材料连接的关键工艺是焊接, 其在现代工业里应用极为广泛, 不管是机械制造, 或者建筑施工, 又或是航空航天等领域, 焊接技术都起着不可被替代的作用, 下面会从焊接原理, 工艺, 材料, 设备以及安全等好多方面, 系统讲述焊接专业一定要掌握的基础知识。
一、焊接基本概念
焊接定义
焊接是一种将零件加工结合。它通过加热、加压, 或两方式并用, 且使用或不使用填充材料。让两个或多个分离的金属工件间形成原子间结合, 进而能生成整体性连接。该过程借助外部能量, 打破金属原子间的原有束缚, 促使它们在新位置相互拉近并形成稳定化学键, 实现永久性连接。
焊接分类
熔焊是这样一种焊接方式它是利用局部加热把焊件接头的部位弄成熔化状态在不加压的情形下饭（请注意这里好像有误, 推测是“下”, 按“下”翻译）填充金属或者不填充金属和母材熔合从而形成焊缝经过冷却凝固之后达成连接比如电弧焊它是以电弧当作热源属于应用很广泛的熔焊方法其中涵盖手工电弧焊也就是SMAW气体保护钨极电弧焊即GTAW气体保护金属极电弧焊就是GMAW还有气焊它是利用可燃气体跟助燃气体混合燃烧产生的火焰作为热源激光焊是以高能量密度的激光束作为热源等离子焊是利用等离子弧当作热源。
压焊它是这样一种焊接方式, 在焊接过程里, 会对焊件施加压力, 这种施加压力的情况存在加热或者不加热两种可能, 其目的是让焊件产生塑性变形, 借助原子间的扩散以及再结晶来达成连接 , 比如电阻焊, 它是经由电极去施加压力, 依靠电流通过接头接触面以及邻近区域所产生的电阻热来加热 , 还有摩擦焊, 是利用焊件接触端面的相对旋转运动来产生摩擦热 , 再有扩散焊, 乃是在一定的温度以及压力条件下, 使待焊表面互相接触, 凭借原子扩散来实现连接。
钎焊, 是以那些比母材熔点低的金属材料当作钎料, 要先把焊件以及钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的那个温度, 借助液态钎料去润湿母材, 填充接头间隙并且与母材展开相互扩散从而达成连接, 它被划分成软钎焊, 像锡焊, 其钎料熔点低于450℃ , 还有硬钎焊, 比如银焊、铜焊, 其钎料熔点高于450℃。
二、焊接物理与冶金基础
焊接热过程
热源的种类是这样的, 焊接的热源存有多种样式, 电弧热呢其能量是集中的, 能够迅速地对焊件的局部进行加热。那种电阻发热是由于电流通过电阻而产生的。激光作为一种具备高能量密度的热源, 它可以达成快速加热使其熔化的目的。
热输入的计算是这样的: 热输入的公式是Q等于UI除以v, 其中, Q代表热输入, 单位是J/cm, U代表电弧电压, 单位是V, I代表焊接电流, 单位是A, v代表焊接速度, 单位是cm/s。对保证焊接质量而言, 合理地控制热输入是极其重要的, 要是热输入不合适, 就会使得焊件出现过热、未焊透等之类的问题。
焊接件各点的温度, 于焊件焊接之时, 会随着时间以及空间而发生变化，进而形成温度场, 在靠近热源中心的地方, 温度是最为高的, 该温度场的分布, 会受到多种因素的影响, 知晓温度场, 对预测焊接热, 影响产生变形, 还有组织转变方面而言, 都是有着帮助的。
焊接冶金反应
焊时, 焊接热源作用于焊件, 致使焊件熔化, 同时填充金属也随之熔化, 进而形成熔池, 熔池的形状会对焊接质量产生影响, 熔池的尺寸也会对焊接质量造成影响, 熔池存在的时间同样会对焊接质量产生作用, 其形成过程当中, 存在着强烈的热对流现象, 并且伴有物质传输情况, 这就致使化学成分分布不均匀, 且导致温度分布呈现出不均匀状态。
