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1、第五章 常用焊接方法,焊接技术,第五章 常用焊接方法,焊条电弧焊CO2气体保护焊氩弧焊气焊与气割其他焊接方法,第一节 焊条电弧焊,1.1 焊条电弧焊原理焊条电弧焊时，焊件和焊条在电弧热的作用下，焊件坡口边缘被局部熔化，焊条熔化形成熔滴向焊件过渡，熔化的金属形成焊接熔池。随着焊接电弧向前移动,熔池后边缘的液态金属温度逐渐降低液态金属以母材坡口处末完全熔化的晶粒为核心生长出焊缝金属的枝状晶体并向焊缝中心部位发展，直至彼此相遇而最后凝固。与此同时，前面的焊件坡口边缘又开始局部熔化，使焊接熔池向前移动。当焊接过程稳定以后，个形状和体积均不变化的熔池随焊接电弧向前移动，形成一条连续的焊缝。,第一节 焊条
2、电弧焊,1.2焊条电弧焊的特点 1.工艺灵活，适应性强 2.应用范围广，质量易于控制 3.设备简单，成本较低 不足之处： 1.焊接过程不能连续进行，生产率低 2.采用手工操作，劳动强度大，并且焊缝质量与 焊工操作水平密切相关 3.不适合活泼金属，难熔金属及薄板的焊接,第一节 焊条电弧焊,1.3焊条电弧焊电源（一）对弧焊电源的要求1.弧焊电源外特性其他参数不变的情况下，弧焊电源输出电压与输出电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性弧焊电源的外特性基本上有下降外特性，平外特性，上升外特性三种类型焊条电弧焊采用陡降外特性电源,第一节 焊条电弧焊,2.弧焊电源空载电压 弧焊电源接通电网而焊接回路为开路时，
3、弧焊电源输出端电压称为空载电压 交流弧焊电源空载电压为55-70V直流弧焊电源空载电压为45-85V 电弧电压16-25V3.弧焊电源稳态短路电流弧焊电源电源所能稳定提供的最大电流，即输出短路时的电流，称为弧焊电源稳态短路电流 对于下降外特性的弧焊电源，一般要求稳态短路电流为焊接电流的1.25-2.0倍 (太大：过热、飞溅；太小：引弧及熔滴过渡困难),第一节 焊条电弧焊,4.弧焊电源调节特性在焊接中，根据焊接材料的性质、板厚、焊条直径及位置、焊接接头形式等不同，需要选择不同的焊接电流。这就要求弧焊电源能在一定范围内，对焊接电流作均匀、灵活的调节，以便有利于保证焊接接头的质量。焊条电弧焊焊接电流
4、的调节，实质上是调节电源外特性。5.弧焊电源动特性弧焊电源对焊接电弧的动态负载所输出的电流，电压对时间的关系，它表示弧焊电源对动态负载瞬时变化的反应能力。,第一节 焊条电弧焊,（二）弧焊电源的分类及型号1.弧焊电源的分类按构造原理不同可分为交流弧焊电源，直流弧焊电源，逆变式弧焊电源按电流性质可分为直流电源和交流电源,第一节 焊条电弧焊,2.弧焊电源的型号,BX3-300动圈式弧焊变压器，靠一、二次侧绕组简漏磁获得陡降外特性，分、两档(粗调，改变一、二次侧绕组匝数)。细调：通过手柄改变一、二次侧绕组的距离（距离增大，漏磁增加，焊接电流减小；反之，焊接电流增大）档：空载电压75V，焊接电流调节范围
5、40-125A;档：空载电压60V，焊接电流调节范围115-400A;ZX5-400晶闸管（可控硅）弧焊整流电源ZX7-400晶闸管（可控硅）逆变弧焊电源（整流器）,第一节 焊条电弧焊,1.4焊接工艺参数的选择 焊接工艺参数，是指焊接时为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊接电流、电弧电压、焊接速度等）的总称 （一）焊条直径 1.焊件厚度 厚件，直径较大焊条；薄焊件，直径较小焊条 2.焊缝位置 在相同板厚的条件下，平焊缝用的焊条直径应比其他位置大一些，立焊最大直径不超过5mm，仰焊、横焊最大直径不超过4mm。 3.焊接层次 多层焊的第一道焊缝，应选用直径较小的焊条，防根部未焊透。 4.接头形式
