机械制造基础第八章焊接

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机械制造基础第八章焊接
5、焊接应力与变形
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机械制造基础第八章焊接
6、焊条电弧焊
用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。 电焊条＝焊芯＋药皮
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机械制造基础第八章焊接
6、焊条电弧焊
1）焊芯
焊芯主要作用一是传导电流，二是焊芯本身 熔化作为填充材料。
焊芯在焊缝中约占50%～70%。
产生内应力、变形或裂纹。 （2）焊接时内应力存在规律： 加热膨胀受阻（受压：“—”） 冷却收缩又阻（受拉：“＋”）
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机械制造基础第八章焊接
5、焊接应力与变形
（3）防止产生应力的措施 n 选塑性材，合理布置焊缝； n 正确焊序，焊前预热，降温差； n 焊后退火等工艺措施。
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机械制造基础第八章焊 接
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2020/11/18
机械制造基础第八章焊接
本章内容
n 焊接的基本原理和常用的焊接方法； n 金属材料的焊接性和常用金属材料的焊接； n 焊接结构的特点及结构工艺性。
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机械制造基础第八章焊接
一、焊接的实质
焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并 且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方 法。
做为电极，以自动或半自动方式进行熔化焊。 特点： n 成本低； n 生产效率高； n 操作简单； n 焊缝质量好。
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机械制造基础第八章焊接
（四）电渣焊
电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻 热加热熔化母材与电极的焊接方法。焊接时，引 燃电弧熔化焊剂和工件，形成熔渣和熔池，待熔 渣有一定深度后，增加送丝速度，使焊丝插入渣 池，电弧便熄灭，转入电渣过程。这时，电流通 过电渣产生电阻热，将工件和电极熔化，形成金 属熔池沉入渣池下面。冷却凝固为焊缝。
机械制造基础第八章焊接
5、焊接应力与变形
变形主要为收缩、角弯曲、扭曲与波浪
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5、焊接应力与变形
2）反变形的措施 n 以毒攻毒反变形； n 刚性夹持对塑性； n 焊接顺序规定好； n 机械矫正消变形; n 火焰矫正倒三角
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机械制造基础第八章焊接
5、焊接应力与变形
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机械制造基础第八章焊接
2、埋弧自动焊特点
1）生产率高 比焊条电弧焊高6～8倍，不需要更换焊条，没有
飞溅。同时，没有辐射，热效率高。 2）焊缝质量好
由于焊剂和熔渣的保护作用，使金属凝固速度 缩短，冶金反应充足，减少了气孔、裂纹等缺陷 的可能性。 3）焊接成本低
不需要加工坡口，且节省焊接材料
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6、焊条电弧焊
碳钢焊条型号编排以字母E后加四位数字 表示其中 ：
“E”表示焊条；
前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小 值，单位为Kgf/mm2（×9.81MPa）；
第 三 位 数 字 表 示 焊 条 的 焊 接 位 置 ， “ O”
及“1”表示焊条适用于全位置焊接，“2”表示
熔化焊用钢丝牌号和化学成分应按 GB/T14957-1994标准规定，其中常用钢号有H08A、 H08E、H08C、H08MnA、H15A、H15Mn等。
焊 芯 直 径 称 为 焊 条 直 径 , 从 φ1.6~φ8(mm), 生产中多用φ3.2mm、φ4mm和φ5mm。
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机械制造基础第八章焊接
焊件可以是金属材料，也可以是非金属材料， 如塑料、玻璃等。
焊接的本质是使焊件达到原子间的结合。
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机械制造基础第八章焊接
一、焊接的实质
特点：
1.与铆接相比,工艺简单省金属,密封性好；
2.性能可靠质量保,焊接接头力学性能高、较高的 强度，承载能力能可以达到与工件材质相等的水 平。
3.易于控制效率高,易于机械化、自动化 。
6、焊条电弧焊
