模块一铸、锻、焊工艺及应用——焊接pptPowerP.pptx

;4.1 概述;焊接方法可分为： 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。 焊接方法在工业中主要用于： 1）制造金属结构件。 2）制造机器零件和工具。 3）修复。 ;手工电弧焊是熔化焊中最基本的一种焊接方法。利用电弧作为热源，手工操纵焊条进行焊接的方法。 手工电弧焊的特点： 1）设备简单、操作灵活； 2）可焊接多种金属材料； 3）室内、外焊接效果相近； 4）对焊工操作水平要求较高，生产率较低。 4.2.1 焊接电弧 1. 电弧的引燃 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，电子碰撞气体使之电离，正、负离子和电子构成电弧。 ;2. 焊接电弧的结构 电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成，如图4-1所示。 1）阴极区：电子发射区，热量约占36%，平均温度2400K； 2）阳极区：受电子轰击区域，热量约占43%，平均温度2600K； 3）弧柱区：阴、阳两极间区域，几乎等于电弧长度，热量21%，弧柱中心温度可达6000~8000K。 ;4.2.2 焊接接头 熔焊焊缝的形成经历了局部加热熔化，使分离工件的结合部位产生共同熔池，再经凝固结晶为一个整体的过程。 焊接的冶金过程如图4-2所示, 母材、焊条受电弧高温作用熔化形成金属熔池， 将进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金 化等物理、化学过程。金属与氧的作用对焊接 质量影响最大，氧与多种金属发生氧化反应： ; 能溶解在液态金属中的氧化物（如氧化亚铁），冷凝时因溶解度下降而析出，严重影响焊缝质量；而大部分金属氧化物（如硅、锰化合物）不溶于液态金属，可随渣浮出，净化熔池，提高焊缝质量。 氢易溶入熔池，在焊缝中形成气孔，或聚集在焊缝缺陷处造成氢脆。 其次空气中的氮气在高温时大量溶于液体金属，冷却结晶时，氮溶解度下降；析出的氮在焊缝中形成气孔，部分还以针状氮化物（Fe4N）形式析出；焊缝中含氮量提高，使焊缝的强度和硬度增加，塑性和韧性剧烈下降。 ;4.2.3 焊条 1. 焊条的组成和作用 焊条由焊芯和药皮组成。 1）焊芯：一方面作电极，起导电作用，产生电弧，提供焊接热源；另一方面作为填充金属，与熔化的母材共同组成焊缝金属。焊芯采用焊接专用金属丝。如H08C等。 2）药皮：焊条药皮的主要作用有：改善焊接工艺性；机械保护作用；冶金处理作用。焊条药皮的组成物按其作用分为：稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、粘结剂、稀渣剂、增塑剂等。 2. 焊条分类 焊条的种类。按用途分为：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、堆焊焊条、镍和镍合金焊条、铜合铜合金焊条、铝和铝合金焊条等。 按药皮性质分为：酸性焊条（酸性氧化物为主）、碱性焊条（碱性氧化物和萤石CaF2为主）。;3. 焊条型号与牌号 焊条型号：国家标准中的焊条代号。如E4303，E表示焊条，43表示熔敷金属抗拉强度最小值（kgf/mm2 ）；03表示焊接位置为全位置、电流种类为交直流及药皮类型为钛铁矿型 。 焊条牌号：焊条行业统一的焊条代号，用一个大写汉语拼音字母和三个数字表示。如J422，J表示结构钢焊条；42表示焊缝金属抗拉强度等级（kgf/mm2 ）；2表示药皮类型和电流种类。 1）等强度原则； 2）同成分原则； 3）抗裂性要求； 4）抗气孔要求； 5）低成本要求。 ;4.2.4 焊接接头的金属组织与性能 在焊接加热和冷却过程中，焊接接头上某点的温度随时间变化的过程如图4-3所示。不同点，其热循环不同，即最高加热温度、加热速度和冷却速度均不同。对焊接质量起重要影响的参数有：最高加热温度、在过热温度11000C以上停留时间和冷却速度等。其特点是加热和冷却速度都很快。对易淬火钢，焊后发生空冷淬火，对其他材料，易产生焊接变形、应力及裂纹。 ; 以低碳钢为例，说明焊接过程造成金属组织和性能的变化。如图4-4所示。受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织或性能发生变化的区域，叫焊接热影响区。熔焊焊缝和母材的交界线叫熔合线。熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区，叫熔合区。焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成。 ;（1）.焊缝区 焊接热源向前移去后，熔池液体金属迅速 冷却结晶，结晶从熔池底部未熔化的半个晶粒 开始，垂直熔合线向熔池中心生长，呈柱状树 枝晶，如