焊接基础知识课件.ppt

焊接工艺,1,目 录,第一节 焊接概述第二节 焊接电弧第三节 焊接接头、坡口、焊缝和焊接位置第四节 焊缝符号和焊接方法代号,第一章 焊接基础知识,第一节 焊接概述,焊接是制造金属结构和机器零件的重要手段之一，它被广泛地应用于现代工业的各个领域。焊接是目前应用极为广泛的永久性联结方法之一。,第一章,第一节 焊接概述,第一章,一、焊接的定义焊接就是通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种加工工艺方法。焊接最本质的特点就是通过焊接使焊件达到结合，从而将原来分开的物体形成永久性连接的整体。,第一章,二、焊接的分类 焊接的的分类方法很多，按其过程特点不同，可分为熔焊、压焊和钎焊三类。如图1-1.,第一章,1. 熔焊熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，在不加压力的情况下，完成焊接的方法。如:焊条电弧焊2.压焊压焊是在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。3.钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。,第一章,在三类焊接方法中，应用最多的是熔焊。压焊中的电阻焊，在汽车制造业中应用十分广泛。钎焊在电子器件生产领域的应用最广泛。,第一章,三、焊接的特点 焊接作为一种永久性的连接方法，具有铆接等工艺达到不可比拟的优点。,第一章,焊接结构,铆接结构,1.连接性能好 可将板材、型材或铸锻件等进行组合焊接，还可以将不同形状及尺寸甚至不同材质的材料（异种材料）连接起来。 2.焊缝质量好 可以达到甚至超过母材的性能质量。同时，焊接结构刚度大、整体性好，具有很好的气密性及水密性，如压力容器、管道、锅炉等。 3.焊接方法多样 随着焊接技术的飞速发展，焊接的工艺方法已达到50余种。 4.容易实现自动化 如计算机、微电子、数字控制、信息处理、工业机器人、激光技术等，已经被广泛地应用于焊接领域。又如，汽车制造业中广泛使用了点焊机械手等。在我国大型骨干企业，焊接机械化、自动化程度已达到60%65%。,第一章,不足之处： 例如，焊接时易产生焊接应力，而削弱焊接结构的承载能力；易产生焊接变形，影响焊接结构的尺寸和精度；因工艺或操作不当，还会产生多种焊接缺陷，降低焊接结构的安全性能，产生有毒有害的物质等。但是，在生产中通过优化焊接接头设计、合理选材和施工以及严格管理等，可以克服这些不足之处，使焊缝质量达到很高的水平。,第一章,四、焊接技术的发展及趋势 最早出现的焊接是锻焊，就是将两块熟铁（钢）加热到红热状态，用锻打的方法将其连接在一起。焊接技术发展到今天，已有焊条电弧焊、钎焊、埋弧焊、气体保护焊等50多种焊接工艺方法在生产中被广泛使用，焊接技术已经从一种传统的热加工工艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子多门类科学为一体的工程工艺学科。如：鸟巢没有一处使用螺钉。,第一章,第二节 焊接电弧,第一章,电弧焊：利用电弧作为热源的熔焊方法。 电弧焊是在生产中应用最广泛的一种焊接方法。焊接电弧是所有电弧焊的焊接热源，它能连续持久地产生强烈的光和大量的热，能有效而简便地把电能转换为焊接过程中所需要的热能和机械能。,第一章,由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。,焊条电弧焊电弧示意图,第一章,一、焊接电弧的本质 与一般的燃烧现象不同，焊接电弧是一种强烈而持久的气体放电现象，在气体放电过程中产生大量的热能和强烈的光。 焊接电弧的实质是气体导电，把电能转化成热能，用来加热被焊接金属及填充金属，从而形成焊接接头。,第一章,以焊条电弧焊直流正接法为例：正常状态下，两个电极之间不导电。在电弧电压的作用下，两电极之间的气体被电离，连续不断地产生足够的带电粒子（电子和正离子），这样气体就呈现导电性。,第一章,焊接电弧的产生包括两个过程： 一个过程是两电极间的气体被电离实现导电的过程；另一个过程是阴极发射电子、阳极吸收电子的过程。这两个过程是焊接电弧产生和维持的两个必要条件。,第一章,二、焊接电弧的结构 电弧不是一个均匀的导体，它分为阴极区、弧柱区和阳极区，如图1-5所示。,第一章,（1）阴极区 阴极区在靠近阴极的地方，与焊接电源负极相连。在阴极的表面有一个明亮的斑点，称为阴极斑点，它是发射电子的区域。 阴极区温：2400K(T=t+273.15K，式中t为摄氏温度，T为热力学温度。),第一章,（2）阳极区 阳极区在靠近阳极的地方，与焊接电源的正极相连。阳极表面也有一个明亮的斑点，称为阳极斑点，它是吸收阴极区流向阳极区的电子流的区域。 阳极区温度约为2600K。,第一章,（3）弧柱区弧 柱区在电弧的中部。电弧长度就是指弧柱区的长度。 弧柱中心区的温度最高，可达6 00030 000K。 当焊接电流为交流电时，电流在1S内改变方向数十次，焊条和被焊金属上的电极交错为阴极和阳极。