[生活]焊接的定义

[生活]焊接的定义 1. 焊接的定义 通过加热或加压(或者两者并用)，填充或不填充材料，使工件产生原子间结合的一种 连接方法。? 永久性连接 2. 焊接的分类 熔焊:气焊、电弧焊、电渣焊。。。。 压焊:电阻焊、超声波焊、摩擦焊。。。 钎焊:火焰钎焊、感应钎焊、盐浴钎焊。。。? 热源 软钎焊、硬钎焊 、高温钎焊 ? 钎料熔点 按照工艺特点: 3. 焊接电弧的本质:强烈且持久的放电现象 4. 电弧的构造及温度、热量分布(参考P151 图4-1) 阴极区:2400K，36% 弧柱区:5000~8000K(电弧中心)，21% 阳极区:2600K，43% 5. 电弧的极性 直流电源正接;直流电源反接 思考:a.为什么存在两种不同的接线方法, b.两者的不同，在生产中应用的区别,(参考P151 图4-2) c.交流电源是否存在这种现象, 6. 引弧电压、电弧电压 思考:两者的区别与关系比较, 7.焊接接头金属组织与性能 焊接接头组成:焊缝区、焊接热影响区 思考:a.焊缝区:组成、作用、组织, b.焊接热影响区:组成(熔合区、过热区、正火区、部分相变区)、各组成部分组织、温 度范围、性能特点,(参考P152 图4-4) 8.减小和消除焊接热影响区的方法: 1)采用先进的焊接方法:等离子、激光焊接; 2)焊接工艺:焊前预热、焊后热处理(正火);小电流、快速焊接。 9.焊接变形的基本形式:收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形 (参考P155 图4-7) 10. 焊接应力的防止及消除措施 1)设计时避免焊缝密集交叉，截面和长度也应尽可能小; 2)合理选择焊接顺序;(参考P155 图4-6) 注意:多种焊缝先焊收缩量大的，拼板交错焊缝;先焊短焊缝后焊长焊缝。 3)锤击或碾压焊缝; 4)采用小能量、多层焊; 5)焊前预热(150 ? ~350 ?); 6)焊后热处理[去应力退火]，可消除应力80%左右 11. 焊接变形的防止及矫正措施 防止措施: 1)设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小; 2)合理选择焊接顺序;(参考P156 图4-10、4-11) 3)反变形法;(参考P156 图4-8、4-9) 4)焊前采用刚性固定法; 5)采用合理的焊接规范; 矫正措施:机械、火焰(参考P156 图4-12、4-13) 12. SMAW特点 1)设备简单、操作方便; 注意:不适宜用来焊接易氧化金属，如:铝及铝合金。 焊接板厚一般为3~40mm; 2)工艺灵活、适应性强; 3)待焊接头装配低; 4)劳动条件差，效率低。 13.焊接材料—焊条 注意:两者的作用,焊条电弧焊的保护熔池的方式, 1) 组成:焊芯、药皮 2)分类: 分类方法:化学成分(九大类)、熔渣性质(酸、碱) 重点:酸性焊条与碱性焊条各自的优缺点, 酸性焊条:交流(AC)、直流(DC+);工艺性能好;力学性能差;多用平焊;低碳钢、低强度低合金钢。 碱性焊条:直流(DC-);工艺性能较差;冶金效果较好;力学性能好;可全位置焊;优质钢、较高强度合金钢。 3. 焊条型号与牌号(区别) a.型号:(以碳钢焊条为例)E XX XX 其中E—焊条;XX—熔敷金属抗拉强度的最小值(MPa);XX—焊条药皮类型及采用的电源类型;X—焊条适用的焊接位置(0、1;2;4) 例如:E4303; B.牌号:(以结构钢焊条为例)J XX X 其中J—结构钢焊条;XX—抗拉强度的最小值(MPa);X—药皮种类(1~5酸性;6、7碱性;8石墨型)(参考P1584-3) 例如:J422 4. 焊条直径的选用 焊件厚度/mm ?13 2 3 4~5 6~12 焊条直径/mm 2 3.2 3.2~4 4~5 4~6 焊件直径/mm 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.0 焊接电流/A 25~40 40~65 50~80 100~130 160~210 260~270 260~300 经验公式(A) —— —— 20d~40d 30d~50d 5. 