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焊接工艺的基础知识 ,现在学你也可以做个好焊工!
2023-11-07 
本文摘要:一、焊接讨论的种类及讨论型式焊接中,由于焊件的厚度、结构及使用条件的差别,其讨论型式及坡口形式也差别。焊接讨论型式有:对接讨论、T形讨论、角接讨论及搭接讨论等。(一)对接讨论两件外貌组成大于或即是135°,小于或即是180°夹角的讨论,叫做对接讨论。在种种焊接结构中它是接纳最多的一种讨论型式。 钢板厚度在6mm以下,除重要结构外,一般不开坡口。

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一、焊接讨论的种类及讨论型式焊接中,由于焊件的厚度、结构及使用条件的差别,其讨论型式及坡口形式也差别。焊接讨论型式有:对接讨论、T形讨论、角接讨论及搭接讨论等。(一)对接讨论两件外貌组成大于或即是135°,小于或即是180°夹角的讨论,叫做对接讨论。在种种焊接结构中它是接纳最多的一种讨论型式。

钢板厚度在6mm以下,除重要结构外,一般不开坡口。厚度差别的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不凌驾表1—2划定时,则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取;否则,应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄;其削薄长度L≥3(δ—δ1)。

图1—8 差别厚度板材的对接(a)单面削薄, (b)双面削薄 表1-2(二)角接讨论两焊件端面间组成大于30°、小于135°夹角的讨论,叫做角接讨论,见图1—9。这种讨论受力状况不太好,常用于不重要的结构中。

图1—9 角接讨论(a)I形坡口; (b)带钝边单边V形坡口 (三)T形讨论一件之端面与另一件外貌组成直角或近似直角的讨论,叫做T形讨论,见图1—10。图1—10 T形讨论 (四)搭接讨论两件部门重叠组成的讨论叫搭接讨论,见图1—11。图1—11 搭接讨论(a)I形坡口, (b)圆孔内塞焊; (c)长孔内角焊 搭接讨论凭据其结构形式和对强度的要求,分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式,见图1—11。

I形坡口的搭接讨论,一般用于厚度12mm以下的钢板,其重叠部门≥2(δ1+δ2),双面焊接。这种讨论用于不重要的结构中。当遇到重叠部门的面积较大时,可凭据板厚及强度要求,划分接纳差别巨细和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的讨论型式。

二、焊缝坡口的基本形式与尺寸(一)坡口形式凭据坡口的形状,坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等种种坡口形式。V形和Y形坡口的加工和施焊利便(不必翻转焊件),但焊后容易发生角变形。双Y形坡口是在V形坡口的基础上生长的。

当焊件厚度增大时,接纳双Y形取代V形坡口,在同样厚度下,可淘汰焊缝金属量约1/2,而且可对称施焊,焊后的残余变形较小。缺点是焊接历程中要翻转焊件,在筒形焊件的内部施焊,使劳动条件变差。

U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下比V形坡口小得多,但这种坡口的加工较庞大。(二)坡口的几何尺寸(1)坡口面 待焊件上的坡口外貌叫坡口面。(2)坡口面角度和坡口角度 待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度,两坡口面之间的夹角叫坡口角度,见图1—12。(3)根部间隙 焊前在讨论根部之间预留的清闲叫根部间隙,见图1—12。

其作用在于打底焊时能保证根部焊透。根部间隙又叫装配间隙。(4)钝边 焊件开坡口时,沿焊件讨论坡口根部的端面直边部门叫钝边,见图1—12。

钝边的作用是防止根部烧穿。(5)根部半径 在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径(见图1—12)。它的作用是增大坡口根部的空间,以便焊透根部。

图1—12 坡口的几何尺寸三、焊接位置种类凭据GB/T3375—94《焊接术语》的划定,焊接位置,即熔焊时,焊件接缝所处的空间位置,可用焊缝倾角和焊缝转角来表现。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。

