统的功能性涂层如高隔热涂层低噪音涂层磁性传感材料涂层高精度抗腐蚀涂层代镀铬涂层等大有用武之地
表面工程技术
IWE-3/1.18
1/18
1、表面工程技术
1.1 表面工程简介 表面工程是将材料表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用表面改性技术、处理技术和涂覆技术， 使
材料表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。 表面工程是改善机械零件、电子电器元件基质材料表面性能的一门科学和技术。对于机械零件，表面工
超音（高速）速火焰喷涂原理：超音（高速）速火焰喷涂方法，简称 HVOF，其起源可亿溯到 20 世纪 50
年代，美国联合碳化物公司（U.C.C）首先研制成功爆炸喷涂，并在航天航空工业中得到了广泛应用，高速火
焰喷涂在随后被发明。到了 1982 年该技术以“Jet-Kote”为商品的产品成为 HVOF 技术发展的第一代喷涂设备。
基材的表面形成涂层。最后将氮所引入枪筒内置换，直到下一个爆炸过程开始。线爆炸喷涂是使金属丝突然
三 通过强大的电流，利用电热能量使金属丝爆炸成微粒黏附在基材表面形成涂层。
冷（动力、气）喷涂
气流温度：约600℃ 气流速度：1000 m/s 沉积效率：3-15kg/h
冷（动力、气）喷涂原理：冷喷涂（cold spray），又称为冷空气动力学喷涂法（cold gas dynamic spray） 或动力喷涂（kinetic spray）。它是基于空气动力学原理的一种新型喷涂技术。喷涂过程是将高压气体导入收放 型Laval喷嘴，流过喷嘴喉部后产生超音速流动，将粉末从喷枪后部沿轴向送入高速气流中，粒子经加速后形 成高速粒子流（300~1000m/n），在温度远低于相应材料熔点的完全固态下撞击基体，通过较大的塑性流动变 形而沉积于基体表面上形成涂层。冷喷涂工作气体可用高压压缩空气、N2、Ar、He气，或者它们的混合气体。 工作气体的入口压力范围一般为 1.0~3.5MPa。为了增加气流的速度，提高粒子的速度，还可以将工作气体预 热后再送入喷枪，通常预热温度根据不同喷涂材料来选择，一般小于 600℃。为了获得较高的粒子速度，所 用粉末的粒度一般要求 1~50μｍ。而喷涂距离根据要求一般为 5~50mm。
表面工程技术
IWE-3/1.18
1/18
1、表面工程技术
1.1 表面工程简介 表面工程是将材料表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用表面改性技术、处理技术和涂覆技术， 使
材料表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。 表面工程是改善机械零件、电子电器元件基质材料表面性能的一门科学和技术。对于机械零件，表面工
超音（高速）速火焰喷涂原理：超音（高速）速火焰喷涂方法，简称 HVOF，其起源可亿溯到 20 世纪 50
年代，美国联合碳化物公司（U.C.C）首先研制成功爆炸喷涂，并在航天航空工业中得到了广泛应用，高速火
焰喷涂在随后被发明。到了 1982 年该技术以“Jet-Kote”为商品的产品成为 HVOF 技术发展的第一代喷涂设备。
基材的表面形成涂层。最后将氮所引入枪筒内置换，直到下一个爆炸过程开始。线爆炸喷涂是使金属丝突然
三 通过强大的电流，利用电热能量使金属丝爆炸成微粒黏附在基材表面形成涂层。
冷（动力、气）喷涂
气流温度：约600℃ 气流速度：1000 m/s 沉积效率：3-15kg/h
冷（动力、气）喷涂原理：冷喷涂（cold spray），又称为冷空气动力学喷涂法（cold gas dynamic spray） 或动力喷涂（kinetic spray）。它是基于空气动力学原理的一种新型喷涂技术。喷涂过程是将高压气体导入收放 型Laval喷嘴，流过喷嘴喉部后产生超音速流动，将粉末从喷枪后部沿轴向送入高速气流中，粒子经加速后形 成高速粒子流（300~1000m/n），在温度远低于相应材料熔点的完全固态下撞击基体，通过较大的塑性流动变 形而沉积于基体表面上形成涂层。冷喷涂工作气体可用高压压缩空气、N2、Ar、He气，或者它们的混合气体。 工作气体的入口压力范围一般为 1.0~3.5MPa。为了增加气流的速度，提高粒子的速度，还可以将工作气体预 热后再送入喷枪，通常预热温度根据不同喷涂材料来选择，一般小于 600℃。为了获得较高的粒子速度，所 用粉末的粒度一般要求 1~50μｍ。而喷涂距离根据要求一般为 5~50mm。
