河南工程学院《现代焊接技术》考查课
专业论文
等离子焊接技术及进展
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等离子焊接技术及进展
1摘要：
等离子弧是压缩的电弧，与自由电弧的温度分布、能量密度分布、电弧形态都存在较大差异，它利用等离子枪将阴极之间的自由电弧，压缩成高温，高电离度及高能量密度的电弧。[1]等离子弧的能量密度很大，可达105-106W/cm2,比自由电弧（104W/cm2）高出1-2个数量级，是一种高能束流焊接方法。由于等离子弧具有弧柱细长，能量密度高的特点，因而在焊接领域有着广泛的应用，且等离子焊接方法不断进行完善与发展，如变极性等离子弧焊接、活性等离子弧焊接、粉末等离子弧堆焊及喷涂、等离子弧-MIG焊、磁控等离子弧堆焊。
2关键词：
等离子弧转移型压缩效应新进展
3引言
随着科学技术的不断进步，人们对焊接工艺有了更高的要求，等离子焊接技术不断发展，其能量密度大、电弧方向性强、熔透能力强的特点得到了充分发挥，应用领域也越来越广阔。在以高技术手段为基础的再制造工程中，等离子焊接技术必然会得到广泛的应用。目前，离子焊接技术已经应用在汽车等工业领域中。中国经济的迅速崛起和制造业的蓬勃发展，必然对焊接技术及焊接质量提出更高的要求，等离子堆焊技术具有较宽的刚性和柔性调节范围、生产效率高，焊接质量高，电弧稳定等特征，因而等离子堆焊技术的研究与应用必将成为机械制造业的重要组成部分。[2]
4等离子弧焊接简介
等离子弧是受外部拘束条件的影响使弧柱受到压缩的电弧。自由电弧弧区内的气体尚未完全电离，能量未高度集中，而等离子弧弧区内的气体完全电离，能量高度集中，能量密度很大，电弧温度可高达24000～50000K（一般自由状态的钨极氩弧焊最高温度为10000～20000K）能迅速熔化金属材料，可用来焊接和切割。等离子弧焊具有较大的熔透力和焊接速度。形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用氩，根据各种工件的材料性质，也有使用氦、氮、氩或其中两者混合的混合气体的。
5等离子电弧焊接方法的特点
5.1等离子电弧焊的优缺点
1.等离子电弧焊的优点
等离子电弧焊与钨极氩弧焊等传统电弧焊方法相比，具有以下优点。[3]
(1)具有较宽的刚性和柔性调节范围具有高温、高能量密度、高冲击力和挺度的等离子弧，称为刚性等离子弧，能量密度较小、冲击力小的等离子弧称为柔性等离子弧。等离
子弧刚性和柔性主要受电流、喷嘴孔径和形状、气体种类和流量因素的影响，可根据不同工艺要求，调节各因素，得到具有不同温度、能量密度、冲击力和挺度等性能的等离子弧。
(2)生产效率高由于等离子弧能量密度大、电弧方向性强、熔透能力强，在不开坡口、不加填充焊丝的情况下，可一次焊透8-10mm厚的不锈钢板；与钨极氲弧焊相比，在相同的焊缝熔深情况下，等离子弧焊接速度要快得多。
(3)焊接质量高焊接质量对弧长的变化不敏感，这是由于等离子弧形态接近圆柱形，发散角小，挺度好，易获得均匀的焊缝形状。由于钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不与工件接触，因此可避免焊缝金属产生夹钨现象，且电弧搅动性好，熔池温度高，有利于熔池内气体的释放，焊接质量高；另外，由于工件上受热区域小，热影响区窄，焊接薄板时变形小。
(4)电弧稳定等离子电弧由于压缩效应及电商度较高，电流较小时仍很稳定，电流小至0.1A时仍可稳定燃烧；并且电弧挺度好，弧长波动对电弧影响较小。
2.等离子电弧焊的缺点
(1)一次性投资大等离子电弧焊和切割设备比较昂贵，焊枪及控制线路复杂，且喷嘴使用寿命低。但是其焊接速度和切割速度快，焊缝和切割质量好，若将这些因素考虑进去。其使用成本还不是太高。
(2)操作要求较高焊接参数较多，对焊接操作人员的技术水平要求较高。由于等离子弧焊枪结构复杂，比普通电弧焊枪体积大，重量重，手工焊时电弧作用区域可观察性差。
(3)双弧弊端使用转移弧时，当工艺参数选择不当时，或喷嘴结构不合理、受损伤时，会产生双弧现象，将导致焊接过程不正常，甚至烧坏喷嘴。
(4)使用场合受限由于枪体大，钨极内缩在喷嘴里，电弧可达性差，因此对于某些接头形式难以焊接。并且其可焊厚度有限，一般在25mm以下。
5.2等离子弧分类
按电源供电方式，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式（见下图）：
图1 等离子体弧的形式
1非转移型等离子弧：钨极接电源负极，喷嘴接电源正极，等离子弧体产生在钨极与喷嘴
之间，在离子气流压送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰(如
图1a)。
2转移型等离子弧：钨极接电源负极，工件接电源正极等离子弧体产生于钨极与工件之间(如图1b)。转移弧难以直接形成，必须先引燃非转移弧，然后才能过
渡到转移弧，金属焊接、切割几乎都是采用转移型弧，因为转移弧能
把更多的热量传递给工件。
3联合型等离子弧：工作时非转移弧和转移弧同时并存，则称之谓联合型等离子弧(如图1c)。主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊等方面。
6等离子电弧焊接方法的原理
6.1等离子弧的获得
等离子弧焊枪在钨极和喷嘴之间或钨极与工件之间施加较高电压，经高频振荡使气体电离形成电弧，该电弧将受到压缩，形成离子弧（如图2）。等离子弧主要的三种压缩作用如下：
图2 等离子弧的形成图
（1）机械压缩：它利用水冷喷嘴孔道限制弧柱直径，来提高弧柱的能量密度和温度。（2）热收缩：由于水冷喷嘴温度较低，从而在喷嘴内壁建立起一层冷气膜，迫使弧柱向中心集中，而进一步减小，电流密度进一步提高，弧柱这种收缩谓之“热收缩”，也可叫做“热压缩”。
（3）磁收缩：弧柱电流本身产生的磁场对弧柱有压缩作用(即磁收缩效应)。电流密度愈大，磁收缩作用愈强。
6.2双弧现象及防止措施
（1）双弧现象的产生原因
当离子气过小、电流过大或喷嘴与焊件发生接触时，喷嘴内壁表面的冷气膜会遭到破坏，在正常的转移弧之外又形成一个燃烧于钨极-喷嘴-焊件之间的串联电弧这种现象被为双弧现象（如图3）。
（2）影响双弧形成的因素及防止措施
喷嘴孔径减小或孔道长度增大，会使冷气膜厚度减薄，喷嘴产生双弧的临界电流降低，故容易产生双弧。钨极的内缩量增大易产生双弧。钨极和喷嘴不同心造成冷气膜不均匀，使局部区域冷气膜厚度减小易被击穿，导致双弧。
离子气的成分和流量会对双弧的产生造成影响。喷嘴本身冷却效果和表面沾粘物会引起临界电流改变；喷嘴冷却不良，温度提高，冷气膜减薄，易产生双弧；喷嘴表面有氧化物或金属飞溅物时，使临界电流降低，会导致产生双弧。如等离子粉末堆焊时，喷嘴上粘附粉末，会形成双弧。适当增大喷嘴直径，减小孔道长度和内缩量，保证钨极和喷嘴的同心度，可防止双弧形成。适当增加气流量，隔热绝缘作用增强，双弧形成可能性减小。采用切向进气，使外围气体密度高于中心区域，提高冷气膜厚度，可有效防止双弧的形成。采用陡降外特性电源，也有利避免产生双弧。
