高速GMAW焊接熔池形态及驼峰焊道形成与抑制机理的研究

一、项目名称

二、申报奖种

自然科学奖

三、推荐单位

山东大学

四、项目简介

熔化极气体保护电弧焊接（GMAW）在当今制造业各类焊接方法的应用中居于主导地位。但当GMAW焊接速度超过临界值时，会出现驼峰焊道等成形缺陷，严重制约了焊接生产效率的提高。研究GMAW焊接速度提高时熔池形态的变化及其对驼峰焊道形成机制的影响规律，进而提出可行的抑制驼峰焊道的技术措施，对于大幅度提高焊接生产效率具有重要的理论意义和工程实用价值。

本项目深入分析了高速GMAW焊接过程物理特点（熔池严重几何变形、复杂受力受热状态、不稳定流体动力学状态、不均匀液态金属堆积等）与驼峰焊道成形缺陷间的内在联系，将熔池形态与驼峰焊道形成及抑制机理的研究有机地结合在一起，采用过程检测、数值模拟与工艺实验相结合的方法，系统研究高速GMAW焊接条件下熔池传热、传质、传量过程，构建了高速焊接熔池形态数值模型，定量分析焊接工艺参数-熔池形态-焊缝成形之间的内在关系，揭示了驼峰焊道成形缺陷的产生与抑制机理。主要发现点如下：

（１）通过高速GMAW焊接过程中熔池流态的视觉检测，提出了驼峰焊道的形成机理；发现熔池内后向液体流的动量与熔池尾部液态金属的表面张力，是导致GMAW高速焊接驼峰焊道成形缺陷的主要因素。

（２）根据最小能量原理，推导出完备的全熔透GTAW熔池上、下表面的耦合变形方程；在此基础上，给出了高速焊接熔池大表面变形的描述方程，揭示了GMAW焊接作用力-熔池表面变形-填充金属量间的相互作用机制。

（３）基于高速GMAW时驼峰焊道形成过程的实验观测结果，充分考虑熔

池内后向液体流的动量和热焓量，在熔池表面变形方程中加入后向液体流的动能项，并综合考虑熔滴热焓在整个熔池中的分布模式，建立了高速GMAW驼峰焊道形成过程的数理模型。定量分析了不同工艺条件下高速GMAW焊接时驼峰焊道的形成机制。

（4）建立了熔滴过渡动态过程的数理模型，熔滴长大和脱离过程的数值分析结果表明，通过激发熔滴振荡来促进熔滴过渡可提高焊接过程的稳定性。提出熔滴过渡主动控制模式，为实现GMAW高速焊接工艺参数的优化匹配提供了理论依据。

（5）研发了双电源双电极熔化极气体保护焊（DE-GMAW）的实验平台，抑制了驼峰焊道，实现了DE-GMAW高速焊接。建立了DE-GMAW高速焊有限元三维数学模型，揭示了DE-GMAW高速焊对驼峰焊道成形缺陷的抑制机理。

10篇代表性论文先后被国际著名同行专家学者正面引用和评述，被他引338次，其中SCI他引125次。引用者包括中国工程院院士、韩国工程院院士以及国际生产工程学会、国际焊接学会、美国物理学会、美国机械工程师学会、美国焊接学会、电气电子工程师学会、英国机械工程师学会的会士(Fellow)等著名同行学者。项目第一完成人被评价为“一直是各类焊接过程多物理场模型研发的开拓者和引领者”，2017年当选为美国焊接学会会士（AWS Fellow）。

五、主要完成人情况表

1、姓名：武传松排名： 1 技术职称：教授

工作单位：山东大学

完成单位：山东大学

对本项目技术创造性贡献：

本项目负责人。主持立项、研究方案和技术路线制定、研究计划实施等各项工作。是10篇代表性论文的通讯作者，其中7篇是第一作者。对发现点1的贡献是：提出驼峰焊道形成机理，支撑材料见代表性论文[6][7]。对发现点2的贡献是：推导出完备的全熔透GTAW熔池上、下表面的耦合变形方程，支撑材料见

代表性论文[3]。对发现点3的贡献是：发现点2是发现点3的理论基础，支撑材料见代表性论文[8][9]。对发现点4的贡献是：提出熔滴过渡主动控制模式，支撑材料见代表性论文[4][5]。对发现点5的贡献是：揭示了 DE-GMAW高速焊对驼峰焊道成形缺陷的抑制机理，支撑材料见代表性论文[1][2][10]。

曾获科技奖励情况：

（1）“焊接熔池形态及其热过程的数值模拟研究”，教育部自然科学奖一等奖，2000年，第一完成人。

（2）“焊接电弧阳极边界层物理传输机理的研究”，教育部自然科学奖二等奖，2004年，第一完成人。

（3）“DMX—1型电子模拟式手弧焊工培训器”，航空航天工业部科技进步二等奖，1992年，第一完成人。

2、1、姓名：陈姬排名： 2 技术职称：副教授

工作单位：山东大学

完成单位：山东大学

对本项目技术创造性贡献：

对发现点3的贡献是：根据高速GMAW焊接过程的特点，建立高速GMAW焊接熔池瞬时行为的数值分析模型。考虑熔池后向液体流对熔池表面变形的影响，推导出含有后向液体流动能项的熔池表面变形方程，提出了较为符合高速GMAW焊接过程特点的熔滴热焓分布模式，定量揭示了高速GMAW焊接时驼峰焊道的形成机制。支撑材料见代表性论文[8][9]。

曾获科技奖励情况：无

3、1、姓名：陈茂爱排名： 3 技术职称：教授

工作单位：山东大学

完成单位：山东大学

对本项目技术创造性贡献：

对发现点4的贡献是：利用“质量－弹簧”理论建立了熔滴过渡的动态模型。计算了焊接电流、熔滴振荡速度、外部作用力等对熔滴过渡行为的影响，并分析了熔滴过渡方式随焊接电流的变化规律。分析了熔滴在长大过程中的振荡和脱离，并讨论了熔滴振荡频率的影响因素和振荡激发电流、过渡激发电流的大小及施加时刻对熔滴过渡的影响。支撑材料见代表性论文[4][5]。

