机械制造基础第四讲：焊接工艺常识
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焊接工艺的基本原理与特点
焊接工艺的基本原理是利用热能将母材金属加热到熔化状态，通过填充材料和节能、环保等优点，如生产效率高、能源消耗低、对环境污染小等。
焊接工艺也存在一定的局限性，如易产生焊接变形、裂纹等缺陷，因此需要掌握一定的焊接技巧和质量控制方法。
金属材料焊接
塑料焊接
塑料是一种常见的非金属材料，具有良好的加工性和绝缘性，主要用于电子、电器、化工等领域。塑料焊接需要采用热压、超声波、激光等焊接方法，以保证焊接质量和效率。
陶瓷焊接
陶瓷是一种高强度、高硬度的非金属材料，广泛应用于机械、电子、航天等领域。陶瓷焊接需要采用特殊的焊接方法和填充材料，以保证焊接质量和效率。
定义
电阻焊是一种将两个或多个金属材料通过电流加热并加压实现焊接的方法。超声波焊接则是利用高频振动波使材料表面产生摩擦热，实现焊接。
应用
电阻焊广泛应用于汽车、电器、仪表等领域，超声波焊接则广泛应用于塑料、橡胶、纸张等材料的焊接。
电阻焊与超声波焊接
钎焊定义
钎焊是一种利用低熔点金属作为钎料，将母材加热至高于钎料熔点但低于母材熔点的温度，使钎料熔化并填充在母材之间，实现焊接的方法。
应用
摩擦焊广泛应用于各种金属材料的焊接，如低碳钢、不锈钢等。
钎焊与摩擦焊
04
焊接工艺应用
钢铁焊接
钢铁是一种常见的金属材料，具有良好的强度和耐腐蚀性，主要用于建筑、桥梁、车辆等制造领域。钢铁焊接需要采用高能量密度、低热输入的焊接方法，以保证焊接质量和效率。
铝合金焊接
机械制造基础第4章焊接
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焊接时,先将焊条与焊件瞬时接触，发生短路。强大的短路电流流经少数几个接触点，致使接触点处温度急剧升高并熔化，甚至部分发生蒸发。当焊条迅速提 起一定距离（<5mm图4.2.3（b））时， 焊条头温度已升得很高，在两电极间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速的电子撞击焊条端头与焊件间的空气， 使之电离成正离子和负离子。电子和负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电粒子的定向运动形成了焊接电弧。
•适应性强。多样的焊接方法几乎可焊接所有的金属材料和部分非金属材料。可焊范围较广，而且连接性能较好。焊接接头可达到与工件金属等强度或相应的
特殊性能。
•满足特殊连接要求。不同材料焊接在一起，能使零件的不同部分或不同位置具备不同的性能，达到使用要求。如防腐容器的双金属筒体焊接、钻头工作部分
与柄的焊接、水轮机叶片耐磨表面堆焊等。
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2、焊接方法的主要特点
•节省材料，减轻重量，焊接的金属结构件可比铆接节省材料10％～25％；采用点焊的飞行器结构重量明显减轻，降低油耗，提高运载能力。 •简化复杂零件和大型零件的制造过程。焊接方法灵活，可化大为小，以简拼繁，加工快，工时少，生产周期短。许多结构都以铸—焊、锻—焊形式组合，简
化了加工工艺。
焊条 牌号
熔敷金属抗拉强度数值 （≥）
kgf / mm2
MPa
E4301
J423
43
420
E5001
J503
50
490
E4303
J422
43
420
E5003
J502
50
490
E4311
J425
43
420
E5011
J505
焊接工艺基础知识.
