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焊工培训课件焊接基础知识学习教案教案：焊接基础知识学习教学内容：本节课主要学习焊接基础知识，包括焊接的定义、分类和基本过程。
教材章节为《焊工培训课件》的第一章。
教学目标：1. 了解焊接的定义和分类；2. 掌握焊接的基本过程；3. 能够运用焊接知识解释实际焊接现象。
教学难点与重点：重点：焊接的定义、分类和基本过程；难点：焊接基本过程的细节和实际应用。
教具与学具准备：1. 教材《焊工培训课件》第一章；2. 投影仪；3. 焊接实物或图片；4. 练习题。
教学过程：一、实践情景引入（5分钟）通过展示一些焊接实物或图片，让学生观察并思考：这些物体是如何焊接而成的？焊接过程中有哪些步骤？二、教材讲解（15分钟）1. 焊接的定义：介绍焊接的定义，强调焊接是一种连接金属或其他材料的加工方法。
2. 焊接的分类：介绍常见的焊接方法，如气体保护焊、电弧焊、激光焊等，并简要说明各种焊接方法的特点。
3. 焊接的基本过程：详细讲解焊接的基本过程，包括预处理、焊接、后处理等步骤，并强调每个步骤的重要性。
三、例题讲解（15分钟）给出一个实际的焊接问题，如焊接某种材料的工艺参数选择，通过讲解和解题过程，让学生理解焊接知识的实际应用。
四、随堂练习（10分钟）给出一些与焊接相关的问题，让学生运用所学的知识进行解答，巩固所学内容。
五、板书设计（5分钟）六、作业设计（5分钟）1. 作业题目：请解释焊接的定义，并描述焊接的基本过程。
2. 答案：焊接是一种连接金属或其他材料的加工方法。
焊接的基本过程包括预处理、焊接、后处理等步骤。
七、课后反思及拓展延伸（5分钟）让学生思考：本节课所学的焊接知识在日常生活中的应用，并鼓励学生进行拓展学习，了解更多的焊接方法和技术。
焊工培训课件焊接基础知识学习教案重点和难点解析：一、教学内容在教学内容中，需要重点关注的是对焊接定义、分类和基本过程的详细解释。
这是整个教案的核心部分，也是学生需要理解和掌握的基础知识。
钛合金焊接通用知识钛及钛合金1 物理化学性能良好的耐腐蚀性能（常温表面形成致密氧化膜），优于不锈钢10倍，在还原性介质中稍差，经氮化处理后增强；比强度大。
工业用量最大的是TC4，其次是工业纯钛和TA7。
纯钛抗拉强度350-700Mpa ，伸长率20-30%，冷弯角80-130，具有良好的低温性能，线膨胀系数和热导率小，利于焊接。
钛合金中合金元素分类 相α稳定元素 β 中性元素置换式 置换式 Sn Zr HfAl(<6%或10%) V Cr Co Cu Fe Mn Ni WMo Pa Ta 间隙式间隙式 O(<0.2%)N(<0.05)C(<0.1) H(<0.015%)工业纯钛在化学工业得到广泛应用，w(Pd)0.2%的钛-0.2Pd合金抗间隙腐蚀能力比工业纯钛好。
TA7（美国称ELI级）具有良好的超低温性能，ONH 等间隙元素含量很低，可用于液氢、液氦贮箱和其他超低温构件。
钛合金分为α、β、α+β相，牌号分别为TA、TB、TC。
α型钛合金不能热处理强化，可进行退火消除残余应力；α+β型钛合金可热处理强化，代表合金TC4，淬火-时效处理比退火状态抗拉强度提高180Mpa，综合性能良好，广泛应用于航空航天工业，缺点是淬透性较差，不超过25mm，为此发展了高淬透性和强度略高的TC10。
TB2钛合金是近年研制的高强钛合金，属于亚稳β合金，强度高、冷成形性好、焊接性尚可。
Ti-33Mo属于稳定β合金，耐腐蚀非常好。
常用钛及钛合金室温力学性能见表13-32 钛及钛合金的焊接性2.1 间隙元素玷污引起脆化钛是一种活性金属，常温下与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性。
