第三章
金属连接及切割工艺
3.1焊接工艺
焊接是“通过将材料加热到焊接温度、加压或不加压，或仅通过加压，使用或不使用填充材料而将金属或非金属在局部接合的过程”，接合即“连接在一起”。手工电弧焊（SMAW）
定义：就是我们通常所说的“手把焊”，它是通过带药皮的焊条和被焊金属间的电弧将被焊金属加热，从而达到焊接的目的。
焊条药皮的不同导致了不同焊条种类，焊条药皮有以下五种作用：（1）保护——药皮分解后产生的气体为熔融金属提供保护。
（2）脱氧——药皮为焊剂去除氧气和其他气体。
（3）合金化——药皮为焊缝提供合金化元素。
（4）电离——药皮改善电特性以增强电弧稳定性。
（5）保温——凝固的焊渣在焊缝金属上的覆盖降低了焊缝金属的冷却速度（次要影响）。
E X X X X： E代表焊条。
前二个数字代表熔敷金属的最小抗拉强度，单位为千磅每平方英寸。接下来的数字代表焊条的可焊位置。数字“1”表示焊条可用于任何焊接位置，数字“2”表示熔融金属流动性非常好，只能用于平焊或角焊缝的横焊，数字“4”表示焊条可用于立向下焊，数字“3”不再使用。最后一个数字表示焊条药皮的组成和性能，药皮决定了可焊性和推荐的电流类别，AC（交流），DCEP（直流反接）或DCEN（直流正接）。
焊条最后一个数字为“5”、“6”和“8”的，表示其为“低氢焊条”。大多数规范均要求低氢焊条在拆封后放入温度不低于250F（120C）的烘箱中。
手工电弧焊优缺点：优点：第一，设备简单而便宜，这就使得手工电弧焊很轻便。
第二，携带方便。
第三，焊接工艺被认为是万能的。
缺点：1.局限性是焊接速度
2.是影响生产率
产生缺陷：未熔合、未焊透、裂纹、咬边、焊瘤、焊缝尺寸不对和不当的焊缝断面。
气体保护电弧焊（GMAW）
定义：气体保护电弧焊是通过焊枪连续不断的送丝，由焊丝和工件之间产生的电弧的热量将母材和焊丝熔化，从而达到焊接的目的。
分类：射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡和短路过渡。
ERXXS-X：ER代表焊丝既可用作电极，也可用作填充金属，或仅用作填充金属（对其它焊接工艺而言）。二到三个数字表示焊缝金属的最小抗拉强度，单位为千磅每平方英寸。因此，与手工电弧焊一样，“70”就表示填充金属的最小抗拉强度为70,000磅每平方英寸（PSI）。字母S表示为实芯焊丝，连字符后的最后一个数字表示电极的化学成分，说明了其操作特性以及焊缝的性能。典型的气体保护电弧焊电极均增加脱氧剂如锰、硅和铝等，从而避免了气孔的发生。
射流过渡被认为热量最高，接下来是脉冲过渡、熔滴过渡，最后是短路过渡。
优点：第一，每小时的金属熔敷量，这极大地降低了劳动力成本。
第二，干净的工艺，这主要归功于没有使用焊剂。
第三，可见性。因为没有焊渣，焊工能够很容易地观察电弧和熔池的情况，从而改善控制。
缺点：第一，母材过脏，会产生气孔。
第一，GMAW还对气流和风特别敏感，它们会将保护气体吹开，留下未保护的金属。
第二，设备要求比手工电弧焊的设备复杂。
药芯焊丝电弧焊(FCAW)
EXXT-X：第一位的数字表示焊缝熔敷金属的抗拉强度，单位是10000磅/英寸2，如“7”表示焊缝熔敷金属的抗拉强度至少为70,000psi.第二个数字是“0”或“1”。“0”表示这种焊丝只适用于平焊或角焊缝的横焊，而“1”说明该焊丝可用于所有位置。
接下来的一位是字母“T”，它表示管状焊丝。然后是一横线和一个数字，数字表示按焊缝熔敷金属化学成分进行的特定分类，电流类型，极性，是否需要保护气体，以及其它用于分类的特定信息。后缀G和GS分别表示多道焊和单道焊。
优点：第一，它能提供很高的生产效率，即单位时间内所熔敷的焊缝金属量第二，。该工艺还被分类为大熔深弧焊，这有助于减少熔合性缺陷的可能性
第三，由于该方法主要用于半自动工艺，其操作技能要求远低于手工方法的要求
第四，FCAW适合工地焊接，在现场，风使得保护气体流失
缺点：第一，焊接过程中会产生大量的烟
第二，在层间清理不当或操作
技术不当时，会有焊渣残留在焊缝金属中的
可能性。
第三，焊接速度要足够快，以
保持电弧在熔池的前缘
钨极氩弧焊（GTAW）
“E”开头表示电极。接下来的字母“W”是
钨的化学符号。然后是字符的数字，它们表
示合金类型。
优点：第一，能焊几乎所有的材料。
第二，它特有的清洁和操作可控特性，使它成为苛刻条件下应用的首选
第三，焊缝具有很高的质量和优异的外观质量
缺点：第一，GTAW是所有可选用的焊接方法中最慢的
第二，在它产生干净的焊缝熔敷时，它却对污染的容许程度很低
夹钨产生的原因
第三, 夹钨
1.钨极端部和熔化金属接触；
2.填充材料与热电极端部接触；
3.电极端部被飞溅污染；
4.电流过大超过了电极规格和型号的限制；
5.电极伸出夹头过大，超过了正常的距离，导致电极过热；
6.电极夹头夹紧不当；
7.保护气体流量不当或过
大的风导致电极端部氧化；
8.电极有缺陷，如开裂、裂
纹；
9.使用了错误的保护气体；
和
10.电极端部打磨不当。
埋弧焊(SAW)
定义：SAW用实芯焊丝连续
送进，焊丝产生的电弧完全
被颗粒状的焊剂层所覆盖；因而被命名成“埋弧”焊。
FXXX-EXXX：根据所给定的焊接条件，在所示焊剂焊丝的匹配下，焊缝金属的最小拉伸强度，以10,000psi递增。
表示试验时的热处理状态：A为焊态，P为焊后热处理态。焊后
热处理的时间及温度按规定。
表示焊缝金属的冲击强度能够达到或超过20ft-lb(27J)的最低
温度。
E指的是实芯焊丝；EC指的是复合焊丝
L(低)，M（中）或H（高）锰含量，或C（复合焊丝）
优点：第一，高熔敷效率。
第二，比其它一些焊接方法产生更少的烟
缺点：第一，只能在焊剂可以被支撑在焊接接头的位置进行焊接
第二，是它可能需要很多工具工装和变位设备
第三，如果电弧方向不当，则会产生未熔合
等离子焊(PAW)
优点：第一，它能提供非常集中的热源。
缺点：第一，PAW被局限在焊接1英寸及以下厚度的材料
第二，PAW的操作人员技能要求更高。
电渣焊（ESW）
ESW的一个有趣特性是ESW不属于弧焊工艺。ESW用于很厚的材料焊接。
优点；第一，ESW的主要优势在于它的高熔敷效率。
第二，另一个好处是对接头不需要作特别处理。
缺点：ESW的主要局限是花大量的时间来进行设置和准备工作。如果焊剂潮湿或一个水冷滑块缺水，会产生大量的气孔。因为电渣焊的工艺过程与铸造工艺在很多方面类似，所以焊缝金属的收缩会引起中心裂纹。另外，由于产生大量的热量，会引起焊缝金属的晶粒粗大。粗大的晶粒会导致焊缝的机械性能下降。氧乙炔焊（OWA）
这种工艺可以认为是一种化学焊接方法。
用于OAW的填充材料标识系统很简单。如两个例子RG-45和RG-60。“R”代表焊丝，“G”代表气体，45和60代表熔敷金属的最低抗拉强度，单位千磅每平方英寸(psi) 。这样，45代表焊缝金属的抗拉强度至少为45,000psi。
优点：第一，十分廉价并可以做成便携式。
缺点：第一，火焰不能提供如电弧那样的集中的热源。
第二，OAW需要很高的操作技能以获得良好的结果。
螺柱焊（SW）
SW被认为是一种弧焊工艺，因为焊接热量是由螺柱和基材之间的电弧产生的。
优点：第一，焊接过程是由连接在枪上的控制器控制，因而，当控制部分设置完成后，对操作人员的技能要求很低。
第二，SW是极其经济和有效的方法将各种附件焊接到表面上。
缺点：电气或机械的故障会导致不良的焊接质量。另外，螺柱的形状要受焊枪夹具配置的限制。
SW可能出现两种缺陷。它们是360方位上飞边不全和结合面上未熔合。它们都是由于设备设置不当或是接触不充分造成。母材上有水或大量的锈或铁屑，同样会影响焊接质量。
激光束焊（LBW）
激光束焊的主要优点包括：
●总热输入量低，因此热影响区晶粒不易长大且工件变形小。
●采用小孔焊接技术焊接时可以得到大熔深-宽度比(on the order of
