焊接基本知识讲稿

（3）横焊 横焊是焊接在垂宣平面上水平方向的焊缝。横焊时，熔化 金属由于重力作用，容易下流而产生咬口、焊瘤及未焊透等缺 陷。因此，应采用短电弧，小直径的焊条以及适当的焊接电流 利运条方法。
（4）仰焊
仰焊时，必须保持最短的电弧长度，以使熔滴在很短的时 间内，从焊条末端过渡到熔池中去。
为减少焊接熔池的面况使焊缝容易成形，则焊条直径和焊 接电流要比平焊时小。仰焊时所用的焊条宜径要视被口形状而 定，一般为3．2或4毫米。若焊条直径较大则熔池面积过大， 容易造成熔化金属向下垂落的情况。
（2)过热区 此区的金属是处于过热状态，过热区的温度范围是处在 固相线以下到1100℃左右，在这样高的温度下，奥氏体晶粒 发生严重的长大，冷却之后获得晶粒粗大的过热组织(一般焊 后晶粒度都在l一2级)。此区的塑性很低尤其是冲击韧性通常 要降低20一30％。因此焊接刚度较大的结构队常在过热区产 生裂纹。
5. 手工电弧焊的焊接位置及特点
（1）平焊
平焊是焊接在水平面上任何方向的焊缝。 平焊在生产上应用最为广泛。其优点是操作 容易，劳动强度小，焊条熔滴容易过渡到熔 池、熔池形状和金属容易保持，焊缝质量较 高；与其它空间位置的焊接比较，生产率较 高，因可使用较大的焊条直径和焊接电流。
（2）立焊 立焊是焊接在垂直乎面上垂直方向的焊缝。立焊时，由 于焊条的熔淌和熔池内金属容易下流所以操作较困难。
（3）焊条的种类 按用途分：很多 按药皮熔渣： 碱性焊条（熔渣碱度>1.5） 含有CaCO3 、CaF2、CaSiO3、MgCO3等碱性氧化物。 渣流动性好，抗裂性能好，冲击韧性较高。广泛用于锅 炉压力容器制造。对锈、油水敏感，易产生焊接缺陷。 一般只用直流焊接。 酸性焊条 （熔渣碱度<1.5）
药皮成分：TiO2 、MnO2、FeO、SiO2 等酸性氧化物及 少量有机物。工艺性能好，成型美观，对锈、油水敏感 度小，抗排气能力强焊缝抗裂性差，焊缝力学性能较低， 一般用于结构焊接。
1. 成本低
2. 质量好 3. 生产率高 4. 抗锈能力强 5. 操作性能好
2.1.7 电渣焊 电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源 来熔化电极(焊丝或板极)和焊件而形成焊缝的一种焊接方法。 电渣焊在重型机械制造工业和造船工业中应用较为广泛。
电渣焊的特点： （1）对于大厚度的焊件可以一次焊成 （2）生产率高、焊接材料消耗少 （3）宜在垂直位置焊接
3. 钎焊
采用熔点比较低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热 至高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液 态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散连接焊件 的方法，称为钎焊。 软钎焊 <450℃钎料（铅、锡合金为主）----强度较低
硬钎焊
> 450℃钎料（铜、银、镍合金为主）-强度较高
① 一律用汉语拼音的H开头
②后面紧跟钢号 ③末尾---A 高级优质焊丝 硫磷含量≤0.030% ---E 特级焊条钢 ---C 特级焊条钢 硫磷含量≤0.020% 硫磷含量≤0.015%
