焊接工艺基础知识精要.ppt

第四章 焊接工艺基础知识 焊接是将两个分离的金属通过加热熔化或加热、加压，产生原子的结合与扩散作用而形成永久性连接的工艺方法。 根据焊接原理可归纳为三大类： (1)熔焊 利用局部加热，使焊件接头处熔化并加入填充金属，待其冷却凝固后连接成整体的焊接方法，如气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊和激光焊等。 (2)压焊 利用加热或其他方法使金属接头处于半熔化或高塑性状态，在足够的压力下产生塑性变形，通过原子间的结合连接金属的焊接方法，如电阻焊、摩擦焊等。 (3)钎焊 利用低熔点钎料被加热熔化，在焊件接头处与母材相互扩散而形成焊接接头的方法。 * * 一、焊接电弧及其冶金过程特点 焊接电弧是在焊条与工件之间的气体介质中所产生的强烈而持久的放电现象。 4.1 手弧焊-(手工电弧焊) 焊接电弧可由直流电或交流电产生： 直流电焊机—可产生的焊接温度阳极区约2600K，阴极区约2400K，弧柱区的温度可达6000～8000K 交流电焊机—可产生的焊接温度两极都在2500K左右 电焊机的引弧电压(空载电压)，一般为50~90V。 正常工作电压(电弧电压)，一般为16~35V。 焊接时在焊缝处的冶金过程 电弧柱 工件(+) 焊条(-) 溶池 焊壳 保护气体 焊滴 焊缝 电弧焊时，在焊缝形成的小熔池里进行着一系列物理化学反应，其冶金过程犹如微型炼钢炉一样。 焊接电弧和熔池温度比一般冶炼温度高，容易形成有害杂质； 熔池体积小、冷却快，冶金反应不充分，易形成气孔和夹渣； 电弧和熔池暴露在空气中，如果没有保护措施，空气中的氧、氮会渗入焊缝形成氧化物、氮化物等杂质和气孔，焊缝周围的水、油等杂质分解渗入焊缝，导致气孔和氢脆性。 因此，焊接时必须采取措施保护焊缝，以保证焊缝质量。 与炼钢过程相比，电弧焊时，在焊缝形成的小熔池里的冶金过程特点是： 焊条的金属上带药皮就是保护措施之一 二、电焊条 电焊条由焊芯和药皮两部分组成 焊芯—用作电极和熔化后的焊缝填充金属； 药皮—其作用是： (1) 引燃电弧和提高电弧的稳定性； (2) 造气、造渣包围和覆盖熔池，保护焊缝； (3) 提供合金元素渗入焊缝，保证焊缝的力学性能。 焊芯的材料见表4-l。 药皮的配方和原材料的作用见表4-2。 按焊芯的材料有： 结构钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条等。 按熔渣的化学性质分为酸性焊条和碱性焊条。 酸性焊条熔渣呈酸性 稳弧性好，容易脱渣； 对焊件和焊条表面清洁程度敏感性小，焊接操作工艺性好； 价格较低，可交直流两用； 焊缝塑性、韧性差，易产生裂纹。 应用十分广泛，常用于要求不高的一般结构的焊接。 碱性焊条熔渣呈碱性 焊缝中含氢量少，抗裂性好，力学性能高； 稳弧性不好，对焊件和焊条表面清洁程度敏感性高； 焊接时有毒烟尘较多焊接操作工艺性不好； 焊缝易产生气孔，不易脱渣。 常用于重要结构的焊接。 三、焊接接头的组织和性能 根据金属被加热时的状态不同，焊接接头可分为： 焊缝区和热影响区 、 熔焊时，由于焊件局部的加热和冷却，使焊件各部分被加热的温度不同，导致它们产生的组织变化和性能也不同。 焊缝区—金属熔化后再结晶的区域 热影响区—受焊接热影响的区域(Ⅰ——Ⅳ) 焊缝区 热影响区 四、焊接应力和变形 、 焊接时，焊件的受热膨胀和冷却收缩过程中，均受到周围金属的限制，使焊件产生了应力和变形。 焊接过程中焊缝处受压 冷却以后焊缝处受拉 焊缝周围的金属所受应力与焊缝的相反 焊缝周围的金属所受应力与焊缝的相反 因此焊件产生了焊接应力和变形 焊件常见的 变形 纵、横向膨胀 角变形 弯曲 扭曲 翘曲 减少或防止焊接变形、裂纹和内应力工艺措施： (1)焊前预热及焊后热处理 (2)选择合理的焊接顺序 (3)刚性固定法 (4)反变形法 (5)锤击焊缝法 4.2 其他焊接方法 1. 埋弧焊——埋弧自动焊 2. 气体保护焊——氩气、二氧化碳气体保护焊 3. 电渣焊 4. 等离子弧焊接和切割 5. 激光焊 6. 电阻焊 7. 摩擦焊 8. 钎焊 其他焊接方法还有 1. 埋弧焊——埋弧自动焊 焊丝 焊剂 电弧被埋在焊剂下面——埋弧焊 用焊接小车自动走缝——埋弧自动焊 适用于长直缝和小曲率弯缝 2. 气体保护焊 气体保护焊是利用外加气体来保护电弧和焊缝的电弧焊。 目前常用的保护气体是氩气和二氧化碳，称之为氩弧焊和二氧化碳保护焊。 焊丝 电极(焊丝) 保护气体 保护气流 电极(不熔) 3. 电渣焊 电渣焊是利用电流通过