《焊接工程基础》教案
知识要点
第一章和第二章合并 电弧焊基础知识
一
焊接的概念： 通过适当的物理化学过程（加热或者加压，或者两者同时进行，用或不用填充材料）使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。
五、焊接电弧的构成及其导电特性
（一）电弧的组成区域：阴极区
10-4～10-6cm ；
弧柱区 ： 阳极区
10-2～10-3cm 阴极区作用有：接受由弧柱传来的正离子流；向弧柱区提供电弧导电所需的电子流。
阳极区在阳极表面可看到的烁亮发光的区域，称为阳极斑点.阳极斑点会自动寻找熔点比较低的纯金属表面而避开氧化物，在金属表面游走。
弧柱区在弧柱中，与热电离作用相反，电子与正离子会因复合而成为中性粒子或扩散到弧柱外，这一现象称为去电离。在稳定电弧放电中，电离速度与去电离速度相同，形成电离平衡。
十二、熔滴过渡概念：焊丝（条）端头的金属在电弧热作用下被加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用下脱离焊丝（条）进入熔池，称之为熔滴过渡。
十三熔滴上的作用力
（一）表面张力
表面张力一方面使熔滴形成缩颈，另一方面是熔滴的主要维持力。
1 与材料成分有关2
熔滴上有表面活化物质时，可以大大降低表面张力系数3
与气体介质有关 4
与熔滴温度有关
（二）重力：作用：平焊（推力）； 立、仰焊（阻力）
（三）电磁力 ：当dG>dD易过渡; dG
（四）等离子流力对过渡有利
（五）斑点力：电磁收缩力 ； 蒸气反作用力 ； 粒子撞击力。
（六）爆破力
十四
熔滴过渡主要形式及特点
自由过渡是指熔滴脱离焊丝端部后，经过电弧空间自由运动一段距离后而落入熔池的过渡方式。
接触过渡是焊丝端部的熔滴通过与熔池表面相接触而过渡到熔池中去
渣壁过渡：熔滴是通过熔渣的空腔壁上或沿药皮套筒过渡到熔池中去。
（一）滴状过渡1
形态电弧弧根面积少，斑点力大。2
形成原因推力：重力，等离子流力3
阻力：表面张力，斑点力4
形成条件：小电流，大弧压
（二）喷射过渡：1
形成条件：Ar或富Ar2 主要形式
射滴
亚射流
射流
1.射滴过渡1）
特点过渡熔滴的直径同焊丝直径相近，并沿焊丝轴线方向过渡到熔池中，过渡时的加速度大于重力加速度 2）
过渡力推力：电磁力、重力、等离子流力
阻力：表面张力
3）应用焊接方法:铝MIG，钢脉冲MIG 2 .射流过渡1）特点：熔滴体积小、过渡频率快，等离子流力大，粒子冲击力大，伴有“咝咝”声2）条件：富Ar，直流反接，I>I临
（三）短路过渡采用较小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中 。
短路过渡形式的电弧稳定，飞溅较小，成形良好，是目前薄板件和全位置焊接生产中常用的焊接方式 。
（四）渣壁过渡形成条件：涂料焊条手弧焊，埋弧焊 十五 熔敷效率和熔敷系数 1 过渡到焊缝中的金属重量与使用焊丝重量之比成为熔敷效率，用ηm表示。
十七、焊缝和熔池的形状及尺寸
（一）焊缝形状 焊缝形状是指焊缝横截面的形状，一般以熔深B、熔宽H和余高a来表示。
十八、焊接条件对焊缝成形影响：1电流主要确定熔深；2.电弧电压主要确定熔宽；3.焊接速度重要参数
第三章
埋弧焊
一 1埋弧焊是 电弧在焊剂层下燃烧 ，焊丝自动送进的电弧焊方法。 2.特点: 1）
生产效率高
2 ）焊缝质量高(气、渣联合保护）
3）劳动条件好（无弧光辐射，自动化操作）
4 )适合于焊黑色金属和不易氧化的金属；厚板;长缝；平焊缝
第四章
熔化极气体保护电弧焊
三、气体选择遵循的原则:
1 对焊缝性能无害原则 2 改善工艺及焊缝质量原则 3 提高工艺技术水平原则 八 CO2电弧焊的冶金特点 ：
（一）合金元素氧化CO2 ＝CO ＋1/2 O2 。1）、与CO2直接作用2）、与高温分解的原子氧作用。