第四节焊接工艺基础知识一、焊接接头的种类及接头型式焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及坡口形式也不同。
焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。
(一)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，叫做对接接头。
在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。
钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。
厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—2规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。
图1—8 不同厚度板材的对接(a)单面削薄，(b)双面削薄(二)角接接头两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—9。
这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。
图1—9 角接接头(a)I形坡口；(b)带钝边单边V形坡口(三)T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，叫做T形接头，见图1—10。
图1—10 T形接头(四)搭接接头两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—11。
图1—11 搭接接头(a)I形坡口，(b)圆孔内塞焊；(c)长孔内角焊搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—11。
I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。
这种接头用于不重要的结构中。
当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。
二、焊缝坡口的基本形式与尺寸(一)坡口形式根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡口形式。
V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻转焊件)，但焊后容易产生角变形。
机械制造基础答案 第4章复习思考题答案
《机械制造技术基础》主编 李长河 第1章 金属材料概述
第4章 复习思考题及答案
5．焊条由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 答： 焊条由中心部的金属焊芯和表面涂层药皮两部分组成。
焊芯：主要起到填充金属和传导电流的作用。药皮作用：（1） 药皮熔化时产生的熔渣及气体，使电弧空间及熔池与大气隔离；（ 2）药皮的冶金作用，保证焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷，并向焊 缝添加必要的合金元素，使焊缝具有一定的力学性能；（3）使焊 条具有好的焊接工艺性。 6．碱性焊条与酸性焊条的性能有何不同？ 答： 药皮熔化后形成的熔渣是以碱性氧化物为主的焊条就属于碱性焊 条。碱性焊条焊成的焊缝含氢量很低，抗裂性及强度好，适合焊接 重要的结构钢和合金结构钢，但是碱性焊条的工艺性能和抗气孔性 能差。
第4章 复习思考题及答案
3．什么是焊接电弧？焊接电弧的构造及形成特点如何？ 答： 焊接电弧是在一定条件下，在电极之间的气体介质中有大量电
荷通过的强烈持久气体放电现象。 焊接电弧通常由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。阴极区