10:1)。
●单道激光焊可用于厚达1-1/4英寸(32mm)的材料焊接。
●激光束可以聚焦很小的区域，可以焊接薄、小和空间很小的部件。
●可以焊接各种各样的材料，包括物理特性不一样的异种材料。
●激光束能容易地使用光学器件进行聚焦，排列及改变方向。因此，激光
器可以放置在离开工件的地方，并且，激光束可以改变方向以绕过工装
和障碍物达到工件。
●激光束不会象电弧和电子束焊那样受磁场的影响。
●不需要象电子束焊那样的真空和X射线保护。激光束可以使用光学变换
装置传送到一个以上的工位。
激光束焊有以下一些局限：
●接头必须精确地定位在激光束下。
●要求使用I形坡口对接接头。
●工件通常必须用力夹紧。
●高反射性和高热传导性的材料，如铝和铜及合金，会影响它们的可焊性。
●快速的冷却速度会在热影响区中产生裂纹、材料变脆，并在焊缝中留下
气孔。
●高能量的激光常会在焊接接头上方产生羽毛状气化物，这会影响激光到
达接头的能力。因此需要一个等离子装置，通过惰性气体来吹开这些羽
毛状气化。
●设备昂贵，一般在100,000美元。
电子束焊（EBW）
EBW是一种熔化连接工艺，它通过带有高能量的电子束撞击要焊接的接头来连接材料。
下面是电子束焊的优点：
●总热输入量低，因此热影响区晶粒不易长大且工件变形小。
●采用小孔焊接技术焊接时可以得到大熔深-宽度比(大于 10:1)。
●单道电子束焊可用于厚达4英寸(102mm)的材料焊接。
●高度纯净的焊接环境(真空)使金属被氧和氮污染的情况减到最小。
●因为有高度集中的热源所得到的快速熔化速率，使高速焊接成为可能。
●可以采用高真空或中真空方式焊接方法焊接需要内部保持真空的密闭
容器。
●电子束能使用磁偏转来产生各种形状或利用磁振荡来改善焊接质量或
提高熔深。
●聚焦的电子束有相当的景深，可以适用于一定范围内距离不等焊接。
●可以得到全焊透、两侧近似平行的单道焊缝及近似对称的收缩。
●可以焊接异种金属和具有高热导性的材料，如铜。
电子束焊有以下一些局限：
●接头必须精确地定位在电子束下。
●要求使用I形坡口对接接头。
●工件通常必须用力夹紧。
●快速的冷却速度会在热影响区中产生裂纹、材料变脆，并在焊缝中留下
气孔。
●设备昂贵，一般在1,000,000美元。
●真空和中真空焊接，真空室要足够大以便容纳整个组件。将真空室抽真
空所需要的时间会影响产品的成本。
●因为电子束可以由磁场进行偏转，因此在电子束的通径上的工装夹具要
使用非磁性材料或正确消磁的金属材料。
●所有的EBW都必须有射线防护措施以确保没有任何人员暴露在电子束焊
所产生的X-射线之下。
●对于非真空EBW，要求有恰当的通风条件，以保证将EBW焊接时产生的
臭氧和其它有害气体排开。
电阻焊（RW）
它一般用于薄板的焊接，厚度可达1/8英寸(3mm)。不需要填充材料或焊剂。
主要有三种主要的电阻焊工艺：电阻点焊(RSW)、电阻缝焊(RSEW)和凸焊。
钎焊
优点：第一，可以用于连接不同的金属。
第二，并不昂贵的设备。
缺点：被焊部件在焊前要非常干净。
切割工艺
氧-可然气体切割（OFC）
这温度是大约1700F（925C）。因此可以认为OFC是一种化学切割工艺。为了使氧燃料切割有效地完成，材料必须符合下列条件：（1）它必须有能在氧气中燃烧的能力（可燃性），
（2）它的燃点要比熔点低，
（3）它的热导性应该相对的低，
（4）所产生的金属氧化物必须在低于该金属熔点的某个温度下熔化，
（5）所形成的渣必须低粘度。因此，为了用这种工艺切割铸铁或不锈钢，要求必要的特殊技术以及附加设备。这些技术包括火炬摆动，废板的利用，送丝，铁粉切割以及熔剂切割。
优点： OFC的优点包括它的相对便宜及便携式的设备，使得它可以在车间和现场使用。
缺点：第一，切割完成后需要进一步的清理或打磨才可以焊接。
第二，因为它要求高温，会产生高硬度的热影响区。
第三，所产生的火焰和热渣会造成在切割操作附近人员的安全危害。空气碳弧切割（CAC－A）
优点：它是去除金属的相对有效的方法。它有能力切割任何金属。
缺点：第一，这种工艺的主要缺点是有关安全。因为它固有的噪杂和肮脏的加工过程。
第二，另一缺点就是所切好的金属在进一步焊接前需要清理。
等离子弧切割（PAC）
优点：优点包括能切割OFC切割不了的金属，高质量切割以及增加了碳钢的切割速度。
缺点：第一，总的切口太大并且切割边缘可能不平整。
第二，是与氧燃料切割相比，其设备成本较高。
关键术语和定义
AC－交流电流；在美国，极性变化是每秒60次。
合金－具有金属特性的物质，并由二个或更多的元素组成，其中至少有一个是金属元素。
字母数字－运用于命名中的数字和字母的组合。
安培－测量电流强度的标准单位。
电弧偏吹－由于电磁力的作用，焊接电弧偏移其正常的路径。
电弧长度－从电极的尖端到熔池表面的距离。
钎焊（硬钎焊）－使用填充金属连接材料而母材不熔化，熔点大于840F （450C）。见软钎焊。
毛细作用－在钎焊中，使与固体所接触的液体在要钎焊的接头紧密接触表面之间分布的力。
碳钢－铁和小量碳的混合物。
渗碳－在焊接中，用于描述多余的碳渗入热金属表面的术语。在空气碳弧切割，CAC－A中可能出现。
结合－二个或多个材料连接在一起
规范－由一城市，市政当局，州或国家所采用的文件，具有法律效应。
DC－直流；恒定的电极
DCEN－直流电流，电极接负极。称为直流正接。
DCEP－直流电流，电极接正极。称为直流反接。
不连续－在材料结构中的任何中断；并不一定是缺陷。
后拖量－在OFC和PAC中，在切割进入点与退出点之间沿着切割边缘测量的偏移量。
电极－在电弧，熔化的导电焊渣或母材上终止的电路上的一元件。
接合面－一个部件与另一部件连接时接触或非常接近的的配合表面。
铁基的－描述金属主要由铁为基础而组成，如钢的术语。
填充金属－加入焊接，钎接的金属或合金。
焊剂－用于阻止氧化物或其它不期望物在熔化的金属和固体金属表面的材料，并能熔化或帮助去除这些物质。
夹渣－陷入的杂质材料，如焊渣，焊剂，钨或氧化物。
未熔合－在焊接金属熔合面或连接的焊道之间没有熔合出现的一焊接不连续。接头未焊透－在坡口焊缝中跟部的焊缝金属没有贯穿整个接头厚度。
惰性气体－不能与其它材料化学地相结合的气体。氩和氦是在焊接中最常用到的。
切口宽度－在切割工艺中产生的切口的宽度。
小孔效应焊接－在工件上穿透工件的孔。当进行焊接时，熔化了的金属在小孔后流动形成焊缝。
ksi－每平方英寸一千磅的命名。70,000psi就等于70ksi。
低合金钢－是一种铁和碳的合金，加入其它元素以提高强度。
非铁基的－除铁基合金外的合金。铜，镍和铝合金都是非铁基的。
阻尼孔－在焊接中，用于控制或压缩材料流动的小孔。
等离子－在焊接中，离子化的气体流
气孔－由于在固化中由残留气体而形成的空穴状的不连续。
位置－在焊接中，焊池，接头，连接件以及焊接加热源之间的相互关系。例如，平面的，水平的，垂直的以及上面的。
前缀－一字母或数字加在一项目的开始以改变它的意义。
方向－在焊接中，该术语用于垂直焊接的方向，上坡焊和下坡焊。
psi－每平方英寸磅
活泼气体－能够与其它材料化学地相结合的气体。
沸腾钢－含碳量极低的，带有框的或表面有浅深的钢的钢。通常在炼钢时出现。保护－防止污染。
渣－在某些焊接和钎焊工艺中，焊剂和非金属杂质熔化产生的非金属物。
软钎焊－用金属熔点低于840F（450C）的填充金属，而不熔化母材的连接材料方法。
固溶体－对金属言，就是一种固体熔于另一固体中。
飞溅－在熔化焊中，没有形成焊缝的那部分飞出的金属颗粒。
后缀－一字母或数字跟在一项目后面通常改变它的意义。
拉伸强度－通常是以每平方英寸多少磅来计；用横截面积除以最大载荷来计算。国际标准单位是兆帕。
咬边－熔入靠近焊趾或焊根部的母材并被留下而未填满的沟槽，。
电压－电动力，或电势的差，以伏特表示。
