焊接技术及自动化专业 实验指导书
材料成型及控制教研室主编 《CBE模式下焊接技术及自动化专业学生实践能力培养体系的改革研究》课题组参编 目录 一、《金属学及热处理》实验指导书 1．实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备 (1) 2．实验二铁碳合金平衡组织的显微分析 (7) 3．实验三碳钢的热处理 (9)
二、《焊接冶金与金属焊接性》实验指导书 1．实验一焊缝金属中扩散氢的测定 (13) 2．实验二斜Y型坡口焊缝裂纹实验 (17) 3．实验三插销实验 (19) 三、《焊接结构》实验指导书 1．实验一不同焊接参数下平板变形量测量与分析 (23) 2．实验二不同焊接方法下平板变形量测量与分析 (25) 3．实验三不同焊接位置下平板变形量的分析 (26) 4．实验四焊接变形的矫正 (27)
四、《焊接方法与设备》实验指导书 1．实验一不同的酸碱度焊条的焊接工艺性 (29) 2．实验二埋弧自动焊焊接 (32) 3．实验三 CO2保护焊焊接参数对焊缝成形的影响 (36) 4．实验四钨极氩弧焊焊接方法 (41) 5．实验五焊条电弧焊实训项目 (43) 五、《弧焊电源》实验指导书 1．实验一弧焊电源外特性和调节性能的测定 (45) 2．实验二弧焊电源的结构认识与观察 (48)
3．实验三弧焊整流器的结构认识与观察 (50) 六、《Pro/E造型及模具设计》实验指导书 1．实验一基于Pro/E Wirdfire设计软件初步练习 (52) 2．实验二Pro/E截面草绘功能练习 (53) 3．实验三Pro/E基本成型特征功能练习 (57) 4．实验四Pro/E基准特征建模功能练习 (61) 5．实验五 Pro/E零件建模工程特征功能练习 (63) 6．实验六Pro/E实体特征编辑功能练习 (65) 7．实验七Pro/E曲面造型功能练
金属材料焊接性知识要点 1. 金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。包括（工艺焊接性和使用焊接性）。 2. 工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。 3. 使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。 4. 影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 5. 评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 6. 实验方法应满足的原则：1可比性 2针对性 3再现性 4经济性 7. 常用焊接性试验方法： A:斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。 B:插销试验 C:压板对接焊接裂纹试验法 D:可调拘束裂纹试验法 一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合？了解其主要实验步骤，分析影响实验结果稳定性的因素有哪些？ 答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时。用于一般焊接结构是安全的） 2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 答：影响因素：（1）材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等。 （2）设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。 （3）工艺因素对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。 （4）服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。 3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 答：金属材料使用焊接性能是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种使用性能主要包括常规的力学性能或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。而工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好。 4、为什么可以用热影响区最高硬度来评价钢铁材料的焊接冷裂纹敏感性？焊接工艺条件对热影响区最高硬度有什么影响？ 答：因为（1）.冷裂纹主要产生在热影响区； （2）其直接评定的是冷裂纹产生三要素中最重要的，接头淬硬组织，所以可以近似用来评价冷裂纹。 一般来说，焊接接头包括热影响区，它的硬度值相对于母材硬度值越高，证明焊接接头的