6、搭接接头、T型接头不存在全焊透问题，选用较大的焊条直径,第一节 焊条电弧焊,（二）焊接电流 1.焊条直径 2.焊缝位置 相同焊条直径的条件下，平焊缝选择较大的电流焊接。立焊、横焊比平焊小10%-15%；仰焊比平焊小15%-20%,Ih=(35-55)d,式中 Ih-焊接电流，A; d-焊条直径，mm。,第一节 焊条电弧焊,3.焊条类型 在其他条件相同时，碱性焊条使用的焊接电流比酸性 焊条小10%-15%，否则焊缝中易形成气孔。不锈钢焊条比碳钢焊条小15%-20% 4.焊接层次 打底层 ，使用较小的焊接电流 填充层，使用较大的焊接电流 盖面层，为防止咬边（焊缝部分未焊满）和保证焊缝成形，焊接电流
7、比填充层稍小些。,第一节 焊条电弧焊,电流是否合适的判断 1.看飞溅 2.看焊缝成形 3.看焊条熔化情况（三）电弧电压 焊条电弧的电压主要由电弧长度来决定。电弧长，电 弧电压高，电弧短，电弧电压低。短弧（焊条直径的0.5-1.0倍） （四）焊接速度 单位时间完成的焊缝长度称为焊接速度。应均匀适当 （五）焊接层数 在中厚板焊接时，一般要开坡口并采用多层多道焊。每层厚度约等于焊条直径的0.8-1.2倍，最好不大于45mm。,第一节 焊条电弧焊,1.4常用焊接工艺措施 1.预热 焊接开始前对焊件的全部或局部进行加热的工艺措施称为预热，按照焊接工艺的规定预热需要达到的温度称为预热温度。奥氏体不锈钢不可
8、预热。多层多道焊时，层间温度不低于预热温度。加热宽度不低于板厚的5倍。 2.后热及消氢处理 避免形成淬硬组织及使氢逸出焊缝表面，防止裂纹产生 3.焊后热处理 焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，称为焊后热处理,第二节 CO2气体保护电弧焊,气体保护焊的定义： 用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。按所用的电极材料不同，可分为不熔化极气体保护焊，主要是 TIG焊；熔化极气体保护焊包括MIG焊、MAG焊、 CO2气体保护焊（ CO2焊）三种。按操作方式的不同，可分为手工、半自动和自动气体保护焊。,第二节 CO2气体保护焊,气体保
9、护电弧焊的特点 1.采用明弧，一般不必用焊剂，没有熔渣，熔池可见度好，便于操作。 2.由于电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接熔池和热影响区很小，因此焊接变形小，焊接裂纹倾向不大，尤其适合薄板焊接 3.采用氩，氦等惰性气体保护，焊接化学性质较活泼的金属或合金时，可获得高质量的焊接接头 4.气体保护焊不宜在有风的地方施焊（防风措施），电弧弧光的辐射较强，焊接设备较复杂。,第二节 CO2气体保护焊,2.1 C02气体保护电弧焊的工作原理及特点 C02气体保护电弧焊是使用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软管送到焊枪,经导电嘴导电,在CO2气氛中,与母材之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。 CO2气体在
10、工作时通过焊枪喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部的气体保护层使溶滴和溶池与空气机械地隔离开来，从而保护焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。,第二节 CO2气体保护焊,第二节 CO2气体保护焊,CO2焊特点,生产率高 熔敷效率：手弧焊60% CO2焊90%，焊丝连续送进，且焊后无渣，比手弧焊提高1-4倍,适用范围广 可适用低碳钢、高强度钢；全位置焊；薄板、中厚板,焊接质量好 对铁锈不敏感，不易产生气孔焊缝含氢量低，抗裂性能好，受热变形小。,不足：大电流焊接时，飞溅较多，焊缝表面成形较差；抗风能力差，设备较复杂；电弧的光、热辐射强；不能焊接易氧化的有色金属,焊接成本低 CO2价格低
11、，消耗的电能少仅为手弧焊、埋弧焊的40%；,焊接变形和应力小 电弧热量集中，加热面积小，特别适于薄板焊接,操作性能好 明弧焊，看清电弧合熔池，便于掌握与控制，利于实现自动化,第二节 CO2气体保护焊,能量集中性对照表,2.2 CO2焊主要规范参数,第二节 CO2气体保护焊,焊接电流(短路：50-230A细颗粒过渡： 250-500A),焊接速度（15-40m/h）,焊丝直径（平焊中厚板1.2mm以上；薄板及立、横等1.6mm以下）,电源极性（直流反接）与回路电感,电弧电压(短路：16-24)直径1.2-3.0mm:25-36V,焊丝伸出长度（10倍焊丝直径，小于15mm）,CO2气体流量,第二
