金属工艺学-4

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1、金属工艺学---4主讲:朱明高级技师、经济师、工程师高级技能专业教师汽车维修高级考评员授人以鱼不如授人以渔第四章焊接(课本73)通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使连接件达到原子结合的加工方法，称之为焊接。其实质是使被焊金属的原子之间相互扩散，相互结合，并形成整体的过程。它属于永久连接金属的工艺方法。焊接的方法种类繁多，可以归纳为三类：1.熔焊（电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等）；2.压焊（锻焊、电阻焊、冷压焊等）；3.钎焊（锡焊、波峰焊等）。授人以鱼不如授人以渔焊接方法种类介绍：压力焊摩擦焊超声波焊爆炸焊扩散焊高频焊钎焊及封粘软钎焊硬钎焊封接粘接熔焊电弧焊

2、电渣焊等离子弧焊电子束焊激光焊手弧焊气体保护焊埋弧焊电阻焊授人以鱼不如授人以渔一、熔焊（一）熔焊基本原理(课本73)1.熔焊的本质及特点：熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响区大。冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。授人以鱼不如授人以渔3.焊缝的融化区及凝固过程示意图授人以鱼不如授人以渔2.熔焊的三要素：①热源—能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。②熔池的保护—可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱

3、硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。③填充金属—保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。授人以鱼不如授人以渔（二）手弧焊(课本74)1.手弧焊是手工操作，利用电弧加热的焊接方法。电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。①电弧的三个区：阴极区、阳极区和弧柱区②焊接电弧的温度和热量分布：温度热量分布阳极区：2600ºC43％弧柱区：6000～8000ºC21％阴极区：2400ºC36％授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2.直流电弧焊的

4、接法由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：1.直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）；2.直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）。授人以鱼不如授人以渔3.电弧焊的焊接过程：手工电弧焊是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件熔化而进行焊接的。电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件（基本金属）和焊条同时熔化成为熔池，焊条金属熔滴借重力和电弧气体吹力的作用逐渐过渡到熔池当中。电弧热还使焊条的药皮熔化或燃烧。药皮燃烧后与液体金属起物理化学作用，所形成的熔渣和气体可防止空气中氧、氮的侵入，其

5、保护熔化金属的作用。授人以鱼不如授人以渔4.电弧焊的冶金过程特点：电弧和熔池金属温度高于一般的冶炼温度。使金属元素强烈蒸发，并使电弧区的气体分解成原子状态，增大了气体的活泼性，导致金属烧损或形成有害杂质。金属熔池体积小，熔池四周是冷金属，熔池处于液态的时间很短，一般在１０秒左右。导致各种化学反应难以达到平衡状态，化学成分不够均匀，气体和杂质来不及浮出易产生气孔和夹杂等缺陷。熔池不断更新，有害气体容易进入熔池，形成氧化物、气孔杂质等缺陷。授人以鱼不如授人以渔5.熔池的保护焊剂是由SiO2，MnO、MgO及CaF等组成的硅酸盐。焊剂保护的效果：①形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空

6、气隔绝，大大减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。②延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。授人以鱼不如授人以渔A.渣保护为了使熔池与空气隔离，可在熔池上覆盖一层熔渣。一方面防止金属氧化和吸气，另一方面向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能，同时，还可以减少散热，提高生产率，防止强光辐射。授人以鱼不如授人以渔B.气保护用于保护熔池和溶滴的气体应是惰性气体，并在高温下不分解，或是低氧化性的不溶于金属液体的双原子气体(如Ar或CO2，见下页)。喷嘴结构应尽可能使气体以层流流出。授人以鱼不如授人以渔氩气氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气

7、是一种理想的保护气体。由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。CO2气体CO2为无色无味气体，密度是空气的1.5倍，在常温下很稳定，但在高温下易分解。CO2气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。但CO2气体为氧化性气体，在高温下将分解为CO和O2：CO2＝CO+O2所以二氧化碳在高温时有强烈