第十章焊接與膠接成形焊接概述Summarization焊接的實(shí)質(zhì):通過加熱或加壓（或兩者并用），用或不用填充金屬，使焊件形成原子間結(jié)合的一種連接方法。不可拆卸的連接。焊接方法的分類Classification熔焊方法常以熱源的種類命名，氣焊（氣體火焰為熱源）電弧焊（電弧為熱源）電渣焊（熔渣電阻熱為熱源）激光焊（激光束為熱源）電子束焊（電子束為熱源）等離子弧焊（壓縮電弧為熱源）。

釬焊:利用熔點(diǎn)比母材低的填充金屬熔化以后,填充接頭間隙并與固態(tài)的母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的一種方法.壓力焊：如電阻焊:焊接過程中需要加壓的一類焊接方法.焊接的特點(diǎn)及應(yīng)用焊接生產(chǎn)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是：連接性能好；省工省料成本低；重量輕；可簡化工藝。缺點(diǎn)是：不可拆卸；焊接接頭組織和性能要變壞；要產(chǎn)生焊接應(yīng)力、變形和缺陷。焊接生產(chǎn)的應(yīng)用制造金屬結(jié)構(gòu)機(jī)器零部件和工具修補(bǔ)

2-1冶金連接成形基礎(chǔ)一、焊接熔池的化學(xué)冶金1.熔焊過程中雜質(zhì)的溶入及其有害作用氧化（高溫下氧和氮分解）Fe+O→FeOC+O→COSi+2O→SiO2

Mn+O→MnO2Cr+3O→Cr2O3

氧化使焊縫金屬中的合金元素?zé)龘p;而焊縫金屬中的氧使焊縫金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性均下降.如圖所示.氮能以原子的形式溶于金屬中,如圖所示.當(dāng)熔池結(jié)晶時(shí),氮的溶解度急劇下降,來不及逸出金屬表面的氮?dú)獗愠蔀闅饪?還會(huì)形成Fe4N化合物,分布在晶界和固溶體內(nèi).氮使焊縫金屬的強(qiáng)度和硬度增加而塑性和韌性下降.

氫如同氮一樣,除產(chǎn)生氣孔外,還要引起氫脆和冷裂紋.如圖所示.氫原子的溶解和析出氮的溶解和析出2.對熔化金屬的保護(hù)和冶金處理

對焊接區(qū)采取機(jī)械保護(hù)，如采用焊條藥皮,防止空氣污染熔化金屬,焊前還要嚴(yán)格清理.對熔池采用冶金處理，清除已經(jīng)進(jìn)入熔池中的有害雜質(zhì)，增添合金元素,在焊條藥皮中加鐵合金.脫氧反應(yīng)Mn+FeO→Fe+MnOSi+2FeO→2Fe+SiO2

脫硫反應(yīng)Mn+FeS→Fe+MnMnO+FeS→FeO+MnSCaO+FeS→FeO+CaMgO+FeS→FeO+MgS3.焊接熔池化學(xué)冶金的特點(diǎn)溫度高,金屬元素發(fā)生強(qiáng)烈的蒸發(fā)和燒損冷卻快,熔池金屬在焊接過程中溫度變化很快，各種化學(xué)冶金反應(yīng)難以充分進(jìn)行二、焊接接頭的組織和性能

MicrostructureandPropertiesofWeldingJoint.由焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成.1.焊縫(1)焊接熱循環(huán)WeldThermalCircle

在焊接熱源作用下，焊件上某點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的過程。特點(diǎn)：加熱速度、冷卻速度很快(>100/s)溫度不均勻?qū)附淤|(zhì)量起重要影響的參數(shù)是：最高加熱溫度

在過熱溫度（>1100度）的停留時(shí)間

冷卻速度：t8/5

⑵焊縫weldbead在焊接接頭橫截面上測量的焊縫金屬的區(qū)域，即焊縫表面和熔合線所包圍的區(qū)域。結(jié)晶過程特點(diǎn)：冷卻速度快，過熱，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下結(jié)晶，非均質(zhì)形核偏析一次結(jié)晶二次結(jié)晶結(jié)晶從熔池底部許多半個(gè)晶粒開始垂直底部向中心生長，呈樹狀枝晶。組織：鑄態(tài)組織，粗大柱狀晶焊縫組織是從液態(tài)結(jié)晶的鑄態(tài)組織,存在著各種鑄造缺陷,但由于冷卻快,通過滲合金等還可以滿足使用要求.

