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,焊接知识培训 焊接与锻热公司 王宏正,第一章 焊接基本知识 在机床结构件的焊接制造过程中，常常涉及机械制图、金属材料、焊接材料。焊缝符号、可焊性估算及焊接检验等基本知识，只有领会并掌握以上各方面的相关知识，才能提高工艺技术理论和产品结构设计水平，生产出高水平的产品。,第一节 机械制图基本知识 图纸，做为通用工程语言，之所以能被普遍领会并接受，是因为每张图纸的产生都必须遵循一定的机械制图规则，现对金属结构件常涉及到的有关机械制图的基本知识介绍如下：,基本视图： 机件向基本投影面投影所得的视图叫基本视图。基本投影面规定为正六面体的六个面，在同一张图纸内按下图配置视图时，一律不标注视图名称。如下图所示.如不能按下图配置视图时，应在视图的上方标出视图的名称“某向”，在相应的视图附近用箭头指明投影方向，并注上同样的字母。如图1-2所示。,图12,斜视图： 机件向不平行于任何基本投影的平面投影所得的视图叫斜视图。斜视图一般在视图的上方标出视图的名称“某向”在相应的视图附近用箭头指明投影方向，并注上同样的字母（图1-3）。必要时也配置在其它适当位置。为不引起误解，允许将图形旋转，标注形式为“某向旋转”如图1-4所示。,分件的对称性与互换性 焊接构件的生产中，由于横梁、底座等构件的结构特点，往 往在构件的四角处出现形状完全相同、或近似相同、或看似 相同实际不同的分件，其互换与否直接影响分件在固定位置 的取舍，了解其互换性非常重要。 1.全对称分件：此种分件上下、前后两个方向完全对称。如 图1-5（a）所示，此种全对称分件可任意互换于构件四角， 图纸通常处理成一个分件即可。 2.部分对称件：此种分件只对一个方向轴向对称，如图1-5 （b）所示，此种分件往往分布于构件的对角线两端部。在 分件图中用虚线标出另外的对称部位，并在技术要求中注明： 此分件每台4件2件孔按图示做出，另2件孔按图示虚线做出 等。部分对称件常常在备料、组装过程中出现问题，应该引 起足够重视。,3.不对称分件：此种分件在构件中只有唯一的位置。因其不对称性，其放置的方向和位置均是唯一的。在构件组装时因不对称分件的存在，使构件具有一定的方向性。如：压力机缸体底板进气孔的存在与上两个对称半圆法兰的唯一固定位置。如图1-6所示：在1#与2#组装时因2#圆筒的对称性，1#2#可任意组装而无方向性，但当组装3#时，就必须考虑3#t与1#进气孔的相对定位位置，过去生产的缸体中，此处出错已有2-3次。,工件的对称性讨论：,刀具找正的含义及应用 构件图中常常出现某处刀具找正的要求，所谓 刀具找正，就是构件在机加工阶段对需刀具找正部位走刀，也许加工基本金属，也许保留黑 皮。刀具找正的目的在于此刀具找正空间以后有其 它构件占用或通过该空间。为防止发生部件之间的 干涉而采取的一项图纸约定要求，在焊件生产阶 段，对刀具找正分件不留机加工余量，对于焊接构 件，一般对刀具找正部位按正偏差处理，有时通过 必要的支撑保证刀具找正部位的空间要求。如摇杆 等。,第二节 常用金属材料的牌号、机械性能、用途等 金属结构件通常由金属材料焊接而成，正确掌握各 种常用金属材料的牌号，机械性能，用途，热处理及可焊性 等方面的知识，对顺利生产合格的金属结构件非常重要。 常用金属材料的牌号 碳素结构钢牌号表示方法和代号。 钢的牌号由代表屈服强度的字母、屈服强度值、质量等 级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成： 例如：Q235-AF等 其中屈服强度值随供货板厚变化，一般板较薄时，屈服强度 较高（16，s235），当板较厚时，屈服强度较低 （100，s200）。,钢的分类 一、黑色金属、钢和有色金属 在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。 1、黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。 2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。 3、有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。,二、钢材的分类 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下几种： 1、按品质分类 (1) 普通钢（P0.045%，S0.050%） (2) 优质钢（P、S均0.035%） (3) 高级优质钢（P0.035%，S0.030%） 2.、按化学成份分类 (1) 碳素钢：a.低碳钢（C0.25%）；b.中碳钢（C0.250.60%）；c.高碳钢（C0.60%）。 (2) 合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量5%）；b.中合金钢（合金元素总含量510%）；c.高合金钢（合金元素总含量10%）。 3、按成形方法分类：(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。 