焊接工程师手册

前言
第1版前言
第一篇 综合资料
第1章 符号3
1.1 希腊字母3
1.2 标准代号3
1.2.1 中国标准代号3
1.2.2 国外部分标准代号5
1.3 数学符号5
1.4 物理量名称及其符号10
1.5 化学元素符号10
1.6 图形符号11
1.6.1 机械图样中常用符号11
1.6.2 焊接图形符号19
1.6.3 电工系统图常用图形符号23
1.6.4 常用液压及气动图形符号29
1.7 我国钢铁产品牌号及其统一数字代号中字母的涵义32
1.8 焊接材料型号牌号中的代号34
1.9 电焊机型号中的符号37
1.9.1 电焊机型号的编制37
1.9.2 电焊机型号中符号的含义37
1.10 焊接方法的英文缩写字母39
1.11 焊缝无损检测符(代)号41
1.12 焊缝工作位置的符号41
第2章 单位及其换算44
2.1 单位与单位制44
2.2 国际单位制及我国法定计量单位44
2.2.1 国际单位制及其构成44
2.2.2 我国的法定计量单位44
2.3 物理量的符号和单位46
2.3.1 常用空间、时间和周期的量和单位46
2.3.2 常用力学的量和单位47
2.3.3 常用热力学的量和单位49
2.3.4 常用电学及磁学的量和单位51
2.3.5 常用光学及声学的量和单位52
2.4 简易单位换算53
2.4.1 米制倍数与分数单位换算53
2.4.2 英制与米制单位换算54
2.4.3 市制单位换算57
2.4.4 温度换算公式57
第3章 常用公式、数据和资料58
3.1 基本与常用物理常数58
3.2 化学元素周期表及各元素的物理性能58
3.2.1 化学元素周期表58
3.2.2 各化学元素的物理性能58
3.3 工程制图常用基础资料64
3.3.1 图纸幅面和格式64
3.3.2 标题栏与明细栏64
3.3.3 比例64
3.3.4 字体及其在CAD制图中的规定65
3.3.5 图线及其在CAD制图中的规定66
3.4 常用计算公式及运算67
3.4.1 常用数学公式67
3.4.2 常用平面图形的计算公式70
3.4.3 常用几何体的计算公式72
3.4.4 常用理论力学公式74
3.4.5 常用材料力学公式75
3.4.6 常用电工学公式79
3.5 钢铁材料基础资料80
3.5.1 钢铁及其热处理基础资料80
3.5.2 常用钢材的品种及规格91
3.5.3 钢铁材料硬度及强度换算93
3.6 常用材料的物理性能96
3.6.1 常用材料的线膨胀系数96
3.6.2 常用材料的熔点、导热率及比热容96
3.6.3 常用材料的密度97
3.6.4 材料的滑动摩擦因数98
3.7 常用有机与无机化工产品及盐类的性质99
第二篇 焊接物理冶金
第1章 焊接及其分类103
1.1 焊接过程的物理本质103
1.2 焊接的分类103
1.3 各种焊接方法基本特点与应用104
1.4 焊接方法的选择106
第2章 焊接物理110
2.1 焊接热过程及其特点110
2.1.1 概述110
2.1.2 焊接的热源111
2.1.3 焊接热传导113
2.1.4 焊接热循环118
2.2 焊接电弧及其特性123
2.2.1 焊接电弧123
2.2.2 电弧的构造及其电压分布126
2.2.3 焊接电弧的最小能量消耗特性127
2.2.4 焊接电弧的热特性127
2.2.5 焊接电弧的电特性128
2.2.6 焊接电弧的力学特性130
2.2.7 拘束电弧131
2.2.8 磁场对电弧的作用131
2.3 焊丝的加热、熔化与熔滴过渡132
2.3.1 焊丝的加热与熔化132
2.3.2 熔滴过渡133
2.4 母材的熔化与焊缝的形成137
2.4.1 母材的熔化与熔池的形成137
2.4.2 熔池的形状与焊缝的形成137
第3章 焊接冶金140
3.1 液相冶金140
3.1.1 液相冶金过程特点140
3.1.2 焊接时对金属的保护140
3.1.3 焊接冶金反应区及其反应条件141
3.1.4 气相对金属的作用142
3.1.5 熔渣及其对金属的作用150
3.2 凝固冶金158
3.2.1 焊接熔池凝固的特点158
