第十章連接《冷作工工藝學（第五版）》

§10—1鉚接第十章連接

§10—2螺紋連接

§10—3焊接

§10—4脹接§10—1鉚接第十章連接§10—1

鉚接連接是將幾個零件或部件，按照一定的結構形式和相對位置固定成為一體的一種工藝過程。金屬結構件的連接方法通常有鉚釘連接、螺紋連接、焊接連接和脹接連接四種，其中焊接應用較為廣泛。選擇連接方時，應考慮構件的強度要求、工作環(huán)境、材料和施工條件等因素。若選擇恰當，不僅能降低成本，提高生產率，而且可以延長結構的使用壽命。§10—1

鉚接用鉚釘把兩個或兩個以上的零件或部件連接成為一個整體稱為鉚釘連接，簡稱鉚接。鉚接是冷作技術的一個組成部分，金屬結構應用鉚接已有較長的歷史，近年來由于焊接和高強度螺栓摩擦連接的發(fā)展，鉚接的應用已逐漸減少。但由于鉚接不受金屬種類和焊接性能的影響，而且鉚接后構件的內應力和變形都比焊接小，所以，對于承受嚴重沖擊或振動載荷構件的連接，某些異種金屬和輕金屬（如鋁合金等）的連接中，鉚接仍被經常采用?！?0—1

鉚接一、鉚接的種類與形式1．鉚接的種類（1）強固鉚接。強固鉚接只要求鉚釘和構件有足夠的強度以承受較大的載荷，而對接縫處的嚴密性無特殊要求。如房架梁、橋梁、車輛和塔架等桁架類構件均屬于這類鉚接。（2）密固鉚接。密固鉚接，既要具備足夠的強度，承受一定的作用力，同時還要求接縫處有良好的嚴密性，保證在一定壓力作用下液體或氣體均不致于滲漏。這類鉚按常用于高壓容器構件，如鍋爐、壓縮氣罐、壓力管路等。（3）緊密鉚接。這種鉚接不能承受較大的作用力，但對接縫處的嚴密性要求較高，以防止漏水、漏油或漏汽，一般多用于薄壁容器構件的鉚接，如水箱、汽箱和油罐等?！?0—1

鉚接2．鉚接的形式根據被連接件的相互位置不同，鉚接有搭接、對接和角接三種形式。（1）搭接。搭接是將一塊鋼板（或型鋼）搭在另一塊鋼板上進行鉚接?！?0—1

鉚接（2）對接。對接是將兩個鋼板（或型鋼）的接頭置于同一平面，用蓋板作為連接件，把接頭鉚接在一起。蓋板有單蓋板和雙蓋板兩種形式，每種又根據接頭一側鉚釘的排數有單排、雙排和多排之分。鉚釘的排列形式有平行和交錯兩種。§10—1

鉚接（3）角接。角接是兩板件相互垂直或成一定角度的連接，在接合處用角鋼作為連接件，有單面和雙面兩種形式?！?0—1

鉚接二、鉚釘排列的基本參教鉚釘排列的基本參數是指鉚釘距、排距和邊距。鉚釘距t：一排鉚釘中，相鄰兩個鉚釘中心的距離。排距c：相鄰兩排鉚釘中心的距離。邊距e：外排鉚釘中心至工件板邊的距離。名稱

位置和方向最大允許距離（取兩者的小值）最小允許距離鉚釘距t或排距c外

排8d0或12t3d0中間排構件受壓12d0或18t構件受拉16d0或24t邊距e平行于載荷的方向e14d0或8t2d0垂直于載荷的方向e2切割邊1.5d0軋制邊1.2d0§10—1

鉚接三、鉚釘及其直徑、長度與釘孔直徑的確定1．鉚釘鉚釘由釘頭和圓柱釘桿組成，鉚釘頭多用鍛模鐓制而成。鉚釘分實心和空心兩類，實心鉚釘按釘頭形狀有半圓頭、沉頭、半沉頭、平錐頭、平頭等多種形式；空心鉚釘由于質量輕，鉚接方便，但釘頭強度低，適用于受力較小的結構。鉚釘材料按GB116—1986規(guī)定，鋼鉚釘有Q215、Q235、10、15；銅鉚釘有T3、H62；鋁鉚釘有L4（1035）、LY10（2A10）、LF10（5B05）。在鉚接過程中，由于鉚釘需承受較大的塑性變形，要求鉚釘材料須具有良好的塑性。為此，用冷鐓法制成的鉚釘要經退火處理。根據使用要求，對鉚釘應進行可鍛性試驗及拉伸、剪切等力學性能試驗。鉚釘表面不允許有影響使用的各種缺陷?！?0—1

