焊接基础知识

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第一章
第一节 焊接概述
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第一章
一、焊接的定义
焊接就是通过加热或加压，或两者并用，用或不用 填充材料，使焊件达到结合的一种加工工艺方法。
焊接最本质的特点就是通过焊接使焊件达到结合， 从而将原来分开的物体形成永久性连接的整体。
焊接概述 LOGO 5
第一章
二、焊接的分类
焊接的的分类方法很多，按其过程特点不同，可分为 熔焊、压焊和钎焊三类。如图1-1.
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第一章
3、坡口的选用原则
（1）保证焊接质量 （2）便于焊接施工 （3）坡口加工简单 （4）坡口的断面面积应尽可能小 （5）便于控制焊接变形
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第一章
三、焊缝
（一）焊缝的定义及焊缝的形式和种类
焊件经焊接后所形成的结合部分，叫做焊缝。按结合方 式不同，焊缝可分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝 和端接焊缝五种。
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第一章
（1）坡口面角度和坡口角度 两坡口面之间的夹角叫坡口角度，用α 表示；待加 工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度，用β 表示。坡口面指待焊件上的坡口表面。
坡口角度α
坡口面角度β
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第一章
（2）根部间隙 焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，用b 表示。其作用在于打底焊时保证根部焊透，根部间隙 又叫装配间隙。
坡口 LOGO 33
第一章
1.坡口的基本形式
（1）对接接头常用的坡口形式有： Ⅰ形坡口 、Y形坡 口 、双Y形坡口、U形坡口。
对接接头坡口形式 LOGO 34
第一章
（2） T形接头常用的坡口形式有：Ⅰ形坡口 、带钝边单边 V形坡口、带钝边双边V形坡口 、带钝边双J形坡口。
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第一章
2、坡口的尺寸及符号 坡口的尺寸一般包括坡口角度α、坡口面角度β、根部 间隙b、钝边p。当坡口形式为U型或J形坡口时，坡口尺寸还 包括根部半径R。
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第一章
四、焊接技术的发展及趋势
最早出现的焊接是锻焊，就是将两块熟铁（钢）加热到红 热状态，用锻打的方法将其连接在一起。焊接技术发展到今 天，已有焊条电弧焊、钎焊、埋弧焊、气体保护焊等50多种 焊接工艺方法在生产中被广泛使用，焊接技术已经从一种传 统的热加工工艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子 多门类科学为一体的工程工艺学科。如：鸟巢没有一处使用 螺钉。
平焊 立焊 横焊 仰焊 平角焊
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第一章
第四节 焊缝符号和焊接方法代号
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第一章
一、焊缝符号
焊缝在图样上一般采用焊缝符号来表示，焊缝符 号可以表示出焊接位置、焊缝横截面形状（坡口形 状）及坡口尺寸、焊缝表面形状特征、焊缝尺寸或 其他要求。焊缝符号一般有基本符号、辅助符号和 补充符号组成。
达到50余种。
4.容易实现自动化 如计算机、微电子、数字控制、信息处
理、工业机器人、激光技术等，已经被广泛地应用于焊接领域。又 如，汽车制造业中广泛使用了点焊机械手等。在我国大型骨干企业， 焊接机械化、自动化程度已达到60%～65%。
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第一章
不足之处：
例如，焊接时易产生焊接应力，而削弱焊接结构的承载 能力；易产生焊接变形，影响焊接结构的尺寸和精度；因工 艺或操作不当，还会产生多种焊接缺陷，降低焊接结构的安 全性能，产生有毒有害的物质等。但是，在生产中通过优化 焊接接头设计、合理选材和施工以及严格管理等，可以克服 这些不足之处，使焊缝质量达到很高的水平。
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第一章
(三）焊缝的形状尺寸
焊缝的形状尺寸包括焊缝的宽度、余高、熔深、焊缝的 厚度、焊脚、焊缝成形系数等。焊后检查时 ，要保证焊缝 的宽度、余高、焊脚三个形状尺寸符合工艺要求。
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第一章
（1）焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间
的距离叫焊缝宽度。 （2）余高 超出母材金属表面连线上的那部分焊缝金属的最大高度
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（1）接触引弧
划擦法引弧
直击法引弧
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第一章
四、焊接电弧的性质 1.焊接电弧的基本特点
1）焊接电弧的引弧电压（空载电压）较高，一般大于 60V，电弧一旦引燃后，维持电弧的电压一般为10～50V。
2）流过电弧的电流变化范围很大，可从几安至几百安。 3）电弧具有很高的温度。 4）电弧能发出很强的光。
由对接焊缝和角焊缝组成的焊缝，叫做组合焊缝。组合 焊缝是指同一接头存在两种焊缝的情形。坡口内的焊缝为对 接焊缝，坡口外的焊缝为角焊缝。