3.2.2 熔池结晶的一般规律159
3.2.3 熔池结晶线速度160
3.2.4 熔池结晶的形态160
3.2.5 焊缝金属的化学成分不均匀性163
3.2.6 焊缝一次结晶组织的改善165
3.2.7 焊缝的固态相变组织166
3.2.8 焊缝中的气孔与夹杂168
3.3 固相冶金171
3.3.1 焊缝金属的固态相变172
3.3.2 焊接热影响区的固态相变172
3.3.3 焊接连续冷却转变图及其应用178
第4章 焊接裂纹182
4.1 概述182
4.1.1 裂纹的危害182
4.1.2 焊接裂纹的分类及其特点182
4.2 焊接热裂纹184
4.2.1 结晶裂纹184
4.2.2 液化裂纹187
4.2.3 多边化裂纹188
4.3 焊接再热裂纹188
4.3.1 再热裂纹的发生及其特点188
4.3.2 再热裂纹的形成机理189
4.3.3 再热裂纹的影响因素及其防治190
4.4 焊接冷裂纹191
4.4.1 冷裂纹的基本特征及其分类191
4.4.2 冷裂纹的形成机理192
4.4.3 冷裂倾向的判据195
4.4.4 防止冷裂纹的措施197
4.5 层状撕裂201
4.5.1 层状撕裂的特征与危害201
4.5.2 层状撕裂的形成机理201
4.5.3 影响层状撕裂的因素201
4.5.4 防止层状撕裂的措施202
4.6 应力腐蚀裂纹203
4.6.1 应力腐蚀裂纹的特征与形成条件203
4.6.2 应力腐蚀开裂机理204
4.6.3 防止应力腐蚀裂纹的措施205
第三篇 弧焊方法及设备
第1章 弧焊电源211
1.1 弧焊电源的类型、基本特点及其适用范围211
1.1.1 弧焊电源的类型211
1.1.2 弧焊电源的基本特点和适用范围211
1.2 对弧焊电源的基本要求212
1.2.1 对弧焊电源外特性的要求212
1.2.2 对弧焊电源调节特性的要求215
1.2.3 对弧焊电源动特性的要求216
1.2.4 对弧焊电源的其他要求217
1.3 交流弧焊电源217
1.3.1 弧焊变压器217
1.3.2 矩形波交流弧焊电源223
1.4 直流弧焊电源——弧焊发电机224
1.5 直流弧焊电源——弧焊整流器226
1.5.1 弧焊整流器的分类226
1.5.2 硅弧焊整流器226
1.5.3 晶闸管式弧焊整流器231
1.5.4 晶体管式弧焊整流器235
1.6 脉冲弧焊电源236
1.6.1 脉冲弧焊电源的基本原理237
1.6.2 脉冲弧焊电源的种类、特点与应用238
1.6.3 晶闸管式脉冲弧焊电源238
1.6.4 晶体管式脉冲弧焊电源239
1.6.5 部分脉冲弧焊电源技术数据240
1.7 逆变式弧焊电源241
1.7.1 逆变式弧焊电源的基本原理及组成241
1.7.2 逆变式弧焊电源的分类、特点及应用范围242
1.7.3 逆变式弧焊电源的基本电路243
1.7.4 典型逆变弧焊电源介绍247
1.7.5 各类逆变弧焊电源的比较252
1.7.6 部分逆变式弧焊电源的技术数据252
1.8 弧焊电源的现状与发展255
1.9 弧焊电源的选择、使用与维修255
1.9.1 弧焊电源的选择255
1.9.2 弧焊电源的安装257
1.9.3 弧焊电源的使用与维护261
1.9.4 弧焊电源的故障与检修262
第2章 焊条电弧焊264
2.1 概述264
2.1.1 定义与工作原理264
2.1.2 工艺特点264
2.1.3 适用范围与局限性264
2.2 焊接设备265
2.2.1 弧焊电源265
2.2.2 辅助器具265
2.3 焊接材料——焊条266
2.4 焊条电弧焊接头的设计与准备266
2.4.1 接头的设计与选用266
2.4.2 坡口的制备268
2.4.3 焊接位置269
2.4.4 焊接衬垫与引出板269
2.4.5 装配与定位焊270
2.5 焊条电弧焊的焊接工艺271
2.5.1 焊前准备271
2.5.2 焊接参数271
2.5.3 焊条电弧焊操作技术275
2.5.4 后热与焊后热处理283
第3章 埋弧焊285
3.1 概述285
3.1.1 基本原理285
3.1.2 优缺点285
3.1.3 分类286