4、按金相组织分类 :珠光体钢、铁素体钢、奥氏体钢等。,相关术语 1 碳钢 碳钢也叫碳素钢，是含碳量wc小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。 一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低。 2 碳素结构钢 这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含s、P的量依次降低，钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F，或“b”者为镇静钢。例如Q235-AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢。,3 优质结构钢 这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数(w10000)。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%；08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08% 4 碳素工具钢 5 易切削结构钢 易切削结构钢是在钢中加入一些使钢变脆的元素，使钢切削时切屑易脆断成碎屑。,6 合金钢 7 普通低合金钢 在大量节约稀缺合金元素(如镍、铬)条件下，通常lt普通低合金钢可顶1.21.3t碳素钢使用，其使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢。 8 工程结构钢 9 机械结构钢 10 合金结构钢 11 合金工具钢,12 造船用钢 由于船体结构一般采用焊接方法制造，所以要求造船钢有较好的焊接性能。此外，还要求有一定的强度、韧性和一定的耐低温及腐蚀性能。 13 桥梁钢 铁路或公路桥梁承受车辆的冲击载荷，桥梁钢要求有一定的强度、韧性和良好的抗疲劳性能，并且对钢材的表面质量要求较高。 14 锅炉钢 锅炉钢主要指用来制造过热器、主蒸气管和锅炉火室受热面用的材料。对锅炉钢的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等。 15 焊条用钢 这类钢是专门供制造电弧焊和气焊焊条钢丝用。 16 不锈钢 不锈耐酸钢简称不锈钢，它是由不锈钢和耐酸钢两大部分组成的。 17 耐热钢,我国钢号表示方法的分类说明 1碳素结构钢 2优质碳素结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。 锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。 沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。,3碳素工具钢 钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。 钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。 锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。 高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。 4合金结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。 钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。,金属的化学性能 金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。,金属的物理性能 金属的物理性能主要考虑： 密度（比重）：=P/V单位克/立方厘米或吨/立方米，式中P为重量，V为体积。在实际应用中，除了根据密度计算金属零件的重量外，很重要的一点是考虑金属的比强度（强度b与密度之比）来帮助选材，以及与无损检测相关的声学检测中的声阻抗（密度与声速C的乘积）和射线检测中密度不同的物质对射线能量有不同的吸收能力等等。 熔点：金属由固态转变成液态时的温度，对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与材料的高温性能有很大关系。,热膨胀性 随着温度变化，材料的体积也发生变化（膨胀或收缩）的现象称为热膨胀，多用线膨胀系数衡量，亦即温度变化1时，材料长度的增减量与其0时的长度之比。热膨胀性与材料的比热有关。在实际应用中还要考虑比容（材料受温度等外界影响时，单位重量的材料其容积的增减，即容积与质量之比），特别是对于在高温环境下工作，或者在冷、热交替环境中工作的金属零件，必须考虑其膨胀性能的影响。 磁性能 吸引铁磁性物体的性质即为磁性，它反映在导磁率、磁滞损耗、剩余磁感应强度、矫顽磁力等参数上，从而可以把金属材料分成顺磁与逆磁、软磁与硬磁材料。 电学性能 主要考虑其电导率，在电磁无损检测中对其电阻率和涡流损耗等都有影响。