《金属焊接与切割技术》课件

《金属焊接与切割技术》欢迎进入金属焊接与切割技术的专业世界本课程将深入探讨现代工业制造中不可或缺的焊接与切割工艺，从基础理论到先进应用，全面介绍这一关键技术领域课程概述焊接在制造工艺中的重全球焊接市场规模与发要性展趋势焊接技术是现代工业制造全球焊接设备与耗材市场的核心工艺之一，能实现规模已超过200亿美元，高强度、高可靠性的金属预计未来五年将保持7%的永久连接，广泛应用于从年复合增长率，智能化、小型电子设备到大型基础自动化是主要发展方向设施的各类产品制造课程主要内容与学习目标第一部分焊接基础知识焊接理论基础探讨焊接的物理本质、热力学原理和金属间结合机制，建立对焊接过程的科学认识焊接分类方法按热源、操作方式、材料和位置等多种维度详细分类，帮助理解不同焊接工艺的特点焊接接头设计介绍各类接头形式的结构特点、力学性能和适用场合，掌握合理的接头设计方法焊接符号标准学习国际通用的焊接符号系统，实现工程图纸中焊接信息的准确表达和理解焊接的定义与原理焊接的本质焊接是通过加热或加压使金属材料原子间产生结合力，形成永久性连接的工艺过程这一过程涉及复杂的物理化学变化，包括材料熔化、流动、结晶等现象在微观层面，焊接实现了金属原子间的相互扩散和结合，形成了稳定的金属键，确保了接头的强度和稳定性这一原子级的结合是焊接区别于其他连接方式的关键特点焊接的三种基本类型•熔化焊通过热源熔化母材和填充材料形成焊缝焊接的分类方法按热源分类电弧焊、气焊、电阻焊、激光焊等按操作方式分类手工焊、半自动焊、自动焊按焊接材料分类同种材料焊接、异种材料焊接按焊接位置分类平焊、立焊、横焊、仰焊焊接技术的分类方法多样，每种分类角度都反映了焊接工艺的不同特性电弧焊是最常用的热源类型，而自动化程度的提高是现代焊接技术的重要发展方向不同的焊接位置要求操作者掌握不同的技巧，直接影响焊缝质量焊接接头类型对接接头两个工件在同一平面上端部相对放置并焊接适用于受拉、压、弯和扭的构件，可实现100%的接头效率常用于压力容器、管道等要求较高的场合，但需要精确的坡口加工和对准形接头T两个工件成直角相交形成T形并焊接结构简单，适用于受弯和扭的构件在框架结构和加强筋连接中应用广泛，但应注意应力集中问题，必要时需进行全焊透角接头两个工件成角度相交于边缘并焊接适用于薄板结构，加工简单，但承载能力有限在非承重结构和装饰性构件中应用较多，如箱体、柜体等的连接焊缝符号标准基本符号系统焊缝基本符号包括对接焊缝、角焊缝、塞焊缝等，每种符号对应特定的焊接形式这些符号是国际通用的标准语言，确保工程图纸在全球范围内的一致理解辅助符号含义辅助符号提供了关于焊缝的补充信息，如焊缝的位置、焊接方法和表面处理要求等这些符号通常附加在基本符号周围，进一步明确焊接细节尺寸标注方法焊缝尺寸标注包括焊脚尺寸、焊缝长度和间距等，是确保焊接质量的重要依据正确的尺寸标注能避免过度焊接或焊接不足，优化结构性能和成本第二部分电弧焊接技术电弧焊基本原理焊条电弧焊探讨电弧形成机理、物理特性及稳定性掌握常见焊条的分类、选择方法和手工影响因素，理解电弧焊的工作原理电弧焊的操作技巧工艺参数控制气体保护焊深入理解电流、电压、速度等参数对焊学习TIG、MIG/MAG等气体保护焊的缝质量的影响及调整方法工艺特点和应用范围电弧焊基本原理电弧的形成机理电弧是在两极间通过气体放电形成的高温等离子体通道当电极间电压达到击穿电压时，气体电离形成导电通路，电流通过产生高温，维持稳定的电弧柱在焊接过程中，电弧温度可达6000-8000℃，提供熔化金属所需的热量电弧区域内存在复杂的物理过程，包括电子发射、离子轰击、气体电离和能量转换等电弧稳定性影响因素•电极材料性质熔点、导电性、发射电子能力焊条电