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第1章 焊接基础知识 1

1.1 常用资料 1

1.1.1 常用物理量 1

1.1.2 化学元素 20

1.1.3 常用计算公式 26

1.2 基本识图知识 35

1.2.1 工程制图的基本知识 35

1.2.2 机件的表达方法 41

1.2.3 零件图的组成 48

1.2.4 装配图的组成及识图 49

1.3 金属材料基础 49

1.3.1 金属学常识 49

1.3.2 金属及金属材料性能 53

1.3.3 金属材料的热处理 57

1.3.4 碳钢 63

1.3.5 合金结构钢 74

1.3.6 耐热钢 85

1.3.7 不锈钢 91

1.3.8 铸铁 100

1.3.9 铝及铝合金 102

1.3.10 镁及镁合金 139

1.3.11 钛及钛合金 142

1.3.12 铜及铜合金 150

1.3.13 高温合金 161

1.3.14 镍基耐腐合金 167

1.4 焊接基本常识 173

1.4.1 焊接图形常用符号 173

1.4.2 电焊机型号的说明 177

1.4.3 焊接材料型号和牌号的代号 178

1.4.4 焊接方法类型及英文缩写 180

1.4.5 坡口基本常识 183

1.4.6 焊缝基本常识 184

1.4.7 接头基本常识 186

1.4.8 焊接位置基本常识 187

1.4.9 焊接技术应用及发展 187

第2章 弧焊电源与电工设备 190

2.1 焊接电弧 190

2.1.1 焊接电弧的形成 190

2.1.2 焊接电弧的结构和特性 191

2.1.3 焊接电弧的分类 195

2.1.4 电弧和熔池的保护 196

2.2 对弧焊电源的要求 198

2.2.1 弧焊电源的类型 198

2.2.2 弧焊电源的基本特点和适用范围 198

2.2.3 对弧焊电源外特性的要求 200

2.2.4 对弧焊电源动特性的要求 202

2.2.5 对弧焊电源调节特性的要求 203

2.3 弧焊变压器 204

2.3.1 弧焊变压器基本原理 204

2.3.2 弧焊变压器的特点和技术数据 204

2.4 矩形波交流弧焊电源 209

2.4.1 矩形波交流弧焊电源工作原理 209

2.4.2 矩形波交流弧焊电源的特点和技术数据 210

2.5 硅弧焊整流器 211

2.5.1 硅弧焊整流器的类型和原理 211

2.5.2 硅弧焊整流器的技术数据 214

2.6 直流弧焊发电机 217

2.6.1 直流弧焊发电机的类型和基本原理 217

2.6.2 直流弧焊发电机的基本构造 218

2.6.3 直流弧焊发电机的技术数据 219

2.7 脉冲弧焊电源 221

2.7.1 脉冲弧焊电源的原理及分类 221

2.7.2 脉冲弧焊电源的技术数据 222

2.8 晶闸管式弧焊电源 223

2.8.1 晶闸管式弧焊电源的原理 223

2.8.2 晶闸管式弧焊电源特点及技术数据 224

2.9 晶体管式弧焊电源 225

2.9.1 晶体管式弧焊电源基本原理 225

2.9.2 晶体管式弧焊电源特点及技术数据 225

2.10 逆变弧焊电源 227

2.10.1 逆变弧焊电源基本原理和特点 227

2.10.2 逆变式弧焊电源技术数据 228

2.11 弧焊电源的选择和使用 230

2.11.1 弧焊电源的选择与使用 230

2.11.2 常用弧焊电源的故障与检修 233

2.12 电工设备 237

2.12.1 常用电工设备图形符号 237

2.12.2 电工学常用计算公式 251

2.12.3 电子器件和电子电路 254

2.12.4 直流电动机 254

2.12.5 交流电动机 363

2.12.6 伺服电动机 378

