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机械制造基础于文强第四章_焊接.pptx

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机械制造基础-焊接-yali-maopi

机械制造基础-焊接-yali-maopi

焊接检验
焊接检验
2.超声波探伤 利用超声波探测材料内部缺陷的无 损检验法。超声波在固体介质中传播时，介质变换的 界面处会使超声波产生部分反射波束，根据反射波的 脉冲可判断内部缺陷位置。
焊接检验
3.声发射探伤 固体材料在外力作用下 的变形和破坏会发出声波，通过声换能器可 以检测出发声位置，确定缺陷部位。声发射 探伤利用了声发射现象，对载荷作用下的工 件进行动态检测，可了解缺陷的形成过程和 使用条件下的发展趋势。
中压容器实例
（3）法兰毛坯下料 （4）法兰切削成形
中压容器实例
（5）人孔接管和法兰装配与焊接
中压容器实例
4. 总装配和检验工序
筒体节、封头 装配及定位焊
筒体节、封 头环缝焊接
筒体、接管 装配焊接
去应力退火
焊缝无 损检测
气密性试验、 水压试验
表面处理
成品
中压容器实例
（1）环焊缝对接缩口接头与衬板接头
毛坯选择在经济上应合理
（1）生产过程简单、生产率高、生产周期短、 能耗与材耗少、投资小的毛坯加工方法，既使成 本下降，又能保证质量。
（2）毛坯的加工批量决定了加工的机械化、自 动化程度。
（3）毛坯选择要全面考虑生产过程的总成本
毛坯选择的一般原则
毛坯的选择应考虑生产现实的可能性
所选的毛坯材料，应保证供应上有可能，要符 合本国的资源情况及市场供应的可能性，尽可能 用国产材料代替进口材料。
焊接检验
焊接接头检验方法 分为破坏检验和非破坏检验
破坏检验 是从焊件或试件上切取试样，或以产品 （或模拟体）的整体破坏做试验，以检验其各种力 学性能的试验法。破坏检验的目的是考查焊接接头 部位的组织和性能是否符合设计要求，在工作载荷 下的力学行为以及焊接加工条件所能获得的接头使 用性能。常用的破坏检验方法包括焊缝金属化学成 分及金相组织检验、焊缝及接头力学性能试验等。

《机械制造基础》PPT课件

《机械制造基础》PPT课件

（3）减少焊接应力与变形的措施
除了设计时应考虑之外，可采取一定的工艺措施，有预留变形量、反变形法、 刚性固定法、锤击焊缝法、加热“减应区”法等。重要的是，选择合理的焊接 顺序，尽量使焊缝自由收缩。焊前预热和焊后缓冷也很有效。
4.3其它焊接方法
4.3.1埋弧自动焊
通过保持在光焊丝和工件之间的电弧将金属加热，使被焊件之间形成刚性连 接。 •按自动化程度的不同，埋弧焊分为半自动焊（移动电弧由手工操作）和自动 焊。这里所指的埋弧焊都是指埋弧自动焊，半自动焊已基本上由气体保护焊 代替。
E 43 0 3
第三位和第四位数字组合时代表焊接电流种类和药皮类型 代表焊条适用的焊接位置（“0”、“1” 全位置焊接，“2” 适于平焊，“4”适于向下立焊） 代表熔敷金属抗拉 强度不低于 代表焊43条0Mpa
4.焊条的选用原则
•等强度原则：焊接低碳钢和低合金钢时。一般应使焊缝金属与母材等强度， 即选用与母材同强度等级的焊条。 •同成分原则：焊接耐热钢、不锈钢等金属材料时，应使焊缝金属的化学成分 与母材的化学成分相同或相近，即按母材化学成分选用相应成分的焊条。 •抗裂缝原则：焊接刚度大、形状复杂、要承受动载荷的焊接结构时，应选用 抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。 •抗气孔原则：受焊接工艺条件的限制，如对焊件接头部位的油污、铁锈等清 理不便，应选用抗气孔能力强的酸性焊条，以免焊接过程中气体滞留于焊缝中， 形成气孔。 •低成本原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用工艺性能好、成本低和效 率高的焊条。
1）埋弧自动焊的焊接过程
2）埋弧自动焊的特点及应用
•焊接质量好 焊接过程能够自动控制。各项工艺参数可以调节到最佳数值。焊缝的化学成分 比较均匀稳定。焊缝光洁平整，有害气体难以侵入，熔池金属冶金反应充分， 焊接缺陷较少。 •生产率高 焊丝从导电嘴伸出长度较短，可用较大的焊接电流，而且连续施焊的时间较长， 这样就能提高焊接速度。同时，焊件厚度在14mm以内的对接焊缝可不开坡口， 不留间隙，一次焊成，故其生产率高。 •节省焊接材料 焊件可以不开坡口或开小坡口，可减少焊缝中焊丝的填充量，也可减少因加工 坡口而消耗掉的焊件材料。同时，焊接时金属飞溅小，又没有焊条头的损失， 所以可节省焊接材料。 •易实现自动化，劳动条件好，劳动强度低，操作简单。