焊条选用原则 ?等强原则; ?等成分原则; ?酸、碱焊条的选定; ?“就低不就高”原则。 ?专材专用。 14.SAW特点 1)生产效率高; 2)焊缝质量好; 3)劳动条件好; 4)焊接位置受限;平焊及平角焊 5)焊件装配质量要求高; 6)不适合薄板(>8mm)、短焊缝;不适用于活泼金属、低熔点金属的焊接 15.思考:埋弧焊熔池的保护方式, 常用焊丝直径为2mm、3 mm、4 mm、5 mm、6 mm; 焊接电流经验公式:I=(100~200)d 16.注意:P161图4-19环缝埋弧焊焊接时枪头位置 17.气体保护焊:熔化极或非熔化极气体保护焊;惰性或活性气体保护焊。 CO气体保护焊(熔化极、活性气体保护焊)，特点 2 1)生产效率高; 2)成本低; 3)焊接变形小，质量高; 4)操作简单，适用范围广; 5)焊接飞溅大; 6)合金烧损严重，不易用来焊接易氧化的有色金属。原因, 思考:熔池的保护方式,(药芯焊丝、实芯焊丝) 18.MIG、MAG焊 MIG—熔化极惰性气体保护焊;MAG—熔化极活性混合气体保护焊 注意:MAG焊原理与MIG相同，但保护气体为惰性气体中加入少量的活性气体 特点 1)焊接质量好; 2)焊接生产效率高; 3)适用范围广(低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢、有色金属及其合金) 思考:铝及铝合金的焊接采用此方法应该使用的接线方法及原因, 4)无脱氧去氢作用，清理工作要求严格。 19.钨极惰性气体保护焊(TIG)，为非熔化极气体保护焊。 特点 1)可焊金属多; 板厚t<6mm; 焊接铝及铝合金时采用直流反接或者交流。 2)焊缝美观，适用能力强; 3)焊接生产率低; 4)成本较高。 20.等离子弧的形成(三个压缩作用);(参考P165图4.24) 1)12mm以下可不开坡口，不填加金属、不用衬垫单面焊双面成形。 2. 电弧稳定性好，可焊薄件; PAC(等离子切割)特点 思考:与氧乙炔火焰切割的不同之处, 1)切割速度快，生产效率高; 2)切口质量好; 3)应用广—金属、非金属材料 第二章其他焊接方法与设备 一、电阻焊 1.定义 电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，把工件加热到塑性或局部熔化状态，在压力作用下形成接头的焊接方法。 2. 分类:点焊、缝焊、对焊 思考: a.点焊、缝焊接头形式、电极区别、注意的问(参考P168图4-26、4-27、4-28); b.软规范与硬规范; c.对焊根据操作方法不同分为电阻对焊与闪光对焊，两者区别; 二、钎焊 1.定义 采用比母材熔点低的金属材料做钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿木材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接焊件的一种焊接方法。 2. 分类 软钎焊:钎料熔点温度低于450? 硬钎焊:钎料熔点温度450?,950? 高温钎焊:钎料熔点温度950?以上 3. 特点: 1)对母材金属性能影响小; 2)焊件变形小; 3)可实现异种材料连接; 4)能制造形状复杂的焊件 5)接头平滑美观; 6)接头强度低、装配要求高 4.焊接材料:钎料、钎剂 钎剂作用:消除母材和液态钎料表面上的氧化膜;保护母材和钎料在加热过程中不被继续氧化;改善钎料对母材表面的润湿性。 思考:钎料和钎剂的本质区别, 1. 、激光焊接 1.定义:激光焊接是以聚焦的激光束为能源轰击焊件所产生的热量进行熔焊。。 2.特点 1)无需气体或者真空保护; 2)热敏感材料、绝缘材料及异种材料; 3)焊接位置难以接近的焊点 1. 、真空电子束焊接 1.定义:利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或者非真空的工件所产生的热能进行焊接 2.特点 1)深宽(H/B)比大，变形小、质量高; 2)电子束焊参数可调且范围大，适应性强; 3)对接头加工、装配要求高; 4)适合厚大件或者精加工零件后的焊接。 