图3 等离子弧的双弧现象
7等离子电弧焊接设备与焊接参数
7.1等离子电弧焊接设备的组成
等离子弧焊设备可分为手工焊和自动焊两类。手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。自动焊设备由焊接电源、焊枪、焊接小车（或转动夹具）、控制电路、气路及水路等部分组成。
焊接电源下降或垂直下降特性的整流电源或弧焊发电机均可作为等离子弧焊接电源。用纯氢作为离子气时，电源空载电压只需65-80V；用氢、氢混合气时，空载电压需大电流等离子弧都采用等离子弧，用高频引燃非转移弧，然后转移成转移弧。30A以下的小电流微束等离子弧焊接采用混合型弧，用高频或接触短路回抽引弧。由于非转移弧在非常焊接过程中不能切除因此一般要用两个独立的电源。气路系统等离子弧焊机供气系统应能分别供给可调节离子气、保护气、背面保护气。为保证引弧和熄弧处的焊接质量，离子气可分
两路供给，其中一路可经气阀放空，以实现离子气流衰减控制。控制系统手工等离子弧焊机的控制系统比较简单，只要能保证先通离子气和保护气，然后引弧即可。
自动化等离子弧焊机控制系统通常由高频发生器、小车、填充焊口逆进拖动电路及程控电路组成。程控电路应能满足提前送气、高频引弧和转弧、离子气递增、延迟行走、电流和气流衰减熄弧。延迟停气等控制要求。一种新开发的用于等离子弧焊的焊矩系统，采用反极性电极和选用100-200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件，焊接质量很好。
7.2等离子焊接重要参数
1.焊接电流
在等离子焊接过程中，最重要的工艺参数是焊接电流，随着焊接电流的增加，等离子弧能量增大，熔化和穿透能力增加。在堆焊过程中如果电流过小，填充金属不易熔化，堆焊层与工件无法形成良好的冶金结合，电弧不稳定，容易造成气孔、夹杂及未熔合等多种缺陷。反之，如果电流过大，工件熔化过较多，在增加稀释率的同时，增加了堆焊材料的烧损，降低堆焊层硬度；此外，由于较大的热输入量，工件还易烧穿焊坏，造成保护不良、氧化物多、咬边等严重的焊接缺陷，影响堆焊质量。
2.电弧电压
电弧电压过低时，不易引燃电弧，电弧较软，穿度能力弱，不过电弧电压小可以减小母材对于焊接材料的稀释率。电弧电压过高，温度升高，冲淡率也增加，不易焊接，难于掌控，不过电压过高，容易引弧。
3.气体的作用及流量
（1)气体作用氩气在堆焊过程中起输送焊粉、引燃电弧和保护电弧稳定燃烧的作用，在喷嘴内壁和弧柱之间起堆焊热源的作用，并对电弧进行压缩，增加能量集中度。氩气作为电离介质与电弧的热导体，起熔化堆焊粉末和基材金属作用，并保护钨极、堆焊层和工件在堆焊过程中不被氧化，因此对气体纯度要求较高，以保证电弧稳定燃烧，提供良好的携热性能，同时氩气对钨极和工件与喷嘴没有腐蚀作用。
(2)气体流量气体流量包括离子气、保护气和送粉气，在堆焊过程中需要对其分别进行控制。进气口直径一般为6-8mm，调节气体流量时，如果流量过大，容易使电弧喷射速度加快，弧流冲力过大造成翻渣现象，易把喷嘴烧坏。气体流量过小，对电弧压缩能力减小，电弧软弱无力，堆焊热量减少。气体流量对焊接质量影响较大，因此需要慎重选择。
4.焊接速度
焊接速度是影响堆焊质量的一个重要参数。在其他条件一定时，焊接速度增加，工件表面的热输入量减小。反之，如果焊速太低，会出现过热现象，直接影响焊接质量。焊接速度和焊接电流以及气体流量之间
8典型的等离子电弧焊接方法
1、微束等离子弧焊：30A以下的熔透型等离子弧焊是指电流在30A以下的熔透型等离子弧焊，通常称为微束等离子弧焊。为了保证小电流等离子弧的稳定，一般采用混合型等离子弧。主要用于超薄件的焊接。
2、熔透型等离子弧焊：15-200A它是采用较小的焊接电流和较小的离子气流量，等离子弧在焊接过程中只熔化焊件不产生小孔效应，焊接方法与钨极氩弧焊很相似，焊接时可以不添加金属，主要用于薄板（0.5-2.5mm）的焊接。
3、穿透型等离子弧焊：100-300A又称穿孔型焊接法，通过增加焊接电流和等离子气流速度，可产生强有力的等离子束，利用它温度高、能量密度强、穿透力强的特点，焊接时等离子弧把焊件完全熔透并在等离子流量的作用下形成一个穿透焊件的小孔（小孔背面露出等离子弧），形成了正反面都有波纹的焊缝，即所谓的“小孔效应”，焊接时一般不加金属。适用于3-8mm的不锈钢、12mm以下的钛合金、2-6mm低碳钢低合金钢以及铜、黄铜和镍及镍合金的焊接。
9等离子焊接技术的新进展
1957年出现了以等离子弧为焊接热源的等离子弧焊接和切割，20世纪80年代以后，人民对现有的等离子弧焊接热源方法进行完善与更新，使之更为有效、方便、经济实用，例如采用两种热源叠加，如等离子加激光等。
等离子弧焊接技术是现代焊接技术的重要组成部分，其应用范围几乎涵盖了所有焊接生产领域。随着市场竞争日趋激烈，提高焊接生产率，保证焊接质量，实现焊接生产现代化、智能化越来越得到生产企业的重视，而人工智能技术，计算机视觉技术、数字化信息处理技术、机器人技术等现代高新技术的融入，促使电弧焊接技术向着焊接工艺高效化、焊接电源控制数字化、焊接质量控制智能化、焊接生产过程机器人化的方向发展。[4]
9.1变极性等离子焊接技术
变极性等离子弧焊是针对铝合金焊接开发的，能够有效破碎Al2O3氧化膜。采用立焊时，能够让熔池中形成的气孔充分逸出，焊接质量比一般气体保护焊要好。铝合金变极性穿孔等离子弧焊接的方法和工艺是人们在生产和实验研究的基础上提出的，与其它的熔化极焊接方法相比，它既能够满足交流焊铝的阴极清理作用，又能够将钨极的烧损减少到最低。穿孔型等离子弧焊接压缩电弧能量集中，穿透力很强。[5]
铝合金变极性小孔等离子弧焊接有以下优点
1.正极性的高加热能力，热量输入较大，改善接头的性能，减少焊接变形；
2.反极性的高效清理特性，减少焊前准备工作；
3.焊缝无气孔，减少返修工作量；
4.2-20mm厚接头一次完全焊透，实现单面焊双面成形
9.2粉末等离子弧焊堆焊
等离子弧焊堆焊包括冷丝、热丝和粉末三种。其中粉末等离子弧焊堆焊是利用等离子弧作为热源，将粉末状合金材料融化成堆焊层的方法。粉末等离子弧焊堆焊具有生产效率高、堆焊层稀释率低，堆焊质量高等优点。
粉末等离子堆焊技术的水平提高和应用扩大，已开始向大型机械全数字化发展。主要体现在大型精密操作机械装备的持续涌现。大型精密操作机械配备大功率等离子堆焊系统，在数字化主机的控制下能够完成复杂高效的堆焊任务。粉末等离子堆焊技术的应用已扩大到大型工件，其装备正向大型机械全数字化方向发展。
9.3活性等离子弧焊
活性等离子弧焊是采用在工件表面涂覆活性剂的方法，进行等离子弧焊接。[6]活性等离子弧焊用活性剂的主要成分是TiO2Cr2O3 ZrO2 CaF2等。使用时首先将活性剂粉末用丙酮调和成溶液，然后用扁平毛刷将其均匀地涂覆在工件表面。
9.4等离子弧-MIG焊
