金属工艺学―第4部分―焊接课件.ppt

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1、金属工艺学刘亚欣规格严格、功夫到家课程体系讲授金属零件工艺方法的技术基础课。热加工，是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成形技术（再结晶温度）对金属进行加热和冷却的过程可人为干预或控制，称为热处理。热加工常见的分类有：凝固成形（铸造）、连接技术（焊接）、塑性成形（锻造和冲压）。热加工成形过程中，模具起着极其重要的作用，从而又衍生出了模具设计和加工技术。冷加工，通常指金属的切削加工：即用切削工具从金属材料（毛坯）或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。车削、铣削、刨削、磨

2、削、镗削、拉削、钻削和插削等加工方法。欲讲授的知识1、金属材料基本知识2、热加工：铸造塑性加工：锻、冲、轧等。焊接3、冷加工（切削加工）：切削、机床、常用切削方法特种加工典型表面加工工艺过程及零件结构工艺性分析第四篇焊接第四部分焊接焊接？加热或加压，使工件产生原子间结合的一种连接方法。主要内容：1.电弧焊(焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊);电阻焊、摩擦焊、纤焊、真空电子束焊接、激光焊接、高频焊常用金属材料焊接：金属、碳钢、合金结构钢、铸铁、非铁金属及其合金等3.焊接结构设计：第四篇焊接第一章电弧焊§1.1焊接电弧焊

3、接电弧：是在具有一定电压的两电极或电极与工件之间气体介质中强烈持久的放电现象。局部气体介质中大量电子流通过的导电现象电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的43%，阴极约36%，弧柱约21%温度：用钢焊条焊钢材时阳极区—2600K阴极区—2400K电弧中心—6000-8000K焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为50~90V，电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为16~35V。§1.1焊接电弧使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。反接：负极接工件，工件温度可稍

4、低一些交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。§1.2焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布焊缝及其附近金属由常温—较高温度—常温固态液态固态二、焊接接头组织与性能以低碳钢为例P122图4-4中，左图是焊件的横截面，右图是铁碳状态图的一部分⒈焊缝焊缝的结晶是从熔池底壁开始向中心成长。焊缝两侧工件方向冷却较快，故形成的柱状的铸态组织，由铁素体和少量的珠光体组成，熔池中部最后结晶，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析物集中在焊缝中心，将影响焊缝的力学性能。由于电弧吹力和保护气体吹动，熔池底壁柱状晶体成长受到干扰，柱状晶

5、体呈倾斜状，晶粒有所细化。由于焊接材料的渗合金作用，焊缝金属性能可能不低于母材金属的性能。§1.2焊接接头的组织与性能⒉焊接热影响区:熔合区、过热区、正火区、部分相变区等⑴熔合区处于液相线、固相线之间，所以也称半熔化区。因温度过高而成为过热粗晶，强度、塑性和韧性都下降。此处接头断面变化，易引起应力集中。此区很大程度上决定着焊接接头的性能。⑵过热区被加热到Ac3以上100～200°C至固相线温度区间。奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，故塑性、韧性降低，对易淬火硬化钢，此区脆性更大§1.2焊接接头的组织与性能⑶正火区被加热到Ac1

6、至Ac3以上100～200°C区间。在此区温度范围内，加热时发生重结晶，转变为细小的奥氏体晶粒，冷却后为均匀而细小的铁素体和珠光体，其力学性能优于母材。§1.2焊接接头的组织与性能⑷部分相变区相当于加热到Ac1～Ac3温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶，转变成细小奥氏体晶粒。部分铁素体不发生相变，但晶粒有长大趋势。冷却后晶粒大小不均，因而其力学性能比正火区稍差。§1.2焊接接头的组织与性能焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。增加焊接速度或减少焊接电流都能减少焊接

7、热影响区。表4-1同一种焊接方法，参数不同，热影响区的大小也不同三、改善焊接热影响区组织和性能的方法焊接热影响区在电弧焊焊接接头中是不可避免的。用焊条电弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳钢结构时，热影响区较窄，危害性较小，焊后不进行热处理即可使用。但对重要的碳钢构件、合金钢构件、电渣焊焊接的构件为消除热影响区影响，一般采用焊后正火处理。对焊后不能进行热处理金属材料或构件，则只能在正确选择焊接方法与焊接工艺上来减少焊接热影响区的范围。§1.2焊接接头的组织与性能§1.3焊接应力与变形—产生机理焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属

8、加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。焊缝是靠一个移动的点热源加热，然后逐次冷却下来形成的，因此应力的形成、大小和分布状况较复杂。假定整条焊缝同时形成，则应力分布如图4-5焊接应力的存