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1、焊接基础知识,主讲人：符辰坚,第1页,第一节：概述,一、焊接的定义及分类,焊接通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种加工工艺方法。,金属连接,可拆卸连接 （螺栓连接、键连接等）,永久性连接,铆接,焊接,加热,加压,实现方式,1.焊接的定义,第2页,2.焊接的分类,第3页,第3页,第4页,二、焊接的特点,1.优点,1)焊接可节省金属材料，接头强度高与铆接相比，焊接可以节省金属材料，从而减轻了结构的重量；与粘接相比，焊接具有较高的强度，焊接接头的承载能力可以达到与焊件材料相同的水平。2)焊接工艺过程比较简单，生产率高焊接既不需像铸造那样要进行制作木型、造砂型、熔炼、浇铸
2、等一系列工序，也不像铆接那样要开孔、制造铆钉并加热等，因而缩短了生产周期。,第5页,3)焊接接头质量好 焊接接头不仅强度高，而且其它性能(物理性能、耐热性能、耐腐蚀性能及密封性)都能够与焊件材料相匹配。 4)焊接方法利用率高 焊接可以化大为小，并能将不同材料连接成整体制造双金属结构；还可将不同种类的毛坯连成铸一焊、铸一锻一焊复合结构，从而充分发挥材料的潜力，提高设备利用率，用较小的设备制造出大型的产品。,第6页,2.缺点,(1)由于施工和管理的不善，容易产生各种焊接缺陷。 (2)焊后未经热处理的焊接构件，有较大的残余变形和残余应力。 (3)焊接过程中，往往产生大量的光辐射，有害气体和烟尘，不利
3、于焊工的身体健康。 实际应用中，要杨长避短，对材料、焊机、施工方法、质量检查、性能保证等，要具备充分的有关焊接知识和技术水平。,第7页,第二节：电阻焊,电阻焊属于压焊范畴，其中主要包裹点焊、凸焊、缝焊、对焊等方式，在次我们主要介绍点焊、凸焊。,一、电阻点焊原理,点焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。,第8页,二、电阻点焊设备,电阻点焊机是由变压器、控制器和带有可更换电极臂的枪组成。,第9页,1.变压器 变压器是将低电流强度的220V或380V的电压变为25V的高电流强度的焊接电压。 2.焊
4、机控制器 可以调节变压器输出焊接电流的强弱，并可以调节出精确的焊接电流通电时间。在焊接时间内，焊接电流被接通并通过被焊接的金属板，然后电流被切断。焊接电流的大小由金属板的厚度和电极臂长度来决定。 3.焊枪 焊枪通过电极臂向被焊接技术施加挤压力，并流入焊接流。,焊接开关,电极,电极臂,第10页,二、电阻点焊焊接三要素,电阻点焊的三个基本要素分别为电极压力、电流和时间。1.电极压力 两个金属板件直接的焊接机械强度与焊枪电极施加在金属板上的力有直接的关系。焊枪电极的压力太小、电流过大都会产生焊接飞溅物，导致焊接接头强度降低。焊枪电极压力太大会使焊点过小，并降低焊接部位的机械强度。焊枪压力过高会使电极
5、头压入被焊金属，压入深度过大使焊接质量降低。焊点被电极压入的深度不能超过板厚的一半。,电极压力大小对焊点的影响,第11页,2.焊接电流,给金属板加压后，强电流流过焊枪电极，然后流入两个金属板件。在金属板的结合处电阻值最大，电阻热使温度迅速上升，电流不断流过，金属便熔化并熔合在一起，电流太大或压力太小，将会产生内部飞溅物。如果适当减小电流强度或增加压力，使焊接溅出物减小到最小值。,第12页,3.焊接加压时间,电流停止后，焊接部位熔化的金属开始冷却，凝固的金属形成圆而平的焊点。对焊点施加的压力合适，焊点的结构紧密，有很高的机械强度。加压时间是一个重要因素，时间太短会使金属熔合不够紧密。,第13页,