3.2 适用范围286
3.2.1 材料范围286
3.2.2 厚度范围286
3.3 埋弧焊的自动调节系统286
3.3.1 实现焊接过程自动化的一般要求286
3.3.2 电弧自身调节系统287
3.3.3 电弧电压自动调节系统288
3.3.4 等速与变速送丝系统性能的比较289
3.4 埋弧焊机289
3.4.1 组成与分类289
3.4.2 通用埋弧焊机的主要技术要求290
3.4.3 埋弧焊机的电源291
3.4.4 送丝和行走机构292
3.4.5 焊接机头调整机构295
3.4.6 易损件及辅助装置295
3.4.7 典型通用埋弧焊机296
3.4.8 现代先进埋弧焊机的基本特点307
3.4.9 国产埋弧焊机技术数据307
3.5 焊接材料——焊丝与焊剂309
3.6 埋弧焊接工艺与技术309
3.6.1 焊缝形状与尺寸及影响因素309
3.6.2 焊接接头设计与坡口加工313
3.6.3 组装和定位焊313
3.6.4 引弧板与引出板314
3.6.5 焊接衬垫与打底焊314
3.6.6 焊前和层间的清理316
3.6.7 自动埋弧焊接常规工艺与技术316
3.6.8 高效埋弧焊接工艺与技术322
3.7 埋弧焊常见缺陷及防止329
第4章 钨极氩弧焊(TIG焊)331
4.1 概述331
4.1.1 原理与分类331
4.1.2 TIG焊的工艺特点331
4.1.3 TIG焊的优缺点332
4.1.4 适用范围332
4.2 TIG焊的极性、阴极清洗作用和直流分量333
4.2.1 电弧的静特性333
4.2.2 阴极清洗作用333
4.2.3 交流TIG焊的直流分量334
4.3 钨极氩弧焊(TIG)焊机335
4.3.1 TIG焊接过程的一般程序335
4.3.2 TIG焊机的组成335
4.3.3 焊接电源335
4.3.4 引弧和稳弧装置338
4.3.5 焊接电流衰减装置339
4.3.6 焊枪339
4.3.7 供气系统和水冷系统341
4.3.8 送丝机构和焊接小车341
4.3.9 典型的通用TIG焊机技术数据341
4.4 焊接材料342
4.4.1 钨极342
4.4.2 保护气体343
4.4.3 填充金属344
4.5 焊接工艺与技术345
4.5.1 接头形式与坡口345
4.5.2 焊前清理346
4.5.3 装配347
4.5.4 电流类型与极性选择347
4.5.5 钨极的选择与使用348
4.5.6 一般焊接工艺349
4.5.7 停止焊接354
4.6 特殊TIG焊接技术355
4.6.1 脉冲钨极氩弧焊355
4.6.2 TIG点焊358
4.7 典型应用359
4.7.1 奥氏体不锈钢薄膜板对接焊359
4.7.2 固定管全位置TIG焊360
4.7.3 管与管板焊接363
4.8 工艺缺陷、产生原因及防止措施364
4.9 安全技术365
第5章 熔化极气体保护焊366
5.1 概述366
5.1.1 基本原理366
5.1.2 分类366
5.1.3 优缺点366
5.1.4 适用范围367
5.2 保护气体367
5.2.1 对保护气体的基本要求367
5.2.2 保护气体对电弧性能的影响370
5.3 焊丝371
5.4 焊丝的熔滴过渡371
5.4.1 影响焊丝熔滴过渡形式的主要因素371
5.4.2 各种熔滴过渡形式特性对比与应用372
5.5 熔化极气体保护电弧焊设备373
5.5.1 焊接电源374
5.5.2 焊枪375
5.5.3 送丝系统376
5.5.4 供气与水冷系统379
5.5.5 控制系统379
5.5.6 熔化极气体保护焊机及其选用381
5.6 MIG焊接工艺383
5.6.1 工艺特点383
5.6.2 焊接材料选择383
5.6.3 焊接参数384
5.6.4 典型MIG焊接参数387
5.7 MAG焊接工艺391
5.7.1 工艺特点391
5.7.2 常用氧化性混合气体及其适用范围391
5.7.3 焊丝的选择391
5.7.4 典型的焊接参数391
5.8 CO2气体保护焊393
5.8.1 工艺特点393
5.8.2 冶金特点393
5.8.3 焊接材料394
