机械工程材料及成形工艺(第三版)-焊接
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• 焊前需预热 • 焊后应及时进行热处理，消除焊接应力
4、不锈钢的焊接
奥氏体：焊接性能良好 不锈钢 铁素体：焊接性较差（过热晶粒引起脆化和裂纹）
马氏体：焊接性较差（冷裂纹和淬硬脆化）
• 焊接方法：适宜用焊条电弧焊、氩弧焊、埋弧自动焊 • 焊条：化学成分应与母材相同
5、铸铁的焊补
• 铸铁焊接性差，容易出现白口组织、裂纹、气孔等焊接缺陷 • 焊接方法：气焊和焊条电弧焊，用于修补；焊前整体或局部 预热，焊后缓冷 • 焊条：为防焊缝出现白口，加入碳、硅等石墨化元素
第一节 焊接基础知识
一、焊接的分类、特点及应用 二、金属的焊接性能 三、常用金属材料的焊接
一、焊接分类、特点
——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，使工件达到结合的一种永久连接方法
1、焊接特点
优点： 省工省料结构轻；接头部位连接牢固强度高；密封性好；
可生产铸造等方法难以生产的构件 缺点：
(3) 当电弧向前移动时, 熔池冷却凝固而新的熔池 不断产生, 形成连续的焊缝。
• 采用直流电焊接时，电弧有极性：
阴极区 2100 ℃，热量占36%, 电弧的温度 弧柱 5700~7700 ℃，热量占21%
阳极区 2300 ℃，热量占43%
正接法：电源正极接工件，负极接焊条 反接法：电源正极接焊条，负极接工件
7、铜及其合金的焊接性
• 焊接性能：较差 原因及工艺措施如下： （1）铜的导热系数很高，需采用大功率热源，且焊前和焊 接过程中要预热，否则易焊不透； （2）铜的线膨胀系数和收缩率大，变形严重，需采用适当 焊接顺序、焊后要锤击，以减小应力； （3）铜在高温下易氧化、产生热裂纹； （4）铜在液态容易吸收氢，凝固时来不及逸出，易形成气 孔，焊前应仔细清除工件、焊丝表面的油、锈和水分。 焊接方法： 以氩弧焊最为理想，也可采用气焊和焊条电弧焊等。
第二Байду номын сангаас 熔 焊
一、焊条电弧焊 二、其他熔焊方法
埋弧焊、气体保护焊、气焊与气割
什么是熔焊（熔化焊）？
——是将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。 同时焊接部位需填充金属，待冷却凝固后焊合金属成整体
一、焊条电弧焊
——是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它是利用焊 条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接
5、铝及铝合金的焊接
• 焊接性能：较差 原因如下： （1）铝极易生成熔点很高的氧化铝薄膜，阻碍金属融合； （2）铝液吸苑收大量氢，凝固时易形成气孔； （3）铝的散热快，要求使用大功率热源； （4）铝的膨胀系数大，易变形； （5）铝及铝合金熔化时无明显颜色变化，焊接时容易烧穿 • 焊接方法：以氩弧焊较为主 • 工艺措施： 在焊口下放置垫板，以保焊透而不烧穿； 对于厚度超过5~8mm厚度的焊件焊前应预热
焊接需加热，焊后易产生焊接应力，产生变形、裂纹， 工艺不当会产生焊接缺陷
2、焊接分类
3、焊接应用
金属结构件——自行车三角架、钢窗、锅炉、 压力容器、管道、船舶、车辆等；
机器部件——轴、齿轮、刀具等。
压力容器
车辆
二、金属的焊接性能
1、金属材料焊接性的概念
——是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头 的难易程度，包含二个方面：一是工艺焊接性；二是使 用焊接性
焊接
——焊接基础、常用焊接方法、焊件结构、焊接新技术
2014年08月28日
本章主要内容
焊接是应用广泛的永久性连接方法，可用于制造金属结构和机械零 件，在机械、造船、化工、汽车、国防等行业起着极为重要的作用。 本章主要介绍焊接基本工艺知识、常用焊接方法、焊接件的结构工艺 性、焊接技术发展趋势等。
第一节 焊接基础知识 第二节 熔焊 第三节 压焊与钎焊 第四节 焊件的结构工艺性 第五节 焊接技术发展趋势
直流焊机
交流焊机
3、焊条
金属丝
矿石粉、铁合 金粉和粘结剂
• 焊条的组成:焊 芯、药皮