,金属的工艺性能 金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面： 切削加工性能：反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。 可锻性：反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。,可铸性：反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。 可焊性：反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度，表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等。,钢材的缺陷术语 1 圆度 圆形截面的轧材，如圆钢和圆形钢管的横截面上，各个方向上的直径不等 2 形状不正确 轧材横截面几何形状歪斜，凹凸不平。如六角钢的六边不等、角钢顶角大、型钢扭转等 3 厚薄不均 钢板(或钢带)各部位的厚度不一样，有的两边厚而中间薄，有的边部薄而中间厚，也有的头尾差超过规定 4 弯曲度轧件在长度或宽度方向不平直，呈曲线状 5 镰刀弯 钢板(或钢带)的长度方向在水平面上向一边弯曲 6 瓢曲度 钢板(或钢带)在长度和宽度方向同时出现高低起伏的波浪现象，使其成为“瓢形”或“船形” 7 扭转 条形轧件沿纵轴扭成螺旋状 8 脱方、脱矩 方形、矩形截面的材料对边不等或截面的对角线不等 9 拉痕(划道) 呈直线沟状，肉眼可见到沟底分布于钢材的局部或全长 10 裂纹 一般呈直线状，有时呈Y形，多与拔制方向一致，但也有其他方向，一般开口处为锐角,11 重皮(结疤) 表面呈舌状或鱼鳞片的翘起薄片。 12 折叠 钢材表面局部重叠，有明显的折叠纹 13 锈蚀 表面生成的铁锈，其颜色由杏黄色到黑红色，除锈后，严重的有锈蚀麻点 14 分层 钢材截面上有局部的明显的金属结构分离， 15 气泡 表面无规律地分布呈圆形的大大小小的凸包，其外缘比较圆滑。 16 麻点(麻面) 表面呈现局部的或连续的成片粗糙面，分布着形状不一、大小不同的凹坑。 17 疏松 钢的不致密性的表现。 18 偏析钢中各部分化学成分和非金属夹杂物不均匀分布的现象。 19 过烧 观察经侵蚀后的显微组织时，往往在网络状氧化物周围的基体金属上可看到脱碳组织。 20 脱碳 钢的表层碳分较内层碳分降低的现象称为脱碳。,钢材的交货状态 1热轧状态 钢材在热轧或锻造后不再对其进行专门热处理，冷却后直接交货，称为热轧或热锻状态。 2 冷拉(轧)状态 经冷拉、冷轧等冷加工成型的钢材，不经任何热处理而直接交货的状态，称为冷拉或冷轧状态。 3 正火状态 钢材出厂前经正火热处理，这种交货状态称正火状态。 4 退火状态 钢材出厂前经退火热处理，这种交货状态称为退火状态。 5 高温回火 钢材出厂前经高温回火热处理，这种交货状态称为高温回火状态。高温回火的回火温度高，有利于彻底消除内应力，提高塑性和韧性， 6 固溶处理 钢材出厂前经固溶处理，这种交货状态称为固溶处理状态。这种状态主要适用于奥氏体型不锈钢材出厂前的处理。通过固溶处理，得到单相奥氏体组织，以提高钢的韧性和塑性。,关于铸钢的相关知识：,不锈钢相关知识简单介绍： 化学成分 不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，最大不超过1.2%，有些钢的Wc（含碳量）甚至低于0.03%（如00Cr12）。不锈钢中的主要合金元素是Cr（铬），只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此，不锈钢一般Cr（铬）含量至少为10.5%。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si等元素。,主要分类 不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。 1、铁素体不锈钢：含铬12%30%。其耐蚀性、韧性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。 属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。,2、奥氏体不锈钢：含铬大于18%，还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti、 0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的wC0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至10501150，然后水冷，以获得单相奥氏体组织。,3、马氏体不锈钢：强度高，但塑性和可焊性较差。 马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。,一些常见的热处理相关知识介绍： 1 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上2040度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。 