焊接基础知识培训（PPT66页)

SEI焊接基础知识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。焊接概述自动化焊接利用加热或加压或二者并用的方法，将两种或两种以上的同种或异种材料，通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。焊接焊接分类按焊缝的空间位置不同可分为：１、平焊：水平面的焊接。２、立焊：垂直平面，垂直方向上的焊接。３、横焊：垂直平面，水平方向上的焊接。４、仰焊：倒悬平面，水平方向上的焊接。Ⅰ.平焊：手工平焊影像明显可见的均匀分布的焊条运行波纹，成形较规正，其波纹图形如同水的波纹一样。Ⅱ.立焊：手工立焊影像明显可见鱼鳞状三角波纹，有时呈三角沟槽，成形较规正。手工电弧焊埋弧自动焊二氧化碳气体保护焊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％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。手工电弧焊的特点手工电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，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。三.焊条；焊条焊条的组成焊芯作为电极，传导焊接电流，产生电弧作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属添加合金元素药皮改善焊接工艺性能—易于引弧和再引弧，稳弧性好，减少飞溅，使焊缝成形美观；机械保护作用──气保护和渣保护冶金处理作用──去除有害杂质（如O.H.S.P等），添加有益元素焊芯中各合金元素对焊接的影响1)碳(C)碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。2)锰(Mn)锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。3)硅(Si)硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。4)铬(Cr）铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化.5)硫（S）硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，7)磷(P)磷是一种有害杂质，随着含量的增加，将增大焊缝的冷裂纹倾向。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，药皮含大量碱性氧化物。优点：抗裂性能好，特别是冲击韧度较高。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(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5.焊条型号由国家标准分别规定各类焊条的型号编制方法。如标准规定碳钢焊条型号为“E××××”，其中，字母“E”表示焊条；前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；第三位数字表示焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置（平焊、立焊、横焊、仰焊）焊接，“2”为平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后附加R表示耐吸潮焊条；附加M表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条；附加-1表示冲击性能有特殊规定的焊条。手工电弧焊6.焊条的选用（1）按强度等级和化学成分选用焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选与焊件强度等级（抗拉强度）相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近。焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条。手工电弧焊（2）按焊件的工况条件选用焊条焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。焊接承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。手工电弧焊埋弧焊二、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、送进焊丝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。埋弧焊焊丝与焊剂焊接材料焊剂焊丝熔炼焊剂陶瓷焊剂相当于焊芯相当于药皮熔炼焊剂：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。优点：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、自动化操作，生产效率高。5、在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果胜过其它焊接方法缺点：1、设备昂贵，工艺复杂，主要适用于水平位置、长的直线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝的批量生产。2、不适合焊接薄板埋弧自动焊的特点板厚小于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埋弧焊三、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有氧化性，导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和气孔。