机械制造基础于文强第四章焊接

机械制造基础于文强第四章焊接
3）要产生焊接残余应力和焊接变形； 4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。
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机械制造基础于文强第四章焊接
第一节 概述（P143）
焊接方法的种类很多，按焊接过程的特点可分为 三大类： 1）熔化焊：利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热 到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝， 将两部分金属连接称为一个整体。 2）压力焊：在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。 3）钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接 头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接 方法。
机械制造基础于文强第 四章_焊接
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2020/11/18
机械制造基础于文强第四章焊接
第一节 概述（P142）
n 焊接的优点： n 1）连接性能好，密封性好，承压能力高 ； n 2）省料，重量轻，成本低； n 3）加工装配工序简单，生产周期短 ； n 4）易于实现机械化和自动化。
n 焊接的缺点： n 1）焊接结构是不可拆卸的，要更换修理不便 ； n 2）焊接接头的组织和性能往往要变坏；
n σs小于350MPa时，一般不预热，但当板厚大于30mm时、 环境温度较低时应当预热。
n σs大于400MPa时，淬硬、冷裂倾向增大，应当预热。
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机械制造基础于文强第四章焊接
四、不锈钢的焊接（P179）
n 奥氏体不锈钢的焊接性能良好，没有冷脆现象，选用化 学成分相同的电焊条，可能出现的问题是晶间腐蚀和热 裂纹。
n 碱性焊条的特点有：机械性能好；工艺性能差；焊缝 金属抗裂性好；对锈、油、水的敏感性大，易出气孔； 有毒烟尘多。用于重要的结构钢或合金钢结构。
n 酸性焊条机械性能较差，但工艺性能好；货源充足， 价格低；用于一般结构钢。

机械制造基础4-焊接(本科上传)

机械制造基础4-焊接(本科上传)

焊弧区保护严密 气体、杂质 易浮出
弧光不 外泄，烟尘小
低碳钢、低合金钢；中、厚钢板 (6-60mm) 的直焊缝、 大直径环缝；平焊位；成批生产
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工艺特点：
• • • • • 清除铁锈，防气孔产生 t>20mm开坡口 增加引弧板与引出板 增加焊剂垫 环缝埋弧焊要注意旋转方向
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↑焊点间距 严格清理焊件表面
主要适用于厚度小于4mm的薄板、搭接接头及线 材的焊接。 用于制造汽车、车厢、飞机等薄壁结构以及罩壳
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缝焊
缝焊——用旋转的圆盘状电极压紧焊件并转动，边旋转变断续 通电，形成重叠焊点的焊接方法
特点
通电t↓，焊点间距↓↓，焊点 重叠(约50%)→密封性↑
分流现象↑↑，I↑↑(点焊 1.5-2倍)
氧化性↑：一般结构件的焊接
抗裂性↑：重要结构件焊接 （K2O、Na2O、CaO、MnO） （直流反接）
氧化性弱，去S、P，焊缝强度高 But对油污不敏→气孔、工艺性↑ 直流反接
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碳钢焊条按GB/T5117-1995和GB/T5118-1995低合金钢焊条 规定，其型号表示为： Ｅ××××
表示药皮类型和允许使用电流种类(交流或直流)，其 中：0、5分别属于高纤维素钠型和低氢钠型，规定必 须采用直流电流反接，其它编号均可用交流或直流电 源焊接。
表示焊条适合的焊接位置(0、1表示可用于全位置焊接； 2表示平焊和平角焊位；4用于向下立焊位)。 表示熔敷金属抗拉强度的最低保证值(常用42、50、55、 60、70、75、85等，如E42表示σb≥420MPa，E50表示 全位置焊接 σb≥500MPa)。
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减少和消除焊接应力的措施

