金属工艺学--焊接

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1、金属工艺学第四篇金属焊接成型概述一、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、密封性好。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手工电弧焊的焊接过程第一章金属焊接成形工艺基础一、手工电弧

2、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=I2Rt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—就是带点粒子产生、运动、复合所产生的动态平衡过程。2.电弧的构造及热量分布阴极区：阳极区：弧柱区：2400k36%2600k42%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

3、极）；焊条—正极（阳极）。用于薄板金属的焊接§2焊接接头金属的组织与性能一、熔焊过程冶金特点1.熔池金属温度高于一般冶金温度2.熔池金属冷却快，处于液态的时间短2000k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.空气对焊缝的影响严重O2[O]Fe+[O]FeOMn+[O]MnOSi+[O]SiO2C+[O]CO1）O2：氧化的结果①合金元素被烧损；②焊缝产生夹渣的缺陷；③形成CO气孔。2）N2：Fe+[N]Fe4N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.减少有害气体进入熔池；2.渗入合金元素；3.清除已

4、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药皮的种类：①氧化钛型；②氧化钛钙型；③钛铁矿型；④氧化钛型；⑤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—TSJ507药皮种类（低氢型）抗拉强度结构钢焊条J422药皮种类（钙钛型）抗拉强度结构钢焊条酸性焊条：碱性

5、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.根据被焊工件的强度选用2.根据被焊工件的化学成分选用3.根据被焊工件工作条件和结构选用4.根据实际生产状况选用四、焊接接头金属组织与性能1.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。2）焊接热影响区2.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

6、。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。加热温度：AC3~AC1力学性能较母材稍差。力学性能最差的区域：熔合区和过热区减小和消除焊接热影响区的方法：①小电流、快速焊接；②采用先进的焊接方法；③焊前预热、焊后热处理（正火）五、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。应

7、力的形成过程焊接应力与变形（二）焊接变形的基本形式1.收缩变形2.角变形3.弯曲变形4.扭曲变形5.波浪形变形（三）焊接应力与变形的防止1.焊接应力的防止及消除措施1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。2）合理选择焊接顺序。ⅡⅠⅢ②（Ⅰ—Ⅲ）①（Ⅰ—Ⅱ）（Ⅱ—Ⅲ）—ⅢⅡⅠⅢ123）锤击或碾压焊缝4）采用小能量、多层焊5）焊前预热（150℃~350℃）6）焊后热处理（去应力退火）可消除应力80%左右2.焊接变形的防止及矫正措施1）