鉚接2．鉚釘直徑鉚釘直徑是根據結構強度要求由板厚確定的。一般情況下構件板厚t與鉚釘直徑d的關系如下：（1）單排與雙排搭接，取d≈2t；（2）單排與雙排雙蓋板聯接，取d≈（1.5～1.75）t板料厚度t5～67～99.5～12.513～1819～24＞25鉚釘直徑d10～1214～2520～2224～2727～3030～36計算鉚釘直徑時的板厚須按以下原則確定：l）厚度相差不大的板料搭接時，取較厚板料的厚度。2）厚度相差較大的板料鉚接時，取較薄板料的厚度。3）鋼板與型材鉚接，取兩者的平均厚度。被連接件的總厚度應不超過鉚釘直徑的五倍?！?0—1

鉚接3．鉚釘桿長度鉚接質量與所選定得鉚釘桿長度有直接關系，若釘桿過長，鉚釘的鐓頭就過大，且釘桿也容易彎曲；若釘桿過短，則鐓粗量不足，鉚釘頭成形不完整，將會嚴重影響鉚接的強度和緊密性。鉚釘桿長度應根據被連接件的總厚度、釘孔與釘桿直徑間隙及鉚接工藝方法等因素確定。采用標準孔徑的鉚釘桿長度可按下列公式計算。半圓頭鉚釘L=（1.65～1.75）d＋1.1∑t

沉頭鉚釘L=0.8d＋1.1∑t

半沉頭鉚釘L=1.1d＋1.1∑t以上各式計算的鉚釘桿長度都是近似值，大量鉚接時，鉚釘桿實際長度還需試鉚后確定?！?0—1

鉚接4．釘孔直徑的確定釘孔直徑與鉚釘的配合應根據冷、熱鉚不同方式而確定。冷鉚時，針桿不易鐓粗，為保證連接強度，釘孔直徑應與釘桿直徑接近。熱鉚時，由于鉚釘受熱膨脹變粗，但塑性較好，為了便于穿釘，釘孔直徑與針桿直徑的差值應略大些。對于多層板料密固鉚按時，鉆孔直徑應按標準孔徑減小l～2mm，對筒形構件必須在彎曲前鉆孔，孔徑應比標準孔徑減小l～2mm，以便于在裝配時再進行鉸孔。鉚釘桿直徑d3.545681012141618202224273036釘孔直徑d0精裝配3.64.15.26.28.210.312.414.516.5

粗裝配3.94.55.56.58.5111315171921.523.525.528.53238§10—1

鉚接四、鉚接工具與設備1．鉚釘槍鉚釘槍是鉚接的主要工具。鉚釘槍又稱風槍，主要由手把2槍體4、開關3及管接頭1等組成。槍體前端孔內有可安裝各種鉚釘窩頭5或沖頭7，用以進行鉚接或沖釘作業(yè)。使用時通常將窩頭用細鐵絲拴在手把上，以防止提槍時因窩頭脫離槍體致使活塞滑出。鉚釘槍在使用前，需在進氣風管接頭處注入少量機油，使槍內工作時保持良好的潤滑，然后把壓縮空氣軟管內的污物吹凈，再接到鉚釘槍的管接頭上、風管進氣量通過調壓活門進行控制，壓縮空氣的壓力一般為0.4～0.6MPa?！?0—1

鉚接2．鉚接機鉚接機與鉚釘搶不同，它是利用液壓或氣壓使釘桿塑性變形而制成鉚釘頭的一種專用設備。它本身具有鉚釘和頂釘兩種機構，由于鉚接機產生的壓力大而均勻，因此鉚接質量和鉚接強度都比較高，而且工作時無噪聲。鉚接機有固定式和移動式兩種，固定式鉚接機生產效率高，但因設備費用較高，故僅適用于專業(yè)生產中；移動式鉚接機工作靈活，應用廣泛，這種鉚接機有液壓、氣動和電動三種?！?0—1

鉚接五、鉚接工藝1．冷鉚鉚釘在常溫狀態(tài)下的鉚接稱為冷鉚。冷鉚要求鉚釘有良好的塑性。鉚接機冷鉚時，鉚釘直徑最大不得超過25mm。鉚釘槍冷鉚時，鉚釘直徑一般在12mm以下。2．熱鉚鉚釘加熱后的鉚接稱為熱鉚。鉚釘受熱后釘桿強度降低，塑性增加，釘頭容易成形。鉚接所需外力與冷鉚相比明顯減小，所以直徑較大的鉚釘和大批量鉚接時通常采用熱鉚。熱鉚時，釘桿一端除形成封閉的釘頭外，同時被鐓粗充實釘孔。冷卻時，鉚釘長度收縮、對被鉚件產生足夠的壓力，使板縫貼合得更嚴密，從而獲得足夠的連接強度?！?0—1

