起重机检验基础-3焊接知识

涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,1,主讲人：许志沛 Email: xzp_xnjdsina.com 西南交通大学 机械工程学院,起重机检验员资格培训课程 起重机械专业基础知识(4) (上课时，请将手机改至振动或静音！),涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,2,起重机检验员资格培训课程 起重机械专业基础知识 (上课时，请将手机改至振动或静音！) 课间休息10分钟,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,3,主要教学内容,第1章 力学基础知识 第2章 金属材料和热处理知识 第3章 焊接知识 第4章 无损检测知识 第5章 机械零件与传动知识(明天上午) 第6章 液压系统与气压系统(明天上午) 第8章 防爆基础知识(明天上午),涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,4,第3章 焊接知识,§3.1 焊接基础知识 §3.2 焊接工艺评定及焊接工艺规程 §3.3 焊接应力及变形 §3.4 焊接质量及检验 §3.5 起重机械焊接要求,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,5,§3.1 焊接基础知识,3.1.1 焊接的定义与分类 将两块分离的金属其接头部分局部加热到熔化或半熔化状态，采取施加压力或不加压，或填充其他金属，利用原子间的扩散与结合等方法使它们连接成整体的过程称为焊接。 在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力而完成焊接的方法称为熔化焊，也称熔焊，常用的熔化焊方法有电弧焊、气焊、电渣焊等. 熔化焊焊接具 有强度高、紧密 性好、工艺简单、 操作方便、重量 轻和劳动强度低 等优点，其中电 弧焊广泛用于起 重机结构修造,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,6,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.1 手工电弧焊（焊条电弧焊） 1. 手工电弧焊特点 手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，将焊条及部分焊件熔化而形成焊缝的焊接方法。 手工电弧焊设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊 接，可以焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢等各种材料，在设 备制造中应用十分广泛，如 钢板对接，钢结构腹板与翼 板的连接及各种结构件连接， 都可用手工电弧焊。 缺点是生产效率低，劳动强 度大，对焊工的技术水平及操 作要求较高。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,7,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.1 手工电弧焊（焊条电弧焊） 2. 手工电弧焊设备 常用的手工电弧焊电源有交流电焊机、旋转式直流电焊机和硅整流式直流电焊机三种。 3. 手工电弧焊焊条 涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极称为焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。 （1）焊芯 焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯的作用为： 作为电极产生电弧； 焊芯在电弧的作用下熔化后，作为填充金属与熔化了的母材混合形成焊缝 （2）药皮 涂敷在焊芯表面的有效成分称为药皮。药皮作用为： 稳弧作用 药皮含有稳弧物质，可保证电弧容易引燃和燃烧稳定,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,8,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.1 手工电弧焊 3. 手工电弧焊焊条（2）药皮 保护作用 药皮熔化后产生大量气体笼罩电弧区和熔池，基本上能把熔化金属与空气隔绝开，保护熔融金属，熔渣冷却后，在高温焊缝表面上形成渣壳，可防止焊缝表面金属不被氧化并减缓焊缝的冷却速度，改善焊缝成形； 冶金作用 药皮中加有脱氧剂和合金剂，通过熔渣与熔化金属的化学反应，可减少氧、硫等有害物质对焊缝金属的危害，又由于电弧高温，焊缝金属中所含某些合金元素被烧损(氧化或氮化)，会使焊缝的力学性能降低。通过在焊条药皮中加入铁合金或纯合金元素，使之随药皮熔化而到焊缝金属中去，以弥补合金元素烧损，使焊缝金属获得符合要求的力学性能； 改善焊接的工艺性能 通过调整药皮成分，可改变药皮的熔点和凝固温度，使焊条末端形成套筒，产生定向气流，有利于熔滴过渡，可适应各种焊接位置的需要； 焊条药皮组成物按其作用不同可分为：稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀渣剂、粘结剂和增塑剂八类。