第 8章 金属的焊接成型
? 8.1焊接工艺基础
? 8.2熔化焊
? 8.3 其它焊接方法
? 8.4常用金属材料的焊接
? 8.5焊接件结构工艺设计
? 焊接方法的种类很多，各有其特点及应用范围。
但按焊接过程本质的不同，可分为熔化焊、压力
焊、钎焊三大类。
? 熔化焊：它是利用局部加热的方法，把工件的焊
接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，
形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体。这
类仅靠加热工件到熔化状态实现焊接的工艺方法，
叫熔化焊，简称熔焊。
? 压力焊：是将两构件的连接部分加热到塑性状
态或表面局部熔化状态，同时施加压力使焊件连
接起来的一类焊接方法，叫压力焊，简称压焊。
? 钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化之后，
填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接
的一种焊接方法。
? 焊接与其它加工方法相比，具有以下特点：
? ①适应性广
? ②可以生产要求密封性的构件
? ③可节约金属
8.1焊接工艺基础
? 8.1.1 电孤焊的冶金过程特点
? 8.1.2 焊接接头的组织和性能
? 8.1.3 焊接变形与应力
8.1.1 电孤焊的冶金过程特点
? 1.焊接电弧
焊接电弧组成图
?2.焊接的冶金过程特点
8.1.2 焊接接头的组织和性能
? 1.焊件上温度的变化和分布
? 2.焊接接头金属组织与性能的变化
? 3,改善焊接热影响区性能的方法
? 1.焊件上温度的变化和分布
焊接区各点温度变化情况
? 2.焊接接头金属组织与性能的变化
低碳钢焊接接头组织与性能的变化示意图
? （ 1） 焊缝
? （ 2） 焊接热影响区
? ①熔合区
? ②过热区
? ③正火区
? ④部分相变区
? ⑤ 再结晶区
? 3,改善焊接热影响区性能的方法
8.1.3 焊接变形与应力
? 1.焊接变形和残余应力产生原因
? 2,焊接变形的基本形式
? 3.预防及消除焊接应力
? 4,防止及矫正焊接变形
? 5.矫正焊接变形的方法
1.焊接变形和残余应力产生原因
模拟焊缝 示意图
2,焊接变形的基本形式
焊接变形的基本形式
① 收缩变形 ② 角变形 ③ 弯曲变形
④ 波浪变形 ⑤ 扭曲变形
3.预防及消除焊接应力
? （ 1）减少焊接应力的措施
? ①焊接结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度也
要尽可能小，以减少焊接局部加热从而减少焊接残余应力。
? ②预热可以减小工件温差，也能减小残余应力。
? ③采取合理焊接顺序，使焊缝能较自由地收缩，
? 以减小应力。
? ④采用小线能量焊接时，残余应力也较小。
? ⑤每焊完一道焊缝，立即均匀锤击焊缝使金属伸
? 长，也能减小焊接残余应力。
? （ 2）消除焊接应力的方法
? 消除应力最常用、最有效的方法是消除应力退火。
拼焊时的焊接顺序
4,防止及矫正焊接变形
? (1)防止焊接变形的措施
? ①设计结构时，要考虑防止焊接变形。
? ②焊前组装时，采用反变形法。
? ③刚性固定法。
? ④焊接工艺上，采用能量集中的焊接方法，
采用小线能量，采用合理的焊接顺序，采
用多层多道焊等，都能减少焊接变形。
平板对焊时的反变形法
焊工字梁时的反变形法
刚性固定法
合理的焊接顺序
分段退焊法