焊接国家标准总汇 标准号标准名称 焊接基础通用标准 GB/T3375--94 焊接术语 GB324--88 焊缝符号表示法 GB5185--85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号 GB12212--90 技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法 GB4656--84 技术制图金属结构件表示法 GB985--88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB986--88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 GB/T12467.1—1998 焊接质量要求金属材料的熔化焊第1部分：选择及使用指南GB/Tl2468.2--1998 焊接质量保证金属材料的熔化焊第2部分：完整质量要求 GB/Tl2468.3--1998 焊接质量保证金属材料的熔化焊第3部分：一般质量要求 GB/Tl2468.4--1998 焊接质量保证金属材料的熔化焊第4部分：基本质量要求 GB/T12469--90 焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级 GBl0854--90 钢结构焊缝外形尺寸 GB/T16672—1996 焊缝----工作位置----倾角和转角的定义 焊接材料标准 焊条 GB/T5117--1995 碳钢焊条 GB/T5118--1995 低合金钢焊条
GB/T983—1995 不锈钢焊条 GB984--85 堆焊焊条 GB/T3670--1995 铜及铜合金焊条 GB3669--83 铝及铝合金焊条 GBl0044--88 铸铁焊条及焊丝 GB/T13814—92 镍及镍合金焊条 GB895--86 船用395焊条技术条件 JB/T6964—93 特细碳钢焊条 JB/T8423—96 电焊条焊接工艺性能评定方法 GB3429--82 碳素焊条钢盘条 JB/DQ7388--88 堆焊焊条产品质量分等 JB/DQ7389--88 铸铁焊条产品质量分等 JB/DQ7390--88 碳钢、低合金钢、不锈钢焊条产品质量分等JB/T3223--96 焊接材料质量管理规程 焊丝 GB/T14957—94 熔化焊用钢丝 GB/T14958--94 气体保护焊用钢丝 GB/T8110--95 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GBl0045--88 碳钢药芯焊丝 GB9460--83 铜及铜合金焊丝 GBl0858--89 铝及铝合金焊丝 GB4242--84 焊接用不锈钢丝
实验一焊条电弧焊基本操作（4学时） 一、实验目的 1、掌握焊条电弧焊的基本操作技能。 2、了解焊条电弧焊常用设备、工具和辅具的使用方法。 3、了解焊接位置对焊接规范参数的基本要求。 4、了解焊条电弧焊安全与防护技术。 二、实验设备器材及实验材料 1、焊接设备：ZX7-250、ZX7-400逆变直流焊机。 2、焊接材料：Φ2.5、mm、Φ3.2mm、Φ4.0mm 的J422，12mm厚低碳钢板。 3、焊接辅助工具及防护用品：焊钳、面罩、工作服、敲渣锤、钢丝刷、焊条保温桶等。 三、实验原理 （一）焊接设备及辅助器件 1、焊条电弧焊基本原理 焊条电弧焊是利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化并融合在一起形成熔池，随后熔融态的熔池逐步冷却结晶形成焊缝，从而获得牢固焊接接头的工艺方法。焊接过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及溶渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域，防止大气对熔化金属的有害污染。焊条芯在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，组成焊缝的填充金属。 2、焊条电弧焊设备及辅助器件 焊条电弧焊的整个装置是由弧焊电源、电缆和焊钳组成。弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、电弧和焊件组成了焊条电弧焊的焊接回路。 图1-1 焊条电弧焊的装置组成 1、焊条电弧焊设备——弧焊电源 （1）对弧焊电源的基本要求 弧焊电源是焊条电弧焊的主要设备，它的作用是为焊接电弧稳定燃烧提供所需要的、合适的电
流和电压，它必须具备电弧所要求的电气性能和工艺性能。 1）对弧焊电源电气性能的要求 ①外特性要求 焊条电弧焊电极尺寸较大，电流密度低。在电弧稳定燃烧的情况下，负载静特性处于水平段。故也要求电源外特性曲线与电弧静特性曲线相交，即要求焊条电弧焊电源具有下降的外特性。从电弧稳定性方面考虑，要求电源应具有陡降外特性。 ②调节特性要求 当焊件的材质、厚度、几何形状或焊接材料规格发生变化时，焊接参数也应做相应的变化。因此，要求弧焊电源能够通过调节，得出不同的外特性曲线，以适应这种需要，这种性质叫弧焊电源的调节特性。焊条电弧焊最理想的调节特性是要求空载电压随焊接电流的减小而增大，随焊接电流的增大而减小。 ③动特性要求 焊接电弧对弧焊电源而言是一个动负载，要求弧焊电源应具有良好的动态特性。 2）对弧焊电源工艺特性的要求 为保证电弧的稳定燃烧和焊接过程的顺利进行，得到良好的焊接接头，弧焊电源在性能和结构方面应满足如下要求： ①保证引弧容易空载电源越高越有利于引弧，但为了保证人身安全和经济性，要求空载电压一般不超过100V，特殊情况要超过，必须具有自动防触电装置； ②保证电弧稳定燃烧； ③保证焊接参数稳定（主要是指焊接电流和电弧电压的稳定）； ④焊接参数能能够调节，以适应焊接不同性质和厚度的材料； ⑤使用时节省电能，结构简单、紧凑、制造容易、消耗材料少，成本低； ⑥使用安全、可靠、方便，性能良好，容易维修。 （2）弧焊电源的种类 焊条电弧焊所用电源一般分为交流弧焊电源、直流弧焊电源和逆变电源三大类。 表1-1 弧焊电源的特点及应用