焊縫結(jié)晶過程要產(chǎn)生偏析，宏觀偏析與焊縫成形系數(shù)有關(guān)（即焊道的寬度與厚度之比）。成形系數(shù)小，形成中心線偏析。2.熱影響區(qū)heat-affectzone受焊接熱循環(huán)的影響，焊縫附近的母材組織或性能發(fā)生變化的區(qū)域?yàn)楹附訜嵊绊憛^(qū)。如圖所示。

過熱區(qū)OverheatedZone1100℃～固相線，魏氏組織,為熱影響區(qū)中機(jī)械性能最差的部位.正火區(qū)NormalizedZoneAc3～1100℃，正火組織,冷卻后晶粒細(xì)小,機(jī)械性能較好.部分相變區(qū)PartialPhase-changeZoneAc1～Ac3之間，晶粒大小不一，組織不均勻,性能較差.易淬火鋼：由于焊后冷卻快,會(huì)產(chǎn)生淬硬組織.它的熱影響區(qū)分為淬火區(qū)和部分淬火區(qū).3.熔合區(qū)bond焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū)，位于熔合線兩側(cè)，也叫半熔化區(qū)。溫度處于固相線和液相線之間成份不均勻,組織粗大,粗大的過熱組織和粗大的淬硬組織.是焊接接頭中性能最差的.影響焊接接頭性能的因素

FactorstoInfluencePropertiesofWeldingJoint

焊接材料焊條和焊絲等（熔化后形成焊縫金屬組成部分，影響焊縫化學(xué)成分

weldingmaterials焊接方法weldingmethod不同焊接方法的熱源，溫度高低不同、且機(jī)械保護(hù)也不同。焊接工藝焊接電流、電弧電壓、焊接速度和線能量等的總稱為工藝參數(shù)

weldingtechnology

工藝參數(shù)→接頭輸入熱量的大小→焊接熱循環(huán)→熱影響區(qū)大小→組織粗細(xì)→焊縫性能線能量E=IU/V三、焊接應(yīng)力和變形1.焊接應(yīng)力和變形的形成和危害.焊接應(yīng)力增加結(jié)構(gòu)工作時(shí)的應(yīng)力,降低承載能力;焊接變形影響組裝質(zhì)量,矯正變形增加成本,還要降低塑性.2、產(chǎn)生原因如圖1-38所示.金屬材料如果整體均勻加熱和冷卻,能完全自由膨脹和收縮,則在加熱過程中產(chǎn)生變形,不產(chǎn)生應(yīng)力;冷卻后,恢復(fù)到原來的形狀和尺寸,沒有殘余變形,也沒有殘余應(yīng)力.如圖1-38a所示.

如果在加熱和冷卻過程中,完全不能膨脹和收縮,這時(shí)有焊接殘余應(yīng)力而沒有殘余變形.

由于焊接是局部加熱,在加熱和冷卻過程中,有一定的剛性約束,如圖1-38b所示,加熱時(shí)金屬受壓應(yīng)力,產(chǎn)生塑性壓縮變形;在冷卻過程中,如圖所示,不能完全自由收縮,也能收縮一些,因此,金屬受拉應(yīng)力并保存下來,這就是焊接殘余應(yīng)力.現(xiàn)以鋼板對焊為例說明焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生過程,如圖1-39所示.(a)為加熱時(shí),(b)為冷卻時(shí)的情況.圖1-40為焊接變形及產(chǎn)生原因2.減少和消除焊接應(yīng)力的措施

設(shè)計(jì)措施：盡量減少焊縫數(shù)量及尺寸避免焊縫過分集中與交叉,如圖所示采用剛性較小的接頭形式在拉應(yīng)力區(qū)域，避免幾何不連續(xù)性工藝措施：合理選擇焊接順序和方向(先橫后縱)從設(shè)計(jì)和工藝二個(gè)方面考慮錘擊焊縫法預(yù)熱法加熱“減應(yīng)區(qū)”熱處理法降低焊縫拘束度小線能量焊接3.控制和矯正焊接變形的措施防止變形：焊前組裝時(shí)采用反變形法剛性固定法能量集中的焊接方法預(yù)熱、錘擊、散熱選擇合理的裝配焊接順序

矯正機(jī)械矯正法火焰矯正法四、金屬焊接性

WeldabilityofMetal

1.金屬焊接性的概念金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性。在一定焊接條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。決定于金屬材料本身性質(zhì)和加工條件。包括二方面的內(nèi)容:結(jié)合性能：指某種材料在給定的焊接工藝條件下，形成完整而無缺陷的焊接接頭的能力。使用性能：指在給定的焊接工藝條件下，焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足使用要求的能力。2.金屬焊接性的間接評價(jià)