5.矫正焊接变形的方法
? 矫正焊接变形的方法有机械矫正法和火焰
矫正法两种。
8.2熔化焊
? 8.2.1 手工电弧焊过程及工艺 (设备焊条及
参数 )
? 8.2.2其它熔化焊方法
8.2.1 手工电弧焊过程及工艺 (设备
焊条及参数 )
? 1,手工电弧焊设备
? (1)交流电焊机
? (2)直流电焊机
? ① 发电机式直流电焊机
? ② 整流式直流电焊机
? ③ 逆变式直流弧焊机
火焰加热矫正丁字梁焊接变形
焊机内部接线图
BX3-300型交流电弧焊机
? 2.手工电弧焊焊条
? (1) 焊条的组成及作用
? ①焊芯
? ②药皮
? （ 2）焊条的分类和编号
? （ 3）焊条的选用原则
? 焊接低碳钢或低合金钢时，一般应使焊缝金属与
母材等强度；焊接耐热钢、不锈钢时，应使焊缝
金属的化学成分与焊件的化学成分相近；焊接形
状复杂和刚度大的结构及焊接承受冲击载荷、交
变载荷的结构时，应选用抗裂性能好的碱性焊条；
焊接难以在焊前清理的焊件时，应选用抗气孔性
能好的酸性焊条。使用酸性焊条比碱性焊条经济，
在满足使用性能要求的前提下应优先选用酸性焊
条。
几种常用焊丝的牌号和成分
(GB/T14957-1994)
钢焊条药皮类型和电源种类编号
? 3.手工电弧焊工艺
? 进行手工电弧焊时需要考虑以下几个方面
的主要工艺问题：
? (1)接头形式及准备工作
? ①接头形式
? ②接头的准备工作
? （ 2） 焊接规范的选择
? ①焊条直径的选择
? ②焊接电流的选择
各种接头形式
对接接头的各种坡口形式
8.2.2其它熔化焊方法
? 1.埋弧自动焊
? （ 1） 埋弧自动焊设备
? （ 2） 焊接材料
? （ 3）埋弧自动焊工艺
? （ 4） 埋弧自动焊的特点和应用
? ① 生产率高, 成本低 。
? ② 焊接质量好 。
? ③ 劳动条件好 。
埋弧焊自动焊过程示意图
埋弧自动焊装置示意图
熔炼焊剂牌号
对接接头焊接工艺举例
焊剂垫 环缝自动焊示意图
? 2.气体保护电弧焊
? ( 1)氩弧焊
? 氩弧焊主要特点如下：
? ①保护效果好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，
焊缝成形美观，适于焊接各类合金钢、易氧化的
有色金属及稀有金属。
? ②电弧在氩气流的压缩下燃烧，热量集中，所
以焊接速度快，热影响区小，焊后变形也较小。
? ③电弧稳定，特别是小电流时也很稳定。因此，
容易控制熔池温度及单面焊双面成形。为了更容
易保证工件背面均匀焊透和焊缝成形，现在普遍
采用脉冲电流来焊接，这种焊接方法叫脉冲氩弧
焊。
? ④明弧可见，便于观察和操作，可全位置焊，
焊后无渣，便于机械化和自动化。
1.焊丝或电极 2.导电嘴 3.喷嘴 4.进气管 5.氩气流
6.电弧 7.工件 8.填充焊丝 9.送丝辊轮
钨极氩弧焊焊接接头形式
脉冲氩弧焊电流
? 二氧化碳气体保护焊主要特点是：
? ①成本低
? ②质量好
? ③生产率高
? ④适应性强
二氧化碳气体保护焊装置示意图
? 3.电渣焊
? 电渣焊过程可分为三个阶段：
? ①建立渣池
? ②正常焊接过程
? ③焊缝的收尾
电渣焊
8.3 其它焊接方法
? 8.3.1 电阻焊
? 8.3.2 钎焊
? 8.3.3 焊接新工艺技术简介
8.3.1 电阻焊
? 1,对焊
? 2.点焊
? 3.多点凸焊
? 4.缝焊
1,对焊
电阻焊的基本形式
对焊
点焊的焊接过程
多点凸焊原理
8.3.2 钎焊
? 1.软钎焊
? 2.硬钎焊
常用的钎焊接头形式
8.3.3 焊接新工艺技术简介