（2）药皮 作用： ①提高电弧燃烧的稳定性 ②防止空气对熔化金属的不良作用
③保证焊缝金属的脱氧作用
④加入合金元素提高焊缝金属的机械性能 ⑤提高焊接生产率
（4）焊条的编号
0或1 表示全位置焊，，2用于平焊或平角焊， 4用于向下立焊
4. 手工电弧焊的焊接规范
（1）焊接电流 焊接电流取决于焊条直径和焊缝位置。电流大易出现咬 边、烧穿等，焊接电流小，容易出现未焊透、夹渣。 （2）电弧电压 电弧长电压高，熔化宽度大。一般20-25伏 （3）焊条直径 一般用3-5mm 直径焊条，工件厚度大于12mm，可用 4-6mm直径焊条，但必须用直径小于3.2 mm的焊条打底。 （4）焊接速度 通常不超过10m/h （5）焊接层数 一般是工件厚度与焊条直径比值的整数倍。
熔宽 熔深
增强量
（3）焊接速度
当其他条件不变 时．随着焊接速度的增加， 焊缝的线能量减小，熔宽 明显地变窄，而增强量则 稍有增加。过分地增加焊 接速度后，由于电弧对焊 件的加热不足会造成焊件 的未焊透和焊缝边缘的未 熔合现象。
（4）焊丝直径 随着焊丝直径的增加，电弧的摆动作用加强，焊缝的 熔宽增加而熔深则稍有下降。当捍接电流不变时，随 着焊丝直径的变细，电流密度则增加，熔深也便相应 地增加。故使用同样大小的电流时，小直径焊丝可以 得到较大的熔深。当焊件要求一定熔深时，使用小直 径焊丝还可以节省电能(因它使用的焊接电流较小)。
2.1.4 埋弧自动焊 焊丝I末端和焊件7之间 产生电弧2后，电弧的辐射 热使焊丝末端周围的焊剂5 熔化，有部分被蒸发，焊 剂蒸气将电弧周围的熔化 焊剂——熔渣4排开，形成 一个封闭空间使电弧与外 界空气陌绝，电弧在此空 间内继续燃烧焊丝便不断 熔化，并以滴状落下，与 焊件被熔化的液态金属混 合形成焊接熔池3。随着焊 接过程的进行电弧向前移 动，焊接熔池也随之冷却 而凝固，形成焊缝6。比重 较轻的熔渣浮在熔池的表 面，冷却后成为渣壳8。
(3)相变重结晶区(正火区) 金属被加热到Ac3以上稍高的温度后将发生重结晶(即铁索 体和珠光体全部转变为奥氏体)，然后在空气中冷却就会使金属 晶粒得到均匀而细小的铁素体和珠光体。相当于热处理时的正 火组织，又称正火区或细晶区，此区的温度范围约在Ac3一 ll00℃之间。 (4)不完全重结晶区 （部分相变区） 焊接时处于Ac1-Ac3之间范围的热影响区就是属于不完全 重结晶区。对于低碳钢和某些低合金钢焊接时，当金属加热温 度稍高于Ac1，首先珠光体转变为奥氏体；温度升高，部分铁素 体逐步向奥氏体中溶解，温度越高，溶解的越多。处于Ac1Ac3范围内只有一部分组织发生了相变重结晶的过程，而始终未 熔入奥氏体中的铁素体便发生长大，变成了粗大的铁素体组织， 所以这个区的金属组织是不均匀的，晶粒大小不一。一部分是 经过重结晶的晶粒细小的铁素体和珠光体，另一部分是粗大的 铁索体。由于晶粒大小不同，因此机械性能也不均匀。
2.焊接的优点
（1）节省材料，减轻结构重量，经济性好
（2）简化加工与装配工序，生产周期短，生产效率高 （3）接头强度高，密封性好 （4）结构设计的灵活性大，可实现材料的优化组合 （5）利用拼焊可大大突破铸造和锻压的能力
（6）焊接工艺容易实现机械化和自动化
3. 焊接的缺点 （1）容易产生较大的焊接变形和残余应力 （2）容易产生焊接缺陷 （3）焊接接头与母材存在较大的组织不均匀，由此引起的性 能不均匀。 （4）焊接环境对人体有一定的危害。 强光、高温、有毒气体等