指电弧紧靠负电极的区域，此区域很窄。阴极区由于发射电子，消 耗了逸出功，其发热量和温度都低于阳极；阳极区指电弧紧靠正电 极的区域，此区域较阴极区宽，阳极区产生的热量最大；弧柱区指 阴极区与阳极区之间的部分，弧柱内产生的热量虽然不多，但因散 热差，温度也可以达到很高。 4．什么是电弧的稳定性？影响电弧稳定性的因素有哪些？ 答： 电弧的稳定性是指电弧在燃烧过程中，电压与电流保持一定， 且电弧能维持一定的长度、不偏吹、不摇摆、不熄弧的特性。
等离子弧焊适合于焊接难熔金属、易氧化金属、热敏感性强材料 以及不锈耐蚀钢等，也可以焊接一般钢材或有色金属。
机械制造基础-第4章-焊接练习题-答案
机械制造基础-第4章-焊接练习题-答案焊接练习题⼀、填空1. 根据焊接过程的特点，常⽤焊接⽅法可分为熔焊、压焊和钎焊三⼤类。
2. 常⽤电阻焊的⽅法主要有点焊、缝焊和对焊等，其中，点焊和缝焊形成搭接接头，对焊形成对接接头。
对于要求具有密封性的接头应采⽤的⽅法是缝焊，汽车车门的焊接采⽤的是点焊⽅法。
3. 焊接电弧由阴极区、弧柱和阳极区三部分组成，各区温度分布不均匀。
当采⽤直流电源焊接时，可有两种接线⽅法，分别是正接和反接。
4. 熔焊的焊接接头由热影响区、焊缝区和熔合区三个区组成。
其中，⼒学性能最差的是熔合区；热影响区⼜可分为正⽕区、过热区和部分相变区，其中，⼒学性能最好的是正⽕区。
5. 焊接残余应⼒产⽣的根本原因是外因：焊接接头受到刚性约束；内因：⾦属的热胀冷缩和⾼温时呈塑性状态。
6. 矫正焊接变形的主要⽅法有：机械矫正法和⽕焰矫正法。
7. 粗略评价碳钢和低合⾦结构钢焊接性能的⽅法是碳当量法，⽤CE表⽰。
CE值越⼤，其焊接性越差。
8. 常⽤熔焊⽅法有焊条电弧焊、埋弧⾃动焊、CO2⽓体保护焊和氩弧焊。
其中，氩弧焊既可实现全位置焊接⼜可⽤于焊接易氧化⾦属材料。
9. 按熔渣性质不同，焊条可分为酸性焊条和碱性焊条两⼤类。
其中，焊接⼯艺性较好的是酸性焊条，⽽焊接质量较好、焊接⼯艺性较差的是碱性焊条。
10. 焊条选⽤的原则是：结构钢焊条按等强度原则选⽤，特殊性能钢（如不锈钢、耐热钢等）焊条按同成分原则选⽤。
11.根据钎料熔点不同，钎焊可分为软钎焊和硬钎焊两⼤类，它们的分界温度为450℃。
12.按电极类型，氩弧焊分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。
其中，焊接过程中电极不熔化，主要⽤于薄板焊接的是钨极氩弧焊。
13.下⾯所给材料中，不属于焊接材料的是Q235A。
（CO2、Q235A、焊剂、1Cr18Ni9、J422、H08Mn2SiA）14.对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。
其中，闪光对焊接头的⼒学性能较⾼，常⽤于重要构件和异种⾦属的对焊连接。
机械焊接方面知识点总结
机械焊接方面知识点总结一、焊接工艺1. 焊接方式常见的焊接方式包括电弧焊、气体保护焊、电阻焊、激光焊等。
不同的焊接方式适用于不同的金属材料和工件形状。
例如，电弧焊适用于焊接钢铁、合金钢和铸铁等金属材料；气体保护焊适用于焊接铝合金、镁合金等易氧化金属；激光焊适用于焊接高强度、高硬度的金属。
2. 焊接接头形式焊接接头形式主要包括对接接头、角接接头、搭接接头、T型接头、角接接头等。
不同的接头形式会影响焊接过程中热输入的分布和焊缝形状，从而影响焊接接头的质量和性能。
3. 焊接工艺参数焊接工艺参数包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接角度等。
合理选择和控制这些参数，可以有效控制焊接热输入，保证焊接接头的质量和性能。
二、焊接材料1. 焊接电极焊接电极主要包括焊条、焊丝和焊剂等。
不同的焊接材料和焊接电极适用于不同的金属材料和焊接方式。
例如，药芯焊丝适用于输送管道、压力容器等应用场合；铝合金焊丝适用于铝合金焊接；钨枪焊条适用于高温合金焊接等。
2. 焊接辅助材料焊接辅助材料主要包括焊接助剂、焊接胶剂和保护气体等。
这些辅助材料在焊接过程中起到润滑、清洁、保护和气体保护等作用，有助于提高焊接接头的质量和性能。
三、焊接设备1. 焊接机焊接机是焊接系统的核心设备，主要包括电弧焊机、气体保护焊机、电阻焊机、等离子焊机和激光焊机等。
不同类型的焊接机适用于不同的焊接方式和焊接材料。
例如，MIG焊机适用于气体保护焊；TIG焊机适用于工业不锈钢焊接；等离子焊机适用于焊接不锈钢、镍合金等难焊材料。