鉚接熱鉚的基本操作過程如下。（1）鉚接件的緊固與釘孔修整。鉚接件裝配時，需將板件上的釘孔對齊，用相應規(guī)格的螺栓擰緊。螺栓分布要均勻，數量不得少于鉚釘孔數的1/4。螺栓擰緊后板縫接合面要嚴密。在構件裝配中，由于加工誤差，會出現部分錯位孔，故鉚接前需用矯正沖或鉸刀修整釘孔，使之同軸，以確保順利穿釘。對在預加工中留有余量的釘孔，也需用鉸刀進行擴孔修整。為使構件之間不發(fā)生移位，需修整的釘孔應一次鉸完。鉸孔順序先鉸未擰螺栓的釘孔，鉸完后擰入螺栓，然后再將原螺栓卸掉鉸孔?！?0—1

鉚接（2）鉚釘加熱。用鉚釘槍鉚接時，鉚釘需加熱到1000～1100℃。加熱時，鉚釘燒至橙黃色時（約900～1100℃），改為緩火燜燒，使鉚釘內外及全部長度受熱均勻，燒好的鉚釘即可取出鉚接（不能使用過熱和加熱不足的鉚釘）。（3）接針與穿針。鉚釘燒好后，即可開始鉚接。扔釘要準，接釘要穩(wěn)，接釘后將鉚釘穿入釘孔。穿釘動作要迅速、準確，力求鉚釘在高溫下鉚接?！?0—1

鉚接（4）頂釘。頂釘的好壞直接影響鉚接質量。頂把上的窩頭形狀、規(guī)格都應與預制鉚釘頭相符?！案C”宜淺些，頂釘要用力，使形成釘頭與板面貼靠緊密。（5）鉚接。鉚接開始時采用間斷送風，待釘桿鐓粗后再加大風量，將外露釘桿鍛打成釘頭形狀。釘頭成形后，再將鉚釘槍略微傾斜地繞釘頭旋轉一周打擊，迫使釘頭周邊與構件表面密貼，但不允許過分傾斜以免窩頭傷及構件表面?！?0—1

鉚接鉚釘的終鉚溫度應在450～600℃之間，終鉚溫度過高，會降低釘桿的初應力，使鉚接件不能充分壓緊；終鉚溫度過低，鉚釘會發(fā)生冷脆現象。因此，熱鉚過程應盡可能在短時間內迅速完成。對接縫緊密性要求較高的結構，在鉚接后尚需進行斂縫。鉚接結束后，應逐個檢查鉚釘是否合格，發(fā)現松動且不能修復的，應鏟掉重鉚?！?0—2螺紋連接第十章連接§10—2螺紋連接螺紋連接是利用螺紋零件構成的可拆卸的固定連接。常用的螺紋連接有螺栓連接、雙頭螺柱連接和螺釘連接三種形式。螺紋連接具有結構簡單、緊固可靠、裝拆迅速、方便、經濟等優(yōu)點，所以應用極為廣泛。螺紋緊固件的種類、規(guī)格繁多，但它們的形式、結構、尺寸都已經標準化，可以從相應的標準中查出?！?0—2螺紋連接一、螺栓連接螺栓連接由連接件螺栓、螺母和墊圈組成。主要用于被連接件不太厚、能形成通孔部位的連接。螺栓連接有兩種；一種是承受軸向拉伸載荷作用的連接（圖a），這種受拉螺栓的桿身與孔壁之間允許有一定的間隙；另一種是承受橫向作用力的受剪螺栓連接（圖b），這種螺栓連接的孔需經鉸削。受剪螺栓的孔與無螺紋桿身部分采用基孔制的過渡配合或過盈配合。因此，能準確地固定被連接件的相對位置，并能承受橫向載荷作用時所引起的剪切和擠壓?！?0—2螺紋連接1.螺栓連接的裝配方法螺栓連接裝配時，應根據被連接件的厚度和孔徑來確定螺栓、螺母和墊圈的規(guī)格及數量。一般螺桿長度應等于被連接件、螺母和勢圈三者厚度之和，外加l～2個螺距的余量即可。連接時，將螺栓穿過被連接件上的通孔，套上墊圈后用螺母旋緊。緊固時，為防止螺栓隨螺母一起轉動，應分別用扳手卡住螺栓頭部和螺母，向反方向扳動，直至達到要求的緊固程度。緊固時，必須對擰緊力矩加以控制，避免因擰緊力矩太大而出現螺栓拉長、斷裂和被連接件變形等現象；擰緊力矩太小，則不能保證被連接件在工作時的要求和可靠性?！?0—2螺紋連接2.成組螺栓的緊固順序擰緊成組的螺栓時，必須按照一定的順序進行，并做到分次逐步擰緊（一般分三次擰緊），否則會使部件或螺栓產生松緊不一致，螺栓受力不均勻，導致個別受力大的螺栓被拉斷。