焊缝倾角,即焊缝轴线与水平面之间的夹角,见图1—13。图1—13 焊缝倾角 焊缝转角,即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参照面Y轴的夹角,见图1—14。

图1—14 焊缝转角 (1)平焊位置 焊缝倾角0°,焊缝转角90°的焊接位置,见图1—15(a)。图1—15 种种焊接位置(a)平焊 (b)横焊 (c)立焊 (d)仰焊 (e)平角焊 (f)仰角焊 (2)横焊位置 焊缝倾角0°,180°;焊缝转角0°,180°的对接位置,见图1—15(b)。

(3)立焊位置 焊缝倾角90°(立向上),270°(立向下)的焊接位置,见图1—15(c)。(4)仰焊位置 对接焊缝倾角0°,180°;转角270°的焊接位置,如图1—15(d)。此外,对于角焊位置还划定了另外两种焊接位置。(5)平角焊位置 角焊缝倾角0°,180°;转角45°,135°的角焊位置,见图1—15(e)。

(6)仰角焊位置 倾角0°,180°;转角225°,315°的角焊位置,见图1—15(f)。在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置举行的焊接划分称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接讨论处于平焊位置举行的焊接称为船形焊。在工程上常用的水平牢固管的焊接,由于在管子360°的焊接中,有仰焊、立焊、平焊,所以称全位置焊接。

当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立、仰焊位置以外)时举行的焊接称为倾斜焊。四、焊缝形式及形状尺寸(一)焊缝形式焊缝按差别分类方法可分为下列几种形式:(1)凭据GB/T 3375—94的划定,按焊缝联合形式,分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种:1)对接焊缝:在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件外貌间焊接的焊缝。

2)角焊缝:沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。3)端接焊缝:组成端接讨论所形成的焊缝。

4)塞焊缝:两零件相叠,其中一块开圆孔,在圆孔中焊接两板所形成的焊缝,只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。5)槽焊缝:两板相叠,其中一块开长孔,在长孔中焊接两板的焊缝,只焊角焊缝者不称槽焊。(2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。(3)按焊缝断续情况分为一连焊缝和断续焊缝两种形式。

断续焊缝又分为交织式和并列式两种(图1—16),焊缝尺寸除注明焊脚K外,还注明断续焊缝中每一段焊缝的长度l和间距e,并以符号“Z”表现交织式焊缝。图1—16 断续角焊缝(a)交织式 (b)并列式 (二)焊缝的形状尺寸焊缝的形状用一系列几何尺寸来表现,差别形式的焊缝,其形状参数也纷歧样。1.焊缝宽度焊缝外貌与母材的接壤处叫焊趾。焊缝外貌两焊趾之间的距离叫焊缝宽度,如图1—17。

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图1—17焊缝宽度 2.余高明出母材外貌焊趾连线上面的那部门焊缝金属的最大高度叫余高,见图1—18。在静载下它有一定的增强作用,所以它又叫增强高。但在动载或交变载荷下,它非但不起增强作用,反而因焊趾处应力集中易于促使脆断。所以余高不能低于母材但也不能过高。

手弧焊时的余高值为0~3mm。图1—18 余高3.熔深在焊接讨论横载面上,母材或前道焊缝熔化的深度叫熔深,见图1—19。图1—19 熔深(a)对接讨论熔深 (b)搭接讨论熔深 (c)T形讨论熔深 4.焊缝厚度在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝反面的距离,叫焊缝厚度,见图1—20。

图1—20 焊缝厚度及焊脚(a)凸形角焊缝 (b)凹形角焊缝 焊缝盘算厚度是设计焊缝时使用的焊缝厚度。对接焊缝焊透日寸它即是焊件的厚度;角焊缝时它即是在角焊缝横截内画出的最大直角等腰三角形中,从直角的极点到斜边的垂线长度,习惯上也称喉厚,见图1—20。

