金属工艺学 第9章 焊接与胶接成形

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1、第九章焊接与胶接成形9.1.1焊接电弧9.1.2焊接过程9.1.3焊接接头的组织与性能9.1.4焊接变形和焊接应力本章重点：焊条电弧焊的原理与特点，焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数和焊接结构形式的选用原则。基本知识焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。焊接的主要特点是：（1）节省材料，减轻质量；（2）简化复杂零件和大型零件的制造；（3）适应性好；可实现特殊结构的生产；（4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连接成型；（5）降低劳动强度，改善劳动条件。焊接方法的应用：（1）制造金属结构件；（2）制造

2、机器零件和工具；（3）修复。焊接方法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焊接的特点及应用焊接的特点1、节约金属材料，产品密封性好2、以小拼大，化复杂为简单3、便于制造双金属结构缺点是焊缝处的力学性能有所降低，个别焊接方法的焊接质量检验仍有困难。焊接的应用1、制造金属结构2、制造金属零件或毛坯3、连接电器导线9.1焊接的基本原理焊接电弧电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。1）电弧的形成（1）焊条与工件接触短路短路时，电流密集的个别接触点被电阻热Q=I2Rt所加热，极小的气隙的电场

3、强度很高。结果：①少量电子逸出。②个别接触点被加热、熔化，甚至蒸发、汽化。③出现很多低电离电位的金属蒸汽。（2）提起焊条保持恰当距离在热激发和强电场作用下，负极发射电子并作高速定向运动，撞击中性分子和原子使之激发或电离。结果：气隙间的气体迅速电离，在撞击、激发和正负带电粒子复合中，其能量转换，发出光和热。2）电弧的构造与温度分布电弧由三部分构成，即阴极区（一般为焊条端面的白亮斑点）、阳极区（工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区）和弧柱区（为两电极间空气隙）。9.1.1焊接电弧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

4、，既安全，加热效率也高。电弧的三个区阴极区、阳极区和弧柱区焊接电弧的温度和热量分布温度ºC热量分布阳极区：260043％弧柱区：6000～800021％阴极区：240036％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：直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）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）9.1.2焊接过程电弧焊的焊接过程：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

5、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，其保护熔化金属的作用。熔池的保护焊剂是由SiO2，MnO、MgO及CaF等组成的硅酸盐。焊剂保护的效果形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。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。渣保护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，防止强光辐射气保护用于保护熔池和溶滴的气体应是惰性气体

6、，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)。热循环离焊缝越近的点，被加热的温度越高；反之，越远的点，被加热的温度越低。在焊接热循环中，影响焊接质量的主要参数是加热速度、最高加热温度、高温（1100℃以上）停留时间和冷却速度等。冷却速度起关键作用的是从800℃冷却到500℃的速度。焊接热循环的主要特点是加热速度和冷却速度都很快（100℃以上/秒，甚至更高）。因此，对于淬硬倾向较大的钢材焊后会产生马氏体组织，引起焊接裂纹。焊接热循环的特点是加热和冷却速度很快，对易淬火钢，易导致马氏体相变；对其它材料，易产生焊接变形、应力及裂纹。9.1.3焊接接头的组织与

7、性能熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附近区域金属的组织和性能发生变化。焊缝区——在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔合区——熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。热影响区---受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域（过热区、正火区、部分相变区）。热影响区中的过热区，对焊接接头有不利影响，应使之尽可能减小。熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头