4 时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。 5 固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。,6 时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。 7 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 8 回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 9 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。 10 调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200350之间。 11 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺。,铁碳合金状态图：,铸铁知识介绍 铸铁是含碳量大于2.11（一般为2.54）的铁碳合金。它是以铁、碳、硅为主要组成元素并比碳钢含有较多的锰、硫、磷等杂质的多元合金。有时为了提高铸铁的机械性能或物理、化学性能，还可加入一定量的合金元素，得到合金铸铁。,铸铁的分类 一根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为 1 白口铸铁 碳除少数溶于铁素体外，其余的碳都以渗碳体的形式存在于铸铁中，其断口呈银白色，故称白口铸铁。目前白口铸铁主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。 2 灰口铸铁 碳全部或大部分以片状石墨存在于铸铁中，其断口呈暗灰色，故称灰口铸铁。 3 麻口铸铁 碳一部分以石墨形式存在，类似灰口铸铁；另一部分以自由渗碳体形式存在，类似白口铸铁。断口中呈黑白相间的麻点，故称麻口铸铁。这类铸铁也具有较大硬脆性，故工业上也很少应用。,二根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为 1 灰口铸铁 铸铁中石墨呈片状存在。 2 可锻铸铁 铸铁中石墨呈团絮状存在。它是由一定成分的白口铸铁经高温长时间退火后获得的。其机械性能（特别是韧性和塑性）较灰口铸铁高，故习惯上称为可锻铸铁。 3 球墨铸铁 铸铁中石墨呈球状存在。它是在铁水浇注前经球化处理后获得的。这类铸铁不仅机械性能比灰口铸铁和可锻铸铁高，生产工艺比可锻铸铁简单，而且还可以通过热处理进一步提高其机械性能，所以它在生产中的应用日益广泛。,铸铁名称，代号及牌号表示方法 铸铁名称.代号牌号表示方法实例 灰铸铁HT.HT100 蠕墨铸铁RuTRuT400 球墨铸铁QT.QT400-17 黑心可锻铸铁KHT.KHT300-06 白心可锻铸铁KBTKBT350-04 珠光体可锻铸铁KZT.KZT450-06 耐磨铸铁MT.MT Cu1PTi-150 牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值； 有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。,钢材及焊缝质量的无损检测技术,1、超声波检测技术及原理 超声波检测目前用得最多的方法是脉冲反射法。把脉冲超声波射入被检物的一面，然后在同一面接收从缺陷处反射回来的回波，根据回波情况来判断缺陷。,超声波检测原理,脉冲反射探伤法 (1) 垂直探伤法 (2) 斜射探伤法,垂直探伤法,垂直探伤法,斜射探伤法,存在的困难-没有底面回波（超声波斜向射到底面），不能再用底面回波作为参 考来对缺陷进行定位。 解 决 办 法-用标准试块，把示波屏横坐标调整到适当状态。,斜射探伤法,2、x射线探伤原理 射线照相法是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同，使得射线透过工件后的强度不同，使缺陷能在射线底片上显示出来的方法。,Q235钢的用途及要求 Q235钢被广泛用于金属构件的制造，其中Q235-A类似过去的甲类钢，侧重满足性能要求，但不保证出厂时的钢材的冲击试验合格。 Q235-B钢类似于过去的乙类钢，主要侧重满足化学成分，可以保证出厂时常温冲击试验合格。 Q235-C，Q235-D两种钢，则同时满足材料的机械性能和化学成分两种要求，一般用于重要焊接结构，但这两种钢的成本较高，一般机床结构件不采用。 Q235C保证做0冲击试验合格。 Q235D保证做20冲击试验合格。 机床结构件广泛采用Q235-A钢。,Q235A的机械性能： 抗拉强度（b/MPa）：375-500 伸长率（5/%）： 26（a16mm） 25（a16-40mm） 24（a40-60mm） 23（a60-100mm） 22（a100-150mm） 21（a150mm） 其中 a 为钢材厚度或直径。