目的和要求
了解熔焊的基本过程；
理解接头性能对焊接质量的影响； 了解常用焊接方法，理解手工电弧焊的基本原理，特点 和应用；
了解现代焊接方法的特点和应用； 了解常用金属材料的焊接性能，掌握碳钢、低合金钢的 焊接方法和焊接性能；
掌握焊接的结构工艺性，能选择简单焊件的材料，焊接 方法，接源自形式及焊缝布置。第四章 焊 接
二、焊接成形的分类
1．熔化焊： 电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气 体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光 焊、等离子弧焊等
2．压力焊： 电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、 爆炸焊、高频焊、扩散焊等
3．钎焊： 软钎焊、硬钎焊
三、焊接的应用
三、焊接的应用
三、焊接的应用
三、焊接的应用
四、焊接的优点
④ 部分相变区 在热影响区内发生部分相变的区域。 加热温度： AC3~AC1 力学性能较母材稍差。 力学性能最差的区域： 熔合区和过热区
3. 影响焊接接头性能的因素 （1）焊接材料——构成焊缝金属 （2）焊接方法：热源特性、机械保护效果 （3）焊接工艺：焊接电流、电压、焊接速度、线能量E
E I U
V
E——线能量I/cm， I/U/V——焊接电流A/电弧电压V/焊接速度cm/s η——有效热系数（0.66～0.85）、（0.90～0.99）
（4）焊前预热、焊后热处理（正火）
第三节 常用焊接方法 熔化焊
一、焊条电弧焊 特点
(1)设备简单、应用灵活方便。 (2)劳动条件差、生产率低、质量不稳定。
[H]
扩散氢 氢脆
例一：二战期间，美国250艘船断裂事故，10艘在平静港湾突然 一断为二。
例二： 60年代初，美国北极星导弹试验多次发生爆炸事故。 调查：壳体材料常规强度没有问题，在爆炸碎片中发现裂纹。
焊接时要采取措施 1. 减少有害气体进入熔池； 2. 渗入合金元素； 3. 清除已进入熔池的有害元素。
焊接过程
①引弧 ② 形成熔池 ③形成焊缝
1．接头 牢固、封性好。
2．可化大为小、以小拼大。
3．可实现异种金属的连接。 4．重量轻、加工装配简单。
5．焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
五、焊接的不足
1．不可拆卸。
2．焊接接头性能下降。
3．焊接残余应力和焊接变形。 4．焊接缺陷。
第二节 熔焊过程与接头性能
一、熔 焊 过 程
热源——在焊条末端和工件两极之 间的气体介质中，产生强烈而持久 的放电现象。
加热温度： T液~T固
强度、塑性、韧性极差，是 裂纹和局部脆断的发源地。
② 过热区 在热影响区内具有过热组 织或晶粒显著粗大的区域。 （1-3mm）
加热温度： T固~1100 ℃ 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。
③ 正火区
在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm） 加热温度： 1100 ℃~AC3 力学性能优于母材。
各部分加热和冷却均不同步
受母材的约束
产生内应力→变形→裂纹
Ⅰ
Ⅱ L0
焊接应力状态： 焊缝区域—拉应力 两侧冷金属—压应力 焊接变形：焊件整体缩短 L’
焊接变形的基本形式 (a)收缩变形 (b)角变形 (c)弯曲变形 (d)扭曲变形 (d)波浪形变形
焊接应力与变形的防止
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。
2. 熔化焊的热过程 1） 加热速度、冷却速度
(100~500℃/s) 2） 最高加热温度Tm 3） 过热区停留时间t过 4） 关键区停留时间t8/5
影响热循环的因素： 理想的焊接热循环：
3.焊接熔池的结晶过程 柱状树枝晶——垂直 于熔壁，晶柱轴线向中心。 产生偏析（a）、（b） 容易开裂。 4.焊接应力与焊接变形
第一节 概 述
一、金属焊接成形
用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结 合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。
铆接与焊接（图示）
第四章 焊 接
第一节 概 述
一、金属焊接成形
用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结 合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。
5.焊接裂纹——最危险的缺陷
(1)热裂纹——发生在焊缝区 在高温下（固相线附近），P、S等低熔点杂质在晶界出形 成液态膜，受焊接力影响发生开裂。 严格控制焊缝成分P、S↓，Ni、Co、Mn↑, 减小焊接应力。
(2)冷裂纹——发生在钢材Ms以下 淬硬的脆性组织、焊接应力及扩散氢 合理选材，例如钢材的碳当量CE 改善焊接工艺：1)、5) 、6)——改进热过程 2)、3) 4) 、 5) ——减少氢含量 7) ——去除应力
二、焊接接头的性能
焊接接头
焊缝区 焊接热影响区
1. 焊缝的组织与性能
熔池金属冷却结晶所形成的
铸态组织。 晶粒粗大，成分偏析、不致密
可调整化学成分，有害元素较低 性能与母材接近(冲击韧性较差)
2. 热影响区和熔合区
焊缝两侧的母材，由于焊
接热的作用，其组织和性 能发生变化的区域。
① 熔合区
是焊缝和母材金属的交界区。 （0.1-1mm）
3 )空气对焊缝的影响严重 (1) O2 ： O2 [O] C+[O] CO
Fe+ [O] FeO
Mn+ [O] MnO Si+ [O] SiO2 ①合金元素被烧损；
氧化的结果 ②焊缝产生夹渣的缺陷；
③形成CO气孔。
2）N2 ： N2
[N]
Fe+[N] Fe4N 使接头的塑性、韧性下降。
3）H2 ： H2
加热——形成熔池——冷却、结晶
包括：冶金过程、热过程、结晶过程
焊条
-
焊接电弧
工件
d
+
1. 冶金过程（金属的熔炼） 阴极区：2400k 36% 阳极区：2600k 42% 弧柱区：5000~8000k 21%
1 ) 熔池金属温度高于一般冶金温度 (2000k) 使金属元素强烈蒸发、烧损。
2 )熔池金属冷却快，处于液态的时间短 －－10s 化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。
2）合理选择焊接顺序。
1
①（Ⅰ—Ⅱ）—Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ2
②（Ⅰ—Ⅲ） （Ⅱ—Ⅲ）
3
2
Ⅲ
3
4
2
1
2
1—4—3—2
1
4
1—2—3—4
Ⅰ
Ⅱ1
Ⅲ
3）锤击或碾压焊缝 4）采用小能量、多层焊
5）焊前预热（150 ℃ ~350 ℃） 6）焊后热处理（去应力退火）
可消除应力80%左右 7）反变形法
3 2 1
4 5 6
1— 4 — 5 — 2 — 3 — 6