曾获科技奖励情况：

（1）“异种材料焊接区组织结构与性能的相关性”，教育部自然科学一等奖，2006，第三位。

（2）“绿色环保阻燃铸造镁铝合金的研究与开发”，山东省科技进步二等奖，2005，第二位。

4、1、姓名：胡志坤排名： 4 技术职称：其他

工作单位：奥钢联伯乐焊接（中国）有限公司

完成单位：山东大学

对本项目技术创造性贡献：

对发现点1的贡献是：高速GMAW焊接过程实验及熔池流态视觉检测与分析，获得了高速GMAW焊接过程中熔池表面形态的演变信息；通过上坡焊/下坡焊（利用重力改变熔池后向液体流的速度）以及不同配比的保护气体成分（改变熔池液态金属表面张力）的工艺实验，证明：熔池中动量很大的“后向液体流”及熔池尾部液态金属存在较大的表面张力，是产生驼峰焊道的两个关键性核心要素。支撑材料见代表性论文[6][7]。

曾获科技奖励情况：无

六、代表性论文专著目录

1. Wu C.S.*; Zhang M.X.; Li K.H.; Zhang Y.M. Numerical analysis of double-electrode gas metal arc welding process. Computational Materials Science, 2007(39):416-423.(SCI, IF=

2.530)

2.Wu C. S.*; Hu Z. H.; Zhong L. M. Prevention of humping bead associated with high welding speed by double-electrode gas metal arc welding. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2012(63):573-581. (SCI, IF=2.601)

3. Wu C. S.*; Chen J.; Zhang Y. M. Numerical analysis of both front- and back-side deformation of fully-penetrated GTAW weld pool surfaces. Computational materials science, 2007(39):635-642. (SCI, IF=2.530)

4. Wu C.S.*; Chen M.A.; Lu Y.F. Effect of current waveforms on metal transfer in pulsed gas metal arc welding. Measurement Science and Technology, 2005(16):2459-246

5. (SCI, IF=1.685)

5. Wu C.S.*; Chen M.A.; Li S.K. Analysis of excited droplet oscillation and detachment in active control of metal transfer. Computational Materials science, 2004(31):147-154. (SCI, IF=2.530)

6. 胡志坤; 武传松*. 高速MAG电弧焊驼峰焊道产生过程的实验研究. 金属学报, 2008(44):1445-1449. (SCI, IF=0.704)

7. Wu C.S.*; Hu Z.K.; Zhang Y.M. Suppression of weld-bead defects and increase in the critical welding speed during high-speed arc welding. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part B - Journal of Engineering Manufacture, 2009(223):751-757. (SCI, IF=1.445)

8. Chen J.; Wu C.S.*. Numerical analysis of forming mechanism of hump bead in high speed GMAW. Welding in the World, 2010(54):286-291. (SCI, IF=1.206)

9. 陈姬; 武传松*. 高速GMAW驼峰焊道形成过程的数值分析. 金属学报, 2009(45):1070-1076. (SCI, IF=0.704)

10. 武传松*; 张明贤; 李克海; 张裕明. DE-GMAW高速电弧焊工艺机理的研究. 金属学报, 2007(43):663-667. (SCI, IF=0.704)

焊缝裂纹的原因

有时候我发现焊道会有裂纹，这是怎么产生的，如何解决这问题？裂纹焊缝中原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。 A、.裂纹的分类根据裂纹尺寸大小,分为三类:(1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。从产生温度上看,裂纹分为两类: (1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。 (2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为: (1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。（2）层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。 (3)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。 B、.裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。 C、.热裂纹(结晶裂纹) (1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓"液态薄膜",在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。 3 焊接缺陷及对策热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中 (2)影响结晶裂纹的因素 a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。 b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会； c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这飞部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。

焊接作业规程指导指导方案

精心整理 2019年－9月焊接作业指导书（一）、电焊作业指导书为确保生产、安装和服务的质量，使生产过程在受控状态下进行，根据国家职业技能鉴定教材内容，结合我处电焊作业实际情况，特制定电焊作业工艺规范。一、对人员、设备、安全的要求 1发的特殊工种操作证方能上岗作业。 2求，正确执行安全技术操作规程。 3 A 1、平焊：平焊是在水平面上任何方向进行焊接的一种操作方法。由于焊缝处在水平位置，溶滴主要靠自重过度，操作技术比较容易掌握，可以选用较大直径焊条和较大焊接电流，生产效率高，因此在生产中应用较为普遍。如果焊接工艺参数选择和操作不当，打底时容易造

成根部焊瘤或未焊透，也容易出现熔渣或熔化金属混杂不清或溶渣超前而引起的夹渣。常用平焊有对接平焊、T形接头平焊和搭接接头平焊。 2、立焊：是在垂直方向进行焊接的一种操作方法，由于受重力作用，焊条溶化所形成的溶滴及溶池中的金属要下淌，造成焊缝成形困难，质量受影响。因此，立焊时选用的焊条直径和焊接电流均应小于平焊，并采用短弧焊接。 3 4 B 钢和低合金钢主要是按等强原则选择焊条的强度级别，对一般结构选择酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。（见表1—1—1） C、焊电源种类和极性的选择手弧焊时采用的电源有交流和直流两大类，根据焊条的性质进行选择。通常，酸性焊条可同时采用交、直流两种电源，一般优先选用交流弧焊机。 2019年－9月

碱性焊条常采用反接、酸性焊条如使用直流电源时通常采用正接。采用低压高流电源，一般电焊机容量多在5～45仟伏安之间。 D、焊条直径可根据焊件厚度进行选择，厚度越大，选用的焊条直径应越粗，见表1—1。但厚板对接接头坡口打底焊要选用较细焊条，另外接头形式不同， 2019年－9月