气体跟熔渣有着这样的作用, 那就是: 焊接的时候所产生的气体, 像CO₂、Ar这些, 能够保护熔池以免被有害气体侵入, 熔渣会覆盖在熔池的表面, 它可以起到隔离开空气的作用, 还可以保护熔池, 能够进行脱氧, 能去除硫, 能去除磷, 并且能够改善焊缝成型等诸多作用。
对于焊缝金属而言, 其结晶以及相变情况是这样的: 当熔池处于冷却凝固阶段的时候, 焊缝金属会历经结晶以及相变这两个过程。结晶是从熔池边缘朝着中心方向生长的, 这种生长方式有可能致使产生偏析。而在冷却过程里面, 固态相变所产生的产物, 其组织以及性能是由冷却速度、化学成分等多种因素所决定的, 通过对焊接工艺参数加以控制, 能够对结晶以及相变过程进行调整。
焊接缺陷成因
熔池里的气体于凝固之前没能逸出, 残留在焊缝那儿形成了空穴, 这被称作气孔, 导致这种情况出现的原因有好多, 像是焊接材料受潮, 焊件清理得不干净, 焊接工艺参数不合适啦等等, 它会让焊缝的强度以及致密性都有所降低。
夹渣是这样一种情况, 即熔渣残留在焊缝从而形成缺陷, 其产生原因包含焊接电流过小, 还有层间清渣不够彻底, 以及焊条角度不合适等, 它会致使焊缝有效截面积降低, 进而导致应力集中。
裂纹, 它属于严重焊接缺陷, 其中热裂纹是在焊缝金属冷却到固相线附近的高温区域产生的, 这与低熔点共晶物以及焊接工艺等存在关联；冷裂纹是在焊接接头冷却到较低温度的时候产生的, 其与氢含量、淬硬组织、残余应力相关；再热裂纹是在焊后焊件再次被加热之际产生的, 它和沉淀相析出、晶界强化等有关联。
有这么一种情况, 叫做未熔合, 它指的是, 焊缝金属跟母材之间, 或者焊缝层与层之间, 没有达成完全的熔化结合状态, 其产生的缘由在于, 焊接电流过小, 且速度过快, 同时坡口角度过小等, 这种状况会对焊缝强度以及密封性造成影响。
接头根部焊的时候没完全熔透, 这就是未焊透, 它是因为焊接电流过小, 速度过快，坡口角度过小, 钝边过大等多种因素造成的, 那么如此一来会降低焊缝承载能力, 进而引发应力集中。
三、焊接材料
焊条
分类, 是依据药皮性质来区分的, 被分为酸性焊条与碱性焊条这两类。酸性焊条的药皮, 含有大量的酸性氧化物, 其电弧稳定, 飞溅较小, 脱渣较为容易, 对于杂质的敏感性较低, 适用于一般低碳钢以及低合金钢的焊接, 举例来说就是E4303这种情况；碱性焊条的药皮, 含有大量的碱性氧化物以及萤石, 它的脱硫、脱磷能力很强, 焊缝的力学性能良好, 抗裂性也很强, 然而电弧稳定性较差, 对杂质比较敏感, 通常被用于重要低合金钢以及合金钢的焊接, 像E5015就是这样。
牌号解读, 拿E6010来说, “E”代表焊条, “60”所指的是熔敷金属最小抗拉强度为60（约莫），“1”意味着适用于全位置焊接, “0”表明药皮类型以及电流种类（高纤维素钠型药皮, 直流反接）。
焊丝与焊剂
比如ER70S – 6这种实心焊丝, 其中“ER”是什么意思呢, 它代表实芯焊丝 , 那“70”它又代表什么呢 , 它表示熔敷金属最小抗拉强度大约为70 , 再看“S”它表示什么 , 它表示焊丝 , 最后“6”又是什么意思呢 , 它表示化学成分分类代号 , 这种焊丝是用于碳钢和低合金钢气体保护焊的。
药芯焊丝, 比如说E71T – 1, 其中, “ E”代表焊条 , “7”显示熔敷金属最小抗拉强度是70（大约） , “1”示意适用于全位置焊接 , “T”表明药芯焊丝 , 后续数字与字母表示药芯类型以及保护气体种类 , 其焊接工艺性能良好、生产效率高。