在擰緊長方形布置的組件螺栓時，必須從中間開始，逐漸向兩側對稱地進行（圖a）；擰緊方形或圓形的成組螺栓時，必須與中心對稱地進行（圖b、c）?！?0—2螺紋連接二、雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接主要用于連接件較厚而不宜用螺栓連接的場合。連接時，把雙頭螺柱的旋入端擰入不通的螺孔中，另一端穿過被連接件的通孔后套上墊圈，然后擰緊螺母。拆卸時，只要擰開螺母，就可使被連接件分離。1．雙頭螺柱的裝配方法由于雙頭螺柱沒有頭部，無法直接將其旋入端緊固，常采用雙螺母對預或螺釘與雙頭螺柱對頂的方法進行裝配?！?0—2螺紋連接2．雙頭螺柱裝配的注意事項（1）將螺柱和螺孔的接觸面清潔干凈，然后用手輕輕地把螺母擰到螺紋的終止處。如果遇到擰不進的情況時，不能用扳手強行擰緊，以免損壞螺紋。（2）雙頭螺柱與螺孔的配合應有足夠的緊固性，以保證拆裝螺母時雙頭螺柱不能有任何松動現象。因此，螺柱的旋入端應采用過渡配合，使配合后螺紋中徑有一定的過盈量。（3）雙頭螺柱的軸線必須與被連接件的表面垂直?！?0—2螺紋連接三、螺紋連接的防松方法一般的螺紋連接都具有自鎖性能，在受靜載荷和工作溫度變化不大時不會自行松脫。但在受沖擊、振動、交變載荷作用下或工作溫度變化很大時，這種連接有可能松動，為了保證螺紋連接安全、可靠，避免松脫而發(fā)生事故，必須采取有效的防松措施。1．增大摩擦力的防松措施這種措施主要利用彈簧墊圈和雙螺母兩種方法。這兩種方法始終有摩擦阻力防止連接松脫。但這兩種方法不夠可靠，所以多用于沖擊和振動較小的場合?！?0—2螺紋連接2．機械防松（1）開口銷防松。將開口銷穿過擰緊螺母上的槽和螺栓上的孔后，將尾端板開，使螺母與螺栓不能相對轉動，從而達到防松的目的。這種防松措施常用于有振動的高速機械?！?0—2螺紋連接（2）止退墊圈防松。將止退墊圈內翅嵌入外螺紋零件端部的軸向槽內，擰緊圓螺母，再將墊圈的一外翅彎入螺母的一個槽內，螺母即被鎖住。這種墊圈常用于軸類螺紋連接的防松?！?0—2螺紋連接（3）止動墊圈防松。螺母擰緊后，將止動墊圈上單耳或雙耳折彎，分別與零件、螺母的邊緣貼緊，防止螺母回松。它只能用于連接位置有容納彎耳的地方?！?0—3焊接

第十章連接§10—3焊接焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產生原子間結合的加工工藝和連接方式。焊接的方法有很多，按焊接過程、原理及特點可分為熔焊、壓焊和釬焊三類。焊接應用廣泛，既可用于金屬，又可用于非金屬。一、焊條電弧焊焊條電弧焊是利用電弧熱使焊條和工件接縫處金屬熔化，冷卻后形成牢固的焊縫。它是熔焊中最基本的一種焊接方法。焊條電弧焊使用的設備簡單，操作方便、靈活，適應各種條件下的焊接，是焊接生產中使用最廣泛的一種焊接方法?！?0—3焊接1．電弧焊接的基本原理（1）焊條電弧焊的過程。焊條電弧焊是用焊條和焊件作為兩個電極，焊接時，由電弧焊機提供焊接電源，利用電弧熱使工件與焊條同時熔化，焊件上的熔化金屬在電弧吹力下形成一凹坑，稱為熔池。焊條熔滴借助電弧吹力和重力作用過渡到熔池中。藥皮熔化后，在電弧吹力的攪拌下，與液體金屬發(fā)生快速強烈的冶金反應，反應后形成的熔渣和氣體不斷地從熔化金屬中排出，浮起的熔渣覆蓋在焊縫表面，逐漸冷凝成渣殼。排出的氣體減少了焊縫金屬生成氣孔的可能性。同時，圍繞在電弧周圍的氣體與熔渣共同防止了空氣的侵入，使熔化金屬緩慢冷卻，熔渣對焊縫的成形起著重要的作用。隨著電弧向前移動，焊件和焊條金屬不斷熔化形成新熔池，原先的熔油則不斷地冷卻凝固，形成連續(xù)的焊縫。§10—3焊接焊接過程實質上是一個冶金過程。它的特點是熔池溫度很高，加上電弧的攪拌作用，使冶金反應進行得非常強烈，反應速度快；由于熔池的體積小，存在的時間短，因此溫度變化快；參加反應的元素多。（2）焊接電弧。在兩個電極（焊條和工件）間的氣體介質中產生強烈而持久的放電現象稱為電弧。電弧產生時，能釋放出強烈的弧光和集中的熱量，電弧焊就是利用此熱量熔化焊件金屬和焊條進行焊接的。引燃電弧時，應將焊條與焊件接觸后立即分開，并保持一定距離，這時在焊條端部與焊件之間就產生了電弧?！?0—3焊接（3）焊接電弧的構造及溫度。焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱三部分組成。直流正接時，陰極區(qū)位于焊條末端。陽極區(qū)位于焊件表面，弧柱介于陰極和陽極之間，四周被氣體和弧焰包圍（弧柱的形狀一般呈錐臺形）。