金属焊接性与焊接结构设计 专业_________班级_______学号_______姓名___________ 10-1 判断题（正确的画O，错误的画×） 1．金属的焊接性不是一成不变的。同一种金属材料，采用不同的焊接方法及焊接材料，其焊接性可能有很大差别。（O）2．焊接中碳钢时，常采用预热工艺。预热对减小焊接应力十分有效。同时，预热也可防止在接头上产生淬硬组织。（O）3．根据等强度原则，手工电弧焊焊接400MPa级的15MnV钢，需使用结426和结427（或结422、结423）焊条。（×） 10-2 选择题 1．不同金属材料的焊接性是不同的。下列铁碳合金中，焊接性最好的是（D）。 A．灰口铸铁；B．可锻铸铁；C．球墨铸铁； D．低碳钢；E．中碳钢；F．高碳钢。 2．焊接梁结构，焊缝位置如图10-l所示，结构材料为16Mn钢，单件生产。上、下翼板的拼接焊缝A应用（B）方法和（E）焊接材料；翼板和腹板的四条长焊缝B 宜采用（A）方法焊接，使用的焊接材料为（H）；筋板焊缝C应采用（A）方法焊接，焊接材料为（E）。 A．埋弧自动焊；B．手工电弧焊；C．氩弧焊；D．电渣焊；E．结507； F．结422；G．结427；H．H08MnA和焊剂431；I．H08MnSiA； J．H08A和焊剂130。 图10-1 10-3 填空题
1．图10-2所示为汽车传动轴，由锻件45钢和钢管Q235钢焊接而成。大批量生产时，合适的焊接方法为（CO 气体保护焊）；使用的焊接材料为（H08MnSiA）。 2 图10-2 图10-3 2．汽车车轮由轮圈和辐板组成，材料均为Q235钢，如图10-3所示。大批量生产时，轮圈由卷板机卷成，再经（闪光对焊）焊接而成；而轮圈与辐板则用（CO 气体保护 2 焊）焊接连为一体，焊接材料为（H08MnSiA）。 10-4 应用题 1．在长春地区用30mm厚的16Mn钢板焊接一直径为20m的容器。16Mn的化学成分如下：C＝0.12～0.20％；Si＝0.20～0.55％；Mn＝1.20～1.60％；P、S＜0.045％。 （1）计算16Mn的碳当量； （2）判断16Mn的焊接性； （3）夏季施工时是否需要预热?冬季施工时是否需要预热？如需预热，预热温度应为多少? =0.16+1.40/6 =0.39 16Mn的焊接性良好 夏季施工时不需要预热。冬季施工时需要预热，预热温度应100-150℃。 2．修改焊接结构的设计(焊接方法不变) （1）钢板的拼焊（电弧焊），如图10-4。
检验规范 INSPECTION INSTRUCTION 第1页 / 共2页 版本 变更内容 日期 编写者 名称 A 新版 可焊性试验规范 设备 EQUIPMENT 熔锡炉,温度计,显微镜 1.0 目的： 阐述可焊性试验的方法及验收标准 2.0 范围： 适用于上海molex 组装产品的针/端子的可焊性试验 3.0 试验设备与材料: 3.1 试验设备 熔锡炉`温度计`显微镜 3.2 试验材料 无水酒精`助焊剂(液体松香)`焊锡(Sn60或Sn63) 4.0 定义： 4.1 沾锡—--焊锡在被测金属表面上形成一层均匀`光滑`完整而附着的锡层状态,具体见图片A. 4.2 缩锡—--上锡时熔化焊锡覆盖了整个被测表面,试样产品离开熔炉后, 在被测表面上形成形状不规则的锡块,基底金属不暴露, 具体见图片B. 4.3不粘锡—试样产品离开熔锡炉后,被测表面仍然暴露,未形成锡层, 具体见图片C. 4.4 针孔----穿透锡层的小孔状缺陷, 具体见图片D 。 图片A (焊接测试合格) 图片B(表面形成不规则的锡块) 编写者: 校对: 批准: 缩锡 表面形成均匀`光滑`完整而附着 的锡层状态
检验规范 INSPECTION INSTRUCTION 第2页 / 共2页 图片C (铜基底未被锡层覆盖) 图片D (表面有小孔缺陷) 5.0 程序: 5.1试样准备 应防止试样产品沾染油迹,不应刻意的对试样进行清洗`擦拭等清洁工作,以免影响试验的客观性. 5.2熔锡 打开熔锡炉,熔化焊锡,并使熔锡温度保持在245C 5 C. 5.3除渣 清除熔锡池表面的浮渣或焦化的助焊剂. 5.4上助焊剂 确保试样产品直立浸入助焊剂中5-10sec,再取出使其直立滴流10-20sec,使的被测部位不会存在多余助焊剂.浸入深度须覆盖整个待测部分. 5.5 上锡 确保试样产品直立浸入熔剂池中50.5sec ,以256mm/sec 的速度取出,浸入深度须覆盖整个待 测 部分. 5.6 冷却 上锡完成后,置放自然冷却. 5.7 清洗 将冷却后的试样产品浸入无水酒精中除去助焊剂,清洗完成后,置于无尘纸上吸干溶液. 6.0 验收标准 在30倍的显微镜下观察,针孔`缩锡`不沾锡等缺陷不得集中于一处,且缺陷所占面积不得超过整个测试面积的5%, 不沾锡 针孔
1．目的：明确工作职责，确保加工的合理性、正确性及可操作性。规范安全操作，防患于未然，杜绝安全隐患以达到安全生产并保证加工质量。 2．范围： 2.1.适用于钢结构的焊接作业。 2.2.不适用有特殊焊接要求的产品及压力容器等。 3．职责：指导焊接操作者实施焊接作业等工作。 4. 工作流程 4.1作业流程图
4.2.基本作业: 4.2.1.查看当班作业计划：按作业计划顺序及进度要求进行作业，以满足生产进度 的需要。 4.2.2.阅读图纸及工艺：施焊前焊工应仔细阅读图纸、技术要求及焊接工艺文件， 明白焊接符号的涵义。确定焊接基准和焊接步骤；自下料的要计算下料尺寸及用料规格，参照工艺要求下料。有半成品分件的要核对材料及尺寸，全部满足合焊图纸要求后再组焊。 4.2.3.校准：组焊前校准焊接所需工、量具及平台等。 4.2.4.自检、互检：所有焊接件先行点焊，点焊后都要进行自检、互检，大型、关 键件可由检验员配合检验，发现问题须及时调整。 4.2. 5.首件检验：在批量生产中，必须进行首件检查，合格后方能继续加工。 4.2.6.报检：工件焊接完成后及时报检，操作者需在图纸加工工艺卡片栏及施工作 业计划上签字。（外加工件附送货单及自检报告送检）。 5.工艺守则： 5.1.焊前准备 5.1.1.施焊前焊缝区（坡口面、I型接头立面及焊缝两侧）母材表面20～30mm宽范 围内的氧化物、油、垢锈等彻底清理干净，呈现均匀的金属光泽。