? 1.等离子弧焊接与切割
? 2,真空电子束焊接
? 3.激光焊接与切割
? 4,计算机在焊接上的应用
? 5.焊接机器人和智能化
1.等离子弧焊接与切割
等离子弧焊示意图
2,真空电子束焊接
? 电子束焊接的特点是：电子束能量密度很
高，焊缝深而窄，焊件热影响区、焊接变
形极小；焊接质量高，焊接速度快。
3.激光焊接与切割
? （ 1）激光焊接
? （ 2） 激光切割
? ①激光蒸发切割
? ②激光熔化吹气切割
? ③激光反应气体切割
4,计算机在焊接上的应用
? 利用计算机对焊接生产过程的参数进行采
集，存储并打印成报表；对焊接瞬态过程
的参数进行检测与数据处理，以便于研究
焊接瞬态过程；对焊机输出的焊接参数进
行控制等是目前计算机在焊接中应用的最
主要方向。
5.焊接机器人和智能化
? 焊接机器人是焊接柔性自动化的新方式。
焊接机器人的主要优点是稳定和提高焊接
质量，保证其均一性； 提高生产率，可 24
小时连续生产；可在有害环境下长期工作，
改善了工人劳动条件，降低对工人操作技
术要求，可实现小批量产品焊接自动化；
为焊接柔性生产线提供技术基础。
8.4常用金属材料的焊接
? 8.4.1 金属的焊接性能
? 8.4.2 常用金属材料的焊接特点
8.4.1 金属的焊接性能
? 1,金属焊接性能的概念
? 2.估算钢材可焊性的方法
1,金属焊接性能的概念
? 金属材料的焊接性能（又称可焊性），是
指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接
材料、工艺参数及结构型式条件下，获得
优质焊接接头的难易程度。它包括两个方
面：一是工艺可焊性，主要是指焊接接头
产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂
缝的可能性；二是使用可焊性，主要是指
焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接
头的机械性能及其他特殊性能 (如耐热、耐
蚀性能等 )。
2.估算钢材可焊性的方法
? 碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：
8.4.2 常用金属材料的焊接特点
? 1,碳素钢和低合金结构钢的焊接
? 2.铸铁的补焊
? 3.常用有色金属及其合金的焊接
1,碳素钢和低合金结构钢的焊接
? (1)碳素钢的焊接
? ①低碳钢的焊接
? ②中碳钢的焊接
? ③高碳钢的补焊
? （ 2） 低合金结构钢的焊接
2.铸铁的补焊
? 铸铁的焊接性差，其焊接过程会产生以下
几个问题：
? ①焊接接头易产生白口及淬硬组织
? ②开裂倾向大
? ③焊缝中易产生气孔和夹渣
3.常用有色金属及其合金的焊接
? (1)铜及铜合金的焊接
? 铜及铜合金的焊接性比低碳钢差，在焊接时常出现下列情况：
? ①铜及其合金的导热性好，热容量大。母材和填充金属不能很好地熔合，易产生焊不透现象。
? ②铜及其合金的线膨胀系数大，凝固时收缩率大，因此其焊接变形较大。如
果焊件的刚度大，限制焊件的变形，则焊接应力就大，易产生裂纹。
? ③液态铜溶氢能力强，凝固时其溶解度急剧下降，氢来不及逸出液面，易生
成气孔。
? ④铜在高温时极易氧化，生成氧化亚铜 (Cu2O)，它与铜易形成低熔点的共晶
体，分布在晶界上，易引起热裂纹。
? ⑤铜合金中的许多合金元素（锌、锡、铅、铝及锰等）比铜更易氧化和蒸发，
从而降低焊缝的力学性能，并易产生热裂、气孔和夹渣等，缺陷。