,Q235A化学成分 C 0.140.22% Mn 0.300.65 Si 0.30 S 0.050 P 0.045,Q235钢的工艺性能 某种材料适用于各种加工工序的难易程度称为该材 料的工艺性能。Q235钢的工艺性能较好。尤其在 气割落料、卷制、成形、焊接方面工艺性能都较好。 一般Q235钢可采用氧乙炔直接切割，清渣较易。 Q235钢因屈服强度较低，较容易进行各种铆件的 卷筒，折弯成形等。又由于Q235钢的C含量及合金 元素都较低，决定了Q235钢的可焊性很好，可以 广泛使用于手工电弧焊，埋弧焊，CO2气体保护焊 等进行焊接生产制造，尤其是Q235钢优良的与异 种金属的可焊性，已被广泛应用于合金齿轮的焊接 生产等。Q235钢在结构件中的应用日益广泛。,焊接材料相关知识介绍 什么是焊接材料：焊接中除被焊母材以外的所用的所有材料。包括：焊条、焊丝、焊剂、保护气体、电极等。 碳钢焊条 最常用的碳钢焊条有两种：E4303和E5016 1.焊条型号说明：例如：,2.焊条的性能 E4303为酸性焊条，其工艺性能比较好。工艺性能包括：引弧、稳弧、成形、脱渣、清理、对电源的影响要求等，具有较好的以上性能。但酸性焊条的机械性能一般，包括熔敷金属的抗拉强度较低，焊缝易产生裂纹，焊缝的塑性及冲击韧性较差等。 E5016为碱性低氢型焊条，其工艺性能较差，除要求焊条焊前必要的烘干以外，对电源也有一定的要求。而且在引弧、稳弧、成形、脱渣、清理等方面都比酸性焊条差。但碱性焊条的机械性能较好，因其有较高抗拉强度，焊缝产生裂纹倾向较小，因氢等有害元素含量较少，焊缝金属塑性，韧性都比酸性焊条要好。,3.焊条的适用范围 E4303酸性焊条普遍用于各结构件的点固焊，各油管，气管的密封焊，各种铆装焊件的成形焊等。因其优良的焊接工艺性能，被广泛应用于结构件的焊接制造。 E5016碱性焊条因具有良好的机械性能被应用于中碳钢的点固焊，45钢导轨的点固焊，中碳钢机件的焊补等。因其较严格的工艺要求如焊前焊条烘干，对电源的严格要求，及较差的工艺性能，一般碱性焊条不用于普通结构件的焊接生产。,三、CO2焊焊丝及保护气体 CO2焊因其快速、高效、焊缝质量好、节省能源、引弧易控制、半自动灵活方便等特点被广泛应用。 CO2焊焊丝牌号表示方法 最常采用的CO2焊焊丝牌号为H08Mn2SiA，其各部含义如下： CO2焊焊丝规格及性能特点 CO2焊焊丝直径分多种规格，其中1.2mm的称为细丝，1.6mm的称为粗丝。过去我公司大多使用1.6mm的粗丝焊，由于焊丝较粗，临界电流较高，熔滴成大颗粒过渡，使焊接飞溅较大，焊缝成形较差，又因焊丝直径较大，易被采用大电流焊接，焊丝熔化较快，常出现熔化的焊丝铁水流到未熔化母材之处而形成未熔合缺陷，所以我公司自SGM项目之后不再使用1.6mm焊丝。 1.2mm焊丝因焊丝直径相对较小，喷射过渡所要求的临界电流不是很高，易实现小颗粒过渡，所以焊缝成形较好，飞溅较小，未熔合等缺陷易得到控制，所以我公司自实施SGM项目以来已全面推广使用1.2mm焊丝。,焊丝中Mn、Si元素的作用 焊丝中Mn、Si元素有三种作用。 联合脱氧作用。由于CO2的高温分解作用，熔池中溶入大量的氧，采用Mn、Si联合脱氧，可在熔池中形成Mn、Si的低熔点熔渣，易浮出熔池而凝固于焊缝表面，Mn、Si的联合脱氧方式效果很好。 焊缝的渗合金。由于CO2焊焊丝中Mn、Si的存在并通过焊接熔化过渡到焊缝金属中，使焊缝形成合金组织。合金组织焊缝具有较高的抗拉强度，较高的机械性能，使CO2焊的应用更加广泛。 补充焊接中的有益元素的烧损。焊接中通过金属液相，气相等的烧损蒸发等，使合金元素损失一部分，在焊丝中增加Mn、Si的含量，补充以上元素的电弧烧损，保证焊缝中元素的理想含量，使CO2焊更具优越性。,CO2气体的纯度要求及提纯方法 CO2气体的纯度对焊接质量影响很大，如气体水分含量过高时，易在焊缝中形成气孔。我公司规定CO2的气体纯度验收标准为99.5%。CO2气体提高纯度，除要求采购优质气体外，通常采用以下两种方法进一步提纯：倒置控水法。将瓶装CO2气瓶出气口朝下倒置，30分钟放水一次，约放水34次后方可正置使用。气路吸湿法。在气瓶出气口处放置硅胶吸湿器，当硅胶吸湿后颜色发生变化后随时取出烘干再用，可有效地保证气体纯度。 此外，当瓶装气体压力小于15Kg以下时，因为其它物质含量增高，规定不得继续使用。,第四节 焊接零件图及焊缝符号表示方法 焊接零件图的含义 用于焊接生产的图纸称为焊接零件图，我公司产品的大部分大件和中件（如立柱、横梁、底座、滑块、缸体、齿轮、支腿等）都是同机加工共用一份图纸和一个件号，只在加工余量等方面区别于机加工用图。板金加工图不涉及机加工方面的内容。我公司学习小松等公司的管理模式，开始实施图号管理，会逐渐改变这种依据工艺余量等内容区别图号的作法。改变焊接零件图与加工用图的落后局面，使焊接零件图真正独立存在并直接指导焊接生产。对于铆装件而言（如压力容器、油箱、梯子、栏杆、走台等），因为铆焊之后无加工工序，所以铆装件的零件图也就是焊接零件图。,焊接符号表示法 有关焊接零件图中所包含的备料、组装及可焊到性、焊接顺序等专业工艺内容将在以后的章节里重点介绍，这里只对焊缝符号表示方法重点讲解。 1.基本符号：基本符号是表示焊缝横截面形状的符号。如V形焊缝为V，带钝边的V形焊缝为Y，单边V形焊缝，角焊缝，塞焊缝等。 