金属熔焊原理精讲.pptx

详解焊接工艺与质量控制

金属熔焊原理精讲

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目录

01

焊接基础知识

02

焊接热效应与组织变化

03

焊接缺陷与控制

04

焊接材料与工艺优化

05

焊接冶金反应区解析

06

焊接工艺性能提升

焊接基础知识

01

焊接参数与熔滴过渡

焊接参数影响

焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等参数决定熔宽、熔深，影响熔滴过渡形式与频率。

熔滴过渡特性

电弧长度影响熔滴质量和过渡周期，电流增大使过渡频率增高，熔滴细化，优化焊接稳定性。

熔池温度分布

熔池温度分布不均，中部温度最高，影响熔滴过渡效率与焊接质量。

焊接化学冶金过程

01

冶金反应区

手工焊有三大反应区：药皮、熔滴、熔池；气保焊有熔滴、熔池两区；无填充金属焊仅有熔池反应。

02

熔滴反应时间

反应时间随电流增加缩短，电弧电压升高延长，影响冶金反应效率和焊缝质量。

03

焊缝材料影响

焊接材料仅改变焊缝成分，不影响热影响区，确保焊缝化学成分和力学性能。

04

熔渣作用

熔渣提供机械保护，改善焊接工艺，参与冶金处理，去除有害元素，净化焊缝。

焊接材料与偏析形式

焊接材料分类

焊条与焊剂按制造方法分，焊剂有熔炼与非熔炼；焊丝则分为实芯与药芯，满足不同焊接需求。

偏析现象解析

显微、区域与层状偏析影响焊缝性能，源于结晶过程中的化学成分不均匀分布。

合金元素过渡

合金元素在熔敷金属中的实际比例受多种因素影响，理解过渡系数对优化焊接至关重要。

焊接热效应与组织变化

02

焊接热循环与相变组织

热循环参数

加热速度、最高温度、相变温度以上停留时间、冷却速度是关键，决定焊缝金属的微观结构与性能。

冷却速度影响

冷却速度影响相变组织，快冷促进马氏体形成，慢冷利于铁素体和珠光体生长。

相变组织

二次结晶组织受焊缝化学成分和冷却条件支配，影响焊接接头的力学性能。

热循环效应

热循环改变材料微观结构，影响焊接接头的强度、塑性和韧性，需精确控制。

热影响区的组织分布

过热区特征

过热区晶粒粗大，形成铁素体和珠光体，可能有魏氏体组织，影响塑性和韧性。

完全重结晶区

晶粒细小均匀，塑性和韧性较好，力学性能高于母材，呈现良好焊接效果。

不完全结晶区

铁素体和珠光体大小不一，分布不均，性能介于过热区和完全重结晶区之间。

焊接裂纹与控制

裂纹类型

了解冷裂纹、热裂纹、再热裂纹的区别，掌握各自形成条件与特征。

冷裂纹控制

选用低氢焊条，预热与后热处理，控制焊接顺序与冷却速度。

热裂纹预防

调整焊缝成形系数，控制熔池温度，减少有害元素含量。

再热裂纹避免

优化焊接工艺，避免高应力集中，合理安排焊后热处理。

焊接缺陷与控制

03

气孔形成机制与防治

气孔形成原因

高温下金属溶解气体，如H₂、O₂，冶金反应产生CO、H₂O，凝固时未逸出形成气孔。

气孔生核过程

气泡在熔池中形成核心，受温度、压力影响，生长并上浮至表面。

防治措施概述

强化焊接区保护，选用适宜材料，控制焊接参数，确保气体充分逸出。

具体防治策略

防潮、表面清理、调整熔渣氧化性，使用合金钢焊丝减少气孔。

夹杂物的危害与预防

氧化物夹杂

氧化物如SiO2、MnO、TiO2等，以硅酸盐形式存在，密集分布时引发热裂纹，降低焊缝强度。

氮化物影响

N4F脆硬，析出于晶界或晶粒上，降低塑性、韧性，增加焊缝硬度，易致脆化。

硫化物危害

FeS与Fe或FeO形成低熔点共晶，沿晶界析出，是热裂纹主因之一，影响焊缝质量。

氢脆性与冷裂纹控制

01

氢脆性影响

氢致金属塑性下降，引发脆性断裂，影响焊接结构安全。

02

冷裂纹危害

低温下形成的冷裂纹，延展性差，易导致结构失效，需严格控制。

03

控制策略

限制氢源，冶金处理，控制参数，焊后热处理，增强焊缝韧性。

焊接材料与工艺优化

04

焊条与焊剂的选择

焊条选择依据

考虑母材材质、焊接位置、焊缝性能需求，优选低氢型焊条以减少氢致裂纹，酸性焊条用于普通结构，碱性焊条用于关键部件。

焊剂功能解析

熔炼焊剂提供稳定电弧，非熔炼焊剂适合自动化焊接。选择焊剂需匹配焊接方法，确保冶金反应适宜，提高焊缝质量。

焊丝分类应用

实芯焊丝通用性强，药芯焊丝自保护，适用于户外作业。根据焊接环境和材料特性，合理选用焊丝类型，优化焊接效率。

合金元素过渡系数分析

过渡系数定义

合金元素在熔敷金属中的实际质量分数与焊材中原始质量分数之比，反映合金元素的有效利用率。

影响因素

氧化性、物理性质、焊接参数等影响过渡系数，需综合考虑优化焊接工艺。

优化策略

调整焊材成分，控制焊接参数，提高合金元素过渡效率，增强焊缝性能。

实践意义

高过渡系数保证焊缝成分精确，提升焊接质量和生产效率，降低成本。

焊接参数对质量的影响

电流与电压调控

增大电流，熔深增，熔宽减；电压升，熔宽扩，熔深缩。精细调节，确保焊缝完美无瑕。

焊接速度掌控

速度快，温度场缩，