工程材料与成形工艺基础 第2版 教学课件 作者 徐晓峰第4章 焊接成形.ppt

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1、金属材料成形基础主讲张柯柯、于华第四章焊接成形概述一、金属焊接成形用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。二、焊接成形的分类1．熔化焊：2．压力焊：3．钎焊：电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等软钎焊、硬钎焊三、焊接成形的特点1．接头牢固、封性好。2．可化大为小、以小拼大。3．可实现异种金属的连接。4．重量轻、加工装配简单。5．焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。§1-1

2、焊条（手工）电弧焊的焊接过程第一节金属焊接成形工艺原理一、手工电弧焊的特点1.设备简单、应用灵活方便。2.劳动条件差、生产率低、质量不稳定。二、手工电弧焊焊接过程①引弧②形成熔池③形成焊缝三、焊接电弧1.焊接电弧的概念焊条工件焊接电弧具备两个条件使气体电离阴极发射电子接触电阻：R短路电流：I电阻热：Q=I2RtE=V/dd在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象。+-d焊接电弧的稳定燃烧—就是带电粒子产生、运动、复合、产生的动态平衡过程。热电离碰撞电离2.电弧的构造及热量分布阴极区：阳极区：弧柱区：2400k36%2600k4

3、2%5000~8000k21%3.电弧的极性直流电源正接极：直流电源反接极：工件—正极（阳极）；焊条—负极（阴极）。工件—负极（阴极）；焊条—正极（阳极）。用于薄板金属的焊接§1-2焊接冶金过程与电焊条一、熔焊冶金过程特点1.熔池温度2.反应过程短熔池金属冷却快，处于液态的时间短焊接钢材时，熔池温度在1600℃以上使金属元素强烈蒸发、烧损。10s化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。3.冶金条件差空气、铁锈、油污等对焊缝的影响严重O2[O]Fe+[O]FeOMn+[O]MnOSi+[O]SiO2C+[O]CO1）O2：氧化的结果①合金元素被

4、烧损；②焊缝产生夹渣的缺陷；③形成CO气孔。2）N2：Fe+[N]Fe4N、Fe2N使接头的塑性、韧性下降。3）H2：氢气孔氢脆二、熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施1.对焊接区域采取保护措施—减少有害气体进入熔池；2.对熔池进行冶金处理—渗入合金元素、清除已进入熔池的有害元素。[N]N2[H]H2三、电焊条1.电焊条的组成及作用电焊条焊条芯药皮焊缝的填充材料—填充焊缝电极传导电流—导电机械保护的作用冶金的作用稳定电弧的作用焊条芯药皮①氧化钛型；②氧化钛钙型；③钛钙型；④氧化铁型；⑤高纤维素型；⑥低氢钾型；⑦低氢钠型；⑧石墨型；⑨盐基型。2.电焊条的

5、分类结构钢焊条—J；钼和铬耐热钢焊条—R；低温钢焊条—W；不锈钢焊条—A；堆焊焊条—D；铸铁焊条—Z；镍及镍合金焊条—Ni；铜及铜合金焊条—T；铝及铝合金焊条—L；特殊用途焊条—TSJ422药皮种类（钙钛型）抗拉强度结构钢焊条E5015药皮种类（低氢型）和电流种类抗拉强度结构钢焊条全位置焊接酸性焊条：碱性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主（TiO2、SiO2、Fe2O3）在熔渣中以碱性氧化物为主（K2O、Na2O、CaO、MnO）三、电焊条的选用1.等强度原则—根据被焊工件的强度选用2.等化学成分原则—根据被焊工件的化学成分选用3.根据被焊工件工作条件

6、和结构选用4.低成本原则一、焊接热循环焊接接头焊缝区焊接热影响区1）焊缝区熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。B/H-焊缝成形系数。2）焊接热影响区二、焊接接头金属组织与性能的变化焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。§1-3焊接接头金属的组织与性能①熔合区是焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）加热温度：T液~T固强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。②过热区加热温度：T固~1100℃塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm）③正火区加热温度：1100℃~AC3

7、在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm）力学性能优于母材。④部分相变区在热影响区内发生部分相变的区域。铁素体、奥氏体加热温度：AC3~AC1力学性能较母材稍差。力学性能最差的区域：熔合区和过热区3.焊接参数—小电流、快速焊接；线能量小4.熔合比(sm/(sm+st))—小；5.焊前预热、焊后热处理—正火§1-4焊接应力与变形一、焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的根本原因是：焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。三、影响焊接接头性能的因素1.焊丝与焊剂；2.焊接方法—采用先进的焊接方法；电子束焊、等离子弧焊等。L0

8、ⅠⅡ焊接应力状态：焊缝区域—拉应力两侧冷金属—压应力焊接变形：焊件整体缩短L二、焊接变形的基本形式1.收缩变形2.角变形3