2.1.2 焊接方法分类
1. 熔焊 接头处局部熔化，然后再冷却结晶成一体的方法。
2. 压焊 利用摩擦、扩散和加压等物理作用，克服两个表面的不 平度，除去氧化膜及污染物，使两个连接表面的原子相互接 近到晶格距离，从而在固态条件下实现的连接成为固相焊接， 由于固相焊接时通常加压，因此称压焊。
压焊：
加热：接触部位加热到塑性状态或熔化，后加压 不加热：只加压，引起塑性变形
3. 角接接头
两构件成直角或一定角度，而在其连接边缘焊接的接头，称 为角接接头。
常用于锅炉压力容器接管、法兰、夹套、管板、管子、凸缘等
4. T字接头
两构件成T字形焊在一起的接头，称为T字接头。
2.2.2 焊接接头的组成
焊缝 熔合区 焊件经焊接后形成的结合部分 焊接接头中焊缝与母材交接的过渡区域
热影响区 焊接过程中，材料受热的影响而发生金相组织和机 械性能变化的区域。
焊接接头示意图
2.2.3 焊接接头的组织和性能
焊缝金届是由熔池的液态金属凝因而成，熔池从高温冷却 到常温，通常要经过两次组织变化。第一次是从液态转变为固态 (即奥氏体)时的结晶过程，称为一次结晶；第二次是当焊缝金属 温度低于相变时发生的组织转变，称为焊缝的二次结晶。常温下 焊缝组织是二次结晶。焊缝组织除与化学成分有关外．在很大程 度上取决于焊接熔他的一次结晶和焊缝金属的二次结晶，而焊缝 金属的性能又与焊缝金属的组织有着密切的联系。 1.一次结晶的特点 熔他金属的结晶过程和一般的金属结晶一样，也是生核和晶 核长大的过程，然而焊按时镕池的结晶也有它的特殊之处。 (1)熔池冷却速度大。 (2）熔池中液体金属处于过热状态。 (3)熔池中心和边缘的温度梯度大。 (4)熔池是在运动状态下结晶，带有周期性。
2. 手工电弧焊设备 交流电焊机
旋转直流电焊机： 交流电使电动机旋转，带动发电机电枢旋 转发出直流电供焊接使用。
硅整流直流电焊机：将工频交流电整流为直流电的手工电焊设 备。 锅炉压力容器焊接：
采用低氢型焊条，直流反接 （焊条接正极，工件接负极）
3. 手工电弧焊焊条
（1）焊芯 作为电极产生电弧 作为熔化金属，形成焊缝 牌号：
对接接头处结构基本是连续的，应力分布也比较均匀。接头余 高过高或过低都会引起应力集中。
对接接头余高一般不会超过3mm。
对接接头的坡形式
用于一 般锅炉 和容器 焊缝
用于重 要锅炉 和容器 焊缝
2. 搭接接头
两块板料相叠，在端部或侧面角焊的接头，称为搭接接头
属于角焊缝，结构并不连续，应力集中比较大。常用于立 式金属储罐的罐壁和罐底板的焊接。
（5）焊丝倾角 在焊丝向前倾斜一定角度焊接时，电弧对熔池底部液态 金属的排出作用减弱，故熔深有所减小，但电弧对焙池前面 焊件的预热作用加强，故熔宽有所增加。当焊丝向后倾斜一 定角度时，电弧对熔池底部波态金属的排出作用加强．故熔 深和增强量皆有增加。
2.1.5 亚弧焊 电弧在氢气流中燃烧，钨极为电极之一，基本金属为电极之二。 电弧区及熔他都由氩气保护，使之与空气隔开。用钨极和基本金 属(工件)之间产生的电弧热来熔化基本金属和焊丝，待冷却后凝固 联成一体的焊接方法。用于打底焊，避免未焊透。
锅炉压力容器主要采用熔化焊。 焊接占制造工作量的30%以上。 焊接质量影响锅炉压力容器的产品质量和安全可靠性。
2.1.3 手工电弧焊