低合金钢(16Mn)焊接工艺特点

低合金钢(16Mn)在钢结构中的焊接工艺特点摘要：低合金钢(16Mn)中，16Mnq与Q345是最典型的两种钢材，分别运用于桥梁与建筑钢结构。如何采用正确的焊接工艺来保证该类钢材的焊接质量，是本文讨论的重点。关键词：钢结构低合金钢单面焊双面成形焊接工艺层状撕裂在承重钢结构中，经常采用掺加合金元素的低合金钢，其强度高于碳素结构钢，它的强度增加不是靠增加含碳量，而是靠加入合金元素的程度。所以，其韧性并不降低。低合金钢（16Mn）的综合性能较好，在钢结构领域已广泛使用。 1：16Mnq钢焊接工艺 16Mnq钢是广泛运用于钢桥梁的低合金钢，该钢材以热轧状态交货化学成分与力学性能见表1，2：表1 表2 由碳当量公式：Ceq(%)=C+1/6Mn+1/24Si可知该钢焊接性接近中碳钢，因而在施焊过程中要防止因淬硬带来的微裂纹等缺陷。 1.1 单面焊双面成形图1 单面焊双面成形示意图（1：二氧化碳气体保护打底焊 2：二氧化碳气体保护中间层焊 3；埋弧直动焊盖面）

1.1.1 板缝间隙通过焊接工艺试验发现：当板缝间隙过窄，小于6毫米时，则二氧化碳气体保护打底焊焊丝无法摆动，焊缝反面成型不规则，反面余高过高。当板缝间隙大于8毫米时，则显过宽，容易产生夹渣与边缘未融合以及焊缝收缩量大现象。同时，板缝间隙过宽，二氧化碳气体保护焊丝摆动大，焊缝融敷金属受二氧化碳气体保护效果差，焊工也难于控制其面焊接质量。板缝间隙过宽，还会造成埋弧直动焊一次盖面不能彻底盖住，造成偏焊，达不到焊接质量要求。当板缝间隙处于6~8毫米时，再配合适当的运条方法，则能避免上述问题出现，达到焊接质量要求。 1.1.2 打底层数和运条方法对于8~14毫米间板厚，如果只进行一层二氧化碳气体保护打底焊，则易造成埋弧直动焊盖面时烧穿。所以，需采取两层二氧化碳气体保护打底。但当板薄且运条方式不正确，又易造成打底焊焊缝高于母材，对埋弧直动焊盖面带来困难。在实际施焊过程中，第一道二氧化碳气体保护打底焊需采用前月牙形右焊法，见图2。图2 前月牙形右焊法此种运条方法易保证焊接时不断弧，焊丝突然送进时，不对陶瓷衬垫造成破坏。第二道二氧化碳气体保护打底焊需采用后月牙左焊法，见图3。图3 后月牙左焊法此种运条方法易保证埋弧直动焊盖面所需深度，也易避免坡口边缘产生夹渣和未融合。 1.1.3 接头处理方法由于16Mnq钢淬硬带来的微裂纹趋向大,易出现弧坑裂纹与缩孔。在收弧时，要采用慢收弧方法，并对这种冷接头采取打磨处理，将弧坑微裂纹与缩孔磨出，并将端部打磨成1：5的斜坡。当要进行下次施焊时，要对其预热处理。对于端部和收尾，要求每条焊缝必须安置与正式焊缝同材质同坡口的引熄弧板。同时，焊接

关于焊接熔池表面凝固速率测量的方法探究

关于焊接熔池表面凝固速率测量的方法探究摘要：随着我国经济的迅速发展，我国的工业取得了巨大的发展与进步。而在工业生产与测量中，进行对于焊接熔池表面温度与凝固速率的测量计算是必不可少的。目前状况下，国内对于其的测算方法基本上都是数值模拟法。这一方法主要是通过分析测算出相应的值，然而，在实际的情况中，往往出现选择的数学模型与实际的过程不完全符合，有事甚至差距过大。这样一来，其准确性就会大打折扣。我们研究的课题是：焊接熔池表面凝固速率测量的新方法分析。为了完成我们的课题研究，我们组织设计了一项工艺，可以进行低糖钢的激光点焊，可以较为清晰的显示出液态的熔池回缩凝固的整个过程。凭借这一设计，我们开展对于焊接熔池表面温度与凝固速率的测量计算以及相应的分析。对于其表面温度的测量，主要运用的是红外辐射测温法。而对于熔池表面的速率测量，主要是先对信息进行相应的提取与采集，抓住其特征，进行对于凝固速率的推算。然后进一步的进行工艺实验，验证熔池表面凝固速率与直径之间的相应关系。关键词：焊接熔池表面温度凝固速率红外测温法低碳钢 1、红外线测温法由于传统的数值模拟法存在一定的弊端，这一方法主要是通过分析测算出相应的值，然而，在实际的情况中，往往出现选择的数学模型与实际的过程不完全符合，有事甚至差距过大。因此，在我们的课题研究中，所采用的方法是红外线测温法。 1.1红外测温原理运用红外线进行温度的测量，是一种非接触测量方法，也就是说测温的对象不会接触到测温的元件，其主要是通过热辐射来进行对于温度的测量的。要想正确而有效的使用红外测温仪，就必须先对红外测温仪进行一定程度上的了解。主要了解其工作的原理、相应的技术指标、进行工作时所需要的环境以及条件以及对其的操作以及维修。红外测温仪的构成其实并不复杂，它主要是由几大部分组成的，分别是光学系统、光电探测器、信号放大器以及信号的处理、显示输出。各个部分有着不同的分工，进行着不同的工作。光学系统的主要作用是进行对于相应的红外辐射能量的聚集，而红外测温仪的光学零件以及其放置的位置决定了其视场是否广泛。当光学系统进行了一定程度上的红外能量聚集时，就会发生相应的能量转换，主要是红外能量转换成了电信号。而这一信号，就是好温度值的来源，这一信号经过红外测温仪内部的放大器以及相应的信号处理电路的处理，并进行了算法运算以及校正后，就会转化成相应的温度值。而红外测温仪的使用环境也需要进行考虑，因为温度、污染等都有可能对其正常工作进行一定的干扰，这样就会影响到所测值的精确性。当物体处于稳定在绝对零度以上的状态时，内部相应的带电粒子发生运动，这样一来，就会向外部发射出能量，而这种能量的发射是以波长各不相同的电磁波形式进行的。波长一共涉及了三个光区，分别是紫外光区、可见光区以及红外光区。然而，其大部分还是处于红外光区内。根据相关的研究表明，物体相应的红外辐射的波长分布与物体表面温度关系密切。根据这一信息，我们只需要对红外线能量进行捕捉测量，就可以准确地测算出物体的表面温度。 1.2对于材料发射率的标定关于材料的发射率，它与多个因素存在着密切的联系，主要是与物体的表面

