船舶材料与焊接第四章ppt详解

安徽工程科技学院机械系
二氧化碳气体保护焊：
以CO2气体保护熔池的电弧焊。 以焊丝为电极, 可实现自动送进；焊丝中还需加入
硅、锰等脱氧剂, 常用牌号为 H08MnSiA。
粗丝CO2焊（焊丝1.6 5.0mm）
CO2保护焊
适合焊 5～30 mm的中厚板
细丝CO2焊（焊丝0.5 1.2mm）
适合焊 0.8 ～ 4.0 mm的薄板 CO2焊成本低、质量好、效率高，可实现自 动焊、全位置焊。主要适用于焊接低碳钢和低合 金结构钢的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等。
4.2 焊接方法
4.2.1 熔焊
熔焊： 利用热源局部加热的方法，将两工件
接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池， 冷凝结晶，形成牢固接头。 应用：适于各种金属材料，任何厚度焊件。 主要方法：
如电弧焊、电渣焊、堆焊、气焊等。
(2)埋弧焊 即电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。
1）特点： 电流大、熔深大，效率高； 对熔池保护作用好，焊接质量高， 表面光滑美观，节省焊接材料和电能。 但设备投资较高，且只适用于平焊位置。
4.加热方法
（1）烙铁；（2）电阻；（3）红外线；
（4）火焰；（5）感应；（6）激光等。 ★钎焊接头形式 ： 常用对接和搭接形式。
5.焊接材料（钎料与钎剂） （1）钎料：即钎焊时用作填充金属的材料。
1）软钎料：熔点低于450℃，接头强度较低， бb≤70MPa。如：锡铅基、锌基、铅基等。
2）硬钎料：熔点高于450℃，接头强度较高， бb＞200MPa。如：铝基、铜基、银基等。 （2）钎剂 即钎焊时使用的熔剂。 1）松香、氯化锌水溶液等，用于软钎焊； 2）硼砂、硼酸配制而成，用于硬钎焊。
A UTS
4.2.4 其它焊接方法

2.缝焊
3.对焊
§4-3 摩擦焊和钎焊
苏联的丘季科夫发明了摩擦焊
1.摩擦焊
2.钎焊
钎焊的能源可以是化学反应热，也可以是间接热能。 钎料的液相线温度高于450℃而低于母材金属的熔点
时，称为硬钎焊；低于450℃时，称为软钎焊。
根据热源或加热方法不同钎焊可分为：火焰钎焊、感 应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。
软钎焊 盐浴钎焊
火焰钎焊 电阻钎焊
感应钎焊
钎焊接头的强度一般比较低，耐热能力较差。
钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、
铜等金属材料，还可以连接异种金属、金属与非金属
。 适于焊接受载不大或常温下工作的接头，对于精密 的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。
§4-4 其他焊接方法
1956年，美国的琼斯发明超声波焊； 50年代末
与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相
同或相近。 异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。
特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊
件化学成分相同或相近的特种焊条。
（2） 按焊件的工况条件选用焊条
承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件，应选用碱性 焊条。 承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。 表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸 性焊条。 焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的 结构件时，应选用特殊用途焊条。
2. 焊条的分类
(1) 按熔渣的化学性质分为两大类 酸性焊条---- 溶渣呈酸性，药皮中含大量SiO2、TiO2、 MnO等氧化物。 碱性焊条---- 熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCO3 和CaF2。 (2) 按用途可分为十一大类： 碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、 低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、 镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊 条、特殊用途焊条。

下一页 返回
4.2 手工电弧焊
2.手工电弧焊的特点 (1)操作灵活。 (2)对接头的装配要求较低。 (3)可焊材料广。 (4)生产率低、劳动强度大。
上一页 下一页 返回
4.2 手工电弧焊
4. 2. 2焊接电弧
1.焊接电弧的产生 焊接电弧是在电极与焊件之间气体介质中产生强烈而持久的 放电现象。当焊条的一端与焊件瞬时接触时.造成短路.产生 很大的短路电流.接触点金属温度迅速升高.使相接触的金属 很快熔化并产生金属蒸汽.当把电极提起2-2 ㎜时.电极与焊 件之间高热的气体和金属蒸汽极易被电离.在两极间电场作用 下.被加热的阴极表面发射出电子并撞击气体杂质.使气体介 质电离成正离子和电子。正离子奔向阴极.电子奔向阳极。它 们在运动过程中到达电极与工作表面时.不断碰撞和复合。产 生大量的光和热.在焊条端部与焊件之间形成电弧。
下一页 返回
4.1 概述
2.焊接加工的特点 随着焊接技术的迅速发展及计算机技术在焊接中的应用.焊 接质量及生产率的不断提高.焊接在桥梁、建筑、舰船、容 器、锅炉、电子等结构制造中得到了广泛的应用。焊接主 要有以下特点。 (1)减轻结构质量。 (2)能分大为小.以小拼大。 (3)可制造双金属结构。 (4)结构强度高.产品质量好。 (5)生产率较高.易于实现机械化与自动化
下一页 返回
4.3 其他焊接方法
4. 3. 2气体保护电弧焊
气体保护电弧焊简称气体保护焊.它是指利用外加气体作为电 弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。 1. CO2气体保护焊 CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体的气体保护焊. 电 弧引燃后.焊丝通过导电嘴送人焊接区. CO2气体从喷嘴内以 一定流量在焊丝周围喷出.对焊接区形成保护层.防止空气的 侵人并维持电弧稳定.金属冷凝后形成焊缝。 CO2是氧化性 气体.在高温下能使钢中的合金元索产生烧损.所以必须选择 具有脱氧能力的合金钢焊丝.