国际焊接(IWE)工程师、技术员(IWT)培训教程06-02
三维网超声波焊接 通过（内、外）摩擦加热 S、T 高频焊接 通过电介质逸散加热 ü（薄膜）摩擦焊接 通过旋转摩擦S溶剂焊接通过单体溶剂使其在冷却状 态变成塑性，然后施加压力S、T、ü板、薄膜激光焊接 通过激光加热S、T、üS：对接接头； T：T 型接头； ü：搭接接头4、塑料焊接设备见德国焊接学会规程DVS2207T3〈热塑性塑料板、管的热风焊〉。
4.1热风焊设备1）手工热风焊接设备所谓热风焊就是将热风作为热源（见图3）。
图4 挤压式热风焊机（送丝）a ：焊接气体b ：热气c ：隔热体d ：可更换的电加热体e ：连接导线f ：喷气咀g ：马达图3 手工热风焊接2） 机械热风焊接设备机械热风焊接设备用热风作为热源，也称挤压式焊接设备。
（图4）见德国焊接学会规程DVS2209T1部分《挤压焊工艺注意事项》。
1、 马达2、 焊丝3、 送丝机构4、 挤出器5、 熔化室6、 焊接压头7、 加热咀8、 空气加热器4.2加热元件焊接设备1）加热板式焊接设备德国焊接学会规程DVS2207T1《PEHD 管、板加热元件焊接》规定了加热板式焊接方法。
加热板为焊接热源。
加热板焊机主要由恒温电加热板（温度最高可达270℃）、双面电动平整切削刀、对中固定支架、压力装置等部分组成。
2）承插式焊接设备承插式焊接设备以加热凸凹套模为加热元件提供焊接热源用于管道焊接(图5)。
三维网图5承插式手工焊加热元件3）热丝套筒式焊接设备热丝套筒式焊接设备的铜线圈通电后产生焦耳效应，使电热丝发热为热源。
该设备主要由电源控制箱、热丝套筒和固定支架等组成，用于管道焊接（图6）。
图6 热丝套筒式焊机4.3超声波焊接设备超声波焊接设备的主要组成部分：① 超声波发生器；②声波传递压头；③振动声波极和转换器④底座；⑤压力机；⑥控制装置超声波垂直振动范围：m μ10± 振动频率22KHz图7 超声波焊接设备构造德国标准DIN1320/4规定了听觉可辨认的噪音为16HZ ～16KHZ 之间。
国际焊接工程师培训课程_3.1.18表面工程技术-2
粒子速度：
1m/s 熔敷效率： 1-2 ㎏／h
典型热喷涂方法特性
3 喷涂层的结合机理简介
喷涂层与基材的结合是在以下作用下实现的： （1）微观机械“夹持”作用 （2）微观“焊接”作用 （3）扩散作用
（1）微观机械“夹持”作用
基体的表面从微观上看是凸凹不平的，熔化的 颗粒喷射到基体表面后，添满或部分添满表面凹 的部分，待冷却后，喷涂材料被机械“夹持”在 基体表面。
to increase process efficiency 采用双火焰喷涂枪进行辊子喷涂，以提高喷涂效率
remelting a self-fluxing based flame spray coating 火焰对自熔合金涂层进行重熔
塑料火焰喷涂
气体: 氧气＋ 乙炔、 丙烷
焰温火度: 材料：
塑料
分承包商 热喷涂工 喷涂监督管理 质量检验人员 生产设备 设备维修 生产计划 喷涂工艺评定 a)工艺能力 b)生产能力 喷涂工艺规程 生产检证（随生产进行） 工作指令
文件 喷涂材料的批量试验 喷涂材料的储存及保管
基材的储存及保管 喷涂前和工作中的工艺监督
热喷涂后的质量检验 不符合项的确认 测量仪器的校准 标识和可追溯性 质量记录
3)除去火焰喷焊外，用热喷涂工艺加工的工件受热较少，工件 产生的应力变形很小。
4)生产效率高。热喷涂工艺生产效率，从几公斤（每小时喷涂 材料重量）到数10公斤，甚至200公斤，沉积效率很高。
5)应用范围广。（下面专门介绍）
喷枪
加热与加速
能量源：
-火焰
喷涂材料： -粉末
-电弧 -等离子
-丝材
-棒材
Prinziple of thermal spraying 原理
国际焊接工程师培训课程_3.1.11-15_其它焊接方法-下
冷压对焊
冷压点焊
冷压焊的特点
不需填料，没有高温，设备简单，易实现自动。对 焊件表面状态要求高，要彻底清除油、水等。
冷压焊的应用
冷压焊主要用于怕升温的材料和产品的焊接。理 想材料是铝、钛、锌铅、银等，硬材料可通过加过 渡层的方法实现。用于电气行业、太空领域。
较小截面的冷压焊，可用手用钳进行焊接，如34m2Al，较大截面的工件用机械装置焊接，通常需 一次或附加几次顶锻。
Fe2O3 ＋ 2Al Al 2O3 ＋ 2Fe ＋ 760kJ/mol
铝热焊原理示意图
铝热焊特点
1）铝热焊设备简单，投资少，焊接操作简单，不 需电源；