弧焊焊条分类按药皮成分和用途分类焊条选择基于材料和工况确定设备配置焊机类型与电源特性工艺参数电流、速度和角度控制焊条电弧焊是最传统也是最广泛使用的焊接方法之一焊条型号通常包含母材类型、强度等级和药皮类型等信息，如E4303表示普通碳钢用碱性焊条选择合适的焊条需要考虑母材成分、接头要求、焊接位置和环境条件等多种因素焊条的结构与作用焊条的基本构成药皮的主要功能焊条由中心的金属焊芯和外层的药•电弧稳定提供易电离物质，皮组成焊芯提供填充金属，通常降低电弧击穿电压由与母材成分相近的金属制成药•金属保护形成气体和渣系，皮则由多种矿物和化学物质复合而隔绝空气防止氧化成，具有多重功能•合金元素添加补充焊缝金属所需的合金元素•冶金反应脱氧、脱硫等净化焊缝金属焊条类型与特点酸性焊条渣系流动性好，适合平焊；碱性焊条具有优异的冶金性能，适合高强度结构；纤维素焊条产气量大，适合管道焊接等特殊场合焊接工艺参数控制120-180A22-28V焊接电流电弧电压对于Φ

3.2mm的焊条，常用电流范围电流过大导致烧穿，过小则熔合不良适合中等厚度工件的电弧电压范围影响焊缝宽度和余高15-25cm/min60-75°焊接速度焊条角度手工焊接的常用速度区间影响热输入和焊缝成形适合平焊位置的焊条与工件夹角不同位置需调整焊接位置与操作技巧平焊技巧焊条与焊件成60-70°角，采用直线或微小摆动，保持短弧操作，焊条匀速前进，确保熔池大小一致，得到平整美观的焊缝立焊技巧焊条与焊件成80-85°角，采用三角形或Z字形摆动，控制熔池大小防止下垂，可采用自下而上或自上而下的方式，后者更适合厚板焊接横焊与仰焊横焊需控制熔池不下垂，仰焊则要防止熔滴掉落，两者都需要熟练的手法和精准的电流控制，是焊工技能的高级体现气体保护焊接技术焊接TIGTIG焊使用不熔化钨极和惰性气体保护，焊丝分开送入这种方法产生的焊缝美观洁净，无飞溅和渣，特别适合不锈钢、铝、镁、钛等有色金属的精细焊接TIG焊对操作者技能要求较高，常用于高品质要求的场合焊接MIG/MAGMIG/MAG焊使用熔化的金属丝作为电极和填充材料，同时通入保护气体MIG使用惰性气体氩气、氦气，适合有色金属；MAG使用活性气体CO₂或混合气，适合碳钢和低合金钢具有效率高、飞溅少、易于自动化的特点保护气体选择保护气体的选择直接影响焊缝质量纯氩气提供稳定电弧和良好保护，但穿透能力有限；CO₂成本低，穿透深，但飞溅大；Ar-CO₂混合气结合两者优点，是碳钢焊接的理想选择；特殊合金可能需要氩-氦或氩-氢混合气埋弧焊接技术埋弧焊的工作原理焊剂的作用与选择埋弧焊是将电弧隐藏在焊剂层下进行的一种自动焊接方法•保护熔池隔绝大气防止氧化和氮化焊接时，焊丝和工件之间形成的电弧被厚层焊剂完全覆盖，•稳定电弧提供易电离物质，改善电弧特性电弧热使焊丝、母材和部分焊剂熔化，形成焊缝和保护渣•冶金处理脱氧、脱硫、添加合金元素层•形成渣层调节冷却速度，改善焊缝成形这种埋藏的电弧方式避免了辐射和飞溅，并通过焊剂提焊剂选择需考虑母材类型、焊丝成分和接头性能要求，常供了优异的保护和合金元素，焊接效率极高，单丝埋弧焊见有熔炼型、烧结型和机械混合型三种焊剂沉积率可达8-15kg/h电阻焊技术点焊原理缝焊特点通过电极加压并通电，利用接触电使用轮式电极实现连续或间断的密阻产生热量使局部金属熔化形成熔封焊缝，广泛用于容器制造核质量控制对焊应用通过控制电流、时间、压力三大参端面接触通电加热后加压实现连接，数确保焊接质量常用于钢筋、管材等的对接第三部分特种焊接方法激光焊接技术利用高能量密度的激光束作为热源，实现高精度、高质量的焊接具有热影响区小、变形少、速度快等优点，适用于精密零部件和难焊材料电子束焊接在真空环境中利用高速电子束轰击工件产生热