金属工艺学4焊接.ppt

2007.11.2 第四章 材料的连接成形 —焊接 —、概述 本质 分离金属构件于连接处达到原子间结合，满足使用要求，此称焊接。 焊接方法的分类 1）熔化焊 接头 局部加热至熔化状态， 通过结晶凝固而连接 成不可拆卸的整体。 主要包括电弧焊、CO2气体保护焊等。 3）钎焊 低熔点钎料 熔化并渗入被焊工件 接头间隙中扩散而实 现连接。  二、熔焊工艺基础 焊接电弧 介于电极与焊件间的一种气体介质的连续放电现象，伴随有强烈的光和热，产生高温。 阳极区 2600K 2、电弧焊质量控制 弧焊冶金反应激烈，但不平衡。 焊接接头组织不均，性能脆弱。 产生焊接应力与变形，降低承载能力。 1）焊缝区冶金反应激烈，但不平衡 基于电弧强热高温，连接处局部熔化，熔池内冶金反应激烈，金属蒸发，气体离子还原成原子状态，金属烧损，形成氧化夹杂。 焊缝冶金质量控制途径： 对熔池（液态金属）实行隔离空气保护。 2）焊接接头组织不均，性能脆弱 焊接接头由焊缝区、熔合区、热影响区构成。 热影响区（3~6mm） 结论： 焊缝两旁相当于进行了一次不同温度热处理，热影响区组织变异，对焊接接头性能不利，使之脆弱，且熔焊过程中无法自动消除，常采用焊后热处理消除或改善。 3）产生焊接应力与变形 原因 焊件局部不均匀加热和冷却，膨胀和收缩受到牵制，相关部位产生焊接应力、变形或裂纹。  变形规律 焊接变形越大，焊接应力减小，通过变形来平衡或释放应力，即变形总朝力图减小焊接应力的方向弯曲或扭曲。 防止或减小焊接变形措施 （1）结构设计合理； （2）采用正当焊接工艺； 如：刚性固定法 反变形法 （3）焊缝分散，不宜密集和过于交叉；焊缝设 计时应尽可能对称布置。 （5）焊后矫正处理（机械矫正；火焰矫正）。 三、电弧焊1、焊条电弧焊(手工电弧焊) 是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件 和焊条熔化而进行的焊接方法。  2）焊条电弧焊的焊接过程 2. 电焊条的分类 焊条选用  3）焊条工艺参数  2 、埋弧焊-----电弧在焊剂层下燃烧进行焊接  2）埋弧焊主要特点 ? 生产效率高。电流大，熔深大，焊接速度快， 焊丝自动进给。 ? 焊缝质量好，焊缝均匀美观； ? 节省焊接材料，中厚板不开坡口，一次焊透， 多余焊剂回收使用，降低了损耗。 ? 劳动条件较好，暗弧操作，实现了机械化， 减少了烟尘。 3）应用：平焊，长直焊缝，大直径环形焊缝。不适合 薄板、曲线焊缝。  3 、气体保护焊（氩弧焊、CO2气体保护焊） 不熔化极氩弧焊 以高熔点的钨棒（含钍和铈）为电极，钨极不熔化，只起导电和引弧作用。因通过电流有限，故只适于焊6mm以下的薄板，多用直流焊接电源。  特点 ? 电弧稳定，飞溅小，没有熔渣，焊缝致 密，成形美观； ? 熔池金属受Ar保护，明弧可见，易实现自 动化，可用弧焊机器人操作； ? 热量集中，焊接速度快，热影响区窄，变 形小；  2）二氧化碳气体保护焊 用焊丝作电极，焊丝自动送进并熔化，用CO2 气体保护熔池金属，隔离空气。 CO2属于氧化性气体，电弧分解出[O]和[CO]，造成熔池金属氧化烧损、飞溅，需要高Mn、高Si焊丝，如H08MnSiA或 H08Mn2SiA焊丝等。 特点 ?成本低。主要是CO2廉价易得，为埋弧焊或 焊条电弧焊的40%； ?生产效率高。比焊条电弧焊高1~3倍， 基于 送丝自动化； ?明弧操作，容易及时发现质量事故并处理； ?质量比焊条电弧焊稳定。热影响区域小，变 形和裂纹倾向小；  3）等离子弧焊与切割 等离子弧 电弧焊中的一般电弧， 称为自由电弧。  等离子弧的三种压缩效应： ? 机械压缩 电弧（气体电离）通过细孔道喷嘴，弧柱受到强力压缩； ?