焊接用CO2纯度要大于99.8%。(二)CO2气体保护焊2.二氧化碳焊特点焊接成本低；电流密度大，生产效率高；操作性能好，适于全位置焊接；焊后不用清渣，又是明弧，便于监视和控制；采用大电流时，飞溅大，烟雾多；电弧气氛具有较强的氧化性，需采取含有脱氧剂的焊丝。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。应用CO2气体保护焊需要克服：氧化碳问题、气孔问题、飞溅问题。气体保护电弧焊气体保护电弧焊与手弧焊、埋弧焊相比，气体保护电弧焊有以下特点：不采用药皮焊条，容易实现自动化、半自动化提高生产率热量集中明弧焊，电弧和熔池的加热熔化情况清晰可见，便于操作和控制焊缝表面没有渣，厚件多层焊时可节省大量的层间清渣工作，生产率高，容易实现全位置焊接适用范围广焊接接头焊接接头一、焊接接头形式焊接接头形式一般由被焊接两金属件的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、搭接接头、角接接头等。这四种接头形式中，在结构焊接时具体采用哪种形式焊接接头，主要根据焊件结构形状、使用要求、焊件厚度进行选择；另外还应考虑坡口加工难易程度，焊接方法的种类等其它因素的要求。每种接头形式下又有不同的坡口形式。各种坡口形式形式见GB／T3375－94《焊接术语》。坡口形式的选择主要考虑以下因素：保证焊透填充于焊缝部位的金属尽量少便于施焊，改善劳动条件，如圆筒件，筒内焊接量应尽量少减少焊接变形量焊接接头1.对接接头将两金属件放置于同一平面（或曲面内），使其边缘相对，沿边缘直线（或曲线）进行焊接的接头叫对接接头。对接接头是最常见，最合理接头形式。承压类特种设备多采用对接接头。I形，一般用于薄板V形，加工方便，耗焊材，角，单面施焊，变形大，X形，加工复杂，双面施焊，角变形小，焊材损耗少U形，加工复杂，焊材损耗少，角变形较大双U形，加工复杂，焊材损耗少，角变形小单面坡口的可焊性较好，但焊条消耗量大，且焊后易产生角变形；双面坡口受热均匀，变形较小，焊条消耗量也小，但必须两面施焊，有时受构件结构限制，不易实施。埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同，但由于埋弧焊选用的电流大、熔深大，所以在板厚小于12mm时可直接采用I形坡口单面施焊，板厚小于24mm时可直接采用I形坡口双面施焊，焊更厚构件时需开坡口。焊接接头两块板料相叠，而在端部或侧面角焊的接头称搭接接头。搭接接头不需开坡口，装配要求较松，受力情况复杂，接头应力集中严重。2.搭接接头3.角接接头及T字接头两构件成直角或一定角度，而在其连接边缘焊接的接头称角接接头。两构件成T字形焊接在一起的接头，叫T字接头。二.焊接接头的组成熔焊热源的高温集中熔化焊缝区金属，并向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附近区域金属的组织和性能发生变化。焊缝区——在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔合区——熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。热影响区---受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域。一般，低碳钢焊件的热影响区较窄，危害性较小，焊后可直接使用；对于碳素钢和低合金钢焊件，正确选择焊接方法和工艺条件，来减小热影响区的范围。焊接接头焊接缺陷焊接与炼钢相似，是一个冶炼过程。但这个过程比炼钢的时间短得多，有它自己的一些特点。一、温度高以手工电弧焊为例，其电弧温度高，外界的气体(如：N2、02、H2等)大量的分解溶入熔池，凝固后的金属，有可能产生气孔，使机械性能下降。二、温差大焊接是局部加热，从冷态开始至加热熔化，熔池的温度可达1700℃以上，其周围又是冷态金属，两者温度差巨大，从而使构件产生较大的内应力和变形，严重者可能产生裂纹，以至断裂。三、熔池小，冷却快由于熔池休积小，，焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟，冶金反应不完善。因而，焊缝金属的成份分布不均匀，偏析较大。四、组织差别大焊接时，温度高，液体金属蒸发，化学元素的烧损，有些元素在焊缝金属和基本金属之间相互扩散，近缝区段所处的温度又不同，冷却后焊接接头的显微组织差别极大，明显的影响焊接接头性能。焊接过程的特点焊接缺陷的危害性正是由于焊接过程的上述特点，导致该区域焊接缺陷的产生。焊接缺陷对锅炉压力容器安全运行的危害是巨大的，主要表现在以下三个方面：1）由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了拉伸强度。2）由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现像，容易产生裂绞并扩展。3）缺陷可能穿透筒壁，发生泄漏，影响致密性。焊接缺陷的分类焊接缺陷从宏观上看，可分为：裂纹未熔合未焊透夹渣气孔形状缺陷（又称焊缝金属表面缺陷或叫接头的几何尺寸缺陷，如咬边，焊瘤等。）焊接缺陷的危害性丶分类及辨认3.未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象，也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙，或是母材金属之间没有熔化，焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。4．夹渣夹渣是指焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷，以及焊后残留在焊缝中的金属颗粒。5.气孔气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