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預(yù)熱

預(yù)熱能降低焊后冷卻速度^[1]  ，有利于降低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施。預(yù)熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。通常，35和45鋼的預(yù)熱溫度為150～250℃。含碳量再高或者因厚度和剛度很大，裂紋傾向大時，可將預(yù)熱溫度提高至250～400℃。

若焊件太大，整體預(yù)熱有困難時，可進(jìn)行局部預(yù)熱，局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各150～200mm。

焊條條件

許可時優(yōu)先選用酸性焊條。

坡口形式

將焊件盡量開成U形坡口式進(jìn)行焊接。如果是鑄件缺陷，鏟挖出的坡口外形應(yīng)圓滑，其目的是減少母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產(chǎn)生。

工藝參數(shù)

由于母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達(dá)30%左右，所以第一層焊縫焊接時，應(yīng)盡量采用小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深，也就是我們通常說的灼傷（電流過大時母材被燒傷）。

熱處理

焊后應(yīng)在200-350℃下保溫2-6小時，進(jìn)一步減緩冷卻速度，增加塑性、韌性，并減小淬硬傾向，消除接頭內(nèi)的擴(kuò)散氫。所以，焊接時不能在過冷的環(huán)境或雨中進(jìn)行。焊后最好對焊件立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，特別是對于大厚度焊件、高剛性結(jié)構(gòu)件以及嚴(yán)厲條件下(動載荷或沖擊載荷)工作的焊件更應(yīng)如此。焊后消除應(yīng)力的回火溫度為600～650℃，保溫1-2h,然后隨爐冷卻。

若焊后不能進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，應(yīng)立即進(jìn)行后熱處理。

焊接工藝基礎(chǔ)知識

焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，用或者不用焊材，使兩工件產(chǎn)生原子間相互擴(kuò)散，形成冶金結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)用非常廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。^[2] 

操作方法

編輯

金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。

熔焊

熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。

在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。

為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時，在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

壓焊

壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。

各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。

釬焊

釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實現(xiàn)焊接的方法。

焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時會受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時因工件材料、焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對焊件接口處預(yù)熱、焊時保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。

注意事項

編輯

另外，焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程，焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮，冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力，矯正焊接變形。

現(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無內(nèi)外缺陷的、機(jī)械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭，接頭處的強(qiáng)度除受焊縫質(zhì)量影響外，還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。

對接接頭焊縫的橫截面形狀，決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時，為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口，以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時，除保證焊透外還應(yīng)考慮施焊方便，填充金屬量少，焊接變形小和坡口加工費用低等因素。

厚度不同的兩塊鋼板對接時，為避免截面急劇變化引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，常把較厚的板邊逐漸削薄，達(dá)到兩接邊處等厚。對接接頭的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接，常優(yōu)先采用對接接頭的焊接。

搭接接頭的焊前準(zhǔn)備工作簡單，裝配方便，焊接變形和殘余應(yīng)力較小，因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時常采用。一般來說，搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。

采用丁字接頭和角接頭通常是由于結(jié)構(gòu)上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點與搭接接頭的角焊縫相似。當(dāng)焊縫與外力方向垂直時便成為正面角焊縫，這時焊縫表面形狀會引起不同程度的應(yīng)力集中；焊透的角焊縫受力情況與對接接頭相似。

角接頭承載能力低，一般不單獨使用，只有在焊透時，或在內(nèi)外均有角焊縫時才有所改善，多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。

焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對于交通運輸工具來說可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合，可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料，焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發(fā)揮各種材料的特長，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。

在近代的金屬加工中，焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚，但發(fā)展速度很快。焊接結(jié)構(gòu)的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%，鋁和鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的比重也不斷增加。

未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性，如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源；運用電子技術(shù)和控制技術(shù)，改善電弧的工藝性能，研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。

另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動化水平，如焊機(jī)實現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制；研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動化的專用焊機(jī)；在自動焊接生產(chǎn)線上，推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人，可以提高焊接生產(chǎn)水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。 （來源：焊接資訊）

主要器材

1、手工焊條電弧焊焊機(jī)

2、二氧化碳保護(hù)焊機(jī)

3、氬弧焊機(jī)

4、電阻焊焊機(jī)

5、埋弧焊機(jī)

6、焊絲

7、焊劑

8、焊接輔助材料等

溫度控制

熔池溫度，直接影響焊接質(zhì)量，熔池溫度高、熔池較大、鐵水流動性好，易于熔合，但過高時，鐵水易下淌，單面焊雙面成形的背面易燒穿，形成焊瘤，成形也難控制，且接頭塑性下降，彎曲易開裂。熔池溫度低時，熔池較小，鐵水較暗，流動性差，易產(chǎn)生未焊透，未熔合，夾渣等缺陷。 　熔池溫度與焊接電流、焊條直徑、焊條角度、電弧燃燒時間等有著密切關(guān)系，針對有關(guān)因素采取以下措施來控制熔池溫度。

直徑

焊接電流與焊條直徑：根據(jù)焊縫空間位置、焊接層次來選用焊接電流和焊條直徑，開焊時，選用的焊接電流和焊條直徑較大，立、橫仰位較小。如12mm平板對接平焊的封底層選用φ3.2mm的焊條，焊接電流：80-85A，填充，蓋面層選用φ4.0mm的焊條，焊接電流：165-175A，合理選擇焊接電流與焊條直徑，易于控制熔池溫度，是焊縫成形的基礎(chǔ)。

方法

運條方法，圓圈形運條熔池溫度高于月牙形運條溫度，月牙形運條溫度又高于鋸齒形運條的熔池溫度，在12mm平焊封底層，采用鋸齒形運條，并且用擺動的幅度和在坡口兩側(cè)的停頓，有效的控制了熔池溫度，使熔孔大小基本一致，坡口根部未形成焊瘤和燒穿的機(jī)率有所下降，未焊透有所改善，使乎板對接平焊的單面焊接雙面成形不再是難點。

角度

焊條角度，焊條與焊接方向的夾角在90度時，電弧集中，熔池溫度高，夾角小，電弧分散，熔池溫度較低，如12mm平焊封底層，焊條角度：50-70度，使熔池溫度有所下降，避免了背面產(chǎn)生焊瘤或起高。又如，在12mm板立焊封底層換焊條后，接頭時采用90-95度的焊條角度，使熔池溫度迅速提高，熔孔能夠順利打開，背面成形較平整，有效地控制了接頭點內(nèi)凹的現(xiàn)象。

時間

電弧燃燒時間，φ57×3.5管子的水平固定和垂直固定焊的實習(xí)教學(xué)中，采用斷弧法施焊，封底層焊接時，斷弧的頻率和電弧燃燒時間直接影響著熔池溫度，由于管壁較薄，電弧熱量的承受能力有限，如果放慢斷弧頻率來降低熔池溫度，易產(chǎn)生縮孔，所以，只能用電弧燃燒時間來控制熔池溫度，如果熔池溫度過高，熔孔較大時，可減少電弧燃燒時間，使熔池溫度降低，這時，熔孔變小，管子內(nèi)部成形高度適中，避免管子內(nèi)部焊縫超高或產(chǎn)生焊瘤