废板－碳钢板放在奥氏体不锈钢板上以允许用OFC方法切割。CAC－A或PAC对于切割不锈钢更有效。
焊缝－加热材料至焊接温度，有或没有压力，或者单独用压力，有或没有填充材料，形成的金属或非金属间局部的结合。
《焊工工艺学》教学大纲 一、教学目的与要求 通过本课程的学习，使学员掌握焊接的技术基础理论和工艺知识，以达到电焊工上岗的理论要求。 学习本课程应达到如下要求： 1．掌握焊接头和焊缝型式及其在生产中的实际应用。 2．了解焊接电弧的引燃方法、构造及性质，了解各种交、直流弧焊机的种类、型号、规格、结构、性能、使用规则和维护保养方法。 3．掌握各种常用电弧焊焊接方法的工艺特点、规范参数及产缺陷的原因和防止方法。 4．熟悉焊条、焊割、钨极、氩气等焊接原料的牌号、性质和用途。 5．熟悉碳弧气刨的工艺过程、设备和工具以及常用金属材料的碳弧气刨性能。 6．了解各种焊接辅助设备的构造和作用。 7．了解焊接生产中的基本安全技术。 8．掌握锅炉压力容器焊工考试的规则及方法。 二、课时分配
三、课程内容 绪论 教学目的与要求： 1．掌握焊接的定义和分类方法 2．了解焊接结构和优缺点 3．了解国内外焊接技术的现状和发展方向 4．了解熔焊方法和分类和工艺本质 教学内容： 1．焊接过程的定义和分类。 2．焊接结构的优缺点。 3．焊接技术的现状和展望。 4．各种熔焊方法的工艺过程。 第一章焊缝接头和焊缝型式 教学目的与要求： 1．掌握焊接接头的型式 2．掌握焊接接头中应用的坡口型式 3．掌握焊缝型式的种类 4．掌握焊接位置的种类和施焊技术 5．掌握焊接规范参数对焊缝型式和尺寸的影响 6．熟悉焊缝代号的表示方法 教学内容： 1．焊接接头：对接接头、T型接头、十字接头、嵌接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头、锁底接头。
2．坡口型式 （1）坡口角度和坡口面角度。 （2）各种坡口型式：I形、V形、单边V形、K形、U形、S形、J形、双J型、喇叭型。 （3）焊缝形式：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、端接焊缝。 4．焊接位置 （1）焊接倾角和焊缝转角。 （2）各种焊接位置：平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置、全位置。 （3）角焊缝的焊接位置：船形焊和斜角焊。 5．焊接规范参数对焊缝形状的影响。 （1）焊缝的形状和尺寸：焊缝宽度、焊缝厚度、焊缝计算厚度、熔深、焊缝成型系数、余高、焊脚和焊脚尺寸。 （2）焊接规范参数对焊缝形状和尺寸的影响：电极直径、电流强度、电弧电压、焊接速度的影响。 6．焊缝代号：GB324—80焊缝代号，典型产品坡口型式及焊缝代号表示法。 第二章焊接电弧和电源 教学目的与要求： 1．了解焊接电弧引燃的方法及直流电弧的构造和温度。 2．掌握电弧静特曲线的意义、电弧电压和弧长的关系。 3．掌握对弧焊电源的基本要求。 4．了解焊机铭牌技术数据的意义及暂载流的概念。 5．掌握常用交流弧焊机、旋转直流弧焊机的整流弧焊机的构造、作用原理、使用方法和维护保养方法。
一、填空题 1、焊接结构是以金属材料轧制的板材和型材作基本元件，采用焊接加工方法，按照一定的结构组成的，并能承受载荷的（金属）结构。P1 2、焊接结构的分类：按钢材类型可分为板结构和格架结构；按综合因素分类可分为容器和管道结构、房屋建筑结构、桥梁结构、船舶与海洋结构、塔桅结构和机器结构。P2-4 3、管材对接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和多位置；板材对接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和立焊位置；板材角接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和立焊位置。P15 5、凡是用文字、图形和表格等形式，对某个焊件科学地规定其工艺过程方案和规范及采用相应工艺装备的技术文件，称之为焊接生产工艺规程。它是生产中的技术指导性文件，是技术准备和生产管理及制定生产进度计划的依据。P21 6、焊接结构制造工艺过程的主要工序有：划线（放样或号料）、切断、成形、边缘加工、制孔、装配、焊接、检验、涂漆等。P22 7、焊接结构的生产通常由四部分组成，分别是：1 生产前的准备、2 金属加工或零、部件的制作、3 装配焊接、4 成品加工、检查验收和包装出厂。P27 8、在焊接结构制造的零件加工过程中，根据对工件所产生的作用和加工结果，钢材的基本加工方法可分为：变形加工和分离加工。P38 9、在焊接结构制造的零件加工过程中，钢材经过划线和号料后，就转入下料工序，其中，主要的完成方式主要有：机械切割和热切割。P62 10、在进行焊接结构生产的装配过程中，必须具备以下三个基本条件：定位、夹紧、以及测量。 11、在焊接结构生产中，选择合理的装配一焊接顺序很关键，目前，装配一焊接顺序基本有三种类型：整装整焊、分部件装配、和随装随焊。P144 12、在焊接结构生产的转配过程中，根据不同产品、不同生产类型，有不同的装配工艺方法，主要有：互换法、选配法、和修配法。P144 13、焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工的空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。P174 14、焊接机器人工作站通常由工业机器人、焊接设备、周边设备、系统控制设备、辅助装置、等部分组成。P208 15、焊接生产线可分为三种类型，分别是：刚性焊接生产线、柔性焊接生产线、和介于二者之
南水北调中线一期引江济汉工程 渠道7标土建及金结、电气设备安装工程 （合同编号：HBNSBD-YJ01-2011-07） 钢筋焊接工艺性实验 中国水电基础局有限公司 引江济汉工程渠道7标项目经理部 二○一一年十二月
目录 一、工程概况： (3) 二、试验目的： (3) 四、施工准备： (3) 1、机械设备 (3) 2、人员配置： (4) 3、材料 (4) 4、作业条件： (4) 五、操作工艺： (4) 1、搭接焊工艺 (5) 六、抽样检查： (6) 七、钢筋电弧焊质量标准： (6) 八、施工注意事项： (7) 1、避免工程质量通病： (7) 2、主要安全技术措施： (8)
钢筋电弧焊工艺性试验方案 一、工程概况： 引江济汉工程是南水北调的配套工程，引水干渠全长67.23km。渠道7标为起止里程桩号38+800~42+968，本标段施工内容包含干渠渠道（其中后港镇湖汊倒虹吸（桩号39+300）、老堤坡湖汊倒虹吸（桩号40+863）、后港船闸（桩号40+980）及金属结构、电气设备安装工程等。引水干渠按1级建筑物设计，干渠上的跨渠倒虹吸等主要建筑物按1级建筑物设计，倒虹吸的进出口连接建筑物、消能防冲设施等次要建筑物按3级建筑物设计。船闸干渠侧闸首、导航墙按1级建筑物设计；闸室、另一闸首按3级建筑物设计，导航墙按4级建筑物设计。后港至引江济汉渠堤路公路为四级，路面宽5m，路基6m。二、试验目的： 通过焊接工艺性试验确定钢筋电弧焊的各项焊接参数，确保现场钢筋焊接质量；根据施工图纸要求，焊接形式为搭接焊。 三、编制的依据： （1）《钢筋焊接及验收规范》JGJ 18-96 (2)《水工混凝土钢筋施工规范》(DL／T 5169—2002) （3）设计下发钢筋图纸要求。 （4）引江济汉渠道7标招投标文件。 四、施工准备： 1、机械设备 电弧焊的主要设备是ZX6-500直流弧焊机。其各种参数见下表一：