電弧中各部分的溫度因電極和工件材料不同而有所不同。焊接鋼材時，陽極區(qū)溫度約為2600℃，陰極區(qū)溫度約為2400℃，電弧中心區(qū)溫度可高達6000～8000℃?！?0—3焊接（4）焊接電弧極性的選擇。使用直流電焊機焊接時，工件接正極而焊條接負極叫作正接法；反之，叫作反接法。正接法焊件獲得的熱量高，適用于厚板的焊接；反接法焊件獲得的熱量稍低，適用于薄板或采用低氫型焊條的焊接。使用交流電焊機焊接時，由于電源的極性是交變的，兩極上產生的熱量相同，不存在正接和反接問題?！?0—3焊接2．焊條（1）電焊條的組成。焊條由焊芯和藥皮組成，分為工作部分和尾部。工作部分供焊接用，尾部供焊鉗夾持用。1）焊芯。焊芯起導電作用，熔化后成為填充焊縫的金屬材料。焊芯的化學成份直接影響焊縫質量，因此選用焊芯材料應符合國家標準規(guī)定的焊條用鋼要求。碳素結構鋼焊芯牌號有H08、H08A、H08Mn、H15A、H15Mn等。焊條直徑（即焊芯直徑）有1.6mm、2mm、2.5mm、3.2mm、4mm、5mm、5.8mm、6mm、7mm、8mm等多種規(guī)格，長度在250～450mm之間。其中以直徑3.2mm、4mm、5mm的焊條應用最普遍?！?0—3焊接

2）藥皮。藥皮在焊接過程中有多種作用，如提高電弧燃燒的穩(wěn)定性；造氣、造渣，防止空氣侵入熔滴、熔池；使焊縫金屬緩慢冷卻；保證焊縫金屬的脫氧和加入合金元素，提高焊縫的力學性能。藥皮的組成成分十分復雜，根據藥皮組成物在焊接過程中所起的主要作用可分為穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、稀釋劑、黏結劑和增塑劑等八類。按焊條藥皮熔化后形成熔渣的化學性質，可將焊條分為酸性焊條和堿性焊條兩種?！?0—3焊接（2）焊條的選用。焊條的選用主要考慮以下兩點。

l）按母材的力學性能和化學成分選用相應的焊條，如碳素結構鋼或低合金高強度結構鋼焊接時，可選用強度等級和母材相同的焊條；對于特殊鋼（如不銹鋼、耐熱鋼等），要選用主要合金元素與母材相同或接近的焊條。如果母材的含碳量較高，或含硫、磷較高，焊后易裂時，可選用抗裂性較好的低氫型焊條。

