热能与动力机械制造工艺学 陶正良 张华第一篇 工艺基础知识 第2章新.pptVIP

第2章 焊接和切割的工艺基础 本章讲述以下几个问题： 2.1 焊接结构的要求和原则 2.2 焊接方法及设备 2.3 焊接接头及其设计 2.4 切割 2.5 气割 2.6 等离子弧切割 2.7 典型焊接工艺示例 2.1 焊接结构的要求和原则 2.1.1 焊接结构设计的基本要求 2.1.2 焊接结构设计的基本原则 2.1.3 焊接结构选材 2.1.1 焊接结构设计的基本要求 设计的焊接结构应满足下列的基本要求： 1）实用性 2）可靠性 3）工艺性 4）经济性 2.1.2 焊接结构设计的基本原则 1.合理选择和利用材料 (1) 所选用的金属材料必须同时能满足使用性能和加工性能的要求。 (2) 有特殊性能要求部位，可采用特种金属，其余采用能满足一般要求的廉价金属。 (3) 尽可能选用扎制的标准型材和异型材。 (4) 力求提高材料的利用率。 2.合理设计结构形式 (1) 根据强度或刚度要求，以最理想的受力状态去确定结构的几何形状和尺寸。 (2) 重视结构的整体设计，也重视结构的细部处理。 (3) 用简单、平直明快的构造形式。 3.减少焊接量 4.合理布置焊缝 5.施工方便 6.有利于生产组织与管理 2.1.3 焊接结构选材 1.母材的选择 焊接结构选用的材料（即母材）必须是能得到性能优良的焊接接头的材料，也即焊接性能好的材料。 焊接结构常用的钢材有：一般结构用扎制钢材；锅炉、压力容器用钢；不锈钢、耐热钢、低温钢等。 金属的焊接性不仅与材料本身特性有关，而且与焊接材料、焊接方法与工艺、环境条件、焊接工艺参数、可采用的工艺措施等有关。 2.焊接材料的选择 一般根据焊接结构材料的化学成分、力学性能、焊接工艺性、服役环境（有无腐蚀介质，高温或低温等）、焊接结构形状的复杂程度及刚性大小、受力情况和现场焊接设备条件等情况综合考虑。 (1) 考虑母材的力学性能和化学成分 1）碳素结构钢和低合金高强度结构钢的焊接 2）合金结构钢的焊接 3）母材中C、S、P等元素含量较高时，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。 4）重要结构，要求采用低氢型焊接材料。 (2) 考虑焊件的工作条件和使用性能。 在高温或低温条件下工作的焊件，应选用耐热钢焊条及低温用钢焊接材料。 接触腐蚀介质的焊件，应选用不锈钢或其他耐腐蚀的焊接材料。 承受振动载荷或冲击载荷的焊件，除保证抗拉强度外，还应选用塑性和韧性较高的低氢型焊接材料。 (3) 考虑焊件几何形状的复杂程度、刚性大小、焊接坡口的制备情况及焊缝位置。 (4) 考虑操作工艺性、设备及施工条件。 (5) 考虑劳动生产率和经济合理性 2.2 焊接方法及设备 2.2.1 焊接方法简介 2.2.2 焊接设备 2.2.1 焊接方法简介 1．电弧焊 包括有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。 2．电阻焊 包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。 3．高能束焊 包括电子束焊和激光焊。 4．钎焊 2.2.2 焊接设备 1．焊条电弧焊(SMAW)焊接设备 (1) 基本电路 图2-1是焊条电弧焊的基本电路。 （2）弧焊电源 1) 电源种类与比较 2）电源的选择 焊条电弧焊要求电源具有陡降的外特性、良好的动特性和合适的电流调节范围。 (3) 焊条 1) 焊条的组成及作用 焊条由焊芯和药皮（涂层）组成。 2）焊条分类、型号和牌号 a.焊条分类 按熔渣性质分类：酸性焊条和碱性焊条两大类。 按焊条用途分类：结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、低温焊条等等。 按焊条性能分类：超低氢焊条、打底焊条和铁粉高效焊条等。 b.焊条型号 具体的表示方法和表达的意义可见各类焊条相对应的国家标准的规定。 c.焊条牌号 3）常用钢材的焊条选用 2. 埋弧自动焊(SAW)焊接设备 (1) 埋弧焊实施过程 a.焊接电源接在导电嘴和工件之间用来产生电弧； b.焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区； c.颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊缝接口区； d.焊丝及送丝机构、焊剂漏斗和焊接控制盘等通常装在一台小车上，以实现焊接电弧的移动。 (2) 埋弧焊电源 埋弧焊电源有交流电源和驱动式弧焊机，可提供平特性、缓降特性、陡降特性、垂降特性的输出。交流电源通常弧焊变压器类型，一般提供陡降特性的输出。 a. 直流平特性与缓降特性电源。 b. 直流垂降特性与陡降特性电源。 c. 交流电源。 (3) 埋弧焊材料 焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从普通碳素钢到高级镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。 a.焊丝 埋弧焊使用的焊丝有实心焊丝和药芯焊丝两类