5.8.4 CO2焊设备395
5.8.5 CO2焊接参数398
5.8.6 操作要点403
5.8.7 CO2焊接常见缺陷及其产生原因406
5.9 药芯焊丝气体保护电弧焊406
5.9.1 药芯焊丝气体保护电弧焊的工艺特点406
5.9.2 药芯焊丝407
5.9.3 药芯焊丝气体保护焊工艺407
5.10 熔化极脉冲气体保电弧护焊411
5.10.1 脉冲喷射过渡过程及其特征411
5.10.2 工艺特点412
5.10.3 焊接参数412
5.11 窄间隙熔化极气体保护电弧焊415
5.11.1 基本特征415
5.11.2 优缺点及适用范围415
5.11.3 焊接工艺415
5.12 CO2电弧点焊418
5.12.1 特点与应用418
5.12.2 常用接头形式418
5.12.3 焊接工艺418
5.13 气电立焊419
5.13.1 操作原理419
5.13.2 优缺点419
5.13.3 适用范围420
5.13.4 焊接设备420
5.13.5 焊接材料421
5.13.6 焊接工艺421
5.14 熔化极气体保护电弧焊的新发展422
5.14.1 高效熔化极气体保护焊422
5.14.2 波形控制熔化极气体保护焊424
第6章 等离子弧焊426
6.1 概述426
6.1.1 等离子弧及其形成426
6.1.2 等离子弧的特性426
6.1.3 等离子弧的类型427
6.2 等离子弧焊的工艺特点与适用范围428
6.2.1 工艺特点428
6.2.2 适用范围428
6.3 等离子弧焊的分类429
6.4 等离子弧焊设备429
6.4.1 设备组成429
6.4.2 焊接电源430
6.4.3 焊枪431
6.4.4 国产等离子弧焊机及技术数据434
6.5 等离子弧焊接的双弧问题437
6.6 等离子弧焊工艺437
6.6.1 焊接接头437
6.6.2 装配与夹紧438
6.6.3 等离子弧焊气体的选择439
6.6.4 焊接参数440
6.7 等离子弧焊常见缺陷及其产生原因445
第7章 螺柱焊446
7.1 概述446
7.2 拉弧式螺柱焊446
7.2.1 瓷环保护拉弧式螺柱焊446
7.2.2 短周期拉弧式螺柱焊454
7.3 电容放电螺柱焊456
7.3.1 电容放电螺柱焊焊接过程456
7.3.2 电容放电螺柱焊设备457
7.3.3 电容放电螺柱焊焊接工艺460
7.4 螺柱焊材料的组合及其焊接性461
7.5 螺柱焊的发展方向463
7.6 螺柱焊方法的选择与应用464
7.6.1 螺柱焊方法的选择464
7.6.2 螺柱焊方法的应用465
第四篇 电阻焊方法及设备
第1章 电阻焊基础469
1.1 概述469
1.1.1 电阻焊的分类469
1.1.2 电阻焊的优缺点471
1.2 焊接的热量及其影响因素471
1.2.1 焊接的热量471
1.2.2 影响焊接热量的因素471
1.3 热平衡及温度分布473
1.3.1 热平衡473
1.3.2 温度分布474
1.4 焊接循环474
1.5 金属材料电阻焊的焊接性及其影响因素475
第2章 电阻焊设备478
2.1 概述478
2.1.1 分类478
2.1.2 电阻焊设备的基本构成478
2.1.3 电阻焊设备的型号编制方法479
2.1.4 电阻焊设备的通用技术条件479
2.1.5 电阻焊电源的负载持续率482
2.1.6 电阻焊机的技术经济指标482
2.1.7 电阻焊机的工作循环482
2.2 各类电阻焊电源的电气性能483
2.2.1 单相工频电阻焊电源483
2.2.2 三相低频电阻焊电源484
2.2.3 二次整流电阻焊电源485
2.2.4 电容储能电阻焊电源486
2.2.5 逆变电阻焊机电源487
2.3 点焊机488
2.4 凸焊机497
2.5 缝焊机498
2.5.1 缝焊机类型498
2.5.2 缝焊机滚轮的传动498
2.5.3 缝焊机滚轮的导电499
2.5.4 部分国产缝焊机的技术数据499
2.6 对焊机500
2.6.1 对焊机的组成与分类500
2.6.2 机架与导轨501
2.6.3 送进机构501