碳當(dāng)量

把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其對焊接性影響程度換算成碳的相當(dāng)含量，其總和叫碳當(dāng)量。CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)

經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)CE＜0.4％時(shí),焊接性良好,一般不需預(yù)熱;CE=0.4～0.6％時(shí),焊接性較差,一般需要預(yù)熱和采取其它工藝措施;CE＞0.6時(shí),焊接性差,需采取較高的預(yù)熱溫度和其它嚴(yán)格的工藝措施.評價(jià)金屬焊接性的二個(gè)參數(shù)冷裂紋敏感系數(shù)除化學(xué)成分外，板厚（剛性約束）、焊縫含氫量等也對焊接性有影響。Pe=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B+h/600+H/60(%)防止裂紋要求的最低預(yù)熱溫度:Tp=1440Pc-392(℃)作業(yè):1、什么是焊接熱影響區(qū)？低碳鋼焊接熱影響區(qū)分哪幾個(gè)區(qū)？

2、堿性電焊條和酸性電焊條的性能有什么不同？為什么？第二節(jié)常用焊接方法

FusionWeldingandBrazingWelding一、焊條電弧焊電弧(ElectricArc)燃燒，加熱熔化母材（BaseMetal）和焊條（CoveredElectrod）熔滴(Droplet)的產(chǎn)生和過渡熔池(FusedBath)的形成、停留和結(jié)晶藥皮(Coating)燃燒、熔化，成為熔渣(Slag)，保護(hù)熔池。熔池和熔渣凝固，形成焊縫和渣殼。1.焊接電弧焊接電弧的產(chǎn)生焊接電弧的結(jié)構(gòu)陰極區(qū)NegativePolarityZone：電子供應(yīng)區(qū)。電弧熱的36%陽極區(qū)AnodeRegion：受電子轟擊區(qū)域。電弧熱的43%弧柱區(qū)ArcColume：電弧熱的21%左右。2．焊條及其選擇(1)焊條組成和作用

焊芯作為電極傳導(dǎo)電流，熔化后作為填充金屬與母材形成焊縫。藥皮改善焊接工藝性，如藥皮中含有穩(wěn)弧劑，使電弧易于引燃和保持燃燒穩(wěn)定。對焊接區(qū)起保護(hù)作用，藥皮中含有造渣劑、造氣劑等起有益的冶金化學(xué)作用，藥皮中含有脫氧劑、合金劑、稀渣劑等電焊條的組成(2)焊條分類

按用途不同分為十大類：結(jié)構(gòu)鋼焊條，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條，低溫鋼焊條，不銹鋼焊條，堆焊焊條，鑄鐵焊條，鎳及鎳合金焊條，銅及銅合金焊條，鋁及鋁合金焊條，特殊用途焊條等。

結(jié)構(gòu)鋼焊條按藥皮性質(zhì)不同可分為:酸性焊條：藥皮中含有多量酸性氧化物（如SiO2，MnO2等）堿性焊條：藥皮中含有多量堿性氧化物（如CaO等）和螢石（CaF2）。由于堿性焊條藥皮中不含有機(jī)物，藥皮產(chǎn)生的保護(hù)氣氛中氫含量極少，所以又稱為低氫焊條。

(3)焊條型號(hào)與牌號(hào)

焊條型號(hào)是國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的焊條代號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊條型號(hào)由字母“E”和四位數(shù)字組成

焊條牌號(hào)是焊條生產(chǎn)行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號(hào)。焊條牌號(hào)前的字母表示焊條類別，“×××”代表數(shù)字，前二位數(shù)字代表焊縫金屬抗拉強(qiáng)度，末尾數(shù)字表示焊條的藥皮類型和焊接電流種類如J422、J507等.(4)焊條的選擇

原則：應(yīng)使焊縫金屬與母材具有相同的使用性能“等強(qiáng)”原則：低、中碳鋼或低合金鋼的結(jié)構(gòu)件,如16Mn的σb為520MPa,應(yīng)選用J506、J507等.“同成分”原則：特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼等）和有色金屬等,根據(jù)母材的化學(xué)成份,選擇相同成分的焊條.酸性焊條和堿性焊條的選擇堿性焊條焊縫金屬力學(xué)性能好、抗裂性好.堿性焊條焊接工藝性差.堿性焊條對水油繡的敏感性堿性焊條有毒煙塵多焊條類型選定后，還要根據(jù)焊件厚度等條件，確定焊條標(biāo)稱直徑。作業(yè)：