一种用于埋弧焊的焊剂呈现出来了, 它就是如同HJ431这样的, 其中“HJ”所代表的, 正是这种用于埋弧焊中的焊剂, 而“4”所表示的, 是在这种焊剂里面所含MnO的含量情况, “3”所代表的是SiO₂以及CaF₂的含量状况, “1”所表示的是同一类型的焊剂里不同的牌号, 它是要与埋葬弧焊丝相互配合一起来使用操作的, 可以起到对那个熔化的焊池起到保护作用, 并且还会参与到冶金反应等到诸如此类的作用效果。
保护气体
拥有稳定化学性质, 不与金属起反应的惰性气体，有Ar、He, 其可用于保护焊接区, 其中氩气常用, 因价格低、密度大且保护效果好；氦气虽保护效果更佳, 然而价格昂贵, 用于高熔点金属及高要求场合。
CO₂这种活性气体, 具备氧化性, 被应用于MAG焊, 它价格低廉, 来源广泛, 然而会致使合金元素出现烧损的情况, 所以需要挑选合适的焊丝成分来进行补偿。
混合气体像Ar加上CO₂, 它同时具备惰性气体以及活性气体的优点, 能够让焊缝成型得到改变, 能够令飞溅减少, 进而提高焊接质量, 并且还可以提升焊接效率, 其常见的比例有所谓的Ar80%加上CO₂20% , 是可供按照需求来进行调整的。
四、焊接工艺与参数
关键工艺参数
电流, 其有影响焊接质量的情况, 也存在影响焊接效率的状况；针对于直流电流而言, 电弧却是稳定的, 且飞溅还小；再说交流电流，致使设备构成简单, 成本是比较低的。电流大小该凭借焊件厚度来选择, 还得依据材质、接头形式、焊条（焊丝）直径等去抉择, 大小若过大或者过小, 将会产生焊接缺陷。
电弧长度关联着电压, 恰当的电压能确保焊缝宽度以及熔深均匀, 而电压不合适的话, 就会致使焊缝成型出现问题。
焊接速度, 指的是单位时间内所完成的焊缝长度, 其速度倘若过快, 或者过慢, 均会对焊接质量以及效率产生影响, 故而需要依据多种因素进行合理调整。
电弧长度不一样, 短电弧有着热效率高、飞溅小的特点；手用的情况下其为焊条直径的零点五和到一点零倍, 气体保护焊同样得把控电弧长度适合具体情况。
坡口形式常见的有V型, 还有U型, 以及X型, 另外还有Y型等, V型的加工是比较简单的, 而且填充金属量是大的, 它适用于薄的焊件, 而U型根部窄, 填充金属量少, 焊缝质量高, 适用于厚的焊件, X型和Y型结合了两者的优点, 用于大厚度焊件, 能够减少变形和填充金属量。
接头设计
焊接方式为对接接头, 其形式是两焊件的端面相对放置来进行焊接, 它具有受力均匀的特点, 在应用方面较为广泛, 通常情况下需要开坡口, 还得确保装配时段的间隙符合要求以及错边量处于规定范围。
角接接头, 是那种两焊件端部形成直角或者近似直角的接头形式, 它主要承受横向方向的载荷, 依据焊件的厚度以及受力这一情况来决定, 到底是打开坡口去焊接, 还是不打开坡口去进行焊接。
T型接头, 是一种焊件, 其端面与另一焊件的表面, 构成直角或者相当于直角, 此处受力状况繁杂, 容易有应力集中的情况出现, 所以常常会采用双面焊这种方式, 或者通过开坡口焊接这种办法, 来提升强度。
搭接接头, 是两焊件部分重叠进行焊接, 其装配较为简单, 然而受力并不均匀, 并且强度低, 它被用于受力小或者非承载结构, 还能够通过增加搭接长度或者采用塞焊、槽焊等方式来提高强度。
预热与后热
