金属工艺学—焊接
合集下载
金属工艺学(焊接上传)
软钎焊 钎焊
硬钎焊
三、生产特点 1.节省金属材料，结构重量轻。 2.以小拼大、化大为小，制造重型、复杂的机 器零部件，简化铸造、锻造及切削加工工艺，获得 最佳技术经济效果。 3.焊接接头具有良好的力学性能和密封性。 4.能够制造双金属结构，使材料的性能得到充 分利用。 四、应用： 焊接技术在机器制造、造船工业、建筑工程、 电力设备生产、航空及航天工业等应用十分广泛。
三、裂纹的产生与防止 焊接应力过大的严重后果是使焊件产生裂纹。焊接 裂纹存在于焊缝或热影响区的熔合区中，而且往往是内 裂纹，危害极大。因此，对重要焊件，焊后应进行焊接 接头的内部探伤检查。 防止措施：合理选材，选用合理的焊接工艺和焊接 参数。
第四节 焊条电弧焊
焊条电弧焊（即手工电弧焊）是利用焊条与工 件间产生电弧热，手工操作将工件和焊条熔化而进 行焊接的方法。 焊条电弧焊是最常用的焊接方法。 优点：设备简单，操作方便、灵活，并可实现 全方位焊接。尤适用于形状复杂、尺寸小、焊缝短 或弯曲及难以实现自动化焊接的焊件。
第六节 气体保护焊
气体保护焊是利用气体流保护电弧及熔池，以 保证焊缝质量的一种电弧焊工艺。 常用的保护气体有氩气、氦气、氢气、氮气和 CO2气体，也有使用混合气体保护的。 一、氩弧焊 氩弧焊按所用电极的不同，可分为不熔化极氩 弧焊和熔化极氩弧焊两种。
1.不熔化极氩弧焊 不熔化极氩弧焊以高熔点的铈钨棒作为电极。焊接时，铈钨 棒不熔化，只起导电与产生电弧的作用，易于实现机械化和自动 化焊接。但因电极所能通过的电流有限，所以只适合焊接厚度 6mm以下的工件。 焊接钢材时，多用直流电源正接，以减少钨极的烧损。焊接 铝、镁及其合金时，则用直流反接或交流电源。因极间质量很大 的氩气正离子撞击工件熔池表面，可使氧化膜破碎，有利于焊件 金属熔合和保证焊接质量。氩弧焊这种去除氧化膜的作用称为 “阴极破碎”作用。
金属材料焊接工艺 知识重点总结
金属材料焊接工艺知识重点总结
1. 焊接的概念
焊接是将两个或更多的材料通过局部加热或压力的方式使之融合在一起，从而形成一个完整的结构。
焊接可分为压力焊接、热焊接、摩擦焊接等多种类型。
2. 焊接中常用的材料
常用的焊接材料主要包括钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等。
每种材料都有其特性和适合的焊接方法。
常用的焊接方法有：对接焊、角焊、搭接焊、锚焊、绕焊、搭接锚焊、对焊焊等。
4. 焊接中的预处理
在进行焊接之前，需要对材料进行预处理。
预处理的目的是去除表面污染物，提高焊接质量。
常见的预处理方法有化学预处理、机械预处理、热处理等。
5. 焊接保护气体
焊接保护气体有惰性气体和活性气体两种。
惰性气体的作用是保护焊区不受氧化，常用的有氩、氮、氦等；活性气体的作用是反应出氧化物，清除焊缝处氧化物，常用的有氧气等。
选择焊接材料要根据焊接材料的特性和钢材的特性来确定。
例如，尽量选用相同或相近的材料来焊接，以保证焊接后的焊缝的强度和韧性。
7. 焊接的焊接工艺
焊接工艺包括预处理、焊接参数的选择、焊接过程中的控制和焊后处理等。
焊接参数的选择要考虑工件的材料、焊缝结构和形式、焊接强度和韧性等多个因素。
8. 焊接的质量控制
焊接质量控制关系到焊缝的强度和韧性，也关系到整个产品的质量。
对焊接质量的控制包括焊接前、焊接中和焊接后三个方面。
9. 焊接的常见缺陷及预防方法
常见的焊接缺陷有焊缝气孔、夹杂、未熔合、过热、裂纹等。
要预防焊接缺陷，要注意预处理、焊接工艺控制和质量检验等方面。
金属工艺学第五版第四篇焊接课件
控制噪声和振动
采取措施降低焊接过程中产生的噪声和振动，如使用消音器、减 震装置等，以减轻对周围环境和人员的影响。
减少辐射污染
对于焊接过程中产生的辐射污染，应采取措施进行防护和控制， 如设置防护屏障、限制操作时间等。
THANKS
感谢观看
焊接技术的发展
随着工业革命的兴起，焊 接技术得到了迅速发展， 出现了多种焊接方法和设 备。
现代焊接技术
现代焊接技术已经实现了 自动化、数字化和智能化， 如激光焊接、电子束焊接 等。
02
焊接基本原理
焊接热源
电弧热 利用电弧产生的热量来熔化金属， 是焊接中最常用的热源之一。
激光束 利用高能激光束聚焦后照射到金 属表面，使金属迅速熔化并连接 起来，是近年来发展迅速的一种 新型焊接热源。
气体火焰 利用可燃气体（如乙炔、丙烷等） 燃烧产生的热量来熔化金属，常 用于金属的钎焊和气焊。
电阻热 利用电流通过导体产生的电阻热 来熔化金属，常用于金属的接触 焊和压焊。
熔化与连接机制
熔化焊
通过加热使接头处的金属熔化，然后冷却凝固形成接 头。