1. 、摩擦焊 1.定义:利用工件接触端面相对旋转运动中摩擦产生的热量，同时加压顶锻而进行焊接。 2.特点 1)接头质量; 2)异种材料; 3)生产效率高; 4)适合于圆形截面，对非圆形截面或者盘状薄件及薄壁关键不适用 六、高频焊 1.定义:利用流经焊件连接面的高频电流所产生的电阻热为热源，使待焊区表层被加热到熔化或塑性状态，同时施加或者不施加顶锻力，使焊件达到金属间结合的焊接方法。 高频焊(高频熔焊除外)本质是一种电阻焊方法，其与普通电阻焊的区别主要在哪,以点焊为例。 2.特点 第二部分:常用金属材料的焊接 前言 1.焊接性的定义 金属材料在限定的施工条件下，焊接成设计要求的构件，并满足于预定服役要求的能 力。即:金属材料在对焊接加工的适应性与可靠性(一定的焊接工艺条件下，表现出来的焊 接难易程度) 1. 优质焊接接头应具备的条件 1. 接头中不允许存在超过质量规定的缺陷; 2. 具有预期的使用性能。 2. 焊接性的具体内容 1. 工艺焊接性; 2. 使用焊接性 3. 焊接性的估算方法—碳当量法 化学成分，碳最为明显。 4.1影响焊接性的主要因素— 4.2碳当量公式(国际焊接协会) CE=w(C)+w(Mn)/6+[w(Cr)+w(Mo)+w(V)]/5+[ w(Ni)+w(Cu)]/15 CE<0.4%:焊接性良好，焊前不需要预热; 0.4%0.6%:焊接性差，焊前预热、一定的工艺措施、焊后热处理。 随着CE的增大，焊接性越来越差。 第一章碳钢的焊接 碳钢的分类:按照含碳量、脱氧程度、品质、用途 按照w(C):低碳钢(<0.25%)、中碳钢(0.25%~0.6%)、高碳钢(>0.6%) 一、低碳钢的焊接 1. 低碳钢的焊接性:优良(含碳量、Si、Mn较少) 例外:母材含硫磷过高;转炉冶炼(N);沸腾钢;焊接方法不当(晶粒粗大); 2. 低碳钢的焊接工艺 2.1焊接方法的选择 几乎所有的焊接方法都适用。 2.2焊接材料的选择—根据焊件强度等级及工作条件 1)焊条电弧焊:E43XX系列;(Q235，417.5MPa) 2)埋弧焊:H08(Mn)A/E+HJ430/431/433 2.3工艺要点 一般不需要采取什么特殊工艺措施除以下情况外: 1)严寒条件下; 2)厚板; 预热、保持层间温度、低氢或者超低氢型焊条。。。 二、中碳钢的焊接 1. 中碳钢的焊接性:较差 热影响区淬硬组织和冷裂纹;焊缝金属热裂纹倾向大 中碳钢的焊接分为两种情况: 1. 先焊后热处理:注意焊接材料的选择; 2. 先热处理后焊:注意防裂防软化; 2. 中碳钢的焊接工艺 2.1焊接方法的选择:焊条电弧焊 2.2焊接材料的选择 1)低氢型焊材; 2)焊缝金属与母材强度的匹配关系 等强度，强度级别相当的低氢型碱性焊条E50XX;不等强度，强度级别低于母材的低氢型碱性焊条E43XX。 3)不特殊情况下，如不能预热，可选用铬镍奥氏体(A102,A302); 4)热处理前焊接焊缝金属成分与母材相近;热处理后焊接，低氢型焊条(预防软化与脆化) 2.3工艺要点 1)预热与控制层间温度; 2)焊后热处理(去应力热处理) 3)若不能立即热处理，要进行后热，去氢; 三、高碳钢的焊接 1. 高碳钢的焊接性:极差，不用来做结构件(高硬度、耐磨的部件或者零件) 2. 高碳钢的焊接工艺 2.1焊接方法的选择:焊条电弧焊(多用于补焊修复) 2.2焊接材料的选择 要求强度高时E70XX，E60XX;强度低时E50XX 不预热或者降低预热温度可选用铬镍奥氏体(A302,A307) 2.3工艺要点 1)先退火后焊接; 2)采用结构钢焊条时，焊前预热，预热温度与层间温度在350?以上 3)焊后缓冷，去应力的高温回火(650?以上) 第二章合金结构钢的焊接 按照合金元素的总含分为低合金(<5%)、中合金(5%~10%)、高合金钢(>10%);按照用途分强度用钢(按供货状态分热轧及正火钢;调质钢)与特殊用钢。 随着合金元素种类的增多、含量的增加，强度的提高，焊接性越来越差 一、.热轧与正火钢的焊接 1.焊接性:总体较好 1)热影响区脆化(粗大的奥氏体组织和难熔质点的溶入); 2)裂纹(冷、热、再热、层状撕裂) 冷裂纹三因素:钢材的淬硬倾向、扩散氢的含量、接头的拘束应力 二、调质钢的焊接 调质钢主要用于高强度结构钢;通过调质达到强化效果; 1.