2）尤其适于野外作业； 3）它的缺点是焊缝金属为相当粗大的铸造组织， 性能较差。
铝热焊应用
铝热焊主要用于钢轨焊接，也用于较大截面修复的 焊接，可用母材有钢、铸钢、铜。
螺柱焊可以代替铆接或钻孔螺丝紧固等，广泛用 于汽车、造船、机车、机械、锅炉、容器、建筑、民 用等行业。
钢结构（φ22mm） 容器（φ12mm） 家用电器（φ6mm）
螺柱焊缺陷
螺柱焊质量检查
弯曲大于60° 螺柱在拉力作用下断裂 钢板上的拉断面(钢板厚度(6mm)
采用机械负荷对螺柱焊检验实例
电渣焊（ESW，72）
电渣焊焊接工艺参数
1）焊接电流 2）焊接电压 3）渣池深度 4）装配间隙 另外，焊丝直径、焊丝根数、焊丝干伸长等 为一般参数。
电渣焊应用
电渣焊不仅可焊碳钢、合金钢、也能焊铸铁以 及铜铝等有色金属。
电渣焊不仅可以焊接筒体纵缝，也适于焊一些 曲面、圆筒型结构部件。
1）环型焊缝的电渣焊
2）电渣带极堆焊
高频焊焊管原理示意图
HF T
国际焊接(IWE)工程师、技术员(IWT)培训教程08-01
铸铁
表 5 球墨铸铁的焊接（热焊法）
IWE-3/2.20
4/7
网
表 6 球墨铸铁的焊接（冷焊法）
维
三
2.6 根据 ISO1071 焊接非合金和低合金铸造材料的填充材料
表 7 ISO1071 焊接填充材料的使用说明
型号
主要应用于
FeC-1 FeC-2 FeC-G Fe-1 Fe-2
Ni NiFe-1 NiFe-2 NiCu CuAl-1 CuAl-2 CuSn
X 2 CrNiMo 18 16 5
1.4551 1.4551 1.4403 1.4430 1.4576 1.4576
1.4440
较低热输入 较低热输入 较低热输入 较低热输入 较低热输入
如果高热输 入量则淬火 淬火不需要 如果高热输 入量则淬火
淬火不需要
3、按 EN10213-2、-3、-4 标准用于承压目的铸钢
表 2 脱碳退火的可锻铸铁（GTW）的特性
材料标记
标记
数字标记
名义试件尺寸 D mm
抗拉强度
Rm N/mm2 最低
延伸率
A3.4 %
最低
0.2%屈服强度
Rp0.2 N/mm2 最低
布氏硬度
HB 最高
6
270
10
-
EN-GJMW-350-4 EN-JM1010
9 12
310
5
350
4
-
230
15
360
X 5 CrNi 19 92)
1.4302
X 2 CrNi 19 92
1.4316
维X 5 CrNiNb 19 92)
X 5 CrNiNb 19 92) X 5 CrNiMo 19 112) X 2 CrNiMo 19 122) X 5 CrNiMoNb 19 122) X 5 CrNiMoNb 19 122)
国际焊接工程师培训教案
3.1.4MIG／MAG焊Ⅳ
1、焊接参数对焊接质量的影响
1.1焊接参数的调节 MIG/MAG焊的焊接参数： 电弧电压、焊接电流、送丝 速度、焊接速度、干伸长度 气体流量 1.2电弧电压 电弧电压↑，焊接功率↑ 焊缝宽，反之焊缝变窄，见 图2 1.3焊接电流、送丝速度 调节送丝速度就调节了焊接 电流
MIG／MAG焊Ⅳ
2、MIG/MAG脉冲电弧焊应用
脉冲电流在钨极氩弧焊和等离子焊应用的最普遍,熔化极气 体保护焊应用的较少,利用电流的脉冲,可以控制熔滴过渡, 实现无短路和小飞溅过渡
优点:良好的引弧性能,对所有位置的适用性,热输入量小,焊 接薄板,飞溅小,融敷率较高,焊缝成型良好
MIG／MAG焊Ⅳ
2.1.2 EN440：1994 焊接填充材料-气体保护焊用实芯焊 丝及熔敷金属-非合金钢和细晶粒钢 EN440 G 46 3 M G3Si1 按照化学成分标记的焊丝 EN440 G3Si1 G 熔化极气体保护焊 46 强度和延伸率 3 缺口冲击性能 M 保护气体 G3Si1 化学成分 2.2 ISO14175：1997/EN439：1994 电弧焊和切割用保 护气体 标记方法： 含有30%氦的保护气体和氦的余量标记为： 保护气体 ISO14175/EN439-I3
1.2 欧洲标准 EN1668焊接填充材料标准 非合金钢及细晶粒钢钨极惰性气体保护焊中的焊棒、焊丝 和熔敷金属标准 举例说明：标记方法 EN1668 W 46 3 W7 按照化学成分标记 EN1668 W7 W 钨极惰性气体保护焊 46 条件下的在焊态强度和延伸率 3 在焊态条件下的冲击性能 W7 焊棒或焊丝的化学成分
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图 8 对主轴惯性距