2.12.7 测速发电机 384

2.12.8 步进电动机 386

2.12.9 常用传感器 389

2.12.10 常用测量仪表 401

第3章 焊接冶金与焊接材料 411

3.1 焊接热过程 411

3.1.1 概述 411

3.1.2 焊接温度场 414

3.1.3 焊接热循环 420

3.2 焊接化学冶金 425

3.2.1 焊接区金属的保护 425

3.2.2 焊接冶金反应区及其反应条件 426

3.2.3 焊接工艺与焊接化学冶金的关系 428

3.3 焊接熔渣 428

3.3.1 焊接熔渣的作用 428

3.3.2 焊接熔渣的类型 429

3.3.3 焊接熔渣的构成 430

3.3.4 焊接熔渣的性质 430

3.4 焊缝金属中的气体 433

3.4.1 焊接区内气体 433

3.4.2 氢对金属的作用及其控制 435

3.4.3 氮对金属的作用及其控制 439

3.4.4 氧对金属的作用及其控制 441

3.4.5 焊缝金属的脱氧 445

3.5 焊缝金属化学成分控制 446

3.5.1 焊缝金属中硫和磷的控制 446

3.5.2 焊缝金属的合金化 448

3.6 焊接接头的组织与性能 452

3.6.1 焊接熔池的结晶及焊缝区相变组织 452

3.6.2 焊缝金属的固态相变组织 456

3.6.3 焊接热影响区组织及性能 464

3.7 焊缝中的气孔与夹杂 475

3.7.1 焊缝中的气孔 475

3.7.2 焊缝中的夹杂 478

3.8 焊接材料 478

3.8.1 焊条 479

3.8.2 焊丝 508

3.8.3 焊剂 517

3.8.4 保护气体 535

第4章 焊接方法与设备 542

4.1 常用熔焊方法及设备 542

4.1.1 焊条电弧焊 542

4.1.2 埋弧焊 554

4.1.3 钨极氩弧焊 574

4.1.4 熔化极气体保护焊 585

4.1.5 气焊与气割 609

4.1.6 水下焊接与切割 620

4.1.7 碳弧气刨 630

4.1.8 堆焊 635

4.2 高能束焊及设备 636

4.2.1 等离子弧焊接与切割 636

4.2.2 电子束焊 655

4.2.3 激光焊与切割 662

4.3 电阻焊方法及设备 671

4.3.1 概述 671

4.3.2 点焊 675

4.3.3 缝焊 687

4.3.4 凸焊 693

4.3.5 对焊 697

4.3.6 电阻焊设备 710

4.4 钎焊方法及设备 714

4.4.1 概述 714

4.4.2 钎焊工艺 716

4.4.3 常用金属材料的钎焊 722

4.5 其他焊接方法 729

4.5.1 电渣焊 729

4.5.2 高频焊 743

4.5.3 螺柱焊 746

4.5.4 摩擦焊 753

4.5.5 扩散焊 761

4.5.6 超声波焊 767

4.5.7 爆炸焊 772

4.5.8 冷压焊 775

4.5.9 水射流切割 778

4.6 参考标准 781

第5章 焊接结构 783

5.1 焊接应力与变形 783

5.1.1 焊接应力与变形的基本知识 783

5.1.2 焊接应力 785

5.1.3 焊接残余变形 794

5.2 焊接接头 808

5.2.1 焊接接头的一般性能 808

5.2.2 焊接接头工作应力分布和工作性能 814

5.2.3 焊接接头的设计与静载强度计算 820

5.3 焊接接头的脆性断裂与疲劳破坏 839

5.3.1 焊接结构的脆性断裂 839

5.3.2 焊接结构的疲劳破坏 850

5.4 焊接结构设计 856

5.4.1 概述 856

5.4.2 焊接结构设计要点 859

5.4.3 焊接结构设计中须注意的问题 865

5.5 焊接结构生产 875