机械制造基础第4章焊接

机械制造基础第4章焊接

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焊接时,先将焊条与焊件瞬时接触，发生短路。强大的短路电流流经少数几个接触点，致使接触点处温度急剧升高并熔化，甚至部分发生蒸发。当焊条迅速提 起一定距离（<5mm图4.2.3（b））时， 焊条头温度已升得很高，在两电极间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速的电子撞击焊条端头与焊件间的空气， 使之电离成正离子和负离子。电子和负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电粒子的定向运动形成了焊接电弧。
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2. 电弧的组成
焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。
•在钢焊条的电弧中，电弧弧柱区的温度高达5000K以上； •何阴长极度区很和小阳，极仅区为的10温-5度～较10低-4，c分m别。约为2400K和2600K。阴极区和阳极区的几
我们所看到的电弧实际上是电弧的弧柱区。阴极区和阳极区虽然几何长度很小，但是对于焊接时热量的产生很重要。在阴极区和阳极区所产生的热量占电弧 产热的近80%，弧柱区产生的热量仅约占20%。电弧的结构复杂，在阳极区和阴极区存在大量的空间负、正电荷，使阳极区和阴极区之间产生较大的电压降， 电流流过时产生较大的功率。
•修复
采用焊接方法修复某些有缺陷、失去精度或有特殊要求的工件，可延长其使用寿命，提高使用性能。
近年来，焊接技术迅速发展，新的焊接方法不断出现，在应用了计算机技术后，使其功能大增。焊接的精密化和智能化必将效力无比。
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4.2 焊条电弧焊
焊条电弧焊是熔化焊中最基本的一种焊接方法。它利用电弧产生的热熔化被焊金属，使之形成永久结合。由于它所需要的设备简单、操作灵活，可以对不 同焊接位置、不同接头形式的焊缝方便地进行焊接，因此是目前应用最为广泛的焊接方法。
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2、焊接方法的主要特点

机械制造基础焊接

机械制造基础焊接
一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的43％； 阴极区因放出大量的电子，消耗了一部分能量，所以产生的热量相对较 少，约占36％；其余21％左右的热量是在弧柱中产生的。焊条电弧焊 只有65％～85％的热量用于加热和熔化金属，其余的热量则散失在电 弧周围和飞溅的金属滴中。
电弧焊
焊接电弧的正接法和反接法
焊接热影响区的大小和组织性能变化的程度，决定于焊接方 法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。
电弧焊
改善焊接热影响区组织和性能的方法
低碳钢的焊接结构，用手工电弧焊或埋弧自动焊时， 热影响区尺寸较小，对焊接产品质量影响较小，焊后 可不进行热处理；
对于低合金钢焊接结构或用电渣焊焊接的结构，热影 响区较大，焊后必须进行处理，通常可用正火的方法， 细化晶粒，均匀组织，改善焊接接头的质量；
3.焊接裂纹：
（1）原因 焊接应力过大 材料成分：S、P
（2）预防 选用碱性焊条，预热， 合理次序，小能量焊接
图4.12 图4.13
电弧焊
四. 焊条电弧焊 用手工操纵焊条进行焊接的方法。
优点：设备简单，操作灵活，成本低。 缺点：有强烈的弧光和烟尘，劳动条件差，生产率低，对
工人技术水平要求高，焊接质量不稳定。 适用：单件小批量生产，焊接碳素钢、低合金结构钢、不
图4-4 低碳钢焊接接头的组织
电弧焊
焊接接头的组织与性能
1.焊缝
焊缝的结晶将影响焊缝的力学性能，应慎重选用焊条或其它 焊接材料。焊接时，焊接材料的渗合金作用，焊缝金属中锰、 硅等合金元素含量可能比母材（即焊件）金属高，焊缝金属 的性能可能不低于母村金属的性能。
2．焊接热影响区
（1）熔合区 熔化的金属凝固成铸态组织，因加热温度过高而 成为过热粗晶，易引起应力集中，所以熔合区在很大程度上 决定着焊接接头的性能

机械制造基础004_第四篇焊接PPT文档52页


45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
机械制造基础004_第四篇焊 接
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒

机械制造基础004_第四篇焊接-精品

焊缝是靠一个移动的点热源加热，然后逐次冷却下来形成的，因此 应力的形成、大小和分布状况较复杂。
纵向：焊缝及焊缝区受拉，远离焊缝区受压 横向：边缘受压，心部受拉
焊接
变形种类：
收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪变形
二、减小焊接应力与变形的工艺措施 1、减小应力的措施
选择塑性好的材料。 避免焊缝密集交叉，焊缝过长，截面过大。 合理的焊接次序。
一、焊接性的概念
金属材料的焊接性是指被焊金属在采用一定的焊接方法，焊接材料、工
艺参数及结构形式条件下获得优质焊接接头的难易程度。
材料的焊接性
工艺焊接性 使用焊接性
焊接性的影响因素
化学成分 焊接方法 焊接材料
二、钢材焊接性的估算方法－焊接碳当量
工艺参数
焊接碳当量：通常把钢中合金成分（包括碳）的含量按其对材料可 焊性的影响程度换算成碳的相当含量，其总和称为焊接碳当量。
§2 焊接接头的组织与性能
一.焊接工件上温度的变化与分布：
各点处由常温—较高温度—常温
固态 液态 固态
焊接
二.焊接接头的组织与性能
焊接接头
焊缝区
焊接热影响区
1、焊缝区
组织特点
焊缝的结晶是从熔池底壁开始向中心成长。焊缝两侧工件方向冷却较 快，故形成的柱状的铸态组织，由铁素体和少量的珠光体组成，熔池中 部最后结晶，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析物集中在焊缝中心， 将影响焊缝的力学性能
焊接
二.电弧的构造:
当采用直流电源焊接时,阳极区温度可达2600K,产生的热量约占43％。阴 极区可2400K,产生的热量约占36％。电弧中心区可达6000-8000K，产生的 热量约占21％。故有正反两种接法。
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4）焊后热处理：如正火，能细化接头组织，改善性能。 此外，接头形式，工件厚度、施焊环境温度和预
热等均会影响焊后冷却速度，从而影响接头的组织和 性能。
焊接缺陷的检查
焊接缺陷按发生部位可分为表面缺陷和内部缺陷。
对表面缺陷： 1）着色检验：是一种渗透探伤法，使用喷罐式气雾 剂，先用清洗气雾剂清洗，再用渗透气雾剂（红色） 渗透，再清洗，最后用显像气雾剂（白色）显示。
2.2 焊接设备与工具 1.交流弧焊机
一、熔焊冶金过程和电焊条
2、电焊条（P150）
焊条由焊芯和药皮两部分组成： 1）焊芯：一方面作电极，起导电作用，产生电弧，提供
焊接热源；另一方面作为填充金属，与熔化的母材共 同组成焊缝金属；焊芯采用焊接专用金属丝（称为焊 丝）化学成分如P150表3-1。如H08Mn2SiA等。
第四章 焊接（P143）
焊接是利用加热或加压（或两者并用），并且用或不 用填料，使分离的两部分金属达到原子结合的一种加 工方法。
在机械制造、建筑、车辆、石油化工、原子能、航空 航天等部门得到广泛运用。
焊接运用视频
第一节 概述（P142）
焊接的优点： 1）连接性能好，密封性好，承压能力高 ； 2）省料，重量轻，成本低； 3）加工装配工序简单，生产周期短 ； 4）易于实现机械化和自动化。
按药皮性质分：酸性焊条（酸性氧化物为主），碱 性焊条（碱性氧化物和萤石CaF2为主）。 2）焊条型号：是国家标准中的焊条代号。如E4303，E表 示焊条，43表示熔敷金属抗拉强度最小值kgf/mm2；03 表示焊接位置为全位置、电流种类为交直流及药皮类 型为钛铁矿型 。
3）焊条牌号：是焊条行业统一的焊条代号，用一个大写 汉语拼音字母和三个数字表示；如J422，J表示结构钢 焊条，42表示焊缝金属抗拉强度等级kgf/mm2，2表示 药皮类型和电流种类（P152表3-3）。
熔焊
高能焊 堆焊与喷涂
电渣焊 电弧焊
激光焊 电子束焊 等离子弧焊 气体保护焊 埋弧自动焊
气焊
焊条电弧焊
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压焊 钎焊
爆炸焊 超声波焊 电阻焊 扩散焊 摩擦焊 真空钎焊 感应钎焊 炉中钎焊 电阻钎焊 盐浴钎焊 火焰钎焊 烙铁钎焊
对焊 缝焊 点焊
1、点焊（P163）
点焊：利用电流通过两圆柱形电极和搭接的两焊件产生 电阻热，将焊件加热并局部熔化，形成一个熔核（其周 围为塑性状态），然后在压力下熔核结晶，形成一个焊 点的焊接方法。如图3－15所示，点焊的接头形式如图所 示，均为搭接接头，焊接前应清理。
