8.1 焊接的基本原理
三、焊接热循环和焊接接头的组成
影响焊接质量的主要 参数是加热速度、最 高加热温度、高温 （1100℃以上）停 留时间和冷却速度。
焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。
8.1 焊接的基本原理
四、焊接接头的组织和性能
（1）焊缝组织是铸态组织，故晶粒粗大、成分 偏析，组织不致密。但由于焊丝本身的杂质含 量低及合金化作用，所以焊缝金属的力学性能 一般不低于母材。
8.2 常用电弧焊方法
（2）焊条的分类 ① 焊条按熔渣的化学性质分为两大类： 酸性焊条和碱性焊条 ② 焊条按用途可分为十一大类： 碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热 钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、 铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、 铝及铝合金焊条、特殊用途焊条。
8.2 常用电弧焊方法
角变形
弯曲变形
扭曲变形
波浪变形
8.1 焊接的基本原理
(3)预防焊接变形的工艺措施 （1）焊前预热，焊后处理 （2）选择合理的焊接顺序
① 尽量使焊缝能自由收缩，这样产生的残余应 力较小。 ② 采用分散对称焊工艺，长焊缝尽可能采用分 段退焊或跳焊的方法进行焊接
（3）加热减应区 （4）反变形法
（5）刚性固定法
第8章 焊接与胶接成形
概
焊 接
述
通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填 充材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。
特 点
节省金属、减轻结构重量、密封性好、改善劳 动条件、提高产品质量，易实现机械化和自动化生产。
焊接方法
8.1 焊接的基本原理
一、焊接电弧
由焊接电源供给、具有一定电压的两极间或电极 与母材间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象 称为焊接电弧。 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成
8.2 常用电弧焊方法
一、手工电弧焊
焊条电弧焊过程
8.2 常用电弧焊方法
• 手工电弧焊电源种类 常用手工电弧焊电源有交流弧焊机、 直流弧焊机和逆变焊机。
8.2 常用电弧焊方法
• 焊条
（1）焊条的组成和作用 焊条由心部的金属焊芯和表面药皮涂层组成。 焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又 熔化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。 焊芯的质量直接影响焊缝的质量。 药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在 焊接过程中造气造渣，起保护作用，防止空气进入焊 缝，防止焊缝高温金属被空气氧化。
（3）焊条的选用
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若按强度等级和化学成分选用焊条： ① 焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一 般选用与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成 分相同或相近。 ② 焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。 ③ 焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用 与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。 ④ 焊件的碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊 条。 ⑤ 焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质 量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复 杂，故一般选用碱性焊条。
焊条电弧示意图
8.1 焊接的基本原理
二、焊接过程
熔焊按其所用的焊接热源不同分为电弧焊 （如手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等）、 电渣焊、气焊、等离子弧焊、电子束焊、激光 焊等多种方法。其冶金过程、结晶过程和接头 组织的变化规律是相似的。
8.1 焊接的基本原理
为了保证焊缝的质量，在电弧焊过程中通常会 采取以下措施： （1）在焊接过程中，对熔化金属进行机械保护，使 之与空气隔开。保护方式有三种：气体保护、熔 渣保护和气-渣联合保护。 （2）对焊接熔池进行冶金处理，主要通过在焊接材 料（焊条药皮、焊丝、焊剂）中加入一定量的脱 氧剂（主要是锰铁和硅铁）和一定量的合金元素， 在焊接过程中排除熔池中的FeO，同状、刚度及焊接位置选用焊条： • ① 厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊 条。 • ② 厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊 的结构件，应选用适当的酸性焊条。 • ③ 除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件， 应选用全位置焊条。
8.1 焊接的基本原理
(4) 消除焊接应力和矫正焊接变形的方法
1）消除焊接应力的方法：
① 锤击焊缝 ② 焊后热处理 ③ 机械拉伸法
2）焊接变形的矫正
① 机械矫正法 ② 火焰矫正法
8.2 常用电弧焊方法
• 常用的焊接方法有手工电弧焊、气焊、 埋弧自动焊、气体保护焊、电渣焊、电 阻焊、钎焊等。
• 其他焊接技术如电渣焊、电阻焊、钎焊、 离子弧焊、真空电子束焊、激光焊和扩 散焊等。
8.1 焊接的基本原理
五、焊接应力与变形
（1）焊接应力与变形的产生
焊接应力和变形是同时存在的，当母材塑性较好且结 构刚度较小时，则焊接结构在焊接应力的作用下会产 平板对接时应力和变形的形成过程 生较大的变形而残余应力较小；反之则变形较小而残 余应力较大。
(2)焊接变形的基本形式
变形形式 收缩变形 示意图 产生原因 由焊接后焊缝的纵向（沿 焊缝长度方向）和横向 （沿焊缝宽度方向）收缩 引起 由于焊缝横截面形状上下 不对称，焊缝横向收缩不 均引起 T形梁焊接时，焊缝布置 不对称，由焊缝纵向收缩 引起 工字梁焊接时，由于焊接 顺序和焊接方向不合理引 起结构上出现扭曲 薄板焊接时，焊接应力使 薄板局部失稳而引起
8.2 常用电弧焊方法
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若按焊件的工作条件选用焊条： ① 焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时， 应选用碱性焊条。 ② 焊接承受静载的结构件时，可选用酸性焊条。 ③ 焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时， 应选用酸性焊条。 ④ 焊接在特殊条件（如在腐蚀介质、高温等条件）下 工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。
8.1 焊接的基本原理
（2）熔合区及热影响区的组织和性能
低碳钢焊接接头的组织变化
8.1 焊接的基本原理
改善焊接热影响区组织性能的措施：
（1）低碳钢的焊接结构，用手工电弧焊或埋弧自动焊 时，热影响区尺寸较小，对焊接产品质量影响较小， 焊后可不进行热处理； （2）低合金钢焊接结构或用电渣焊焊接的结构，热影 响区较大，焊后必须进行处理，通常可用正火的方法， 细化晶粒，均匀组织，改善焊接接头的质量； （3）对于焊后不能进行热处理的焊接结构，只能通过 正确选择焊接方法，合理制定焊接工艺来减小焊接热 影响区，以保证焊接质量。