（二） 脱氧措施及焊缝金属的合金化 脱氧剂 Al， Ti， Si， Mn等 强化 Si, Mn, Cr, Mo, V（焊缝低碳）。
（三）
气孔问题 CO气孔—脱氧不足（形成原因？ ）。2 N2气孔—保护不良 。3 H2气孔--污染 。
第五章
钨极氩弧焊
一、1基本原理: 以钨材料或钨的合金材料做电极，在惰性气体保护下进行的焊接.2.应用 :无材料、位置的限制，一般适用于焊接板厚小于6mm的工件，或用于工件的打底焊，以保证单面焊双面成形 。
第七章
电阻焊
一 电阻焊的基本原理 电阻焊是利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，同时对焊接处加压完成焊接的一种方法
二 1点焊 将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊件时产生的电阻热熔化母材金属，冷却后形成焊点
四热量及其传递？
五、金属材料电阻焊的焊接性是指材料对焊接加工的适应性。
焊接性受材料特性、焊接方法、结构类型及使用要求四个因素的影响。
（一）材料的导电、导热特性
（二）
材料的高温、常温强度
（三） 材料的线膨胀系数
（四）
材料与电极粘损倾向
（五）
材料的热敏感性
六点焊循环
1、预压（F>0,I=0）;
2、焊接 （ F＝Fw，0,I=Iw ）
3、维持（ F>0 ,I=0 ）
4、休止（ F＝0,I=0
七 对焊对焊分为电阻对焊和闪光对焊两种。
八
闪光对焊过程分析：
连续闪光对焊焊接循环由闪光、顶锻、保持、休止等程序组成。预热闪光对焊则在其焊接循环中上设有预热程序。
第九章 金属焊接性基础
一、金属焊接性的定义： 金属材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力
1 金属的焊接性能包括两方面的内容：工艺性能；使用性能。工艺性能
：工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。包括热焊接性和冶金焊接性两方面。
1）
热焊接性是指焊接热过程对焊接热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度，它用于评定被焊金属对热作用的敏感性。2）冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度，它包括合金元素的氧化、还原、蒸发、氢、氧、氮的溶解，对气孔、夹杂、裂纹等缺陷的敏感性。
使用性能：
使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各种使用性能的程度，其中包括常规的力学性能，低温韧性，高温蠕变，疲劳性能，持久强度，以及抗腐蚀性和耐磨性等。
二、影响焊接性的因素
1. 材料因素
母材、焊接材料
2. 工艺因素
焊接方法、焊接工艺参数和焊后热处理等
3 . 设计因素
结构形式、接头形式、接口断面的过渡、焊缝的位置，以及某些部位焊缝的集中程度造成多向应力的状态等
4. 服役条件
工作温度、受载类别和工作环境等。 三
钢焊接性判据 ： 1 碳当量法
2 冷裂纹敏感指数（Pc）。
四、常用焊接性试验方法 ：
（一）
斜Y形坡口焊接裂纹试验法主要用于评定母材金属焊接热影响区的冷裂纹倾向。
（二）
插销试验是测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法插销试验的。
基本原理是：
根据产生冷裂纹的三大因素（即钢的淬硬倾向、氢的行为和局部区域的应力状态），以定量的方法测出被焊钢焊接冷裂纹的“临界应力”，作为冷裂纹敏感性指标。
第十章
合金结构钢及铸铁的焊接
二、合金结构钢焊接性分析
1、结晶裂纹
1） 热轧正火钢不容易出现热晶裂纹；
2 ） 低碳调质钢焊缝中的结晶裂纹倾向较小
。3） 中碳调质钢有较大的结晶裂纹的倾向