为防止出现冷裂纹, 可进行预热温度计算, 依据碳当量来计算出预热温度, 因碳当量越高, 钢材的淬硬倾向就越大, 所以需要进行预热, 以此来降低冷却速度, 进而避免冷裂纹产生。其所用公式为Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15, 这里元素符号表示的是其质量分数, 依据Ceq值以及焊件厚度等诸多因素, 通过查表来确定预热温度。
针对消氢处理而言, 是在焊后, 把焊件加热到特定温度, 该温度处于如250 – 350℃这个范围, 并且保温一段时长, 以此让焊缝当中的氢能够得以逸出, 进而防止产生氢致裂纹, 它特别适用于低合金钢以及高强度钢进行焊接时的那种情况, 尤其针对此特定情形。
五、焊接设备
电弧焊机
交流焊机, 属于变压器式, 它把电网当中的交流电, 经由变压器来进行降压操作。从而获取到适合用于焊接的低电压交流电, 其具备结构简单的特点, 成本也比较低, 然而电弧稳定性却比较差。
直流焊机, 它涵盖整流式与逆变式这两种类型。其中, 整流式焊机借助整流元件把交流电转变为直流电；而逆变式焊机呢, 先是把交流电转换成直流电, 接着再逆变成高频交流电, 随后要经过降压以及整流, 最终输出适宜用于焊接的直流电, 它具备体积小、重量轻、节能以及电弧稳定性好等诸多优点。
气体保护焊设备
MIG/MAG焊机, MIG焊运用惰性气体实施保护, MAG焊采用活性气体或者混合气体予以保护, 将连续送进的焊丝当作电极以及填充金属, 具备生产效率高的特点, 适用于多种金属材料的焊接。
一种焊接设备名为TIG焊机, 它采用的电极是高熔点钨棒, 借助惰性气体去保护电弧, 同时也保护熔池, 其具备焊接质量高的特点, 电弧也是稳定的, 还常常配备高频引弧装置, 以及脉冲功能, 凭借这些能实现精度更高的焊接的控制, 适用于焊接有色金属, 也适用于焊接不锈钢, 还适用于焊接薄件。
辅助工具
焊枪, 它能传递焊接电流, 它可以输送保护气体, 对于熔化极焊接而言它还能够引导焊丝呢, 它的结构以及性能会对焊接操作产生影响, 另外也会对焊接质量造成影响。
一种用于储存保护气体的容器叫气瓶, 像氩气瓶、二氧化碳气瓶这类, 它需要定期进行检查, 还要定期予以维护, 以此来保证能够安全使用。
在熔化极气体保护焊里, 有送丝机, 它会把焊丝匀速送进焊接区, 而送丝速度稳定这件事, 对于保证焊接质量而言, 是相当重要的。
接地钳, 它要保证焊接回路接地能够处于良好状态, 以此来防止触电事故出现, 并且还要确保焊接电流维持稳定。
面罩, 其中的自动变光面罩这种东西, 它具备这样一种能力, 就是能够依据电弧光的强度, 去实行自动调节镜片透光率的操作, 如此一来, 就可以切实保证焊工的眼睛, 不会受到电弧辐射的那种伤害, 进而, 还能够提升焊接操作过程当中的安全性以及舒适性。
六、焊接缺陷与质量控制
常见缺陷
在焊接结构里, 尤其是厚板焊接结构, 会出现一种除了热裂纹、冷裂纹、再热裂纹之外的裂纹, 叫做层状撕裂, 它是因为钢铁板材内部存有分层夹杂物, 在焊接的时候产生的应力作用之下, 沿着轧制方向生成阶梯状裂纹。
气孔被区分各类, 有氢气孔、一氧化碳气孔、氮气气孔等等, 因不同气体来源致使气孔的形态以及分布呈现出差异, 像氢气孔大多数是表现为表面针状, 一氧化碳气孔多数是呈现为内部条虫状。
夹渣当中，存在非金属夹渣以及金属夹渣这两种类型, 其中非金属夹渣, 像氧化物以及硫化物这类, 而金属夹渣, 类似钨夹渣, 也就是在TIG焊的时候, 钨极熔化后混入到焊缝当中的那种。