2. 辅助符号：辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号。如：表示焊缝表面齐平的符号，表示焊缝表面凹陷符号，表示焊缝表面凸起的符号。基本符号与辅助符号的结合应用实例: 如平面V形对接焊缝，凸面X形，凹面角焊缝。,3.补充符号：补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号。如：表示底部有垫板符号（我公司压力容器图纸中广泛采用）表示三面带有焊缝的符号，表示环绕工件周围焊缝符号，表示在现场或工地上进行焊接的符号 (我公司装配时配焊的需在分件号下注明，但日本小松图中使用为现场焊符号) 基本符号、辅助符号、补充符号的应用实例： 表示在现场沿工件周围施焊角焊缝的符号： 4.各符号在图纸上的位置及相互关系 完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号、补充符号以外，还包括箭头线、基准线、尺寸数据等。各符号在图纸上的位置既相互关系如图1-8（a）（b）所示：,图18,典型符号的理解举例 如图1-9所示焊缝符号标注，对应理解为图1-10的个部分对应尺寸：,图19 图110,焊缝标注理解重点：箭头所指侧的尺寸在基准线的上方，非箭头所指侧的尺寸在基准线的下方。 应该注意：日本小松的焊缝标注方法正好与中国标准相反，应该引起足够重视。 6.坡口焊缝的加强高重视不够。如图1-10所示，156部分焊缝为坡口焊缝的加强高，往往由于意识或技术方面的原因，使这部分加强高不够图纸尺寸，尤其在6的方向上时常不足，造成返修。特别是齿轮等中碳钢焊缝返修需要重新预热等，费工、费能源、很不划算。 等腰角焊缝处理不好。由于焊接规范选用过大或由于焊枪角度不对等多方面原因，实物焊接常使等腰角焊缝出现水平边长，垂直边短的现象，使焊缝有效截面减小，对于外观角焊缝，采用卡船形位焊接法，即将工件两边对称放置使之与地面夹角各为45时平焊使角焊缝获得优良的外观成形。,第五节 材料的焊接性及估算公式 材料的焊接性，也称可焊性，是指材料在某种焊接方法下得到优质焊接接头的能力。常把材料在焊接时形成裂纹和在焊缝区产生脆性的倾向作为衡量材料的可焊性的主要指标。 1.焊接接头：焊接接头包括焊缝金属、熔合区、热影响区、母材四部分组成。如图1-11所示。,图111,过去人们习惯上认为只要焊缝金属及熔合区合格就是一个满意的焊接接头。从图1-11可以看出热影响区及母材能够满足接头要求也是形成优质焊接接头的重要方面。尤其当焊接调质钢，不锈钢等特殊材料时，这方面就显得更为重要了。,2.钢的可焊性及估算公式 钢的可焊性是相对的，它主要决定于钢的化学成分。一般碳钢以含碳量来估算钢的可焊性，当碳钢含碳量0.25%时（低碳钢），钢的可焊性良好，一般不必采取特别工艺措施便可得到满意的焊接接头。如我公司广泛采用的Q235A钢便是一例，用这种钢制造的金属构件，用手工电弧焊或CO2焊基本可以得到优质的焊接接头。 当碳钢的含碳量在0.25%0.45%时（中碳钢），钢的可焊性稍差，一般要采用低氢型焊条或CO2焊等合金焊缝，同时配以预热、缓冷等工艺措施方能得到满意的焊接接头。我公司压力机中齿轮、气垫、导轨板、偏心轮等多采用35#钢、45#钢等。这种钢的焊接工艺往往规定了如预热等较严格的工艺要求。生产中存在的问题是，有时工艺纪律不易被保证，工件从预热炉拉出后，没有马上焊接，并且层间及终焊温度也有时超出了工艺要求。另外，中碳钢的点固焊缝为避免开裂也应采用低氢型焊条并经烘干及预热后方可施焊，只有满足了以上要求才能得到优质的焊接接头。当碳钢的含碳量在0.45以上时，我公司很少焊接这种钢，在此不再讨论。,对于合金钢，用碳当量来估算钢的可焊性。碳当量就是将合金钢中各种元素的作用按照相当若干含碳量的作用折合并叠加起来，就得到所谓的碳当量。国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量计算公式为：,碳当量计算公式,一般合金钢的碳当量高于0.6%时，可焊性迅速变差，我公司为OPEL提供的压机齿轮材质为42CrMo，根据碳当量计算公式，可以求得42CrMo钢的上限碳当量值达0.87%，说明此种钢的焊接冷裂倾向相当严重，同时由于齿圈与辐板的环状高拘束度结构，注定了OPEL齿轮的焊接必须采取相当复杂严格的工艺措施，具体工艺要求将在以后的章节里重点介绍。,第六节 焊接检验基本知识 焊接件的检验，就是判断焊件是否符合技术要求，同其它的制造检验一样，焊接件的检验同样具有如下有关要求。 1.有效实施“三检”：包括首件检、互检、完工检。对操作者而言，落实首件检很有必要。我公司同一种压力机往往同时订货生产多台。如：J39900首次投产6台，落实到某个焊接分件的下料，可能时几件，也可能时几十件，对首件下料后及时检验各有关技术要求，可以及时发现如图纸、工艺、编程、用料、切割规范、切割精度等许多方面存在的问题。操作者之间的“互检”就是靠相对的“局外人”来发现“当局者”不详或存在误解的环节，及时改正不合理的做法，同时，对“局外人”也是一种锻炼学习的机会，有利于共同提高操作者素质及产品质量。完工检，就是一个工序结束或一个焊件完成后及时全面地检验所有相关技术要求。