焊接横向裂纹产生的原因及控制

焊接横向裂纹产生的原因及控制焊接横向裂纹产生原因主要有以下几个方面： 1、应力作用。即钢管成型后的残余应力和焊接应力。 2、焊接工艺不合理。如焊缝成形系数过小、预热温度不够或未进行焊前预热、焊接线能量过大、焊接后热处理不当、保温时间太短等。 3、由于氢的存在。如焊剂烘干不够，预热温度不充分或未进行焊前预热、以及多层焊的层间温度不够。 4、冶金因素。焊接过程中有低熔点杂质进入，如铜及铜合金。铜的来源主要有焊丝表面所镀的用于防止焊丝锈蚀的铜，或者导电嘴、铜合金导电杆内壁被磨损产生的铜。这些铜屑从导电嘴内孔进入焊剂，在焊接过程中接触焊接熔池导致横向裂纹。控制措施： 1、焊管成型。为了合理控制残余应力，不仅需要采用针对性的设备和工艺，还需要在钢管成型前进行必要的成型工艺评定，对成型的设备、材料、产品的规格、预弯的程度、成型的速度、成型的压力、参数等进行试验和评定，合格后方进行焊管成型。 2、焊前预热。要根据具体的材质、具体的工作环境确定预热及层间温度。 3、焊接工艺。 1）埋弧焊时，为了减少焊接热输入，不建议采用多丝焊，建议尽量采用单丝多道焊，焊道平行排列，且每条焊道的宽度控制在15min以内；层间温度控制在110-250℃。 2）严格控制焊道宽度焊道越宽，产生横裂的可能性越大。焊接时，要尽量地采用窄焊道，多分道，减少焊道宽度，减少热输入。 4、焊接材料 1）焊丝。选择低强度的焊丝，这样可以适当降低焊缝的碳当量，提高焊缝的塑性，有助于减少焊接裂纹的产生。同时注意使用不镀铜的焊丝，防止铜或铜合金进入焊缝熔池。另外需要注意防潮和防生锈。 2）焊剂。焊剂在使用前必须按照焊剂厂家推荐的烘干工艺烘干，烘干后在烘箱内进行保温，不可烘干后就倒出来，防止受潮。及时对使用中的焊剂进行磁选，磁选后放进保温桶中储存，防止在空气中受潮。及时更换焊剂，防止流落到焊剂内的铜及铜合金交换污染。 3）焊后保温、缓冷。春秋两季，焊接好后可以在室温下直接暴露在空气中缓冷。春冬两季，焊接好以后可以在室温下用保温棉把焊缝两面覆盖，在空气中缓冷。 4) 消氢处理。具体做法：焊接完成后立即用陶瓷电热毯对焊缝及其附近区域加热至200℃，保温2h后关电缓冷。

手持激光焊接行业分析

手持焊接行业分析 2018年下半年以来，手持式的激光焊接逐渐受到欢迎，并且成为了今年上半年激光焊接市场的一个亮点，2019年工博会上各家激光设备也纷纷展出了手持激光焊接设备。以目前手持激光焊的技术水平和应用场景，最有可能替代的正是TIG焊机(氩弧焊机)市场。氩弧焊机单台价值量仅2000元，而手持激光焊设备单台价值量高达12万元。综合考虑效率提升、单台价格等因素，若每年有10%的氩弧焊机被手持激光焊设备替代，则年均手持激光焊需求量约为40000台，市场规模高达48亿元。焊接速度快，比传统焊接快2-10倍，一台机器一年至少可以省2个焊工。焊接可以分为熔化焊、压力焊及钎焊。熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不用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。激光焊属于熔化焊的一种。手持激光焊接机一般由激光器(一般配500-1500W光纤连续激光器)、冷水机组、控制软件、激光焊接头、光纤等部件组成。配套1000W激光器的焊接设备价格在10万元左右，配套1500W激光器的焊接设备价格在13万元左右。

手持激光焊发展时间尚短，应用的领域集中在钣金、机箱、水箱、配电箱等机柜、橱柜厨卫、不锈钢门窗护栏等复杂不规则、不需要夹具的焊接工序，在这些应用场景中取代了传统氩弧焊、电焊在薄不锈钢板、铁板、铝板等金属材料方面的焊接。未来，激光手持焊设备形成标准后，可应用于轨道交通、航空航天、汽车制造等支柱行业。设备市场空间巨大，带动中低功率光纤激光器需求据中国电器工业协会电焊机分会年度报告数据，2018年各类电焊机总销量(56家协会成员企业)374万台，其中直流手工弧焊机占比49.4%， MIG/MAG熔化极气体保护弧焊机占比23.7%，TIG焊机(氩弧焊机)占比10.2%，交流弧焊机占比6.3%。主流焊机中，直流焊机主要用在制造压力容器锅炉、管道等。交流焊机主要用于针对钢板的电焊作业。埋弧焊主要的焊接物体是大梁、桥梁等其他钢结构件这类比较厚的钢体材料。气体保护焊，包括二氧化碳保护焊和氩弧焊，对有色金属以及对2MM以下的薄板进行焊接。从设备特性和下游应用来看，手持激光焊主要替代的是氩弧焊的市场。据中国电器工业协会电焊机分会年度报告数据，2018年TIG焊机(氩弧焊机)总销量38.22万台，同比下降7.1%，价值量7.6亿元，同比下降