咬边, 因焊接参数被选择得不妥当, 或者操作方法并非正确的情况。沿焊趾的那些母材部位形成了沟槽, 或者出现了凹陷。这会对焊件的有效截面积进行削弱, 进而造成应力的集中。
未焊透, 其包括接头根部未焊透的情况, 另外还存在一面进行焊接时根部未焊透的状况, 以及多层焊接过程中层与层之间未焊透的情形。
检测方法
用肉眼, 或者借助放大镜、量规等工具, 来实施检查工作, 针对焊缝外观开展检查, 此检查涵盖焊缝尺寸、它的形状, 以及表面出现的缺陷等, 以此方式呈现的就是目视检测（VT）。
利用射线（像X射线、γ射线那般）穿透焊件, 依据缺陷对于射线吸收程度的不一样, 在底片那里形成不同黑度的影像从而检测缺陷的这种射线检测（RT） , 能检测内部气孔、夹渣、裂纹、未焊透等缺陷, 并且对体积型缺陷较为敏感。
超声波检测（UT）, 是利用超声波在焊件当中传播时, 遇到缺陷会产生反射、折射等现象, 借助分析反射波信号去实现对缺陷的检测, 它能够检测内部缺陷, 对面积型缺陷较为敏感, 适用于厚板检测。
磁粉检测, 也就是MT, 它被用于检测铁磁性材料的表面以及近表面缺陷, 在被检测的工件表面施加磁场, 在存在缺陷的地方会产生漏磁场, 将磁粉吸附从而形成磁痕, 以此来显示缺陷的位置和形状。
渗透检测（PT）, 是先把含有色染料或者荧光剂的渗透液涂抹在焊件表面, 让其渗透进缺陷里头, 接着去除表面多余的渗透液, 随后施加显像剂, 使得缺陷中的渗透液被吸附从而显示出来, 以此来检测表面开口缺陷。
标准规范
由ISO 5817进行焊缝质量分级, 依据缺陷类型、尺寸以及数量等指标, 把焊缝质量分为B、C、D, 这三个等级, 其适用于熔化焊焊接接头。
AWS D1.1, 为美国钢结构焊接规范, 它规定了钢结构焊接方面的材料要求, 还规定了工艺要求, 也规定了质量检验等方面的要求, 并且在北美地区有着广泛的应用。
针对中国焊接质量要求系列标准GB/T 12467, 其对焊接质量相关要求予以了详细规定, 这些规定涵盖了质量等级划分方面。同时, 也包含检验方法方面。另外, 还有验收准则等方面。
七、焊接安全与防护
主要危险源
电弧辐射, 它涵盖紫外线、红外线以及可见光, 当中紫外线对人体产生的危害比较大, 能够引发电光性眼炎、致使皮肤出现灼伤等情况。
因焊接设备漏电, 因操作不当, 因在潮湿环境下作业等诸情况, 可能致使触电事故发生, 电击由此而致。
烟尘, 是焊接过程当中产生的, 那些金属氧化物之类的烟尘, 要是长期把它吸入进去, 就会对呼吸系统造成损害, 进而引发尘肺病等职业病。
高温飞溅：焊接时高温金属液滴飞溅，可能烫伤皮肤。
有害气体包含臭氧、一氧化碳、氮氧化物等, 臭氧具备强氧化性, 会刺激呼吸道, 一氧化碳无色且无味, 容易致使中毒, 氮氧化物对呼吸道存在刺激以及腐蚀作用。
防护措施
用于个人防护的装备有, 那种由具备防火、隔热以及耐磨特性的材料制出的防护服, 其作用是防止高温飞溅与辐射造成伤害, 还有具备隔热、绝缘以及耐磨性能的焊接手套, 另外有面罩, 除了自动变光面罩之外呢, 还有手持式面罩, 这是用来保护面部和眼睛的, 再有就是能过滤焊接烟尘的防尘口罩了。
通风举措如下: 要确保焊接的 地段有着十分良好的通风状况, 要是自然通风的程度不够充足的时候，那就去安装机械通风类的设备或者排烟的装置, 做到及时地把有害的气体以及烟尘这类东西给排出去。
急救知识