压焊
通过施加压力使接头处的金属相互结合，不需要加热 熔化。
焊接结构断裂
焊接结构的断裂会导致结构失效，造成严重后果。在设计时，应充分考虑母材的断裂韧性、焊缝的裂纹敏感性以 及焊接工艺对焊缝质量的影响等因素，采取有效措施防止断裂的发生。
0
1 2
焊接操作安全规定
确保在焊接过程中遵守安全规定，如穿戴防护服、 佩戴护目镜等，以减少事故发生。
03
钎料
钎料是焊接过程中用于填充间隙的金属材料，熔点低于母材。常见的钎
料包括铜基钎料、锡基钎料和铝基钎料等。
焊接辅助材料
采取措施降低焊接过程中产生的噪声和振动，如使用消音器、减 震装置等，以减轻对周围环境和人员的影响。
减少辐射污染
对于焊接过程中产生的辐射污染，应采取措施进行防护和控制， 如设置防护屏障、限制操作时间等。
THANKS
感谢观看
焊接技术的发展
随着工业革命的兴起，焊 接技术得到了迅速发展， 出现了多种焊接方法和设 备。
现代焊接技术
现代焊接技术已经实现了 自动化、数字化和智能化， 如激光焊接、电子束焊接 等。
02
焊接基本原理
焊接热源
电弧热 利用电弧产生的热量来熔化金属， 是焊接中最常用的热源之一。
激光束 利用高能激光束聚焦后照射到金 属表面，使金属迅速熔化并连接 起来，是近年来发展迅速的一种 新型焊接热源。
气体火焰 利用可燃气体（如乙炔、丙烷等） 燃烧产生的热量来熔化金属，常 用于金属的钎焊和气焊。
电阻热 利用电流通过导体产生的电阻热 来熔化金属，常用于金属的接触 焊和压焊。
熔化与连接机制
熔化焊
通过加热使接头处的金属熔化，然后冷却凝固形成接 头。
压焊
通过施加压力使接头处的金属相互结合，不需要加热 熔化。
焊接结构断裂
焊接结构的断裂会导致结构失效，造成严重后果。在设计时，应充分考虑母材的断裂韧性、焊缝的裂纹敏感性以 及焊接工艺对焊缝质量的影响等因素，采取有效措施防止断裂的发生。
0
1 2
焊接操作安全规定
确保在焊接过程中遵守安全规定，如穿戴防护服、 佩戴护目镜等，以减少事故发生。
03
钎料
钎料是焊接过程中用于填充间隙的金属材料，熔点低于母材。常见的钎
料包括铜基钎料、锡基钎料和铝基钎料等。
焊接辅助材料
金属工艺学焊接
钎焊
电弧焊
气焊
气体 保护焊
电渣焊
电阻焊
手弧焊
CO2气体 保护焊
电焊
埋弧焊
氩弧焊
缝焊
氢原子焊
对焊
摩擦焊
超声波焊
3
4-1 手弧焊
• 手弧焊是熔焊中电弧焊的一种焊接方法 • 熔焊：
焊接过程中，将焊件加热至熔化状态，不加 压力完成的焊接方法通称为熔焊。
• 电弧焊：
– 电弧：在工件与焊条两电极之间的气体介质中持续 强烈的放电现象 – 利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊 条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得 牢固接头的焊接过程。
13
4-1 手弧焊
• 焊条的种类、型号和牌号
焊条有10大类：结构钢焊条、碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢
焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条、低温钢焊条、镍 和镍合金焊条
E 43 03 第3、4位组合表示焊接电流 种类、药皮类型
表示焊缝的抗拉强度Kgf/mm2
表示焊条类别 ——牌号（焊接行业中焊条代号）
11
4-1 手弧焊
二、电焊条：焊芯和药皮组成 • 焊芯：起导电和填充焊缝作用，与熔化的母材共同
形成焊缝。
规格:直径1.6mm—8mm之间，常用φ2.5—φ6mm。
12
4-1 手弧焊
• 药皮:提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害
作用；防止焊缝金属氧化，补充合金元素，以保证焊 缝金属的化学成分和力学性能。
– 焊接冶金特点 – 焊接应力与变形 – 焊接材料的选择 – 焊接结构工艺性
• 硬钎焊
–使用熔点高于450℃的钎料 –焊件接头强度高，工作温度高 –用于受力较大的钢铁件、工具及铝、铜合金件，如 钎焊刀具、自行车架等 –常用钎剂为硼砂、硼酸、氯化物等
金属工艺学之焊接工艺课件.pptx
(４) 焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专 用焊条。
2021/2/6
15
金属工艺学
第四篇 焊接
第三节 焊接接头的组织与性能
1、焊接热循环
焊接热循环的特点是加热和冷却速度很快，对易淬火钢，易导 致马氏体相变；对其它材料，易产生焊接变形、应 焊缝区
思考题
第四篇 焊接