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,9,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.1 手工电弧焊 3. 手工电弧焊焊条 （3）焊条的种类 焊条根据用途可分为：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铬和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、堆焊焊条、铝及铝合金焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铸铁焊条和特殊用途焊条等。 如按焊条药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同又可分为：碱性焊条(熔渣碱度>1.5)和酸性焊条(熔渣碱度<1.5)两大类。 （4）手工电弧焊焊接规范 焊接规范是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接工艺参数的总称。手工电弧焊时，焊接规范主要包括焊接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊机种类和极性、焊接速度、焊接层数等。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,10,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.1 手工电弧焊 3. 手工电弧焊焊条 (5)手工电弧焊的焊接位置 手工电弧焊可以在不同的位置进行操作。熔焊时，焊接接头所处的空间位置称为焊接位置,GBT3375焊接术语中用倾角和转角两个参数来划分不同的焊接位置。其中平、立、横、仰是四种基本焊接位置。 图3.2 为对接焊缝和 角焊四种基本焊接位置 的示意图。共列出了七 种焊接位置，在这七种 位置所进行的焊接： 平焊、立焊、横焊、仰 焊、平角焊、立角焊、 仰角焊。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,11,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.2 埋弧自动焊 1埋弧自动焊的特点 焊接过程中，主要的焊接操作如引燃及熄灭电弧、焊条(焊丝) 送进及移动，或工件等都由机械自动完成时称为自动电弧焊。而电弧被掩埋在焊剂层下面燃烧并实施焊接的，叫做埋弧自动焊或称熔剂层下自动焊，通常简称埋弧焊，如图3.3 所示。 埋弧自动焊有下列优点： （1）埋弧自动焊能采用大的焊接电流，电弧热量集中，熔深大，焊丝可连续送进，因此其生产率比手工电弧焊高5l0 倍。 （2）埋弧自动焊施焊中看不到弧光，焊接烟雾也很少，又是机械自动操作，因而劳动条件得到了很大改善。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,12,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.2 埋弧自动焊 1埋弧自动焊的特点 埋弧自动焊有下列优点： （3）埋弧自动焊热量集中，焊接金属飞溅损失小，没有废弃的焊条头，工件厚度薄时, 还可以不开坡口，可节省焊材和电能。 （4）由于焊剂和熔渣严密包围着焊接区，避免了空气的侵入。而较高的焊速减小了热影响区的尺寸，焊剂和熔渣的复盖减慢了焊缝的冷却速度，这些因素都有利于使焊接接头获得良好的组织与性能。同时，自动操作使焊接规范参数稳定，焊缝成分均匀，外型光滑美观，因而焊接质量良好、稳定。 埋弧自动焊的缺点：设备比较复杂昂贵、焊接位置受到限制，一般只能在平焊位置焊接、又由于电弧不可见，因而对接头加工与装配要求严格。 埋弧自动焊常用于焊接长的直线焊缝及大直径圆筒构件的环焊缝 2埋弧自动焊的焊丝与焊剂（一般了解） 3埋弧自动焊焊接规范（一般了解）,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,13,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.3 二氧化碳气体保护焊 以二氧化碳气体作为保护气体，依靠焊丝与工件之间产生的电弧热熔化焊丝和工件金属的电弧焊接方法，叫二氧化碳气体保护焊，简称C02保护焊。形成焊接接头。(如图3. 4 所示)。 特点：生产效率高， C02保护焊穿透力强，熔深大、而且焊丝熔化率高，所以熔敷速度快、生产效率可比手工电弧焊高3 倍； （2）焊接成本低， C02保护焊的成本只有埋弧焊与手工电弧焊成本的40%-50%； （3）消耗能量低，C02保护焊和药皮焊条相比3mm厚钢板对接焊缝，每米焊缝用电降30%，25mm钢板对接焊缝时用电降60% （4）适用范围宽，不论何种位置都可焊接，薄板可焊到1mm，最厚几乎不受限制（采用多层焊）。