焊接的工艺特点及流程介绍

可通过与波峰焊的比较来了解选择性焊接的工艺特点。两者间最明显的差异在于波峰焊中PCB的下部完全浸入液态焊料中，而在选择性焊接中，仅有部分特定区域与焊锡波接触。由于PCB本身就是一种不良的热传导介质，因此焊接时它不会加热熔化邻近元器件和PCB 区域的焊点。在焊接前也必须预先涂敷助焊剂。与波峰焊相比，助焊剂仅涂覆在PCB下部的待焊接部位，而不是整个PCB。另外选择性焊接仅适用于插装元件的焊接。选择性焊接是一种全新的方法，彻底了解选择性焊接工艺和设备是成功焊接所必需的。选择性焊接的流程典型的选择性焊接的工艺流程包括：助焊剂喷涂，PCB预热、浸焊和拖焊。助焊剂涂布工艺在选择性焊接中，助焊剂涂布工序起着重要的作用。焊接加热与焊接结束时，助焊剂应有足够的活性防止桥接的产生并防止PCB产生氧化。助焊剂喷涂由X/Y机械手携带PCB通过助焊剂喷嘴上方，助焊剂喷涂到PCB待焊位置上。助焊剂具有单嘴喷雾式、微孔喷射式、同步式多点/图形喷雾多种方式。回流焊工序后的微波峰选焊，最重要的是焊剂准确喷涂。微孔喷射式绝对不会弄污焊点之外的区域。微点喷涂最小焊剂点图形直径大于2mm，所以喷涂沉积在PCB上的焊剂位置精度为±0.5mm，才能保证焊剂始终覆盖在被焊部位上面，喷涂焊剂量的公差由供应商提供，技术说明书应规定焊剂使用量，通常建议100%的安全公差范围。预热工艺在选择性焊接工艺中的预热主要目的不是减少热应力，而是为了去除溶剂预干燥助焊剂，在进入焊锡波前，使得焊剂有正确的黏度。在焊接时，预热所带的热量对焊接质量的影响不是关键因素，PCB材料厚度、器件封装规格及助焊剂类型决定预热温度的设置。在选择性焊接中，对预热有不同的理论解释：有些工艺工程师认为PCB应在助焊剂喷涂前，进行预热；另一种观点认为不需要预热而直接进行焊接。使用者可根据具体的情况来安排选择性焊接的工艺流程。焊接工艺选择性焊接工艺有两种不同工艺：拖焊工艺和浸焊工艺。选择性拖焊工艺是在单个小焊嘴焊锡波上完成的。拖焊工艺适用于在PCB上非常紧密的空间上进行焊接。例如：个别的焊点或引脚，单排引脚能进行拖焊工艺。PCB以不同的速度及角度在焊嘴的焊锡波上移动达到最佳的焊接质量。为保证焊接工艺的稳定，焊嘴的内径小于6mm。焊锡溶液的流向被确定后，为不同的焊接需要，焊嘴按不同方向安装并优化。机械手可从不同方向，即0°～12°间不同角度接近焊锡波，于是用户能在电子组件上焊接各种器件，对大多数器件，建议倾斜角为10°。与浸焊工艺相比，拖焊工艺的焊锡溶液及PCB板的运动，使得在进行焊接时的热转换效率就比浸焊工艺好。然而，形成焊缝连接所需要的热量由焊锡波传递，但单焊嘴的焊锡波质量小，只有焊锡波的温度相对高，才能达到拖焊工艺的要求。例：焊锡温度为275℃～300℃，拖拉速度10mm/s～25mm/s通常是可以接受的。在焊接区域供氮，以防止焊锡波氧化，焊锡波消除了氧化，使得拖焊工艺避免桥接缺陷的产生，这个优点增加了拖焊工艺的稳定性与可靠性。https://www.360docs.net/doc/ac15454082.html,机器具有高精度和高灵活性的特性，模块结构设计的系统可以完全按照客户特殊生产要求来定制，并且可升级满足今后生产发展的需求。机械手的运动半径可覆盖助焊剂喷嘴、预热和焊锡嘴，因而同一台设备可完成不同的焊接工艺。机器特有的同步制程可以大大缩短单板制程周期。机械手具备的能力使这种选择焊具有高精度和高质量焊接的特性。首先是机械手高度稳定的精确定位能力(±0.05mm)，保证了每块板生产的参数高度重复一致；其次是机械手的5维运动使得PCB能够以任何优化的角度和方位接触锡面，获得最佳焊接质量。机械手夹板装置上安装的锡波高度测针，由钛合金制成，在程序控制下可定期测量锡波高度，通过调节锡泵转速来控制锡波高度，以保证工艺稳定性。尽管具有上述这么多优点，单嘴焊锡波拖焊工艺也存在不足：焊接时间是在焊剂喷涂、预热和焊接三个工序中时间最长的。并且由于焊点是一个一个的拖焊，随着焊点数的增加，焊接时间会大幅增加，在焊接效率上是无法与传统波峰焊工艺相比的。但情况正发生着改变，多焊嘴设计可最大限度地提高产量，例如，采用双焊接喷嘴可以使产量提高一倍，对助焊剂也同样