6、三、焊接循环,点焊和凸焊时焊接循环F-电极压力 I-焊接电流 t1-预压时间 t2-通电时间 t3-维持时间 t4-休止时间,点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段组成，如右图所示。1、预压时间t1-从电极开始下降到焊接电流接通这段时间。这一时间为了确保通电前电极能压紧焊件，使焊件之间紧密接触。2、通电加热时间t2-焊接电流通过焊件产生熔核的时间。3、维持时间t3-焊接电流切断后电极压力继续保持一段时间，在此期间，熔核冷却结晶。4、休止时间t4由电极开始提升到电极再次下降，准备在下一个焊点处压紧焊件时间。,第14页,四、电阻点焊质量,点焊通常采用搭接接头和折边接头。接头可以由两个过两个以上等厚或不
7、等厚的焊件组成。在设计点焊接头盒结构时，应遵循如下原则：1、焊点到焊件边缘距离不宜过小。边距最小值取决于被焊金属的种类、焊件厚度和焊接规范，对于屈服强度较高的金属、薄板或用强规范焊接焊接时可取较小值。2、应有足够的搭接量，一般搭接量是可取边距的两倍。3、为了限制分流，应有合适的点距，其最小值与焊件厚度、金属的导电率、表面清洁度以及熔核的直径有关。4、装配间隙必须尽可能小。因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的电极压力降低。同时必须方便地抵达焊接部位，即电极的可达性要好。,点焊接头设计,第15页,第16页,点焊质量八种缺陷,1.虚焊 无熔核或熔核尺寸小于规定值。,虚焊,第17页,焊点熔
8、核尺寸测量方法：(D+d)/2熔核规定值,第18页,2.焊点穿孔 焊点中含有穿透整个焊点的通孔。若发现焊点表面存在较深裂纹或凹坑，则可通 过背光法检测是否存在通孔,焊点穿孔,3. 焊点裂纹 焊点周围有裂纹。,围绕焊点圆周有裂纹则不可接受;焊点表面由电极加压产生的焊点表面裂纹(但非较大较深的裂缝)可以接受。,第19页,第20页,4.边缘焊点 电极加压形成的焊点未被金属板材边缘所包含,第21页,5. 压痕过深 焊点造成任一板材压痕超过50,A/B50%B或者是C/D50%D,第22页,6. 板材扭曲 焊点造成板材表面扭曲超过25,变形超过25度,第23页,7、位置偏差： 与标准焊点位置的距离超过1
9、0mm。,标准焊点位置,实际焊点位置,第24页,8、漏焊： 实际焊点数量少于规定焊点数量。,漏焊,第25页,点焊质量检查,焊点质量的检验可采用目测检验和破坏性实验。目测检验是通过外观判断焊接质量，而破坏性实验用于检验焊接强度。,1.1目视检验 除用眼看和手摸来检验焊接表面处的粗糙度外，还应检验焊接位置、焊点数量、焊点间距、压痕、气孔和溅出物。,1、非 破坏性试验,1、焊点外观颜色分3圈；（有些电流大一点的只有两圈）2、焊点较焊件平面有压痕、圆度良好；3、焊核区表面光滑，无分层、甚至飞溅；,颜色深黑（热影响区）,颜色灰色,颜色浅黑（焊核区）,第26页,1.2 凿检： 将专用凿子在离焊点3 10m
10、m处插入至与 被检查的焊点内端齐平， 上 下扳动凿子以检查焊点是否虚焊。 拔出凿子，用锤子还原零件。,第27页,2、 破坏性试验,撕裂实验 撕裂后应在其中一个焊片上留有一个大于焊点直径的孔。,撕裂后,破洞,焊核与板材连接在一起,第28页,撕裂实验 撕裂后两焊件焊接区只有焊接痕迹，而无破洞，则焊接强度不够。,第29页,1、凸焊不允许有焊堆、焊渣、未焊透等焊接缺陷；焊后，外观质量不允许出现有偏焊、漏焊、焊错的现象；焊后保证熔核均匀；2、凸焊件不允许开焊，凸焊的强度应满足工艺要求，采用扭矩扳手、套管等相关工具，进行检测凸焊焊接强度扭矩值。M5 30(N.m) M6 30(N.m) M8 40(N.m