5.焊脚角焊缝的横截面中,从一个直角面上的焊趾到另一个直角面外貌的最小距离,叫做焊脚。在角焊缝的横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度叫焊脚尺寸,见图1—20。6.焊缝成形系数 图1—21 焊缝成形系数的盘算 熔焊时,在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)与焊缝盘算厚度(H)的比值(ф=B/H),叫焊缝成形系数,见图1—21。

该系数值小,则表现焊缝窄而深,这样的焊缝中容易发生气孔和裂纹,所以焊缝成形系数应该保持一定的数值,例如埋弧自动焊的焊缝成形系数ф要大于1.3。7.熔合比是指熔焊时,被熔化的母材在焊道金属中所占的百分比。

种种讨论、坡口和焊缝的形式见表1—3。表1—3 种种坡口、讨论及焊缝形式 五、焊缝符号表现法焊缝符号一般由基本符号和指引线组成。须要时还可以加上辅助符号、增补符号和焊缝尺寸符号等。

(一)符号凭据GB324—88《焊缝符号表现法》的划定,焊缝符号可以分为以下几种:(1)基本符号基本符号是表现焊缝横截面形状的符号,见表1—4。(2)辅助符号辅助符号是表现焊缝外貌形状特征的符号,见表1—5。

应用示例见表1—6。(3)增补符号增补符号是为了增补说明焊缝的某些特征而接纳的符号,见表1—7。应用示例见表1—8。

表1—4基本符号注:1)不完全熔化的卷边焊缝用I形焊缝符号来表现,并加注焊缝有效厚度S。表1—5辅助符号 表1—6 辅助符号的应用示例 表1—7增补符号 表1—7增补符号 表1—8 增补符号应用示例(二)符号在图纸上的位置1.基本要求完整的焊缝表现方法除了上述基本符号、辅助符号、增补符号以外,还包罗指引线、焊缝尺寸符号及数据。指引线一般由带有箭头的指引线(简称箭头线)和两条基准线(一条为实线,另一条为虚线)两部门组成。

如图1—22所示。图1—22 指引线 2.箭头线和讨论的关系图1—23和图1—24给出的示例说明下列术语的寄义: 图1—23 带单角焊缝的T型讨论(a)焊缝在箭头侧 (b)焊缝在非箭头侧 图1—24 双角焊缝的十字讨论 a.讨论的箭头侧;b.讨论的非箭头侧。3.箭头线的位置箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求,见图1—25(a)、(b)。

可是在标注单边V、单边Y、J形焊缝时,箭头线应指向带有坡口一侧的工件,见图1—25(c)、(d)。须要时,允许箭头线弯折一次,如图1—26。图1—25 箭头线的位置 图1—26 弯折的箭头线 4.基准线的位置基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。

基准线一般应与图样的底边相平行,但在特殊条件下亦可与底边相垂直。5.基本符号相对基准线的位置基本符号相对基准线的位置见图1—27(a)、(b)、(c)、(d);标注对称焊缝及双面焊缝时,不加虚线。图1—27 基本符号相对基准线的位置 (三)焊缝尺寸符号及其标注位置(1)焊缝尺寸符号,见表1—9。

表1—9焊缝尺寸符号 (2)焊缝尺寸符号及数据的标注原则,如图1—28:1)焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧;2)焊缝长度偏向尺寸标在基本符号的右侧; 图1—28 焊缝尺寸的标注原则 3)坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧;4)相同焊缝数量符号标在尾部;5)当需要标注的尺寸数据较多又不易分辩时,可在数据前面增加相应的尺寸符号。当箭头线偏向变化时,上述原则稳定。(3)关于尺寸符号的说明1)在基本符号的右侧无任何标注且又无其他说明时,表现焊缝在工件的整个长度上是一连的。

2)在基本符号在左侧无任何标注且又无其他说明时,表现对接焊缝要完全焊透。3)塞焊缝、槽焊缝带有斜边时,应该标注孔底部的尺寸。六、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响焊接时,为保证焊接质量而选定的各项参数(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称叫焊接工艺参数。