而且焊接速度快、变形小； （5）抗锈能力强，焊缝含氢量低抗裂性能强； （6）焊后不需清渣，引弧操作便于监视和控制，有利于实现焊接过程机械化和自动化。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,14,§3.1 焊接基础知识,3.1.2 常用焊接方法 3.1.2.4 氩弧焊 以惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法。电弧发生在电极与焊件之间，在电弧周围通以氩气，形成连续封闭气流，保护电弧和熔池不受空气的侵害。而氩气是惰性气体，即使在高温之下，氩气也不与金属发生化学作用，且不溶解于液态金属，因此焊接质量较高。如图3.5 所示。 氩弧焊优点：（1）适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良： （2）电弧和熔池用气体保护，清晰可见，便于实现全位置自动化焊接； （3）电弧在保护气流压缩下燃烧，热量集中，熔池较小，焊接速度较快，热影响区较小，工件焊接变形较小； （4）电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，成形美观。 缺点：其使用的氩气成本较昂贵，设备和控制系统比较复杂，钨极氩弧焊的生产效率较低，且只能焊薄壁构件。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,15,§3.1 焊接基础知识,3.1.3 焊接接头及常用钢材的焊接 3.1.3.1 焊接接头形式 焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分，而焊接接头则是由两个或两个以上零件用焊接组合或已经焊合的接点。 检验接头性能应考虑焊缝、熔合区、热影响区甚至母材等不同部位的相互影响，焊缝和焊接接头的型式关系见图3.6。 焊缝形式：对接焊缝、角焊缝、槽焊缝、端接焊缝以及塞焊缝。 焊接接头形式：对接接头、角接接头、T 形接头、端接接头、搭接接头、塞焊搭接接头、十字接头、槽焊接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头、锁底接头等共12 种形式。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,16,§3.1 焊接基础知识,3.1.3 焊接接头及常用钢材的焊接 3.1.3.2 焊接接头的组成 下图3.7 是以对接焊缝为例来说明焊接接头的组成，其中12 是焊缝，2 是熔合区，23 是热影响区。 熔合区是焊接接头中焊缝与母材的过渡区域，由于其过渡区域很窄，曾被称为熔合线，该区域是刚好被加热到熔点与凝固温度之间的部分。 热影响区则是在焊接过程中， 母材受焊接热量影响发生了金相 组织及材料力学性能变化的部分。 3.1.3.3 焊接接头的组织和性能 焊接接头中，焊缝的形成是金属由高温下液态冷却至常温时的固态状。此间金属经历了两次结晶，首先是从液相转变至固相的一次结晶过程，其次是固相态下的组织转变的二次结晶过程。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,17,§3.1 焊接基础知识,3.1.3 焊接接头及常用钢材的焊接 3.1.3.4 常用钢材的焊接 1低碳钢的焊接 Q235、10、15、20 等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于0.25，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，采用任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。 由于施焊条件、结构形式不同，焊接时需注意问题： （1）在低温环境下焊接厚度大、刚度大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹； （2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。 低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电阻焊。 采用电弧焊时，焊接材料的选择参见表3.1。,涉有争议 恕不翻录,起重机械专业基础知识-许志沛主讲,18,§3.1 焊接基础知识,3.1.3 焊接接头及常用钢材的焊接 3.1.3.4 常用钢材的焊接 2中碳钢的焊接 焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量，降低裂纹倾向。 3低合金高强度钢的焊接 低合金钢的含碳量较低，对硫、磷控制较严，焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊均可用于此类钢焊接，以焊条电弧焊和埋弧焊较常用； 选择焊接材料时，通常从等强度原则出发，为提高抗裂性，尽量选用碱性焊条和碱性焊剂，对不要求焊缝和母材等强度的焊件，亦可选择强度级别略低的焊接材料，以提高塑性，避免冷裂 Q295 钢可选用E43××型焊条，焊丝选用H08、Hl0MnA；Q345 选用E50××型焊条，焊丝选用H08A、H08MnA、Hl0Mn2。,