焊接培训教程

焊接培训教程二〇一五年十一月目录1.焊接基本知识...................................32.焊接相关术语...................................73.钢材基本知识...................................224.焊接材料..........................................305.焊接工艺..........................................376.产品焊接工艺要求.............................667.焊接缺陷..........................................748.焊接质量检验...................................832一、焊接基本知识1.1定义：焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。1.2能量来源：包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。31.3焊接分类：41.4熔焊的特点：熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。51.5焊接示意图6二、焊接相关术语2.1焊接方法---指特定的焊接方法,如埋弧焊、气保焊等,其含义包括该方法涉及的冶金、电、物理、化学及力学原则等内容.2.2熔焊(熔化焊)---将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法.2.3熔池---熔焊时在焊接热源下,焊件所形成的具有一定几何形状的液态金属部分.72.4焊接工艺---制造焊件所有关的加工方法和实施要求,包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等.2.5焊接工艺规程---制造焊件所有关的加工和实践要求的细则文件,可保证由熟练焊工或操作工操作时质量的再现性2.6坡口---根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽.82.7坡口角度---两坡口之间的夹角.2.8根部间隙---焊前在接头根部之间预留的空隙.2.9钝边---焊接开坡口时,沿焊件接头坡口根部的端面直边部分.92.10接头---由两个或两个以上零件要用焊接组合或已经焊合的接点。检验接头性能应考虑焊缝、熔合区、热影响区甚至母材等不同部位的相互影响。2.11焊缝---焊件经焊接后所形成的结合部分.2.12热影响区---焊接或切割过程中,材料因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和机械性能变化的区域.2.13熔合区---焊缝与母材交接的过渡区,即熔合线处微观显示的母材半熔化区.102.14接头设计---根据工作条件所确定的接头形式、坡口形式和尺寸以及焊缝尺寸等.2.15对接接头---两件表面构成大于或等于135°,小于或等于180°夹角的接头.2.16角接接头---两件端部构成大于30°,小于135°夹角的接头.2.17T形接头---一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头.2.18搭接接头---两件部分重叠构成的接头.11121314152.19定位焊缝---焊前为装配和固定构件接缝的位置而焊接的短焊缝.2.20焊趾---焊缝表面与母材的交界处.2.21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.2.22焊脚尺寸---在角焊缝横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度.162.23余高---超出母材表面连线上面的那部分焊缝金属的最大高度.2.24弧坑---弧焊时,由于断弧或收弧不当,在焊道末端形成的低洼部分.2.25焊道---每一次熔焊所形成的一条单道焊缝.2.26焊层---多层焊时的每一个分层.每个焊层可由一条焊道或几条并排相搭的焊道所组成.172.27二氧化碳气体保护焊---利用CO2作为保护气体的气体保护焊.简称CO2焊.2.28焊接电弧---由电焊电源供给的,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.2.29保护气体流量---气体保护焊时,通过气路系统送往焊接区的保护气体的流量.通常用流量计进行计量.2.30引弧---弧焊时,引燃焊接电弧的过程.182.31焊接位置---熔焊时，焊件接缝所处的空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。2.32焊缝倾角---焊缝轴线与水平面之间的夹角。2.33焊缝转角---焊缝中心线（焊根和盖面层中心连线）和水平参照面Y轴的夹角。2.34平焊位置---焊缝倾角0°，焊缝转角90°的焊接位置。192.35横焊位置---焊缝倾角0°，180°；焊缝转角0°，180°的对接位置。2.36立焊位置---焊缝倾角90°（立向上），270°（立向下）的焊接位置。2.37仰焊位置---对接焊缝倾角0°，180°；转角270°的焊接位置。2.38平角焊位置---角接焊缝倾角0°，180°；转角45°，135°的角焊位置。2.39仰角焊位置---倾角0°，180°；转角225°，315°的角焊位置。202.40平焊---在平焊位置进行的焊接。2.41横焊---在横焊焊位置进行的焊接。2.42立焊---在立焊位置进行的焊接。2.43仰焊---在仰焊位置进行的焊接。2.44船形焊---T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行的焊接。2.45向上立焊---立焊时，热源自下向上进行的焊接。2.46向下立焊---立焊时，热源自上向下进行的焊接。2.47平角焊---在平角焊位置进行的焊接。2.48仰角焊---在仰角焊位置进行的焊接。2.49倾斜焊---焊件接缝置于倾斜位置（除平、横、立、仰焊位置以外）时进行的焊接。