所谓线能量是指熔焊时,由焊接热源输入给单元长度焊缝上的能量焦尔/厘米或焦尔/毫米(J/cm或J/mm),亦称热输入。(一)焊接电流当其它条件稳定时,增加焊接电流,则焊缝厚度和余高都增加,而焊缝宽度则险些保持稳定(或略有增加),见图1—29,这是埋弧自动焊时的实验效果。分析这些现象的原因是:(1)焊接电流增加时,电弧的热量增加,因此熔池体积和弧坑深度都随电流而增加,所以冷却下来后,焊缝厚度就增加。(2)焊接电流增加时,焊丝的熔化量也增加,因此焊缝的余高也随之增加。

如果接纳不填丝的钨极氩弧焊,则余高就不会增加。(3)焊接电流增加时,一方面是电弧截面略有增加,导致熔宽增加;另一方面是电流增加促使弧坑深度增加。

由于电压没有改变,所以弧长也稳定,导致电弧潜入熔池,使电弧摆动规模缩小,则就促使熔宽淘汰。由于两者配合的作用,所以实际上熔宽险些保持稳定。图1—29 焊接电流对焊缝形状的影响H—焊缝厚度 B—焊缝宽度 d—余高 I—焊接电流 (二)电弧电压当其它条件稳定时,电弧电压增长,焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有淘汰,见图1—30。

这是因为电弧电压增加意味着电弧K度的增加,因此电弧摆动规模扩大而导致焊缝宽度增加。其次,弧长增加后,电弧的热量损失加大,所以用来熔化母材和焊丝的热量淘汰,相应焊缝厚度和余高就略有减小。图1—30 电弧电压对焊缝形状的影响 由此可见,电流是决议焊缝厚度的主要因素,而电压则是影响焊缝宽度的主要因素。

因此,为获得良好的焊缝形状,即获得切合要求的焊缝成形系数,这两个因素是相互制约的,即一定的电流要配合一定的电压,不应该将一个参数在大规模内任意变更。(三)焊接速度焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有显着的影响。

当焊接速度增加时,焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降,见图1—31。这是因为焊接速度增加时,焊缝中单元时间内输入的热量淘汰了。图1—31 焊接速度对焊缝形状的影响 从焊接生产率思量,焊接速度愈快愈好。但当焊缝厚度要求一定时,为提高焊接速度,就得进一步提高焊接电流和电弧电压,所以,这三个工艺参数应该综合在一起举行选用。

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(四)其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响电弧焊除了上述三个主要的工艺参数外,其它一些工艺参数及因素对焊缝形状也具有一定的影响。(1)电极直径和焊丝外伸长 当其它条件稳定时,减小电极(焊丝)直径不仅使电弧截面减小,而且还减小了电弧的摆动规模,所以焊缝厚度和焊缝宽度都将减小。焊丝外伸长是指从焊丝与导电嘴的接触点到焊丝末了的长度,即焊丝上通电部门的长度。当电流在焊丝的外伸长上通过时,将发生电阻热。

因此,当焊丝外伸长增加时,电阻热也将增加,焊丝熔化加速,因此余高增加。焊丝直径愈小或质料电阻率愈大时,这种影响愈显着。实践证明,对于结构钢焊丝来说,直径为5mm以上的粗焊丝,焊丝的外伸长在60~150mm规模内变更时,实际上可忽略其影响。

但焊丝直径小于3mm时,焊丝外伸长颠簸规模凌驾5~10mm时,就可能对焊缝成形发生显着的影响。不锈钢焊丝的电阻率很大,这种影响就更大。因此,对细焊丝,特别是不锈钢熔化电极弧焊时,必须注意控制外伸长的稳定。(2)电极(焊丝)倾角焊接时,电极(焊丝)相对于焊接偏向可以倾斜一个角度。

当电极(焊丝)的倾角顺着焊接偏向时叫后倾;逆着焊接偏向时叫前倾,见图1—32(a)、(b)。电极(焊丝)前倾时,电弧力对熔池液体金属后排作用削弱,熔池底部液体金属增厚了,阻碍了电弧对熔池底部母材的加热,故焊缝厚度减小。同时,电弧对熔池前部未熔化母材预热作用增强,因此焊缝宽度增加,余高减小,前倾角度。