4）焊条的选择原则 （1）强度相等的原则 如焊件材料Q235A钢的抗拉强度为
420MPa，则焊条应选用E43系列的焊条。 （2）重要件选碱性条 如焊缝要求塑性好,冲击韧度、抗裂性
高、低温性能好时,应选用碱性焊条.酸性 焊条便宜。
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6、焊条电弧焊
（3）强度不等就低选 低碳钢与低合金钢焊接、或不同强度等级的
低合金钢焊接,应选与较低强度等级钢材的焊条。 （4）根据现场条件选
当应按焊接生产率及设备等条件。一般选用 酸性焊条使焊接成本降低。 （5）根据焊接材料选
如不锈钢、耐热钢要选用相应的专用焊条。
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（二）埋弧自动焊
埋弧自动焊是将焊条电弧焊的引弧、 焊条送进、电弧移动几个动作改由机械自 动完成，电弧在焊剂层下燃烧，故称为埋 弧自动焊。
2）焊接接头的组织与性能 （1）焊缝 （熔敷金属） 柱状铸态组织(铁素体＋少量珠光体) 快速冷却＋药皮掺加合元 ＝焊缝金属性能不低于被焊母材
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4、焊接接头的组织和性能
（2）焊接热影响区 n 熔合区 —决定接头的性能 n 过热区 —A长大塑、韧性低，脆性大 n 正火区 —得均匀细小F+P组织性能优; n 部分相变区—晶粒不匀，较正火区稍差; n 再结晶区 —F与P得以细化。
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6、焊条电弧焊
3）焊条分类和型号编制
（1）按焊条的用途分为：
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6、焊条电弧焊
3）焊条分类和型号编制
（2）根据GB/T5117－95《碳钢焊条》标 准规定,碳钢焊条型号根据熔敷金属的力 学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电 流种类进行划分。
特点：
n 适合焊接厚件，生产成本低；
n 焊缝金属纯净，电渣保护好，焊缝内部质量好。
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（五）电阻焊
电阻焊是焊件组合后，利用通过电极的 电流在通过接头的接触面时产生的电阻热， 将焊接接头附近及临近区域加热到塑性变 形或局部熔化状态，再施加压力，形成焊 接接头的焊接方法。一般有点焊、缝焊和 对焊三种。
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（五）电阻焊
特点： n 生产率高，焊接变形小； n 劳动条件好，操作方便； n 适合大批量生产，在自动化生产线应用较多。 n 设备复杂，投资大，耗电大。 n 接头形式和工件厚度受限制。
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（六）钎焊
钎焊是采用熔点比母材低的金属材料做为钎料， 将焊件与钎料加工到高于钎料熔点，低于母材熔 点的温度，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焊接。
机械制造基础第八章焊接
2、正接法与反接法
阴极区的温度小，焊接厚钢板时，应采 用正接法，熔深大；
焊接薄板时应采用反接法。 使用低氢型焊条(E5015)时,都应反接 法,以保证电弧燃烧稳定,减少飞溅现象和 降低气孔倾向。
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3、焊接过程
1）焊接冶金过程特点： （1）熔池小，反应不充分； （2）温度高，元素烧损多。
阴极温度约为2400K， 阳极约为2600K， 弧柱中心5000～8000 K。
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2、正接法与反接法
采用直流电焊接时，当焊机的正极与焊件相 接，负极与焊条相接时，称为正接法或正极性；
反之，当焊机的负极与焊件相接，正极与焊 条相接时，称为反接法或反极性。
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电弧放电过程是将电能转换成热能，伴有强 烈的弧光。
产生电弧的电极可以是金属丝、钨极、碳棒。 电弧的构造根据其物理特征,沿长度方向分为： 阴极区、阳极区和弧柱区三部分
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1、焊接电弧
由于阴极区发射电子要消耗一定的能 量，而阳极区不发射电子，不消耗发射电 子所需的能量。
2）为保证焊缝质量，焊接中应： （1）渣(气)保护；减少危害 （2）掺加合元，调节性能。
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4、焊接接头的组织和性能
1）焊接工件上温度的变化与分布
焊接过程中工件焊缝周围相当于进行了一 次不同规范的热处理。
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4、焊接接头的组织和性能
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2、埋弧自动焊特点