＊减少焊接应力考虑，拼焊如 图1所示的钢板时，应怎样确 定焊接顺序？试在图中标出， 并说明理由。
2021/2/6
图1
26
金属工艺学
第四篇 焊接
思考题
＊减少焊接应力考虑，拼焊如
图1所示的钢板时，应怎样确
定焊接顺序？试在图中标出，
并说明理由。
先焊成三个长条，然 后再焊在一起。即先焊12，1-3，4-5，6-7，然后 再焊两个长缝 。
(１) 等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属 与母材等强度， 因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。
(２) 同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接 件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定；
(３) 低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢 材来选用相应的焊条。
利用钨合金熔点高，发射电子能力强， 阴极产热少，钨极寿命长的特点，形 成不熔化极氩弧焊。
适于6mm以下工件的焊接
2021/2/6
33
金属工艺学
第四篇 焊接
2）熔化极氩弧焊
以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极（负极），焊丝
熔滴通常呈很细颗粒的“喷射过渡”进入熔池，所用电流比较大， 生产率高。
板厚8mm以上的铝容器。为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常 采用直流反接，这对于焊铝工件正好有“阴极破碎”作用。
金属工艺第四篇焊接课件
焊丝
焊丝概述
焊丝是一种金属丝，通过送丝机构送入电弧熔池，与母材熔化形成焊 缝。
焊丝分类
根据用途和成分，焊丝可分为实心焊丝、药芯焊丝等。
焊丝选用
选择合适的焊丝对于焊接质量和效率至关重要，需根据母材的材质、 厚度、焊接要求等因素进行选择。
焊丝使用注意事项
使用焊丝时应注意保持清洁，避免油污和锈蚀，同时注意控制焊接电 流和电弧长度。
焊接安全警示标识
制定和遵守焊接操作的安全规程，包 括工作场所的安全要求、个人防护装 备的佩戴、操作过程中的注意事项等 。
在工作场所设置明显的安全警示标识 ，提醒操作人员注意安全，如“当心 弧光”、“禁止吸烟”等。
焊接设备安全
确保焊接设备的安全性能，如电源开 关、电缆、焊机外壳等应符合相关安 全标准，防止触电、火灾等事故的发 生。
电弧热
利用电弧产生的热量进行焊接，是最常用的 焊接热源之一。
电阻热
利用电流通过导体产生的电阻热进行焊接， 如电热棒等。
气体焰
利用可燃气体燃烧产生的热量进行焊接，如 氢气、乙炔等。
化学热
利用化学反应产生的热量进行焊接，如铝热 焊等。
焊接的冶金过程
熔化过程
将焊件熔化为液态，形成一个液态的 熔池。
冶金反应
焊接废弃物的处理与利用
焊接废弃物的分类
01
根据废弃物的性质和来源进行分类，如焊渣、焊烟、废气等。
废弃物处理方法
02
选择合适的处理方法，如回收、再利用、焚烧、填埋等，以降
低对环境的污染。
废弃物处理设施
03
建立专门的废弃物处理设施，确保废弃物得到妥善处理和处置
。
THANKS
感谢观看
04
金属工艺学 第六章 焊接
第六章焊接本章学习的目的及要求：1.了解焊接件的优缺点。
2.掌握常用焊接方法的基本原理、特点及应用。
3.分析焊接热影响区和应力与变形对焊接接头质量的影响以及获得优质焊接接头的措施。
4.了解常用金属材料的焊接性能及获得优质焊件的常用焊接方法。
5.了解焊接件的结构工艺性，对简单的焊接件能选择焊接方法、接头型式及确定焊缝的分布位置。
本章使学生较深刻地理解焊接工程的基本理论；掌握常用焊接方法的特点与应用；认识常用金属材料的焊接性能及焊接特点；了解焊接件的结构工艺性及焊接技术的发展趋势；为合理设计和选择焊接成形方法打下良好的基础。
焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使连接件达到原子结合的加工过程，其实质是借助于金属原子的结合与扩散，使分离的两部分金属牢固地、永久地结合起来成为整体的工艺，属于永久性连接。
与铆接（图6-1）等可拆卸连接方法比较具有以下优点：（a）铆接接头（b）焊接接头图6-1铆接接头与焊接接头1.节省材料与工时，减轻结构的质量。
2.焊接接头的致密性好，能保证容器件具有较好的密封性。
3.便于以小拼大，化大为小。
4.可制造双金属结构5.生产率高，便于机械化和生产自动化。