等离子弧-MIG焊也被称为熔化极等离子弧焊，可以看做等离子弧焊与MIG焊的组合，它由两台独立焊接电源和熔化极等离子焊枪组成。焊接参数均可以叫调节。与普通的MIG 焊接相比，焊丝融化快、效率高、阴极雾化有清除氧化膜的作用、飞溅小、焊缝表面光滑，没有裂纹、气孔等缺陷。
水冷铜嘴结构钨棒结构
图4 等离子弧-MIG焊
9.5磁控等离子弧堆焊
磁控等离子弧堆焊是在堆焊中外加横向交变磁场。横向交变磁场的磁力线横向穿过电弧轴线。
10结论
不久的将来，大电流通用性的等离子弧焊设备将代替部分CO2气体保护焊和TIG焊。谁在等离子弧焊机研制方面走在前面，谁就站在了焊接时代前沿，谁就是佼佼者。穿孔等
离子弧焊从一项只有高级技术人员才能操作好的焊接技术,正在逐步发展成为一种焊接质量稳定、操作简便灵活的现代焊接生产技术,且在原有高能密度焊基础上又派生出多种新工艺、新技术。展望21世纪,随着科学技术的不断发展和进步,计算机在焊接领域的应用将越来越广泛,对等离子焊接热物理过程的认识将越来越深入。[7]同时,机械制造行业对于先进焊接生产技术的需求也越来越迫切,等离子弧焊技术以其高质量、低成本、自动化程度高的特点,在现代焊接技术占有极其重要的地位。
参考文献
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浅谈焊接技术及应用 摘要:焊接专业作为制造业中的重要一环,在生产和生活中的作用十分重要。在焊接教学中应用一体化教学,为社会主义建设培养高素质高技能的焊接人才,是现阶段中等职业教育的首要任务。一体化教学强调一体化的教学场地、“双师型”教师及一体化教材的有机结合。发展一套适应中等职业教育的教学模式。 关键词:一体化教学场地双师型”教师一体化教材 1、“一体化”教学的目标 1.1 人才培养方式和教学课程的改革 改进人才培养方案,制定适合中等职业教育焊接专业“一体化”教学的人才培养方案。在原有的的国家教育部和劳动部颁发的只有中级焊工的教学大纲的基础上,制定适合培养高级工甚至技师的焊接专业的人才培养方案。 “打破原有课程体系将其分为素质课程、专业基础课程和专门工艺课程”,我们认为在这三者中应区别对待,在“专门课程”内容的制定上要体现区域经济的生产特征,结合生产产品制定相关内容和重点,有利于生产性实习或企业的定岗实习的顺利过渡而实现学与用的成功对接。制定和完善人才培养方案和培养模式,培养能满足社会需求的技能型人才。 1.2 一体化教学场地的建设 从根本上建立起黑板+粉笔教学和电化多媒体教学相结合的理论教学模式,是学生从直观上理解和接受理论知识。 校内实训基地受场地、设备等生产要素的限制,与生产车间客观上差距存在,在大型工装的应用,成型加工工件的变形与矫正等方面尤为突出。在这方面通过校企合作,将部分一体化的教学设置在与学校项邻的企业车间。 深化校企合作办学模式和工学结合人才培养模式改革。按照专业与产业对接、企业与岗位对接,专业课程内容与职业标准对接,教学过程与生产过程对接的原则,以校企合作为平台,以系统化专业建设为载体,突出教学过程的实践性、开放性和职业性,引导专业设置、课程体系、教学内容和教学方法的改革,实现“教、学、做”一体化的人才培养模式。 1.3 关于“双师型”师资队伍建设 “双师型、专业化”是职业教师发展的必经之路,在这方面注重中、青年教师在实践环节动手能力的提高,创造条件使他们带着具体的问题、任务去企业学习实践。使中青年教师在学历和理论知识占优的情况下,大幅度提高自身的实操能力。着力加强师资队伍建设,采取“引进来、送出去”、学历进修和非学历学习相结合等方式,努力培养一支优秀的专业师资队伍,加强建设培养学生创新精神与实践能力的实训平台。 2、“一体化”教学的主要过程 2.1 开发制定一体化课程教学标准 2.1.1 重构课程标准 打破原有学科体系,将课程体系分为基本素质课程、专业基础课程、专门工艺课程。 2.1.2 开展项目教学和案例教学 根据铆焊专业岗位层次的不同要求,实现课程改革与课程建设上的重大突破,完善高级铆焊专业课程体系建设,制定高中起点3年制、初中起点5年制高级铆
{ 1范围 主题内容 本标准规定了电子电气产品焊接用材料和导线与接线端子、印制电路板组装件等 的焊接要求以及质量保证措施。 1. 2适用范围 本标准适用于电子电气产品的焊接和检验。 2引用文件 ？ GB 3131-88锡铅焊料 GB 9491-88锡焊用液态焊剂(松香基) QJ 3012-98电子电气产品元器件通孔安装技术要求 QJ 165A-95电子电气产品安装通用技术要求 QJ 2711-95静电放电敏感器件安装工艺技术要求 3定义 3. 1 MELF metal electrode leadless face $ MELF是指焊有金属电极端面，作端面焊接的元器件。 4 一般要求 4. 1环境要求 环境条件按QJ 165A中3. 1. 4条要求执行。 4.1.2焊接场所所需工具及设备应保持清洁整齐。在焊接工位上应及时清除多余物(导线断头、焊料球、残留焊料等)。禁止在焊接工位上饮食;禁止在工位上有化妆品以及与生产操作无关的东西。 4. 2工具、设备及人员要求 4. 2. 1工具 @ 电烙铁应为温控型的，烙铁头空焊温度应保持在预选温度的士 5. 5℃之内，烙铁头的形状应符合焊接空间要求，并保证良好的接地。 4. 2. 2设备 4. 2. 2. 1波峰焊设备 波峰焊设备(包括焊剂装置、预热装置、焊槽)焊接前应能将印制板组装件预热到120℃以内，在整个焊接过程中，焊料槽焊接温度的控制精度应维持在士℃，并具有排气系统。4.2.2.2再流焊设备 再流焊设备应可将焊接表面迅速加热，并能在连续焊接操作时，迅速加热到预定温度的士6℃范围内。加热源不应引起印制电路板或元器件的损坏，也不应在加热源与被焊金属直接接触时污染焊料。再流焊设备包括采用平行等距电阻加热、短路棒电阻加热、热风加热、红外线加热、激光加热装置或非电烙铁热传导焊接的设备。 4. 2. 3人员 操作人员应经过专业技术培训，熟悉本标准及相关工艺的规定，具有判别焊点合格或不合格的能力，并经考核合格上岗。 《
材料的等离子弧焊接 索引：穿孔型等离子弧焊接最适于焊接厚度3～8mm不锈钢、厚度12mm 以下钛合金、板厚2～6mm低碳或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊缝。这一厚度范围内可不开坡口，不加填充金属，不用衬垫的条件下实现单面焊双面成形。厚度大于上述范围时可采用V 形坡口多层焊。 关键词: 高温合金, 铝及铝合金, 钛及钛合金, 银与铂, 等离子弧焊接 穿孔型等离子弧焊接最适于焊接厚度3～8mm不锈钢、厚度12mm 以下钛合金、板厚 2～6mm低碳或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊缝。这一厚度范围内可不开坡口，不加填充金属，不用衬垫的条件下实现单面焊双面成形。厚度大于上述范围时可采用V形坡口多层焊。