一旦发生触电情况开始急救, 要马上切断电源, 要是触电者出现呼吸停止以及心跳停止的状况, 应该当即便在现场开展心肺复苏术也就是CPR, 这其中细致全面的涵盖会涉及专业准确的胸外按压以及规范标准的人工呼吸, 胸外按压的频率一定要达到至少100次每分钟, 胸外按压的深度必须要达到至少5厘米, 胸外按压和人工呼吸二者之间的比例为30比2 , 并且要迅速及时拨打急救电话。
以下方式处理灼伤情况: 要是碰见轻微灼伤状况, 马上使用大量冷水去冲洗受伤的那个具体部位, 冲洗时长为十五至三十分钟, 以此来降低皮肤现存现有现有的温度, 进而减轻疼痛以及损伤；要是遭遇严重灼伤情形, 应该杜绝自行去进行处理, 采用干净的纱布或者毛巾去覆盖住伤处伤口, 然后以尽快的速度送去医院接受治疗。
一旦吸入大量烟尘而感觉不适, 就应当马上迁往通风状况良好的空旷之地, 进而呼吸新鲜的空气, 要是情况严重, 那就得赶紧去就医, 这就是烟尘吸入的应急举措。
八、金属材料焊接性
碳钢焊接
成分里含碳量低于百分之零点二五的低碳钢, 其焊接性能良好, 通常情况下不需要采取特殊的工艺措施, 只要选用合适的焊条或者焊丝就行。
中碳钢, 其含碳量处于0.25%至0.6%之间, 在进行焊接的时候, 容易产生淬硬组织以及冷裂纹, 所以需要进行预热, 预热温度为150至250℃, 要选用低氢型焊条, 并且要控制焊接热输入。
有一种钢叫高碳钢, 这种钢它的含碳量是大于0.6%的, 它的焊接性表现为差, 在进行焊接之前, 是需要预热到250 – 350℃以上的, 焊接的时候要采用低氢型焊条, 焊接操作完成之后, 需进行缓冷以及热处理, 以此来消除应力并且改善组织。
不锈钢焊接
奥氏体不锈钢, 其焊接时主要问题是晶间腐蚀。在石油化工设备焊接当中, 要防止晶间腐蚀, 常常选用含钛象A132或者铌象A137等稳定化元素的焊条, 或者选超低碳焊条象A002。采取小电流、快速焊, 还有短弧焊, 减少焊缝在敏化温度区间就是450 – 850℃的停留时间, 降低晶间腐蚀倾向。
铁素体不锈钢, 焊接之时容易出现脆化现象, 这其中涵盖了475℃脆化以及σ相脆化。于焊接管道这种情况时, 为了防止脆生现象, 那么, 焊前预热温度需要把它控制就在100至300℃这个范围上, 采用小热输入焊接工艺, 要避免在475℃附近长时间的停留, 焊完之后能够进行快速冷却, 在必要的时候要进行退火处理, 以此来恢复韧性。
对于双相不锈钢, 在焊接的时候, 要严格把控热输入才行, 在海洋工程结构焊接当中为其选择一种适当的焊接方比如TIG或者MIG, 以及合适的焊接参数, 从而把热输入于一定范围给控制住, 对的, 是要保证焊缝和热影响区的奥氏体与铁素体比例, 避免因热输入不合适致使相比例失调, 进而影响焊接接头的耐蚀性与力学性能。
铝合金焊接
铝合金的表面存在着一层致密的氧化膜, 这层氧化膜是Al₂O₃, 它的熔点非常高, 高达2050℃, 会对焊接熔合产生阻碍作用, 而且铝合金具备较强的导热性, 在焊接的时候热量散失速度很快, 容易致使焊接出现变形情况。在航空航天领域里, 针对铝合金结构件的焊接, 常常会采用TIG焊或者MIG焊。焊前, 要运用机械方式, 像刮削那样, 或者借助化学方式, 像碱洗那般, 实实在在地清理焊件表面的氧化膜, ；焊接期间, 要合理挑选焊接电流、电压以及焊接速度, 采用恰当的工装夹具刚性固定焊件, 或者采用反变形法、随焊激冷等举措控制变形, ；针对厚板焊接, 能够采用多层多道焊, 控制层间温度。
异种金属焊接