1、說明電焊條的組成及作用？

2、下列焊條型號(hào)或牌號(hào)的含義是什么？

E4303,E5015,J422,J507二、埋弧焊

SubmergedArcWelding

設(shè)備和焊接材料的選用設(shè)備焊車、控制箱和焊接電源焊接材料選用根據(jù)母材金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能，選擇焊絲，再根據(jù)焊絲選配相應(yīng)的焊劑。2.埋弧焊的焊接過程和工藝焊接過程

焊縫形成過程

3.埋弧焊特點(diǎn)及其應(yīng)用生產(chǎn)率高，節(jié)省焊接材料。焊接質(zhì)量好。勞動(dòng)條件好。不適用于立焊、橫焊、仰焊和不規(guī)則形狀焊縫。另外，焊前的準(zhǔn)備工作量較大，對焊件坡口加工、接縫裝配均勻性等要求較高。不適于焊接3mm以下厚度的薄板。難以焊接Al、Ti等氧化性極強(qiáng)金屬及合金。設(shè)備費(fèi)用一次性投資較大。三、氣體保護(hù)焊

GasShieldedArcWelding用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊優(yōu)點(diǎn)：電弧、熔池可見性好無需焊后清理缺點(diǎn)：防風(fēng)措施1.惰性氣體保護(hù)焊（1）保護(hù)氣體和電極材料在惰性氣體中燃燒的電弧熱量損失較少。Ar：成本低，電弧燃燒非常穩(wěn)定，熔滴很容易呈穩(wěn)定的軸向射流過渡，飛濺極小。He：電弧燃燒溫度高，焊速較快，但飛濺大，成本高。

鎢極氬弧焊（TIG焊）釷鎢極或鈰鎢極電極不熔化焊接電流不能太大，易焊薄板熔化極氬弧焊（MIG焊）焊絲做電極電流大，母材熔深大，生產(chǎn)率高，易焊中厚板（2）電源種類和極性工件為負(fù)極，利用“陰極破碎”作用消除氧化膜鎢極氬弧焊，除鋁合金、鎂合金以外其它金屬焊接以直流正接為好，交流電源次之2.CO2焊Carbon-DioxideArcWelding

焊接過程

原理、設(shè)備、焊接材料特點(diǎn)及應(yīng)用為了穩(wěn)定電弧，減少飛濺，CO2焊采用直流反接

四、電渣焊

利用電流通過液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱熔化母材和填充金屬進(jìn)行焊接絲極電渣焊板極電渣焊熔嘴電渣焊

五、釬焊

釬焊過程

熔化釬料的填縫過程

釬料組分與母材相互擴(kuò)散過程

1．硬釬焊Brazing使用熔點(diǎn)高于450℃的釬料

焊件接頭強(qiáng)度高，工作溫度高

用于受力較大的鋼鐵件、工具及鋁、銅合金件，如釬焊刀具、自行車架等

2．軟釬焊Soldering使用熔點(diǎn)低于450℃的釬料

焊件接頭強(qiáng)度低，工作溫度低

用于電子線路元件的連接等

常用焊接方法的特點(diǎn)及適用范圍

第二節(jié)-2

壓焊和釬焊一、電阻焊

將焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。1．點(diǎn)焊

SpotWelding焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬形成焊點(diǎn)的電阻焊方法點(diǎn)焊過程：

點(diǎn)焊分流現(xiàn)象：焊接新焊點(diǎn)時(shí)，有一部分電流會(huì)流經(jīng)已焊好焊點(diǎn)，使焊接電流發(fā)生變化，影響點(diǎn)焊質(zhì)量。點(diǎn)距：兩相鄰焊點(diǎn)間的中心距。焊件厚度越大，導(dǎo)電性越強(qiáng)，點(diǎn)距要越大。焊點(diǎn)直徑：要盡量大應(yīng)用：薄板沖壓件及鋼筋焊接。點(diǎn)焊工件常用厚度范圍是0.05~6mm。2.縫焊SeamWelding焊件裝配成搭接接頭并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法。密封性好，但分流現(xiàn)象嚴(yán)重

應(yīng)用：焊接3mm以下薄板、有密封要求的較規(guī)則焊縫，如油箱、小型容器和煙道等結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

3.對焊ButtWelding將焊件裝配成對接接頭進(jìn)行的電阻焊方法

(1)電阻對焊

UpsetButtWelding將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。焊前接頭端面要平滑、清潔(焊前加工、清理要求較高.