１．高温合金的等离子弧焊接 用等离子弧焊焊接固溶强化和Al、Ti含量较低的时效强化高温合金时，可以填充焊丝也可以不加焊丝，均可以获得良好质量的焊缝。一般厚板采用小孔型等离子弧焊，薄板采用熔透型等离子弧焊，箔材用微束等离子弧焊。焊接电源采用陡降外特性的直流正极性，高频引弧，焊枪的加工和装配要求精度较高，并有很高的同心度。等离子气流和焊接电流均要求能递增和衰减控制。 焊接时，采用氩和氩中加适量氢气作为保护气体和等离子气体，加入氢气可以使电弧功率增加，提高焊接速度。氢气加入量一般在5％左右，要求不大于15％。焊接时是否采用填充焊丝根据需要确定。选用填充焊丝的牌号与钨极惰性气体保护焊的选用原则相同。 高温合金等离子弧焊的工艺参数与焊接奥氏体不锈钢的基本相同，应注意控制焊接热输入。镍基高温合金小孔法自动等离子弧焊的工艺参数见表1-1。在焊接过程中应控制焊接速度，速度过快会产生气孔，还应注意电极与压缩喷嘴的同心度。高温合金等离子弧焊接接头力学性能较高，接头强度系数一般大于90％。
09192230材料现代制备技术 Modern Technology for Material Preparation 预修课程：物理化学 面向对象：材料科学与工程专业学生 课程简介： 本课程讲述各种材料合成与制备的原理、方法和技术。针对现代信息社会对材料发展的需求，着重介绍各种新型制备技术的基本概念、制备原理、特征，以及其在各类材料制备中的应用。涉及材料包括超微粒子等零维材料，纤维、纳米线棒等一维材料，薄膜和块体材料（晶态和非晶态材料）。 教学大纲： 一、教学目的与基本要求： 教学目的：材料制备技术是材料科学不可或缺的组成部分。现代科学技术的发展对材料提出了各种各样的新要求，进而推动了材料制备技术的发展。本课程旨在介绍各种材料的合成与制备的原理、方法和技术，使学生掌握各类新型材料的制备方法。 基本要求：通过《材料现代制备技术》的学习，使学生了解各种无机材料的制备原理，初步掌握零维、一维纳米材料，纤维，薄膜，以及三维材料的各种制备方法和技术。 二、主要内容及学时分配： 1. 绪论 材料现代制备方法特点1学时 溶胶凝胶技术3学时 等离子体技术2学时 激光技术概论2学时 2. 零维材料的制备 超微粒子的形成机理和制备4学时 3. 一维材料的制备 纳米棒、线、管的形成机理和制备方法2学时 纤维材料的制备2学时 4. 二维材料的制备
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塑料热风焊接技术及应用 newmaker 在与化工相关的行业中，普遍 使用的塑料容器、储槽以及部 分管路系统，都需要借助热风 焊接工艺，才能达到理想的连 接牢度。而热风工艺本身也因其简单实用，而被行业内专业人士广泛接受，尤其是对于PE、PP、PVC和PVDF等塑料种类的焊接，更具有独特的优势。塑料焊接，实际上就是相容的塑料材料中相互缠绕的大分子链受热之后，由于具备了足够的能量和空间，在自身的分子热运动和外在压力的作用下，相互迁移和扩散到对方的熔融区中，并随着温度的下降和时间的推移，再次发生缠绕、冷却、结晶和定型的过程。在塑料制品的诸多连接技术中，热风焊接工艺是比较常见的一种，化工行业中普遍使用的塑料容器、储槽以及部分管路系统等均可以使用该工艺。本文对几种主要的热风焊接工艺进行了简单的介绍。圆嘴热风焊接技术通常，圆嘴热风焊的工艺过程包括5个阶段，分别是：待焊部件的表面处理、加热、加压、分子链间扩散和冷却。每个阶段的具体操作要求取决于待焊部件的具体外观形状和内部结构设计。其工作原理（如图所示）是：利用加热后的风或空气，同时预热焊条与待焊的母材相应部位；待其熔融之后，操作者通过对焊条垂直施加一定的压力，将焊条的熔融区与待焊母材的熔融区进行对接，并保持一定的焊接速度，使其具有足够的承压时间；最后，进行冷却定型。 圆嘴热风焊接的工作原理示 意图 在正式焊接之前，应先对待焊部件的表面进行相关处理，这样做的目的是：一方面，为了在焊接区域加工出焊缝所需要的破口或槽口，例如V形或X形槽口（如图所示）；另一方面，为了去除材料表面的杂质、脏物或者氧化层等影响焊接质量的不利因素。
钢结构现场焊接技术 目录 1、焊材的选用和管理 (2) 2、焊前准备 (3) 3、焊接工艺评定 (3) 4、焊接的一般顺序 (4) 5、检验手段 (5) 6、焊接注意事项 (7) 7、现场焊后缺陷的返修 (7) 8、安全注意事项 (8) 9、具体安全措施 (8)
本工程现场存在较大量的焊接工作。必须采用合理的焊接工艺和焊接技术措施，以确保焊接质量和施工进度，避免返工现象的发生。 1、焊材的选用和管理 1）焊材的选用 本工程门式刚架的材质均为Q235B。 钢材化学成份表 根据母材材质、结构形式及现场施工条件，现场焊接均采用手工电弧焊（SMAW），焊材选用见下表。 故采用AX-300型直流焊机。 2）焊材的管理 焊材应按焊材管理制度严格管理，强调如下： ★焊材要有齐全的材质证明，并经检查确认合格后方可入库。 ★焊材应由专人发放，并作好发放记录。 ★焊条要按规定烘烤，烘干焊条时，应防止将焊条突然放进高温炉内，或从高温中突然取出冷却，以防止焊条因骤冷骤热而产生药皮开裂现象。 ★焊条烘烤次数不得超过三次。 ★焊条应随用随取，领出焊条应放入保温筒内，剩余的焊条应当天退回焊条
房。 2、焊前准备 1）焊工 本工程需要的焊工数量较多，为保证焊接质量，必须确保焊工的来源充足，焊工的技术水平符合要求。所有焊接工作必须由取得相应项目、并在有效期限内的焊工合格证的焊工承担。焊工须经模拟考试合格后方可上岗。 2）焊前准备 ★焊前应进行技术和安全交底。 ★焊接工艺评定合格后方可进行正式焊接。 ★焊条在使用前必须按规定烘焙，E5015、E4315焊条烘焙温度为350℃，烘焙1小时后冷却到150℃保温，随用随取，焊条应放入保温筒内。焊条的重复烘干次数不得超过两次。 ★不得使用药皮脱落或焊芯生锈的变质焊条、锈蚀的焊丝。 ★焊前，焊缝坡口及附近20mm范围内清除净油、锈等污物。 ★定位焊焊接方法必须与打底焊相同，焊接要求同正式焊接。定位焊应牢固可靠，定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。 ★施焊前，应复查组装质量，定位焊质量和焊接部位的清理情况，如不符合要求，应修正合格后方可施焊。 ★手工电弧焊现场风速大于8m/s时、气体保护电弧焊2m/s时，采取有效的防风措施后方可施焊。雨天或相对湿度大于90%时，采取有效防护措施后方可施焊 ★施焊现场环境温度低于0℃时，在始焊点附近100mm范围内采用火焰预热至30℃以上，方可施焊。 ★现场施焊前应检查脚手架等临时设施是否安全可靠。 3、焊接工艺评定