2）按工件的工作條件和使用性能選擇合適的焊條。在焊接部位有銹蝕、油污等很難清除的情況下，應選用酸性焊條；如構件受沖擊載荷作用，應選用沖擊韌度和斷后伸長率較高的堿性焊條。此外，選擇焊條時還應考慮構件大小，焊接設備條件，勞動條件，生產率高低和成本等因素?！?0—3焊接3．弧焊電源的型號及主要技術特性（1）弧焊電源的型號。我國焊機型號按GB/T10249－2010規(guī)定編制，采用漢語拼音字母和阿拉伯數字表示。型號的編排次序及含義如下?！?0—3焊接（2）弧焊電源的主要技術特性。每臺弧焊電源上都用銘牌說明它的技術特性，其中包括一次電壓、相數、額定輸入容量、輸出空載電壓和工作電壓、額定焊接電流和焊接電流調節(jié)范圍、負載持續(xù)率等?！?0—3焊接4．常用弧焊電源弧焊整流器是一種將交流電變壓、整流轉換成直流電的弧焊電源。弧焊整流器有硅弧焊整流器、晶閘管弧焊整流器及晶體管弧焊整流器等。隨著大功率電子元件和集成電路技術的發(fā)展，耗材少、質量輕、節(jié)電、動特性及調節(jié)性能好的晶閘管弧焊整流器已逐步代替了弧焊發(fā)電機和硅弧焊整流器?！?0—3焊接（1）ZX5—400型晶閘管整流弧焊機。它是一種電子控制的弧焊電源，是用晶閘管作為整流元件，進行所需的外特性及焊接參數的調節(jié)。1）設備構造。ZX5系列晶閘管整流弧焊機由三相主變壓器、晶閘管組、直流電抗器、控制電路、電源控制開關等部件組成?！?0—3焊接2）工作原理。ZX5系列晶閘管弧焊整流器的基本原理方框圖?！?0—3焊接3）工作特點①電源中的電弧推力裝置在施焊時可保證引弧容易，促進熔滴過渡不粘焊條。②電源中加有連弧操作和滅弧操作選擇裝置。當選擇連弧操作時，可保證電流拉長時不易熄弧；當選擇滅弧操作時，配以適當的推力電弧，可保證焊條一接觸焊件就引燃電弧，電弧拉到一定長度就熄弧，并且滅弧的長度可調。③電源控制板全部采用集成電路元件，出現故障時，只需更換備用板，焊機就能正常使用，維修很方便?！?0—3焊接（2）逆變整流弧焊電源。逆變整流弧焊電源（ZX7系列）是一種新型節(jié)能弧焊電源，它具有效率高、體積小、電弧穩(wěn)定性好、操作容易、維修方便、焊接質量高等優(yōu)點，適用于需要頻繁移動焊機的焊接場所。ZX7系列逆變整流弧焊電源的主要技術參數。產品型號額定輸入容量（kVA）一次電壓（V）工作電壓（V）額定焊接電流（A）焊接電流調節(jié)范圍（A）負載持續(xù)率（%）質量（kg）主要用途ZX7—2509.23803025050～2506035適用于焊條電弧焊ZX7—400143803640050～4006070§10—3焊接逆變整流弧焊電源主要由三相全波整流器、逆變器、中頻變壓器、低壓整流器、電抗器及電子控制電路等部件組成。逆變整流弧焊電源的基本原理?！?0—3焊接5.CO2氣體保護焊設備CO2氣體保護焊設備有半自動焊設備和自動焊設備。其中CO2半自動焊在生產中應用較廣泛，常用的CO2半自動焊設備主要由焊接電源、焊槍及送絲系統、CO2供氣系統、控制系統等部分組成?！?0—3焊接（1）焊接電源。CO2焊采用交流電源焊接時電弧不穩(wěn)定，飛濺較大，所以必須使用直流電源。（2）送絲系統及焊槍1）送絲系統。送絲系統由送絲機（包括電動機、減速器、校直輪和送絲輪）、送絲軟管、焊絲盤等組成。

CO2半自動焊的焊絲送給為等速送絲，其送絲方式主要有拉絲式、推絲式和推拉式三種?！?0—3焊接2）焊槍。焊槍的作用是導電、導絲、導氣。按送絲方式可分為推絲式焊槍和拉絲式焊槍；按結構可分為鵝頸式焊槍和手槍式焊槍；按冷卻方式可分為空氣冷卻焊槍和內循環(huán)水冷卻焊槍。鵝頸式空氣冷卻焊槍應用最廣泛?！?0—3焊接（3）CO2供氣系統。CO2的供氣系統由氣瓶、預熱器、干燥器、減壓器、流量計和電磁氣閥組成。（4）控制系統。CO2焊控制系統的作用是對供氣、送絲和供電系統實現控制。CO2半自動焊的控制程序如下圖所示?！?0—3焊接目前，我國定型生產使用較廣泛的NBC系列CO2半自動焊機有NBC—160型、NBC—250型、NBC1—300型、NBC1—500型等。此外，XC系列CO2半自動焊機、KR系列CO2半自動焊機的使用也較廣泛?！?0—3焊接6．焊接接頭和坡口形式在焊條電弧焊中，按照焊件的結構、形狀、厚度及對強度、質量要求的不同，其接頭和坡口形式也有所不同。構件的接頭形式可分為對接接頭、搭接接頭、角接接頭及T形接頭四種?！?0—3焊接焊件厚度較大時，為使焊縫熔透，常在板邊開有一定形狀的坡口，坡口的形狀與尺寸可根據國家標準GB985.1—2008選用。焊縫按空間位置不同分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫和仰焊縫四種形式。進行焊條電弧焊時，平焊操作技術較易掌握，且容易獲得優(yōu)質焊縫，焊接效率高。如果構件有可能改變位置并有吊裝設備配合時，應盡量使焊縫處于平焊位置?！?0—3焊接7．焊接參數的選擇焊條電弧焊的焊接參數主要包括焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度。正確地選擇焊接參數，將有利于提高焊接質量和焊接生產率。（1）焊條直徑的選擇。焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭形式、焊縫位置和焊接層次等因素。焊件的厚度越大，則焊縫需要的填充金屬也越多，因此應選用較大直徑的焊條。工作厚度≤1.5234～78～12≥13焊條直徑1.61.6～2.02.5～3.23.2～44～55～5.8§10—3焊接（2）焊接電流的選擇。焊接電流主要取決于焊條類型、直徑和焊縫的位置。焊接電流大，焊條熔化快，生產率高。但電流過大時飛濺嚴重，工件易燒穿，甚至使后半根焊條藥皮燒紅而大塊脫落，使焊縫產生氣孔、咬邊、未焊透等缺陷。焊接電流過小時，工件熔化面積小，焊條熔化金屬在工件上流動性差，熔渣與熔液很難分清，焊縫窄而高，成形差，并容易產生氣孔和夾渣等缺陷。焊條直徑（mm）1.62.02.53.2455.8焊接電流