? 为保证铜及其合金的焊接质量，常采取如下措施：
? ①严格控制母材和填充金属中的有害成分，对重要的铜结构，必须选用脱氧铜做母材。
? ②清除焊件、焊丝等表面上的油、锈和水分，以减少氢的来源。
? ③焊前预热以弥补热传导损失，并改善应力分布状况；焊后进行再结晶退火，
以细化晶粒和破坏晶界上的低熔点共晶体。
? (2)铝及铝合金的焊接
? 铝及其合金焊接时有如下特点：
? ①易氧化 在焊接过程中，铝及其合金极易生成熔点高 (约
2050℃ )、密度大 (3.85g／ cm3)的氧化铝，阻碍了金属之
间的良好结合，并易造成夹渣，解决办法是：焊前清除工
件坡口和焊丝表面的氧化物，焊接过程中采用氩气保护；
在气焊时，采用熔剂，并在焊接过程中不断用焊丝挑破熔
池表面的氧化膜。
? ②易形成气孔 液态铝的溶氢能力强，凝固时其溶氢能力
将大大下降，易形成氢气孔。
? ③易产生热裂纹 铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的两倍，
凝固时的体积收缩率约 6.5%左右，因此，焊接某些铝合
金时，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热
裂纹。
? ④铝在高温时强度和塑性很低 焊接时常由于不能支持熔
池金属而引起焊缝塌陷或烧穿，因此，常需要采用垫板。
8.5焊接件结构工艺设计
? 8.5.1 焊接件材料的选择
? 8.5.2 焊接方法的选择
? 8.5.3 焊缝布置
? 8.5.4 接头型式
? 8.5.5 焊接件结构工艺设计示例
8.5.1 焊接件材料的选择
? 焊接结构件的选材除应满足载荷、环境等
工作条件外，还应满足下列要求：
? ①工艺性能要求
? ②体积与重量要求
? ③经济性
? ④优先选用型材和管材
8.5.2 焊接方法的选择
各种焊接方法特点比较
8.5.3 焊缝布置
? 1.便于操作
? 2.避开应力最大或应力集中部位
? 3.避免密集与汇交
? 4.避开加工部位
手工电弧焊操作空间
点焊或缝焊的焊缝设置
避开最大应力部位
避开应力集中的部位
避免焊缝密集
避免焊缝交汇
手弧焊接头形式和坡口形式
不同厚度板的对接
8.5.5 焊接件结构工艺设计示例
? 1.确定焊缝位置
? 2.设计焊接接头
? 3.选择焊接方法和焊接材料
? 4.瓶体装配图
? 5.主要工艺措施
? 6.主要工艺过程
1.确定焊缝位置
瓶体焊缝布置方案
2.设计焊接接头
气瓶主环缝的接头形式
3.选择焊接方法和焊接材料
? 瓶体的焊接采用生产率高、焊接质量稳定
的埋弧自动焊。焊接材料可用焊丝 H08A、
H08MnA或 H10Mn2A，配合 HJ431。
? 瓶嘴的焊接因焊缝直径小，用手弧焊焊接。
构件材料选用 20钢时，焊条可用
E4303(J422)；构件材料为 16Mn钢时，焊
条可取 E50l5(J507)。
4.瓶体装配图
5.主要工艺措施
? ① 上、下封头拉深成形后，因开口端变形大，冷
变形强化严重，加上板材纤维组织的影响，在残
余应力作用下很容易发生裂纹。为防止裂纹产生，
拉深后应进行再结晶退火。
? ②为减少焊接缺陷，焊件接缝附近必须严格清除
铁锈油污。
? ③为去除焊接残余应力并改善焊接接头的组织与
性能，瓶体焊后应进行整体正火处理，至少要进
行去应力退火。
6.主要工艺过程
? 落料谱 → 拉深 → 再结晶退火 → （冲孔） →
除锈 → 装焊衬环、瓶嘴 → 装配上、下封头
→ 除锈 → 焊主环缝 → 正火 → 水压试验 → 气