焊接工艺试验报告 工程（产品）名称 钢筋焊件 试验报告编号 DQHJ008 委托单位 XX 建设公司 工艺指导书编号 HJZD008 项目负责人 依据标准 《钢筋焊接及验收规程》 试样焊接单位 XX 建设公司 施焊日期 焊工 XX 资格代号 XX 级别 中级 母材钢号 HRB235 规格 Φ22 供货状态 甲供 生产厂家 西林 化学成分和力学性能 C(%） Mn(%) Si(%) S(%) P(%) δs (MPa) δb (MPa) δ5(%) Akv(J) 标准 0.20 1.00~1.60 ≤0.55 ≤0.040 ≤0.040 ≮335 470~630 ≮21 ≮34 合格证 0.20 1.37 0.43 0.015 0.020 385 565 24 50 复验 / / / / / / / / / 碳含量 0.42% 焊接材料 生产厂家 牌号 类型 直径(mm) 烘干制度（℃×h ） 备注 焊条 天津金桥 J422 E4303 3.2 150×2 \ 焊丝 \ \ \ \ \ \ 焊剂或气体 \ \ \ \ \ \ 焊接方法 电渣压力焊 焊接位置 平焊 接头形式 对接 焊接工艺参数 见焊接工艺试验指导书 接头处理 人工 焊接设备型号 BX-630 电源及极性 交流 预热温度（℃） \ 层间温度（℃） ≤80 后热温度（℃）及时间（min ） \ 焊后热处理 \ 试验结论：本试验按《钢筋焊接及验收规程》（JGJ 18-2003）规定，根据工程情况编制工艺评定指导书、焊 接试件、制取并检验试样、测定性能，确认试验记录正确，试验结果为： 合 格 。焊接条件及工艺参数 范围按本试验指导书执行。 试验 年 月 日 检测单位： （签章） XX 建设公司技术开发部 年 月 日 审核 年 月 日 技术负责人 年 月 日
焊接工艺学 1－1焊接电弧的引燃过程 电弧具有两个特性，那就是它能发出强烈的光和大量的热。 1.焊接电弧 焊接电弧：由电源供给的，具有一定电压的两电极间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 2.焊接电弧的引燃过程 焊接电弧的引燃的有关因素：焊接电流强度、电弧中的电离物质、电源的空载电压及其特性等。 1－2焊接电弧的构造及静特性 1.焊接电弧的构造及温度焊接电弧的构造可划分三个区域：阴极区、阳极区、弧柱。 （1）阴极区的温度达2400－3500°K，放出的热量占36%左右。（2）阴极区的温度达2600－4200°K，放出的热量占43%左右。（3）弧柱的中心温度达6000－8000°K，放出的热量占21%左右。（4）电弧电压：电弧两端之间的电压降。 2.电弧的静特性 电弧静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。 影响电弧静特性的因素： （1）电弧长度的影响；
（2）电弧周围气体种类的影响； （3）电弧周围气体介质压力的影响。 1－3焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性 1.焊接电源的极性 正接：就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法。 反接：就是焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法。 2.焊接电源极性的应用 如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；焊接薄板采用酸性焊条时，可采用直流反接性，可防止烧穿。若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正接性和反接性之间。 1-4焊接电弧的偏吹 1.焊接电弧偏吹的原因 （1）焊条的偏心度过大； （2）电弧周围气流的干扰； （3）磁偏吹。 2.减少防止焊接电弧偏吹的方法 （1）采用小电流短弧焊接； （2）适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池。 （3）采用大坡口宽间隙。 1-5预热、后热、焊后热处理及提高手工电弧焊生产的途径 1.预热作用
关于发放《钢筋焊接（闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊）工艺试 验》的通知 集团公司各分（子）公司： 根据《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）中“4.1.3条”强制性条文要求，钢筋正式焊接前必须进行现场条件下的焊接工艺试验。集团公司技术部根据规范要求，特编制《钢筋焊接（闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊）工艺试验》通用文本，现下发给大家，请结合项目实际情况进行编制。 苏州第一建筑集团有限公司 技术部 2015年3月9日
钢筋焊接（闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊） 工艺试验 1.工程概况 2.试验目的、适用范围 根据JGJ18-2012强制性条文要求，在工程开工或者每批钢筋正式焊接之前，无论采用何种焊接工艺方法，均须采用与生产相同条件进行焊接工艺试验，以便了解钢筋焊接性能，选择最佳焊接参数，以及掌握担负生产的焊工的技术水平。通过本次钢筋焊接工艺性试验，确定钢筋闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊的各项参数，接头试件力学性能试验（拉伸、弯曲等）结果应符合质量检验与验收时的要求。 本次试验确定的连接施工工艺及参数适用于本工程内所有混凝土的钢筋焊接连接制作安装施工。每种牌号、每种规格钢筋至少做1组试件。若第1次未通过，应改进工艺，调整参数，直至合格为止。采用的焊接工艺参数应做好记录，以备查考。在焊接过程中，如果钢筋牌号、直径发生变更，应同样进行焊接工艺试验。 3.试验依据 （1）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012） （2）《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008） （3）《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007） （4）《非合金钢及细晶粒钢焊条》（GB/T5117-2012） （5）《热强钢焊条》（GB/T5118-2012） （6）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002（2011版）） 4.钢筋焊接试验作业指导书 4.1本次试验需要焊接的类别 序号焊接类别 钢筋焊条（焊剂） 品牌型号规格品牌型号
焊接工艺学