但焊接件易产生应力和变形；焊接接头易产生缺陷。
焊接应用广泛，60%的钢材要经过焊接后投入使用，主要用于制造金属构件，如锅炉、压力容器、管道、车辆、船舶、桥梁、飞机、火箭、起重机、冶金设备等。
焊接的方法很多，按焊接过程的特点分为熔焊、压焊和钎焊三大类（见表6-1）。
表6-1焊接方法分类第一节熔焊熔焊是将待焊处的母材金属熔化形成焊缝的焊接方法。
这里只介绍几种生产中常用的熔焊方法。
一、手弧焊电弧焊是利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。
用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊即手弧焊是生产中应用最广泛的焊接方法，适宜焊接板厚≥3mm的碳钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等，以及铸铁的补焊。
手工电弧焊操作过程包括：引燃电弧、送进焊条和沿焊缝移动焊条。
金属工艺学焊接篇
二．焊接接头的组织与性能：
见教材P152图4-4 1．焊缝：铸态，粗大柱状晶，因合金化，机械性能并不低于母材。 2．焊接热影响区：
指焊缝两侧金属因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域. 1）熔合区：
（也叫半熔化区）处于液相线和固相线之间的温度区域。 晶粒粗大，δ、ak差，如焊接规范选择不当，易产 生裂纹、脆断。
3.影响焊接热影响区大小的因素： 与焊接方法、焊接规范、接头型式、焊后冷却 速度有关。 焊接规范的影响： 焊接方法的影响见教材 P153表4-1 焊接速度↑ 焊接电流↓ 热影响区↓
三．改善焊接热影响区组织与性能的方法： 碳素钢和低合金钢构件： 可热处理的：常用正火。 不可热处理的：选择正确的焊接方法与焊接工 艺，使热影响区尽量减小。
2)过热区：1100℃～熔点. (也叫粗晶区) 晶粒粗大，δ↓ 10～15﹪. ak↓25～30﹪. 如焊接中碳钢和易淬火合金钢，此区易产生M,性能更差，易 裂纹、脆断。 可用退火、正火予以消除。
3)正火区： 900～1100 ℃. (也叫细晶区 ) 机械性能高于 母材。
4)部分相变区： Ac1～Ac3之间. 此区部分金属发生重结晶，冷却后获得细晶 粒的F＋P, 未重结晶的部分 F晶粒略有长大， 最后使晶粒大小不均匀，机械性能比正火区 稍差。 如被焊金属为冷轧板，则还存在一个再结晶 区(450 ℃～ Ac1之间 )
3.变形的矫正： ①机械矫正： 手锤、风锤、矫直机、压力机 . 见教材 P156 图4-12
②火焰矫正： 见教材P156图4-13
第四节 焊条电弧焊-----手工电弧焊
利用焊条与工件间产生电弧热，将工件与焊条熔化 而进行焊接的焊接方法。 一.焊条电弧焊的焊接过程： 介绍焊接的冶金过程 . 二．电焊条： 1. 焊芯： 低碳低硅冷拔钢丝，优质或高级优质钢，牌
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
焊接接头 焊接热影响区 1） 焊缝区
熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。
2） 焊接热影响区 焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性
能发生变化的区域。
热影响区包括：熔合区、过热区、正火区和部分相变区。
2020/5/14
2020/5/14
8
金属工艺学
第四篇 焊接
3、电弧的极性 （1）直流电源正接：正极接工件，工件温度稍高。
直流电源反接：负极接工件，工件温度稍低。 对薄板的焊接，可采用反接。 （2）交流焊机无正反接特点，两极温度均为2500K。 （3）适当的空载电压以保证引弧，一般为50～90V。 （4）提供电弧工作电压，保证电弧稳定燃烧。 电弧长度越大，电弧工作电压也越高，一般为16 ～ 35V。
(１) 等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属 与母材等强度， 因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。
(２) 同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接 件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定；
(３) 低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢 材来选用相应的焊条。