,第一章,三、引弧 一般情况下，焊接电弧的引燃采用两种方式：接触引弧和非接触引弧。 1.接触引弧（亦称为短路引弧） 弧焊电源接通后，将电极（焊条或焊丝）和工件直接短路接触。弧焊电源接通后，将电极（焊条或焊丝）和工件直接短路接触。 2.非接触式引弧 引弧时，电极与焊件之间存在一定间隙，通过引弧器在两者之间施加脉冲高压或高频电压，击穿间隙使电弧引燃的法。,第一章,（1）接触引弧,划擦法引弧,直击法引弧,四、焊接电弧的性质 1.焊接电弧的基本特点 1）焊接电弧的引弧电压（空载电压）较高，一般大于60V，电弧一旦引燃后，维持电弧的电压一般为1050V。 2）流过电弧的电流变化范围很大，可从几安至几百安。 3）电弧具有很高的温度。 4）电弧能发出很强的光。,第一章,由于焊接电压超过人体的安全电压（36V），强电流、强高温，强光辐射，焊接电弧的这些特点，决定了在焊接操作时必须采用安全与防护措施。焊工在焊接时要穿绝缘鞋，戴电焊手套、电焊面罩和滤光眼镜等，以免触电、防止弧光辐射和有毒气体与烟尘对人体的伤害。,第一章,2. 焊接电弧的静特性 焊接电弧的静特性也称伏安特性，是指在电极材料、气体介质、弧长不变及电弧稳定燃烧的情况下，焊接电流与电弧电压之间的关系。,第一章,普通电阻静特性与电弧的静特性的区别：,1.普通金属电阻的静特性：当把金属电阻R接入电路时，电阻是一个常数，电阻两端的电压U与电流I的关系服从欧姆定律，即U=IR。特性曲线为一条直线。 2.焊接电弧的静特性：是非线性负载，它不是一个常数，即电弧两端的电压与电流之间不成正比例关系。为U型曲线关系。,图1-7 电弧的静特性曲线 1普通电阻静特性； 2电弧的静特性,第一章,第三节 焊接接头、坡口、焊缝和焊接位置,第一章,一、焊接接头的类型 用焊接方法连接的接头称为焊接接头，它主要起连接和传递力的作用，焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成。,焊接接头组成示意图1焊缝2熔合区 3热影响区4母材,第一章,焊接接头类型： 对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头10种。其中，对接接头和T形接头在焊接生产中应用最为普遍。,第一章,二、焊接坡口的类型和尺寸 根据设计和工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽叫坡口，加工坡口的过程叫开坡口。开坡口的目的是为了保证电弧能深入接头根部，使根部焊透。便于清渣，获得良好的焊缝成形。,第一章,1.坡口的基本形式 （1）对接接头常用的坡口形式有： 形坡口 、Y形坡口 、双Y形坡口、U形坡口。,第一章,（2） T形接头常用的坡口形式有：形坡口 、带钝边单边V形坡口、带钝边双边V形坡口 、带钝边双J形坡口。,第一章,2、坡口的尺寸及符号 坡口的尺寸一般包括坡口角度、坡口面角度、根部间隙b、钝边p。当坡口形式为U型或J形坡口时，坡口尺寸还包括根部半径R。,第一章,（1）坡口面角度和坡口角度 两坡口面之间的夹角叫坡口角度，用 表示；待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度，用 表示。坡口面指待焊件上的坡口表面。,坡口角度,坡口面角度,第一章,（2）根部间隙焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，用b表示。其作用在于打底焊时保证根部焊透，根部间隙又叫装配间隙。,根部间隙b,第一章,（3）钝边焊件开坡口时， 沿焊件接头坡口根部端面的直边部分叫钝边，钝边的长度叫钝边高度，用p表示。钝边的作用是防止根部烧穿。,钝边高度p,第一章,（4）根部半径在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径，用R表示，其作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。,根部半径R,第一章,（5）坡口深度焊件上开坡口部分的高度叫坡口深度，用H表示。,坡口深度,第一章,在选择坡口尺寸时，坡口角度、钝边与根部间隙之间应配合选用。坡口角度减小时，根部间隙必须加大；同时，根部间隙较小时，钝边高度不能过大，坡口角度不能太小。这是为了使焊条能达到根部附近，运条方便，保证焊透。,第一章,3、坡口的选用原则（1）保证焊接质量（2）便于焊接施工（3）坡口加工简单（4）坡口的断面面积应尽可能小（5）便于控制焊接变形,第一章,三、焊缝 （一）焊缝的定义及焊缝的形式和种类 焊件经焊接后所形成的结合部分，叫做焊缝。按结合方式不同，焊缝可分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种。 由对接焊缝和角焊缝组成的焊缝，叫做组合焊缝。组合焊缝是指同一接头存在两种焊缝的情形。坡口内的焊缝为对接焊缝，坡口外的焊缝为角焊缝。,第一章,（二）焊缝与接头 对接焊缝由对接接头组成，也可以由T形接头、十字街头组成；角接焊缝由T形接头、十字接头和角接接头组成；组合焊缝可以由对接接头或T形接头组成。