目录 1焊接概述 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------5 1.1 焊接的定义[1]----------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.2 焊接过程的物理本质[1] ------------------------------------------------------------------------------------ 5 1.3 焊接方法的分类[2] ------------------------------------------------------------------------------------------ 5 1.4 常用焊接方法基本特点与应用[2] [3] ---------------------------------------------------------------------- 5 1.5 焊缝符号[4] --------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.5.1 基本符号------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.5.2 辅助符号--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 1.5.3补充符号 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10 1.5.4焊缝尺寸符号--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10 1.5.5指引线及说明（见表1-5-6） ---------------------------------------------------------------------------------------------10 1.5.6焊缝符号标注的原则和方法（见表1-5-7） -------------------------------------------------------------------------10 1.5.7常见金属焊接方法代号（见表1-5-8）--------------------------------------------------------------------------------10 1.5.8 焊缝符号标注示例（见表1-5-9） ------------------------------------------------------------------------------------10 2焊接设计 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.1 材料选用 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.1.1 母材材料选用-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13 2.1.1.1 钢结构对材料的要求[5]------------------------------------------------------------------------------------------------13 2.1.1.2 钢结构用钢的分类[5]------------------------------------------------------------------------------------------------13 2.1.1.2 钢结构用钢选用原则[5] [6] -----------------------------------------------------------------------------------------14 2.1.2焊接材料匹配[3] [7] [8] [9] [10] [11] ------------------------------------------------------------------------------------------------ 17 2.2 焊接方法的选用[12] ---------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.3 焊接结构设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 19 2.3.1焊接应力[5] [12] [13] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------19 2.3.1.1 焊接应力的特点和分类-----------------------------------------------------------------------------------------------19 2.3.1.2焊接残余应力对结构的影响----------------------------------------------------------------------------------------- 20 2.3.1.3从设计方面调节和控制焊接残余应力（工艺措施见下章） ---------------------------------------------21 2.3.2焊接变形[5] [12] [13] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------21 2.3.2.1 焊接变形的特点和分类-----------------------------------------------------------------------------------------------21 2.3.2.2 焊接变形收缩余量计算-----------------------------------------------------------------------------------------------23 2.3.2.3从设计方面控制焊接残余变形（工艺方面见下章） -------------------------------------------------------24 2.3.3焊接接头构造的设计与选择（主要是熔焊接头） ---------------------------------------------------------------- 25 2.3.3.1焊接接头的基本类型[12] ----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 2.3.3.2常用焊接接头的工作特性[12] [6] ------------------------------------------------------------------------------------ 25 2.3.3.3设计与选择焊接接头须考虑的因素[12]-------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.3.4 坡口的设计与选择[12] [13][14] [15]----------------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.3.5 焊缝设计------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 2.3.3.6焊接接头的静强度计算------------------------------------------------------------------------------------------------31
焊接工艺学 1—1焊接电弧的引燃过程电弧具有两个特性，那就是它能发出强烈的光和大量的热。 1.焊接电弧 焊接电弧：由电源供给的，具有一定电压的两电极间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 2.焊接电弧的引燃过程 焊接电弧的引燃的有关因素：焊接电流强度、电弧中的电离物质、电源的空载电压及其特性等。 1—2焊接电弧的构造及静特性 1.焊接电弧的构造及温度焊接电弧的构造可划分三个区域：阴极区、阳极区、弧柱。 (1)阴极区的温度达2400—3500°K,放出的热量占36%左右。 (2)阴极区的温度达2600—4200°K,放出的热量占43%左右。 (3)弧柱的中心温度达6000—8000°K,放出的热量占21%左右。 (4)电弧电压：电弧两端之间的电压降。 2.电弧的静特性 电弧静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。 影响电弧静特性的因素： (1)电弧长度的影响；