就拿钢与铝的焊接来讲, 因钢跟铝的物理性能比如像熔点、热膨胀系数有着区别, 化学性能差异也大, 直接焊接的话会于接头的地方形成脆性的金属间化合物, 这种情况之下会降低接头自身的强度呢 ; 于汽车发动机的一些零部件制造过程当中, 会采用过渡层焊接工艺, 好比在钢的表面先镀上一层锌、铜之类的金属当作过渡层, 之后再跟铝开展焊接 ; 又或采用特殊的钎焊工艺, 挑选适宜的钎料以及钎焊温度, 凭借钎料在母材当中的扩散以及溶解状况, 形成不错的接头连接状态, 减少金属间化合物的产生数量, 进而提高接头的质量。
九、焊接符号与图纸
焊接符号
基础符号: 拿它来展现焊缝横截面形状, 像是角焊缝借助等边三角形予以表示, 对接焊缝运用直线表示, V形坡口对接焊缝用带着斜边的直线表示, 能直观体现焊缝的基础构造形式。
补充符号, 其作用是对焊缝的某些特征加以补充说明, 现场焊符号呈现为一个涂黑的小旗, 这意味着该焊缝要在现场实现施焊；周围焊符号呈现为一个圆圈, 它表明焊缝是围绕着焊件的周围来开展焊接的。
尺寸标注, 涵盖焊缝长度, 宽度, 厚度, 坡口角度, 钝边尺寸等, 比如, 标注角焊缝时, 会注名焊脚尺寸, 对接焊缝则会标注坡口深度, 间隙等尺寸, 给焊接施工提供精确的数据依据。
图纸识读
首先, 要在图纸上识别出诸如V型、U型、X型等的坡口型式。其次, 依据焊件自身的厚度、所采用的焊接方法以及相关工艺要求, 来确定坡口所要设计的尺寸。像是V型坡口的夹角、钝边应有的数值大小、装配时所需预留的间隙等等。以便在最后焊接之际, 能够达成充分的熔合状态, 进而获取优良的焊缝质量。
– 焊缝位置: 要搞清楚平焊位置、立焊位置、横焊位置, 还有仰焊位置，并明确区分。不同位置的焊接, 其难度不一样, 工艺要求亦不相同。相比之下, 平焊操作相对来说比较容易些, 且焊接质量容易得到保证。而立焊和横焊, 则需要对熔池的形状以及尺寸加以控制, 以此来防止液态金属出现下淌的情况。至于仰焊, 其难度是最大的, 对焊工的技术以及操作方面的要求都很高, 所以说图纸标注, 这有利于焊工进行合适的焊接工艺以及操作方法的选择。
工艺方面有要求, 像是焊后热处理的要求, 图纸会表明是不是要进行退火、正火、回火、调质之类的处理, 还会给出处理的温度、时间以及冷却方式等参数, 借由焊后热处理来改良焊接接头的组织与性能, 祛除残余应力。
十、焊接技术发展趋势
自动化与智能化
在汽车制造行业, 机器人焊接被广泛地应用着, 机器人能够依据预设程序, 精准地、精确地完成焊接操作, 以此去确保焊接质量的稳定性, 以及焊接质量的一致性, 进而提高生产效率, 减少人工成本, 降低劳动强度, 同时它还能够在恶劣环境之下进行工作。
视觉传感, 借助视觉传感器, 于焊接过程里实时去获取图像信息, 像焊缝位置、形状还有熔池状态等, 之后反馈给控制系统, 以此达成对焊接过程的实时监测以及调整, 进而提升焊接质量的可靠性以及适应性, 比如在复杂结构件进行焊接时, 能够自动跟踪焊缝, 以此确保焊接精度。
实时参数, 比如电流、电压、焊接速度, 皆于焊接过程之中, 而且焊件有变化, 涵盖材料厚度波动和装配误差, 由此自适应控制会自动去调整焊接工艺参数, 以此让焊接质量不会被外界因素给影响到, 进而达成智能化焊接生产。
新材料焊接
高强钢, 在建筑以及桥梁等行业, 因对结构轻量化需求提升, 还有对高强度提出要求, 其应用变得越发广泛。研发适配高强钢的焊接材料, 以及研发相应工艺, 控制好焊接热影响区的组织, 还有控制其性能, 防止裂纹出现, 提高接头的强度, 并且提高其韧性, 乃研究重点。