量实现焊接具有能量密度极高、焊缝细长、热影响区极小的特点，广泛应用于航空航天等高端领域超声波焊接利用高频机械振动产生的摩擦热和塑性变形实现固态连接无需填充材料和外部加热，特别适合热敏感材料和塑料件的连接摩擦焊接技术通过机械摩擦产生热量实现固态连接，包括传统摩擦焊和搅拌摩擦焊能实现异种材料连接，焊缝质量高，广泛应用于铝合金等难焊材料激光焊接技术激光焊接原理激光焊接利用高能量密度的激光束作为热源，将能量集中在极小的焦点上，产生高达10⁶-10⁷W/cm²的功率密度，瞬间使金属熔化甚至汽化，形成熔池后冷却凝固而成焊缝设备组成激光焊接系统主要包括激光器（CO₂激光器、YAG激光器、光纤激光器等）、光路系统、聚焦系统、工作台、控制系统和辅助气体供应系统等组成部分工艺参数关键工艺参数包括激光功率、焊接速度、焦点位置、保护气体类型和流量等这些参数直接影响焊缝的深宽比、熔池稳定性、气孔和裂纹形成等质量特性应用领域激光焊接广泛应用于汽车制造、电子工业、医疗器械、航空航天等领域，特别适合精密部件、异种材料和难焊材料的连接，以及自动化生产线中的高速焊接电子束焊接电子束焊接原理电子束焊接利用高速运动的电子束轰击工件表面，将动能转化为热能实现焊接电子在阴极发射后被加速电压（通常为30-150kV）加速，形成高能量密度的电子束，能量密度可达10⁸W/cm²由于电子束在大气中会迅速散射和衰减，电子束焊接必须在真空环境中进行，这也保证了焊接过程中不受氧化和污染，特别适合活泼金属如钛、锆等的焊接电子束焊的特点•焊缝深宽比大可达20:1，实现深熔焊接•热影响区极窄降低变形和残余应力•真空环境避免氧化，适合活泼金属•精确控制能量和位置可精确调节•高速焊接效率高，适合批量生产超声波焊接超声波焊接机理超声波焊接利用高频（通常为20-40kHz）机械振动，在工件接触面产生微观摩擦和塑性变形，打破表面氧化膜并使原子相互扩散，形成固态连接整个过程在常温下进行，无需外部加热和填充材料设备结构与参数超声波焊接设备主要由超声波发生器、换能器、放大器、焊头和加压系统组成关键工艺参数包括振幅、频率、加压力和焊接时间，这些参数需要根据材料特性和接头要求进行优化设置应用范围与案例超声波焊接特别适合薄片金属（如铜、铝等）和热敏感材料的连接，在电子工业、汽车工业和医疗设备制造中应用广泛典型应用包括电池极耳焊接、电子元件封装、薄膜连接等，能实现微小精密部件的可靠连接摩擦焊接技术传统摩擦焊传统摩擦焊通过一个工件旋转而另一个保持静止，在压力下接触产生摩擦热，当接触面达到塑性状态后停止旋转并增加锻压力，完成固态连接这种方法特别适合圆柱形部件的连接，如轴、管等，能实现高质量的异种材料连接搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊使用旋转工具插入工件接缝并沿接缝线移动，通过摩擦热和塑性流动实现材料的搅拌和固态连接这种革命性技术特别适合铝合金等低熔点金属的连接，焊缝强度高，无气孔和裂纹，已在航空航天和船舶制造中广泛应用工艺参数与应用摩擦焊的关键参数包括转速、压力、时间和位移等由于是固态连接过程，温度低于材料熔点，避免了熔化焊接中的各种冶金问题，特别适合难焊材料和对接头性能要求高的场合，如高速列车车体、航空发动机部件等第四部分金属切割技术切割方法适用材料切割厚度切割精度切割速度气割碳钢、低合3-300mm中等中等金钢等离子切割所有导电金

0.5-160mm高高属激光切割大多数金属

0.5-25mm极高高和非金属水射流切割几乎所有材