2020/5/14
4
金属工艺学
第四篇 焊接
手工电弧焊
电弧焊 气体保护焊 埋弧焊
熔 电渣焊 化 化学热焊 等离子弧焊 焊
高能束焊 电子束焊
激光焊
2020/5/14
电阻焊 摩擦焊 超声波焊 爆炸焊 扩散焊 感应焊
钎焊 压力焊
软钎焊
硬钎焊
5
金属工艺学 三、各种焊接方法的特征
第四篇 焊接
2020/5/14
2020/5/14
10
金属工艺学
第四篇 焊接
5. 电弧焊冶金特点
① 电弧焊冶金反应的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属 熔化与结晶的过程。
② 熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧 化严重；热影响区大。
③ 冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶；有害气体 容易进入熔池，形成氧化物、气孔等缺陷，使焊缝金属的 塑性、韧性下降。
(４) 焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专 用焊条。
2020/5/14
15
金属工艺学
第四篇 焊接
第三节 焊接接头的组织与性能
1、焊接热循环
焊接热循环的特点是加热和冷却速度很快，对易淬火钢，易导 致马氏体相变；对其它材料，易产生焊接变形、应力及裂纹。
2、焊接接头金属组织与性能的变化 焊缝区
⑥低氢钾型；⑦低氢钠型； ⑧石墨型；⑨盐基型。
2020/5/14
13
金属工艺学
第四篇 焊接
8.电焊条的分类
结构钢焊条—J；
钼和铬耐热钢焊条—R；
低温钢焊条—W； 不锈钢焊条—A；
堆焊焊条—D；
铸铁焊条—Z；
镍及镍合金焊条—Ni ； 铜及铜合金焊条—T；
铝及铝合金焊条—L； 特殊用途焊条—TS
J422
J507
药皮种类（氧化钙钛型）
药皮种类（低氢钠型）
抗拉强度420MPa
抗拉强度500MPa
结构钢焊条
结构钢焊条
2020/5/14
14
金属工艺学
第四篇 焊接
酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主
（TiO2、SiO2、Fe2O3） 碱性焊条：在熔渣中以碱性氧化物为主
（K2O、Na2O、CaO、MnO） 9. 电焊条的选用
掌握防止和消除焊接变形的常用方法。
2020/5/14
2
金属工艺学
第四篇 焊接
第一节 概述
焊接：通过加热或加压，或两者兼用，并且用或不用填充 金属，使分离的两部分金属形成原子间结合的一种工艺方法。
焊接是一种永久连接金属材料的工艺方法。
一、焊接成形的特点
1．重量轻，节省材料。 2．生产率高，生产周期短，劳动强度低，易实现自动化。 3．可实现异种金属的连接。 4．可进行组合件的生产。 5．焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
金属工艺学
第四篇 焊接
第四篇 焊接
2020/5/14
1
金属工艺学
第四篇 焊接
第13章 焊接工艺基础
13.1 概述 13.2 电弧焊工艺基础 13.3 焊接接头的组织与性能 13.4 焊接应力与变形
作业：P199 13.1、 13.4、 13.7
本章重点：
深刻地理解焊接工程的基本理论；
对焊接接头的组织与性能、焊接应力与变形的形成过程 有清楚的认识；
6
金属工艺学
第四篇 焊接
气门芯
2020/5/14
7
金属工艺学
第四篇 焊接
第二节 电弧焊工艺基础
1、焊接电弧的概念 在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而
持久的放电现象。
电弧形成条件：（1）使气体电离； （2）阴极发射电子。
2、电弧的构造及热量分布
阴极区：2400k 36% 阳极区：2600k 42% 弧柱区： 5000~8000k 21%
2020/5/14
3
金属工艺学
第四篇 焊接
二、焊接成形的分类
1. 熔化焊：把焊件连接处局部加热到熔化状态，然后冷却凝固成 一体，不加压力完成的焊接方法。
2. 压力焊：在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热） 的焊接方法。
3. 钎焊：在焊接过程中采用低熔点的填充金属（钎料）熔化后， 与固态母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。
保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到 力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。