2.6.4 夹紧机构503
2.6.5 部分国产对焊机的技术数据504
2.7 电阻焊机的控制器506
2.7.1 控制器的功能506
2.7.2 控制器的分类、特点和选用506
2.7.3 控制器的基本单元线路507
2.7.4 国产点、凸、缝焊机控制器技术数据512
第3章 点焊工艺515
3.1 熔核的形成及对其质量的一般要求515
3.1.1 熔核的形成515
3.1.2 对熔核质量的一般要求515
3.2 点焊方法的种类516
3.3 点焊接头的设计517
3.4 点焊电极及电极握杆518
3.4.1 点焊电极518
3.4.2 电极握杆524
3.5 点焊工艺526
3.5.1 焊前工件表面清理526
3.5.2 点焊的焊接参数527
3.5.3 点焊时电流的分流532
3.5.4 不等厚或异种材料点焊533
3.5.5 常用金属材料点焊工艺要点534
第4章 凸焊工艺543
4.1 概述543
4.1.1 凸焊的工艺特点543
4.1.2 凸焊的优缺点544
4.1.3 凸焊的适用范围544
4.2 凸焊工艺544
4.2.1 凸焊接头设计544
4.2.2 凸焊电极545
4.2.3 凸焊的焊接参数546
4.2.4 常用金属的凸焊要点547
第5章 缝焊工艺551
5.1 概述551
5.1.1 缝焊的基本形式及其工艺特点551
5.1.2 缝焊的优缺点551
5.1.3 缝焊的应用551
5.2 缝焊用的电极553
5.2.1 电极的形状553
5.2.2 电极尺寸554
5.2.3 电极材料554
5.2.4 电极的正确选择与使用554
5.3 缝焊的焊接参数及其对焊接质量的影响555
5.4 缝焊的接头设计557
5.5 常用金属材料缝焊工艺要点558
5.5.1 低碳钢的缝焊558
5.5.2 镀层钢的缝焊558
5.5.3 不锈钢与高温合金的缝焊560
5.5.4 铝合金的缝焊561
5.5.5 钛合金的缝焊561
第6章 对焊工艺563
6.1 电阻对焊工艺563
6.1.1 接头的形成与所需的基本条件563
6.1.2 电阻对焊的特点与适用范围563
6.1.3 焊接工艺563
6.2 闪光对焊工艺565
6.2.1 闪光对焊的工作原理565
6.2.2 闪光对焊的特点及其适用范围566
6.2.3 焊接工艺569
6.2.4 闪光对焊新技术576
6.3 典型零件的对焊577
6.3.1 线材的对焊577
6.3.2 型材的对焊578
6.3.3 管材的对焊578
6.3.4 板材的对焊580
6.3.5 环形零件的对焊581
第五篇 其他焊接方法及设备
第1章 电渣焊585
第2章 电子束焊618
第3章 激光焊630
第4章 摩擦焊649
第5章 扩散焊671
第6章 冷压焊678
第7章 爆炸焊683
第8章 超声波焊692
第9章 气焊699
第10章 钎焊711
第11章 高频焊756
第12章 热切割765
第六篇 焊接材料
第1章 焊条805
第2章 焊丝、焊带与焊剂852
第3章 焊接用保护气体902
第4章 电极909
第七篇 金属材料的焊接
第1章 焊接性及其试验方法921
第2章 碳钢的焊接953
第3章 低合金钢的焊接968
第4章 耐热钢的焊接1009
第5章 不锈钢的焊接1029
第6章 铸铁的焊接1063
第7章 铝及铝合金的焊接1078
第8章 铜及铜合金的焊接1106
第9章 钛及钛合金的焊接1127
第10章 异种金属的焊接1139
第11章 金属材料的堆焊1163
第12章 热喷涂1180
第八篇 焊接结构
第1章 焊接应力与变形1205
第2章 焊接接头1247
第3章 焊接结构的破坏1283
第4章 焊接结构设计1328
第九篇 焊接结构生产
第1章 焊接工艺过程设计1365
第2章 焊接工艺评定1389
第3章 焊接工艺装备及其设计1410
第4章 焊接生产的机械化和自动化1463
第5章 焊接检验1476
第6章 焊接生产的安全与劳动保护1531
附录A 我国焊接专业及其相关标准目录1544
附录B 国内外焊接材料型(牌)号对照1559
附录C 各国不锈钢及耐热钢牌号对照1575
参考文献1582