0.1-200mm高中等料金属切割技术是材料加工的重要环节，不同切割方法各有特点和适用范围气割成本低但仅适用于碳钢；等离子切割速度快，适用范围广；激光切割精度高但设备投入大；水射流切割无热影响区，适合热敏感材料选择合适的切割方法需综合考虑材料特性、厚度、精度要求和生产效率等因素切割技术概述金属切割的基本原理常见切割方式分类金属切割是将完整金属分离成所•热切割气割、等离子切需形状和尺寸的工艺过程根据割、激光切割作用机理，可分为热切割（利用•机械切割剪切、锯切、冲高温熔化或燃烧金属）、机械切裁割（利用机械力分离金属）和特•特种切割水射流切割、电种切割（利用特殊物理化学作火花切割用）三大类切割质量评价标准切割质量评价主要包括切口表面粗糙度、切口垂直度、顶部圆角半径、熔渣附着情况、热影响区范围以及尺寸精度等因素不同应用场景对这些指标有不同的要求气割技术气割原理设备组成气割基于金属在高温下的氧化燃烧气割设备包括气瓶（氧气和燃气）、原理，利用预热火焰将金属加热至减压器、软管、割炬和切割嘴，结燃点，然后通入高纯度氧气，使金构简单，适合现场作业属快速氧化燃烧并形成切口质量控制工艺参数良好的气割切口应垂直平滑，无明关键参数包括预热火焰调节、切割显拖渣，热影响区小，关键是预热氧压力、切割速度和割嘴高度，这充分和氧气纯度保证些参数直接影响切割质量和效率等离子切割等离子体形成原理等离子切割利用高温电弧使气体电离形成等离子体当气体通过电弧时被加热到极高温度（通常为10000-30000℃），电离成带电粒子和自由电子的状态，形成导电的等离子体射流这种高温高速的等离子体射流具有极高的能量密度，能迅速熔化金属并将熔融金属吹离切口，形成光滑的切割面与气割不同，等离子切割不依赖氧化反应，因此可切割几乎所有导电金属设备组成与优势激光切割技术激光切割原理激光切割利用高能量密度的激光束照射材料表面，使材料迅速熔化、汽化或发生化学反应而形成切口激光束能聚焦到极小的焦点（约

0.1-

0.2mm），产生高达10⁸W/cm²的能量密度，实现精确切割设备构成激光切割系统主要包括激光器（CO₂、光纤或YAG）、光路系统、聚焦系统、辅助气体系统、数控工作台和控制系统现代激光切割机多采用光纤激光器，具有效率高、寿命长的优点精度与应用激光切割具有精度高（可达±

0.05mm）、切口窄（

0.1-

0.5mm）、热影响区小、无机械变形等优点，特别适合复杂形状和高精度要求的零件切割，广泛应用于汽车、航空、电子等行业水射流切割水射流切割原理设备与工艺参数应用优势水射流切割利用超高压水（通常为300-水射流设备主要包括高压泵、增压器、水射流切割最大的特点是无热影响区，600MPa）通过细小喷嘴形成高速水流蓄能器、喷嘴、磨料供给系统和数控工适合切割热敏感材料和容易变形的材（900m/s），冲击材料表面产生巨大作台关键工艺参数包括水压、喷嘴直料；能切割超厚材料（可达200mm以局部应力，导致材料剥离形成切口纯径、磨料类型及流量、切割速度和喷嘴上）；切口窄小且光滑；对环境污染水切割适用于软质材料，而加入磨料的与工件距离等这些参数直接影响切割小；同时还能实现多层叠加切割和三维磨料水射流切割能有效切割几乎所有硬效率和质量，需要根据材料特性进行优轮廓切割广泛应用于航空航天、军质材料化设置工、石材加工等领域第五部分焊接冶金与焊接性焊接热过程研究焊接过程中热量的产生、传导和分布规律，以及温度场对材料组织和性能的影响理解热循环曲线特点和冷却速度控制方法是优化焊接工艺的关键熔池结晶过程分析焊缝金属的凝固结晶机制，包括形核、长大和组织转变过程焊缝金属的组织结构直接决定了接头的力学性能和使用性能焊接性评价探讨材料焊接性的评价方法和影响因素，包括抗裂性、力学性能和耐腐蚀性等方面不同材料具有不同的焊接特性，需要采用针对性的工艺措施常见材料焊接特点详细分析碳钢、不锈钢、铝合金、铸铁等常见材料的焊接特性