2）药皮：焊条药皮的主要作用有：改善焊接工艺性；机 械保护作用；冶金处理作用。焊条药皮的组成物按其 作用分有：稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金 剂、稀渣剂等。其原料和作用如表所示。
焊条的种类、型号、牌号（P151）
1）焊条的种类：按用途分有：碳钢焊条、低合金钢焊条、 不锈钢焊条、铸铁焊条、堆焊焊条、镍和镍合金焊条、 铜合铜合金焊条、铝和铝合金焊条等。
焊接的缺点： 1）焊接结构是不可拆卸的，要更换修理不便 ； 2）焊接接头的组织和性能往往要变坏；
3）要产生焊接残余应力和焊接变形； 4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。
第一节 概述（P143）
焊接方法的种类很多，按焊接过程的特点可分为 三大类： 1）熔化焊：利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热 到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝， 将两部分金属连接称为一个整体。 2）压力焊：在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。 3）钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接 头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接 方法。
点焊的工作循环有如图3-16所示的两种方式。电焊的主 要焊接参数是电极压力、焊接电流和通电时间；压力过 大、电流过小，会使热量少，焊点强度下降；压力过小、 电流大会使热量大而不稳定，易飞溅，烧穿。
点焊时会发生点焊分流现象，如图3-17所示，故焊点间
距不宜过小。
点焊视频
2、缝焊（P165）
缝焊与点焊同属于搭接电阻焊，焊接过程与点焊相似， 采用滚盘作电极，边焊边滚，相邻两个焊点重叠一部分， 形成一条有密封性的焊缝。焊接原理如图3－15所示。焊 接接头形式如图所示。焊接分流现象较严重，故同等条 件下焊接电流较大。主要用于有密封性要求的薄板件。
2）磁粉探伤：原理是利用外加磁场在焊件上产生的 磁力线，遇有裂纹等缺陷时，会弯曲跑出焊件表面， 形成漏磁场，产生极性，吸附磁粉，显示裂纹等缺陷 的形貌、部位和尺寸；如图所示。
焊接缺陷的检查
对内部缺陷： 1）射线探伤：有x射线，射线和高能射线；其原理是 利用射线经过裂纹等缺陷时，衰减较小，在底片感光 较强，而显示出缺陷的形状、尺寸和位置。 X射线探伤示意图和X光片的识别
1）等强度原则； 2）同成分原则； 3）抗裂性要求； 4）低成本要求。
焊条直径大小选择视频
3、影响焊接接头性能的因素（P148）
焊接接头的机械性能决定于它的化学成分和组织。 具体有： 1）焊接材料：焊丝和焊剂都要影响焊缝的化学成分； 2）焊接方法：一方面影响组织粗细，一方面影响有害杂 质含量； 3）焊接工艺：焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理 量（如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等） 的总称，叫焊接工艺参数；线能量:指熔化焊时，焊接 能源输入给单位长度焊缝上的能量。显然焊接工艺参 数，影响焊接接头输入能量的大小，影响焊接热循环， 从而影响热影响区的大小和接头组织粗细。
碱性焊条和酸性焊条（P152）
两者性能差别很大，使用时不能随意互换。
碱性焊条的特点有：机械性能好；工艺性能差；焊缝 金属抗裂性好；对锈、油、水的敏感性大，易出气孔； 有毒烟尘多。用于重要的结构钢或合金钢结构。
酸性焊条机械性能较差，但工艺性能好；货源充足， 价格低；用于一般结构钢。
焊条的选用原则（P153）
2）超声波探伤：其原理是向焊接接头发出定向的超 声波，遇有缺陷时，在超声波到达接头底面之前，就 返回接受器，在荧光屏上显示出脉冲波形，从而判断 缺陷的位置和大小，但不能判断那种缺陷。
超声波检验示意图
第二节 常用焊接方法（P150）
焊接方法种类很多，按照焊接过程的物理特点可分为 熔焊、压焊和钎焊三类。常用焊接方法有: