工程材料第五章焊接.ppt

第五章 焊接 焊接的概念与分类 焊接---是一种永久性连接金属材料的工艺方法。 焊接的实质---用加热或加压等手段，借助于金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。 焊接方法分类---熔化焊、压力焊及钎焊。 第一节 手工电弧焊 以电弧为焊接热源来加热并熔化金属的焊接方法叫电弧焊。利用电焊条采用手工操作的电弧焊叫手工电弧焊（简称手弧焊）；手弧焊所用设备简单、操作机动灵活，能在任何场合和空间位置进行焊接，适于厚度为2mm以上各种金属材料和各种形状结构的焊接。 一、焊接电弧与焊接过程 1. 焊接电弧 电弧是在两电极之间气体导电的现象。电弧可以把电能转变为热能和光能，因此具有高温和强光。只要创造一定条件，使电弧稳定燃烧，就可以把它作为热源进行焊接。 焊接电弧根据电源的种类可分为交流和直流两种。直流电弧可划分为三个区，即阴极区、阳极区、弧柱区，如图5-1所示。 图5-1 电弧的组成 2. 手弧焊的焊接过程 焊前先将电焊机的两输出端分别与工件、焊钳连接，再用焊钳夹牢焊条，然后开始引弧。电弧引燃后将母材和焊条同时熔化，形成金属熔池。随着母材和焊条的熔化，焊钳应进行向下和向焊接方向的进给，以保证电弧不熄灭并形成焊缝。当电弧前移后，熔化金属就凝固形成焊缝。焊条上的药皮形成的熔渣覆盖在熔池表面，起到对熔池和焊缝的保护作用。 图5-2 手工电弧焊焊接过程 二、手工电弧焊机 1. 对弧焊机的要求 （1）具有一定的空载电压。为了引弧可靠，要求交流弧焊机空载电压不应低于55V，直流焊机空载电压不应低于40V。为了操作者的安全，一般空载电压不高于90～100V。 （2）具有下降外特性。电弧引燃后，随着电弧电流的增加，输出电压相应下降的特性称为下降特性。具有下降特性能使焊接电弧稳定，并在电弧受到干扰时能迅速恢复到稳定状态。 （3）具有适当的短路电流。短路电流小，引弧困难；短路电流太大，使液体金属飞溅，并且还会导致弧焊机烧坏。 （4）应能方便地调节电流。当采用不同的焊条直径时，要求容易调节出相应的焊接电流值。 2. 常见的手工电弧焊焊机 按着焊接电流种类可分为交流弧焊机和直流弧焊机。 （1）交流弧焊机。它是一种特殊的降压变压器，所以又称弧焊变压器。交流弧焊机都具有下降特性，当焊条与工件形成短路时，电压趋于零，使短路电流不至过大而烧毁弧焊机或电路。国内目前常用交流弧焊机的是BX1—300和BX3—300两种型号，如图5-3所示。型号中“B”表示弧焊变压器，“X”表示下降特性，“1”为系列品种序号，“300”表示弧焊机的额定焊接电流为300A。 图5-3 交流弧焊机 （2）直流弧焊机。直流弧焊机分为发电机式和整流式两种。 整流式直流弧焊机相当于在交流弧焊机上加了一个大功率的硅整流器，把交流电整流成直流电供焊接。由于它具有结构简单、噪音小、电弧稳定性好等优点，国家有关部门正发展这种焊机，已成为我国弧焊机的发展方向。 直流焊机有正接、反接的差别。当工件接焊机正极、焊条接负极时叫做正接，反之称为反接。当焊薄板时要采用反接，焊厚板时要采用正接。 图5-4 整流式直流弧焊机 三、电焊条 由焊条芯（称焊芯）和药皮两部分组成。 图5-5 电焊条 1. 焊芯 焊芯是焊接专用的金属丝（即焊丝），焊芯的直径就叫焊条直径，常用的焊条直径有2.0、2.5、3.2、4.0和5.0mm等几种，焊条长度在250～450mm之间。焊芯的作用有两个：一是作为电极，传导电流，产生电弧；二是焊芯熔化之后作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝金属；三是引燃电弧。 2. 药皮 药皮是由矿石粉和铁合金粉等原料按一定比例配制后压涂在焊芯外面的。它的作用是： （1）改善焊条的焊接工艺性能。如容易引燃电弧，稳定电弧燃烧，并减少飞溅等。 （2）机械保护作用。药皮熔化后分解产生大量气体并形成熔渣，隔绝空气，保护熔池和焊条熔化后形成的熔滴。 （3）冶金处理作用。通过冶金反应去除有害元素（氧、氢、硫、磷），添加有用的合金元素，改善焊缝质量。 3. 焊条的分类、牌号和选用 焊条按熔渣化学性质可分为酸性焊条和碱性焊条。 焊条牌号全国统一编制，分为十大类，其中第一类为结构钢焊条。以常用的J422和J507焊条为例，牌号中“J”表示结构钢焊条，“42”和“50”表示焊缝金属抗拉强度最低值为420Mpa和500Mpa，最后一个数字表示药皮类型和电源种类，“2”表示钛钙型药皮，用交流或直流电源均可，“7”表示低氢型药皮，要用直流电源反接。 焊接低碳钢或低合金钢时，一般