焊接成形过程.docVIP

5．1 焊接成形过程 将分离的金属用局部加热或加压等手段，借助于金属内部原子的结合与扩散作用牢固地连接起来，形成永久性接头的过程称为焊接。 5.1.1焊接成形过程特性和理论基础 (1)焊接方法的分类及其特点 熔化焊接由于加热方式及熔炼方式的区别，可以有以下几种主要类形： 1)气焊气体混合物燃烧形成高温火焰，用火焰来熔化焊件接头及焊条。最常用的气体是氧与乙炔的混合物，调整氧与乙炔的比值，可以获得氧化性、中性及还原性火焰。这种方法所用的设备较为简单，而加热区宽，但焊接后焊件的变形大，并且操作费用较高，因而逐渐为电弧焊代替。 2)电弧焊这是应用最广泛的焊接方法。电弧焊的主要特征为：形成稳定的电弧，填充材料的供应以及对熔化金属的保护和屏蔽。通常，电弧可通过两种方法产生。第一种：电弧发生在一个可消耗的金属电焊条和金属材料之间，焊条在焊接过程中逐渐熔化，由此提供必须的填充材料而将结合部填满。第二种：电弧发生在工件材料和一个非消耗性的钨极之间，钨极的熔点应比电弧温度要高，所必须的填充材料则必须另行提供。 3)电渣焊它是利用电流通过熔渣所产生的电阻热来熔化金属。这种热源范围较电弧大，每一根焊丝可以单独成一个回路，增加焊丝数目，可以一次焊接很厚的焊件。 4)真空电子束焊接这是一种特种焊接方法，用来焊接尖端技术方面的高熔点及活泼金属的小零件。它的特点是将焊件放在高真空容器内，容器内装有电子枪，利用高速电子束打击焊件将焊件熔化而进行焊接。这种方法可以获得高品质的焊件。 5)激光焊这也是一种特种焊接方法。它是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。 压力焊由于加热方式的不同，可以有以下几种主要类形： 1)电阻焊这是利用电阻加热的方法，最常用的有点焊、缝焊及电阻对焊三种。前两者是将焊件加热到局部熔化状态并同时加压；电阻对焊是将焊件局部加热到高塑性状态或表面熔化状态，然后施加压力。电阻焊的特点是机械化及自动化程度高，故生产率高，但需强大的电流。 2)摩擦焊利用摩擦热使接触面加热到高塑性状态，然后施加压力的焊接，由于摩擦时能够去除焊接面上的氧化物，并且热量集中在焊接表面，因而特别适用于导热性好及易氧化的有色金属的焊接。 3)冷压焊这种方法的特点是不加热，只靠强大的压力来焊接，适用于熔点较低的母材，例如铅导线、铝导线、铜导线的焊接。 4)超声波焊接也是一种冷压焊，借助于超声波的机械振荡作用，可以降低所需用的压力，目前只适用于点焊有色金属及其合金的薄板。 5)扩散焊扩散焊是焊件紧密贴合，在真空或保护气氛中，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散而完成焊接的焊接方法。扩散焊主要用于焊接熔化焊、钎焊难以满足技术要求的小形、精密、复杂的焊件。 压力焊接时，压力使接触面的凸出部分发生塑性变形，减小凸出部分的高度，增加真实的接触面积。温度使塑性变形部分发生再结晶，并加速原子的扩散；此外，表面张力也可以促使接触面上空腔体积的缩小。这种加热的压力焊接过程与粉末冶金中的热压烧结过程相似。 冷压焊时，虽然没有加热，但由于塑性变形的不均匀性，所放出的热局限于真实接触的部分，因而也有加热的效应。 钎焊是与上述方法完全不同的焊接过程，是不同金属间的合金化过程。 (2)电弧焊的冶金过程及特点 1)电弧焊的冶金过程电弧焊时，焊接区各种物质在高温下相互作用，产生一系列变化的过程称为电弧焊冶金过程。手工电弧焊的冶金过程如图5—2所示，电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊条同时熔化成为熔池，焊条金属液滴借助重力和电弧气体吹力的作用不断进入熔池中。电弧热使焊条的药皮熔化(或燃烧)，与熔融金属起物理、化学作用，形成的熔渣不断从熔池中浮出。药皮燃烧所产生的C02气流围绕电弧周围，熔渣和气流可防止空气中的氧、氮等侵入，从而保护熔池金属不与其他物质发生化学反应。电弧焊的冶金过程同电弧炉冶炼金属相似，在熔池中进行着一系列的物理与化学反应过程。 2)电弧焊的冶金过程特点电弧焊焊接钢材的过程是进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼和渗合金等一系列物理化学的冶金过程。焊接的冶金过程与一般冶炼过程比较，有以下特点： ①焊接电弧和熔池金属的温度高于一般的冶炼温度，金属蒸发、氧化和吸气现象严重。 ②熔池体积小，周围又是温度较低的冷金属，因此，熔池处于液态的时间很短，冷却速度快，不利于焊缝金属化学成分的均匀和气体、杂质的排除，从而产生气孔和夹渣等缺陷。 3)电弧焊冶金过程采取的技术措施为了保证焊缝品质，焊接过程中常采取下列技术措施： 采取保护措施，限制有害气体进人焊接区。焊条药皮，自动焊焊剂以及惰性气体的保护都能起此作用。 2)电弧焊的冶金过程特点电弧焊焊接钢材的过程是进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼和渗合金等一系列物理化学的冶金过程。焊接的冶金过程与一般冶炼过程比较，有以下