浅谈高效焊接工艺研究现状叶勇 摘要：铸造是现代机械制造工业的基础，也是国民经济的基础产业，铸造业的 发展标志着一个国家的生产实力。本文结合镍铬铸造合金的焊接性能对其焊接工 艺展开了深入研究。 关键词：镍铬；焊接工艺；研究 引言 随着科技的日新月异，人们对于能源的意识也越来越高，由此就使得高效焊 接工艺出现在人们的生活中。但是，目前，在我国镍铬铸造合金的焊接工艺应用 并不广泛，这就导致我国的焊接水平不如发达的国家，因此强化对镍铬铸造合金 焊接工艺工艺的探索和研究，提升焊接工艺的效率非常有必要。 1.焊接性分析 A560M50Cr－50Ni是ASTM标准中的标准牌号，是镍铬铸造合金，具有较高 的耐热性和在最高1090℃环境下的高温耐腐蚀性（A560/A560M-93 （Reapproved1998）），并且具有较高的耐腐蚀性，可以作为高温腐蚀条件下工 作的热稳定钢使用，A560M50Cr－50Ni的化学成分见表1，力学性能见表2［1］。 A560M50Cr－50Ni材质的铬、镍含量非常高，焊接时会有较大的热裂倾向，产生沿晶间 开裂的液化裂纹和结晶裂纹。特别是在收弧部位，较易产生弧坑裂纹，在制订焊接工艺时需 要注意。A560M50Cr－50Ni是铸造件，伸长率非常低，抵抗焊接变形应力的能力差，易产生 冷裂纹。同时，铸造材料的致密性低、组织不均匀，使焊接过程中出现缺陷的可能性增大。 2.焊接工艺 制订焊接工艺时，需要综合考虑材料的焊接性，同时避免产生热裂纹和冷裂纹，还需要 考虑现场的焊接环境，只能在一次风挡板内侧进行全位置焊接。 2.1焊接方法 焊条电弧焊具有热量比较集中、热影响区小、易于保证焊接质量、适应各种焊接位置， 以及操作灵活、设备简单、成本低等优点，特别适用于现场焊接，因此选用焊条电弧焊焊接。但焊条电弧焊工艺对清渣要求高，易产生气孔、夹渣等焊接缺陷；合金元素过渡系数较小， 与氧亲和力强的元素易被烧损。 2.2焊接材料 选择原则是保证焊缝金属的性能与母材相符，包括强度、耐蚀性等。ENiCr－4是ASME 第Ⅱ卷C篇中的标准焊材，其化学成分与A560M50Cr－50Ni的相近，故ASME推荐该焊材用 于A560M50Cr－50Ni的焊接，但该改造项目中使用了Ni含量较高的ENi-CrFe－3作为焊接材料，ENiCrFe－3具有优良的抗热裂以及晶间腐蚀、应力腐蚀性能，可以获得更高的抗冷裂性能，并且可以提高焊缝的塑性和韧性，而且直径小于3.2mm的ENiCrFe－3焊条更适用于现 场的全位置焊接。因此选用了焊条ENiCrFe－3，规格准3.2mm，其未经稀释的化学成分见表3。 铬镍合金焊缝受到污染，会使其耐蚀性能和强度变差。因此，焊前必须对焊接区表面作 彻底的清理，去除氧化皮、水、油等影响焊接的杂质，使之露出金属光泽。层间若有焊渣必 须清除后再焊，以防止夹渣，最后焊道的表面也应清渣。 2.4.3预热及后热 为了防止产生冷裂纹，焊前采用了较高的预热温度，保证预热温度在250℃以上，最高 道间温度控制在350℃，同时，焊后或者焊接中断立即进行200~250℃的后热处理，并用石 棉布在外层包裹保温缓冷至80℃以下，防止焊接及冷却过程中产生较大的应力，产生裂纹。 现场加热工装如图3所示，将加热器及保温棉均匀缠绕在一个圆筒外壁，使用时将此加热工 装置于燃烧器的内侧。
哈尔滨工业大学 金属工艺学课程论文 题目：焊接技术的应用与前景 院系：能源科学与工程学院 专业：核反应堆工程系 班级：1102301 学号：1110200724 姓名：刘平成
焊接技术的工艺应用与前景 作者：刘平成 (哈尔滨工业大学能源科学与工程学院核反应堆工程专业，哈尔滨150001) 摘要：制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。本文主要介绍了焊接技术在金属工艺学中的应用，工艺特点，实践，背景与应用前景。 关键词：金属工艺学、学科交叉、工艺流程，焊接技术 Technology application and prospect of welding technology (Energy Science and Engineering, Nuclear Reactor Engineering of Harbin Institute of Technology, Harbin 150001) Abstract：The manufacturing industry is an important pillar of the modern national economy and overall national strength, Metal Technology is a comprehensive research process method for manufacturing metal parts technical disciplines. This paper describes the welding metal technology, process characteristics, practice, background and application prospects. 1 焊接技术的主要研究内容 焊接焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 1.1 焊接分类 在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类. 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝
等离子焊接工艺 (1)焊接电流 焊接电流是根据板厚或熔透要求来选定。焊接电流过小，难于形成小孔效应：焊接电流增大，等离子弧穿透能力增大，但电流过大会造成熔池金属因小孔直径过大而坠落，难以形成合格焊缝，甚至引起双弧，损伤喷嘴并破坏焊接过程的稳定性。因此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流只能在某一个合适的范围内选择，而且这个范围与离子气的流量有关。 (2)焊接速度 焊接速度应根据等离子气流量及焊接电流来选择。其他条件一定时，如果焊接速度增大，焊接热输入减小，小孔直径随之减小，直至消失，失去小孔效应。如果焊接速度太低，母材过热，小孔扩大，熔池金属容易坠落，甚至造成焊缝凹陷、熔池泄漏现象。因此，焊接速度、离子气流量及焊接电流等这三个工艺参数应相互匹配。 (3)喷嘴离工件的距离 ·喷嘴离工件的距离过大，熔透能力降低：距离过小，易造成喷嘴被飞溅物堵塞，破坏喷嘴正常工作。喷嘴离工件的距离一般取3～8mm。与钨极氩弧焊相比，喷嘴距离变化对焊接质量的影响不太敏感。 (4)等离于气及流量 等离子气及保护气体通常根据被焊金属及电流大小来选择。大电流等离子弧焊接时，等离子气及保护气体通常采取相同的气体，否则电弧的稳定性将变差。小电流等离子弧焊接通常采用纯氩气作等离子气。这是因为氧气的电离电压较低，可保证电弧引燃容易。 离子气流量决定了等离子流力和熔透能力。等离子气的流量越大，熔透能力越大。但等离子气流量过大会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形。因此，应根据喷嘴直径、等离子气的种类、焊接电流及焊接速度选择适当的离子气流量。利用熔人法焊接时，应适当降低等离子气流量，以减小等离子流力。 保护气体流量应根据焊接电流及等离子气流量来选择。在一定的离子气流量下，保护气体流量太大，会导致气流的紊乱，影响电弧稳定性和保护效果。而保护气体流量太小，保护效果也不好，因此，保护气体流量应与等离子气流量保持适当的比例。 小孔型焊接保护气体流量一般在15～30L／min范围内。采用较小的等离子气流量焊接时，电弧的等离子流力减小，电弧的穿透能力降低，只能熔化工件，形不成小孔，焊缝成形过程与TIG焊相似。这种方法称为熔入型等离子弧焊接，适用于薄板、多层焊的盖面焊及角焊缝的焊接。 (5)引弧及收弧
钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施本文针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，按多年来的工程实践经验主要阐述十种实用焊接变形的控制措施和方法；焊接残余应力的控制措施；焊接裂纹的防治措施；焊接工艺评定的范围；焊缝质量检查；框架结构制作与安装焊接；安装焊接工艺；钢结构变形的预防等。 1、概述 钢结构焊接时，焊接热源对结构不均匀加热引起的结构形状和尺寸的变化，称为焊接变形。在变形的同时，结构内部还产生应力、应变，因为这时结构并未承受外载时，就存在这些应力，所以这些应力居于内应力范畴，称为焊接残余力。属于不均匀分布的自平衡内应力。 焊接变形及应力在焊接过程中往往是难以避免的。它们将影响到焊接结构尺寸精度和焊接接头的强度，轻者需耗费不少人力、物力去矫正、修理，严重的会使构件报废。此外，焊接变形和应力对焊接结构以后使用是的承载能力也产生不可低估的影响。焊接残余应力和焊接变形是能量存在同一构件的不同形式，服从于能量存在同一构件的不同形式，服从于能量守恒定律；它们相辅相成，并互相转化。减少一方必须增大一方： 设：焊缝的总能量为E总，E总=E有+E损+ρ残+ε=1 （1） （1）式中，E有—冶金反应时的有用能；E损---无用能，损耗能；ρ残--焊接残余应力；ε-焊接变形，当焊接完成后，构件中只存在两种能量形式； E残+ε=c<1 （2） c---常量 于是（2）式有了工程应用的价值，这就是我们在工程实际中控制焊接残余应力和焊接变形的基本观点。我们从事钢结构设计、制作安装的技术人员必须了解和掌握焊接变形及应力产生的原因及其基本规律、影响因素，以便在制作安装过程中能够控制焊接变形和应力。 2、焊接应变与变形的控制 2.1焊接变形的控制 （1）尽量减少焊缝的截面积，施焊量以满足连接需要即可，俗话说：“不过焊”，（对一般的角焊缝）是按照有效焊角尺寸来决定其焊缝强度的，所以对于凸出很高的焊缝，多出的焊缝金属，按规范作用并不能提高其许可强度，反而增大了应力集中系数，消弱了坡口的综合性能。对厚板，对接焊缝，可采用U型刨边形成U型坡口，可进一步减少焊缝金属量。 （2）焊缝的数量愈少愈好，每条焊缝尽量采用多层多道焊，厚板焊接特别要注意。 （3）焊缝尽可能称、布置要靠近中和轴施焊（由于收缩力引起钢板变形力臂小），因此减少变形。 （4）环绕中和轴的焊缝要平衡：应用对称施焊的原则，时一个收缩力对另一个收缩力相互平
陶瓷基复合材料的制备 摘要：现代陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀及重量轻等许多优良的性能。但是，陶瓷材料同时也具有致命的缺点，即脆性，这一弱点正是目前陶瓷材料的使用受到很大限制的主要原因。 因此，陶瓷材料的韧性化问题便成了近年来陶瓷工作者们研究的一个重点问题。现在这方面的研究已取得了初步进展，探索出了若干种韧化陶瓷的途径。其中，往陶瓷材料中加入起增韧作用的第二相而制成陶瓷基复合材料即是一种重要方法。 一．基体与增强体 1.1基体 陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物而不是单质，所以它的结构远比金属合金复杂得多。现代陶瓷材料的研究，最早是从对硅酸盐材料的研究开始的，随后又逐步扩大到了其他的无机非金属材料。 目前被人们研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。 1.2增强体 陶瓷基复合材料中的增强体，通常也称为增韧体。从几何尺寸上增强体可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。 纤维:在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等； 晶须为具有一定长径比(直径0.3~1μm,长0~100 μm) 的小单晶体。晶须的特点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等一类缺陷，因此其强度接近理论强度。 颗粒：从几何尺寸上看，颗粒在各个方向上的长度是大致相同的，一般为几个微米。颗粒的增韧效果虽不如纤维和晶须。但是，如果颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择适当仍会有一定的韧化效果，同时还会带来高温强度，高温蠕变
性能的改善。所以，颗粒增韧复合材料同样受到重视并对其进行了一定的研究. 二．纤维增强陶瓷基复合材料 在陶瓷材料中，加入第二相纤维制成复合材料是改善陶瓷材料韧性的重要手段，按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向排布长纤维复合材料和多向排布纤维复合材料。 2.1单向排布长纤维复合材料 单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大优于其横向性能。 在实际构件中，主要是使用其纵向性能。在单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料中，当裂纹扩展遇到纤维时会受阻，这时，如果要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。 2.2多向排布纤维复合材料 单向排布纤维增韧陶瓷只是在纤维排列方向上的纵向性能较为优越，而其横向性能显著低于纵向性能，所以只适用于单轴应力的场合。而许多陶瓷构件则要求在二维及三维方向上均具有优良的性能，这就要进一步研究多向排布纤维增韧陶瓷基复合材料。 二维多向排布纤维增韧复合材料的纤维的排布方式有两种：一种是将纤维编织成纤维布，浸渍浆料后，根据需要的厚度将单层或若干层进行热压烧结成型。这种材料在纤维排布平面的二维方向上性能优越，而在垂直于纤维排布面方向上的性能较差。一般应用在对二维方向上有较高性能要求的构件上。 另一种是纤维分层单向排布，层间纤维成一定角度。这种三维多向编织结构还可以通过调节纤维束的根数和股数，相邻束间的间距，织物的体积密度以及纤维的总体积分数等参数进行设计以满足性能要求。 2.3制备方法 目前采用的纤维增强陶瓷基复合材料的成型主法主要有以下几种： 1．泥浆烧铸法 这种方法是在陶瓷泥浆中分散纤维。然后浇铸在石膏模型中。这种方法比较古老，不受制品形状的限制。但对提高产品性能的效果显著，成本低，工艺
