4焊接分析.pptx
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1、1第第4 4章章 焊焊 接接l焊接是通过加热或加压和加热,使分离的金属产产生生原原子子间间的的结结合合与扩散,形成永久性连接与扩散,形成永久性连接的工艺方法。l焊接方法分为三大类。l1熔焊 这类方法主要有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊等。l熔焊的特点:1、填充金属填充金属,2、熔池熔池,3、保护保护。l2压焊 这类方法主要有电阻焊(点焊、缝焊和对焊)、摩擦焊等。l压焊的的特点:1、不不使使用用填填充充金金属属,2、加热到高塑性状态,加压使产生塑性变形塑性变形,3、不需要保护不需要保护措施。l3钎焊 钎焊是利用比工件熔点低的钎钎料料,并与工件一同加热,在在工工件件不
2、不熔熔化化的情况下,钎钎料料熔熔化化,填充到工件连接处,冷却凝固后,将工件连接在一起。2第一节第一节 金属熔化焊工艺基础金属熔化焊工艺基础l1-1 1-1 焊接电弧焊接电弧焊接电弧是气体介质的放电现象。l阳阳极极区区产产生生的的热热量量比比较较多多,43;阴极区产生的热量较少,约占36;其余21左右的热量是在弧柱区产生的。l阳极区的温度为2600K,阴极区的温度为2400K,弧弧柱柱区区的的温温度度最最高高可达60008000K。l选用直流电源焊接时,就有极性的选择问题,当工件接电源的正极,焊条接负极,这种接法称为正接法,这种接法称为正接法,反之则称为反接法。反之则称为反接法。l至于交流电弧,
3、没有极性选择问题。31-2 1-2 熔熔化化焊的冶金特点焊的冶金特点l一、焊接温度高一、焊接温度高合金元素在高温作用下会强烈地蒸发和烧损蒸发和烧损,同时,金属液体的吸气能力也随温度的提高而增加吸气能力也随温度的提高而增加。l 二、金属熔池的体积小,保持在液态的时间短二、金属熔池的体积小,保持在液态的时间短l各种冶金反应很难达到平衡状态l三、熔三、熔化化焊中需采取的措施焊中需采取的措施l1.1.有有效效保保护护,隔隔离离空空气气 目的是防止空气对焊接区的有害作用。有渣保护,气保护,气-渣联合保护。l2.2.控控制制焊焊缝缝金金属属的的化化学学成成分分 可以向焊条药皮或焊剂中加入合金元素,也可以向
4、焊条芯或焊丝中加入合金元素。l3.3.进行脱氧和脱硫、磷进行脱氧和脱硫、磷 加入脱氧剂,造渣剂。41-3 1-3 焊接接头的金属组织及性能焊接接头的金属组织及性能l焊接接头是由两部分所组成,即焊缝区和焊接热影响区焊缝区和焊接热影响区。l一、焊缝金属一、焊缝金属l焊缝金属一般是由熔化的填充金属和局部熔化的工件金属形成的。l焊缝组织结晶形成柱状晶形态的铸态组织柱状晶形态的铸态组织。l焊接过程中,一般要通过焊接材料向熔池金属中加入一些合金元素,使焊缝金属合金元素的质量分数高于被焊金属焊缝金属合金元素的质量分数高于被焊金属。l只要采用正确的焊接工艺,就可以保证焊缝金属的性能不低于被焊金保证焊缝金属的性
5、能不低于被焊金属的性能属的性能。51-3 1-3 焊接接头的金属组织及性能焊接接头的金属组织及性能l二、焊接热影响区二、焊接热影响区焊缝附近金属因焊接热作用而使组织和性能发生变化的区域称为焊接热影响区。l随着距离金属熔池的远近不同,所受的热作用和升高的温度不同。因此,焊缝附近区域的金属相当于受到了不同规范的热处理,使组织和性能发生了变化。现以低碳钢为例说明热影响区的组织和性能的变化。6二、焊接热影响区二、焊接热影响区l必须指出,热影响区中各区的组织变化和分布与与被被焊焊金金属属的的化化学学成成分分及焊前的热处理状态有关。及焊前的热处理状态有关。l一些容易淬火的钢种(如中碳钢、高碳钢等),在相当