5.1.2.检查被焊件焊缝（坡口形式）的组对质量是否符合图纸要求，对保证焊接质 量进行评估，如有疑义应向有关部门联系，以便采取相应工艺措施。 5.1.3. 按被焊件相应的焊接工艺要求领取焊接材料，并确认焊接牌号无误。 5.1.4. 检查焊接设备是否运转正常，各仪表指数是否准确可靠，然后遵照本工艺提 供的工艺规范参数预调焊接电流、电压及保护气体流量。 5.1.5.合焊前应先行组对点焊，点焊的焊材应与正式施焊焊材相同，点焊长度一般 应为10-15mm（可视情况而定），点焊厚度应是焊脚高度的1/2（至少低于焊脚高度）。 5.1. 6.对于有焊前预热要求的焊件，根据工艺文件要求规范参数预热，温度必须经 热电偶测温仪测定，预热范围宽度应符合工艺文件的规定。 5.2.焊接过程 5.2.1.施焊过程应密切注视电弧的燃烧状况及母材金属与熔敷金属的熔合情况，发 现异常应及时调整或停止焊接，采取相应的改进措施。 5.2.2.多层焊时层间清渣要彻底，并自检焊缝表面发现缺陷及时修复，如焊接工艺 文件对层间温度有要求，必须保证层间温度符合工艺要求再焊下一层。 5.3.减少焊接应力变形的措施 5.3.1.刚性固定法：通常用于角变形较大的构件，施焊前加装若干块固定筋板其厚 度一般不小于8mm，对于较厚的焊件固定筋板的厚度应随之增大。
金属熔焊原理考点 一．基础题： 1 焊接参数包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。（参照课本P15图1-6） 2 焊条的平均熔化速度、熔敷速度均与电流成正比。 3 短路过渡的熔滴质量和过渡周期主要取决于电弧长（电弧电压），随电弧长度的增加，熔滴质量与过渡周期增大。当电弧长度到达一定值时，熔滴质量与过渡周期突然增大，这说明熔滴的过渡形式发生了变化，如果电弧长度不变，增大电流则过渡频率增高，熔滴变细。 4 一般情况下，增大焊接电流，熔宽减小，熔深增大；增大电弧电压，熔宽增大，熔深减小。 5 熔池的温度分布极其不均匀（熔池中部温度最高）。 6 焊接方法的保护方式：手弧焊（气-渣联合保护），埋弧焊、电渣焊（熔渣保护），氩弧焊 CO2焊、等离子焊（气体保护）。 7 焊接化学冶金过程是分区域连续进行的。 8 焊接化学冶金反应区：手工焊有药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区三个反应区；熔化极气保焊只有熔滴和熔池两个反应区；不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊只有熔池反应区。 9 熔滴阶段的反应时间随焊接电流的增加而变短，随电弧电压的增加而变长。 10 焊接材料只影响焊缝成分而不影响热影响区。 11 焊接区周围的空气是气相中氮的主要来源。 12 熔渣在焊接过程中的作用：机械保护、改善焊接工艺性能、冶金处理。 13 分子理论中酸碱性以1为界点，原子理论中，以0为界点。 14影响FeO分配系数的主要因素有：温度和熔渣的性质。 15焊缝金属的脱氧方式：先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧。 16脱硫比脱磷更困难。 17随焊芯中碳含量的增加，焊接时不仅焊缝中的气孔、裂纹倾向增大，并伴有较大飞溅，是焊接稳定性下降。 18焊条的冶金性能是指其脱氧、去氢、脱硫磷、掺合金、抗气孔及抗裂纹的能力，最终反映在焊缝金属的化学成分、力学性能和焊接缺陷的形成等方面。 19 焊剂按制造方法分为：熔炼焊剂和非熔炼焊剂。 20 焊丝的分类：实芯焊丝和药芯焊丝。 21 焊接中的偏析形式：显微偏析、区域偏析、层状偏析。 22 相变组织（二次结晶组织）主要取决于焊缝化学成分和冷却条件。 23焊接热循环的基本参数：加热速度、最高加热速度、相变温度以上停留的时间、冷却速度或冷却时间t8/5、t8/3、t100。 24 产生冷裂纹的三要素：拘束应力、淬硬组织、氢的作用 25冷裂纹的断口组织，宏观上看冷裂纹的断口具有淬硬性断裂的特征，表面有金属光泽，呈人字形发展，从微观上看，裂纹多起源于粗大奥氏体晶粒的晶界交错处。 26 冷裂纹的种类：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹。 27 熔滴过度的作用力：重力、表面张力、电磁压缩力及电弧吹力等。 28活性熔渣对焊缝金属的氧化形式：扩散氧化、置换氧化。 29 熔合比影响焊缝的化学成分、金属组织和机械性能。局部熔化的母材将对焊缝的成分起到稀释作用。 30 焊接过程中对金属的保护有气保护、气-渣联合保护、渣保护、自保护。 二．名词解释： 1 焊接温度场：焊接过程中某一瞬时间焊接接头上个点的温度分布状态。 2 焊缝金属的熔合比：熔化焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比。 3 药皮重量系数：单位长度药皮与焊芯的质量比。 4 随温度降低黏度缓慢增加的称为长渣。随温度降低黏度迅速降低的称为短渣。 5 合金元素的过度系数：指某合金元素在熔敷金属中的实际质量分数与其在焊材中的原始质量分数之