密试验
? 8.1焊接工艺基础
? 8.2熔化焊
? 8.3 其它焊接方法
? 8.4常用金属材料的焊接
? 8.5焊接件结构工艺设计
? 焊接方法的种类很多，各有其特点及应用范围。
但按焊接过程本质的不同，可分为熔化焊、压力
焊、钎焊三大类。
? 熔化焊：它是利用局部加热的方法，把工件的焊
接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，
形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体。这
类仅靠加热工件到熔化状态实现焊接的工艺方法，
叫熔化焊，简称熔焊。
? 压力焊：是将两构件的连接部分加热到塑性状
态或表面局部熔化状态，同时施加压力使焊件连
接起来的一类焊接方法，叫压力焊，简称压焊。
? 钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化之后，
填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接
的一种焊接方法。
? 焊接与其它加工方法相比，具有以下特点：
? ①适应性广
? ②可以生产要求密封性的构件
? ③可节约金属
8.1焊接工艺基础
? 8.1.1 电孤焊的冶金过程特点
? 8.1.2 焊接接头的组织和性能
? 8.1.3 焊接变形与应力
8.1.1 电孤焊的冶金过程特点
? 1.焊接电弧
焊接电弧组成图
?2.焊接的冶金过程特点
8.1.2 焊接接头的组织和性能
? 1.焊件上温度的变化和分布
? 2.焊接接头金属组织与性能的变化
? 3,改善焊接热影响区性能的方法
? 1.焊件上温度的变化和分布
焊接区各点温度变化情况
? 2.焊接接头金属组织与性能的变化
低碳钢焊接接头组织与性能的变化示意图
? （ 1） 焊缝
? （ 2） 焊接热影响区
? ①熔合区
? ②过热区
? ③正火区
? ④部分相变区
? ⑤ 再结晶区
? 3,改善焊接热影响区性能的方法
8.1.3 焊接变形与应力
? 1.焊接变形和残余应力产生原因
? 2,焊接变形的基本形式
? 3.预防及消除焊接应力
? 4,防止及矫正焊接变形
? 5.矫正焊接变形的方法
1.焊接变形和残余应力产生原因
模拟焊缝 示意图
2,焊接变形的基本形式
焊接变形的基本形式
① 收缩变形 ② 角变形 ③ 弯曲变形
④ 波浪变形 ⑤ 扭曲变形
3.预防及消除焊接应力
? （ 1）减少焊接应力的措施
? ①焊接结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度也
要尽可能小，以减少焊接局部加热从而减少焊接残余应力。
? ②预热可以减小工件温差，也能减小残余应力。
? ③采取合理焊接顺序，使焊缝能较自由地收缩，
? 以减小应力。
? ④采用小线能量焊接时，残余应力也较小。
? ⑤每焊完一道焊缝，立即均匀锤击焊缝使金属伸
? 长，也能减小焊接残余应力。
? （ 2）消除焊接应力的方法
? 消除应力最常用、最有效的方法是消除应力退火。
拼焊时的焊接顺序
4,防止及矫正焊接变形
? (1)防止焊接变形的措施
? ①设计结构时，要考虑防止焊接变形。
? ②焊前组装时，采用反变形法。
? ③刚性固定法。
? ④焊接工艺上，采用能量集中的焊接方法，
采用小线能量，采用合理的焊接顺序，采
用多层多道焊等，都能减少焊接变形。
平板对焊时的反变形法
焊工字梁时的反变形法
刚性固定法
合理的焊接顺序
分段退焊法