一般用于截面簡單、直徑小于20mm和強(qiáng)度要求不高的棒材和線材。

(2)閃光對焊FlashButtWelding

焊接過程如4-15(b)圖所示

加緊、對正→通電→移動(dòng)、接觸→閃光并連續(xù)閃光、端面呈半熔化→斷電、頂鍛形成接頭.特點(diǎn)：接頭強(qiáng)度較高，承載能力強(qiáng)。在焊口周圍有大量毛刺，結(jié)合面處有較小凸起；焊件需留較大余量；焊接時(shí)火花飛濺，需隔離防護(hù)；焊后需清理接頭處的毛刺。應(yīng)用：適用于承受較大載荷零件或重要零件的焊接。二、摩擦焊

將焊件連接表面相互壓緊并使之按一定軌跡相對運(yùn)動(dòng),利用連接表面上生成的摩擦熱作為熱源將焊件端面加熱到塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓焊方法。

按焊件相對運(yùn)動(dòng)的軌跡不同，摩擦焊又分為旋轉(zhuǎn)式摩擦焊和軌道式摩擦焊兩種。

優(yōu)點(diǎn)：接頭組織致密，焊接質(zhì)量好且穩(wěn)定。

焊前接頭不需特殊清理，焊接時(shí)不需焊接材料，焊接時(shí)間短，生產(chǎn)成本低。

能焊接異種金屬材料

應(yīng)用：主要用于旋轉(zhuǎn)焊件的壓焊，非圓截面的焊接比較困難。

摩擦焊焊件的最大截面不超過0.02m2

三、釬焊

Brazing，Soldering釬焊過程熔化釬料的填縫過程

釬料組分與母材相互擴(kuò)散過程利用熔點(diǎn)比母材低的填充金屬熔化以后，填充接頭間隙并與固態(tài)的母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。釬劑的作用有:去除氧化膜和油污等雜質(zhì)保護(hù)母材接觸面和釬料不受氧化增加釬料的潤濕性和毛細(xì)流動(dòng)性1．硬釬焊Brazing使用熔點(diǎn)高于450℃的釬料

焊件接頭強(qiáng)度高，工作溫度高

用于受力較大的鋼鐵件、工具及鋁、銅合金件，如釬焊刀具、自行車架等常用釬劑為硼砂、硼酸、氯化物等

2．軟釬焊Soldering使用熔點(diǎn)低于450℃的釬料

焊件接頭強(qiáng)度低，工作溫度低

用于電子線路元件的連接等

常用釬劑為松香、氯化鋅溶液釬焊和熔焊、壓焊的區(qū)別用低熔點(diǎn)的釬料作為填充金屬，釬焊時(shí)，釬料熔化、母材不熔化。釬焊接頭強(qiáng)度低，工作溫度低，但焊接變形小，焊件尺寸精確。釬焊可以焊接異種金屬，還可以焊接異種材料?？梢院附悠渌附臃椒y以焊接的特殊結(jié)構(gòu)，如蜂窩結(jié)構(gòu)?？梢圆捎谜w加熱，一次焊成整個(gè)結(jié)構(gòu)的全部焊縫。生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)械化自動(dòng)化。常用焊接方法的特點(diǎn)及適用范圍

作業(yè)：

1、說明點(diǎn)焊、縫焊和對焊的應(yīng)用？

2、釬焊與熔焊相比有何根本區(qū)別？釬劑的作用是什么？對釬料有什么要求？第二節(jié)-3現(xiàn)代焊接與熱切割

技術(shù)

一、等離子弧焊接與切割

等離子弧是經(jīng)過壓縮的高能量密度的電弧。特點(diǎn)：高溫（可達(dá)24000～50000K）高速（可數(shù)倍于聲速）高能量密度（可達(dá)105～106W/cm2）

1.等離子弧的產(chǎn)生

氣體電離形成電弧。在機(jī)械壓縮、熱壓縮和電磁壓縮的共同作用下，弧柱直徑被壓縮到很細(xì)的范圍內(nèi)，弧柱內(nèi)的氣體電離度很高，當(dāng)壓縮作用與電弧的熱擴(kuò)散達(dá)到平衡時(shí)，便成為穩(wěn)定的等離子弧。機(jī)械壓縮:電弧被強(qiáng)迫通過噴嘴的小孔通道，弧柱截面減小。熱壓縮:當(dāng)往噴嘴內(nèi)通入一定壓力和流量的氣體（如氬氣、氮?dú)獾龋┖螅娀?huì)進(jìn)一步受到壓縮。電磁壓縮:電弧中定向運(yùn)動(dòng)的電子、離子流在自身磁場作用下，使弧柱進(jìn)一步受到壓縮。

2.等離子弧焊

特點(diǎn)：等離子弧的能量密度大，弧柱溫度高，弧流流速大，穿透能力較強(qiáng)，厚度12mm以下的焊件可不開坡口，一次焊透，實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形。