一则判定是否具备送验转序条件，二则总结发现操作经验教训，为以后的操作积累有益的经验。目前公司内焊接生产“三检”的落实情况有时不理想，有待于所有操作者认真思考对待。,2.试漏检验有关要求：试漏检验要注意以下四个主要方面： 试漏的部位。除按工艺要求对指定部位进行试漏外，重点注意别将煤油等试漏介质流漏于观察面上，如接油盒的试漏若在接油盒内侧抹煤油，一定不要将煤油淋洒到接油盒外部。 试漏的工序.一定要按工艺要求在指定的工序进行试漏。如SGM的滑块等，工艺要求盖盖板之前进行。这样不仅操作方便，而且发现问题容易返修。再如：立柱的有关管子的试漏、试压也必须在最后外罩板组立之前进行， 试漏的方法.目前的主要试漏方法有两种，抹煤油试漏和注水试漏。此两种方法各有其优越性，抹煤油可以对单个焊缝进行检查，不必一定形成腔体，观察时间较短，而注水试漏必须形成一定的腔体，保险性强，对环境温度有要求，必须在5以上进行。 试漏的时间.按工艺规定一般抹煤油观察两小时以上，注水试漏观察4小时以上，有些性急的操作者对以上要求执行得不严格。,3.无损检测方法及适用范围。所谓无损检测，就是在不损坏构件的条件下检测构件内部的介质连续性。这里所讲的构件内部介质，主要指焊缝的内部质量，个别情况下也涉及如钢板内部缺陷等纯材质方面的内容。 我公司现有常用的无损检测方法有两种：超声波探伤和X射线探伤。 超声波探伤的原理是利用超声波在介质中不连续界面（即缺陷）的反射来判定缺陷的位置、几何形状等。具有灵活、无明显公害、设备投资少等优点。我公司广泛使用超声波探伤法检测缸体、拼板、加工面焊缝、结构主要受力焊缝等处的焊接内部质量，尤其在判定大截面焊缝未熔合方面，收到明显效果。,X射线探伤的原理是使X射线穿透被检介质后在感光材料上显影，由于被检介质的是否连续（即是否存在缺陷）决定了射线在介质中通过的路程不同而使X射线衰减程度不同最终在感光材料上的曝光程度不同，可以准确判断缺陷所在位置及形状。此种检测方法在我公司用于压力容器的探伤，最近也被开发用于缸体纵缝的缺陷判定。X射线探伤法比较直观、准确，但X射线对人体有危害，或要求必要的投资防护，或采取低水平的隔离人员等。另外X射线探伤必须先进行工艺试验，掌握必要的规范参数，对于复杂多变的大量结构焊件及焊缝厚度而言，X射线探伤法的广泛应用收到一定程度的限制。,复习题 (红色字体部分可做考试题并有答案) 什么叫基本视图？一般有几个基本投影面？ 什么叫斜视图？斜视图旋转后怎样标识？ 不对称分件是否具有互换性？为什么？ 什么是刀具找正？刀具找正的目的是什么？ Q235A各字母数字的含义时什么？ Q235钢的屈服强度与板厚有怎样的关系？ 答：屈服强度值随供货板厚变化，一般板较薄时，屈服强度较高（16，s235），当板较厚时，屈服强度较低（100，s200）。,什么是材料的工艺性能？Q235A钢焊接工艺性能怎么样？ 我公司常用的碳钢焊条有哪两种，各为什么属性？ 答E4303为酸性和E5016为碱性 指出E4303各字母及数字的含义？,答：,碱性焊条、酸性焊条的各自特点及适用范围是什么？ 答：E4303为酸性焊条，其工艺性能比较好。工艺性能包括：引弧、稳弧、成形、脱渣、清理、对电源的影响要求等，具有较好的以上性能。但酸性焊条的机械性能一般，包括熔敷金属的抗拉强度较低，焊缝易产生裂纹，焊缝的塑性及冲击韧性较差等。 E5016为碱性低氢型焊条，其工艺性能较差，除要求焊条焊前必要的烘干以外，对电源也有一定的要求。而且在引弧、稳弧、成形、脱渣、清理等方面都比酸性焊条差。但碱性焊条的机械性能较好，因其有较高抗拉强度，焊缝产生裂纹倾向较小，因氢等有害元素含量较少，焊缝金属塑性，韧性都比酸性焊条要好。,什么是焊条的工艺性能，什么是焊条的机械性能？ 我公司用CO2焊丝牌号是什么，其中各字母数字的含义是什么？ 焊丝中Mn、Si元素的作用有哪些？ 答：焊丝中Mn、Si元素有三种作用。联合脱氧作用。由于CO2的高温分解作用，熔池中溶入大量的氧，采用Mn、Si联合脱氧，可在熔池中形成Mn、Si的低熔点熔渣，易浮出熔池而凝固于焊缝表面，Mn、Si的联合脱氧方式效果很好。焊缝的渗合金。由于CO2焊焊丝中Mn、Si的存在并通过焊接熔化过渡到焊缝金属中，使焊缝形成合金组织。合金组织焊缝具有较高的抗拉强度，较高的机械性能，使CO2焊的应用更加广泛。补充焊接中的有益元素的烧损。焊接中通过金属液相，气相等的烧损蒸发等，使合金元素损失一部分，在焊丝中增加Mn、Si的含量，补充以上元素的电弧烧损，保证焊缝中合金元素的理想含量，使CO2焊更具优越性。,1.2mm焊丝比1.6mm焊丝有哪些优势，为什么？ 我公司对CO2气体纯度的验收标准是什么？CO2气体提纯有哪些方法？ 焊接零件图（板金图）与机加工图应该有何区别？ 焊缝符号有哪三种符号？以上符号表示什么意思？ 按我国的标注法箭头所指侧的尺寸应在基准线的哪一侧？ 生产中焊缝符号理解方面存在哪两种误区？ 什么是材料的可焊性？ 答：材料的焊接性，也称可焊性，是指材料在某种焊接方法下得到优质焊接接头的能力。常把材料在焊接时形成裂纹和在焊缝区产生脆性的倾向作为衡量材料的可焊性的主要指标。,焊接接头包括哪四部分？ 答：焊接接头包括焊缝金属、熔合区、热影响区、母材四部分组成 何为操作者的“三检”？“三检”的意义是什么？ 试漏检验要注意哪四个方面？ 