（A）25～4040～7050～8090～130160～210200～270260～300§10—3焊接二、焊接應力與變形由于焊接時金屬局部受熱，因此構件焊接后一般都會產生不同程度的變形。當變形量超過允許值時，必須進行矯正，否則就會影響使用性能。1.應力與變形（1）應力。物體受到外力作用時，在其內部會出現一種抵抗力，這種力叫做內力。物體內單位面積所承受的內力稱為應力。物體在加熱膨脹或冷卻收縮過程中受到阻礙，就會在其內部產生應力，這種情況在焊接結構中經常產生。因焊接而產生的應力稱為焊接應力。焊接應力包括溫度應力（熱應力）和殘余應力。溫度應力是由于焊接時局部加熱不均勻，使各部分膨脹不一而引起的應力。殘余應力是指溫度恢復到初始形態(tài)時殘存在結構內部的應力?！?0—3焊接（2）變形。物體受到作用力時會發(fā)生形狀、尺寸的變化，這種現象稱為變形。若除去外力，物體能回復到原來的形狀和尺寸，這種變形稱為彈性變形；反之就稱為塑性變形。（3）應力與變形的關系。焊接應力與變形是焊接結構中一個矛盾的兩個方面。如果在焊接過程中焊件能自由收縮，則焊后焊件的變形較大，而殘余應力較??；如果焊接過程中焊件由于受到結構的限制或自身剛度高不能自由收縮，則焊后焊件變形較小，但內部卻存在著較大的殘余應力?！?0—3焊接在焊接過程中對焊件進行局部不均勻的加熱是產生焊接應力與變形的根本原因。2.焊接應力與變形產生的原因§10—3焊接3.焊接變形的分類（1）局部變形。局部變形是指構件某一部分的變形，如角變形、波浪變形及局部的凹凸不平等?！?0—3焊接（2）整體變形。整體變形是指整個結構的形狀或尺寸發(fā)生變化，這種變化是由于焊縫在各個方向收縮所引起的，如收縮變形、彎曲變形和扭曲變形等?！?0—3焊接4.控制焊接變形的措施

（1）選擇合理的裝配和焊接順序。對于截面和焊縫對稱的簡單構件，最好先裝配成整體，然后再按焊接順序對稱地施焊。對于結構較復雜的焊接件，一般都是將復雜的結構劃分為若干簡單部件進行裝配和焊接，這樣變形容易控制與矯正，最后將焊接好并矯正完的部件總裝焊接。在同一焊接結構上通常存在許多條焊縫，為了使結構變形最小，應考慮焊接順序?！?0—3焊接1）采用對稱焊接。一般對稱布置的焊縫最好由成對的焊工對稱地進行焊接，這樣可使各焊縫所引起的變形相互抵消。圓筒體對稱焊時，應由兩名焊工按圖中順序號對稱地進行焊接?！?0—3焊接在焊接平面上的焊縫時，應使焊縫的縱向及橫向收縮比較自由，而不受較大的約束，焊縫應從中間向四周對稱進行焊接。只有這樣才能使焊縫由中間向外依次收縮，從而減小焊件的內應力和局部變形，對于結構周邊的收縮變形，則可以加放余量予以補償?！?0—3焊接2）焊縫分布不對稱時的焊接。構件焊縫分布不對稱時，一般應先焊焊縫少的一側，后焊焊縫多的一側。這樣可以使先焊焊縫所引起的變形部分得到抵消。3）采用不同的焊接順序。當焊縫長度超過1m時，可采用逐步退焊法、分中逐步退焊法、跳焊法、交替焊法和分中對稱焊法等。一般退焊法和跳焊法，每段焊縫長度以100～350mm為宜?！?0—3焊接工字梁雖截面形狀和焊縫布置對稱，如果焊接順序不合理，也會產生各種變形。按照合理安排焊接順序的原則，正確的施焊方法是把總裝好的工字梁墊平，對稱焊接?！?0—3焊接（2）反變形法。在焊前進行裝配時，先將焊件向與焊接變形相反的方向進行人為地變形，以達到與焊接變形相抵消的目的，這種方法叫作反變形法。

