焊接基本知识

手工电弧焊设备
1.手工电弧焊电源基本要求 手工电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电 压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流 增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时， 短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不 同的焊件及焊条的要求。 2.电源的种类 常用的手工弧焊电源根据输出电流类型分为直流电焊机 和交流电焊机
承压类特种设备常用的焊接方法
手工电弧焊（SMAW） 埋弧自动焊(SAW) 氩弧焊(非熔化极TIG,熔化极MIG) 二氧化碳气体保护焊(GMAW)
等离子弧焊(PAW)
电渣焊(ESW)
手工电弧焊
手工电弧焊是利用焊条与工件之间的电弧热，将焊 条和部分工件熔化而形成焊缝的焊接方法
电弧区域热量分布：阳极区 43％，弧柱区21％，阴极区36％
气体保护电弧焊
CO2焊时的飞溅 CO2+Fe = FeO+CO↑ FeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应： FeO+C = Fe+CO 生成的CO在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅。
防止飞溅的措施 CO2焊常用H08Mn2SiA焊丝来进行脱氧，合金化。
采用短路过渡和细颗粒过渡。 为使电弧稳定，飞溅少，CO2焊采用直流反接。
；
手工电弧焊
4. 焊条的分类 (1)焊条按熔渣的化学性质分为两大类 酸性焊条 溶渣呈酸性(熔渣碱度<1.5)，药皮中含大量 SiO2、TiO2、FeO 、MnO等酸性氧化物。 优点：焊条工艺性能良好，成形美观，特别是对锈、油、 水分等的敏感度不大，抗气孔能力强。 缺点:焊缝金属的力学性能，特别是冲击韧性较低，抗裂 性较差。 碱性焊条 熔渣呈碱性(熔渣碱度>1.5) ，药皮的主要成分 为CaCO3、CaF2、CaSiO3和MgCO3等碱性氧化物。 优点：抗裂性能好，特别是冲击韧度较高。承压类特种设 备制造中广泛使用碱性焊条 缺点：对锈、油、水分较敏感，容易产生气孔缺陷，电弧 稳定性差，脱渣性不好，发尘量大。
手工电弧焊的特点
优点： 手工电弧焊 具有设备简单，操作灵 活，成本低等优点，且 焊接性好，对焊接接头 的装配尺寸无特殊要求， 可在各种条件下进行各 种位置的焊接，适于多 种钢材和有色金属等是 生产中应用最广的焊接 方法。 缺点：手工电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，焊接质量不 够稳定，焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，劳动条件差，劳动 强度大，生产率低，对工人技术水平要求较高。
手工电弧焊
直流电焊机的特点是直流电弧燃烧稳定，所以用小电流 焊接时常选用。在焊接合金钢、不锈钢等材质工件时，也 常选用直流电源。 直流电源根据接工件电极的不同，分为正接和反接两种 接法。直流正接是指工件接正极，焊条接负极（厚板、酸 性焊条）。直流反接是指工件接负极，焊条接正极（薄板、 碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）。
焊接分类
2. 熔焊原理及过程
熔焊的本质及特点
加热 ― 熔化 ― 冶金反应 ― 结晶凝固 ― 固态相变 ― 形成接头 熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。 熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影 响区大。 冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。
熔化焊的三要素
焊接特点和应用
焊接的主要特点是： （1）节省材料，减轻质量； （2）简化复杂零件和大型零件的制造； （3）适应性好；可实现特殊结构的生产； （4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连 接成型； （5）降低劳动强度，改善劳动条件。
焊接方法的应用： （1）制造金属结构件，承压设备； （2）制造机器零件和工具； （3）修复。
(二)CO2气体保护焊
1.定义：利用CO2作为保护气体的气体保护焊，简称CO2焊。 CO2气体 CO2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但CO2 在高温下易分解为CO和O，导致合金元素的氧化，熔池金 属的飞溅和CO气孔。焊接用CO2纯度要大于99.8%。
(二)CO2气体保护焊
CO2气体保护焊示意图
埋弧焊
平板对接焊 一般采用双面焊，可不留间隙直 接进行双面焊接，也可采用打底焊 或焊剂垫或垫板。为提高生产率， 也可采用水冷铜成型底板进行单面 焊双面成型。 环焊缝 焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环 的中心线偏离一距离e，以防止熔池金 属的流淌。一般偏离距离为20~ 40mm， 直径小于250mm的环缝一般不采用埋弧 自动焊。 多丝埋弧焊 同时有两个以上焊丝起焊接，焊接 速度高，焊缝成型好。前一电弧保证 熔深，后续电弧调节熔宽，使熔池形 状及焊缝成型较为合理。
5、设备昂贵，工艺复杂，适于长的直线焊缝和圆筒形
工件的纵、环焊缝的批量生产。
埋弧焊
埋弧焊的焊前准备 板厚小于14mm时，可不开坡口； 板厚为14～22mm时，应开Y型坡口； 板厚为22～50mm时，可开双Y型或U型坡口。 Y型和双Y型坡口的角度为50°～60°。
埋弧焊
焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板， 以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷 进入工件焊缝之中
第二章
焊接基础知识
焊接概述
焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用，在制造大型结
构或复杂地机器部件时，更显优越，因为它可以用化大为小，化
复杂为简单地方法准备坯料，然后用逐次装配焊接地方法拼小成 大，这是其他工艺方法难以做到的。
水冷壁焊接
汽车制造
动车组制造现场
造船行业的自动化焊接
水下焊接
国家体育场鸟巢的焊接结构
采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。
采用药芯焊丝。
气体保护电弧焊
2.二氧化碳焊特点
焊接成本低。 焊接热影响区小，焊件不易变形，焊接质量好。 电流密度大，生产效率高； 操作性能好，适于全位置焊接 采用大电流时，飞溅大，烟雾多。 CO2焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用 于低碳钢和低合金结构钢焊接，适用于各种厚度。
四、等离子弧焊
1. 定义：借助水冷喷嘴对电 弧的拘束作用，利用机械压缩 效应（电弧通过喷嘴细小孔道时的 被迫收缩）、热压缩效应（在冷
气流的强迫冷却下，带电粒子流〈 离子和电子〉往弧柱中心集中）和 电磁收缩效应（弧柱带电粒子的 电流线为平行电流线，相互磁场作 用使电流线产生相互吸引而收缩）