5.5.1 焊接结构生产工艺 875

5.5.2 焊接结构生产设备 893

第6章 焊接缺欠 903

6.1 焊接缺欠及其类型 903

6.1.1 焊接缺欠的定义 903

6.1.2 焊接缺欠的基本分类 903

6.2 焊接缺欠的特征 903

6.2.1 成形缺欠 904

6.2.2 接合缺欠 910

6.2.3 性能缺欠 920

6.3 焊接缺欠的影响因素及防止措施 921

6.3.1 焊接裂纹 921

6.3.2 气孔和夹杂 925

6.3.3 未熔合和未焊透 926

6.3.4 形状缺欠 926

6.4 各种焊接方法的常见焊接缺欠 927

6.4.1 常用熔化焊方法 927

6.4.2 高能束焊 932

6.4.3 钎焊 934

6.4.4 碳弧气刨 935

6.4.5 其他焊接方法 935

6.5 焊接缺欠对质量的影响 940

6.5.1 焊接缺欠对质量的影响 940

6.5.2 体积型缺欠的危害 941

6.5.3 面积型缺欠的危害 941

6.6 焊接接头缺欠分级 942

6.6.1 缺欠分级 942

6.6.2 缺欠评级的依据 946

6.7 焊接接头缺欠返修 946

第7章 典型金属材料焊接 948

7.1 金属焊接性及其试验方法 948

7.1.1 金属焊接性 948

7.1.2 焊接性试验内容和方法 948

7.2 碳钢的焊接 958

7.2.1 碳钢的焊接性 958

7.2.2 低碳钢的焊接 958

7.2.3 中碳钢的焊接 972

7.2.4 高碳钢的焊接 974

7.3 合金结构钢的焊接 974

7.3.1 热轧及正火钢的焊接 975

7.3.2 低碳调质钢的焊接 986

7.3.3 中碳调质钢的焊接 990

7.3.4 低温用钢的焊接 993

7.3.5 耐候钢及耐海水腐蚀用钢的焊接 994

7.3.6 低合金镀层钢的焊接 996

7.4 不锈钢和耐热钢的焊接 998

7.4.1 奥氏体不锈钢焊接 998

7.4.2 马氏体不锈钢的焊接 1004

7.4.3 铁素体不锈钢的焊接 1005

7.4.4 铁素体－奥氏体双相不锈钢的焊接 1007

7.4.5 沉淀硬化不锈钢的焊接 1009

7.4.6 不锈钢的钎焊 1010

7.4.7 耐热钢的焊接 1011

7.5 铸铁的焊接 1020

7.5.1 灰铸铁的焊接 1020

7.5.2 球墨铸铁的焊接 1030

7.5.3 白口铸铁的焊接 1031

7.5.4 可锻铸铁的焊接 1032

7.5.5 蠕墨铸铁的焊接 1032

7.5.6 变质铸铁的焊接 1033

7.6 有色金属的焊接 1034

7.6.1 铝及铝合金焊接 1034

7.6.2 铜及铜合金 1046

7.6.3 钛及钛合金的焊接 1051

7.7 异种金属材料的焊接 1059

7.7.1 异种金属的焊接性特点 1059

7.7.2 异种珠光体钢的焊接 1063

7.7.3 珠光体钢与高铬钢的焊接 1071

7.7.4 异种奥氏体钢的焊接 1077

7.7.5 钢与铜及铜合金的焊接 1096

7.7.6 钢与铝及铝合金的焊接 1092

7.7.7 钢与镍及镍合金的焊接 1105

7.7.8 钢与钛及钛合金的焊接 1107

7.7.9 铜与铝的焊接 1110

7.7.10 铜与钛的焊接 1117

7.7.11 铜与镍的焊接 1119

7.7.12 铜与钼的焊接 1121

7.7.13 铝与钛的焊接 1122

7.7.14 铝与镁的焊接 1124

7.8 金属材料的堆焊 1125

7.8.1 金属材料堆焊的类型及特点 1125

7.8.2 堆焊合金的分类及特性 1128

7.8.3 金属材料的堆焊方法 1135

7.8.4 金属材料的堆焊工艺及应用 1140

第8章 焊接检验 1152