镍基合金, 常被用于航空航天领域, 还被用于石油化工等领域, 这是因为它具备耐高温的优良性能, 也具备耐腐蚀的优良性能。要针对镍基合金开展焊接冶金过程的研究, 要将焊接过程里出现的热裂纹缺陷解决掉, 要将焊接过程里涌现的气孔等缺陷处理好, 要开发专用的焊接设备, 要研发专用的焊接工艺, 以此满足特殊工况之下的使用需求。
如碳纤维增强复合材料这类复合材料, 在航空航天领域的应用正渐渐增多, 要研究复合材料跟金属或者其他材料的连接技术, 去开发适配复合材料的焊接方法以及工艺, 解决界面结合强度还有可靠性问题, 进而拓展复合材料的应用范围。
绿色焊接
开发新型的, 具备低烟尘、低毒特点的焊接材料, 以此达成减少焊接过程之中烟尘以及有害气体产生的目的, 进而改善工作环境, 最终保护焊工健康, 比如采用有着环保型药皮配方的焊条这种方式, 来降低烟尘里有害物质的含量, 此即低烟尘焊材。
– 节能设备: 开展高效节能焊接电源以及设备的研发工作, 像是逆变式焊接电源, 和传统电源相比较而言, 具备着更高的电能转换效率, 能够减少能源消耗, 进而降低生产成本, 这是符合可持续发展要求的。
– 环保工艺: 冷金属过渡, 就是CMT工艺, 它属于一种新型焊接工艺 , 在焊接之际, 能达成无飞溅状态, 实现低热量进行输入, 可减少对焊件热影响, 能让变形以及缺陷产生概率降低, 与此同时, 还可以削减能源消耗, 减少焊接烟尘排放, 这是一种绿色环保的焊接工艺 , 于薄板焊接之地, 以及对焊接质量有着高要求的场合, 有着广阔应用前景。
推荐学习资源
– 书籍：
对《焊接冶金学》来讲, 它将焊接过程里的冶金反应予以深度剖析, 并对组织转变展开深入探究, 还对性能变化进行深层分析: 以此能够为理解焊接质量控制提供理论基础。
涵盖各种焊接工艺方法, 涉及工艺参数选择, 阐述焊接设备的原理, 说明其结构, 再讲其应用, 这本叫《焊接方法与设备》的书, 具备很强的实用性。
《ASME锅炉与压力容器规范》, 它属于那种在锅炉以及压力容器设计、制造、检验等诸多方面, 都堪称权威的标准, 其对于那些从事和此相关领域焊接工作的人员而言, 具备着相当重要的指导意义。
– 标准：
由美国焊接学会制定的AWS标准，在国际范围之内拥有广泛的影响力, 它所涵盖的标准涉及焊接材料、工艺以及质量控制等多个方面, 能够为焊接行业提供技术规范这样的准则。
ISO（国际标准化组织）标准, 它属于全球通用的标准体系，其在焊接质量分级方面的标准, 推动了国际间的焊接技术交流与合作, 它在检测方法等方面的标准, 也促进了国际间的焊接技术交流与合作。
我国焊接领域的国家标准是GB（中国国标）, 它是依据国内实际状况及行业需求而加以制定的, 其对规范国内焊接行业的发展发挥着重要的作用。
参加焊接工人技能培训, 考取 AWS 焊工资格证或者 ISO 9606 焊工资格证, 进行系统培训, 做好实际操作, 掌握各类焊接方法及工艺技能, 熟悉焊接质量把控流程, 取得权威资格认证, 提高自身于焊接领域就业当中的竞争力, 提升这个的 专业水准。
握持住以上那些知识, 这是焊接专业的打底根基, 同时呢这还需要去结合实际的操作经验以及始终持续坚持不懈地学习新产生的技术, 不间断地去提升自身的焊接技术的状况和综合起来的能力, 凭借这些来适应焊接行业持续不停发展所产生的需求。
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