热源 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小 热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、 电子束和激光。 熔池的保护 可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化， 并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。 填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到 力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。
手工电弧焊
2.电源种类 （1）交流弧焊机 它是一种特殊的降压 变压器，具有结构简单、 噪声小、成本低，效率高， 使用和维护方便等优点， 是手工电弧焊中应用最广 泛的一种供电设备。但是 需注意：交流弧焊机电弧 稳定性较差。
手工电弧焊
（2）直流弧焊机 1）旋转式直流电焊机：由一台三相感应电动机和一台直流 弧焊发电机组成。焊接电流可在较大范围内均匀调节以满 足焊接工艺的要求。 2）硅整流式直流电焊机:多采用硅整流元件，与旋转式直 流电焊机相比具有噪声小，效率高，用料少，成本低等优 点，正逐步代替旋转式直流电焊机
焊接概述
焊接在承压类特种设备制造中也占有重要的地位。
焊接质量对承压类特种设备的产品质量和使用安全可靠 性有直接影响。许多承压类特种设备事故源于焊接缺陷，
因此，对承压类特种设备无损检测人员来说，掌握焊接
知识是非常必要的。
总重量达千吨级、壁厚 280mm的大型热壁加 氢反应器
承压类特种设备常用焊接方法 焊接接头 焊接应力与变形
气体保护电弧焊
气体保护电弧焊
氩弧焊的特点及应用 可焊接各种钢材、有色金属和合金，焊接质量优良。 可全位置自动焊接。 焊接热影响区小，焊件不易变形
电弧稳定，焊缝致密，成型美观。
氩气贵，设备复杂，焊接成本高。 氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接,如铝、 镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。适用于单面焊双面成 形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。
注：氩气 氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反 应，因此，氩气是一种理想的保护气体。 由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。 氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度 可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。 氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会 影响焊缝质量。
承压类特种设备常用钢材的焊接
焊接缺陷及其特征
焊接定义
1 焊接定义 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充 材料，使工件达到原子间结合的一种方法。 （1）熔化焊 将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法 称为熔焊。 （2）压力焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加 热），以完成焊接的方法称为压力焊。 （3）钎焊 钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属 熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料 熔点、低于母材溶化温度，利用液态钎料润湿母材，填充 接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
气体保护电弧焊
钨极氩弧焊
以钨钍合金和钨 铈合金为阴极，利 用钨合金熔点高， 发射电子能力强， 阴极产热少，钨极 寿命长的特点，形 成不熔化极氩弧焊。
气体保护电弧焊
气体保护电弧焊
熔化极氩弧焊 以焊丝为一电极（正极）， 工件为另一电极（负极）， 焊丝熔滴通常呈很细颗粒的 “喷射过渡”进入熔池，所 用电流比较大，生产率高。 板厚8mm以上的铝容器。为 使电弧稳定，熔化极氩弧焊 通常采用直流反接，这对于 焊铝工件正好有“阴极破碎 ”作用。
手工电弧焊
(2)焊条按用途可分为十一大类 碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊 条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊 条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合 金焊条、特殊用途焊条。
手工电弧焊 四、手工电弧焊焊接工艺规范
焊接规范是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接 工艺参数的总称。手工电弧焊时，焊接规范主要包括焊 接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊机种类和极性、 焊接速度、焊接层数等。 其中焊接电流主要影响焊缝的熔深，电弧电压主要 影响焊缝的熔化宽度。
手工电弧焊 五、手工电弧焊焊接位置
常用焊接位置：平焊、横焊、仰焊、立焊 管子环焊缝分为：水平转动、垂直规定、水平固定、45 度位置。
埋弧焊
1.定义 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。 2.焊接过程 如下图所示，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.焊条
1.定义
焊条是涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极，由药皮 和焊芯两部分组成。
2.焊芯：焊条中被药皮包覆的金属芯
作用（1）作为焊接过程的电极，产生电弧
（2）熔化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊 缝金属
3.药皮：压涂在焊芯表面的涂料层
作用：在焊接过程中造气，起保护作用，防止空气进入 焊缝；同时具有冶金作用，如脱氧、脱硫、脱磷和渗合 金等；并具有稳弧、脱渣等作用，以保证焊条具有良好 的工艺性能，形成美观的焊缝。
埋弧焊
埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊和直缝焊，锅 炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接， 起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接。
三、气体保护电弧焊
用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊， 简称气体保护焊。 （一） 氩弧焊 1. 定义：氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。 根据电极是否熔化分为不熔化极氩弧焊（钨极氩弧焊）和 熔化极氩弧焊
埋弧焊
埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）
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。
埋弧焊 埋弧自动焊的特点
1、焊接质量高且稳定； 2、熔深大，节省焊接材料； 3、无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少； 4、自动化百度文库作，生产效率高。