6、于低碳钢的过过热热区区和和正正火火区区部部位位将将出出现现马马氏氏体体的的组组织织,将将该该区区域域称称为为淬淬火火区区。部部分分相相变变区区形形成成部部分分淬淬火火区区。还会形形成成回火区。回火区。l1-熔合区;2-过热区;3-正火区;4-部分相变区;5-未受影响的金属;6-淬火区;7-部分淬火区;8-回火区。7热影响区不可避免地要产生热影响区不可避免地要产生。熔合区和过热区对焊接性能的不利影响最大熔合区和过热区对焊接性能的不利影响最大,不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸焊接方法过热区正火区部分相变区热影响区总宽度(mm)手弧焊2.21.62.26.0埋弧自动焊0.81.20.81.7
7、0.72.33.6气焊21.04.02.027.0电渣焊18.05.02.025.081-4 1-4 焊接应力、变形及裂纹焊接应力、变形及裂纹l一、焊接应力一、焊接应力对工件进行不均匀的局部的加热是产生焊接应力和变形的根本原因。焊接应力的结论:焊缝及附近区域产生拉应力焊缝及附近区域产生拉应力,而两边区域产生压应两边区域产生压应力。力。l二、焊接变形及防止二、焊接变形及防止l1、焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式1 1、收缩变形,、收缩变形,2 2、角变形,、角变形,3 3、弯曲变形,、弯曲变形,4 4、扭曲变形,、扭曲变形,5 5、波浪变形、波浪变形91-4 1-4 焊接应力、变形及裂纹焊接
8、应力、变形及裂纹l2 2、减减小小焊焊接接变变形形的工艺方法的工艺方法l1)加裕量法)加裕量法l2 2)反变形法)反变形法l3 3)刚性固定法)刚性固定法l4 4)合理的焊接顺序)合理的焊接顺序101-4 1-4 焊接应力、变形及裂纹焊接应力、变形及裂纹l三三、减减小小和和消消除除焊焊接接应应力力的的措施措施l焊焊前前预预热热焊前将工件整体或局部预热到150350,然后进行焊接。l减小焊接应力,防止形成淬火区。l去去应应力力退退火火是消除焊接应力最常用的方法。l减小焊接应力可以减小焊接变形,l但减小焊接变形的方法并不一定都可以减小焊接应力,l例如,刚性固定法只能减小焊接变形,不能减小焊接应力。
9、3 3、焊接变形的矫正方法、焊接变形的矫正方法 机械矫正法机械矫正法 火焰加热矫正法火焰加热矫正法11l9-1 判断题判断题l1焊接电弧是熔化焊最常用的一种热源。它与气焊的氧乙炔火焰一样,都是气体燃烧现象,只是焊接电弧的温度更高,热量更加集中。()l2焊接应力产生的原因是由于在焊接过程中被焊工件产生了不均匀的变形,因此,防止焊接变形的工艺措施,均可减小焊接应力。()l3焊接应力和焊接变形是同时产生的。若被焊结构刚度较大或被焊金属塑性较差,则产生的焊接应力较大,而焊接变形较小。()l9-2 选择题选择题l1熔化焊过程中必须采取保护措施。如果保护不好,空气侵入到液态金属中,就会带来许多不利影响。例