540℃以上生成的氧化膜不致密，300℃以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮，在空气中容易进行。
必须对其焊缝及热影响区进行保护，焊接过程中，要求对其400以上区域进行保护。
O和N间隙固溶于钛，变形抗力增加，强度和硬度增加，塑性和韧性下降。
钛及钛合金的焊接--—-压力容器焊工培训教材第一节钛及钛合金的焊接第二节钛及钛合金一、概述钛是一种银白色的有色金属,其主要物理性能到于表1。
钛及钛合金的特点是具有较高的比重的强度，良好的塑性，韧性和较高的耐蚀性，尤其是对碱介质，氯化物，硫化物,硝酸化合物,强腐蚀性气体（氯气、亚硫酸气、硫酸氢）等,具有很高耐蚀性（年腐蚀率在0.13mm 以下)，因此广泛应用于研究航天工业，化学工业,也用于制造船舶与海洋工程及火电，核电设备中的海水淡化装置及热交换器等.表1钛与奥氏体不锈钢的物理性能二、钛及钛合金分类钛材分为工业纯钛和含有稳定化元素的钛合金二大类。
工业纯钛根据其杂质(主要是氧和铁)含量,以及由此而引起的强度差别分为T A0、T A1、T A2、T A3 等牌号。
它具有良好的耐蚀性、塑性、韧性、和焊接性,主要用作化学工业的耐蚀结构材料。
钛合金按所含稳定化元素形成不同的固熔相,又可分为α型钛合金α＋β型钛合金和β型钛合金。
α型钛合金主要通过加入铝（Al）,有的再加入中性元素锰（Sn)等进行固溶强化而形成，例如牌号为T A7（Ti—5Al—2。
5Sn）钛合金.α型钛合金的强度比工业纯钛高，具有良好的耐蚀性和焊接性能。
α＋β型钛合金的组织，是以α型钛为与β型钛为基的两相固溶体组织结构.它的特点是可通过热处理强化而得到高强度，因此,其力学性能可以在较宽的范围内变化，以适应不同的用途。
但是,随着其中的β相比例的提高，使焊接性能变差.β型钛合金含有较高的β相稳定化元素，在一般的工艺条件下,其组织几乎全为β相，通过时效热处理，β型钛合金强度增高。
单一β相的β型钛合金，具有良好的加工硬化特性，常用作弹簧,销钉等物件，其缺点是低温脆性大,焊接性能差.三、压力容器用钛及钛合金材料1、钛制焊接压力容器对钛材的要求钛制焊接压力容器,由于其使用制造和检验要求，因此,对用于钛制焊接压力容器的钛及钛合金材料，有它特殊的要求,主要有下列三方面：⑴制造容器用钛及钛合金材料应当具有良好的耐蚀性能、力学性能、焊接性能、成形性能及其他工艺性能。
α+β型钛合金α-β型钛合金TC1钛合金一、概述TC1钛合金是低合金化的Ti-Al-Mn系近α型钛合金，含有2%的α稳定元素Al，对α相起固溶强化的作用。
还含有1.5%的共析型β稳定元素Mn，起到强化β相并改善工艺塑性的功能。
TC1钛合金名义成分的铝当量为3.0，钼当量为2.5，其主要性能特点是比工业纯钛略高的使用强度和很好的工艺塑性。
该合金还具有良好的焊接性能和热稳定性，长时间工作温度350℃。
TC1钛合金最适合于制造形状复杂的板材冲压并焊接的零部件，在航空航天工业和民用行业中获得了广泛应用。
该合金只在退火状态下使用，不能采用固溶时效处理进行强化，其主要半成品是板材、棒材、管材、锻件、型材和丝材等。
在飞机和航空发动机结构中，TC1合金主要用于制造形状较复杂、强度要求不高的板材冲压成形并焊接的零部件。
350℃下的工作寿命为2000h，300℃下的工作寿命可达30000h。
某型号战斗机上TC1合金板材的单机用量达到230Kg，主要用于制造后机身的机尾整流罩、蒙皮和外侧壁板等。
航空发动机中，TC1合金主要用于制造各种壳体和隔热罩。
TC1钛合金在民用行业中也获得广泛应用，例如汽车工业中的消音器、车架和吊挂件等。
二、化学成分GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-1。
