热加工工艺第三章 焊接精要.ppt

* 第三章 焊接 一 焊接生产的实质 焊接，就是在两块金属之间，用局部加热或加压等手段，借助于金属内部原子的结合力，使分离的金属连接成牢固整体的一种工艺方法。 概述 两个物体只有相互接近到0.3～0.5nm的距离，才有可 能实现原子力的结合。 二 焊接方法的分类 1 熔化焊： 利用热源，将焊件接头熔化，并加入填充金属，凝固后彼此焊合在一起。 2 压力焊： 加热或不加热，接头受压力作用，产生塑性变形，使原子间产生结合力（组成新的晶格），将两工件连接起来。 熔化焊、压力焊和钎焊 3 钎焊： 接头只加热不加压，焊件不熔化，钎料加热到熔化状态扩散到接头中去。 硬钎焊： 软钎焊： 钎料的熔点450℃以上。 钎料的熔点450℃以下。 二 焊接生产的特点 1 省工省料，重量轻； 2 可以化大为小，以小拼大； 3 可以制造双金属结构，节省贵金属； 4 存在问题：影响质量的因素较多，易产生缺陷。 提高质量，消除缺陷是焊接生产的关键问题。 §1 焊接的基本原理 一 熔化焊的冶金反应特点及对质量的影响 1 冶金特点： a 温度高 Fe+O→FeO FeO+O →Fe3O4 C+O →CO Mn+O →MnO Si+O →SiO2 空气中的氮气亦可与铁发生反应，生成Fe2N或Fe4N （两极2500K，弧柱区6000～8000K）, 金属元素蒸发、烧损强烈，氧化、氮化严重，改变焊缝成分 ，容易产生气孔和夹渣，降低焊缝的力学性能，使其变脆。 b 熔池体积小， 冷却快，反应不平衡，成分不均匀，渣气不易浮出，形成气孔、夹渣，进一步导致焊缝力学性能下降。 熔池 2 保证质量的措施： a 对熔化金属进行保护，防空气侵入； 气体保护： 熔渣保护： 用化学性质不活波的气体充满焊缝周围，排开空气。 手工电弧焊中，焊条药皮燃烧产生CO2保护气体。 焊接过程中产生的熔渣覆盖在焊缝表面，以防金属被氧化、氮化。 c 补充易烧损的元素，保证焊缝的化学成分； d 脱硫、磷 (石灰石 氟石等脱硫磷) 。 b 脱氧； 二 焊接接头的组织和性能（低碳钢） 焊接接头包括焊缝， 熔合区 (靠近焊缝的半熔化区)，热影响区 (临近熔合区)。 1 焊缝：(熔化区) 组织特点： 铸态组织，晶粒粗大， 力学性能： 不低于基本金属。 2 熔合区：(半熔化区) 此区的高温组织为A+L，A体晶粒粗大，塑性差，易产生应力集中，出现裂纹，力学性能最差。 3 热影响区： 焊缝两侧受焊接热循环作用而发生组织性能变化的区域。 接头各点： 加热 → 迅速冷却 过热区： 最高加热温度1100℃ ～ AE线。 受高温影响，晶粒急剧长大，甚至产生过热组织。 塑性、韧性明显下降，易出现裂纹，力学性能最差。 正火区： 最高加热温度Ac3 ～ 1100℃，相当受到正火处理。 A体晶粒细小，冷却后组织细化，力学性能好。 部分相变区： 高温组织为F+A，相变不充分，晶粒不均，性能稍差。 再结晶区：温度范围在AC1 ～ 500℃。 工件焊经过冷塑性变形，在此区再结晶，细化晶粒，提高性能。 加热温度AC1 ～ AC3，组织发生部分相变。 4 影响焊接接头性能的因素 焊接材料： 焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。 焊接方法： 不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。 焊接工艺： 焊接速度快，电流小，则热影响区窄。 5 改善接头性能的方法： 采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份； 焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工艺上可用细焊条，多层焊。 调整焊接规范；减小焊接电流，加快焊接速度 以减少热输入； 焊后热处理。 三 焊接应力和变形 1 焊接应力和变形产生的原因： 对工件进行了不均匀的加热和冷却。 3 减少和消除变形、应力的措施： a 合理设计焊接结构: 减少焊缝长度、数量和断面积； 焊缝对称布置； 2 焊接变形的基本形式： 避免交叉焊缝； 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪变形 σ拉 σ压 σ压 b 工艺措施： c 矫正变形的方法 反变形法； 加余量法； 刚性固定； 合理的焊接顺序； 机械矫正 火焰加热矫正 焊前预热，碳钢件可预热到350～400℃； 消除应力的方法— 焊后热处理。 加0.1～0.2%的补缩量。 先条后块原则 §2 常用熔化焊方法 一 焊条电弧焊 （一）焊条 1 组成： 焊条由焊丝