§4焊接工艺基础 焊接是将两个分离的金属通过加热或加 热、加压,产生原子的结合与扩散作用而形成永久 性连接的工艺方法。 根据焊接原理,焊接可分为三大类: 1)熔焊利用局部加热,使焊件接头处熔化并加入填充金属, 待其冷却凝固后连接成整体的焊接方法,如气焊、电弧焊、 电渣焊、等离子弧焊和激光焊等。 (2)压焊利用加热或其它方法使金属接头处于半熔化或高塑 性状态,在足够的压力下产生塑性变形,通过原子间的结合 连结金属的方法,如电阻焊、摩擦焊等。 3)钎焊利用低熔点钎料被加热熔化,在焊件接头处与母材 相互扩散而形成焊接接头的方法。钎焊可分为软钎焊和硬钎 焊
§4 焊接工艺基础 焊 接 是将两个分离的金属通过加热或加 热、加压，产生原子的结合与扩散作用而形成永久 性连接的工艺方法。 根据焊接原理，焊接可分为三大类： ⑴ 熔焊 利用局部加热，使焊件接头处熔化并加入填充金属， 待其冷却凝固后连接成整体的焊接方法，如气焊、电弧焊、 电渣焊、等离子弧焊和激光焊等。 ⑵ 压焊 利用加热或其它方法使金属接头处于半熔化或高塑 性状态，在足够的压力下产生塑性变形，通过原子间的结合 连结金属的方法，如电阻焊、摩擦焊等。 ⑶ 钎焊 利用低熔点钎料被加热熔化，在焊件接头处与母材 相互扩散而形成焊接接头的方法。钎焊可分为软钎焊和硬钎 焊
§4焊接工艺基础§4手弧焊 焊接电弧及其冶金过程特点 1.焊接电弧 焊接电弧是在焊条与工件之间的介质中产生的强 烈而持久的放电现象。直流电焊时,电弧阳极区热量 占43%,阴极区占36%,弧柱区 占21%。用结构钢焊条焊接钢 焊条 材时,阳极区温度可达2600K, 阴极区温度可达2400K,弧柱 阴极区 区可达6000-8000K(如图4-1)。 工件 B以弧柱区 正接法:工件接正极,焊条接负 LW山∠阳极区 极;反接法:工件接负极,焊条 ++十十十 接正极。交流电弧焊时,两极 温度都在2500K左右。 图4-1焊接电弧
§4 焊接工艺基础 一. 焊接电弧及其冶金过程特点 §4.1 手 弧 焊 1. 焊接电弧 焊接电弧是在焊条与工件之间的介质中产生的强 烈而持久的放电现象。直流电焊时，电弧阳极区热量 占43%,阴极区占36%, 弧 柱区 占21%。用结构钢焊条焊接钢 材时, 阳极区温度可达2600K， 阴极区温度可达2400K, 弧柱 区可达6000～8000K(如图4-1)。 正接法: 工件接正极, 焊条接负 极; 反接法: 工件接负极, 焊条 接正极。交流电弧焊时, 两极 温度都在2500K左右
§4焊接工艺基础§4手弧焊 2.手弧焊的焊接过程 焊接方向 手弧焊的焊接过程如 图4-2: 熔渣气体 焊条 (1)电弧在焊条与被焊件 之间燃烧,电弧热使工件渣壳 熔滴 (基本金属)和焊条同时熔握 四熔池 化成熔池,焊条金属熔滴 借重力和电弧气体吹力焊件 的作用过渡到熔池中; (2)电弧还使焊条的药皮图42手孤焊过程示意图 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)当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的 熔池不断产生,最终形成连续的焊缝
§4 焊接工艺基础 §4.1 手 弧 焊 2. 手弧焊的焊接过程 手弧焊的焊接过程如 图4-2: (1) 电弧在焊条与被焊件 之间燃烧, 电弧热使工件 (基本金属)和焊条同时熔 化成熔池, 焊条金属熔滴 借重力和电弧气体吹力 的作用过渡到熔池中; (2) 电弧还使焊条的药皮 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) 当电弧向前移动时, 熔池冷却凝固而新的 熔池不断产生, 最终形成连续的焊缝
§4焊接工艺基础§4手弧焊 3.电弧焊的冶金过程特点 用涂料焊条进行焊接时,熔化金属、熔渣 和气体三者之间发生一系列冶金物理化学反应, 与一般的冶炼过程相比有如下特点: ①焊接电弧和熔池金属的温度高于一般的冶炼 温度,金属烧损严重,产生的有害杂质较多 ②金属熔池体积小,熔池四周是冷金属,凝固 速度快,各种反应为非平衡反应,容易产生 化学成分不均、气体和夹渣等缺陷
§4 焊接工艺基础 3. 电弧焊的冶金过程特点 用涂料焊条进行焊接时, 熔化金属、熔渣 和气体三者之间发生一系列冶金物理化学反应， 与一般的冶炼过程相比有如下特点： ① 焊接电弧和熔池金属的温度高于一般的冶炼 温度，金属烧损严重，产生的有害杂质较多； ② 金属熔池体积小，熔池四周是冷金属，凝固 速度快，各种反应为非平衡反应，容易产生 化学成分不均、气体和夹渣等缺陷。 §4.1 手 弧 焊
§4焊接工艺基础§4手弧焊 针对以上问题,提高焊缝质量的有效措施为: ①造成有效的保护,限制空气浸入焊接区。焊 条药皮、自动焊熔剂和惰性保护气体都起这 个作用; ②在焊条药皮中(或焊剂)中加入有用合金元素 (如铁、锰等)以保证焊缝的化学成分; ③在药皮或焊剂中加入锰铁、硅铁等进行脱氧 脱硫和脱磷
§4 焊接工艺基础 针对以上问题，提高焊缝质量的有效措施为： ① 造成有效的保护，限制空气浸入焊接区。焊 条药皮、自动焊熔剂和惰性保护气体都起这 个作用； ② 在焊条药皮中(或焊剂)中加入有用合金元素 (如铁、锰等)以保证焊缝的化学成分； ③ 在药皮或焊剂中加入锰铁、硅铁等进行脱氧、 脱硫和脱磷。 §4.1 手 弧 焊
§4焊接工艺基础§4手弧焊 电焊条 手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。 1.焊芯 焊芯起导电和填充焊缝金属的作用,其化学成分和杂质 含量直接影响焊缝质量.碳素钢焊芯材料见表4-1.可见,材 料中S、P含量很低,C含量也低,并且Si含量控制严格,这样 可减少焊接时产生气孔和夹渣 表4-1碳素钢焊接钢丝的牌号和化学成分 牌号 化学成分质量分数(% Fe Mn Si cr ni s p 用途 H08余 0.3 般 0.10 0.030200.300.04004焊接结构 0.55 H08A余 0.3≤≤ <<重要的 0.10 0.030.200.30.030.03焊接结构 0.55 H09MnA余085<<用做埋弧
§4 焊接工艺基础 §4.1 手 弧 焊 二. 电焊条 手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。 牌 号 化学成分[质量分数(%)] 用 途 Fe C Mn Si Cr Ni S P H08 余 ≤ 0.10 0.3 ～ 0.55 ≤ 0.03 ≤ 0.20 ≤ 0.30 ＜ 0.04 ＜ 0.04 一 般 焊接结构 H08A 余 ≤ 0.10 0.3 ～ 0.55 ≤ 0.03 ≤ 0.20 ≤ 0.3 ＜ 0.03 ＜ 0.03 重 要 的 焊接结构 H08-MnA 余 ≤ 0.10 0.8 ～ 1.10. ≤ 0.07 ≤ 0.20 ≤ 0.30 ＜ 0.03 ＜ 0.03 用 做 埋 弧 自动焊钢丝 1. 焊芯 焊芯起导电和填充焊缝金属的作用, 其化学成分和杂质 含量直接影响焊缝质量. 碳素钢焊芯材料见表4-1. 可见, 材 料中S、P含量很低, C含量也低, 并且Si含量控制严格, 这样 可减少焊接时产生气孔和夹渣. 表4-1 碳素钢焊接钢丝的牌号和化学成分
§4焊接工艺基础§4手弧焊 2.焊条药皮 药皮的作用是:①容易引弧和提高电弧的稳定性; ②造气、造渣包围和覆盖熔池,保护焊缝;③提供合 金元素渗入焊缝,保证焊缝的机械性能和焊接工艺 性能。药皮的配方及原材料的作用见表4-2 表4-2常用电焊条药皮配方 原料大菱长云金钛石白萤钛硅钼中纯木 名理苦 红白英 石土石母石粉砂泥石铁铁铁 锰碱屑 焊条结结 条号 碳锰铁 422147810 502156.567 31 13 2 12 217 结507521571812441 原料造气造 作用渣、稳弧造澄、稳弧造渣 脱氧、稳弧脱氧 造气 合金化、造渣
§4 焊接工艺基础 §4.1 手 弧 焊 2. 焊条药皮 原 料 名 焊 条号 大 理 石 菱 苦 土 长 石 云 母 金 红 石 钛 白 粉 石 英 砂 白 泥 萤 石 钛 铁 硅 铁 钼 铁 中 碳 锰 铁 纯 碱 木 屑 结422 14 7 8 10 25 10 11 13 2 结502 15 6.5 6 7 26.5 9 12 2 17 结507 52 1.5 7 18 12 4 4.5 1 原 料 作 用 造气、造 渣、稳弧 造渣、稳弧 造 渣 脱 氧、 合金化、造渣 稳弧 造气、 脱 氧 药皮的作用是：①容易引弧和提高电弧的稳定性； ②造气、造渣包围和覆盖熔池，保护焊缝；③提供合 金元素渗入焊缝， 保证焊缝的机械性能和焊接工艺 性能。药皮的配方及原材料的作用见表4-2。 表4-2 常用电焊条药皮配方
§4焊接工艺基础§4手弧焊 3.焊条的种类及编号 焊条按牌号分为结构钢焊条、不锈钢焊条、 堆焊焊条、铸铁焊条等十大类.如结构钢焊条的 牌号:结422,“结”表示结构钢焊条,“42”表示 焊缝金属抗拉强度最低值的1/10(即420MPa),最 后的“2”表示药皮类型为钛钙型,属于酸性焊条, 交直流电两用. 焊条钢芯的直径即焊条直径,最小的为04 mm,最大的为9mm,以直径为32~5mm的应 用最广
§4 焊接工艺基础 §4.1 手 弧 焊 3. 焊条的种类及编号 焊条按牌号分为结构钢焊条、不锈钢焊条、 堆焊焊条、铸铁焊条等十大类. 如结构钢焊条的 牌号: 结422, “结”表示结构钢焊条, “42”表示 焊缝金属抗拉强度最低值的1/10(即420MPa),最 后的“2”表示药皮类型为钛钙型, 属于酸性焊条, 交直流电两用. 焊条钢芯的直径即焊条直径，最小的为0.4 mm，最大的为9mm，以直径为3.2～5mm的应 用最广
§4焊接工艺基础§4手弧焊 焊条按熔渣化学性能分为酸性焊条和碱性焊条。 酸性焊条药皮中主要含有SO2、TO2、MnO等 和少量有机物,熔渣呈酸性,熔渣的氧化性较强,合 金元素烧损较大。焊缝中氧、氮含量较高,脱硫能力 差,且氢含量较多,焊缝塑性、韧性差,易产生裂纹 但酸性焊条稳弧性好,焊接操作工艺性好,价格较低, 交直流两用,应用广泛 碱性焊条药皮中含有较多的CaO、FeO、MnO、 Na2O等,熔渣呈碱性,属低氢焊条,焊缝抗裂性好 常用直流电弧焊。结构钢焊条牌号中末位数字为1~5 的属酸性焊条,6、7为碱性焊条;1~6可交直流两用 7只能直流焊
§4 焊接工艺基础 §4.1 手 弧 焊 焊条按熔渣化学性能分为酸性焊条和碱性焊条。 酸性焊条药皮中主要含有SiO2、TiO2、MnO等 和少量有机物，熔渣呈酸性，熔渣的氧化性较强，合 金元素烧损较大。焊缝中氧、氮含量较高，脱硫能力 差，且氢含量较多，焊缝塑性、韧性差，易产生裂纹。 但酸性焊条稳弧性好，焊接操作工艺性好，价格较低， 交直流两用，应用广泛。 碱性焊条药皮中含有较多的CaO、FeO、MnO、 Na2O等，熔渣呈碱性，属低氢焊条，焊缝抗裂性好。 常用直流电弧焊。结构钢焊条牌号中末位数字为1～5 的属酸性焊条，6、7为碱性焊条；1～6可交直流两用， 7只能直流焊
§4焊接工艺基础§4手弧焊 4.焊条的选用原则 焊条的种类很多,各有其适用范围,通常是根 据焊件化学成分、机械性能、抗裂性、耐腐蚀性以 及高温性能等要求,选用相应的焊条类型及牌号。 ①对低碳钢和普通低合金钢结构,一般按钢材强度 等级来选用相应焊条。应注意两者强度等级的区 别 ②同一等级的酸性焊条或碱性焊条的选用,主要 考虑焊接件的结构形状(简单或复杂)、钢板厚度、 载荷性质(动载或静载)和钢材的抗裂性能而定
§4 焊接工艺基础 §4.1 手 弧 焊 4. 焊条的选用原则 焊条的种类很多，各有其适用范围，通常是根 据焊件化学成分、机械性能、抗裂性、耐腐蚀性以 及高温性能等要求，选用相应的焊条类型及牌号。 ① 对低碳钢和普通低合金钢结构，一般按钢材强度 等级来选用相应焊条。应注意两者强度等级的区 别。 ② 同一等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要 考虑焊接件的结构形状(简单或复杂) 、钢板厚度、 载荷性质(动载或静载) 和钢材的抗裂性能而定