愈小,这一影响愈显着,见图1—32(c)。图1—32 电极(焊丝)倾角对焊缝形状的影响(a)后倾 (b)前倾 (c)前倾倾角的影响 电极(焊丝)后倾时,情况与上述相反。

(3)焊件倾角 焊件相对水平面倾斜时,焊缝的形状可因焊接偏向差别而有显着差异。焊件倾斜后,焊接方法可分为两种:从高处往低处焊叫下坡焊;从低处往高处焊叫上坡焊,见图1—33(a)(b)。图1—33 焊件倾角对焊缝形状的影响(a)下坡焊 (b)上坡焊 (c)下坡焊时焊件倾角的影响 (d)上坡焊时焊件倾角的影响 当举行上坡焊时,熔池液体金属在重力和电弧力作用下流向熔池尾部,电弧能深入到加热熔池底部的金属,因而使焊缝厚度和余高都增加。

同时,熔池前部加热作用削弱,电弧摆动规模减小,因此焊缝宽度减小。上坡角度愈大,影响也愈显着。上坡角度。

>6°~12°时,焊缝就会因余高过大,两侧泛起咬边而使成形恶化,见图1—33(d)。因此,在自动电弧焊时,实际上总是只管制止接纳上坡焊。下坡焊的情况正好相反,即焊缝厚度和余高略有减小,而焊缝宽度略有增加。

因此倾角。<6°~8°的下坡焊可使外貌焊缝成形获得改善,手弧焊焊薄板时,常接纳下坡焊,一方面是制止焊件烧穿,另一方面可以获得平滑的焊缝外貌成形。如果倾角过大,则会导致未焊透和熔池铁水溢流,使焊缝成形恶化,见图1—33(c)。(4)坡口形状 当其它条件稳定时,增加坡口深度和宽度时,焊缝厚度略有增加,焊缝宽度略有增加,而余高显著减小,见图1—34。

图1—34 坡口形状对焊缝形状的影响 (5)焊剂 埋弧焊时,焊剂的身分、密度、颗粒度及聚集高度均对焊缝形状有一定影响。当其它条件相同时,稳弧性较差的焊剂焊缝厚度较大、而焊缝宽度较小。焊剂密度小,颗粒度大或聚集高度减小时,由于电弧四周压力减低,弧柱体积膨胀,电弧摆动规模扩大,因此焊缝厚度减小、焊缝宽度增加、余高略为减小。此外,熔渣粘度对焊缝外貌成形有很大影响,若粘渡过大,使熔渣的透气性不良,熔池结晶时所排挤的气体无法通过熔渣清除,使焊缝外貌形成许多凹坑,成形恶化。

(6)掩护气体身分 气体掩护焊时,掩护气体的身分以及与此密切相关的熔滴过渡形式对焊缝形状有显着影响。接纳差别掩护气体举行熔化极气体掩护焊直流反接时,焊缝形状的变化,见图1—35。

射流过渡氩弧焊总是形成显着蘑菇状焊缝,氩气中加入O2、CO2或H2时,可使根部成形展宽,焊缝厚度略有增加。颗粒状和短途经渡电弧焊则形成的焊缝形状宽而浅。

图1—35 掩护气体身分对焊缝形状的影响 (7)母材的化学身分 母材的化学身分差别,在其它工艺因素稳定的情况下,焊缝形状纷歧样,这一点在氩弧焊时特别显着。如三种产地差别的0Cr18Ni19和0Cr18Ni12Mo2不锈钢,用钨极氩弧焊方法焊接,接纳相同的焊接工艺参数时,所得焊缝形状的变化,见表1—10。

表1—10 母材化学身分对焊缝形状的影响 注:钨棒端部45°;弧长2mm电流150A;焊接速度300mm/min。泉源:机械设计资源分享网。


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