和工艺要点，掌握各类材料的最佳焊接方法和参数选择焊接热过程焊接熔池的结晶过程熔池形成与异质形核焊接熔池在热源作用下形成，呈椭圆或泪滴状冷却过程中，结晶首先在熔池与未熔化母材的边界处发生，这是因为固液界面处的部分熔化晶粒可作为结晶的异质核心，大大降低了形核所需的过冷度柱状晶生长特性从界面处开始，晶粒沿着最大温度梯度方向（与等温线垂直）生长，形成特征性的柱状晶结构这些柱状晶通常具有较粗大的尺寸和择优取向，晶粒生长方向与热流方向基本一致柱状晶区域的机械性能往往具有明显的各向异性竞争生长机制多个晶粒同时生长时，会发生竞争生长现象取向更接近最大温度梯度方向的晶粒具有生长优势，而不利取向的晶粒则被抑制和阻断这种竞争生长机制导致焊缝中心线处形成粗大晶粒，成为焊接接头的薄弱区域金属焊接性概述焊接性的定义焊接性是金属材料在特定焊接条件下获得满足使用要求的接头性能的能力良好的焊接性意味着材料易于焊接，且焊后接头具有良好的力学性能、无裂纹和缺陷、耐腐蚀性好等特点焊接性评价涉及多个层面，包括工艺性（焊接操作难易程度）、冶金性（焊接区域的组织演变规律）和服役性（焊接接头在服役条件下的性能表现）全面评价焊接性需要综合考虑这些因素焊接性评价指标•抗热裂能力焊缝金属在高温凝固过程中抵抗裂纹的能力•抗冷裂能力焊接接头在低温下抵抗氢致裂纹的能力常见材料的焊接性碳钢及低合金钢不锈钢铝合金碳钢焊接性主要受碳含量影响，碳当量CE不锈钢焊接主要问题是晶间腐蚀和高温裂铝合金焊接难点包括导热性好导致熔深超过

0.45%时焊接性变差，易产生淬硬组纹奥氏体不锈钢焊接时应控制热输入，控制困难；表面氧化膜熔点高阻碍熔合；织和冷裂纹焊接时应注意预热、控制热防止碳化物析出；选用低碳或稳定化焊线膨胀系数大易变形；易产生气孔和热裂输入和采用低氢工艺低合金钢因含有材；控制δ铁素体含量（5-10%）可降低热纹焊接前需彻底清洁，采用交流电弧或Cr、Ni、Mo等合金元素，焊接时需特别注裂敏感性铁素体不锈钢焊接易导致晶粒脉冲电弧，选择适当填充材料，使用氩气意热处理和匹配焊材，以避免热影响区硬粗大，应采用小热输入多层焊双相不锈保护，必要时进行焊后热处理恢复强度化和焊缝强度不匹配问题钢焊接需保持适当的铁素体/奥氏体比例TIG焊和MIG焊是铝合金焊接的首选方法第六部分焊接缺陷与质量控制常见缺陷分类变形与应力系统掌握各类焊接缺陷的形成机理、危分析焊接变形的类型、产生机理及控制害性及预防措施，包括气孔、裂纹、夹方法，减少焊接应力对结构性能的不利渣、未熔合等影响质量检测质量标准学习表面和内部缺陷的检测方法，包括理解各类焊接结构的质量标准和验收要目视、PT、MT、RT、UT等无损检测技求，确保焊接质量符合设计和使用要求术常见焊接缺陷分类缺陷类型形成原因危害性预防措施气孔焊接过程中气体溶解后逸出不及时降低强度，引发裂纹，不密封清洁表面，控制熔池温度，选用低氢焊条裂纹收缩应力、氢脆、熔池不良成分严重降低强度，可能导致断裂预热，控制冷却，选用合适焊材夹渣熔池清渣不及时或不彻底造成应力集中，降低疲劳强度多层焊清渣彻底，焊接技术规范未熔合/未焊透电流过小、速度过快、坡口不当严重降低接头强度，尤其是动载荷合理设计坡口，调整工艺参数焊接气孔缺陷气孔形成机理气孔是焊缝金属中的气体空洞，主要由三个阶段组成气体溶解、气泡形核和气泡长大在焊接过程中，熔池温度高时大量气体溶解，而冷却过程中溶解度降低，过饱和的气体以气泡形式析出若气泡在金属凝固前无法上浮逸出，则被固定在焊缝中形成气孔气孔的大小、数量和分布与焊接参数、材料特性和环境条件密切相关氢气是最常见的造成气孔的气体，其次是氧气、氮气和一氧化碳气孔类型与预防•单个气孔随机分布的独立气孔，通常由临时因素造成•成串气孔沿焊缝均匀分