,第一章,(三）焊缝的形状尺寸 焊缝的形状尺寸包括焊缝的宽度、余高、熔深、焊缝的厚度、焊脚、焊缝成形系数等。焊后检查时 ，要保证焊缝的宽度、余高、焊脚三个形状尺寸符合工艺要求。,第一章,（1）焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫焊缝宽度。 （2）余高 超出母材金属表面连线上的那部分焊缝金属的最大高度叫余高。 （3）焊脚 角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离，叫做焊脚。,第一章,四、焊接位置 熔焊时，焊件接缝所处的空间位置称为焊接位置，主要有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。,第一章,焊接中尽量采用平焊位置。立焊和横焊的焊接操作难度较大，仰焊更难操作。管道安装与维修，大多采用立焊、横焊和仰焊位置焊接。,第一章,第四节 焊缝符号和焊接方法代号,第一章,一、焊缝符号焊缝在图样上一般采用焊缝符号来表示，焊缝符号可以表示出焊接位置、焊缝横截面形状（坡口形状）及坡口尺寸、焊缝表面形状特征、焊缝尺寸或其他要求。焊缝符号一般有基本符号、辅助符号和补充符号组成。,第一章,1.基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，见表1-2.,第一章,第一章,第一章,2辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表1-3.,第一章,不需要确切说明焊缝的表面形状时，可以不用辅助符号。见表1-4.,第一章,3.补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号。,第一章,第一章,补充符号的应用示例见表1-6.,第一章,二、符号在图样上的位置 完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号、补充符号以外，还包括指引线、一些尺寸符号及数据。,第一章,1.指引线 一般由箭头线和两条基准线（一条为实线，另一条为虚线）组成。如图1-16所示。,第一章,2.箭头线和接头的关系 按箭头线在接头中的位置不同，接头可分为箭头侧和非箭头侧 （见图1-17和1-18） 。,第一章,第一章,3.箭头线的位置 箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，如图1-19a、b所示。,第一章,在标注V、Y、J形等单边坡口的焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的焊件，如图1-19c、d所示。,第一章,图1-20 弯折的箭头线,必要时，允许箭头线弯折一次，如图1-20所示。,第一章,4.基准线的位置 基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊条件下亦可与底边相垂直。,第一章,5.基本符号相对基准线的位置 为了能在图样上确切地表示焊缝的位置，特做如下规定： 1）如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的实线侧，如图1-21a所示。,第一章,2）如果焊缝在接头的非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧，如图1-21b所示。,第一章,3）标注对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线，如图1-21c、d所示。,第一章,三、焊缝尺寸符号及其标注位置 （1）基本符号必要时可附带有尺寸符号及数据，见表1-7。,第一章,第一章,（2） 焊缝尺寸符号及数据的标注原则 1）焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧； 2）焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧； 3）坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧；4）相同焊缝数量符号标在尾部；5）当需要标注的尺寸数据较多又不易分辨时，可在数据前面增加相应的尺寸符号。 当箭头线方向变化时，上述原则不变。,第一章,焊缝尺寸符号及数据的标注原则如图1-22所示。,图1-22 焊缝尺寸的标注原则,第一章,四、焊接及相关工艺方法代号 一般采用三位数表示。其中，一位数代号表示工艺方法大类；二位数代号表示工艺方法分类；三位数代号表示某种工艺方法。电弧焊及其他常用的焊接方法代号如表1-8和表1-9所示。,第一章,第一章,第一章,五、焊缝标注示例 在焊接结构图中，焊缝符号和焊接方法代号配合标注，就能清晰地在图样上表示焊缝的形式、坡口尺寸、焊缝的尺寸、焊接位置、焊接方法。,第一章,第一章,表1-10 焊缝标注及示例,