10、如,氧会使焊缝金属()、()且产生();氮会使焊缝金属(),产生();而氢会引起焊缝金属产生()和()。lA气孔;B冷裂纹;C热裂纹;D强度下降;E塑性和韧性下降。l9-3 填空题填空题l1焊接时往往都要对被焊工件进行加热。熔化焊加热的目的是(l);压力焊加热的目的是();钎焊加热的目的是()。129-4 应用题应用题有一钢结构,采用20钢冷拔型材制成。由于使用不当而断裂,现用手工电弧焊方法将其修复。焊接时温度分布如图9-1所示。试在图上绘出焊接热影响区的分布情况(注意焊前钢的组织状态。20钢的再结晶温度为540)。1熔合区2过热区3正火区4部分相变区5再结晶区其余母材13第二节第二节 焊接方
11、法焊接方法l2-1 2-1 手工电弧焊手工电弧焊l一、手工电弧焊的焊接过程一、手工电弧焊的焊接过程l熔化的焊条金属与熔化的工件金属混合,形成金属熔池金属熔池。l药皮熔化形成了熔渣并与熔池中的液态金属发生物理化学反应,l熔渣又从熔池中上浮,覆盖在熔池表面。l气流和熔渣起到了保护作用。14二、电焊条二、电焊条l1 1焊条的组成焊条的组成焊条是由焊条芯和焊条药皮两部分组成。l(1 1)焊条芯)焊条芯 (简称焊芯)-特殊冶炼的钢丝,焊接用钢特殊冶炼的钢丝,焊接用钢。l焊条芯的作用:1、作为电极,作为电极,2 2、作为填充金属、作为填充金属。l焊丝常用的有H08和H08A、H08MnA等。l(2 2)焊
12、条药皮)焊条药皮l主要作用是:1、机机械械保保护护作作用用,2 2、冶冶金金处处理理作作用用,除除去去有有害害杂杂质质(如O、H、S、P等)并添添加加有有益益的的合合金金元元素素。3、改改善善工工艺艺性性能能,稳定电弧。稳定电弧。l焊条药皮的组成物相当复杂,一种焊条药皮的配方中,通常由七、八种以上原料配成。152 2焊条分类及牌号焊条分类及牌号l按照国家标准,手弧焊用焊条共分九大类。其中应用最多的是结构钢焊条。l老牌号,结结422422,“42”表示焊焊缝缝金金属属的的b b420MPa420MPa,最后一位“2”表示钛钙型药皮、交直流两用钛钙型药皮、交直流两用。l结结507507,“50”表
13、示焊焊缝缝金金属属的的b b500MPa500MPa,最后一位“7”表示低氢型药皮、直流专用低氢型药皮、直流专用。l新牌号,E4303E4303、E5015E5015和和E5016E5016。(结422,结507,结506)l型号中的“E E”表示焊条表示焊条;前两位数字前两位数字“4343”或或“5050”表示焊缝表示焊缝金属的抗拉强度金属的抗拉强度第三位数字“0 0”或或“1 1”表示适用于各种位置表示适用于各种位置焊接(平焊、立焊、仰焊、横焊);第四位数字表示焊条药皮类型第四位数字表示焊条药皮类型和焊接电源的种类和焊接电源的种类,“3”表示药皮为钛钙型,交、直流两用;“5”表示低氢(钠)
14、型,用直流焊机;“6”表示低氢(钾)型,交、直流两用。16l结构钢焊条生产上还常按其药皮熔化后形成熔渣的酸碱度,分成酸性焊条和碱性焊条两大类。酸性焊条和碱性焊条两大类。l酸性焊条,工艺性能好工艺性能好,价格便宜价格便宜,因而获得了广泛的应用,但焊缝金属的塑性、韧性及抗裂性较差焊缝金属的塑性、韧性及抗裂性较差。l碱性焊条,焊缝金属的塑性、韧性好,具有较高的抗裂性焊缝金属的塑性、韧性好,具有较高的抗裂性能能。主要用于重要结构、承受冲击载荷结构的焊接重要结构、承受冲击载荷结构的焊接。工工艺性差艺性差,成本高。成本高。l3 3焊条的选用原则焊条的选用原则 l(1 1)根据被焊金属的强度)根据被焊金属的