焊接電流小到0.1A時(shí)，等離子弧仍能穩(wěn)定燃燒，并保持良好的挺直度和方向性。鎢極縮于噴嘴內(nèi)，焊接時(shí)可避免鎢污染。焊接速度快，生產(chǎn)率高，焊接熱影響區(qū)小，焊接變形也小。

焊接設(shè)備較復(fù)雜，氣體消耗量大，不宜在室外焊接。小孔形等離子弧焊不適于手工操作，靈活性比鎢極氬弧焊差。

3.等離子弧切割

利用高溫、高速、高能量密度的等離子焰流沖力大的特點(diǎn)，將被切割材料局部加熱熔化并隨即吹除，從而形成較整齊的割口?？梢郧懈畈讳P鋼、鑄鐵、鋁、銅、鈦、鎳、鉬、鎢及其合金以及非金屬材料等。割口窄，切割面的質(zhì)量較好，切割速度快，切割厚度可達(dá)150～200mm。

二、電子束焊

利用高速、集中的電子束轟擊焊件表面所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。按焊件所處工作室的真空度不同，可分為高真空型、低真空型和非真空型等三種基本類型。

特點(diǎn)：電子束的能量密度很高（約為電弧焊的5000～10000倍），穿透能力強(qiáng)，焊接速度快，焊縫深寬比大（可達(dá)50:1）。電子束可控性好，焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬且穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)。由于在高真空下進(jìn)行焊接，無有害氣體和金屬電極污染，保證了焊縫金屬的高純度，焊接質(zhì)量很好。焊接設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格高，使用維護(hù)技術(shù)要求高，焊件尺寸受真空室限制，對接頭裝配質(zhì)量要求嚴(yán)格，并需要注意防護(hù)Ｘ射線。

三、激光焊接與切割

1.激光焊利用聚焦的激光束轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。

特點(diǎn)焊接速度快、能量密度高、靈活性大?？稍诖髿庵泻附?，不需要真空環(huán)境或氣體保護(hù)。非接觸焊接，整個(gè)焊接過程進(jìn)行得很快，焊接熱影響區(qū)和焊接變形很小，特別適合于精密結(jié)構(gòu)件和熱敏感器件的焊接?？梢越柚D(zhuǎn)棱鏡或通過光導(dǎo)纖維引導(dǎo)到難以接近的部位進(jìn)行焊接；也可以通過透明材料的壁進(jìn)行焊接；還可以對絕緣導(dǎo)體直接焊接，而不必清除絕緣層。易實(shí)現(xiàn)異種金屬的焊接，也可用于非金屬材料的焊接。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、投資大、功率較小，可焊接的厚度受到一定的限制。2.激光切割

利用激光束的熱能實(shí)現(xiàn)切割的一種熱切割方法。

激光氣化切割：利用激光束使材料局部在極短時(shí)間內(nèi)被加熱到沸點(diǎn)以上，并以蒸氣形式逸出，形成割口。一般多用于極薄金屬材料的切割。

激光熔化切割：利用激光束將材料局部迅速加熱到熔化狀態(tài)，并借噴射惰性氣體將熔化物吹掉，形成割口。主要用于非金屬材料的切割，如紙、布、木材、塑料、橡膠、巖石、混凝土等，也可用于切割不銹鋼和易氧化的鈦、鋁及其合金等金屬材料

激光燃燒切割：利用激光束將金屬材料迅速加熱到燃點(diǎn)，噴射純氧使金屬連續(xù)燃燒，氧化物被氧氣流吹走，形成割口。主要用于金屬材料的切割，如碳鋼、鈦鋼、不銹鋼、雙面涂塑鋼板以及非鐵合金等。

特點(diǎn)：具有速度快、割縫窄、熱影響區(qū)小、切割表面光潔等優(yōu)點(diǎn)。第三節(jié)常用金屬材料的焊接一、碳鋼的焊接1.低碳鋼的焊接焊接性良好，CE<0.4焊接方法、工藝與焊接材料選擇焊條電弧焊：酸性焊條E4303（J422）、E4320（J424）等

；承受動(dòng)載荷、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的厚大焊件，選用抗裂性好的堿性焊條E4315（J427）、E4316（J426）等

埋弧焊：焊絲H08A或H08MnA配合焊劑HJ431。電渣焊：焊后應(yīng)進(jìn)行正火處理。板厚大于50mm，在低于0℃的環(huán)境溫度焊接時(shí)，應(yīng)預(yù)熱100～150℃。