焊接熔池结晶的一般规律

焊接熔池结晶的一般规律焊接时，熔池金属的结晶与一般炼钢时钢锭的结晶一样，也是在过冷的液体金属中，首先形成晶核和晶核长大的结晶过程。生核热力学条件是过冷度而造成的自由能降低；生核的动力学条件是自由能降低的程度。从金属学的结晶理论可知：金属的结晶过程必须是液态金属的温度降低到“理论结晶温度”以下才能进行。液态金属缓慢冷却时，当温度降到某一点便开始结晶，直到全部结晶成固态金属为止。在缓慢冷却条件下，结晶时由于放出“结晶潜热”，补偿了热的损失，所以在冷却曲线上便出现了一个水平台，平台对应的温度即为纯金属的“理论结晶温度”T。在实际生产中，总是具有一定的冷却速度，有时甚至很大，在这种情况下，纯金属的结晶过程在一定的温度过冷下才能进行。T1低于T0过冷度，冷却速度越大，则所测得的实际结晶温度越低，过冷度越大。从图中还可以看出，液态金属座结晶开始到结晶完了是需要一定时间，这就体金属中产生一批晶核，然后这些晶核就吸附周围液体中的原子面成长，同时，还会有新的晶核不断从液体金属中产生，长大，直到全部液体都转变为固体，最后形成由许多外形不规则的晶粒所组成的多晶体。结晶过程就是由晶核的产生和成长两个基本过程所组成。

1、生核熔池中晶核的生成分为：非自发晶核、自发晶核。形成两种晶核都需要能量 1）自发晶核自发临界晶核所需的能量 23316Fr Er ?= πσб：新相与液相间的表面张力系数。 ΔFr ：单位体积内液固两相自由能之差。 2）非自发形核 () 4cos cos 32316`323 θθπσ+-?=r F k E ？ θ：非自发晶核的浸润角见图3-3 θ=0℃ E K `=0 液相中早有悬浮的质点或现成表面。它们本身就是晶核。当θ=180°，E K `= E K 自发晶核θ=0 ～180°时，E K `/ E K =0～1说明非自发形核所需能量小于自发晶核。θ角的大小决定新相晶核与现成表面之间的表面张力。若新核与液相中厚有现成表面固体粒子的晶体结构越相似表面张力越小，θ越小，E K `越小。

焊接的六大缺陷,产生原因、危害

焊接的六大缺陷，产生原因、危害、预防措施都在这了一、外观缺陷外观缺陷（表面缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。 A、咬边是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因：是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。咬边的预防：矫正操作姿势，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯)，焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物堵塞。防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。C、凹坑

凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑)，仰立、横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。 D、未焊满未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细，运条不当等会导致未焊满。未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。 E、烧穿烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺。焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。防治措施：选用较小电流并配合合适的焊接速度，减小装配间隙，在焊缝背面加设垫板或药垫，使用脉冲焊，能有效地防止烧穿。 F、其他表面缺陷 (1)成形不良指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。 (2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。 (3)塌陷单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。 (4)表面气孔及弧坑缩孔。 (5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。二、气孔和夹渣

激光焊接的未来与前景

激光焊接的未来与前景激光焊接前景摘要：焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。激光技术涉及材料学、力学、计算机科学等。研发是一个消耗的过程，其投入要求高，资金回收期较长。单靠企业研发，速度很难跟上，于是有一部分压力转移到国家科研机构。所以产业化需要强大的经济实体后盾和政策支持。关键词：焊接技术关键制造工艺激光焊接产业化焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。中国2005年钢产量达到3．49亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢量也突破1．3亿吨，相当于美国一年的钢产量，成为世界上空前最大的焊接钢结构制造国。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。例如三峡水利枢纽的水电装备就是一套庞大的焊接系统，包括导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座等，其中马氏体不锈钢转轮直径10．7m 高5．4m 重440t，为世界最大的铸－焊结构转轮。该转轮由上冠、下环和13或15个叶片焊接而成，每个转轮的焊接需要用12t焊丝，耗时4个多月。神舟6号飞船的成功发射与回收，标志着中国航天事业的巨大进步，其中两名航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化装置的加氢反应器，直径5．5m 长62m 厚337mm 重2060t，为当今世界最大、最重的锻－焊结构加氢反应器，采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我国造船的总吨位达到1212万吨，占世界造船总量的17％，居于日、韩之后，稳居世界第三位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。国内制造的30万吨超级油轮、新型5668标箱集装箱船、15万吨散装货船，以及为世界瞩目的，被称为“中华第一盾”的170舰，都是中国造船界的骄傲，船体是典型的板－焊结构。另外，上海中泸浦大桥是世界最长的全焊钢拱桥；国家大剧院的椭球型穹顶是世界最重的钢结构穹顶；奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重4万多吨，也是世界之最。这些大型结构都是中国焊接制造的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的具有代表性的重要产品。由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。从“十一五”规划的二十项国家重大技术装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超超临界火力发电机组成套设备、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、30～60万瓦级循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键制造工艺之一。但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。

焊接工艺指导书

xx市中心城区供水系统工程—泵房工程及绿化环网工程—上部管线工程项目（PPP）焊接工艺指导书编制：审核：审批：中国航天建设集团公司 2017年09月目录

1．适用范围 2．编制依据 3．焊工管理 4. 焊材管理、坡口加工、管口组对、焊接以及检验4.1 焊材管理 4.2 坡口加工 4.3 管口组对 4.4 焊接要求 4.5焊接检验 4.6 焊接验收附表：焊接工艺规程

1.适用范围本指导书适用于xx市中心城区供水系统工程—泵房工程及绿化环网工程—上部管线工程项目（PPP）输气管道工程管道焊接，包括焊工管理、焊材管理、坡口加工、组对、焊接以及检验。 2.编制依据 2.1.设计图纸 2.1.1. xx市中心城区供水系统工程—泵房工程及绿化环网工程—上部管线工程项目（PPP）输气管道工程线路施工图 2.2.施工技术标准及验收规范 2.2.1.GB 50184-2011《工业金属管道工程施工及验收规范》 2.2.2.GB 50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》 3.焊工管理 ●参加本工程施焊的焊工必须持有与焊接项目相适应的焊工合格证。 ●在本工程施焊过程中，焊工应严格按焊接工艺要求施焊。焊工若违反工艺纪律应立即停止该焊工的施焊。 ●焊工应对自己施焊的焊缝进行自检，合格后作好焊缝标记。 4.焊材管理、坡口加工、管口组对、焊接以及检验 4.1焊材管理 ●焊接材料设专人验收、保管和发放。 ●焊接材料应按类别、型号、规格和入库时间等分别存放。 ●焊材仓库应干燥且通风良好，相对湿度不应大于60%。 ●焊材存放必须垫高，离地及墙的距离均不得小于300mm。 ●焊材应按要求进行发放和回收，并作好记录。 4.2 坡口加工 ●焊接坡口角度、钝边、根部间隙、对口错边量应符合设计、规范和焊接工艺指导书的要求。 ●管段坡口若有机械加工形成的卷边，用电动砂轮清除整平。 4.3 管口组对 4.3.1 选管测量每一管段管口以及管体的直径、椭圆度及其弯头端口的直径及其椭圆度，在管段