2. 焊接辅助设备焊接辅助设备主要包括焊接夹具、焊接工装、焊接夹具等。
这些设备在焊接过程中起到定位、夹持、支撑、辅助传热和传力等作用，有助于提高焊接接头的质量和生产效率。
四、焊接质量控制1. 焊接工艺检验焊接工艺检验主要包括焊缝形状、焊接热影响区、焊接变形和焊后裂纹等。
通过对焊接接头进行表面检查、断面检查和金相组织分析，可以及时发现焊接缺陷和隐患，保证焊接接头的质量和可靠性。
焊接工艺基础知识
➢ 焊接加热过程对焊缝质量的影响：
影响熔池金属的理化反应，造成不完全偏析，形 成气孔、夹杂等缺陷。
由于热传导过程，使焊缝区域金属产生淬硬、脆 化、软化等。
由于不均匀加热及冷却，产生不均匀应力状态和 变形，导致裂纹。
焊接工艺基础知识
➢ 焊缝熔池的一次结晶：在焊接过程中，当焊接 热源离开后金属有液体转变成固体的过程为一次结 晶；特点为：
设计措施：
✓ 合理选择结构的截面形状和尺寸。
✓ 合理选择焊缝尺寸和形式：在保证焊缝强度、满足 焊接工艺条件下，尽可能采用较小的焊缝尺寸。对于 受力较大的丁字接头和十字接头，在保证强度相同的 条件下，采用开坡口角焊缝可减少变形。在薄板结构 中如果没有密封性等要求，则可用点焊或塞焊来代替 长缝的熔化焊。
✓ 非熔化极有钨极氩弧焊（TIG）、等离子弧焊 等。
焊接工艺基础知识
➢ 压焊：在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不 加热），以完成焊接的方法，称为压焊。
加热压焊有电阻焊、气压焊、高频焊、锻焊、接触焊、 摩擦焊等；
不加热压焊有的方法有冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。 ➢ 钎焊：是硬钎焊和软钎焊的总称，是采用比母材熔点低 的金属作填充材料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低 于母材熔点的温度，利用液态钎料湿润母材，并填充接头间 隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
搭接接头：分为I形坡口、圆孔内塞焊及长孔内角焊 三种形式。
卷边接头
焊接工艺基础知识
➢ 接头的设计和选择原则： 根据产品的结构形状、尺寸、材质、技术要求等。 根据采用的焊接方法及接头的基本特性。 根据承载荷的性质、大小（如拉伸、压缩、弯曲、冲击等）。 根据工作环境要求。 根据变形与控制及施焊的难易程度。 根据接头的焊前准备和焊接费用等。 ➢ 坡口的选择原则： 保证焊件的焊接质量、焊缝能焊透。 坡口容易加工（如U型坡口比V型坡口加工困难，费用高）。 尽可能减少金属填充量。 减少焊接变形。 保证焊接可达性（如不能两面焊接的可选用单面V型或U型坡口） 不同位置的焊接操作要求：（平焊、立焊、横焊、仰焊等四种操作 方法）。
焊接工艺常识_2.pptx
机械制造基础
防止焊接变形
• 合理焊接操作
– 平衡温度分布 – 利用变形
© 2004 金工教研室
机械制造基础
防止焊接变形
• 焊后校正
© 2004 金工教研室
机械制造基础
二、焊条电弧焊
• 焊条电弧焊过程 • 药皮燃烧：
– 电弧周围气体：CO2、 CO、H2
– 熔池中熔渣，冷却形 成渣壳
– 保护熔池中的熔化金 属
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机械制造基础
本讲内容
• 一、电弧焊工艺常识 • 二、焊条电弧焊 • 三、特种焊接工艺方法 • 四、金属材料的焊接性 • 五、焊接结构设计 • 六、连接技术
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机械制造基础
一、电弧焊工艺常识
• 1、焊接电弧
– 气体介质中导电现象
© 2004 金工教研室
机械制造基础
• 焊条型号
– E4303：
• E碳钢焊条 • 43：焊缝抗拉43 kgf/mm2 • 0：(0/1)全位置焊接、(2)平焊、(4)向下立焊 • 03：3、4为组合表示焊接电流种类和药皮类型，
03为钛钙型药皮、交流或直流
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机械制造基础