12、节 CO2气体保护焊,1. 焊接电流: 根据焊接条件（板厚、焊丝直径、焊接位置及熔滴过渡形式）选定相应的焊接电流。通常直径0.81.6mm的焊丝，短路过渡时，焊接电流在50-230A内选择；细颗粒过渡时，焊接电流在250-500A内选择。,第二节 CO2气体保护焊,焊丝熔化速度和焊接电流的关系,第二节 CO2气体保护焊,2. 电弧电压电弧电压随焊接电流的增加而增大。短路过渡时，电弧电压在16-24V内选择；颗粒过渡时，对于直径为1.23.0mm的焊丝电弧电压可在25-36V内选择。,第二节 CO2气体保护焊,3 .焊接速度在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压条件下，随着焊速增加，焊缝宽度与焊缝
13、厚度减小。焊速过快，不仅气体保护效果变差，可能产生气孔，而且还易产生咬边及未溶合等缺陷，但焊速过慢，则焊接生产率降低，焊接变形增大。一般CO2半自动焊时的焊接速度为15-40m/h。,第二节 CO2气体保护焊,4. 焊丝伸出长度焊丝伸出长度 L:焊丝从导电嘴到工件的距离。小于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径大于300A时:L= (10-15)倍焊丝直径 + 5mm电流小时乘10倍的焊丝直径， 电流大时乘15倍的焊丝直径 。过大： 焊丝成段熔断，飞溅严重，气体保护效果差；过小：飞溅堵塞喷嘴，影响保护效果，也影响焊工视线。,第二节 CO2气体保护焊,5.焊丝直径的选择钢板厚度为1-4m
14、m时，焊丝直径0.5-1.2mm;钢板厚度大于4mm时，焊丝直径大于或等于1.6mm焊丝直径为1.6mm和2mm时，可用于短路过渡和细滴过渡焊接，而直径大于2mm的焊丝，只能用于细滴过渡焊接。,第二节 CO2气体保护焊,不同焊丝直径使用电流范围,6.电流极性的选择CO2焊主要采用直流反接法。7.焊接回路电感值的选择焊接回路电感主要用于调节电源的动特性，以获得合适的短路电流增长速度di/dt，从而减少飞溅；并调节短路频率和燃烧时间，以控制电弧热量和熔透深度。在短路过渡中，熔滴首先与熔池短路，然后形成缩颈，由于细焊丝的熔滴尺寸小，所以可以在短时间内完成，熔滴过渡的周期短，因此需要较大的di/dt，
15、应选择较小的电感值；粗焊丝焊时熔化慢，熔滴过渡的周期长，则要求较小的di/dt，需选择较大的电感值。 8.气体流量的选择 主要根据对焊接区域的保护效果来决定。,第三节 氩弧焊,（1） 定义：氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。 （2） 特点： A、焊件不易氧化； B、便于操作，容易实现全位置自动化； C、焊接热影响区小，焊件不易变形； D、焊缝致密，成形美观； E、焊接成本高。 （3） 应用：主要用于焊接易氧化的有色金属和合金钢，如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。为了防止保护气流破坏，氩弧焊只能在室内进行。,第三节 氩弧焊,第三节 氩弧焊,手工钨极氩弧焊 在焊接时为保护焊缝不被空气
16、影响，常采用气体和熔渣联合保护。单独使用外加气体来保护电弧及焊缝，并作为电弧介质的电弧焊，称为气体保护焊。 氩弧焊是采用氩气作为保护气体的一种气体保护焊方法。在氩弧焊应用中，根据所采用的电极类型可分为非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两大类。非熔化极氩弧焊又称为钨极氩弧焊，是一种常用的气体保护焊方法。,第三节 氩弧焊,焊接过程 钨极氩弧焊又称钨极惰性气体保护焊，它是使用纯钨或活化钨电极，以惰性气体氩气作为保护气体的气体保护焊方法，钨棒电极只起导电作用不熔化，通电后在钨极和工件间产生电弧。在焊接过程中可以填丝也可以不填丝。填丝时，焊丝应从钨极前方填加。钨极氩弧焊又可分为手工焊和自动焊两种，以手工钨极氩