2.中、高碳鋼的焊接焊接性差：CE>0.4%，熱影響區(qū)組織淬硬傾向增大，較易出現(xiàn)裂紋和氣孔焊接工藝要點(diǎn)：預(yù)熱：35、45鋼，焊前應(yīng)預(yù)熱150~250℃

焊后熱處理冶金保護(hù),焊接中碳鋼采用J507焊條。開坡口并采用細(xì)焊條，小電流，多層焊等

焊接方法、工藝與焊接材料選擇高碳鋼一般只用于破損工件的焊補(bǔ)，通常采用焊條電弧焊或氣焊

無法預(yù)熱，應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條

二、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接

碳鋼基礎(chǔ)上加入總量不超過5％的合金元素，以提高強(qiáng)度并保證一定塑韌性，或使鋼具有某些特殊性能。強(qiáng)度用鋼熱軋及正火鋼：

s=294~490MPa低碳調(diào)質(zhì)鋼：

s=441~980MPa中碳調(diào)質(zhì)鋼：

s=880~1176MPa強(qiáng)度級別較低的普低鋼的焊接近于低碳鋼；級別高的普低鋼焊接冷裂傾向大、焊接性差，一般要預(yù)熱，見表3－9。特殊性能鋼低溫鋼耐熱鋼耐蝕鋼

1．強(qiáng)度用鋼焊接

2．專用鋼焊接

珠光體耐熱鋼：以Cr，Mo為基礎(chǔ)的低、中合金鋼碳當(dāng)量數(shù)值約為0.45%~0.90%，焊接性較差焊條電弧焊：選用與母材成分相近的焊條，預(yù)熱溫度150~400℃，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行高溫回火處理。低溫鋼：含Ni量較高的5Ni，9Ni鋼等焊前不需預(yù)熱焊條成分要與母材匹配焊接線能量輸入要小焊后回火注意避開“回火脆性區(qū)”耐蝕鋼：除P含量較高的鋼以外，其它耐蝕鋼焊接性較好，不需預(yù)熱或焊后熱處理等。選擇與母材相匹配的耐蝕焊條。

三、不銹鋼焊接StainlessSteel

奧氏體型不銹鋼：Cr，Ni元素含量較高，C含量低焊接性良好，焊接時(shí)一般不需要采取工藝措施。焊條、焊絲和焊劑的選用應(yīng)保證焊縫金屬與母材成分類型相同

采用小電流、快速不擺動(dòng)焊，焊后加大冷速接觸腐蝕介質(zhì)的表面應(yīng)最后施焊

鐵素體型不銹鋼熱影響區(qū)中的鐵素體晶粒易過熱粗化焊前預(yù)熱溫度應(yīng)在150℃以下采用小電流、快速焊等工藝，以降低晶粒粗大傾向。

馬氏體型不銹鋼：焊后淬硬傾向大，易出現(xiàn)冷裂紋焊前預(yù)熱溫度200~400℃焊后要進(jìn)行熱處理，否則應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條

四、鑄鐵的焊補(bǔ)焊接接頭易生成白口組織和淬硬組織，難以機(jī)加工；焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。

1.不預(yù)熱焊法工藝：焊前工件不預(yù)熱（或局部預(yù)熱至300～400℃，也稱半熱焊，焊后緩冷）。焊補(bǔ)方法：焊條電弧焊。焊條選擇依據(jù)：保證焊縫中碳、硅含量合適而不致生成白口組織或使焊縫組織為塑性好的非鑄鐵型組織，并保證焊后工件的加工性能和使用性能。

鎳基鑄鐵焊條主要用于重要鑄鐵件

純鐵芯和低碳鋼芯鑄鐵焊條適于非加工面或剛度小的小型薄壁件的焊補(bǔ)

特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好，工件焊補(bǔ)成本低

2.熱焊法工藝：把工件預(yù)熱至600~700℃，并在此溫度下施焊，焊后緩冷或在600~700℃保溫消除應(yīng)力。焊補(bǔ)方法：焊條電弧焊和氣焊。焊條電弧焊：適于中等厚度以上（＞10mm）的鑄鐵件，選用鐵基鑄鐵焊條或低碳鋼芯鑄鐵焊條。氣焊：適于10mm以下薄件為防止燒穿，選用鐵基鑄鐵焊絲并配合焊劑使用。特點(diǎn)：熱焊法勞動(dòng)條件差，一般用于焊補(bǔ)后還需機(jī)械加工的復(fù)雜、重要鑄鐵件，五、非鐵金屬的焊接1.鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接性極易氧化易生成氣孔熔融狀態(tài)難控制焊接方法氬弧焊：“陰極破碎”作用可解決氧化問題，惰性氣體保護(hù)等措施可以解決氣孔問題。電阻焊、釬焊：氣焊：焊接質(zhì)量要求不高的工業(yè)純鋁和防銹鋁合金2mm以下薄板焊前要嚴(yán)格清洗焊件、焊絲，并一定要干燥后再焊2.銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接性難熔合及易變形熱裂紋傾向大