[ ] σ= M y z N / mm 2 Iy
图 9 不同截面梁比较
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3、截面中的应力计算
3.1 正应力（拉伸载荷）
例：求正应力σ
强度理论Ⅱ
[ ] σ= N N / mm2 A
IWE-1/3.4
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例：求正应力σ
图 10 矩形梁
图 11 焊接工字梁
ε = L − Lο = ΔL ⋅ 100(%)
Lο
Lο
图 7 变形
继续提高作用力 F 时，会出现塑性伸长，当再进一步增高作用力时，就会产生颈缩现象，直至导致构 件的断裂。 3.3 延伸率
结构钢S235(StS7)的延伸率至少为 25％，此值是在直径为d o、标距长度为LO=5·d o的园形拉伸试样上（根 据EN10002 的规定）测出的。
S355(St52)的屈强比为 ReH 355 = 0.70 Rm 510
弹性应变时，卸载后的试棒又恢复到原始长度，也就是弹性伸长在卸载后完全消失。
在未超过屈服极限的范围中，主要出现的是弹性应变。
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强度理论基础Ⅰ
IWE-1/3.3
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塑性应变时，卸载后的试棒保持残余伸长，也就是，塑性伸长在卸载后不消失。
对于 I-形截面，剪应力可按下式简化计算
[ ] τm
=
V A Steg
N / cm2
例： τm =？
图 13 简化的剪应力分布图
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4、I 形钢的截面特征值
强度理论Ⅱ
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强度理论基础Ⅰ
IWE-1/3.3
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1、概述：
本节叙述关于强度理论的任务。Sd是指作用载荷的产生的应力，Rd是极限应力。 Sd ≤ 1 Rd
2、应力
通过单位面积所传递的力，在强度理论中称为应力。
其前提是存在一个均匀的应力分布。
应力=
力 面积
=
F A
⎡N ⎢⎣ mm 2
或 KN cm 2
⎤ ⎥⎦
应力单位用N/mm2或KN/cm2表示。
2.1 正应力 σ
图 1 正应力 1
当一个作用力垂直作用到横截面积上时，则在此面积上产生正应力，用 σ 表示。
σ
=
力 面积
=
F A
图 2 正应力 2
正应力可由拉伸载荷、压缩载荷和弯曲载荷所产生。 2.2 剪切应力 τ
l·b
图 3 剪应力 1
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强度理论基础Ⅰ
当一个作用力平行作用到横截面积上时，则在此面积中产生剪切应力。
3.2 应变
在拉伸载荷情况下，产生“伸长”变形，在压缩载荷情况下，产生“镦粗”变形。在承受弯曲载荷情况时，
同时出现这两种变形，是以挠曲形式出现的。
在承受拉伸载荷时，构件中首先出现弹性伸长。卸载时，构件就回复到原先的长度。
L=一定载荷情况下的最终长度 mm
Lo原始长度 mm ΔL=L-Lo 长度差 mm 应变（ε％）
抗弯截面模量 W[ cm3]
[ ] Wy
=
Iy max Z
cm 3
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3.2 剪应力τ 通用
强度理论Ⅱ
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剪力
例：求剪应力—τ1、τ0、τmax
[ ] τ = F N / cm2 A
[ ] τ = VZ ⋅ Sy N / cm2 Iy ⋅t
图 12 焊接工字梁及剪应力分布图
应关系。
图中的最重要点有：
a)上屈服极限ReH 上屈服极限ReH是应力—应变图中曲线第一次下降前的最大应力。 材料达到屈服极限时，应力几乎保持不变，而应变明显地增加。
S235（St37）钢的上屈服极限ReH为 235N/mm2或 23.5kN/cm2。 b)抗拉强度Rm
抗拉强度应与在拉伸试验中能够求得的最高计算应力等同起来。
τ=