17、弧焊应用较为广泛。,第三节 氩弧焊,钨极氩弧焊焊接工艺参数电源种类和极性 氩气流量喷嘴直径 喷嘴与焊件间的距离钨极伸出长度钨极直径 焊接电流电弧电压 焊接速度,第三节 氩弧焊,（1）焊接电源的种类和极性 钨极氩弧焊可以采用交流或直流两种焊接电源，采用哪种电源与所焊金属或合金种类有关；采用直流电源时还要考虑极性的选择。,a）直流反接b）直流正接,第三节 氩弧焊,采用直流反接时，焊件是阴极，质量较大的氩正离子流向焊件，撞击金属熔池表面，可将铝、镁等金属表面致密难熔的氧化膜击碎，这种现象称为“阴极破碎”作用。 但是直流反接时，钨极因接正极温度较高，容易过热或烧损。所以，铝、镁及其合金一般不采用直流反
18、接，而应尽可能使用交流电进行焊接。 采用直流正接，没有“阴极破碎”作用，故适用于焊接不锈钢、耐热钢、钛、铜及其合金。,第三节 氩弧焊,（2）钨极直径与焊接电流,钨极直径应根据焊接电流大小而定，焊接电流通常根据焊件的材质、厚度来选择。,第三节 氩弧焊,第三节 氩弧焊,（3）电弧电压 电弧电压主要由弧长决定。电弧长度增加，容易产生未焊透的缺陷，并使保护效果变差，因此应在电弧不短路的情况下，尽量控制电弧长度，一般弧长近似等于钨极直径。,第三节 氩弧焊,（4）焊接速度 焊接速度通常是由焊工根据熔池的大小、形状和焊件熔合情况随时调节。过快的焊接速度会使气体保护氛围破坏，焊缝容易产生未焊透和气孔；焊接速度
19、太慢时，焊缝容易烧穿和咬边。（5）氩气流量与喷嘴直径 喷嘴直径的大小，直接影响保护区的范围，一般根据钨极直径来选择。按生产经验：2倍的钨极直径再加上4mm即为选择的喷嘴直径。 流量合适时，熔池平稳，表面明亮无渣，无氧化痕迹，焊缝成形美观；流量不合适，熔池表面有渣，焊缝表面发黑或有氧化皮。氩气的合适流量为0.81.2倍的喷嘴直径。,第三节 氩弧焊,（6）喷嘴与焊件间的距离 喷嘴与焊件间的距离以814mm为宜。距离过大，气体保护效果差；若距离过小，虽对气体保护有利，但能观察的范围和保护区域变小。 （7）钨极伸出长度 为了防止电弧热烧坏喷嘴，钨极端部应突出喷嘴以外，其伸出长度一般为34mm。伸出长度
20、过小，焊工不便于观察熔化状况，对操作不利；伸出长度过大，气体保护效果会受到一定的影响。,第三节 氩弧焊,钨极氩弧焊的特点 钨极氩弧焊的优点是：由于焊缝被保护得好，故焊缝金属纯度高、性能好；焊接时加热集中，所以焊件变形小；电弧稳定性好，在小电流（10A）时电弧也能稳定燃烧。并且，焊接过程很容易实现机械化和自动化。,第三节 氩弧焊,缺点是：氩气较贵，焊前对焊件的清理要求很严格。同时由于钨极的载流能力有限，焊缝熔深浅，只适合于焊接薄板（ 6mm）和超薄板。为了防止钨极的非正常烧损，避免焊缝产生夹钨的缺陷，不能采用常用的短路引弧法，必须采用特殊的非接触引弧方式。 氩弧焊主要被用来焊接不锈钢与其它合金钢
21、，同时还可以在无焊药的情况下焊接铝、铝合金、镁合金及薄壁制件。,第四节 气焊与气割,4.1气焊气焊原理气焊是利用气体燃烧所产生的高温火焰来进行焊接的，如图所示。火焰一方面把工件接头的表层金属熔化，同时把金属焊丝熔入接头的空隙中，形成金属熔池。当焊炬向前移动，熔池金属随即凝固成为焊缝，使工件的两部分牢固地连接成为一体。,第四节 气焊与气割,图1气焊 1-焊丝；2-焊嘴；3-工件,第四节 气焊与气割,气焊优缺点气焊的温度比较低，热量分散， 加热速度慢，生产率低，焊件变形较严重。但火焰易控制，操作简单，灵活，气焊设备不用电源，并便于某些工件的焊前预热。所以，气焊仍得到较广泛的应用。一般用于厚度在3m
22、m以下的低碳钢薄板，管件的焊接，铜、铝等有色金属的焊接及铸铁件的焊接,气焊火焰调节氧气、乙炔气体的不同混合比例可得到中性焰、氧化焰和碳化焰三种性质不同的火焰。如图所示。,第四节 气焊与气割,第四节 气焊与气割,氧乙炔焰按氧气与乙炔混合比值的不同，可分为中性焰、碳化焰(也叫还原焰)和氧化焰三种，其构造和形状见图 (1)中性焰。中性焰燃烧后无过剩的氧和乙炔，它由焰心、内焰和外焰三部分组成，见图。火焰呈中性。焰心由未经燃烧的氧气和乙炔组成，外表分布有一层碳素微粒层，炽热的碳粒发出明亮的白光形成尖亮而明显的轮廓，离焰心尖端2-4毫米处化学反应最激烈，因此温度最高，为3100-3200。内焰由乙炔的不完