焊接性及其试验评定 1. 焊接性：指材料在一定的焊接工艺条件下（采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下），获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行。 2. 焊接性的影响因素（焊接性分析考虑的着手点） 材料：母材的化学成分，状态，性能 设计：接头的应力状态，能否自由变形 工艺：焊接方法和工艺措施 环境：服役温度、服役介质、载荷性质 3. 焊接性试验的内容（焊接性分析几个具体方面） （1）热裂纹：结晶裂纹、液化裂纹、多变化裂纹 产生原因：S、P形成低熔点共晶；热应力。 影响因素：合金状态图类型及结晶温度；合金元素；力学因素 （2）冷裂纹 产生原因：焊接热循环（接头存在淬硬组织）、焊接应力、扩散氢 影响因素：淬硬倾向（M，晶格畸变），氢致开裂（延迟裂纹），拘束应力 （3）脆性断裂： 产生原因：接头脆性组织、硬脆非金属夹杂物、时效脆化、冷作硬化 影响因素：冶金反应、热循环、结晶 （4）使用性能： 力学性能：强度、塑性、韧性 特殊性能：腐蚀，低温冲击韧性，高温蠕变强度，厚钢板的层状撕裂、低合金钢的应力腐蚀 4. 焊接性试验方法： （1）碳当量法：钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂倾向的参数指标，即所谓碳当量（CE或Ceq）。 ?Ceq＜0.4%时，焊接性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。 ?Ceq=0.4%～0.6%时焊性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。 ?Ceq＞0.6%时，焊接性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量。 （2）焊接HAZ最高硬度法的试验原理（为何可以表征材料的冷裂性？）HAZ最高硬度允许值就是刚好不出现冷裂纹的临界硬度值。即若实际HAZ 的硬度高于HAZ最高硬度允许值，那么这个接头有可能产生冷裂纹；若在最高硬度允许值内，一般认为此接头不会产生冷裂。
实验一弧焊电源结构观察 一、实验目的 1、了解弧焊变压器结构，掌握各种弧焊变压器下降外特性的获得和焊接参数的调节方法； 2、熟悉晶闸管可控整流主电路形式和结构，了解移相触发控制电路工作原理，掌握晶闸管弧焊电源外特性、调节特性的控制方法； 3、掌握弧焊逆变电源的基本组成、基本原理，熟悉逆变主电路及控制驱动、反馈电路、外特性、调节特性，以及动态特性的获得方法、特点、分类等。 二、实验设备及材料 1.BX1－500交流弧焊变压器一台； 2.ZX5－500弧焊整流器一台 3.NB-500 （IGBT） MIG/MAG逆变焊机一台； 三、弧焊电源结构及工作原理 不同类型弧焊电源的结构和组成各不相同，它们的外特性调节方式也不相同。通过实际观察电焊机结构，能够获得对不同类型电焊机内部结构的直观认识，对理解课堂理论教学内容起到很好的帮助作用。 1、弧焊变压器结构组成及工作原理 弧焊变压器是一类特殊的变压器，其基本原理与一般电力变压器相同，但为满足弧焊工艺要求又具有自身的特点。弧焊变压器具有下降的外特性，根据获得下降外特性的方法不同分为：串联电抗器式弧焊变压器和增强漏磁式弧焊变压器。 1）串联电抗器式弧焊变压器 这类弧焊电源由变压器和电抗器组成。前者为正常漏磁的普通变压器，将电网电压降至所要求的空载电压，变压器本身的外特性是接近于平的，为了得到下降外特性及调节电流需要串联电抗器，电抗器在交流电路中分担一部分电压，通过调整电抗器的电抗值的大小，从而获得所需要的下降外特性和电流。 2）增强漏磁式弧焊变压器 这类弧焊电源通过人为地增大变压器的漏抗，而无需再串联电抗器。按
增强和调节漏抗的方式不同又可分为以下三种： (1)动铁心式在一、二次恻绕组间设置可动的磁分路，以增强和调节漏磁。 BX1系列弧焊变压器即属于此类。 图1 动铁心式弧焊变压器结构 铁心Ⅱ可以移动，进出于铁心I的窗口(在图中是垂直于纸面移动)以调节漏磁，从而可以获得不同的下降外特性。 (2)动线圈式通过增大一、二次恻绕组之间距离来增强漏磁，改变绕组之 间距离来调节。BX3系列弧焊变压器属于此类。 图2 动线圈式弧焊变压器结构示意图 ，调节通过改变变压器绕组1（下部）和绕组2（上部）之间的距离δ 12 漏磁通的大小，从而改变漏抗值的大小，可以获得不同的下降外特性。(3)抽头式也是将一、二次绕组分开来增加漏磁，通过绕组抽头来改变绕 组匝数以调节楼抗。BX6-120型弧焊变压器属于此类。
焊接原理与焊锡性 收藏此信息打印该信息添加：用户投稿来源：未知 1、Abietic Acid松脂酸 是天然松香（Rosin）的主要成份，占其重量比的34％。在焊接的高温下，此酸能将铜面的轻微氧化物或钝化物予以清除，使得清洁铜面可与熔锡产生"接口合金共化"（IMC）而完成焊接。此松脂酸在常温中很安定，不会腐蚀金属。 2、Angle of Contack 接触角 广义是指液体落在固体表面时，其边缘与固体外表在截面上所形益的夹角。在PCB 的狭义上是指焊锡与铜面所形成的Θ角，又称之为双反斜角 （Dihedrel Angle）或直接称为 Contact Angle。 3、Blow Hole 吹孔 指完工的 PTH 铜壁上，可能有破洞(Void 俗称窟窿)存在。当板子在下游进行焊锡时，可能会造成破洞中的残液在高温中迅速气化而产生压力，往外向孔中灌入的熔锡吹出。冷却后孔中之锡柱会出现空洞。