焊条种类
• 焊条牌号
– J422、J507
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焊接热影响区
机械制造基础
4、焊缝
• 从熔池底向中心凝固
– 各个方向凝固速度不同 – 柱状铸态组织 – 铁素体＋少量珠光体 – 杂质集中在焊缝中心，
影响焊缝质量
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机械制造基础
焊缝的热影响区
• 1－融合区
– 0.1~1mm，关键
• 2－过热区
机械制造基础焊接
图4-14 焊条电弧焊过程
电弧焊
• 焊条电弧焊
– 焊接过程 – 焊条 涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极，由
药皮和焊芯两部分组成。
• 焊芯 ：在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又熔 化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。
• 药皮：压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过 程中造气造渣，起保护作用，防止空气进入焊缝，防止 焊缝高温金属不被空气氧化(表4-3)。
气体保护焊
• 氩弧焊 以氩气（惰性气体）作为保护气体的电弧焊。
（1）不熔化极氩弧焊：电极：铈钨棒不熔化，较厚工件需填 充焊丝（图19a）焊接厚度6mm以下的工件。
（2）熔化极氩弧焊：连续送进焊丝（电极），不需填充金属， 可用较大电流，焊接厚度为25mm以下的工件，图19(b)。
气体保护焊
• 氩弧焊
一、焊条电弧焊的焊接过程
➢ 原理：在药皮焊条和母材间产 生电弧，利用电弧热融化焊条 和母材的焊接方法。焊条外层 覆盖焊药，遇热融化，具有使 电弧稳定、形成溶渣、脱氧、 精炼等作用。 焊缝质量由很多因素决定， 如母材金属和焊条的质量、焊 前的清理程度、焊接时电弧的 稳定情况、焊接参数、焊接操 作技术、焊后冷却速度以及焊 后热处理等。
机械制造基础
肖 民（机械与动力工程学院） mxiao@ 42学时（理论）
第四篇 焊接
• 焊接：永久性连接金属材料的工艺方法。 • 实质：利用加热或加压，或两者并用的手段，借助原子间
的扩散和结合，使分离的金属牢固地连接起来。
•
特点：下料阶段：化大为小 化复杂为简单
拼简焊单接拼成小复成杂大
– 特点：
• 机械保护效果好，焊缝金属纯净，成形美观，质量好。 • 电弧稳定，小电流时也很稳定。熔池温度容易控制，单
焊接工艺知识知识培训课件
焊接安全操作规程
焊接操作前检查
确保工作场所安全，检查焊接设 备是否正常，检查焊接材料是否
符合要求。
焊接操作安全防护
穿戴防护服、防护眼镜、手套等个 人防护用品，防止焊接过程中产生 的飞溅、弧光等伤害。
焊接后检查
焊接结束后，应检查周围环境，确 保没有火灾等安全隐患，同时对焊 接质量进行检查。
04
焊接工艺参数
焊接电流
总结词
焊接电流是焊接过程中通过焊接头的电 流，是焊接工艺中最重要的参数之一。
VS
详细描述
焊接电流的大小直接影响焊接熔池的形成 和焊缝的成形质量，同时也会影响焊接头 的机械性能和焊接效率。如果焊接电流过 大，会导致焊缝过热，影响焊缝质量；如 果焊接电流过小，则会导致焊缝不熔合， 影响焊接效果。因此，选择合适的焊接电 流是保证焊接质量的关键。
焊接的分类与特点
熔焊
将工件加热至熔化状态，通过液态金属的相互融合实现连 接。特点是无须加压，操作简便，适用于大型工件和难以 加压的部位。
压焊
通过施加压力，使工件在固态下产生塑性变形或熔融状态， 实现原子间相互扩散和联结。特点是需要施加压力，适用 于金属材料和部分非金属材料的连接。
钎焊
使用熔点低于母材的填充材料，通过加热熔化填充材料， 实现工件的连接。特点是对母材的热影响较小，适用于精 密、薄壁、低熔点材料的连接。
03
焊接工艺方法
熔化焊
01
02
03
定义
熔化焊是通过加热至熔点， 使焊缝材料熔化形成液态， 冷却后形成焊缝的焊接方 法。
分类
常见的熔化焊方法包括电 弧焊、气焊、激光焊等。
应用
适用于各种金属材料的焊 接，如钢铁、铜、铝等。