• 焊芯的作 用
作电极传导电流，产生电弧 作填充金属（调整成分）
机械保护作用(气体和熔渣) • 药皮的作用 冶金处理（熔渣）
工艺焊接性：形成焊接缺陷的敏感性使用性能 焊接性 使用焊接性：接头部位的力学性能
金属材料化学成分 影响因素
焊接方法、焊接材料、焊接工艺
碳当量——钢焊接性的评定依据 碳当量wCE的计算公式：
• 碳当量越高，裂纹倾向就越大，焊接性越差 • 焊接性较差或很差的材料，焊前需预热，焊后需缓冷
wCE ＜0.4%时，冷裂纹倾向不明显, 焊接性良好； wCE ＝0.4%～0.6%时，冷裂倾向明显，焊接性较差； wCE ＞0.6%时，冷裂倾向很强, 焊接性很差。
• 采用交流电焊接时，电弧无极性
这是正接法: 工件接 正极, 焊条接负极
2、焊接设备
• 直流弧焊机（弧焊发电机） 优点：焊接质量较好，适用于焊接较重要的工件 缺点：结构复杂，成本较高 • 交流弧焊机（弧焊整流器） 优点：效率较高，结构简单，制造方便，成本较低，使用可
靠，维护、保养简单。应用广泛 缺点：电弧不够稳定，不适宜焊接薄板
1、焊接电弧
• 电弧实质：气体介质中产生 的强烈而持久的放电现象 • 引弧方法：擦划或敲击，造 成瞬时短路，迅速升温使间隙 中空气电离，产生“正离子” 和“自由电子”，形成电弧
引弧（高速摄影）
焊接过程如下：
(1)电弧在焊条与被焊件之 间燃烧, 电弧热使工件和 焊条同时熔化成熔池;
(2) 电弧使焊条的药皮熔 化或燃烧, 产生熔渣和气 体, 对熔化金属和熔池起 保护作用；
3、低合金高强度结构钢的焊接
——化学成分（碳当量wCE ）的高低决定焊接性能
（1）当wCE＜0.4% 时， 焊接性良好 • 常温下焊接时和低碳钢基本相同 • 工件厚度较大或环境温度较低时，要预热，适当增大焊接 电流，减慢焊接速度，选用抗裂性好的低氢型焊条
（2）当wCE ＞0.4% 时， 焊接性较差 需采取工艺措施防裂：
三、常用金属材料的焊接
1、低碳钢的焊接
焊接性良好。适宜各种焊接方法。 注意：低温环境下焊接时可预热，重要构件焊后去应力
2、中碳钢的焊接
焊接性较差，有冷裂倾向很强 需采取工艺措施：采用抗裂性好的低氢型焊条，焊前必 须先预热，焊后缓冷；焊缝开坡口，采用多层多道焊等
高碳钢焊接性差，不建议作为焊接结构用材料
4、不锈钢的焊接
奥氏体：焊接性能良好 不锈钢 铁素体：焊接性较差（过热晶粒引起脆化和裂纹）
马氏体：焊接性较差（冷裂纹和淬硬脆化）
• 焊接方法：适宜用焊条电弧焊、氩弧焊、埋弧自动焊 • 焊条：化学成分应与母材相同
5、铸铁的焊补
• 铸铁焊接性差，容易出现白口组织、裂纹、气孔等焊接缺陷 • 焊接方法：气焊和焊条电弧焊，用于修补；焊前整体或局部 预热，焊后缓冷 • 焊条：为防焊缝出现白口，加入碳、硅等石墨化元素
第一节 焊接基础知识
一、焊接的分类、特点及应用 二、金属的焊接性能 三、常用金属材料的焊接
一、焊接分类、特点
——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，使工件达到结合的一种永久连接方法
1、焊接特点
优点： 省工省料结构轻；接头部位连接牢固强度高；密封性好；
可生产铸造等方法难以生产的构件 缺点：
(3) 当电弧向前移动时, 熔池冷却凝固而新的熔池 不断产生, 形成连续的焊缝。
• 采用直流电焊接时，电弧有极性：
阴极区 2100 ℃，热量占36%, 电弧的温度 弧柱 5700~7700 ℃，热量占21%
阳极区 2300 ℃，热量占43%
正接法：电源正极接工件，负极接焊条 反接法：电源正极接焊条，负极接工件
7、铜及其合金的焊接性
• 焊接性能：较差 原因及工艺措施如下： （1）铜的导热系数很高，需采用大功率热源，且焊前和焊 接过程中要预热，否则易焊不透； （2）铜的线膨胀系数和收缩率大，变形严重，需采用适当 焊接顺序、焊后要锤击，以减小应力； （3）铜在高温下易氧化、产生热裂纹； （4）铜在液态容易吸收氢，凝固时来不及逸出，易形成气 孔，焊前应仔细清除工件、焊丝表面的油、锈和水分。 焊接方法： 以氩弧焊最为理想，也可采用气焊和焊条电弧焊等。
第二Байду номын сангаас 熔 焊
一、焊条电弧焊 二、其他熔焊方法
埋弧焊、气体保护焊、气焊与气割
什么是熔焊（熔化焊）？