这种会吹气的劣质 PTH，特称为"吹孔"。吹孔为 PCB 制程不良的表征，必须彻底避免才能在业界立足。 4、Brazing 硬焊 是指采用含银的铜锌合金焊条，其焊温在425~870℃下进行熔接(Welding)方式，比一般电子工业常见软焊或焊(Soldering)，在温度及强度方面都比较高。 5、Cold Solder Joint 冷焊点 焊锡与铜面间在高温焊接过程中，必须先出现 Cn Sn 的"接口合金共化物"(IMC)层，才会出现良好的沾锡或焊锡性(Solderability)。当铜面不洁、热量不足，或焊锡中杂质太多时，都无法形成必须的 IMC(Eta Phase)，将出现灰暗多凹坑不平。且结构强度也不足的焊点，系由焊锡冷凝而形成，但未真正焊牢的焊点，特称为"冷焊点"，或俗称冷焊。 6、Contact Angle 接触角 一般泛指液体与固接触时，其交界边缘，在液体与固体外表截面上，所呈现的交接角度，谓之 Contact Angle。 7、Dewetting 缩锡 指高温熔融的焊锡与被焊物表面接触及沾锡后，当其冷却固化即完成焊接作用得到焊点(Solder Joint)。正常的焊点或焊面，其已固化的锡面都应呈现光泽平滑的外观，是为焊锡性(Solderability)良好的表征。所谓 Dewetting 是指焊点或焊面呈高低不平、多处下陷，或焊锡面支离破碎甚至曝露底金属，或焊点外缘无法顺利延伸展开，截面之接触角大于 90 度者，皆称为"缩锡"。其基本原因是底
《材料焊接性》（专科）学案 第一章绪论 二、本章习题 1. 根据本章所述内容，举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。 2.先进材料的发展和应用在工程中越来越受到人们的重视，简述先进材料（如陶瓷、金属间化合物和复合材料等）和金属材料相比，在工程结构中的应用有什么不同？ 第2章材料焊接性及其试验方法 1. 了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 焊接性，是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。 影响因素：材料因素、工艺因素、结构因素、使用条件。 2. 什么是热焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么问题？ 冶金焊接性指在熔焊高温下的熔池金属与气象熔渣等相互之间繁盛化学冶金反映所引起的焊接变化
3. 举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 工艺焊接性是指影响焊接操作的焊接性能，如电弧的稳定性、焊缝的成形性、脱渣性、飞溅大小及发尘量等。而使用焊接性则是指焊件需满足的使用要求，如接头的力学性能、物理性能及化学性能要求。 有时，工艺焊接性好的材料如果焊接材料选择不当，其使用性能就不一定好：例如不锈钢焊接，若使用普通结构钢焊条焊接，其工艺焊接性很好，即焊接过程很顺利，但是，焊缝不耐腐蚀，就不能满足不锈钢焊件的使用要求，因此焊接接头是不合格的。 金属材料使用性能主要指力学性能，即金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好| 第3章低合金结构钢的焊接 1. 分析热轧钢和正火钢的强化方式及主强化元素有什么不同。二者的焊接性有何差异，在制定焊接工艺时应注意什么问题。 热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件粗晶区的析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接 2. 分析16Mn的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
第三部分高级焊接人员知识要求 第一章焊接接头试验方法 第一节焊接性试验方法 一、焊接冷裂纹试验方法 1、间接评定方法根据焊件材料的化学成分或焊接接头热影响区的最高硬度，进行材料冷裂纹的评定方法，叫间接评定法。 1）碳当量法将钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，叫该种材料的碳当量，常以符号C E表示。 国际焊接学会推荐的碳当量计算公式为：C E=C+Mn/6+（Ni+Cu）/15+（Cr+Mo+V）/5 （%） 碳当量C E值愈高，钢材淬硬倾向愈大，冷裂敏感性也愈大。经验指出，当C E>0.45％～0.55%时，就容易产生冷裂纹。 利用碳当量只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其冷裂敏感性，因为： ①碳当量公式是在某种试验情况下得到的，所以对钢材的适用范围有限。 ②碳当量计算值只表达了化学成分对冷裂倾向的影响。实际上，除了化学成分以外， 对冷裂的影响相当大，不同的冷却速度，可以得到不同的组织，因而抗裂性也不一样。确切地说，在刚性和扩散氢含量相同的情况下，应当主要是钢材的组织而不是碳当量确定冷裂敏感性。 ③影响金属组织从而影响冷裂敏感性的因素，除了化学成分和冷却速度外，还有焊接热循环中的最高加热温度和高温停留时间等参数。此外，钢材规定成分中没有表明微量合金元素和杂质元素的影响，也没有在碳当量计算公式中表示出来。 因此说，碳当量公式不能作为准确的评定指标。 （2）根部裂纹敏感性评定法这是专门评定根部裂纹的碳当量法，根据裂纹敏感指数P cM进行评定，计算公式为 P Cm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B （%） 钢的P cM值越低，热影响区的冷裂纹敏感性越低。 