金属工艺第四章焊接课件讲述.ppt

第四章 焊接 材料连接的方法有螺纹连接、销钉连接、铆接及焊接等多种。 本章内容 4.1 熔焊 4.2 压焊与钎焊 4.3 常用金属的焊接 4.4 焊接结构设计 本章重点： 较深刻地理解焊接工程的基本理论； 对焊接接头的组织与性能、焊接应力与变形的形成过程有清楚的认识； 掌握防止和消除焊接变形的常用方法。 能够根据材料的特性正确选择焊 接方法。对可焊性 差的材料在焊接时 应采取哪些措施。 焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。 焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。 1）熔焊：利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体的工艺方法。 2）压焊：在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。 3）钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。 焊接方法 焊接的主要特点是： （1）节省材料，减轻质量； （2）简化复杂零件和大型零件的制造； （3）适应性好；可实现特殊结构的生产； （4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连接成型； （5）降低劳动强度，改善劳动条件。 缺点： 1）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便 ； 2）焊接接头的组织和性能往往要变坏； 3）要产生焊接残余应力和焊接变形； 4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。 焊接方法的应用： 在机械制造、建筑、车辆、石油化工、原子能、航空航天等部门得到广泛运用。 （1）制造金属结构件 （2）制造机器零件和工具 （3）制造电子产品 （4）修复零部件 4.1熔焊 熔焊的焊接过程是利用热源先把工件局部加热到熔化状态,形成熔池,然后随着热源向前移去,熔池液体金属冷却结晶，形成焊缝。其焊接过程包括热过程、冶金过程和结晶过程。根据热源的不同可分为气焊 、电弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、等离子弧焊等。 熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。 熔池存在时间短，温度 高；冶金过程进行不充 分，氧化严重；热影响区 大。 冷却速度快，应力大，结晶后易生成粗大的柱状晶。 熔化焊的三要素 热源 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣 热、电子束和激光。 熔池的保护 可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。 填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。 熔池的保护 根据焊接方法的不同成型原理，焊接过程中对焊缝熔池的保护一般有三种：熔渣保护、气体保护和气-渣保护。 焊剂是由SiO2，MnO、MgO及CaF等组成的硅酸盐。焊剂保护的效果： 形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大减少焊缝中的含 气量，提高焊缝韧性。 延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。 熔渣保护 熔渣对焊接熔池起机械保护作用,为了使熔池与空气隔离， 可在熔池上覆盖一层熔渣。 一方面防止金属氧化和吸气 另一方面向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能 同时，还可以减少散热，提高生产率，防止强光辐射。 焊接方法中的埋弧焊、电渣焊就是采用这种熔渣保护熔池的机理。 气保护 用于保护熔池和溶滴的气体应是惰性气体，并在高温下不分解，或是低氧化 性的不溶于金属液体的双 原子气体(如Ar或CO2)。 喷嘴结构应尽可能使气体以层流流出。 氩气 氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反 应，因此，氩气是一种理想的保护气体。 由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。 氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9% 氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格 CO2为无色无味气体，密度是空气的1.5倍，在常温下很稳定，但在高温下易分解。 CO2气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。 但CO2气体为氧化性气体，在高温下将分解为CO和O2： CO2 ＝ CO + O2 所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。 CO2气体 渣-气联合保护 利用渣的良好的冶金反应和焊缝成型特点以及气体 的优良电弧热效率和稳弧 作用，可获得良好的熔池 保护效果。如焊条的药皮 及二氧化碳加药芯。 填满焊缝，提高焊缝性能，使焊缝与母材等强度，用焊丝和焊芯（填充金属）过渡 合金元素。 填充金属 4.1.1焊接电弧 1.焊接电弧的产生 焊接电弧是在焊条与工件之间产生的强烈、持久又稳定的气体放电现象。焊接引弧时，焊条和工件瞬间接触形成短路，强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化甚至蒸发，当焊条提起时，在电场作用下，热的金属发射大量电子，电子碰撞气体