5.矫正焊接变形的方法
? 矫正焊接变形的方法有机械矫正法和火焰
矫正法两种。
8.2熔化焊
? 8.2.1 手工电弧焊过程及工艺 (设备焊条及
参数 )
? 8.2.2其它熔化焊方法
8.2.1 手工电弧焊过程及工艺 (设备
焊条及参数 )
? 1,手工电弧焊设备
? (1)交流电焊机
? (2)直流电焊机
? ① 发电机式直流电焊机
? ② 整流式直流电焊机
? ③ 逆变式直流弧焊机
火焰加热矫正丁字梁焊接变形
焊机内部接线图
BX3-300型交流电弧焊机
? 2.手工电弧焊焊条
? (1) 焊条的组成及作用
? ①焊芯
? ②药皮
? （ 2）焊条的分类和编号
? （ 3）焊条的选用原则
? 焊接低碳钢或低合金钢时，一般应使焊缝金属与
母材等强度；焊接耐热钢、不锈钢时，应使焊缝
金属的化学成分与焊件的化学成分相近；焊接形
状复杂和刚度大的结构及焊接承受冲击载荷、交
变载荷的结构时，应选用抗裂性能好的碱性焊条；
焊接难以在焊前清理的焊件时，应选用抗气孔性
能好的酸性焊条。使用酸性焊条比碱性焊条经济，
在满足使用性能要求的前提下应优先选用酸性焊
条。
几种常用焊丝的牌号和成分
(GB/T14957-1994)
钢焊条药皮类型和电源种类编号
? 3.手工电弧焊工艺
? 进行手工电弧焊时需要考虑以下几个方面
的主要工艺问题：
? (1)接头形式及准备工作
? ①接头形式
? ②接头的准备工作
? （ 2） 焊接规范的选择
? ①焊条直径的选择
? ②焊接电流的选择
各种接头形式
对接接头的各种坡口形式
8.2.2其它熔化焊方法
? 1.埋弧自动焊
? （ 1） 埋弧自动焊设备
? （ 2） 焊接材料
? （ 3）埋弧自动焊工艺
? （ 4） 埋弧自动焊的特点和应用
? ① 生产率高, 成本低 。
? ② 焊接质量好 。
? ③ 劳动条件好 。
埋弧焊自动焊过程示意图
埋弧自动焊装置示意图
熔炼焊剂牌号
对接接头焊接工艺举例
焊剂垫 环缝自动焊示意图
? 2.气体保护电弧焊
? ( 1)氩弧焊
? 氩弧焊主要特点如下：
? ①保护效果好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，
焊缝成形美观，适于焊接各类合金钢、易氧化的
有色金属及稀有金属。
? ②电弧在氩气流的压缩下燃烧，热量集中，所
以焊接速度快，热影响区小，焊后变形也较小。
? ③电弧稳定，特别是小电流时也很稳定。因此，
容易控制熔池温度及单面焊双面成形。为了更容
易保证工件背面均匀焊透和焊缝成形，现在普遍
采用脉冲电流来焊接，这种焊接方法叫脉冲氩弧
焊。
? ④明弧可见，便于观察和操作，可全位置焊，
焊后无渣，便于机械化和自动化。
1.焊丝或电极 2.导电嘴 3.喷嘴 4.进气管 5.氩气流
6.电弧 7.工件 8.填充焊丝 9.送丝辊轮
钨极氩弧焊焊接接头形式
脉冲氩弧焊电流
? 二氧化碳气体保护焊主要特点是：
? ①成本低
? ②质量好
? ③生产率高
? ④适应性强
二氧化碳气体保护焊装置示意图
? 3.电渣焊
? 电渣焊过程可分为三个阶段：
? ①建立渣池
? ②正常焊接过程
? ③焊缝的收尾
电渣焊
8.3 其它焊接方法
? 8.3.1 电阻焊
? 8.3.2 钎焊
? 8.3.3 焊接新工艺技术简介
8.3.1 电阻焊
? 1,对焊
? 2.点焊
? 3.多点凸焊
? 4.缝焊
1,对焊
电阻焊的基本形式
对焊
点焊的焊接过程
多点凸焊原理
8.3.2 钎焊
? 1.软钎焊
? 2.硬钎焊
常用的钎焊接头形式
8.3.3 焊接新工艺技术简介