为了克服单纯用碳当量评定冷裂倾向的缺点，可以进一步把氢和板厚（代表应力）作为延迟裂纹的三因素综合一起考虑，得到冷裂纹敏感性指数P w，其计算公式为P w= P Cm+δ/600+H/60 （%）式中δ——板厚，mm；H一焊缝金属中扩散氢含量，mL／100g。 （3）热影响区最高硬度法（GB4675.5－84）试件的形状和尺寸，分别见图26—1和表26—1。（P266）试件的标准厚度为20mm。1号试件在室温下，2号试件在预热温度下进行焊接。焊后经12h，加工成如图26—2（P266）试样，在切点O及其两侧各7个以上的点作为硬度的测定点。把点中维氏硬度最大值与该钢材规定的热影响区最大允许值作比较，若超过允许值，则材料冷裂敏感倾向大。 这种方法比较简便，对于判断热影响区冷裂倾向有一定价值。但它只考虑了组织因素，没有涉及氢和
斜Y型坡口焊接裂纹实验 实验指导书 一、实验目的 1、通过实验，使学生了解评价金属材料可焊性的常用实验方法。 2、认识冷裂纹产生的三个条件。 3、了解焊接冷裂纹断口的典型形貌。 二、实验设备及材料 1、材料 试板：Q235 6块 焊条：E4303、E5015 Φ4.0 2、设备 直流焊机1台 砂轮切片机1台 角向磨光机1台 放大镜、秒表、手锤等各1个 腐蚀液若干 三、实验原理 本实验方法产生的裂纹多出现于焊根尖角处的热影响区。当焊缝金属的抗裂性不好时，裂纹可能扩展到焊缝金属，甚至贯穿焊缝表面。裂纹可能在焊后立即出现，也可能在焊后数分钟乃至数小时才出现。因此本实验方法主要适合于钢材焊接接头冷裂纹实验，也可做热裂纹实验，还可做母才和焊条组合的裂纹实验。 四、实验步骤 （一）试件制备
1、 将一定厚度的试样钢板按图1尺寸下料，并按图要求加工坡口。 2、 组对试件焊接拘束焊缝，组对好试件，按图上尺寸留好间隙，并用石笔划好分界线。 3、 焊满固定焊缝，均用E4303焊条，从中间向两边焊，几层不限，焊满为止。但要注意要焊透，不能存在夹渣、未焊透以及角变形。 （二）焊接实验焊缝 1、 调整焊接规范：E5015 Φ4.0焊条，电流170±10A ，电压24±1V ，焊速150±10mm/min ，并先在废钢板上试焊以便掌握焊速。 2、 焊接试验焊道，分别用烘干好的焊条，以规定焊速施焊一道。 3、 试件焊后，在室温放置48H 后，检查裂缝情况。 A —A B —B 图1试件的形状和尺寸加工示意图 （三）试验结果分析 1、采用肉眼或其它适当方法来检查焊接接头的表面和断面是否有裂纹，并分别计算出表面裂纹率和断面裂纹率； 2、裂纹的长度或高度按图2 进行检测，裂纹长度为曲线按直线长度检测，
焊接冶金学(基本原理)课后习题 1.试述熔化焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？ 熔化焊接：使两个被焊材料之间(母材与焊缝)形成共同的晶粒 针焊：只是钎料熔化，而母材不熔化，故在连理处一般不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成有相互原于渗透的机械结合。 粘接：是靠粘结剂与母材之间的粘合作用，一般来讲没有原子的相互渗透或扩散。 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。 为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：1)对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 3.焊条的工艺性能包括哪些方面? （详见：焊接冶金学（基本原理）p84） 焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各种位置焊接的适应性、飞溅、脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等 4.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？（详见：焊接冶金学（基本原理）p94） 由于这类焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。所以，低氢型焊条对于铁锈、油污、水分很敏感。 5.焊剂的作用有哪些？ 隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害，以及进行冶金处理作用。 6.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？ 见课本p3 ：热源种类 7.焊接电弧加热区的特点及其热分布？（详见：焊接冶金学（基本原理）p4）热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，如果再进一步分析时，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区； 1)活性斑点区活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能； 2)加热斑点区在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。 8.什么是焊接，其物理本质是什么？ 焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
