【正文】 1 4 2 5 3 概述 手工電弧焊 其他焊接方法 常用金屬材料的焊接 焊接結構工藝設計 模塊一 鑄、鍛、焊工藝及應用 概述 焊接 是利用加熱或加壓（或者加熱和加壓），使分離的兩部分金屬靠得足夠近，原子互相擴散，形成原子間的結合的連接方法。在機械制造、建筑、車輛、石油化工、原子能、航空航天等部門得到廣泛運用。 焊接的特點： 優(yōu)點： 1）連接性能好，密封性好，承壓能力高 ； 2）省料，重量輕，成本低； 3）加工裝配工序簡單，生產(chǎn)周期短 ； 4）易于實現(xiàn)機械化和自動化。 缺點： 1）焊接結構是不可拆卸的，更換修理不便 ； 2）焊接接頭的組織和性能往往要變壞； 3）要產(chǎn)生焊接殘余應力和焊接變形； 4）會產(chǎn)生焊接缺陷，如裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等。 焊接方法可分為： 1）熔焊： 利用局部加熱的方法，把工件的焊接處加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，然后冷卻結晶，形成焊縫，將兩部分金屬連接成為一個整體的工藝方法。 2）壓焊： 在焊接過程中需要加壓的一類焊接方法。 3）釬焊： 利用熔點比母材低的填充金屬熔化后，填充接頭間隙并與固態(tài)的母材相互擴散實現(xiàn)連接的一種焊接方法。 焊接方法在工業(yè)中主要用于： 1）制造金屬結構件。 2）制造機器零件和工具。 3）修復。 概述 手工電弧焊 是熔化焊中最基本的一種焊接方法。利用電弧作為熱源，手工操縱焊條進行焊接的方法。 手工電弧焊的特點： 1）設備簡單、操作靈活； 2）可焊接多種金屬材料； 3）室內、外焊接效果相近； 4）對焊工操作水平要求較高，生產(chǎn)率較低。 焊接電弧 1. 電弧的引燃 焊接電弧是在焊條與工件之間產(chǎn)生的強烈、持久又穩(wěn)定的氣體放電現(xiàn)象。焊接引弧時，焊條和工件瞬間接觸形成短路，強大的電流產(chǎn)生強烈電阻熱使接觸點熔化甚至蒸發(fā)，當焊條提起時，在電場作用下，熱的金屬發(fā)射大量電子，電子碰撞氣體使之電離，正、負離子和電子構成電弧。 手工電弧焊 2. 焊接電弧的結構 電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成，如圖 41所示。 1）陰極區(qū)： 電子發(fā)射區(qū)，熱量約占 36%，平均溫度 2400K； 2）陽極區(qū)： 受電子轟擊區(qū)域，熱量約占 43%，平均溫度 2600K； 3）弧柱區(qū)： 陰、陽兩極間區(qū)域，幾乎等于電弧長度，熱量 21%，弧柱中心溫度可達 6000~8000K。 手工電弧焊 圖 41 電弧的結構示意圖 焊接接頭 熔焊焊縫的形成經(jīng)歷了局部加熱熔化，使分離工件的結合部位產(chǎn)生共同熔池，再經(jīng)凝固結晶為一個整體的過程。 焊接的冶金過程如圖 42所示 , 母材、焊條受電弧高溫作用熔化形成金屬熔池， 將進行熔化、氧化、還原、造渣、精煉及合金 化等物理、化學過程。金屬與氧的作用對焊接 質量影響最大，氧與多種金屬發(fā)生氧化反應： 手工電弧焊 圖 42 焊條電弧焊過程 Fe OOFe ?? Mn OOMn ?? 2SiO2OSi ?? 32 OCr3O2Cr ?? 32 OAl3O2Al ? 能溶解在液態(tài)金屬中的 氧化物 （如氧化亞鐵），冷凝時因溶解度下降而析出，嚴重影響焊縫質量；而 大部分金屬氧化物 （如硅、錳化合物）不溶于液態(tài)金屬，可隨渣浮出，凈化熔池，提高焊縫質量。 氫 易溶入熔池，在焊縫中形成氣孔，或聚集在焊縫缺陷處造成氫脆。 其次空氣中的 氮氣 在高溫時大量溶于液體金屬，冷卻結晶時，氮溶解度下降；析出的氮在焊縫中形成氣孔，部分還以針狀氮化物（ Fe4N）形式析出；焊縫中含氮量提高，使焊縫的強度和硬度增加，塑性和韌性劇烈下降。 手工電弧焊 焊條 1. 焊條的組成和作用 焊條由焊芯和藥皮組成。 1）焊芯： 一方面作電極，起導電作用，產(chǎn)生電弧，提供焊接熱源；另一方面作為填充金屬，與熔化的母材共同組成焊縫金屬。焊芯采用焊接專用金屬絲。如H08C等。 2）藥皮： 焊條藥皮的主要作用有：改善焊接工藝性；機械保護作用；冶金處理作用。焊條藥皮的組成物按其作用分為：穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、粘結劑、稀渣劑、增塑劑等。 2. 焊條分類 焊條的種類。按用途分為： 碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條、鎳和鎳合金焊條、銅合銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等。 按藥皮性質分為： 酸性焊條（酸性氧化物為主）、堿性焊條（堿性氧化物和螢石 CaF2為主）。 手工電弧焊 3. 焊條型號與牌號 焊條型號： 國家標準中的焊條代號。如 E4303， E表示焊條， 43表示熔敷金屬抗拉強度最小值（ kgf/mm2 ）； 03表示焊接位置為全位置、電流種類為交直流及藥皮類型為鈦鐵礦型 。 焊條牌號： 焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號，用一個大寫漢語拼音字母和三個數(shù)字表示。如 J422， J表示結構鋼焊條； 42表示焊縫金屬抗拉強度等級（ kgf/mm2 ）；2表示藥皮類型和電流種類。 1）等強度原則； 2）同成分原則； 3）抗裂性要求； 4）抗氣孔要求； 5）低成本要求。 手工電弧焊 焊接接頭的金屬組織與性能 在焊接加熱和冷卻過程中 ， 焊接接頭上某點的溫度隨時間變化的過程如圖 43所示 。 不同點 ， 其熱循環(huán)不同 ， 即最高加熱溫度 、 加熱速度和冷卻速度均不同 。對焊接質量起重要影響的參數(shù)有： 最高加熱溫度 、 在過熱溫度 11000C以上停留時間 和 冷卻速度 等 。 其特點是加熱和冷卻速度都很快 。 對易淬火鋼 ， 焊后發(fā)生空冷淬火 ， 對其他材料 ， 易產(chǎn)生焊接變形 、 應力及裂紋 。 手工電弧焊 圖 43 焊縫區(qū)各點溫度變化示意圖 化 以低碳鋼為例 ， 說明焊接過程造成金屬組織和性能的變化 。 如圖44所示 。 受焊接熱循環(huán)的影響 ，焊縫附近的母材組織或性能發(fā)生變化的區(qū)域 ， 叫 焊接熱影響區(qū) 。熔焊焊縫和母材的交界線叫熔合線 。 熔合線兩側有一個很窄的焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū) ， 叫 熔合區(qū) 。 焊接接頭由 焊縫區(qū) 、 熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成 。 手工電弧焊 圖 44 低碳鋼焊接熱影響區(qū)組織變化 （ 1） .焊縫區(qū) 焊接熱