三、合金性能密度4.55g/cm3，室温弹性模量127GPa，相变点920±20℃，硬度HBS210-250。
技术标准规定的性能见表7-4-2TC4钛合金一、概述TC4（Ti-6Al-4V）钛合金是世界上开发最早、应用最广的钛合金。
它的产量约占全世界各种钛合金半成品总产量的一半以上，在航空航天工业中超过80%。
Al通过固溶强化α相提高合金的室温强度和热强性能，而V既提高强度又改善塑性。
V还能抑制α2超结构相的形成，避免在长时间使用过程中出现合金脆化。
TC4钛合金的主要特点是优异的综合性能和良好的工艺特性。
焊接第一部分：基础知识一、连接方法：铆接、螺栓连接、焊接。
1．特点及应用：2.焊接：就是通过加热或加压，或两者并用，并且使用或不用填充材料，使工件达到结合的方法。
焊接过程中会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、高频电磁场、噪声和射线等危害因素。
这些因素可导致爆炸、火灾、烫伤、急性中毒、血液疾病、电光性眼炎和皮肤病等职业病。
焊接安全技术研究的主要内容是防火、防爆、防触电以及在尘毒、磁场、辐射等条件下如何保障工人的身心健康，实现安全操作。
3.焊接方法分类：按照焊接过程中金属的状态及工艺特点，分为三种。
熔化焊：是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法。
压力焊：是焊接时施加一定的压力而完成焊接的方法。
加热至塑性状态后加压（锻焊、接触焊、摩擦焊）。
不加热而直接压至塑性变形（冷压焊、爆炸焊）。
钎焊：把比被焊金属熔点低的钎料金属加热熔化至液态，然后使其渗透到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。
烙铁钎焊，火焰钎焊等。
4.切割的分类：根据加热方法的不同分三种。
火焰切割：分为氧--乙炔气切割、液化石油气切割、氢氧源切割、氧溶剂切割。
电弧切割：等离子弧切割、碳弧气割。
冷切割：激光切割、水射流切割。
200—400MPa的高压水。
二、物质分两类：1.金属2.非金属3.晶体4.非晶体晶格：金属的原子按照一定方式有规则的排列成一定空间几何形状的结晶格子。
2.钢中常见的组织：1.铁素体（F）2.渗碳体(Fe3C)3.珠光体（P）4.奥氏体（A）5.马氏体（M）E点是碳在奥氏体中的最大溶解度点，也是区分钢与铸铁的分界点，其温度为1147℃，含碳量为2.11%。
3.钢的热处理：将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定冷却速度冷却到室温，这个过程称为热处理。
分四种：1）淬火2）回火3）正火4）退火5.金属材料的性能：物理性能、化学性能、力学性能、工艺性能。
屈服强度：当拉应力达到某一数值不再增加时而变形继续增加，这个拉应力称屈服强度。
钛合金焊接通用知识
钛及钛合金
1 物理化学性能
良好的耐腐蚀性能（常温表面形成致密氧化膜），优于不锈钢10倍，在还原性介质中稍差，经氮化处理后增强；比强度大。
工业用量最大的是TC4，其次是工业纯钛和TA7。
纯钛抗拉强度350-700Mpa，伸长率20-30%，冷弯角80-130，具有良好的低温性能，线膨胀系数和热导率小，利于焊接。
钛合金中合金元素分类
工业纯钛在化学工业得到广泛应用，w(Pd)0.2%的钛-0.2Pd合金抗间隙腐蚀能力比工业纯钛好。
TA7（美国称ELI级）具有良好的超低温性能，ONH等间隙元素含量很低，可用于液氢、液氦贮箱和其他超低温构件。
钛合金分为α、β、α+β相，牌号分别为TA、TB、TC。
α型钛合金不能热处理强化，可进行退火消除残余应力；