∵在焊件和熔池表面易形成熔点很高的氧化 物薄膜，阻碍金属熔合和电弧稳定燃烧，∴
第37页/共126页
第38页/共126页
2 熔化极氩弧焊
•
用焊丝做电极，并填焊缝，I可大，δ=3—25mm均可焊，多
直流反接：电弧稳定，自动、半自动焊接。
第39页/共126页
3 氩弧焊特点及其应用
• 氩弧焊除具有气体保护焊的共同特点外， • ①保护效果好，焊接质量高 氩气是惰性气
(1)熔焊 焊接过程中，将工件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法， 如电弧焊、气焊、电子束焊等。熔化焊适用于各种常用金属材料的焊接，是现
• (2)压焊 焊接过程中，必须对工件施加压力(加热或不加热)以完成焊接的方 法，如电阻焊、摩擦焊、冷压焊等。压力焊只适用于塑性较高的金属材料的焊 接
第1页/共126页
第20页/共126页
第21页/共126页
第22页/共126页
一.焊条电弧焊的焊接过程
第23页/共126页
二.
• 1.焊条芯 焊条芯是用焊接专用钢丝制成， 用作电极和填充金属。焊条芯的钢材是经 过特殊冶炼的，并专门规定了它的牌号和 成分。常用的焊条芯用钢牌号有H08、 H08A、H08MnA 焊条的直径即为焊条芯 的直径，其大小为1.6～8mm，常用的为 3～5mm。一般焊条的长度为200～450mm。
自 由 锻 高 坯 镦 粗第1、2页拉/共1深26页起 皱 ）
第13页/共126页
3. 防止和减少焊接变形措施
• 1 合理结构设计 • 1）尽量减少焊缝，焊缝长度，截面厚的件两面开坡
口。 • 2）焊缝对称 • 3）避免密集交叉 • 4）利用型材、冲压件代替，减少焊缝。 • 2 工艺措施 • 1) 加余量法：在工件尺寸加大，通常0.1~0.2% • 2)反变形法:焊前使焊件处于反变形位置,以抵消焊后

外板排列要综合上述各种因素， 经过反复斟酌和调整，才能确定符 合要求的板缝排列。
船体型线放样与结构投放样结束 后，应将所有的构件线、板缝线的 名称标注在肋骨型线图上。此外， 还应编制完工型值表，并写好肋骨 编号、结构名称。这样就完成了船 体型线放样的全部工作。
第四节 船体构件展开
展开是指将那些在投影图上不能表示 出实际形状的空间曲面的实形求出，并 摊开在平面图上的过程。
证强度和施工工艺性的前提下，使这些纵缝 线与甲板边线（或折角线）近似平行，并沿 船体全长光顾贯通。
6.横向接缝线的排列 横向接缝线的排列取决于分段划分情况，所有
的分段横向大接缝都是外饭 的横缝线。此外，在每 一分段中还应按照提高钢板利用率，便于加工和装 配等要求，作适当的横向划分。各列板横缝线应在 同一横剖面处，且平行于肋骨剖面，并要求布置在 1/4肋位附近。
➢同理，可得1、 2… 7和1’、 2’… 7’各点，用样条曲线连接各点即 得外板展开图。
3.确定展开用的准线
船体纵向构件及外板的展开,一般由多个被肋 骨剖面剖切的四边形小块的展开图依次拼接而成。 只求出四边条各边的长度，不能唯一地确定四边 形的形状，必须加一条能确定各边相对位置的基 准线，才能唯一确定一四边形。
船体展开中使用的准线种类很多。 使用不同的准线，展开的方法也不同。
二、船体外板展开
板缝线排列时必须注意以下几点：
1.板缝线的排列应能 充分利用原材料。 充分利用钢板的规格尽 可能减少钢板的剪裁； 在排列纵缝时应尽可能 使纵缝与肋骨线正交， 这样展开后的外板形状 接近于矩形。 钢板边缘不是完全平直 的，必须将钢板的长和 宽留出必要的余量。
2.板缝线的排列应使外板便于加工 如图所示的折角型平板龙骨，如果