? 1.等离子弧焊接与切割
? 2,真空电子束焊接
? 3.激光焊接与切割
? 4,计算机在焊接上的应用
? 5.焊接机器人和智能化
1.等离子弧焊接与切割
等离子弧焊示意图
2,真空电子束焊接
? 电子束焊接的特点是：电子束能量密度很
高，焊缝深而窄，焊件热影响区、焊接变
形极小；焊接质量高，焊接速度快。
3.激光焊接与切割
? （ 1）激光焊接
? （ 2） 激光切割
? ①激光蒸发切割
? ②激光熔化吹气切割
? ③激光反应气体切割
4,计算机在焊接上的应用
? 利用计算机对焊接生产过程的参数进行采
集，存储并打印成报表；对焊接瞬态过程
的参数进行检测与数据处理，以便于研究
焊接瞬态过程；对焊机输出的焊接参数进
行控制等是目前计算机在焊接中应用的最
主要方向。
5.焊接机器人和智能化
? 焊接机器人是焊接柔性自动化的新方式。
焊接机器人的主要优点是稳定和提高焊接
质量，保证其均一性； 提高生产率，可 24
小时连续生产；可在有害环境下长期工作，
改善了工人劳动条件，降低对工人操作技
术要求，可实现小批量产品焊接自动化；
为焊接柔性生产线提供技术基础。
8.4常用金属材料的焊接
? 8.4.1 金属的焊接性能
? 8.4.2 常用金属材料的焊接特点
8.4.1 金属的焊接性能
? 1,金属焊接性能的概念
? 2.估算钢材可焊性的方法
1,金属焊接性能的概念
? 金属材料的焊接性能（又称可焊性），是
指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接
材料、工艺参数及结构型式条件下，获得
优质焊接接头的难易程度。它包括两个方
面：一是工艺可焊性，主要是指焊接接头
产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂
缝的可能性；二是使用可焊性，主要是指
焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接
头的机械性能及其他特殊性能 (如耐热、耐
蚀性能等 )。
2.估算钢材可焊性的方法
? 碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：
8.4.2 常用金属材料的焊接特点
? 1,碳素钢和低合金结构钢的焊接
? 2.铸铁的补焊
? 3.常用有色金属及其合金的焊接
1,碳素钢和低合金结构钢的焊接
? (1)碳素钢的焊接
? ①低碳钢的焊接
? ②中碳钢的焊接
? ③高碳钢的补焊
? （ 2） 低合金结构钢的焊接
2.铸铁的补焊
? 铸铁的焊接性差，其焊接过程会产生以下
几个问题：
? ①焊接接头易产生白口及淬硬组织
? ②开裂倾向大
? ③焊缝中易产生气孔和夹渣
3.常用有色金属及其合金的焊接
? (1)铜及铜合金的焊接
? 铜及铜合金的焊接性比低碳钢差，在焊接时常出现下列情况：
? ①铜及其合金的导热性好，热容量大。母材和填充金属不能很好地熔合，易产生焊不透现象。
? ②铜及其合金的线膨胀系数大，凝固时收缩率大，因此其焊接变形较大。如
果焊件的刚度大，限制焊件的变形，则焊接应力就大，易产生裂纹。
? ③液态铜溶氢能力强，凝固时其溶解度急剧下降，氢来不及逸出液面，易生
成气孔。
? ④铜在高温时极易氧化，生成氧化亚铜 (Cu2O)，它与铜易形成低熔点的共晶
体，分布在晶界上，易引起热裂纹。
? ⑤铜合金中的许多合金元素（锌、锡、铅、铝及锰等）比铜更易氧化和蒸发，
从而降低焊缝的力学性能，并易产生热裂、气孔和夹渣等，缺陷。