5/14/2020 5:41 AM
金属工艺学 7.电焊条的组成及作用
第四篇 焊接
焊芯
焊缝的填充材料 — 填充焊缝
焊芯 电极传导电流 — 导电
药皮
电焊条
保护焊缝和焊接过程
药皮 控制焊缝金属的化学成分
稳定电弧
药皮的种类： ① 氧化钛型；②氧化钛钙型； ③钛铁矿型；④氧化钛型；⑤纤维素型；
2020/5/14
9
金属工艺学
第四篇 焊接
4. 电弧焊冶金过程 （1）在电弧高温作用下，工件和 焊条同时产生局部熔化，形成熔 池。 （2）电弧的移动形成动态熔池， 熔池前部的加热融化与后部的顺 序冷却结晶，形成完整的焊缝。
（3）药皮熔化→进入熔池发生冶金反应→形成熔渣→ 构成渣壳保护；药皮分解→CO2,CO,H2等气体→围绕在 电弧和熔池周围→保护熔化熔池。
2020/5/14
11
金属工艺学
第四篇 焊接
6.熔化焊的三要素
✓ 热源
能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小
热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣 热、电子束和激光。
✓ 熔池的保护
可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化， 并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。
✓ 填充金属
熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。
2） 焊接热影响区 焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性
能发生变化的区域。
热影响区包括：熔合区、过热区、正火区和部分相变区。
2020/5/14
2020/5/14
8
金属工艺学
第四篇 焊接
3、电弧的极性 （1）直流电源正接：正极接工件，工件温度稍高。
直流电源反接：负极接工件，工件温度稍低。 对薄板的焊接，可采用反接。 （2）交流焊机无正反接特点，两极温度均为2500K。 （3）适当的空载电压以保证引弧，一般为50～90V。 （4）提供电弧工作电压，保证电弧稳定燃烧。 电弧长度越大，电弧工作电压也越高，一般为16 ～ 35V。
(１) 等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属 与母材等强度， 因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。
(２) 同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接 件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定；
(３) 低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢 材来选用相应的焊条。
2020/5/14
4
金属工艺学
第四篇 焊接
手工电弧焊
电弧焊 气体保护焊 埋弧焊
熔 电渣焊 化 化学热焊 等离子弧焊 焊
高能束焊 电子束焊
激光焊
2020/5/14
电阻焊 摩擦焊 超声波焊 爆炸焊 扩散焊 感应焊
钎焊 压力焊
软钎焊
硬钎焊
5
金属工艺学 三、各种焊接方法的特征
第四篇 焊接
2020/5/14
2020/5/14
10
金属工艺学
第四篇 焊接
5. 电弧焊冶金特点
① 电弧焊冶金反应的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属 熔化与结晶的过程。
② 熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧 化严重；热影响区大。
③ 冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶；有害气体 容易进入熔池，形成氧化物、气孔等缺陷，使焊缝金属的 塑性、韧性下降。
(４) 焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专 用焊条。
2020/5/14
15
金属工艺学
第四篇 焊接
第三节 焊接接头的组织与性能
1、焊接热循环
焊接热循环的特点是加热和冷却速度很快，对易淬火钢，易导 致马氏体相变；对其它材料，易产生焊接变形、应力及裂纹。
2、焊接接头金属组织与性能的变化 焊缝区
⑥低氢钾型；⑦低氢钠型； ⑧石墨型；⑨盐基型。