激光焊接技术市场现状1

激光焊接技术市场现状一、激光焊接技术概述激光被认为是焊接的理想热源，激光焊接是激光技术最重要的应用之一，它是利用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行焊接的一门加工技术。激光焊接具有加热集中，热输入少，变形小，焊接速度快(可达每分钟几米到十几米)，焊接深宽比大、质量高，不仅适宜于常规材料，也特别适宜于难熔金属，热合金、钛合金热物理性能差别大的异种金属、体积和厚度差别大的工件以及焊缝附近有受热易燃，受热易裂和受热易爆的构件。焊缝美观、漂亮，许多情况下焊缝可与母材等强。而且激光光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工。激光焊接既可以是点焊，也可是连续缝焊。二、发展前景分析 1、国外发展状况经过四十多年的研究开发，激光技术在工业加工领域的应用前景日益广泛，技术日益成熟，已成为集光、机、电、计算机和材料等多个学科技术于一体的先进制造方法。尽管目前激光焊接仍被视为一种非主流的焊接方式，但是这种状况不会持续太久。材料和设备方面的进步使激光焊接成为可能，这在欧洲已经得到了证明。激光焊接引起了那些正在寻找一种更清洁的方式来连接精巧、复杂制件的加工商的兴趣。此外，激光焊接技术对传统工业的改造将发挥愈来愈显著的作用。作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。据ILS(Industrial Laser Solutions)统计，全球工业激光系统的产值1997年为20.63 亿美元，1998 年为23.38 亿美元，1999 年为25.91亿美元，这三年年产值年增长率一直保持在13%左右。受到美国和全球范围经济衰退的影响，近两年的年增长率保持在5%左右，随着全球经济的复苏，预计有加快发展的趋势。从国外激光加工系统应用方式来看，以2002 年为例，其中激光焊接占总销售额的14%，按此计算，当年激光焊接的市场价值约为4.3亿美元。激光焊接在21世纪将进入高速发展时期。随着各类激光发生器向大功率化、轻便化和经济化的发展，激光焊接由于能源高度集中和热影响区小，并且激光束具有可以在大气中焊接的优点，既可以对大型构件作深熔焊，又可以进行微形精密焊接，今后将逐步加快其推广使用的步伐。日本已有人预言，由于激光焊接符合优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活等技术发展方向，21世纪将逐渐成为激光焊接的时代，激光焊接的发展前景无可限量。 2、中国“全球制造基地”的广阔市场

2019年激光器行业专题研究报告

２０１９年激光器行业专题研究报告

摘要 ?核心逻辑：2018年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为45%，根据IPG2018年年报披露，激光切割、焊接是其中最重要的应用领域，2016-2018年切割占总体的比例分别为51%、54%、57%，逐年提升，而焊接三年分别为18%、20%、16%。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。 ?激光切割：激光切割主要优势在于单位使用成本低，随着设备价格的大幅下降其经济性凸显；激光切割从薄板往中厚板市场渗透趋势明显，还有至少翻倍以上的空间；就存量角度，根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为6.99-8.16万台，对于传统切割方式的渗透度为26.26-30.65% ，且集中在低功率，1500W—4000W功率激光切割设备渗透率近年有望提高。 ?激光焊接：激光焊接设备单价较高，主要应用于汽车、电池等高端制造；2018年规模以上金属焊接切割厂商年收入合计达到449亿，而激光焊接对焊接市场渗透度不足30%；作为实现汽车轻量化的重要手段，激光焊接应用率有望从20%提升至60%；受益于动力锂电池厂商扩产，预计2020年该细分市场空间达35亿元；国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点。 ?投资建议：建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光，关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。?风险提示：工业激光下游需求不景气；激光器价格竞争激烈；市场渗透提升不及预期。

目录综述：重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间 1.光纤激光器研究框架 2.激光特性及多应用场景综述切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍 1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%以上 2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割 3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比” 4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显 5.市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍 6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95% ，集中在低功率焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透+国产替代双轮驱动增长 1.主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式 2.适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等 3.优势vs劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高 4.市场渗透度：多应用于高端制造，对焊接市场渗透度不足30% 5.应用场景一：作为实现汽车轻量化的重要手段，未来应用率将大幅提升 6.应用场景二：动力电池厂商扩产，预计2020年细分市场空间达35亿元 7.国产替代：国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点

下向焊工艺的特点及技术【最新版】

下向焊工艺的特点及技术其焊接特点是，在管道水平放置固定不动的情况下，焊接热源从顶部中心开始垂直向下焊接，一直到底部中心。其焊接部位的先后顺序是:平焊、立平焊、立焊、仰立焊、仰焊。下向焊焊接工艺采用纤维素下向焊焊条，这种焊条以其独特的药皮配方设计，与传统的由下向上施焊方法相比，其优点主要表现在: (1)焊接速度快，生产效率高。因该种焊条铁水浓度低，不淌渣，比由下向上施焊提高效率50%。 (2)焊接质量好，纤维素焊条焊接的焊缝根部成形饱满，电弧吹力大，穿透均匀，焊道背面成形美观，抗风能力强，适于野外作业。 (3)减少焊接材料的消耗，与传统的由下向上焊接方法相比焊条消耗量减少20%-30%。 (4)焊接一次合格率可达90%以上。下向焊焊接中易产生的缺陷及其防止措施如下: 1焊接中易产生的缺陷