4）劳动条件好 实现了机械化，改善了劳动条件，没有弧光，没
有飞溅。同时，没有辐射，有害气体排放少。 5）应用受限多
埋弧自动焊适应性差，只能焊接平焊位置，通 常焊接直缝和环缝，不能焊接空间位置焊缝和不 规则焊缝。设备结构复杂，投资大，准备工作多。
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4、焊接接头的组织和性能
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4、焊接接头的组织和性能
3）改善焊接热影响区组织与性能的方法 细定工艺措施，再附以焊后正火处理；
重要工件可另选方法。
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5、焊接应力与变形
1）焊接应力 （1）焊接应力的产生 焊接过程是一个不均匀的加热过程。 焊件各部位在热胀冷缩和塑性变形的影响下
6、焊条电弧焊
2）焊条药皮 药皮的主要作用： 一是，利用渣、气对焊焊熔池起机械保护作用； 二是，进行物、化反应除杂质，补有益元素，保
证焊缝的成分和力学性能； 三是，改善工艺性能，能稳定燃烧、飞溅少、焊
缝成形好、易脱渣等。
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6、焊条电弧焊
根据药皮组成物在焊接中的作用可分为 稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金 剂、增塑剂、黏结剂和成形剂等。并将药 皮分为若干类型。如钛钙型，低氢钠型、 低氢钾型等。
4.由小拼大异材焊,并能将不同材质连接成整体， 制造双金属结构等。
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一、焊接的实质
焊接技术至99年底已有95种焊接方法，按焊接过程特 点，分三大类：熔焊、压焊和钎焊。
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机械制造基础第八章焊接
二、常用焊接方法
目前在生产上常用的焊接方法有：焊 条电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护 焊、电渣焊、电阻焊、钎焊、摩擦焊等。
我们主要给大家介绍电弧焊的特性、 典型的电弧焊方法、以及钎焊、摩擦焊的 常用方法。
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（一）电弧焊
电弧焊属于熔化焊，电弧是熔化的能 源。
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1、焊接电弧
电弧的实质是电极与工件之间的气体介质产 生强烈持久的放电现象，气体放电的一种特殊形 式。
适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下
立焊；
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6、焊条电弧焊
三、四位数组合表示电流种类和药皮类型。 碳钢焊条型号举例：
E 50 1 5 药皮为低氢钠型，宜直流反接 焊条适用于全位置焊接 熔敷金属抗拉强度最小值(Kgf/mm2)
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1、埋弧自动焊焊接过程
焊接时，电源的两级分别接在导电嘴和焊件 上，在焊丝周围撒上焊剂，然后接通电源。当焊 丝和焊件间引燃电弧后，电弧的热量使周围的焊 剂熔化形成熔渣，部分焊剂分解、蒸发成气体， 气体排开熔渣形成一个气泡，电弧就在这个气泡 中燃烧。焊丝与被焊材料融化后形成熔池，熔池 上覆盖一层熔渣，熔渣外部是未熔化的焊剂，形 成的气体保护着熔池，使其与空气隔离。未熔化 的焊剂不仅可以隔离空气，还可以屏蔽电弧光的 作用，也提高了电弧热效率。
钎焊焊接变形小，焊件尺寸精确，可以焊接异 种材料和一些其它方法难以焊接的特种结构（如 蜂窝状结构）。生产效率高，易实现自动化。主 要用于精密仪表、电气零部件、异种金属结构、 复杂薄板结构及硬质合金的焊接。
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机械制造基础第八章焊接
三、常见金属的焊接
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（三）气体保护焊
1）氩弧焊
氩弧焊是使用氩气做为保护气体的气体保护焊。
氩弧焊分为钨极（非熔化极）氩弧焊和熔化极氩 弧焊。
钨极氩弧焊焊接时，电极不熔化，只起导电和产 生电弧的作用，可以选择与母体金属接近的金属 条做为补充金属。
熔化极氩弧焊以连续送进的焊丝做为电极，与埋 弧自动焊类似。
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（三）气体保护焊
特点： n 可焊金属多，有色金属、不锈钢和各种合
金。 n 焊缝质量好，电弧稳定，焊池温度容易控
制。 n 热影响区域小，热量集中，熔池小。 n 生产成本高。
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（三）气体保护焊
2）二氧化碳气体保护焊 以二氧化碳做为保护气体的气体保护焊，以焊丝