8.1 焊接质量基本概念 1152

8.1.1 焊接产品质量 1152

8.1.2 焊接质量检验和质量控制 1155

8.1.3 焊接质量检验过程 1165

8.2 焊接检验方法 1168

8.2.1 破坏性检验 1169

8.2.2 非破坏性检验 1182

8.2.3 声发射检验 1197

8.3 射线检测 1200

8.3.1 射线检测的物理基础 1200

8.3.2 射线探伤设备 1201

8.3.3 射线照相法探伤 1209

8.3.4 焊缝射线检验的应用实例 1217

8.3.5 射线安全防护 1218

8.4 超声波检测 1220

8.4.1 超声波检测的物理基础 1220

8.4.2 超声波探伤设备 1222

8.4.3 超声波接触法探伤 1233

8.4.4 超声波液浸法探伤 1242

8.4.5 超声波检测的应用 1243

8.5 磁力检测 1244

8.5.1 磁力检测的物理基础 1244

8.5.2 磁力探伤设备 1246

8.5.3 磁粉探伤工艺 1250

8.5.4 磁粉探伤实例 1256

8.6 涡流检测 1256

8.6.1 涡流检测的物理基础 1256

8.6.2 涡流检测设备 1257

8.6.3 涡流检测技术 1260

8.6.4 涡流探伤的标记与记录 1261

8.6.5 涡流探伤的应用实例 1262

8.7 渗透检测 1262

8.7.1 渗透检测的物理化学基础 1262

8.7.2 渗透检测剂 1265

8.7.3 渗透检测设备和试块 1269

8.7.4 渗透检测技术 1272

8.7.5 渗透检测记录和报告 1274

8.7.6 渗透检测的应用 1275

8.8 无损检测新技术 1276

8.8.1 射线检测的新技术 1276

8.8.2 超声波检测新技术 1277

8.8.3 微波无损检测 1278

8.8.4 红外线探伤 1280

8.8.5 激光全息探伤 1281

8.8.6 热中子探伤 1282

8.8.7 液晶探伤 1282

8.8.8 其他检测新技术 1283

第9章 焊接安全与防护 1284

9.1 概述 1284

9.1.1 安全与卫生防护的重要性 1284

9.1.2 焊接生产的主要危害因素 1284

9.1.3 焊接安全与卫生的主要特点 1285

9.2 焊接过程生产安全 1286

9.2.1 焊接安全用电 1286

9.2.2 焊接防火与防爆 1288

9.3 焊接过程卫生防护 1299

9.3.1 烟尘和有害气体的防护 1299

9.3.2 辐射防护 1303

9.3.3 焊接噪声防护 1307

9.4 焊接安全与卫生标准 1307

9.4.1 有关焊接安全的标准 1307

9.4.2 有关焊接卫生的标准 1309

9.5 各种焊接方法的安全技术要求 1313

9.5.1 常用熔化焊方法的安全技术要求 1313

9.5.2 高能束焊的安全技术要求 1316

9.5.3 钎焊安全技术要求 1317

9.5.4 其他焊接方法的安全技术要求 1317

9.5.5 碳弧气刨安全要求 1319

9.5.6 特殊环境下的焊割作业安全要求 1320

第10章 焊接工艺评定与焊接生产管理 1324

10.1 金属焊接性的评价 1324

10.2 焊接工艺评定 1325

10.2.1 焊接工艺评定基本内容 1325

10.2.2 焊接工艺评定实验项目及其实验方法 1333

10.3 焊接过程管理 1338

10.3.1 焊接过程管理及组织 1338

10.3.2 焊接过程质量管理体系 1341

10.3.3 焊接质量管理的原则 1341

10.4 焊接培训与资格认证 1348

10.4.1 概述 1348

10.4.2 质量体系建立与认证 1354

参考文献 1359