2、液化裂纹主要取决于Mn/S比和含碳量。高镍低锰的高强钢种，液化裂纹倾向较大。此外，液化裂纹的倾向随热输入的增大而增加。
3、冷裂纹高强钢焊接时，随着钢种强度级别的提高，产生冷裂纹的倾向增大。产生冷裂纹的主要因素是：焊缝中的扩散氢含量、接头的拘束程度以及金属的淬硬组织。
4、
再热裂纹
5、
层状撕裂
6、热影响区性能
1）、焊接热影响区的脆化
2）、焊接热影响区的软化
三
铸铁的焊接 1 铸铁焊接主要应用于以下方面：
1、铸造缺陷的补焊
2、损坏铁铸件的补焊
3、零件的生产
2铸铁的种类按照石墨形态与基体组织的不同，把铸铁分为以下几类： 1）、灰铸铁 2）、可锻铸铁
3）、球墨铸铁 4）、白口铸铁
5）、
蠕墨铸铁 四
灰铸铁的焊接性
1 、焊接接头白口及淬硬组织
1）
焊缝区焊缝主要由共晶渗碳体、二次渗碳体及珠光体组成，即焊缝基本为白口铸铁组织。
2）
半熔化区该区域很窄，温度处于液相线和固相线之间，其范围为1150～1250℃，是固相奥氏体与部分液相并存的区域。该区冷却速度快，有些组织转变为马氏体或莱氏体或二次渗碳体等，形成白口。
3）
奥氏体区该区处于共晶转变温度下限与共析转变温度上限之间，加热温度范围约为820～1150℃，此区无液相出现。加热后冷却时，如果冷却速度较快，会从奥氏体中析出一些二次渗碳体，在共析转变快时，奥氏体转变为珠光体类型的组织；冷却更快时，会产生马氏体与残余奥氏体。由于以上的原因，该区硬度比母材有一定的提高。
2、焊接裂纹
铸铁焊接时出现的裂纹可分为冷裂纹和热裂纹两类。
1）
冷裂纹
（1）
焊缝中的冷裂当焊缝为铸铁型时，较易出现这种裂纹。当采用异质焊接材料焊接，使焊缝成为奥氏体、铁素体或铜基焊缝时，由于焊缝金属有较好的塑性，配合采用合理的冷焊工艺，焊缝金属不易出现冷裂纹避免措施：对焊件进行整体加热（550～700℃），使温差减小，降低焊接应力；采用加热减应区法降低补焊处所受的应力。
（2）
热影响区的冷裂纹该种裂纹多数发生在含有较多渗碳体及马氏体的热影响区，在某些情况下也可能发生在离熔合线稍远的热影响区。
避免措施：对焊件进行整体预热，使温差减小，降低焊接应力；
裁丝法
2）
热裂纹当采用低碳钢与镍基铸铁焊条冷焊时，则焊缝较易出现属于热裂纹的结晶裂纹避免热裂纹的措施：冶金措施：通过调整焊缝化学成分，使其脆性温度区间缩小；加入稀土元素，增强脱S、P反应，以及使晶粒细化等途径，以提高焊缝的抗热裂纹性能。工艺措施：采用正确的冷焊工艺，使焊接应力降低；使母材中的有害杂质较少熔入焊缝。
第十一章 耐热钢、不锈钢的焊接
二 不锈钢腐蚀失效形式
不锈钢的主要腐蚀形式有均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力开裂等五种。
第十二章
常用有色金属的焊接
一
1、根据合金的成分和生产工艺不同将铝合金分为两类：变形铝合金和铸造铝合金。成分小于D点的合金——变形铝合金。成分大于D点的合金，由于凝固时发生共晶反应，熔点低、流动性好，适于铸造——铸造铝合金。 2、在变形铝合金中，成分小于F点的不能热处理强化——称为不能热处理强化的铝合金，而成分位于F与D之间的合金，其固溶体成分随温度而变化，可进行固溶强化+时效处理强化——称为能热处理强化的铝合金。
二
铝及其合金的焊接性 铝及其合金焊接时主要问题有：
1、氧化问题
2、热裂纹问题
3、气孔问题
4、高强度铝合金接头失强、弱化问题
5、耐蚀性下降问题三
铜及铜合金的焊接性较差，主要表现为以下几个方面：
（一）
焊缝成形能力差熔焊铜及大多数铜合金时容易出现难熔合、坡口焊不透和表面成形差的外观缺陷
（二 ）
焊缝及热影响区热裂倾向大也易形成低熔点共晶。线膨胀系数和收缩率都比较大，而且导热性强，热应力大。
（三）
容易形成气孔
扩散气孔
反应性气孔
（四）
焊接接头性能下降
四
钛及钛合金的焊接性
（一） 焊接接头的污染
（二） 焊接接头组织和性能的变化
（三） 容易形成气孔
（四）
裂纹倾向大