焊接性: 随着含碳量增加越来越差; 1)焊接裂纹(冷、热、层状撕裂。。。) 2)过热区的脆化 3)过热区的软化;加热温度高于母材回火温度至Ac1区域，由于碳化物的积聚长大使钢材软化。 第三章不锈钢的焊接 定义:W(Cr)>12%以上; 分类:按成分Cr系和Cr-Ni系;按金相组织铁素体、奥氏体[Cr系]、马氏体、铁素体+奥氏体、沉淀硬化型[Cr-Ni系] 一、奥氏体不锈钢的焊接性 1.易产生热裂纹(弧坑裂纹、液化裂纹) 2.晶间腐蚀(焊缝、过热区刀蚀、热影响区) 特点:外观仍有金属光泽，晶粒失去联系;贫铬理论;敏化温度(450~850?) 3.析出脆性σ相(脆硬金属间化合物) 含有F，650~850?，停留时间过长 二、防止措施 1. 热裂纹防止措施 1)限制焊缝中杂质含量，控制焊材中C、S、P含量; 2)产生双相组织，δ占3~8%; 3)适当加入Mn(4~6%)提高韧性、强度; 4)合理的焊接工艺(短弧、低E、快速，多成多道焊，) 不摆动2. 晶间腐蚀防止措施 1)降低C含量;W(C)<0.05%无晶间腐蚀 2)加入稳定化元素，Ti、Nb; 3)低的热输入，避免500~850?长时间停留或者焊后热处理; 4)固溶退火:1050~1100?，保温1~2h，水冷 5)稳定化处理:800~850?，保温2~6h，空冷 三、奥氏体不锈钢焊接工艺要点 1)焊接方法:TIG、MIG、SMAW。。 2)不需预热; 3)控制层间温度，max200?,最好<100? 4)快速冷却，避开敏化温度区间 5)工艺上低的E(小I、快V) 6)操作上不摆动、填满弧坑; 第四章铸铁的补焊 1.铸铁的焊接性 W(C)>2.11%，塑性很低。焊接性极差。焊接构件不采用，只用于铸件的补焊。只适合平焊。 1)熔合区易产生白口组织; 2)易产生裂纹(冷裂纹和热裂纹); 3)易产生气孔; 2.铸铁的焊接工艺 1)热焊法:整体或局部预热到600~700?，缓冷。通过预热，降低冷却速度有利于减少白口和裂纹，多用于焊补区在中间刚性较大部位—气焊。 2)冷焊法:不预热或者400?以下低温预热。通过焊条调整焊缝化学成分，减少白口和裂纹，多用于焊补区在边角—焊条电弧焊 钢芯/铸铁芯焊条——一般非加工面;镍基焊条——重要铸件加工面;铜基——抗裂性好，焊后加工的铸件 ※止裂孔 防止在开坡口时裂纹继续扩展，直径φ4~φ6 第五章有色金属及其合金的焊接 一、铝及铝合金 焊接特点 1)极易氧化(AlO)——未焊透、夹渣 23 2)热导率、电导性高——能量集中、容量大，强的焊接热源 3)液态吸氢，固态不溶解——气孔 4)高温强度低、塑性差，热膨胀系数大(约为钢的两倍)——热裂纹 6)固态液态无色泽变化——塌陷、焊穿 二、铜及铜合金 焊接特点: 1. 难熔合，焊缝成形能力差——热导率20?为铁的7倍多，1000?为铁的11倍多【焊前需要预热】;流动性好，衬垫; 2. 易产生热裂纹——焊接应力变形大(膨胀系数比铁大15%，导热能力强)，低熔点共晶产物(Cu+CuO) 2 3. 易产生气孔——水蒸气、CO 2 4. 接头性能下降(塑性、导电性、耐蚀性) 第三部分:焊接结构设计 1.焊接结构母材的选取 低强度低合金钢—碳钢;镇静钢—沸腾钢;异种金属焊接; 注意型材和冲压件使用的目的, 2.合理的焊缝布置: 1)尽量分散，避免应力集中;P186，图4-40; 2)尽可能对称布置，控制焊接变形;P186，图4-41; 3)尽量避开最大应力断面和应力集中位置;P187，图4-42; 4)尽量避开机械加工面;P187，图4-43; 5)应便于实现焊接操作;P188，图4-44、4-45、4-46; 3.接头形式的选择与设计 3.1接头的形式:搭接、对接、角接、T形接头(丁字接头)，(卷边接头);P189，图4-47; 3.2选用原则: 对接—应力集中程度最小，最为理想;承载结构件 角接—应力分布不均匀，集中程度大，动载强度低 搭接—装配最简单，应力集中程度大 T接头—应力分布不均匀，集中程度大 3.3接头过度 不同等厚度的工件连接注意削薄率