布，常见于铝合金或潮湿环境焊接裂纹缺陷热裂纹冷裂纹热裂纹产生于焊缝金属凝固过程中，通常冷裂纹发生在焊缝金属完全凝固后的低温呈现树枝状或星状，沿晶界分布其形成阶段（通常低于200℃），主要在热影响机理是凝固收缩和热应力作用下，低熔点区出现，呈现直线状，常与焊缝成一定角杂质在晶界富集，形成液膜，在拉应力作度形成原因是氢脆、马氏体组织和应力用下分离形成裂纹三因素共同作用•高硫、磷、锡、铅等元素增加热裂敏•氢来源焊条潮湿、材料表面污染感性•马氏体快速冷却导致硬而脆的组织•碳等元素扩大凝固温度范围，增加裂•应力焊接收缩和约束条件产生纹倾向•焊缝金属中适量铁素体可减少热裂预防措施预防热裂纹选择低杂质焊材；控制焊缝成分；调整焊接工艺参数；采用低热输入多道焊；减小焊缝应力预防冷裂纹使用低氢工艺；预热工件；控制冷却速度；焊后消氢处理；减小约束焊接未熔合与未焊透未熔合的特征与位置未熔合是指焊缝金属与母材或焊道之间未能完全熔合的区域，表现为线状缺陷它常出现在焊缝与母材交界处，多层焊中的焊道之间，或对接焊缝的根部未熔合在X射线照片上呈现为锐利的线状暗影，超声波检测中表现为明显的反射波信号未焊透的形成原因未焊透主要发生在对接接头的根部，表现为一条连续的未充满间隙其产生原因包括根部间隙过小导致熔深不足；坡口设计不合理；电流过小或电弧偏斜；焊接速度过快；焊条直径过大无法深入根部；操作者技术不熟练等未焊透是影响焊接接头强度的严重缺陷检测与预防方法检测方法射线检测RT对这两种缺陷敏感性高；超声波检测UT也能有效发现；磁粉和渗透检测仅能发现表面缺陷预防措施合理设计坡口形状和尺寸；选择适当的焊接工艺参数，尤其是确保足够的热输入；焊前清理表面氧化层和污染物；对关键部位可采用双面焊或垫板焊接焊接形状缺陷咬边缺陷咬边是在焊缝与母材交界处形成的沟槽状凹陷，严重降低疲劳强度主要由电流过大、电弧过长或焊接角度不当造成预防方法是正确调整电流和电弧长度，控制焊条角度和运行速度，特别注意薄板焊接和角焊缝的过渡区域焊瘤缺陷焊瘤是焊缝表面过度凸起的区域，虽然不影响强度但会造成应力集中原因包括焊接电流过小、焊接速度过慢或填充过多预防措施是合理选择焊接参数，控制熔池流动性和填充量，遵循正确的焊条操作技术烧穿与下塌烧穿是指焊接过程中完全穿透工件形成孔洞；下塌则是指熔池金属在重力作用下过度流失形成凹陷这些缺陷主要由热输入过大、坡口间隙过大或支撑不足导致预防方法包括适当降低电流，增加焊接速度，减小间隙，增加衬垫，必要时采用分段焊技术错边与角变形错边是指对接焊件表面高度不一致；角变形则是因不均匀热膨胀收缩导致的焊件弯曲控制方法包括装配前精确对准，使用定位焊和夹具固定，采用对称焊接顺序，预留反变形量，以及焊后矫正处理焊接变形与应力变形类型产生机理影响因素典型应用场景纵向收缩焊缝方向的收缩焊缝长度、热输入长直焊缝结构横向收缩垂直于焊缝的收缩焊缝宽度、约束条对接接头、宽板焊件接角变形热分布不均导致板厚、坡口形状、T形接头、角接接焊接次数头波浪变形薄板局部热胀冷缩板厚、焊缝间距薄板结构、面板焊接旋转变形不对称热输入焊接顺序、结构形框架结构、管道系状统焊接应力是指焊接过程中由于热循环和金属体积变化在焊缝及周围区域产生的内应力这些应力可高达材料屈服强度，且分布不均匀，容易导致结构变形、降低疲劳强度、促进应力腐蚀开裂，甚至引起延迟裂纹应力大小与热输入、材料性能、结构约束度有关焊接变形控制方法工艺控制措施最佳焊接顺序和方向选择结构设计措施合理的焊缝布置和预留量热处理方法预热和焊后热处理缓解应力机械约束方法夹具固定和反变形处理工艺控制是最经济有效的方法，包括采用对称焊接、分段焊接、跳焊、后退焊和控制热输入等技术结构设计措施包括减少焊缝数量和长度、均匀分布焊缝