（2）电弧周围气体种类的影响； （3）电弧周围气体介质压力的影响。 1 —3焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性 1.焊接电源的极性 正接：就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法。 反接：就是焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法。 2.焊接电源极性的应用 如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；焊接薄板采用酸性焊条时，可采用直流反接性，可防止烧穿。 若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正接性和反接性之间。 1-4焊接电弧的偏吹 1.焊接电弧偏吹的原因 （1）焊条的偏心度过大； （2）电弧周围气流的干扰； （3）磁偏吹。 2.减少防止焊接电弧偏吹的方法 （1）采用小电流短弧焊接； （2）适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池。 （3）采用大坡口宽间隙。 1-5预热、后热、焊后热处理及提高手工电弧焊生产的途径
焊接工艺学课程标准 课程名称：焊接工艺学 适用专业：焊接技术专业 计划学时：418学时 学分：26 一、课程定位 本课程是焊接专业的核心课程。通过学习，使学生掌握气割与气焊原理及操作方法、弧焊电源、焊条电弧焊的原理及特点、焊接材料选用与特点、金属熔化焊过程、焊接应力与变形、埋弧焊工艺原理与操作方法、气体保护焊工艺原理与操作方法、等离子弧切割、焊接和电阻焊工艺原理与操作方法、其他焊接、切割方法与技术、常用金属材料的焊接、焊接缺陷及检验等。 本课程开设在金属熔化焊基础、机械制图、机械基础等课程后，学生已经掌握了金属熔化焊基础的部分内容，为将要学习的焊接工艺学打下坚实的基础。为焊接结构、焊工识图、焊接设备与方法、焊接检验等后续教学环节的学习奠定基础。 二、设计思路 本课程按照省教育厅教学大纲设计为418学时，开设4个学期，课程设计的总体思路为贯穿整个焊接专业教学的核心课程。主要培养学生与焊接专业相适应的知识、素质、技能、等方面。 三、课程目标 1、能力目标 培养学生掌握气焊与气割操作能力、培养学生掌握焊条电弧焊操作能力、培养学生掌握埋弧焊操作能力、培养学生掌握气体保护焊操作能力、培养学生掌握常用金属材料焊接的能力以及焊接缺陷及检验的能力。 2、知识目标 弧焊电源相关知识、焊接接头类型及焊缝形式、金属熔化焊过程相关知识、焊接应力与变形相关知识、常用金属材料焊接知识、焊接缺陷及检验相关知识等。 3、素质目标 热爱祖国，拥护党和国家的路线、方针、政策，遵纪守法，诚实守信、具有良好的社会道德；爱岗敬业，有良好的职业作风和职业道德，养成良好的自学习惯，较强的专业拓展能力；具有对职业实践的整体性把握能力；具有良好的文化素质和自主学习能力、，具备一定的写作、演讲口才和与人沟通的能力；具有良好的心理素质，能够正确地认识客观事物，具有良好的个性心理品质和自我调控能力；具有良好的身体素质，掌握一定的运动技能，达到国家规定的体育锻炼标准。 四、教学内容与要求
第九单元 焊缝和母材的不连续 裂纹 定义: 是最危险的不连续。 分类：热裂纹和冷裂纹。 热裂纹是在金属凝固时的高温下产生的，这种裂纹是在晶间扩展的，也就是说，这种裂纹是在晶粒间形成的。如果我们观察一个热裂纹的断裂面，我们会看到各种回火的颜色说明热裂纹是在高温下产生的。 冷裂纹是在金属冷却到室温后产生的。那些在在役条件下形成的裂纹也是冷裂纹。延迟裂纹、焊道下裂纹、氢致裂纹都是冷裂纹。冷裂纹可在晶粒间或晶粒内扩展。 裂纹的位置：焊喉、根部、焊趾、弧坑、焊道下、热影响区和母材的裂纹。 焊喉裂纹是因为裂纹是沿着焊喉延伸，或者是沿着焊缝截面的最小通经延伸。它们通常是纵向裂纹也是热裂纹。焊喉裂纹可在焊缝表面看得到。因此，术语“中心裂纹”通常就是指这种情况。 焊喉裂纹产生的原因：在垂直于焊缝轴线上拘束度大的接头，尤其当焊缝截面小的时候容易形成焊喉裂纹。 根部裂纹通常是纵向的，但是它们可能会在焊缝或母材内扩展。之所以叫它根部裂纹是因为它们通常在焊缝根部或是根部表面形成。与焊喉裂纹一样，它们通常与焊接收缩应力有关。因此，它们通常是热裂纹。 焊趾裂纹是指焊趾处开裂而扩展到母材。焊缝的几何形状，如焊缝加强高或内凹可能会在焊趾处形成应力集中。再加上热影响区的金相组织韧性较差，从而更易产生焊趾裂纹。焊趾裂纹通常是冷裂纹。焊趾开裂是由焊接横向收缩应力或在役应力造成的，或是两者兼而有之。 弧坑裂纹发生在单个焊道的终点处。如果焊工在收弧的时候没有完全填满熔池，将在收弧处形成浅滩或是弧坑。这样的薄弱区域，再加上焊接收缩应力，将形成弧坑裂纹或是网络状的裂纹，这些裂纹都是以弧坑为中心向外散发。当弧坑裂纹是以径向分布时，通常也称为弧坑星状裂纹。 焊道下裂纹是一种非常有害的裂纹，因为它可能会在焊接很多小时以后才开始扩展。所以焊道下裂纹也称为延迟裂纹。焊道下裂纹是因为焊接区有氢的存在，焊件表面应清理干净以消除氢的来源。也可用预热的方法来消除裂纹。 热影响区裂纹：由于热影响区的韧性比焊缝和母材要差，所以即使没有氢也会在热影响区开裂。拘束度大的时候，收缩应力足以在热影响区产生裂纹，尤其是脆性材料，如铸铁。
第一章 1、解释下列名词：焊接电弧、热电离、场致电离、光电离、热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射、热阴极型电极、冷阴极型电极。 焊接电弧：由焊接电源提供能量，在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 热电离：气体粒子受热的作用而产生电离的过程。 场致电离：在两电极间的电场作用下，气体中的带电粒子的运动被加速，最终与中性粒子发生非弹性碰撞而产生电离。 光电离：中性粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程。 热发射：固态或者液态物质（金属）表面受热后其中的某些电子具有大于逸出功的动能而逸出表面的现象。 场致发射：当固态或者液态物质（金属）表面空间存在强电场时，会使阴极较多的电子在电场的作用下获得足够的能量而克服电荷之间的静电吸引而发射出表面。 光发射：当固态或者液态物质（金属）表面接受光射线的辐射能量时，电极表面的自由电子能量增加最后飞出电极表面的现象。 粒子碰撞发射：当高速运动的粒子（电子或正离子）会碰撞金属电极表面，将能量传给电极表面的电子，使电子能量增加并飞出电极表面的现象。 冷阴极型电极：当使用钢，铜，铝等材料作为阴极时，其熔点和沸点都较低，阴极温度不可能很高，热发射不能提供足够的电子，这种电弧称为“冷阴极电弧”，电极称为“冷阴极型电极”。 热阴极型电极：当使用钨，碳等材料作阴极时，其熔点和沸点都较高，阴极可以被加热到很高的温度，电弧阴极区的电子可以主要依靠阴极热发射来提供，这种电弧称为“热阴极电弧”，电极称为“热阴极型电极”。 2、试述电弧中带电粒子的产生方式。 答：电弧中的带电粒子指的是电子、正离子和负离子。