實踐表明，這種方法是切實可行的。用此方法時，要預測好反變形量的大小。未采用反變形采用反變形焊后角變形采用反變形§10—3焊接（3）剛性固定法。剛性固定是對自身剛度不足構件采用強制措施，或借助于剛性高的夾具起到限制和減小焊后變形程度的作用。用此方法時，需在焊件完全冷卻后才可撤除固定夾具。常用的方法有以下幾種。1）利用重物加壓或定位焊固定。這種方法適用于薄板焊接，在板的四周用定位焊將板與平臺或胎架焊牢，并用壓鐵壓在焊縫的兩側，待焊縫完全冷卻后再搬掉壓鐵，鏟除定位焊點，這樣焊件的變形就可以減小?！?0—3焊接2）利用夾具固定。圖a所示工字梁，焊前用螺栓將翼板牢牢地緊固在平臺上，利用平臺的剛度來減小焊后的角變形和彎曲變形。若因條件所限不能采用上述方法時，也可采用圖b所示的方法，將兩個工字梁組合在一起，用楔口夾具將兩翼板楔緊，提高工字梁的剛度，達到減小焊后變形的目的。這種方法也常用在基座、框架等構件的裝配及焊接上?！?0—3焊接3）用加“馬架”或臨時支承的方法固定。在鋼板對接焊時，也可采用加“馬架”固定的方法來控制變形。這種方法簡單、可靠，在生產中應用較廣。對于一般小型焊件（如防護罩等），也可采用臨時支承的剛性固定法?！?0—3焊接應當指出，采用剛性固定的結構，焊接變形雖得到了有效控制，但由于結構受到較大的約束，而導致內部產生較大的應力。所以剛性固定法只適用于可焊性較好的焊件。對于可焊性較差的中碳鋼及合金鋼，不宜采用剛性固定法焊接，以免產生裂紋?！?0—3焊接5.焊接變形的矯正焊件裝配及焊接后，雖然采取種種有效控制措施來防止或減小構件的變形，往往還是難以完全避免變形的產生。當變形量超出產品的允許范圍時就必須進行矯正，使其符合產品質量的要求。矯正的實質是使變形構件產生新的相反方向變形，以抵消焊接時所發(fā)生的變形。常用的矯正方法有機械矯正和火焰矯正兩大類?！?0—3焊接（l）機械矯正。機械矯正是利用機械力的作用來矯正變形。對于低碳鋼結構，可以在焊后直接矯正。但對于合金結構鋼的焊接結構，焊后必須經退火消除焊接應力后才能進行機械矯正。薄板焊接件的波浪變形主要是由焊縫區(qū)縱向收縮而引起的。矯正時，最好在鋼板矯正機上矯平，也可沿焊縫用滾輪輾壓或手工錘擊，使焊縫延伸而矯平?！?0—3焊接（2）火焰矯正?；鹧娉C正是采用氧乙炔焰對構件局部加熱進行矯正?！?0—3焊接圓筒體焊接后，在焊縫處可能產生內凹或外凸變形，如果變形量大，可在火焰矯正的同時用調彎器頂在凸處，旋緊螺桿施壓將其矯正（圖a）。若厚壁圓筒體焊后圓度不符合要求時，可將其放置在平臺上，下面墊上規(guī)格相同的短型鋼（圖b）先用圓弧樣板進行檢查，如曲率超差，則沿該處外壁進行線狀加熱。如曲率不足，則在該處內壁沿軸向進行線狀加熱，加熱后任其自然冷卻，不用錘擊，這樣反復進行幾次，直到圓度符合要求為止?！?0—3焊接復雜筒形構件的彎曲變形也可采用火焰矯正。例如，轉爐風管由總管和支管焊接而成，由于支管位于總管的一側，因此焊后產生向下的彎曲變形。采用火焰矯正時，加熱位置應選在與支管相對的一側，用三角形加熱法，三角形的底邊約20～40mm，加熱范圍為總管120°所對應的弧長，溫度約為800℃，分五處加熱，經2～3次矯正后就可達到技術要求?！?0—4脹接第十章連接§10—4脹接管子和管板的連接一般都采用脹接方法。對使用溫度、壓力和密封要求較高的容器，有時采用脹焊方法。一、脹接原理脹接是利用管子和管板在外力作用下產生變形，而達到緊固和密封目的的一種聯接方法?？梢圆捎貌煌姆椒?，如機械、爆炸和液壓等來擴脹管子的直徑，使管子產生塑性變形。利用管板孔壁的回彈對管子施加徑向壓力，使管子與管板的連接接頭具有足夠的脹接強度，保證接頭受載時管子不會被從管孔中拉出來。同時還應具有良好的密封強度，在工作壓力下保證設備內的介質不會從接頭處泄漏出來。§10—4脹接二、脹接的結構形式1.光孔脹接光孔脹接一般用于工作壓力小于0.6MPa，溫度低于300℃，脹接長度小于2