、适当增加刚度等热处理方法有预热降低温差、中间热处理释放应力、整体热处理消除残余应力等机械控制包括使用夹具限制变形、预先施加反向变形、焊后校正等焊接质量检测技术表面检测方法内部检测方法检测标准与方法选择表面检测主要包括目视检测VT、液体渗透内部检测主要包括射线检测RT和超声波检检测标准通常将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，或检测PT和磁粉检测MT目视检测简单快测UT射线检测利用X射线或γ射线穿透能用百分比表示检测方法选择应考虑材料类速，能发现大多数表面缺陷；液体渗透检测力，能直观显示内部缺陷，适合复杂结构；型、结构特点、缺陷类型、成本和安全等因利用毛细作用显示表面开口缺陷，适用于所超声波检测利用声波反射原理，定位精确，素高负荷或安全关键部位需采用多种方法有材料；磁粉检测利用漏磁场原理，可发现对夹杂和裂纹敏感性高，无辐射危害涡流联合检测；一般结构可根据具体要求选择合铁磁性材料表面及近表面缺陷这些方法成检测ET适用于导电材料的表面和近表面检适方法；检测时机包括焊前、焊中和焊后，本低，操作简便，但只能检测表面或近表面测，特别是小型精密部件全过程控制能保证最佳质量缺陷第七部分焊接安全与职业健康危害因素识别焊接作业涉及多种健康和安全风险，包括电击、辐射、有害气体和烟尘、高温和火灾等科学识别这些危害因素是实施有效防护的基础各类焊接方法具有不同的危害特点，需要有针对性的防护措施防护措施与设备个人防护装备和现场安全设施是保障焊工健康和安全的关键防护面罩、专用工作服、排烟设备、电气安全装置等构成了完整的防护体系正确选择和使用这些防护措施能有效降低职业风险气瓶安全使用气体钢瓶是焊接作业中的高风险设备，存在爆炸、泄漏和火灾风险掌握气瓶的安全使用规程、储存要求和应急处理方法，对于预防重大安全事故至关重要职业健康保护长期从事焊接作业可能导致多种职业病，如尘肺、弧光性眼炎、听力损伤等建立健全的职业健康监护制度，定期体检和健康评估，是保障焊工长期健康的必要措施焊接作业危害因素焊接安全防护措施个人防护用品PPE焊工必须配备全面的防护装备，包括焊接面罩（防护等级不低于DIN11）、阻燃工作服（纯棉或阻燃处理面料）、绝缘手套、高筒防护鞋和防烫护腿面罩应配备自动变光镜片，工作服要覆盖全身避免皮肤暴露，手套需耐高温且具有良好手感不同焊接工艺可能需要额外防护，如气割时应使用有色防护眼镜，重型焊接需增加胸前皮革防护围裙，有害气体环境需使用呼吸防护设备（如正压送风面罩或过滤式呼吸器）现场安全措施•通风排烟局部排风装置（距离焊点20-30cm）或整体通风系统•电气安全设备接地保护，漏电保护器，定期绝缘检查•防火隔离清除周围可燃物，设置防火屏障，配备灭火器•工作区域隔离标识，防护屏风，无障碍通道•特殊环境密闭空间气体检测，高处作业防坠落措施气瓶安全使用规程氧气瓶特性与使用乙炔气瓶注意事项气瓶存储与运输氧气瓶通常涂蓝色，乙炔气瓶涂红色，内气瓶应存放在通风、工作压力约15MPa，部填充多孔物质并浸阴凉、干燥处，远离必须远离油脂和易燃渍丙酮乙炔极易热源和阳光直射氧物氧气本身不燃但燃，与空气混合形成气瓶与燃气瓶分开存助燃，接触油脂可能爆炸性混合物使用放，距离不少于5米引起自燃使用时禁压力不得超过气瓶运输应使用专用止带油手套操作，减

