焊接工程理论基础.ppt

9.1 焊接工程理论基础 9.1.1 焊接电弧与电弧焊机 1、焊接电弧 焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象。 电焊机不同，阳极区、阴极区的温度分布不同。 9.1.1 焊接电弧与电弧焊机 1、焊接电弧 直流弧焊机，由于阳极和阴极上有差异，所以有正接和反接两种接线方法。 焊条电弧焊只有65%~85%的热量用于加热和熔化金属。 9.1.1 焊接电弧与电弧焊机 2、焊接电源 常用焊接电源的类型（手工电弧焊） 交流弧焊机：具有下降外特性的漏磁降压变压器，将工业电压降至空载电压，同时能提供很大的便于调节的焊接电流。结构简单，噪声小，价廉。 直流弧焊机：包括直流发电机、弧焊整流器。 电弧稳定，能适应各种焊条，接头质量高。但结构复杂，价格高，噪声大。 交直流两用弧焊机：多用途弧焊机。 9.1.2 焊接冶金过程与焊条 1、焊接冶金特点 金属、熔渣、气体三者发生复杂冶金反应 1)冶金温度高 焊接碳素钢和普通低合金钢时，熔滴的平均温度2300℃，熔池也达1600 ℃ ，远高于普通冶金温度，容易造成合金元素的烧损和蒸发。 9.1.2 焊接冶金过程与焊条 1、焊接冶金特点 2)冶金过程短 焊接熔池体积小，冷却速度快，冶金反应进行得不充分，在焊缝中会出现化学成分不均匀的偏析现象。 3)冶金条件差 焊接熔池一般暴露在空气中，熔池周围的气体、铁锈、油污等在电弧的高温作用下，分解的物质易通金属产生化学反应 9.1.2 焊接冶金过程与焊条 2、焊条 焊条＝焊芯＋药皮 作为电极和填充金属，用于引燃电弧和填充焊缝。 9.1.3 焊接接头的组织与性能 1、焊缝金属和焊接热影响区 1)熔合区 —组织极不均匀，强度、塑性差，产生裂纹脆性破坏。 2)过热区 —A长大，塑、韧性低，脆性大 3)正火区 —得均匀细小F+P组织性能优; 4)部分相变区—晶粒不匀，较正火区稍差; 5)再结晶区 —F与P得以细化 9.1.4 焊接应力与变形 1、焊接应力与变形的产生原因 焊接应力与变形产生的原因： 焊件局部不均匀加热，造成焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。 9.1.4 焊接应力与变形 2、焊接变形的基本形式 焊件焊后的变形形式主要有： 尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。 9.1.4 焊接应力与变形 3、减少和消除焊接应力与变形的措施 反变形法 预留收缩变形量 根据经验，在工件下料尺寸上加一定裕量，通常为0.1～0.2%，以补充焊后的收缩。 9.1.4 焊接应力与变形 3、减少和消除焊接应力与变形的措施 刚性固定法 9.1.4 焊接应力与变形 3、减少和消除焊接应力与变形的措施 选择合理的焊接顺序 如构件的对称两侧都有焊缝，应该设法使两侧焊缝的收缩能互相抵消或减弱。 9.1.4 焊接应力与变形 3、减少和消除焊接应力与变形的措施 选择合理的焊接顺序 焊接平面形工件上的焊缝，应保证焊缝的纵向与横向收缩能过比较自由，如变形受阻，焊接应力就要加大。 9.1.4 焊接应力与变形 3、减少和消除焊接应力与变形的措施 锤击焊缝法 在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性伸长变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。 加热“减应区”法 焊接前，在工件的适当部位（称为“减应区”）进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝一起收缩，可大大减小焊接应力和变形。 9.1.4 焊接应力与变形 3、减少和消除焊接应力与变形的措施 焊前预热和焊后缓冷 减少焊缝区和焊件其他部分的温差。 焊后退火处理 焊后退火是最常用的也最有效的消除焊接应力的一种方法。它是焊后将工件均匀加热到500～650℃，保温一定时间（不小于1小时），而后缓慢冷却。 9.1.4 焊接应力与变形 4、焊接变形的矫正 机械矫正法通常 只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。 9.1.4 焊接应力与变形 4、焊接变形的矫正 火焰矫正法一般也仅适用于塑性好，且无淬硬倾向的材料。 动画