什么是无损检测？我公司现有无损检测方法有哪些？ 答：所谓无损检测，就是在不损坏构件的条件下检测构件内部的介质连续性。我公司现有常用的无损检测方法有两种：超声波探伤和X射线探伤。 超声波探伤和X射线探伤的原理各是什么？,第二章 焊接 焊工将已组立点固的构件分步完成焊接任务的过程，统称为焊接工序。焊接工序在构件的制造过程中非常重要，焊接工序所涉及的问题包括：可焊到性、焊接顺序、焊接变形控制、焊缝内部质量、密封部位的密封性、构件清理修整等。本章将就以上问题进行深入的探讨和讲解，以求提高焊工的综合技能。 焊接基本原则 焊接工序存在若干必须首先遵守的原则，下面以普遍使用的CO2气体保护焊为例，讲解焊接工序所必须遵守的原则。 电源极性原则： CO2焊为直流焊接，对于直流焊接而言，就存在极性接法问题。当工件接焊机的负极时，称为直流反接，当工件接焊机的正极时，称为直流正接。由于CO2焊是熔化极气体保护焊，当采用直流反接时，焊丝的熔化速度较高，焊缝成形的宽深比较好，焊接飞溅较小，所以CO2焊一般采用直流反接法，即工件接焊机的负极上。,焊丝直径选用原则： 我公司使用的CO2焊焊丝，过去有两种，即1.6mm粗丝和1.2mm细丝，在实施SGM项目之前，结构件的焊接多数使用1.6mm焊丝，只在容器焊缝打底焊中使用1.2mm细丝。由于1.6mm焊丝所用电流较大，熔滴呈大颗粒或分段暴裂过渡，所以焊接飞溅较大，焊缝成形不良，还可能由于规范选用不当，过多熔化的焊丝铁水流到未熔化母材上，造成未熔合，使焊缝内部质量下降。所以，如MW等发达焊接公司早已停止使用1.6mm焊丝。我公司自实施SGM项目以来，广泛推广使用1.2mm细丝用于结构件的焊接。由于细丝的熔滴过渡形式理想，飞溅较小 ，焊缝成形较好，造成未熔合的可能下降许多等优点，使细丝CO2焊的推广应用收到良好的效果，多年来已停止使用1.6mm粗丝，各种构件的焊接均采用1.2mm焊丝。,尽量造成平焊位置原则： 由于焊接时，熔滴在平焊位置的过渡受重力的影响，平焊位置的效率及质量都最令人满意，所以现场生产中焊接要尽可能造成平焊位置，构件的生产在车间行车下进行，构件的翻转在技术上一般不存在问题，只是构件的翻转次数与变形有关（后序还仔细讲解），加上大构件的起重翻转比较耗体力，所以对尽可能造成平焊位置进行焊接的问题就有特别重要的意义了，应该指出由于大件车间的起重高度限制及部分对安全生产的考虑，对如J36-3000A-1000底座等超长超重构件，超过了行车最大起重高度及单台行车的起重能力，必须使用两台行车抬件侧翻，无法实现构件的立翻，此时对构件的两端面上的焊缝只能采用横焊位置焊接，这时设计人员将焊缝尽最大可能布置在工件的侧面而非端面上，并采用多层多道横焊法就显得非常重要了。总之在其它条件允许时，应该优先选用平焊位置。,采用先打底焊的原则： 由于焊接时焊缝处往往产生较大的拉应力，轻者，使构件产生较大的焊接变形；重者，甚至可能拉裂点固焊缝等。所以对点固的构件，应该在正式焊接之前对所有分件进行必要的打底焊，即对几乎所有的焊接部位进行先焊一遍，一般打底焊焊缝的截面不得超过焊缝规定截面的20%，有关打底焊的顺序将在以后的章节里举例重点介绍，这里强调的是必须对所有被焊部位采用先打底焊一遍的原则，使整个构件的应力水平整体趋于一致，以求构件各部分的应力及变形能够受到限制及相互抵偿。,采用多层多道焊的原则： 对于CO2焊，由于喷嘴的气体保护特点，一般规定焊枪在焊接时不做左右摆动，所以单道焊缝的宽度不得超过1520mm对于焊缝宽度超过以上数值时，应该采用多道焊，现场中常存在的焊缝单道宽度30mm以上，这是一种不正确的操作方法，施焊这种宽焊缝时焊枪的摆动可能破坏气体的保护效果，也可能在焊缝的两侧造成未熔合，使焊缝质量下降。对单道焊缝的厚度而言，由于焊枪移动慢，熔化的铁水有可能流到未熔合的前方母材上，造成厚度方向的未熔合而影响焊接质量。一般规定单层焊缝的厚度在45mm之间。现场部分单层焊缝厚度在8mm以上，这也是一种不正确的方法，对焊缝深度或焊角尺寸超过7mm以上的应该采用多层焊。应该指出，多层多道焊不仅在熔透及成形方面具有优势，而且在防止焊接裂纹，改善应力水平，提高焊缝综合机械性能等方面都有好处。这是因为，多层多道焊时，前一道焊缝对后一道焊缝有预热作用，后一道焊缝对前一道焊缝有缓冷作用，综合起来可以降低接头处的温度梯度，改善冷却条件，改善晶粒及组织结构，最终提高了接头的综合性能。所以，构件的焊接应大力提倡和遵守多层多道焊的原则。,坚持适时翻转工件的原则： 当构件各分件处的焊缝都已打底焊一遍并开始正式焊接时，对于焊角尺寸大于30mm，或坡口深超过30mm的单面或双面焊缝，也不可一次性将以上焊缝全部焊完，这样较大的焊缝内应力会使构件产生较大的变形，重者可能拉裂打底焊处焊缝。一般对大截面焊缝而言，首次焊接一般不超过焊缝截面的二分之一，或三之二，然后必须适时翻转构件焊接其它面上的焊缝，这样才能使各处焊缝的应力和应变相互限制和冲抵，才能有效地克服和限制焊接变形，才能生产出合格的构件，某种程度上讲，其道理等同于各处又实施大截面等同“打底焊”一样。,外观焊缝卡“船形”焊的原则 对于类似压机立柱导轨及刨边机横梁等，构件存在较多的外观可见的角焊缝。过去，对外观角焊缝重视和处理得不够，由于采用了较多的焊接电流，