15、强度 焊条的选择应满足等强度原则。l(2 2)根据被焊结构的特点和工作条件)根据被焊结构的特点和工作条件 在承受冲击载荷或在低温、高压下工作的结构,此时要选用低氢型焊条。l(3 3)根据具体施工条件及成本)根据具体施工条件及成本 优先选用工艺性好、价格便宜的酸性焊条。17三、手工电弧焊工艺三、手工电弧焊工艺l1 1、焊接的四种空间位置:l平焊、立焊、横焊和仰焊。平焊、立焊、横焊和仰焊。l2 2、开坡口、开坡口,以便能够焊透。l3 3、焊接规范、焊接规范l1 1)焊条直径)焊条直径 l2 2)焊接电流)焊接电流 l3 3)电弧弧长、焊接速度)电弧弧长、焊接速度182-2 2-2 埋弧自动焊埋弧自
16、动焊l一、焊接过程一、焊接过程l埋弧自动焊时,电弧引燃、焊丝送进、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾,完全由机械来完成。l二、焊丝与焊剂二、焊丝与焊剂l(1)高锰焊剂(如焊剂431)配合低碳钢焊丝H08A,重要结构可用中锰焊丝H08MnA。l(2)无锰焊剂(如焊剂130)或低锰焊剂(如焊剂230)配合高锰焊丝H08Mn2。l192-2 2-2 埋弧自动焊埋弧自动焊l三三、埋埋弧弧自自动动焊焊的的特特点点及及适用范围适用范围l1 1、生产率高、生产率高 l 可以采用较大的焊接电流较大的焊接电流l2 2、焊接质量高、焊接质量高l3 3、劳动条件好、劳动条件好l4、埋弧自动焊一般限于水平位水平位置焊缝置焊
17、缝的焊接l5、埋弧自动焊常用于焊接生产批量较大,长而直的且处于水长而直的且处于水平位置的平位置的焊缝或直径较大(一般要大于500mm)的环焊缝 202-3 2-3 气体保护焊气体保护焊l气体保护焊是利用气体作为保护介质的一种电弧焊方法。l保护气体有氩气、二氧化碳气体等。l气体保护焊的特点气体保护焊的特点l1、与埋弧自动焊相比,可以适宜全位置焊接,焊后也不用清渣,从而提高了焊接生产率。l2、与手工电弧焊相比,保护气流对电弧有压缩作用,l 热量集中,使焊接熔池和热影响区较窄,变形和裂纹倾向较小。3、气体保护焊不宜在室外有风的地方进行焊接,l 设备比较复杂。212-3 2-3 气体保护焊气体保护焊一
18、、氩弧焊一、氩弧焊l氩弧焊按照电极材料不同分为熔化极和不熔化极两种。l氩弧焊的特点:l1、氩气与金属不发生化学反应,合金元素无氧化烧损l2、保保护护效效果果好好,并且电弧稳定,产产生生的的飞飞溅溅少少,焊焊缝缝致致密密,成成形美观形美观。l3、氩氩弧弧焊焊设设备备复复杂杂,氩氩气气价价格格较高较高l4 4、主主要要用用于于焊焊接接铝铝、镁镁、钛钛等等金金属属及及其其合合金金、不锈钢、耐热钢等合金钢以及一些稀有金属等。222-3 2-3 气体保护焊气体保护焊二、二氧化碳气体保护焊二、二氧化碳气体保护焊lCO2气体保护焊的特点 l1、合金元素烧损合金元素烧损,l2、焊接低碳钢和低合金钢焊接低碳钢和
19、低合金钢等,l3、焊 接 低 碳 钢 时 常 采 用H08MnSiAH08MnSiA焊丝焊丝l4 4、焊接低合金钢时常采用H08Mn2SiAH08Mn2SiA焊丝。l5 5、焊焊接接成成本本低低,约是手工电弧焊和埋弧自动焊成本的40左右。23第三节第三节 压力焊、钎焊及其他焊接方法压力焊、钎焊及其他焊接方法l3-1 3-1 压力焊压力焊l一、电阻焊一、电阻焊l1点焊点焊l点点焊焊过程,1、加加预预压压,施加一一定定的的压压力力,2、通以强强大大的的电电流流。3、断断电,加压力。电,加压力。l分流现象分流现象 l工件材料的厚度及导电性工件材料的厚度及导电性l焊点距离焊点距离l点焊主要用于焊接薄板
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