α+β型钛合金可热处理强化，代表合金TC4，淬火-时效处理比退火状态抗拉强度提高180Mpa，综合性能良好，广泛应用于航空航天工业，缺点是淬透性较差，不超过25mm，为此发展了高淬透性和强度略高的TC10。
TB2钛合金是近年研制的高强钛合金，属于亚稳β合金，强度高、冷成形性好、焊接性尚可。
Ti-33Mo属于稳定β合金，耐腐蚀非常好。
常用钛及钛合金室温力学性能见表13-3
2 钛及钛合金的焊接性
2.1 间隙元素玷污引起脆化
钛是一种活性金属，常温下与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性。
540℃以上生成的氧化膜不致密，300℃以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮，在空气中容易进行。
必须对其焊缝及热影响区进行保护，焊接过程中，要求对其400以上区域进行保护。
O和N间隙固溶于钛，变形抗力增加，强度和硬度增加，塑性和韧性下降。
H含量增加，焊缝金属冲击韧度急剧降低，而塑性下降较少，氢化物引起脆性。
C间隙固溶于α型钛合金中，强度提高，塑性下降，超过溶解度时生成硬而脆的TiC，呈网状分布，易于引起裂纹，焊前应注意清理工件及焊丝上的油污。
2.2 焊接相变引起的性能变化
由于钛熔点高，比热及热到系数小，冷却速度慢，焊接热影响区在高温下停留时间长，使高温β晶粒极易过热粗化，接头塑性降低。
2.2.1 α型钛合金
工业纯钛，TA7和耐蚀合金Ti-0.2Pd。
合金焊缝和热影响区是锯齿状α和针状α组织。
焊接性能良好，接头强度系数接近100%，塑性稍差，原因为：焊缝为铸造组织，比轧制状态塑性低；粗晶；焊接时若加快冷却，易产生针状α组织，对接头塑性不利，冷速以10-200℃/s较好，太慢过热，太快易产生针状α组织。
2.2.2 α+β型钛合金
TC1、TC4、TC10三种，室温平衡组织为α+β。
TC1合金退火状态下β相少，焊接性能良好，冷却速度以12-150℃/s较好；
TC4合金以α相为主，加热到β转变温度996±14℃以上快冷时β-α’，α’为钛过饱和针状马氏体，晶粒粗大的原始β相晶界清晰可见。
焊接接头塑性，特别是断面收缩率较低，但断裂韧性较高，可提高20%。
TC4合金可淬火状态下焊接，焊后时效。
退火状态下焊接时接头强度系数可达100%，塑性约为母材的一半，焊接时合适的冷却速度2-40℃/s，可以采用较大的热输入，不宜采用太小的热输入。
TC10合金元素含量较高，焊接性较差，12mm合金焊接时会出现热影响区裂纹。
预热250℃可预防裂纹并能提高接头塑性。
2.2.3 β型钛合金
分为亚稳和稳定两种，亚稳是β相（TB2）加入极少量α相，焊后热处理析出α相，容易引起脆性。
TB2合金抗拉强度可达1320Mpa，焊后进行520-580℃、8h时效处理，接头强
度可达1180Mpa，伸长率可达7%，而经500℃、8h×620℃、0.5h时效处理，接头强度可达1080Mpa，伸长率可达13%
Ti-33Mo合金组织为稳定β相，耐腐蚀钛合金，焊接时无相变，焊接性良好。
2.3 裂纹
S、P、C等杂质很少，低熔点共晶很难在晶界出现，有效结晶温度区间窄，加之焊缝凝固时收缩量小，因此很少出现焊接热裂纹。
但当焊丝有裂纹、夹层等缺陷，含有大量有害杂质时可能出现热裂纹。
保护不良或α+β型钛合金中含β稳定元素较多时会出现热应力裂纹和冷裂纹。
加强焊接保护，防止有害杂质玷污和焊前预热，焊后缓冷可以减少甚至消除热应力裂纹和冷裂纹。
钛合金焊接时，热影响区可能出现延迟裂纹，这是由于焊接时熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散，引起热影响区氢含量增加，生成氢化钛，加上不利的应力状态引起的。
应降低焊接接头氢含量，选用氢含量低的材料（包括焊丝、母材、氩气），注意焊前清理，焊后进行真空去氢处理，及时消除残余应力。