1.1 夹渣产生的原因 (1)打底焊后清根不彻底，致使在快速热焊时，未能使根部熔渣完全溢出。 (2)打底焊清根的方法不当，使根部焊道两侧沟槽过深，呈现“W”状。在快速热焊时，流到深槽的熔渣来不及溢出而形成夹渣。 (3)在6点钟位置收弧过快也易产生夹渣。 1.2 气孔产生的原因 (1)盖面焊时，熔池过热，吸覆大量的周边空气。 (2)盖面焊时，焊条摆动幅度太大，熔池保护不良。 (3)根部间隙过小，容易产生根部针形气泡。 (4)焊条未在规定时间内用完或长时间暴露在空气中。 1.3 裂纹产产的原因

(1)如果施工地段起伏较大，土墩未及时垫到位，使管子处在受力状态，在焊接收弧点(尤其是6点钟位置)易出现应力裂纹。 (2)在焊接过程中，如过早松开或撤离对口器，致使熔池中的铁水未来得及凝固好，在焊接收弧处容易产生裂纹。 (3)焊工在6点钟位置采用直线熄弧等不当的收弧方法，致使熔池未填满形成弧坑而出现弧坑裂纹。 1.4 内凹产生的原因 (1)对口间隙过大。 (2)打底焊时焊条送人深度不够。 (3)焊接电流过大，热焊时在5-7点钟位置运弧太慢。 2针对易产生的缺陷所应采取的措施根据工程用的管材和焊材要求，对每次工程要作好焊接工艺评定，编写好焊接工艺操作规程，并要求电焊工严格按焊接工艺规程要

焊接工艺指导

氩弧焊接 1.目的为规范焊工操作，保证焊接质量，不断提高焊工的实际操作技术水平，特编制本指导书 2.编制依据 2.1.设计图纸 22《手工钨极氩弧焊技术及其应用》 2.3.《焊工技术考核规程》 3.焊接准备 3.1.焊接材料焊丝：H1Cr18Ni9Ti ? 1、? 1.5、? 2.5、? 3 焊丝应有制造厂的质量合格证，领取和发放有焊材管理员统一管理。焊丝在使用前应清除油锈及其他污物, 露岀金属光泽。 3.2. 氩气氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度》99.95%，所用流量6-9升/分钟，气瓶中的氩气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa，以保证充氩纯度。 3.3.焊接工具 3.3.1.采用直流电焊机，本厂用WSE-315和TIG400两种型号焊机。 3.3.2.选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不可先开流量计、后开气瓶，造成高压气流直冲低压，损坏流量计；关时先关流量计而后关氩气瓶。 3.3.3.输送氩气的胶皮管，不得与输送其它气体的胶皮管互相串用，可用新的氧气胶皮管代用，长度不超过30米。 3.4.其它工器具焊工应备有：手锤、砂纸、扁铲、钢丝刷、电磨工具等，以备清渣和消缺。 4.工艺参数不锈钢焊接工艺参数选取表表一

5.工序过程 5.1.焊工必须按照“考规”规定经相应试件考试合格后，方可上岗位焊接。 52严禁在被焊件表面随意引燃电弧、试验电流或焊接临时支撑物等。 53焊工所用的氩弧焊把、氩气减压流量计，应经常检查，确保在氩弧焊封底时氩气为层流状态。 5.4.接口前应将坡口表面及母材内、外壁的油、漆、垢锈等清理干净，直至发岀金属光泽，清理范围为每侧各为10-15mm,对口间隙为2.5?3.5mm 5.5.接口间隙要匀直，禁止强力对口，错口值应小于壁厚的10%且不大于1mm 5.6.接口局部间隙过大时，应进行修整，严禁在间隙内添加塞物。 5.7.接口合格后，应根据接口长度不同点 4-5点，点焊的材料应与正式施焊相同，点焊长度10-15mm 厚度3-4mm 5.8.打底完成后，应认真检查打底焊缝质量，确认合格后再进行氩弧焊盖面焊接。 5.9.引弧、收弧必须在接口内进行，收弧要填满熔池，将电弧引向坡口熄弧。 5.10.点焊、氩弧焊、盖面焊，如产生缺陷，必须用电磨工具磨除后，再继续施焊，不得用重复熔化方法消除缺陷。| 5.11.应注意接头和收弧质量，注意接头熔合应良好，收弧时填满熔池。为保证焊缝严密性。 5.12.盖面完毕应及时清理焊缝表面熔渣、飞溅。 6.质量标准： 6.1.质量按Q/ZB74-73焊接通用技术条件和机械结构用不锈钢焊接管(GB/T12770—2002)标准检验。 6.2.缺陷种类、原因分析及改进方法氩弧焊焊接产生缺陷的原因及防止方法表二

各种焊接裂纹成因特点及防止措施这条必须收藏了

各种焊接裂纹成因特点及防止措施，这条必须收藏了焊接裂纹就其本质来分，可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。1.热裂纹是在焊接时高温下产生的，故称热裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。目前，把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。（1）结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S，P，C，Si骗高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊逢中。这种裂纹是在焊逢结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂。防治措施为：在冶金因素方面，适当调整焊逢金属成分，缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量；细化焊逢金属一次晶粒，即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素；在工艺方面，可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。（2）近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，它的尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成

物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面，尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的；在工艺方面，可以减小线能量，减小熔池熔合线的凹度。（3）多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见，其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。2.再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金（包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金，以及某些奥氏体不锈钢），他们焊后并未发现裂纹，而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位，其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。防治再热裂纹从选材方面，可以选用细晶粒钢。在工艺方面，选用较小的线能量，选用较高的预热温度并配合以后热措施，选用低匹配的焊接材料，避免应力集中。3.冷裂纹主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区，但有些金属，如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。一般情况下，钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布，以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下，配合以拉应力，便形成了冷裂纹。他的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分