力 面积
=
F A
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2.3 拉伸载荷
应力方向 截面状态
图 4 剪应力 2
2.4 压缩载荷
图 5 拉伸载荷
2.5 扭转载荷
图 6 压缩载荷
图 7 扭转载荷
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强度理论基础Ⅰ
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3、变形
3.1 定义
变形是物体内部承受载荷，从而迫使它的外形发生改变的可见的标志。
*适用于按 EN10025 规定的所有钢种
表 1 许用应力 S235
N/mm2 （KN/cm2） 160（16） 140（14） 92（9.2）
S355 N/mm2 （KN/cm2）
240（24） 210（21） 139（13.9）
在建筑工程中，载荷情况区别如下： 载荷情况 H（主载荷）和载荷情况 HZ（主载荷和附加载荷）。 根据 DIN18801（钢结构高大建筑），主载荷（H）有： 固定载荷， 包括雪在内的动载荷（但是不包括风），机器的惯性力。 其它情况是附加载荷： 风力载荷。 制动力。 水平的侧力（例如起重机）。 温度影响引起的力。
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1、构件尺寸确定时的特征值
1.1 正应力
轴向力产生的应力
强度理论Ⅱ
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1.2 剪切应力 剪力产生的
图 1 正应力
剪力和弯矩同时存在时的剪应力
图 2 剪应力
图 3 受剪力和弯距的梁
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矩形梁的截面上剪应力分布
强度理论Ⅱ
在建筑工程中，安全系数一般取 1.5 左右。 例如：S235 钢的许用拉伸应力计算如下：
许用
屈服极限 σ= 安全系数
=
23.5 1.5
≈
16.0
kN / cm2
钢结构高大建筑的许用应力列于 DIN18800T1 中，并都是对载荷情况 H 而言（主载荷）：
载荷情况 H
拉伸
许用 σ
压缩
许用 σ
剪切
许用 τ
由剪切应力引起的变形，产生剪应变，用 γ 表示。
图 8 剪应变
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4、材料特征值
应力一应变图
强度理论基础Ⅰ
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图 9 应力－应变图
图 10 标准试棒
为了获得材料的一些特性数值，可对标准试棒进行拉伸试验。
在应力一应变图中，纵座标表示应力，横座标表示应变。应力一应变图表示了应力与应变之间的每个对
在超过屈服极限的范围中，主要出现塑性应变。
材料屈服极限和抗拉极限的表示符号：
屈服强度
抗拉强度
DIN EN 10025 （03/94）
ReH
Rm
DIN 18800-1 （11/90）
fy,.k
fu.,k
5、许用பைடு நூலகம்力
为了使建筑物不致在应力达到屈服极限时出现变形现象，许用应力是根据屈服极限而不是根据断裂极限 来进行保障。
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图 4 剪应力分布（矩形梁）
工字梁的截面上剪应力分布
图 5 剪应力分布（矩形梁）
2、截面特征值
静矩S：Sy=A·Z1，SZ=A·y1
惯性矩 I: 自身惯性距
图 6 静矩
图 7 自身惯性距
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对主轴惯性距
强度理论Ⅱ
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2.1 正应力（弯距）
Rm=
max F Aο
=
最大拉力 试棒原始横截面积
MaxF在材料学中相当于最高拉力Fm的概念，A0相当于初始横截面积S0。
材料S235（St37）的抗拉强度Rm值至少为 360N/mm2或 36Kn/cm2。
如果把屈服极限和抗拉强度的应力彼此相比例，那么可得到屈强比 ReH Rm
例如 S235(St37)的屈服比为 ReH = 235 = 0.65 Rm 360