scrollex2009-10-22 16:45不锈钢复合板材料是一种新型的材料，它兼具了不锈钢、碳钢的性能优势，是新一代节能减排的环保产品。虽然它没有304不锈钢那么大的市场占有率，但是顺应了节能高效的大趋势，新兴潜力不可小觑。 产品牌号： 常用基层材料：Q235、 20g 、16MnR等。 常用复层材料：0Cr13、0Cr17、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、00Cr17Ni14Mo2等. 产品规格: 厚度: > 3mm ,其中复层厚度为 0.5mm -3mm ,基层厚度> 3.5mm 宽度: 1500mm -2600mm 长度: < 12000mm 执行标准:GB/T 8165-1997<不锈钢复合钢板和钢带> 产品优势： 生产成本低：因为不锈钢所占比例较小降低了材料成本，节约贵重金属。 使用性能好：具有不锈钢、有色金属及碳钢的多重优点。 涉及钢种多：可以更加用户使用要求选择不同的组合。 界面结合强度高：两种金属锯齿原子间结合，确保性能。 诚然,304的奥氏体钢作为一种用途广泛的钢种,具有良好的耐腐蚀性耐热 性.304复合板同样涵盖了铁素体、奥素体、双相不锈钢的耐晶界腐蚀、耐应力腐蚀、耐点蚀等性能。 304奥素体不锈钢主要用于家庭用品、汽车配件、医疗器材，建材等。而304复合板亦可广泛应用于石油、化工、市建建设等。可以在各种腐蚀条件下的压力容器、管道、反应塔工程设备中大显身手。其中压力容器主要侧重于三类压力容器中的第1、2类。 尤其在一些特殊行业中，304复合板具有很重要的不可替代性。如此性能优良的新型材质怎能不让人投以更多的关注
scrollex2009-10-22 16:45不锈钢复合板焊接 一、不锈钢复合板下料： 一般用机加工或等离子切割。用等离子切割时方向是从复层往基层，即复层朝上。切割时应采取措施避免将切割熔渣溅落在复层表面上。对剪切不锈钢复合板的，也是复层朝上。但无论用等离子还是剪切下料，都要留有余量，以便后面加工去掉受影响部分。坡口加工一般用机加工制备。 二、材料： 无论板材还是焊材都应符合相关规定。一般用于壳体不锈钢复合板板材（特别是用于封头的板材）都应进行复验（主要是检测钢板的弯曲性能）。 三、焊工资格： 过渡层和复层焊接应由有堆焊资格的焊工焊接，即SMAW-（N12）-II-1G-F4。 四、（A、B类焊缝）焊接顺序： 1. 基层碳钢内焊缝焊接； 2. 在基层外进行清根和打磨； 3. 基层外焊缝焊接； 4. 对基层焊缝进行100％RT； 5. 焊接过渡层； 6. 对过渡层焊缝进行10％CuSO4溶液铁离子检测和100％PT； 7. 复层焊接； 8. 复层焊缝100％PT（若有要求就应100％RT）； 纵缝（不包括封头拼缝）两端过渡层留30~50mm不焊,等环焊缝基层焊完后和环焊缝的过渡层一起焊接或后焊；复层焊缝两端留60~100mm不焊, 等环焊缝基层和过渡层焊完后与环焊缝的复层一起焊接或先于环焊缝的复层焊接，但注意不要焊成了十字焊缝；上述焊缝探伤要求不变。 五、焊接时应注意事项： 1. 装配时点焊缝只能在基层上进行，无论点焊还是焊接都必须对复层进行保护，以避免碳钢（特别是飞溅物）污染复层。打磨过碳钢（包括基层）的砂轮不能再用于复层。这一点应特别注意。 2. 不锈钢复合板错边对焊接影响很大（错边量过大时，碳钢很容易渗入不锈钢焊缝中，以致焊后产生裂纹或焊后复层焊缝生锈），因此应在装配时严格控制坡口的错边量。 3. 由于不锈钢复合板坡口较大，对封头拼缝和筒体纵缝在焊接基层时尽量双面交替焊，以减少角变形。最好在背面先焊一层（清根时去掉），并焊临时加强筋，再翻边正式焊接。 4. 不得用碳钢焊材、低合金焊材在复层母材、过渡层焊缝和复层焊缝上施焊。过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材，且应盖满基层焊缝和基层母材。 5. 焊接过渡层和复层时先焊两侧，再焊中间焊道，两相临焊道之间重叠 1/3~1/2，但应注意焊条摆动的幅度不要太大，摆动幅度一般为焊条直径的~倍；复层焊缝表面应平滑，焊道凹陷深度不大于1.5mm，焊缝金属与母材应平缓过渡，不能形成台阶。对不符合要求的焊缝可以用小直径焊条补焊再用砂轮修磨。 6. 基层焊缝和过渡层焊缝焊后应有一定凹陷，以便后面焊接，不然就要砂
第4章等离子弧焊接等离子弧焊接设备
4.1 等离子弧的产生及其特性1. 等离子弧的产生 1 ）等离子弧概念 等离子电弧的形成及电弧形态比较 等离子弧是通过外部拘束 使自由电弧的弧柱被强烈 压缩形成的电弧。 通常情况下的GTA和GMA 电弧，为自由电弧，除受到电弧 自身磁场拘束和周围环境的冷却拘束 外，不受其他条件束缚，电弧相同相对比较扩展，电弧能量密度和温度较低。若把自由电弧缩进到喷嘴里，喷嘴的孔径小，电弧通过时，弧柱截面积受到限制，不能自由扩展，产生了外部拘束作用，电弧在径向上被强烈压缩，形成等离子弧。
2）等离子弧的工作方式 ①转移型等离子弧。 (a)等离子弧方式 在喷嘴内电极与被加工工件间 产生等离子弧。由于电极到工件的 距离较长，引燃电弧时，首先在电极 和喷嘴内壁间引燃一个小电弧，称作“引燃弧”， 电极被加热，空间温度升高，高温气流从喷嘴孔道中流出，喷射到工件表面，在电极与工件间有了高温气层，随后在主电源较高的空载电压下，电弧能够自动的转移到电极与工件之间燃烧，称为“主弧”或“转移弧”。
②等离子焰流 在钨电极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧。由于保护气通过电弧区被加热，流出喷嘴时带出高温等离子焰流，堆被加工工件进行加热，称作“等离子焰流”。电极与喷嘴内壁间的电弧，其电流值较小，电弧温度低，故等离子焰流的温度也明显低于电弧，指向性不如等离子弧。 等离子焰流方式 ③混合型等离子弧 当电弧引燃并形成转移电弧后仍然能保持引燃弧的存在，即形成两个电弧同时燃烧的局面，效果是转移弧的燃烧更为稳定。
2. 等离子弧特性及用途 1）电弧静特性 与TIG电弧相比，等离子弧的静特性的特点： ①受到水冷喷嘴孔道壁的拘束，弧柱截面积小，弧柱电场强度增大，电弧电压明显提高，从大范围电流变化看，静特性曲线中平特性区不明显，上升特性区斜率增加。 等离子弧静特性变化特点 (a)等离子弧与TIG电弧静特性(b)小弧电流对等离子弧静特性影响
钢结构安装技术交底记录