11、)M10 50(N.m) M11 55(N.m) M12 60(N.m),第二节：电阻焊凸焊,不带螺纹的凸焊件，其强度要达到采用套管套住凸焊件。使套管倾斜15度，不开裂。,第30页,第三节：二氧化碳气体保护电弧焊,一、二氧化碳气体保护电弧焊原理,二氧化碳气体保护电弧焊是利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊接方法。这种以二氧化碳气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害作用，从而获得优良的机械保护性能。,第31页,一、二氧化碳气体保护电弧焊设备,半自动二氧化碳保护焊设备由焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、冷却水循环装置及控制系统等几部分组成。,焊
12、接电源,送丝机构,供气系统,KR200,A,V,焊枪,送丝电机,电磁气阀,遥控盒,气管,流量计,工件,六芯电缆,正极电缆,负极电缆,焊接电源,A,配电箱,+,_,集中供气接入点,详图,第33页,三、二氧化碳气体保护电弧焊主要规范参数,6 气体,4 干伸长度,2 焊接电压,7 极性,3 焊接速度,1 焊接电流,5 焊丝,第34页,焊接电流:根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。焊接电压既电弧电压: 提供焊接能量。电弧电压越高，焊接能量越大，焊丝熔化速度就越快，焊接电流也就越大,电压偏高时:弧长变长,飞溅颗粒变大, 易产生气
13、孔. 焊道变宽,熔深和余高变小.电压偏低时:焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄，熔深和余高大。,啪嗒！啪嗒！,嘭！嘭！嘭！,母材,母材,母材,电压偏高,电压偏低,第35页,焊接速度：焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。干伸长度：焊接过程中，保持焊丝干伸长度不变是保 证焊接过程稳定性的重要因素之一。过长时：气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大, 熔深变浅，成形变坏.过短时：看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大，熔深变深，焊丝易与导电咀粘连.,焊接电流一定时，干伸长度的增加，会使焊丝熔化速度增加，但电弧电压下降，电流降低，电弧热量减少。 热量=干伸长度热量+电弧热量,
14、干伸长度,工件,导电咀,第35页,焊丝：因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有S i、M n等脱氧元素的焊丝。 CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种.,第37页,二氧化碳气体 作用：隔离空气并作为电弧的介质。 纯度：纯度要求大于 99.5%，含水量小于0.05%。 性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍，比水轻。 存储：瓶装液态，每瓶内可装
15、入(25 - 30)Kg液态CO2。 加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。 容量：每公斤液态CO2可释放509升气体，一瓶液态二氧化 碳可释放15000升左右气体，约可使用10-16小时。 流量：小于350A焊机：气体流量为15-20升/分 大于350A焊机：气体流量为20-25升/分 提纯：静置30分钟后倒置放水，正置放杂气，重复两次。,第38页,1、焊缝不允许有裂纹、夹渣、漏焊、假焊、烧穿等缺陷；2、焊缝的直线度偏差不大于3mm3、焊缝的咬边深度不大于0.3mm；焊缝长度偏差不大于焊缝规定长度15%；在任一长度为10mm的焊缝中，不应有大于1.5mm的气孔，1.1mm1.5mm的气孔不得多于2个。4、焊缝表面的波纹应均匀、整洁、无假焊、漏焊、裂纹、焊穿、弧坑、焊瘤、夹渣及焊丝头等缺陷。,三、二氧化碳气体保护电弧焊质量,焊渣,谢谢，请大家指正,