易產(chǎn)生氣孔

焊接工藝特點(diǎn)：強(qiáng)熱源設(shè)備和焊前預(yù)熱（150~550℃）

加入脫氧劑，控制氫來源，降低熔池冷速等防止裂紋、氣孔缺陷

焊后采用退火處理以消除應(yīng)力

焊接方法：氬弧焊：工件厚度<3mm，TIG焊；>12mm，MIG焊；、氣焊黃銅采用弱氧化焰，其他均采用中性焰埋弧焊：中、厚板長焊縫的焊接釬焊：3.鈦及鈦合金的焊接鈦及鈦合金的焊接性化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，極易出現(xiàn)多種焊接缺陷

極易吸收各種氣體，使焊縫出現(xiàn)氣孔

焊接方法：氬弧焊，此外還可采用等離子弧焊、真空電子束焊和釬焊等作業(yè)：

1、名詞解釋：金屬的焊接性;碳當(dāng)量。

2、下列金屬材料焊接時(shí)主要問題是什么？常用什么焊接方法和焊接材料？普通低合金鋼，中碳鋼，珠光體耐熱鋼，奧氏體不銹鋼。第四節(jié)焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)一、焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝過程概述備料→裝配→焊接→焊接變形矯正→質(zhì)量檢驗(yàn)→表面處理二、焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)1.焊縫布置WeldArrangement焊縫應(yīng)盡量處于平焊位置

焊縫要布置在便于施焊的位置

焊縫布置要有利于減少焊接應(yīng)力與變形盡量減少焊縫數(shù)量及長度，縮小不必要的焊縫截面尺寸焊縫布置應(yīng)避免密集或交叉

焊縫布置應(yīng)盡量對稱焊縫布置應(yīng)避開機(jī)械加工表面焊縫布置應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力位置或應(yīng)力集中位置2．焊接方法的選擇要根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)形狀及材質(zhì)、焊接質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量和現(xiàn)場設(shè)備等，在綜合分析焊件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和工藝可能性之后，確定最適宜的焊接方法。

焊接接頭使用性能及質(zhì)量要符合結(jié)構(gòu)技術(shù)要求提高生產(chǎn)率，降低成本焊接現(xiàn)場設(shè)備條件及工藝可能性3．焊接接頭設(shè)計(jì)WeldingJointDesign

(1)焊接接頭形式及選擇焊接接頭形式對接ButtJoint搭接LapJoint角接CornerJointT形接TJoint焊接接頭形式選擇依據(jù)：根據(jù)工作條件所確定的接頭形式、坡口形式和尺寸、焊縫尺寸等設(shè)計(jì)要求：保證接頭滿足使用要求焊接的難易與變形程度：焊接易于實(shí)現(xiàn)，變形能夠控制焊接成本：經(jīng)濟(jì)性施工條件：技術(shù)人員設(shè)備等條件熔焊：對接、搭接、角接、T接、端接壓焊：對焊－對接、點(diǎn)焊和縫焊－搭接釬焊：搭接(2)坡口形式設(shè)計(jì)

WeldingGrooveStyleDesign

目的：使接頭根部焊透使焊縫成型美觀使焊縫金屬達(dá)到所需的化學(xué)成分。常用加工方法：氣割切削加工（車或刨）碳弧氣刨等坡口基本形式：I、V、X、U選擇依據(jù)：板材厚度坡口加工方法

焊接工藝性考慮焊接方法、焊接位置、接頭類型、變形大小、熔透要求、經(jīng)濟(jì)性等

焊接材料的選擇優(yōu)先選擇可焊性好的低碳、低合金鋼.否則就要采取相應(yīng)的工藝措施三、焊件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)實(shí)例

低壓貯氣罐，壁厚8mm，壓力1.0MPa，溫度為常溫，介質(zhì)為壓縮空氣，大批量生產(chǎn)。選擇母材材料：短管選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10，其它選用塑性和焊接性好的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A。設(shè)計(jì)焊縫位置及焊接接頭、坡口形式：

筒節(jié)的縱焊縫和筒節(jié)與封頭相連處的兩條環(huán)焊縫均采用對接Ⅰ形坡口雙面焊法蘭與短管焊合采用不開坡口角焊縫法蘭管座