金属工艺学第十一章课件.ppt

本次课的内容 前言 焊接工程理论基础 主要包括：焊接电弧、焊接冶金特点、焊条、焊接质量及其控制。 一、前言 1、何为焊接？ 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件通过原子的扩散与结合而形成永久性连接的工艺方法。 根据实现原子间结合的方式不同分类： 1）熔焊：将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。 2）压力焊（压焊）：焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加热），以完成焊接的方法称为压焊。 3）钎焊：钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称，采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。 2. 焊接的特点 1）优点 连接性能好，成形方便，简化工艺；省工 省料成本低；适应性强。 2）缺点 结构不可拆卸；焊接接头的组织、性能变 坏；产生残余应力和变形；易产生焊接缺陷。 3. 焊接的应用 金属结构件：自行车三角架、钢窗、锅炉、压力容器、管道、船舶、车辆等； 机器部件： 轴、齿轮、刀具等。 二、焊接工程理论基础(熔化焊） 焊接的实质是使两个分离的物体通过加热或加压，或两者并用，在用或不用填充材料的条件下借助于原子间或分子间的联系与质点的扩散作用形成一个整体的过程。 1. 焊接电弧 由焊接电源供给、具有一定电压的两极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。电弧燃烧后，弧柱中充满了高温电离气体，放出大量的热能和强烈的光。 2. 焊接电弧的组成 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。如下图所示。阴极区是电弧紧靠负电极的区域，阴极区很窄，约为0.1um-0.01um，温度约为2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域，阳极区较阴极区宽，约为10um-1um，温度约为2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱区，弧柱区温度最高，可达6000K-8000K。焊接电弧两端间（指电极端头和熔池表面间）的最短距离称为弧长。 3.直流电弧的正接和反接 4..焊接电弧的静特性 是指电弧稳定燃烧时，电弧电压（电弧两端的电 位差）与焊接电流（通过电弧的电流）之间的关系。 电弧静特性曲线 1-普通电阻特性；2-弧长为5mm的电弧静特性；3-弧长为2mm的电弧静特性。 5. 焊接的冶金特点  焊接冶金特点，主要有： 　　　(1)冶金温度高； (2)冶金过程短； (3)冶金条件差。 为保证焊缝质量必须采取的工艺措施：(1)造成有效的保护防止有害元素进入熔池； (2)渗合金元素以保证焊缝化学成分 ；(3)脱氧脱硫和脱磷等。 6. 电焊条的组成及作用 焊条的组成: 焊条的作用： 焊芯的作用： 作电极传导电流，产生电弧作填充金属（调 整成分）。 药皮的作用： 稳弧、保护、脱氧、渗合金及改善焊接工艺性（引弧容易燃烧稳定）。 4、焊条的选用原则 选用原则： 等强度原则； 相同成分原则； 抗裂纹原则； 抗气孔原则； 低成本原则。 焊接接头的组织和性能 1、低碳钢焊接接头的组成： 焊缝的组织和性能 铸态组织，性能可以达到要求。 熔合区的组织和性能 成分不均匀，组织粗大，机械性能很低。 热影响区的组织和性能 过热区（1100 ℃ ）组织粗大，机械性能很低, 正火区（Ac3～1100℃）晶粒细小，机械性能高， 部分相变区（Ac1～Ac3）晶粒不均匀，机械性能低。 2. 热影响区对焊接接头性能的影响及影响热影响区的因素 熔合区和过热区的性能最差，产生裂缝和局部破坏的倾向也大，热影响区宽度增加会使焊缝金属的冷却速度减慢，晶粒变粗，并使焊接变形增大。因此热影响区越小越好。 热影响区的宽度主要取决于焊接方法和焊接规范。采用同样的焊接方法，选用过大的焊接规范和减慢焊接速度，都会使热影响区变宽。 3、影响焊接接头性能的因素 焊接材料（焊条、焊丝、焊剂） 焊接方法（热源不同、保护效果不同） 焊接工艺（焊接电流、电压、速度） 焊后热处理（正火后细化晶粒） 4、焊接变形和焊接应力 1）焊接变形和残余应力的不利影响 造成焊件的尺寸、形状变化； 矫正变形会使性能降低，成本增加； 焊接应力会降低承载能力； 引起焊接裂纹； 应力衰减会产生变形。 2）、焊接变形和残余应力产生原因 在焊接过程中，对焊件进行局部的不均匀加热，会产生焊接应力和变形。 4）预防和减小焊接应力及焊接变形的措