2020/5/14
13
金属工艺学
第四篇 焊接
8.电焊条的分类
结构钢焊条—J；
钼和铬耐热钢焊条—R；
低温钢焊条—W； 不锈钢焊条—A；
堆焊焊条—D；
铸铁焊条—Z；
镍及镍合金焊条—Ni ； 铜及铜合金焊条—T；
铝及铝合金焊条—L； 特殊用途焊条—TS
J422
J507
药皮种类（氧化钙钛型）
药皮种类（低氢钠型）
抗拉强度420MPa
抗拉强度500MPa
结构钢焊条
结构钢焊条
2020/5/14
14
金属工艺学
第四篇 焊接
酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主
（TiO2、SiO2、Fe2O3） 碱性焊条：在熔渣中以碱性氧化物为主
（K2O、Na2O、CaO、MnO） 9. 电焊条的选用
掌握防止和消除焊接变形的常用方法。
2020/5/14
2
金属工艺学
第四篇 焊接
第一节 概述
焊接：通过加热或加压，或两者兼用，并且用或不用填充 金属，使分离的两部分金属形成原子间结合的一种工艺方法。
焊接是一种永久连接金属材料的工艺方法。
一、焊接成形的特点
1．重量轻，节省材料。 2．生产率高，生产周期短，劳动强度低，易实现自动化。 3．可实现异种金属的连接。 4．可进行组合件的生产。 5．焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
金属工艺学
第四篇 焊接
第四篇 焊接
2020/5/14
1
金属工艺学
第四篇 焊接
第13章 焊接工艺基础
13.1 概述 13.2 电弧焊工艺基础 13.3 焊接接头的组织与性能 13.4 焊接应力与变形
作业：P199 13.1、 13.4、 13.7
本章重点：
深刻地理解焊接工程的基本理论；
对焊接接头的组织与性能、焊接应力与变形的形成过程 有清楚的认识；
6
金属工艺学
第四篇 焊接
气门芯
2020/5/14
7
金属工艺学
第四篇 焊接
第二节 电弧焊工艺基础
1、焊接电弧的概念 在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而
持久的放电现象。
电弧形成条件：（1）使气体电离； （2）阴极发射电子。
2、电弧的构造及热量分布
阴极区：2400k 36% 阳极区：2600k 42% 弧柱区： 5000~8000k 21%
2020/5/14
3
金属工艺学
第四篇 焊接
二、焊接成形的分类
1. 熔化焊：把焊件连接处局部加热到熔化状态，然后冷却凝固成 一体，不加压力完成的焊接方法。
2. 压力焊：在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热） 的焊接方法。
3. 钎焊：在焊接过程中采用低熔点的填充金属（钎料）熔化后， 与固态母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。
保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到 力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。
5/14/2020 5:41 AM
金属工艺学 7.电焊条的组成及作用
第四篇 焊接
焊芯
焊缝的填充材料 — 填充焊缝
焊芯 电极传导电流 — 导电
药皮
电焊条
保护焊缝和焊接过程
药皮 控制焊缝金属的化学成分
稳定电弧
药皮的种类： ① 氧化钛型；②氧化钛钙型； ③钛铁矿型；④氧化钛型；⑤纤维素型；
2020/5/14
9
金属工艺学
第四篇 焊接
4. 电弧焊冶金过程 （1）在电弧高温作用下，工件和 焊条同时产生局部熔化，形成熔 池。 （2）电弧的移动形成动态熔池， 熔池前部的加热融化与后部的顺 序冷却结晶，形成完整的焊缝。
（3）药皮熔化→进入熔池发生冶金反应→形成熔渣→ 构成渣壳保护；药皮分解→CO2,CO,H2等气体→围绕在 电弧和熔池周围→保护熔化熔池。
2020/5/14
11
金属工艺学
第四篇 焊接
6.熔化焊的三要素
✓ 热源
能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小
热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣 热、电子束和激光。
✓ 熔池的保护
可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化， 并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。
✓ 填充金属