23、全燃烧产物(一氧化碳和氢气)组成，具有还原性，呈杏核形的深蓝色线条。,第四节 气焊与气割,外焰是一氧化碳和氢气与大气中的氧完全燃烧后产生的二氧化碳和水蒸气。主要用于焊接低碳钢、低合金钢、高铬钢、不锈钢、紫铜、锡青铜、铝及其合金等。(2)碳化焰。碳化焰燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧，焰心的轮廓不清，外焰特别长，当乙炔过剩量很大时会冒黑烟。火焰由焰心、内焰和外焰三部分组成，见图。碳化焰最高温度为2700-3000，火焰具有还原性。乙炔过剩，火焰中有游离状态碳及过多的氢，焊接时会增加焊缝含氢量，焊低碳钢有渗碳现象。,第四节 气焊与气割,主要用于高碳钢、高速钢、硬质合金、铝、青铜及铸铁等的焊接或焊补
24、。 （3）氧化焰氧化焰在氧乙炔气体燃烧后有过剩的氧气，由于氧气过剩氧化燃烧进行得很激烈，造成焰心、内焰、外焰成为一体。氧过剩火焰，有氧化性，焊钢件时焊缝易产生气孔和变脆。最高温度31003300。主要用于焊接黄铜、锰黄铜、镀锌铁皮等。,第四节 气焊与气割,4.2气割气割过程氧气切割简称气割，是一种切割金属的常用方法，如图所示。气割时，先把工件切割处的金属预热到它的燃烧点，然后以高速纯氧气流猛吹。这时金属就发生剧烈氧化，所产生的热量把金属氧化物熔化成液体。同时，氧气气流又把氧化物的熔液吹走， 工件就被切出了整齐的缺口。只要把割炬向前移动，就能把工件连续切开。,第四节 气焊与气割,1-割缝；2-割
25、嘴；3-氧气流；4-工件；5-氧气物；6-预热火焰,第四节 气焊与气割,金属气割的两个条件（1）金属的燃烧点应低于其熔点。 （2）金属氧化物的熔点应低于金属的熔点。 纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢都能满足上述条件，具有良好的气割性能。高碳钢、铸铁、不锈钢，以及铜、铝等有色金属都难以进行氧气切割。,第五节 其他焊接方法,埋弧焊焊接过程示意图1焊件 2焊剂 3焊剂导管 4焊丝 5滚轮 6导电嘴 7渣壳 8焊缝,5.1埋弧焊埋弧焊：是指电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的一种自动焊方法。,第五节 其他焊接方法,埋弧焊演示,埋弧焊时焊缝的形成1-焊丝；2-焊件；3-焊剂；4-液态金属；5-液态焊剂；6-焊缝
26、；7-渣壳,第五节 其他焊接方法,埋弧自动焊的焊接过程 埋弧自动焊机,第五节 其他焊接方法,MZ1-1000型埋弧焊机1减速机构 2电动机 3焊丝盘 4电压、电流表 5按钮 6调节手轮 7焊剂漏斗 8压紧轮 9减速机构 10导电嘴 11前车轮12连杆 13前底架 14扇形涡轮 15后车轮 16手轮,第五节 其他焊接方法,MZ-1000型埋弧自动焊机,第五节 其他焊接方法,埋弧焊特点大电流（1000A）、生产率高焊接质量高且稳定焊接成本较低热量集中、可无坡口、无焊条头、飞溅少改善劳动条件无弧光、烟雾自动化程度高工艺装备复杂，仅适用于直的长焊缝和环形焊缝焊接。,第五节 其他焊接方法,5.2电渣焊 电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的熔渣电阻热加热熔化母材与电极的一种焊接方法。 电渣焊按电极形状可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊和熔管电渣焊。 电渣焊一般处于立焊位置进行焊接。工件不开坡口。,第五节 其他焊接方法,第五节 其他焊接方法,第五节 其他焊接方法,电渣焊的特点： （1）焊接厚件时，生产率高，成本低 （2）焊缝金属比较纯净 （3）电渣焊接头组织粗大，焊后要进行正火处理 电渣焊的应用： 适用于板厚40mm以上的结构焊接。一般用于直缝焊接，也可用于环缝焊接。,谢 谢 大 家 ！,