赖以引燃电弧和维持电弧燃烧的带电粒子是电子和正离子，这两种带电粒子的产生主要依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个过程。 气体的电离形式有：热电离，场致电离和光电离。 电子发射方式有：热发射场致发射光发射粒子碰撞发射 3、焊接电弧由哪几个区域组成？试述各区域的导电机构。 （1）焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。 （2）阴极区的导电机构有以下三类： A 热发射型——当采用W、C等热阴极型材料作为阴极，而且流过大电流时能发 生热发散性导电。 B 场致发射型——当采用Cu、Fe、Al等冷阴极型材料作为阴极，或采用W、C等 热阴极型材料作为阴极但电流比较小时，主要发生场致发射型导电。 C 等离子型——低气压钨极氩弧焊或使用冷阴极、小电流时容易产生的一种导电 机构。 阳极区的导电机构——阳极区主要接受来自弧柱的电子流，同时，还要向弧柱区发射正离子流。根据电弧电流密度的大小，阳极区可以通过两种方式提供正离子。 A 场致电离——电流密度较小时 B 热电离——电流密度较大 4、何谓最小电压原理？ 答：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保
课程设计论文（说明书） 课程：焊接工艺学课程设计 题目：09MnD钢焊接性试验设计 院、系：材化学院 学科专业：金属材料工程 学生： / 学号： / 校对： / 指导教师： / 2012年 11月
1．前言 09MnD属于无镍低温钢，常用于石油、化工技术和压力容器设备，用于制造使用温度在-50℃的压力容器构件、重要锻件，石油化工中的压力容器。含碳量为0.2%，硅含量在0.17%到0.35%之间，锰含量在0.95%到1.35%之间，磷含量和硫含量均小于0.25%，钒含量小于等于0.03%。其化学成分见：表1.1，其机械性能见：表1.2。 牌号化学成分（质量分数）（%） C Si Mn P S V 09MnD ≤0.12 0.17-0.35 0.95-1.35 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.03 表1.1 09MnD的化学成分 牌号抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率（%）冲击功/J 09MnD 400-540 ≥240 ≥26 ≥21 表1.2 09MnD的机械性能 本实验主要通过熔化极混合气体保护焊对焊接材料为09MnD厚度为10mm 板材的焊接性及焊接特点进行探索，在制出实验试板后，根据国家的一系列标准对此次焊接工艺进行焊后组织及力学性能进行评定，进而分析09MnD的焊接性能。 2.焊接工艺 2.1 09MnD的焊接特点 焊接材料的选择应保证接头与母材有同样的低温性能，焊条、焊丝、焊剂都必须保证焊缝中的油含杂质S、P、N、O最少。焊接时需要最大限度地减小过热程度，防止出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织。 2.2 焊接方法及焊丝的确定 低温钢的焊接方法可选焊条电弧焊、埋弧焊及熔化极气体保护焊。采用含Ni低温焊条电弧焊，虽可保证低温韧性，但成本高、生产效率低且焊缝成形差。故选用普通的焊丝H08Mn2SiA,用混合气体保护半自动焊，其生产成本为焊条电弧焊的55%-60%，生产率高2-3倍。焊材选择见:表2.2.1。
项目七装配—焊接工艺装备教案 1.教学内容 焊接工装的地位与作用、分类及应用、组成及选用原则；零件在夹具中的定位，定位器，夹紧器，拉紧及推撑夹具；焊件、焊机、焊工变位机械。 2.教学目的 了解焊接焊接工装的地位与作用、分类及应用、组成及选用原则；熟悉零件在夹具中的定位，定位器，夹紧器，拉紧及推撑夹具；掌握焊件、焊机、焊工变位机械。 3.教学重难点 重点 （1）焊接工装的分类及各种工装的基本特点； （2）定位原理的理解和定位器的认识； （3）夹紧机构的设计要点和对夹紧机构的基本要求； （4）夹具设计的基本要求，基本方法和步骤； （5）焊件、焊机变位机的结构种类、形式、操作原理和使用特点。 难点 （1）夹紧机构的组成和常用夹紧机构； （2）夹具设计基本方法和步骤； （3）焊件、焊机变位机的结构形式、操作原理和使用特点。 4.教学方法 本教学环节采用理论方法。通过课件并配合教材讲授，使学生可以更好地学习。
授课内容 任务一概述 装配－焊接工艺装备是焊接结构装配与焊接生产过程中起配合及辅助作用的工装夹具、机械装置或设备的总称，简称焊接工装。 把用来装配进行定位焊的夹具称作装配夹具；而专门用来焊接焊件的夹具称作焊接夹具；把既用来装配又用来焊接的夹具称作装焊夹具。它们统称为焊接工装夹具。 一、焊接工装的作用 1.定位准确、夹紧可靠。 2.防止和减小焊接变形。 3.能够保证最佳施焊位置。 4.减轻工人劳动强度。 5.扩大先进工艺方法和设备的使用范围。 二、焊接工装选用的基本原则 1.焊接结构的生产规模、生产类型 2.产品质量、外观尺寸、结构特征、技术等级 3.产品生产工艺规程 4.工艺装备的可靠性 5.对制品的适应性 6.焊接方法对夹具的特殊要求 7.安装、调试、维护的可行性 8.尽量选择已通用化、标准化的工艺装备 三、焊接工装的分类及应用 焊接工装可按其功能、适用范围或动力源等进行分类。 1、功能：装配-焊接夹具；焊接变位机械；焊接辅助装置； 2、适用范围：专用工装；通用工装；组合式工装； 3、动力源：手动工装；气动工装；液动工装；电动工装。 四、焊接工装的组成
第三章 金属连接及切割工艺 3.1焊接工艺 焊接是“通过将材料加热到焊接温度、加压或不加压，或仅通过加压，使用或不使用填充材料而将金属或非金属在局部接合的过程”，接合即“连接在一起”。手工电弧焊（SMAW） 定义：就是我们通常所说的“手把焊”，它是通过带药皮的焊条和被焊金属间的电弧将被焊金属加热，从而达到焊接的目的。 焊条药皮的不同导致了不同焊条种类，焊条药皮有以下五种作用：（1）保护——药皮分解后产生的气体为熔融金属提供保护。 （2）脱氧——药皮为焊剂去除氧气和其他气体。 （3）合金化——药皮为焊缝提供合金化元素。 （4）电离——药皮改善电特性以增强电弧稳定性。 （5）保温——凝固的焊渣在焊缝金属上的覆盖降低了焊缝金属的冷却速度（次要影响）。 E X X X X： E代表焊条。 前二个数字代表熔敷金属的最小抗拉强度，单位为千磅每平方英寸。接下来的数字代表焊条的可焊位置。数字“1”表示焊条可用于任何焊接位置，数字“2”表示熔融金属流动性非常好，只能用于平焊或角焊缝的横焊，数字“4”表示焊条可用于立向下焊，数字“3”不再使用。最后一个数字表示焊条药皮的组成和性能，药皮决定了可焊性和推荐的电流类别，AC（交流），DCEP（直流反接）或DCEN（直流正接）。 焊条最后一个数字为“5”、“6”和“8”的，表示其为“低氢焊条”。大多数规范均要求低氢焊条在拆封后放入温度不低于250?F（120?C）的烘箱中。 手工电弧焊优缺点：优点：第一，设备简单而便宜，这就使得手工电弧焊很轻便。 第二，携带方便。