——是将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。 同时焊接部位需填充金属，待冷却凝固后焊合金属成整体
一、焊条电弧焊
——是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它是利用焊 条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接
5、铝及铝合金的焊接
• 焊接性能：较差 原因如下： （1）铝极易生成熔点很高的氧化铝薄膜，阻碍金属融合； （2）铝液吸苑收大量氢，凝固时易形成气孔； （3）铝的散热快，要求使用大功率热源； （4）铝的膨胀系数大，易变形； （5）铝及铝合金熔化时无明显颜色变化，焊接时容易烧穿 • 焊接方法：以氩弧焊较为主 • 工艺措施： 在焊口下放置垫板，以保焊透而不烧穿； 对于厚度超过5~8mm厚度的焊件焊前应预热
焊接需加热，焊后易产生焊接应力，产生变形、裂纹， 工艺不当会产生焊接缺陷
2、焊接分类
3、焊接应用
金属结构件——自行车三角架、钢窗、锅炉、 压力容器、管道、船舶、车辆等；
机器部件——轴、齿轮、刀具等。
压力容器
车辆
二、金属的焊接性能
1、金属材料焊接性的概念
——是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头 的难易程度，包含二个方面：一是工艺焊接性；二是使 用焊接性
焊接
——焊接基础、常用焊接方法、焊件结构、焊接新技术
2014年08月28日
本章主要内容
焊接是应用广泛的永久性连接方法，可用于制造金属结构和机械零 件，在机械、造船、化工、汽车、国防等行业起着极为重要的作用。 本章主要介绍焊接基本工艺知识、常用焊接方法、焊接件的结构工艺 性、焊接技术发展趋势等。
第一节 焊接基础知识 第二节 熔焊 第三节 压焊与钎焊 第四节 焊件的结构工艺性 第五节 焊接技术发展趋势
直流焊机
交流焊机
3、焊条
金属丝
矿石粉、铁合 金粉和粘结剂
• 焊条的组成:焊 芯、药皮
• 焊芯的作 用
作电极传导电流，产生电弧 作填充金属（调整成分）
机械保护作用(气体和熔渣) • 药皮的作用 冶金处理（熔渣）
工艺焊接性：形成焊接缺陷的敏感性使用性能 焊接性 使用焊接性：接头部位的力学性能
金属材料化学成分 影响因素
焊接方法、焊接材料、焊接工艺
碳当量——钢焊接性的评定依据 碳当量wCE的计算公式：
• 碳当量越高，裂纹倾向就越大，焊接性越差 • 焊接性较差或很差的材料，焊前需预热，焊后需缓冷
wCE ＜0.4%时，冷裂纹倾向不明显, 焊接性良好； wCE ＝0.4%～0.6%时，冷裂倾向明显，焊接性较差； wCE ＞0.6%时，冷裂倾向很强, 焊接性很差。
• 采用交流电焊接时，电弧无极性
这是正接法: 工件接 正极, 焊条接负极
2、焊接设备
• 直流弧焊机（弧焊发电机） 优点：焊接质量较好，适用于焊接较重要的工件 缺点：结构复杂，成本较高 • 交流弧焊机（弧焊整流器） 优点：效率较高，结构简单，制造方便，成本较低，使用可
靠，维护、保养简单。应用广泛 缺点：电弧不够稳定，不适宜焊接薄板
1、焊接电弧
• 电弧实质：气体介质中产生 的强烈而持久的放电现象 • 引弧方法：擦划或敲击，造 成瞬时短路，迅速升温使间隙 中空气电离，产生“正离子” 和“自由电子”，形成电弧
引弧（高速摄影）
焊接过程如下：
(1)电弧在焊条与被焊件之 间燃烧, 电弧热使工件和 焊条同时熔化成熔池;
(2) 电弧使焊条的药皮熔 化或燃烧, 产生熔渣和气 体, 对熔化金属和熔池起 保护作用；
3、低合金高强度结构钢的焊接
——化学成分（碳当量wCE ）的高低决定焊接性能
（1）当wCE＜0.4% 时， 焊接性良好 • 常温下焊接时和低碳钢基本相同 • 工件厚度较大或环境温度较低时，要预热，适当增大焊接 电流，减慢焊接速度，选用抗裂性好的低氢型焊条
（2）当wCE ＞0.4% 时， 焊接性较差 需采取工艺措施防裂：
三、常用金属材料的焊接
1、低碳钢的焊接
焊接性良好。适宜各种焊接方法。 注意：低温环境下焊接时可预热，重要构件焊后去应力
2、中碳钢的焊接
焊接性较差，有冷裂倾向很强 需采取工艺措施：采用抗裂性好的低氢型焊条，焊前必 须先预热，焊后缓冷；焊缝开坡口，采用多层多道焊等
高碳钢焊接性差，不建议作为焊接结构用材料