? 为保证铜及其合金的焊接质量，常采取如下措施：
? ①严格控制母材和填充金属中的有害成分，对重要的铜结构，必须选用脱氧铜做母材。
? ②清除焊件、焊丝等表面上的油、锈和水分，以减少氢的来源。
? ③焊前预热以弥补热传导损失，并改善应力分布状况；焊后进行再结晶退火，
以细化晶粒和破坏晶界上的低熔点共晶体。
? (2)铝及铝合金的焊接
? 铝及其合金焊接时有如下特点：
? ①易氧化 在焊接过程中，铝及其合金极易生成熔点高 (约
2050℃ )、密度大 (3.85g／ cm3)的氧化铝，阻碍了金属之
间的良好结合，并易造成夹渣，解决办法是：焊前清除工
件坡口和焊丝表面的氧化物，焊接过程中采用氩气保护；
在气焊时，采用熔剂，并在焊接过程中不断用焊丝挑破熔
池表面的氧化膜。
? ②易形成气孔 液态铝的溶氢能力强，凝固时其溶氢能力
将大大下降，易形成氢气孔。
? ③易产生热裂纹 铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的两倍，
凝固时的体积收缩率约 6.5%左右，因此，焊接某些铝合
金时，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热
裂纹。
? ④铝在高温时强度和塑性很低 焊接时常由于不能支持熔
池金属而引起焊缝塌陷或烧穿，因此，常需要采用垫板。
8.5焊接件结构工艺设计
? 8.5.1 焊接件材料的选择
? 8.5.2 焊接方法的选择
? 8.5.3 焊缝布置
? 8.5.4 接头型式
? 8.5.5 焊接件结构工艺设计示例
8.5.1 焊接件材料的选择
? 焊接结构件的选材除应满足载荷、环境等
工作条件外，还应满足下列要求：
? ①工艺性能要求
? ②体积与重量要求
? ③经济性
? ④优先选用型材和管材
8.5.2 焊接方法的选择
各种焊接方法特点比较
8.5.3 焊缝布置
? 1.便于操作
? 2.避开应力最大或应力集中部位
? 3.避免密集与汇交
? 4.避开加工部位
手工电弧焊操作空间
点焊或缝焊的焊缝设置
避开最大应力部位
避开应力集中的部位
避免焊缝密集
避免焊缝交汇
手弧焊接头形式和坡口形式
不同厚度板的对接
8.5.5 焊接件结构工艺设计示例
? 1.确定焊缝位置
? 2.设计焊接接头
? 3.选择焊接方法和焊接材料
? 4.瓶体装配图
? 5.主要工艺措施
? 6.主要工艺过程
1.确定焊缝位置
瓶体焊缝布置方案
2.设计焊接接头
气瓶主环缝的接头形式
3.选择焊接方法和焊接材料
? 瓶体的焊接采用生产率高、焊接质量稳定
的埋弧自动焊。焊接材料可用焊丝 H08A、
H08MnA或 H10Mn2A，配合 HJ431。
? 瓶嘴的焊接因焊缝直径小，用手弧焊焊接。
构件材料选用 20钢时，焊条可用
E4303(J422)；构件材料为 16Mn钢时，焊
条可取 E50l5(J507)。
4.瓶体装配图
5.主要工艺措施
? ① 上、下封头拉深成形后，因开口端变形大，冷
变形强化严重，加上板材纤维组织的影响，在残
余应力作用下很容易发生裂纹。为防止裂纹产生，
拉深后应进行再结晶退火。
? ②为减少焊接缺陷，焊件接缝附近必须严格清除
铁锈油污。
? ③为去除焊接残余应力并改善焊接接头的组织与
性能，瓶体焊后应进行整体正火处理，至少要进
行去应力退火。
6.主要工艺过程
? 落料谱 → 拉深 → 再结晶退火 → （冲孔） →
除锈 → 装焊衬环、瓶嘴 → 装配上、下封头
→ 除锈 → 焊主环缝 → 正火 → 水压试验 → 气
密试验