薄壁α+β型钛合金用工业纯钛做填充材料时不会出现氢化钛，厚板α+β型钛合金多层焊时，若用工业纯钛做填充材料可能出现氢化钛并引起氢脆。
2.4 气孔
焊接热输入量大时，气孔位于熔合线附近，热输入量小时，气孔位于焊缝中部。
气孔能使疲劳强度降低一半甚至3/4。
一般情况下，氢不是气孔主要来源，焊丝和坡口表面清洁度是影响气孔最主要因素，如拉丝时表面润滑剂、磨粒、增塑剂、粗糙端面等。
去掉毛刺和减少表面粗糙度可以大大减少气孔。
熔池停留时间增加使气泡浮出，周围气体扩散促使气泡长大。
3 焊接材料和工艺
3.1 焊接材料
一般填充金属与母材标称成分相同，为改善接头韧性、塑性，有时采用强度低于母材的填充材料，如用TA1TA2焊接TA7和厚度不大的TC4，用TC3焊TC4。
填充金属的间隙元素含量要低于母材一半，如w(O)<0.12%,w(N)<0.03%,w(H)<0.006%, w(C)<0.04%,填充丝直径1-3。
保护气，以及纯氩99.99%，露点低于-60℃。
用环氧基或乙烯基塑料软管输送保护气。
增加熔深可用氦气。
3.2 焊前清理
除油：3%氢氟酸-35%硝酸水溶液，低于40℃防止增氢。
或机械磨光、刮削待焊表面用无水乙醇清洗；
除氧化皮：不锈钢丝、锉刀，喷丸、蒸汽喷沙；磨削，用碳化硅砂轮。
3.3 钨极氩弧焊
喷嘴直径16-18
厚度大于1mm的焊件用托罩，宽25-60mm，长40-100mm，分布管靠近进气一侧钻有直径0.8-1mm小孔，孔距10mm，经不锈钢网或多孔板（厚0.8-1mm，孔径1mm，距离8-10mm）进入保护区。
自动焊托罩长60-200mm。
距焊件距离10-20mm。
自动焊时加冷却水。
注意保护焊缝背面。
钛及合金密度小，熔池表面张力大，焊漏可能性比钢小，只要保护良好，容易获得良好的背面成形。
为加强冷却，自动焊背面垫板采用纯铜板，凹槽深2mm，宽3-8mm，槽下有通气孔，孔径1.0mm，孔距10mm，通氩气。
真空充氩舱，刚性采用不锈钢制造，柔性采用薄橡胶、透明塑料制造。
抽真空1.3-
13Pa，充氩气或氩-氦混合气焊接。
自动氩弧焊焊接钛合金参数
手工氩弧焊焊焊接钛合金参数
3.4 熔化极氩弧焊
热功率较大，用于中厚度产品焊接，可减少焊接层数、提高焊接速度和生产率、降低成本，气孔比钨极氩弧焊也少，飞溅较多，影响成形和保护，短路过渡用于薄板，喷射过渡适用于厚件，焊接破口角度较大，厚15-25mm一般选用90度单面v形坡口或不开坡口，留1-2mm间隙两面各焊一道。
托罩须加强。
3.5 等离子弧焊接
能量集中，单面焊双面成形、弧长变化对熔透程度影响小，无钨夹杂、气孔少和接头性能好等优点，适于钛合金焊接。
小孔型一次焊透2.5-15mm钛材，熔透型3mmm以上需开坡口。
背面沟槽尺寸宽深各20-30mm，背面保护气流量也要增加。
15mm以上钛材开V形或U 形坡口、钝边取6-8mm，用小孔型等离子弧封底，然后再用其他方法填满坡口。
TC4(TC3焊丝)接头塑性可达70%。
等离子弧焊接典型工艺参数
3.6 真空电子束焊
优点：冶金质量好，焊缝窄，深宽比大，焊缝角变形小，焊缝及热影响区晶粒细，接头性能好，焊缝和热影响区保护好，焊厚件时效率高。
缺点：焊缝向母材过渡不平滑，容易出现气孔，结构尺寸受真空室限制。
焊前认真清理，多用酸洗和机械加工，采用2道焊改善表面成形，第一道高功率密度深熔焊，第二道低功率密度修饰焊，可提高接头疲劳性能。
电子束摆动可改善焊缝成形、细化晶粒和减少气孔，接头性能也随之提高。
有时加背面垫板，预防未焊透或成型不良。
3.7 激光焊
3.8 闪光焊
3.9 高频焊
3.10 摩擦焊
3.11 扩散焊
3.12 扩散钎焊
3.13电阻点缝焊
4 焊缝缺陷及补焊工艺。