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第一章
（二）焊缝与接头
对接焊缝由对接接头组成，也可以由T形接头、十字街 头组成；角接焊缝由T形接头、十字接头和角接接头组成； 组合焊缝可以由对接接头或T形接头组成。
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第一章
焊接电弧的产生包括两个过程：
一个过程是两电极间的气体被电离实现导电的过程；另 一个过程是阴极发射电子、阳极吸收电子的过程。这两个过 程是焊接电弧产生和维持的两个必要条件。
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第一章
二、焊接电弧的结构
电弧不是一个均匀的导体，它分为阴极区、弧柱区和阳 极区，如图1-5所示。
1.连接性能好 可将板材、型材或铸锻件等进行组合焊接，还
可以将不同形状及尺寸甚至不同材质的材料（异种材料）连接起来。
2.焊缝质量好 可以达到甚至超过母材的性能质量。同时，焊接
结构刚度大、整体性好，具有很好的气密性及水密性，如压力容器、 管道、锅炉等。
3.焊接方法多样 随着焊接技术的飞速发展，焊接的工艺方法已
和非接触引弧。
1.接触引弧（亦称为短路引弧）
弧焊电源接通后，将电极（焊条或焊丝）和工件直接短路
接触。弧焊电源接通后，将电极（焊条或焊丝）和工件直接短
路接触。 2.非接触式引弧
引弧—接触引弧
引弧时，电极与焊件之间存在一定间隙，通过引弧器在
两者之间施加脉冲高压或高频电压，击穿间隙使电弧引燃的
法。
引弧—非接触
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第一章
1.基本符号 是表示焊缝横截面形状的符号，见表1-2.
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第一章
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第一章
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第一章
2．辅助符号 辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表1-3.
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第一章
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第一章
第二节 焊接电弧
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第一章
电弧焊：利用电弧作为热源的熔焊方法。 电弧焊是在生产中应用最广泛的一种焊接方法。 焊接电弧是所有电弧焊的焊接热源，它能连续持久地产生 强烈的光和大量的热，能有效而简便地把电能转换为焊接 过程中所需要的热能和机械能。
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第一章
由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电 极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现 象，称为焊接电弧。
接头形式 LOGO 31
第一章
焊接接头类型：
对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接 头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底
接头10种。其中，对接接头和T形接头在焊接生产中应用
最为普遍。
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第一章
二、焊接坡口的类型和尺寸
根据设计和工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成 一定几何形状的沟槽叫坡口，加工坡口的过程叫开坡口。开 坡口的目的是为了保证电弧能深入接头根部，使根部焊透。 便于清渣，获得良好的焊缝成形。
根部间隙b
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第一章
（3）钝边 焊件开坡口时， 沿焊件接头坡口根部端面的直边部 分叫钝边，钝边的长度叫钝边高度，用p表示。钝边的 作用是防止根部烧穿。
钝边高度p
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第一章
（4）根部半径 在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径，用R 表示，其作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。
叫余高。 （3）焊脚 角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另一个直
角面表面的最小距离，叫做焊脚。
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第一章
四、焊接位置
熔焊时，焊件接缝所处的空间位置称为焊接位置，主要 有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。
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第一章
焊接中尽量采用平焊位置。立焊和横焊的焊接操作难度 较大，仰焊更难操作。管道安装与维修，大多采用立焊、横 焊和仰焊位置焊接。
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第一章
1. 熔焊
熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，在不
加压力的情况下，完成焊接的方法。如:焊条电弧焊
2.压焊
压焊是在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加
热），以完成焊接的方法。
3.钎焊
电阻焊1
电阻焊2
钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎
料加热，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相
阳极区温度约为2600K。
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第一章
（3）弧柱区弧
柱区在电弧的中部。电弧长度就是指弧柱区的长度。 弧柱中心区的温度最高，可达6 000～30 000K。 当焊接电流为交流电时，电流在1S内改变方向数十 次，焊条和被焊金属上的电极交错为阴极和阳极。
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第一章
三、引弧
一般情况下，焊接电弧的引燃采用两种方式：接触引弧
材料、气体介质、弧长不变及电弧稳定燃烧的情况 下，焊接电流与电弧电压之间的关系。
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普通电阻静特性与电弧的静特性的区别：
1.普通金属电阻的静特性：当把 金属电阻R接入电路时，电阻是 一个常数，电阻两端的电压U与 电流I的关系服从欧姆定律，即 U=IR。特性曲线为一条直线。
2.焊接电弧的静特性：是非线性 负载，它不是一个常数，即电弧 两端的电压与电流之间不成正比 例关系。为U型曲线关系。
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第一章
（1）阴极区
阴极区在靠近阴极的地方，与焊接电源负极相连。在阴 极的表面有一个明亮的斑点，称为阴极斑点，它是发射电子 的区域。
阴极区温：2400K(T=t+273.15K，式中t为摄氏温度，T 为热力学温度。)
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第一章
（2）阳极区
阳极区在靠近阳极的地方，与焊接电源的正极相连。阳 极表面也有一个明亮的斑点，称为阳极斑点，它是吸收阴极 区流向阳极区的电子流的区域。
根部半径R
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第一章
（5）坡口深度 焊件上开坡口部分的高度叫坡口深度，用H表示。
坡口深度Ｈ
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第一章
在选择坡口尺寸时，坡口角度、钝边与根部间隙之间 应配合选用。坡口角度减小时，根部间隙必须加大；同时， 根部间隙较小时，钝边高度不能过大，坡口角度不能太小。 这是为了使焊条能达到根部附近，运条方便，保证焊透。
互扩散实现连接焊件的方法。
钎焊
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第一章
在三类焊接方法中，应用最多的是熔焊。压焊中的电 阻焊，在汽车制造业中应用十分广泛。钎焊在电子器件生 产领域的应用最广泛。
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第一章
三、焊接的特点
焊接作为一种永久性的连接方法，具有铆接等工艺达到 不可比拟的优点。
焊接结构
铆接结构
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第一章
焊条电弧焊电弧示意图
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第一章
一、焊接电弧的本质
与一般的燃烧现象不同，焊接电弧是一种强烈而持久的 气体放电现象，在气体放电过程中产生大量的热能和强烈的 光。
焊接电弧的实质是气体导电，把电能转化成热能，用来 加热被焊接金属及填充金属，从而形成焊接接头。
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第一章
以焊条电弧焊直流正接法为例： 正常状态下，两个电极之间不导电。在电弧电压的作用 下，两电极之间的气体被电离，连续不断地产生足够的 带电粒子（电子和正离子），这样气体就呈现导电性。
焊接工艺
目录
第一章 焊接基础知识
第一节 焊接概述 第二节 焊接电弧
第三节 焊接接头、坡口、焊缝和焊接位置 第四节 焊缝符号和焊接方法代号
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第一章
第一节 焊接概述
•
焊接是制造金属结构和机器零件的重要手段
之一，它被广泛地应用于现代工业的各个领域。
焊接是目前应用极为广泛的永久性联结方法之一。
图1-7 电弧的静特性曲线 1—普通电阻静特性； 2—电弧的静特性
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第一章
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第一章
第三节 焊接接头、坡口、焊缝和焊接位置
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第一章
一、焊接接头的类型
用焊接方法连接的接头称为焊接接头，它主要起连 接和传递力的作用，焊接接头由焊缝、熔合区和热影响 区三部分组成。
焊接接头组成示意图 1—焊缝 2—熔合区 3—热影响区 4—母材
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第一章
由于焊接电压超过人体的安全电压（36V）， 强电流、强高温，强光辐射，焊接电弧的这些特 点，决定了在焊接操作时必须采用安全与防护措 施。焊工在焊接时要穿绝缘鞋，戴电焊手套、电焊 面罩和滤光眼镜等，以免触电、防止弧光辐射和有 毒气体与烟尘对人体的伤害。
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第一章
2. 焊接电弧的静特性 焊接电弧的静特性也称伏安特性，是指在电极