4. 焊接作业区环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20％以上后方可施焊，且在焊接过程中均不应低于这一温度：实际加热温度应根据构件的构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性能、焊接材料熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接热输入等因素确定，其加热温度应高于常温下的焊接预热温度，并由焊接技术责任人员制定作业方案经认可后方可实施。作业方案应保证焊工操作技能不受环境低温的影响，同时对构件采取必要的保温措施。 5．施焊前，焊工应复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。当发现有不符合要求时，应修整合格后方可施焊。 6．焊前应对焊丝仔细清理，去除铁锈和油污等杂质。 7．熔嘴不应有明显锈蚀和弯曲，用前在250℃温度下烘干1h，在80℃左右存放。栓钉和配套使用的瓷环在使用前也应烘烤除湿。 8．焊丝的盘绕应整齐紧密，没有硬碎弯、锈蚀和油污。焊丝盘上的焊丝量最少不得少于焊一条焊缝所需焊丝量。 9．所有焊机的各部件应处于正常工作状态。 10．保证电源的供应和稳定性，避免焊接中途断电和电压波动过大。 11．焊工必须经考试合格并取得合格证良持证焊工必须在其考试合格项目及认可范围内施焊。 二、施工工艺 2．1 手工电弧焊 1．适用范围 凡电极的送给、前进和摆动三个动作都是靠手工操作来实现的，均称为手工电弧焊。它是熔化焊中最基本的焊接方法，具有设备简单，操作方便灵活等特点。广泛适用于桁架或网架(壳)结构、多层或高层梁、柱、框架结构等工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构制作与安装焊接工艺，是目前焊接工业中最墓本、最主要的焊接方法。 2．操作工艺 (1)焊接参数的选择 1)焊条直径的选择 焊条直径主要根据焊件厚度选择，一般焊件的厚度越大，选用的焊条直径也越大。参见表7-1。 多层焊的第一层以及非水平位置焊接时，焊条直径应选小一点。在同样厚度条件下，平焊用的焊条直径可以比在其他位置用的焊条直径大一些，立、横、仰焊位置的焊条，最大直径一般不超过4mm。焊接固定位置管道环缝的焊条，为适应各种位置的操作，宜采用小直径焊条。对某些要求防止过热及控制限能量的焊件，宜选用小直径焊条。
国外专家认为：“到2020年焊接仍将是制造业的重要加工工艺。它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其他方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。 世界上钢及其它金属产量、品种的不断增长及其对制品质量、性能要求的日益提高，特别是随着我国的入世及世界制造加工基地向我国不断转移，作为工业缝纫和线（材料）的焊割机和焊丝、焊条的数量、质量和品位及其自动化生产水平，也将有限大提高。按每亿吨钢材需求25万台焊机，我国每年消耗钢材3亿吨（焊接结构约1.2吨），需要焊机约75万台，不难预测，今后8~10年内它们将会继续保持高速发展。为适应国内外市场急速发展和激烈竞争的需求，焊接设备与制造业将以市场为目标，进行传统、通用产品改造、产品结构的调整、质量认证和规X管理，组织化规模化、专业化、自动化的批量生产；同时加强对现代焊接技术的研究开发，特别是发展高效、节能、高性能、优质和多丝高速焊接设备、重大装备及其数字化控制技术和新焊接材料，取代进口，争取出口。 1.焊接自动化技术的现状与展望 随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式——气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在未来的10年，国内自动化焊接技术将以前所未有的速度发展。 2.高效、自动化焊接技术的现状 20世纪90年代，我国焊接界把实现焊接过程的机械化、自动化作为战略目标，已经在职各行业的科技发展中付诸实施，在发展焊接生产自动化，研究和开发焊接生产线及柔性制造技
激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、热传导焊接 当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形
按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三类。 一、熔焊 是焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压完成焊接的方法。在加热的条件下增强了金属的原子动能，促进原子间的相互扩散，当被焊金属加热至溶化状态形成液体熔池时，原子之间可以充分扩散和紧密接触，因此冷却凝固后，即形成牢固的焊接接头（可用冰作比喻）。常见的有气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊等都属于熔焊的方法。 二、压焊 是焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成的焊接方法。这类焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头，如锻焊、接触焊、摩擦焊和气压焊等就是这种压焊方法。二是不进行加热，仅在被焊金属的接触面上施加足够的压力，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的接头，这种方法有冷压焊、爆炸焊等（主要用于复合钢板）。 三、钎焊 是采用比母材熔点低的金属材料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头之间间隙并与母材相互扩散实现联接焊件的方法。常见的钎焊方法有烙铁焊、火焰钎焊。 常用焊接方法的基本原理及用途 目前的焊接方法的分类 一、熔焊 1、气焊： 利用氧乙炔或其他气体火焰加热母材和填充金属，达到焊接目的。火焰温度为3000℃左右。适用于较薄工件，小口径管道、有色金属铸铁、钎焊。 2、手工电弧焊： 利用电弧作为热源熔化焊条与母材形成焊缝的手工操作焊接方法，电弧温度在6000-8000℃左右。适用于黑色金属及某些有色金属焊接，应用范围广，尤其适用于短焊缝，不规则焊缝。 3、埋弧焊： (分自动、半制动)电弧在焊剂区下燃烧，利用颗粒状焊剂，作为金属熔池的覆盖层，将空气隔绝使其不得进入熔池。焊丝由送丝机构连续送入电弧区，电弧的焊接方向、移动速度用手工或机械完成。 适用于中厚板材料的碳钢、低合金钢、不锈钢、铜等直焊缝及规则焊缝的焊接。 4气电焊： （气体保护焊）利用保护气体来保护焊接区的电弧焊。保护气体作为金属熔池的保护层把空气隔绝。采用的气体有惰性气体、还原性气体、氧化性气体适用于碳钢、合金钢、铜、铝等有色金属及其合金的焊接。氧化性气体适用于碳钢及合金钢的合金 5、离子弧焊： 利用气体在电弧中电离后，再经过热收缩效应、机械收缩效应、磁收缩效应而产生的一种超高温热源进行焊接，温度可达20000℃左右。 二、压焊