第三，焊接工艺被认为是万能的。 缺点：1.局限性是焊接速度 2.是影响生产率 产生缺陷：未熔合、未焊透、裂纹、咬边、焊瘤、焊缝尺寸不对和不当的焊缝断面。 气体保护电弧焊（GMAW） 定义：气体保护电弧焊是通过焊枪连续不断的送丝，由焊丝和工件之间产生的电弧的热量将母材和焊丝熔化，从而达到焊接的目的。 分类：射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡和短路过渡。 ERXXS-X：ER代表焊丝既可用作电极，也可用作填充金属，或仅用作填充金属（对其它焊接工艺而言）。二到三个数字表示焊缝金属的最小抗拉强度，单位为千磅每平方英寸。因此，与手工电弧焊一样，“70”就表示填充金属的最小抗拉强度为70,000磅每平方英寸（PSI）。字母S表示为实芯焊丝，连字符后的最后一个数字表示电极的化学成分，说明了其操作特性以及焊缝的性能。典型的气体保护电弧焊电极均增加脱氧剂如锰、硅和铝等，从而避免了气孔的发生。 射流过渡被认为热量最高，接下来是脉冲过渡、熔滴过渡，最后是短路过渡。 优点：第一，每小时的金属熔敷量，这极大地降低了劳动力成本。 第二，干净的工艺，这主要归功于没有使用焊剂。 第三，可见性。因为没有焊渣，焊工能够很容易地观察电弧和熔池的情况，从而改善控制。 缺点：第一，母材过脏，会产生气孔。 第一，GMAW还对气流和风特别敏感，它们会将保护气体吹开，留下未保护的金属。 第二，设备要求比手工电弧焊的设备复杂。 药芯焊丝电弧焊(FCAW)
焊接工艺学课程设计
课程设计论文（说明书） 课程：焊接工艺学课程设计 题目：09MnD钢焊接性试验设计 院、系：材化学院 学科专业：金属材料工程 学生： / 学号： / 校对： / 指导教师： / 2012年 11月
1．前言 09MnD属于无镍低温钢，常用于石油、化工技术和压力容器设备，用于制造使用温度在-50℃的压力容器构件、重要锻件，石油化工中的压力容器。含碳量为0.2%，硅含量在0.17%到0.35%之间，锰含量在0.95%到1.35%之间，磷含量和硫含量均小于0.25%，钒含量小于等于0.03%。其化学成分见：表1.1，其机械性能见：表1.2。 牌号化学成分（质量分数）（%） C Si Mn P S V 09MnD ≤0.12 0.17-0.3 5 0.95-1.3 5 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.03 表1.1 09MnD的化学成分 牌号抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率（%）冲击功/J 09MnD 400-540 ≥240 ≥26 ≥21 表1.2 09MnD的机械性能 本实验主要通过熔化极混合气体保护焊对焊接材料为09MnD厚度为10mm 板材的焊接性及焊接特点进行探索，在制出实验试板后，根据国家的一系列标准对此次焊接工艺进行焊后组织及力学性能进行评定，进而分析09MnD的焊接性能。 2.焊接工艺 2.1 09MnD的焊接特点 焊接材料的选择应保证接头与母材有同样的低温性能，焊条、焊丝、焊剂都必须保证焊缝中的油含杂质S、P、N、O最少。焊接时需要最大限度地减小过热程度，防止出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织。 2.2 焊接方法及焊丝的确定 低温钢的焊接方法可选焊条电弧焊、埋弧焊及熔化极气体保护焊。采用含Ni低温焊条电弧焊，虽可保证低温韧性，但成本高、生产效率低且焊缝成形差。故选用普通的焊丝H08Mn2SiA,用混合气体保护半自动焊，其生产成本为焊条电
一. 前言： 灰口铸铁是铸铁中的一种，灰口铸铁的碳以片状石墨的形式分布于铸铁基体中，断面呈暗灰色，故称灰口铸铁。由于片状的石墨割裂了铸铁的基体组织，因此，灰口铸铁的抗拉强度低，缺乏塑性。灰口铸铁具有良好铸造性和切割性能，同时由于灰口铸铁中石墨以片状存在，它具有良好的耐磨性，抗震性和切削加工性并具有较高的抗压强度，故在工业上运用极为广泛。 灰口铸铁目前常以铸件的形式运用于生产，由于铸造工艺的特点，铸件往往存在着各种不同程度的缺陷，在生产现场中也有许多因各种原因而损坏的铸件。铸铁的焊接实际上就是对存 有缺陷或者损坏的铸件进行补焊。所以铸件补焊具有很大的经济意义。 1.灰口铸铁的焊接性能较差，在焊接时容易出现下列问题 1.1焊后产生白口组织 在补焊灰口铸铁时，经常会在熔合区生成一层白口组织。产生白口组织的原因是：由于母材近缝区在焊接时受到高温加热，当受热温度860℃以上时，原来灰口铸铁中得游离状态的石墨开始部分也熔于铁中，温度越高，熔于铁中的石墨也越多。当冷却时，一般认为在30-100℃/s的急速冷却条件下，熔于铁中的碳来不及以石墨形式析出，而呈渗碳体出现，即所谓白口。另外。在焊接熔池中的石墨化元素碳，硅等不足也是产生白口的主要原因。一般在窄小的高温度熔合区内，焊后很容易产生白口组织。白口组织硬而脆，使得焊缝在
焊后难 以机械加工，甚至会导致开裂。防止白口产生主要措施是适当调整填充金属的化学成分和冷却速度。改善焊缝技术的化学成分，增加石墨化元素的含量，可以在一定条件下防止焊缝金属产生白口。例如气焊用铸铁焊丝的碳，硅含量要比母材高（C3.0％－3.8％，Si3.6%-4.8%）特别是冷焊灰口铸铁时，焊丝中的含硅量可高达4.5％焊后缓冷和延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨充分析出，这是避 免熔合区产生白口的主要工艺途径。采取的具体措施是焊前预热和焊后保温。由于气焊时冷却速度较慢。因此。对于防止白口极为有力 灰口铸铁的补焊工艺和操作技术（2） 1.2 焊接街头出现裂纹 裂纹是焊接灰口铸铁的要问题，灰口铸铁焊接接头上的裂纹可能出现在焊缝金属中，也可能在基本金属即母材上。母材的裂纹一般出现近缝区，可能是纵向，横向或斜向的。由于灰口铸铁塑性极差，几乎不能发生任何塑性变形，而且强度又低，所以在焊接应力及铸件本身应力（组织应力）的共同作用下，当局部应力大于强度极限时，就产生裂纹。严重时，会使焊缝金属和母材分离，即焊缝从基本金属上脱离下来，即所谓剥离。如果焊缝强度较高而母材强度较低，或结合处产生白口时，由于白口铸铁收缩率（1.6％-2.％）比灰口铸铁收缩率（0.9％-1.8％）大，且塑性也差，故均产生剥离。焊缝金属内的裂纹，一般常见的是横向裂缝，有时也有纵向及斜向裂纹，在焊缝断口处没有高温氧化时常见的蓝颜色。裂纹生成时常发出清脆的金属开裂声。通常裂纹发生在热态焊缝金属的暗红色消失后，即600℃以下，直到焊缝与焊件整体温度均匀化之前。最容易发生裂纹的温度在400℃以下，通常这种在热应力和组织应力的共同作用下发生的裂纹称为热应力裂纹。 （1）焊前预热和焊后缓冷的措施： 焊前将焊件整体或局部预热和焊后缓冷不但能减少焊缝的白口倾向，并能减小焊接应力和防止焊件开裂。 （2）采用电弧冷焊减小焊接应力的措施： 选用塑性较好的焊接材料，如用镍,铜,镍铜,高钒钢等作为填充金属，使焊缝金属可通过塑性变形松弛应力，防止裂纹；用细直准焊条，小电流，断续焊，分散焊的方法可减小焊缝处和基本金属的温度差而减小焊接应力；通过锤击焊缝可以消除应力，防止裂纹。 使焊缝冷却时能补受阻碍底自由收缩，从而避免用力过大而导致裂纹。 （3）采用热焊法并控制好温度. 当温度高于600℃时,由于产生于一定的塑性变形.而使部分内应力得到消除,一般在600℃以上焊接时就不会产生热应力裂纹. 灰口铸铁的补焊工艺和操作技术（3） 三. 灰口铸铁的补焊方法: 灰口铸铁的补焊方法主要采用焊条电弧焊,气焊,钎焊.。.按照焊件在焊前是否预热可以把焊条电弧焊分为冷焊,半热焊 (预热温度400℃以下)和热焊(预热温度600-700℃). 四.灰口铸铁的补焊工艺. 4.1.1 冷焊法. 电弧焊冷焊法就是焊件在焊前不预热,焊接过程中也不辅助加热,因此可以加速焊补生产率,降低成本,改善劳动条件,减少焊件因预热时受热不均匀而产生的变形和焊件已加工面的氧化.目前冷焊法正在推广,并迅速发展.但是冷焊法在焊接后因焊缝及热影响区的冷却速度很大,极易形成白 口组织.此外因焊件受热不均匀,常形成极大的内应力,会造成裂纹,在冷焊时应注意以下几点: ① 焊前应彻底清理油污,裂纹两端要打上裂孔,加工的坡口形状要保证便于焊补及减少焊件的熔化量. ② 采用钢芯或铸铁芯的以外的焊条,小直径焊条应尽量用小的焊接电流,以减少内应力和热影响区的