焊接工艺学.

焊接工艺学
1－1焊接电弧的引燃过程
电弧具有两个特性，那就是它能发出强烈的光和大量的热。

1.焊接电弧
焊接电弧：由电源供给的，具有一定电压的两电极间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

2.焊接电弧的引燃过程
焊接电弧的引燃的有关因素：焊接电流强度、电弧中的电离物质、电源的空载电压及其特性等。

1－2焊接电弧的构造及静特性
1.焊接电弧的构造及温度焊接电弧的构造可划分三个区域：阴极区、阳极区、弧柱。

（1）阴极区的温度达2400－3500°K，放出的热量占36%左右。

（2）阴极区的温度达2600－4200°K，放出的热量占43%左右。

（3）弧柱的中心温度达6000－8000°K，放出的热量占21%左右。

（4）电弧电压：电弧两端之间的电压降。

2.电弧的静特性
电弧静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。

影响电弧静特性的因素：
（1）电弧长度的影响；
（2）电弧周围气体种类的影响；
（3）电弧周围气体介质压力的影响。

1－3焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性
1.焊接电源的极性
正接：就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法。

反接：就是焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法。

2.焊接电源极性的应用
如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；焊接薄板采用酸性焊条时，可采用直流反接性，可防止烧穿。

若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正接性和反接性之间。

1-4焊接电弧的偏吹
1.焊接电弧偏吹的原因
（1）焊条的偏心度过大；
（2）电弧周围气流的干扰；
（3）磁偏吹。

2.减少防止焊接电弧偏吹的方法
（1）采用小电流短弧焊接；
（2）适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池。

（3）采用大坡口宽间隙。

1-5预热、后热、焊后热处理及提高手工电弧焊生产的途径
1.预热作用
（1）预热能降低焊后冷却速度；
（2）防止产生焊接裂纹；
（3）减小焊接应力。

2.后热的作用
（1）减缓焊缝和热影响区的冷却速度；
（2）使焊缝金属中的扩散氢加速逸出，防止产生冷裂纹。

（3）消氢处理：
焊后立即焊件加热到250－350℃温度范围，保温2－6小时后空冷。

对于焊后要求“立即”进行热处理的焊件，不需要另作消氢处理。

3.焊后热处理作用
（1）降低焊件残余应力；
（2）改善焊缝和热影响区的组织和性能；
（3）提高接头的塑性和性能；
（4）稳定结构的尺寸。

局部热处理
B=5 R
B－筒体加热宽度
R－筒体半径
δ－筒体壁厚
1-5电弧焊的熔滴过渡
金属熔滴向熔池过程的形式分为：熔状过渡、短路过渡、噴射过渡。

1.熔滴过渡的作用力
（1）熔滴的重力
（2）表面的张力
（3）电磁力
（4）极电压力
（5）气体的吹力
2－1焊接接头型式和焊缝型式
焊接接头：用焊接方法连接的接头。

焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。

一、焊接接头型式
焊接接头型式分：
1.对接接头：两焊件端面相对平行的接头。

2.角接接头：两焊件端面构成大于30°，小于135°夹角的接头。

3.搭接接头；两焊件部分重叠构成的接头。

4.T字接头：一焊件端面与另一表面构成直角或近似直角的接头。

二、焊缝型式
按焊缝空间位置的不同可分为：
1.平焊缝；
2.横焊缝；
3.立焊缝；
4.仰焊缝。

三焊缝的代号
焊缝代号：在图纸上标注焊接方法，焊缝形式和焊缝尺寸的符号。

焊缝标注时，具体标注如下：
（1）在焊缝符号左边标注：
纯边高度p,坡口高度H,焊角高度K，焊缝余高h，熔透深度s，根部半径R，焊缝宽度c，焊点直径d。

（2）在焊缝符号右边标注：焊缝长度L,焊缝间隙e，相同焊缝数量n。

（3）在焊缝符号上边标注：坡口角度a，根部间隙
b。

2－2引弧和运条方法
一、电弧的引燃方法
引燃的方法有：
1.划擦法；
2.直击法。

二运条方法
当电弧引燃后，焊条要有三个基本方向的运动才能使焊缝良好成形：
1.朝着熔池方向作逐渐送进的动作；
2.作横向摆动；
3.沿着焊接方向逐渐移
动。

2－3焊缝的起头、收尾及连接
一焊条的收尾：
1.划圈收尾法；
2.反复断弧收尾法；
3.焊尾回收
法。

2－4焊接工艺参数
一焊条直径
焊条直径大小的选择与下列因素有关：
1.焊件的厚度；
2.焊接的位置；
3.焊接的层数。

二焊接电流
焊接电流强度与焊条直径的关系：
I=K*d
I－焊接电流
d－焊条直径
K经验系数（50）
三电弧电压
一般弧长等于焊条的直径，电弧越短，电压越低。

2－1焊缝结晶及焊接接头的显微组织
焊缝和热影响区总称为焊接接头。

一、焊缝金属的结晶
焊缝的结晶过程，是指从液相转变为固相的一次结晶过程。

焊缝的结晶速度等于焊接速度。

焊接速度越慢，熔池体积越大则焊缝冷却也越慢，其结晶粒也越粗大，焊缝金属的朔？性和韧性也越差。

二、焊缝中的偏析现象
偏析就是合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。

三、焊缝金属的二次结晶
当金属温度降低至相变温度时，又发生了组织转变，称为二次结晶四、热影响区金属的组织
热影响区分为：不完全熔化段、过热段、正火段、不完全重结晶段、再结晶段、蓝脆性段。

五、线能量对焊接接头性能的影响
线能量是指焊接过程中，单位长度的焊接接头上所得到的电弧热量。

其计算公式如下：
E＝=（J/cm）
式中
E—焊接线能量，J/cm；
q—电弧有效功率，J/s；
v—焊接速度，cm/s；
η—电弧有效功率因数；
I—焊接电流，A；
U—焊接电压，V。

焊接线能量会影响焊缝的性能和质量，不同的钢材，焊接线能量最佳范围也不一样，一般通过工艺试验来确定线能量的范围，再根据线能量范围确定焊接工艺参数。

2-2焊缝中的气孔
1.焊接方法影响气孔的原因
(1)埋弧自动焊由于焊接速度较大，熔池的熔深也大，焊接时产生气孔的倾向也大。

(2)气焊时，在火焰内有较多的O2及C2H2,所以促使生成较多的CO.
(3)惰性气体保护焊时，熔池没有保护好，空气进入熔池，也会产生气孔。

(4)手工焊时，电流大，焊接速度快，也容易产生气孔。

2－3焊接时的裂缝
焊接裂缝分为：热裂缝、冷裂缝、再热裂缝。

一、热裂缝
1.热裂缝的特点
在焊接过程中焊缝结晶时产生。

2.热裂缝产生的原因
拉应力是产生热裂缝的外因，晶界上的低熔共晶体是产生热裂缝的内因，拉应力通过晶界上的低熔共晶体而造成热裂缝。

3.控制热裂缝的措施
（1）控制焊缝形状；
（2）减少拉应力的作用；
（3）选择合理的焊接顺序和焊接方向。

二、冷裂缝
1.冷裂缝产生的原因
（1）焊接应力；
（2）焊接时由于快速冷却而产生的碎？硬组织，它一方面造成相当大的应力，一方面又使焊接接头变脆，促使产生裂缝。

（3）由氢气造成的焊接接头脆化。

2.防止冷裂缝的措施：
（1）焊前预热和焊后缓冷；
（2）选用适当的焊接规范；
（3）采用减少氢的工艺措施；
（4）选用合理的焊接材料；
（5）采用合理的焊接顺序
（6）焊件的焊后热处理。