2)横向顶推的拖缆
靠离泊时用。顶推时，此缆相当于拖船的头缆用来控制拖 船的船首，并在车舵的配合 下，使拖船与大船保持丁字 形状态。拖开时起拖缆作用。
3)吊拖的拖缆
分船首吊拖和船尾吊拖。有 流的港口吊拖大船掉头；过 桥洞船闸，采用首尾同时吊 拖。吊拖大船掉头时，一般 由大船出头缆，尾拖缆一般 由拖船出，以使解缆时不易 卷入大船螺旋桨。
第三节 系泊设备的组成
系泊设备除了船缆、系缆装置，还包括导缆装置、挽缆装置、绞缆机械、缆绳卷车及附属用具等组成。
1.作用：用于在靠泊和拖带作业时固定缆绳的一端。 2.位置：首尾楼甲板和船中部甲板等部位设有挽缆用的缆桩。 3.种类：缆桩有铸 造也有用钢板围焊 而成的。有单柱系 缆桩、双柱系缆桩、 单十字系缆桩、双 十字系缆桩、斜式 双柱系缆桩及羊角 桩等。大中型船舶 多采用双柱系缆桩。
第二节 系缆的名称、作用与配备
系缆的主要作用是：靠泊、拖带、协助操纵及移泊。
系泊码头时缆绳的名称与作用 按位置、出缆的方向和作用，分为：头缆、尾缆、前(首)横缆、后(尾)横缆、前(首)倒缆、后(尾)倒缆等。
头缆(首缆)
尾缆
前倒缆(首倒缆) 离泊作业中，常用前倒缆带住船首，利用车舵或风流将船尾甩出，再用倒车使船驶离泊位。
（3)丙纶绳和乙纶绳：特性相似，即密度较小，能浮于水面，
维尼龙绳：强度在化纤 绳中最小，外表很象棉纱 绳，弹性差，吸水性最大， 耐油类和盐类物质，耐气 候，价格便宜。 维尼龙绳
2.钢丝缆
1)特点：强度大、重量轻、使用寿命长。 2)种类：有硬、半硬和软钢丝缆三种。 ①硬钢丝绳：由6股钢丝股绕着一股钢丝股芯搓成。无油麻 芯，是最硬的钢丝绳，操作不便，但强度最大。除用于大桅 和烟囱等支索(静索)外，还可用作拖索和系船索。 ②半硬钢丝绳：由6股钢丝股绕着一股油麻芯搓成。中间有 一股油麻芯。强度较大，比硬钢丝软，操作较方便。一般用 作拖缆、保险缆和系船缆，也可用作重型吊杆焊接规范》规定，用作系船索、拖索和尾锚索的钢丝绳应符合以下要求： ①应采用优质碳素结构钢，其硫、磷含量应≯0.035%。 ②钢丝的抗拉强度一般应在1420～1570N/mm2、1570～1770N/mm2或1770～1960N/mm2的范围内。 ③应采用全镀锌的钢丝绞制成。 6)钢丝缆的规格 钢丝缆的规格除用股数和 丝数表达外，还需用绳索 的截面外接圆直径(mm)来 表示。

焊接作业中的安全措施
穿戴防护眼镜、手套、工作服等个人防护用品，避免弧光、热辐射 对人体的伤害。
焊接劳动保护与环境保护
焊接烟尘控制
采用通风设施降低工作场所的烟 尘浓度，减少对操作人员的危害
。
噪声和振动控制
采取减振、消音等措施降低噪声和 振动对操作人员的影响。
辐射防护
对焊接过程中产生的紫外线和红外 线进行屏蔽，避免对操作人员的眼 睛和皮肤造成损伤。
热传导与热对流
焊接过程中热量通过热传 导和热对流的方式传递， 影响焊接过程和焊缝质量 。
相变与组织转变
焊接过程中金属发生相变 和组织转变，影响焊缝的 性能。
焊接的力学性能
强度与韧性
焊接接头的力学性能包括 强度和韧性，直接影响焊 接结构的安全性和可靠性 。
疲劳性能
焊接接头的疲劳性能是指 在循环载荷作用下抵抗破 坏的能力，是评估焊接结 构寿命的重要指标。
04
焊接材料与设备
焊接材料
钢材
铝及铝合金
不锈钢
有色金属
用于结构焊接，强度高 ，耐腐蚀。
轻质材料，具有良好的 导电性和导热性。
耐腐蚀，高强度，美观 。
铜、镍、钛等，具有特 殊性能和用途。
焊接设备
电弧焊机
提供焊接所需的电流和电压， 是焊接设备中的核心部件。
激光焊接机
利用激光束聚焦实现高精度、 高质量的焊接。
焊接具有高效、低成本、高强度 等优点，广泛应用于航空、船舶 、汽车、建筑和家电等领域。
焊接的分类与应用
焊接分类
焊接可分为熔化焊、压力焊和钎焊三 大类，每类焊接方法又可细分为多种 具体方法，如电弧焊、氩弧焊、激光 焊等。
焊接应用
熔化焊主要用于连接金属材料，压力 焊可用于金属和非金属材料的连接， 钎焊则适用于金属材料的连接。