21三、钢材基本知识3.1焊接中涉及到钢材的基本性能包括：A、物理性能（密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性等）B、化学性能（耐腐蚀性、抗氧化性等）C、力学性能（强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳、蠕变等）D、工艺性能（可段性、切削加工性、冷弯性、焊接性等）223.2物理性能3.2.1密度：是指金属单位体积所具有的质量，即密度=质量/体积。单位是千克/立方米（kg/m3）钢的密度7.85kg/m3。3.2.2熔点：金属和合金从固态变液态时的温度，称为熔点。单位为开（K）或摄氏度（℃）。钢的熔点1400-1500℃左右。233.3力学性能3.3.1强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。材料强度常用指标有屈服强度和抗拉强度。A、屈服强度：钢材在拉伸过程中，当载荷不再增加甚至有所下降时，仍继续发生明显塑性变形的现象，称为屈服现象。材料产生屈服现象时的应力，称为屈服强度，用Re表示，单位是Mpa。B、抗拉强度：金属材料拉伸时，材料在拉断前所承受的最大应力称为抗拉强度，用Rm表示，单位是Mpa。243.3.2塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形（去除外力后不能恢复原状）但不会被破坏的能力，称为塑性。反映材料塑性的指标为断后伸长率和断面伸缩率。3.3.3冲击韧性：金属材料抵抗冲击负荷的能力称为冲击韧性。通常用冲击功AK表示，单位是焦耳（J）。3.3.4硬度：材料抵抗外物压入其表面的能力称为硬度。它是反映材料弹性、强度、塑性等性能的综合指标。根据试验方法和适用范围，硬度可分为布氏、洛氏、维氏、肖氏等硬度。253.4工艺性能3.4.1焊接性（可焊性）：是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。评价钢材可焊性的方法很多，常用的方法是用碳当量法估算可焊性。碳当量法：是将钢中的各种合金元素对钢材焊接性能的影响程度，粗略地折算成碳的影响来评价焊接时产生冷裂纹倾向及脆化倾向的一种估算方法。263.4.2国际焊接学会推荐的碳当量计算公式CE=｛C+(Mn)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15｝/100%当CE0.4%时，可焊性优良，焊接时不必预热当CE=0.4%～0.6%时，可焊性尚好，但需要适当预热。当CE0.6%时，可焊性差273.5常用钢材牌号及标准对照表牌号标准代号及名称Q235GB/T700-2006碳素结构钢Q345、Q420、Q460、Q690GB/T1591-2008低合金高强度结构钢HPB235、HPB300HRB335、HRB400GB1499-2007钢筋混凝土用钢282.6钢材牌号表示方法Q345B钢材质量等级A\B\C\D钢材屈服强度345MPa代表钢材屈服强度钢材质量等级中：A级无冲击功要求；B级冲击试验温度为+20℃；C级冲击试验温度为0℃；D级冲击试验温度为-20℃。29四、焊接材料4.1焊接方法与焊接材料焊接方法焊接材料焊条电弧焊焊条气体保护焊焊丝、保护气体埋弧焊焊丝、焊剂304.2焊条4.2.1焊条的组成：由焊芯和压涂在焊芯表面的药皮组成。314.2.2焊芯是焊条中的金属芯部。焊芯在电弧高温作用下熔化，与焊件金属母材熔合形成焊缝。焊条的直径是按焊芯直径来确定的，常用焊芯直径φ2.5、φ3.2、φ4等。4.2.3药皮的作用：主要有稳弧作用；造气作用；造渣保护作用；脱氧、去硫、去磷作用；渗合金作用；套筒保护作用。4.2.4焊条的酸碱性：焊条药皮中的氧化物多为酸性氧化物，称为酸性焊条。反之，药皮中含大量碱性氧化物同时，还含有氟化钙的焊条为碱性焊条。32酸性焊条药皮中主要有TiO2、MnO2、FeO、SiO2等氧化物，氧化性强，元素烧损量大，含氧、氮高，故机械性能差。又因酸性渣脱硫磷能力差，所以抗裂性能差，但其工艺性好，对油、锈、水不敏感，抗气孔能力强，可用交、直流电源。碱性焊条药皮中主要有CaF2、SiO2、MgCO3及大量铁合金，故脱氧能力强，脱硫脱磷能力也较强，故机械性能和抗裂性能均较好；但工艺性差，对油、锈和水敏感，易产生气孔，又因含有CaF2，影响电弧稳定，只能用直流电源施焊。碱性焊条含氢量低，故又称低氢焊条。334.2.5焊条牌号标示方法碳钢焊条依国家标准《碳钢焊条》（GB/T5117）；低合金钢焊条依国家标准《低合金钢焊条》（GB/T5118）规定的表示方法，根据熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分的。例：E5515-G其中“E”表示焊条；“55”表示熔敷金属抗拉强度的最小值为550MPA；“1”表示焊条适用于全位置焊接（包括“0”），“2”表示适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；“15”表示焊条药皮类型为低氢钠型，采用直流反接电源，“03”表示焊条药皮类型为钛钙型，采用交、直流，正、反接电源均可；“G”表示熔敷金属化学成分分类代号。344.3气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝根据《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110-2008）的规定，该类焊丝的型号是按熔敷金属的强度级别和化学成分类型命名的。焊丝型号的表示方法为ER××－×；字母“ER”表示焊丝，ER后面的两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度，短划“－”后面的字母或数字表示焊丝化学成分的分类代号。例：ER50-6其中“ER”表示焊丝，“50”表示熔敷金属的抗拉强度最小值为500MPA，“6”表示焊丝化学成分的分类代号。354.4保护气体4.4.1CO2气体性质：CO2气体是一种氧化性气体，在电弧高温作用下，CO2将分解成CO和原子态氧。CO2在标准状况下，相对密度为空气的1.5倍，由于它比空气重，因