焊接冶金与焊接性复习题 绪论 1.焊接的概念及内涵 2.焊接接头的组成 3.焊接化学冶金过程 4.焊接温度场、焊接热循环的概念 5.焊接热循环的特点 第一章焊接材料 1.焊条有哪几部分组成？它们的作用？ 2.比较酸性焊条和碱性焊条的组成、工艺性能及适用性 3.焊条的工艺性能包括哪些方面？ 4.什么是焊条的冶金性能？ 5.按功能划分，焊条药皮的组成物是什么？ 6.焊条、焊丝、焊剂的型号、牌号的含义？ 7.熔敷系数、焊条药皮的发红 8.焊剂的概念及分类 第二章焊接化学冶金 1.对焊接区金属的保护有哪几种方式？ 2.焊条电弧焊的化学冶金分为哪几个反应区？各自的特点 3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？ 4.焊接熔渣的种类、性质及其作用 5.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？
6..解释名词：药皮重量系数、焊剂的熔化率、扩散氢、剩余氢 7.试述合金化的目的，方式及过渡系数的影响因素。 8.焊接熔渣对金属的氧化 9.什么是焊缝金属的脱氧？有哪些类型？ 10.氢对焊接质量的影响 第三章熔池凝固和焊缝固态相变 1.焊接溶池凝固与一般铸锭凝固有何不同的特点? 2.试述熔池的结晶线速度与焊接速度的关系. 3.简述熔池的结晶形态有哪几种类型，影响因素有哪些？ 4.魏氏组织的特征及组成。 5.低合金钢的焊缝相变组织与哪些类型？ 6.焊缝组织和性能的控制方法和途径 7.焊接热影响区的组织分布（不易淬火钢、易淬火钢） 8.焊接热影响区存在哪些脆化？（概念、论述） 9.熔合区的主要特征 10.t8/5 第四章焊接缺陷及其控制 1.焊缝中存在的偏析有哪些类型？产生原因是什么？如何防止？ 2.焊缝中气孔的分类 3.焊接裂纹的种类及特征 4.焊接结晶裂纹的形成机理、防止措施 5.层状撕裂的特征、形成原因，如何防止？ 6.延迟裂纹的形成原因、易出现在哪些钢种的哪些位置？ 7.防止延迟裂纹的工艺措施有哪些？
材料的焊接性试验方案 1、在确认了材料的可焊性后，为验证拟订的焊接工艺的可靠性，应进行焊接性试验。 2、焊条、焊丝、焊剂和保护气体的型号或成分改变时，应做焊接工艺试验。但仅是制造厂牌号改变时，不需要再做焊接性试验。 3、自动焊或半自动焊，坡口型式的重量改变，需要进行焊接性试验。 4、对于手工焊接坡口型式的改变，如能保证接头的良好熔合，可以不做新的焊接性试验。 5、焊接性试验所使用的母材及焊接材料应与工程上使用的相同。 6、试验中所取的焊接位置应包含现场作业中所有的焊接位置。 7、焊接性试验每次最少需要做两个试验管接头或板接头，两组接头的试验结果全部合格时，试判定为合格。 8、试件焊完后，应按试验规定程序进行外观检查及无损探伤。 9、当设计文件及专用技术条件无规定时，焊接接头的机械性能试验、试件的截取、加工及试验方法按《焊缝金属及焊接接头机械性能试验》（JB303-62）规定进行。 10、所有板、管接头的焊接性试验均应做拉伸及冷弯试验。 11、根据设计要求，做常温冲击或低温冲击试验，或不做冲击试验。 12、当设计厚度小于20㎜时，冷弯试验应做面弯及背弯试验。 13、当设计厚度大于或等于20㎜时，冷弯试验只做侧弯试验。 14、每个焊接位置试样数量：拉伸试验（2个），面弯试验（2个），背弯试验（2个），侧弯试验（2个），冲击试验（9个）（焊缝、熔合线、热影响区各3个）。 15、机械性能试验的合格标准规定如下： 16、拉伸试验：接头的强度不得低于母材强度的最低保证值。 17、冷弯试验：见下表： 焊接方法 钢材种类弯曲直 径 支座间距弯曲角度碳素钢抗拉＜442α 4.2α180°
焊接作业指导书及焊接工艺 1.目的：明确工作职责，确保加工的合理性、正确性及可操作性。规范安全操作，防患于未然，杜绝安全隐患以达到安全生产并保证加工质量。 2 .范围： 2.1. 适用于钢结构的焊接作业。 22不适用有特殊焊接要求的产品及压力容器等。 3 .职责：指导焊接操作者实施焊接作业等工作。 4. 工作流程 4.1作业流程图 4.1.1. 查看当班作业计划 4.1.2 .阅读图纸及工艺 4.1.3. 按图纸领取材料或半成品件 4.1.4. 校对工、量具；材料及半成品自检 4.1. 5. 焊接并自检 4.1.6. 报检 42基本作业： 421.查看当班作业计划：按作业计划顺序及进度要求进行作业，以满
足生产进度的需要。 4.2.2. 阅读图纸及工艺：施焊前焊工应仔细阅读图纸、技术要求及焊接工艺文件，明白焊接符号的涵义。确定焊接基准和焊接步骤；自下料的要计算下料尺寸及用料规格，参照工艺要求下料。有半成品分件的要核对材料及尺寸，全部满足合焊图纸要求后再组焊。 4.2.3. 校准：组焊前校准焊接所需工、量具及平台等。 4.2.4. 自检、互检：所有焊接件先行点焊，点焊后都要进行自检、互检，大型、关键件可由检验员配合检验，发现问题须及时调整。 4.2. 5. 首件检验：在批量生产中，必须进行首件检查，合格后方能继续加工。 4.2.6. 报检：工件焊接完成后及时报检，操作者需在图纸加工工艺卡片栏及施工作业计划上签字。（外加工件附送货单及自检报告送检）。 5. 工艺守则： 5.1. 焊前准备 5.1.1. 施焊前焊缝区（坡口面、I型接头立面及焊缝两侧）母材表面20?30mm宽范围内的氧化物、油、垢锈等彻底清理干净，呈现均匀的金属光泽。 5.1.2. 检查被焊件焊缝（坡口形式）的组对质量是否符合图纸要求，对保证焊接质量进行评估，如有疑义应向有关部门联系，以便采取相应工艺措施。 5.1.3. 按被焊件相应的焊接工艺要求领取焊接材料，并确认焊接牌号无误。