0.15MPa，气瓶必须车辆或工具，防止碰压器和管路必须严格直立放置，严禁倾斜撞和跌落气瓶应固除油，开关阀门应缓超过45°发生回火时定，防止滚动，运输慢均匀，防止突然冲应立即关闭气阀，冷时必须拧紧保护帽击却气瓶并检查安全装置焊接职业病防护弧光性眼炎防护呼吸系统保护职业健康监护弧光性眼炎（电光性眼炎）是由强烈紫外线照焊接烟尘含有铁、锰、镍、铬等金属氧化物和焊工应建立职业健康档案，定期进行健康检查射角膜和结膜引起的急性炎症，症状包括疼痛、氟化物、氮氧化物等有害气体，长期吸入可导上岗前体检重点检查呼吸系统、视力、皮肤和畏光、流泪和异物感，通常在暴露后6-12小时致尘肺、慢性支气管炎和金属烟热等疾病防听力；在岗期间每年进行胸片检查、肺功能测出现预防措施包括使用符合标准的焊接面罩护措施包括安装高效局部排烟系统（车间整试和血常规检查；发现异常及时治疗和调整工（防护等级与电流匹配），确保面罩无裂缝和体换气率不小于6次/小时）；使用合适的呼吸作企业应建立职业病危害告知制度，定期对缺损，周围人员也应使用适当防护急救处理防护设备（过滤式口罩或动力送风装置）；避工作场所有害因素进行监测，对高风险工种实包括冷敷、眼部消炎药物应用和避免揉眼免头部位于烟尘上升路径；特殊材料焊接采取施轮岗制度，减少累积暴露额外措施第八部分焊接新技术与发展趋势智能焊接技术结合人工智能和机器人的现代焊接系统自动化与信息化数字控制和信息管理的焊接生产新材料焊接技术适应特殊材料需求的创新焊接方法绿色环保焊接低能耗、低排放的可持续焊接工艺智能焊接技术焊接机器人应用现代焊接机器人已从单纯的编程执行发展为具有智能感知能力的复杂系统多关节机器人配合先进末端执行器，可实现三维空间内复杂轨迹的精确焊接机器人系统集成力位控制、自适应轨迹规划和实时监控功能，大幅提高了焊接质量和生产效率汽车、船舶和航空航天行业已广泛采用机器人焊接生产线视觉传感与实时监控视觉传感技术为焊接自动化提供了眼睛激光视觉传感器可实时检测接头位置和间隙变化，红外热成像系统监测熔池温度场分布，高速摄像系统捕捉电弧和熔滴过渡行为这些数据通过算法处理后，为焊接过程提供精确反馈，实现接头识别、焊缝跟踪和缺陷实时检测，确保焊接质量数字孪生技术焊接数字孪生是虚拟现实与物理焊接过程的深度融合通过建立高精度物理模型和数据驱动模型，可在虚拟环境中模拟和预测焊接行为这项技术支持离线编程和工艺优化，大幅减少试错成本；实现工艺参数的智能推荐；提供焊工培训的虚拟平台；以及焊接过程的全生命周期管理数字孪生代表了焊接工艺迈向工业

4.0的重要一步焊接自动化与信息化自动化焊接生产线现代焊接生产线集成了多种自动化技术，包括工件定位系统、焊接机械手、传送装置和在线检测设备这些系统通过总线网络和工业控制器协同工作，实现从上料、定位、焊接到检测的全流程自动化与传统手工焊接相比，自动化生产线提高生产效率3-5倍，产品一致性显著提升，特别适合批量化、标准化生产焊接过程参数监控先进的焊接电源集成了高精度传感器和数据采集系统，可实时监测电流、电压、送丝速度、气体流量等关键参数这些参数通过工业网络传输到中央监控系统，形成完整的焊接过程数据库系统设定参数上下限和质量控制曲线，当实际参数偏离预设范围时，立即报警或自动调整，确保焊接过程稳定可控焊接大数据管理焊接信息化系统收集和管理海量焊接数据，包括工艺参数、设备状态、质量检测结果和操作记录通过大数据分析技术，可发现参数与质量的隐性关联，优化工艺配方；预测设备维护需求，降低故障率；追溯产品全生命周期数据，支持质量问题分析这些数据还为企业决策提供依据，推动焊接工艺持续改进总结与展望课程内容回顾技术发展趋势本课程全面介绍了焊接基础理论、焊接技术正向智能化、绿色化、高电弧焊接技术、特种焊接方法、金效化方向发展，数字化和智能监控属切割技术、焊接冶金学、质量控成为主流，新材料焊接技术不断突制和安全防护等核心内容破终身学习实践建议焊接技术不断创新，保持学习心态，理论学习与实践操作相结合，注重定期更新知识体系，与行业发展同基础工艺训练，积极了解行业前沿步，才能成为优秀的焊接技术专家技术，参与实际项目锻炼。