機(jī)械工程師復(fù)習(xí)材料《焊 接》

1、焊焊 接接焊接的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用焊接的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用n焊接焊接是通過(guò)加熱或加壓力（或兩者并用），使被焊金屬原子是通過(guò)加熱或加壓力（或兩者并用），使被焊金屬原子之間互相溶解與擴(kuò)散，使分離的金屬材料牢固地連結(jié)在一起的工之間互相溶解與擴(kuò)散，使分離的金屬材料牢固地連結(jié)在一起的工藝方法。藝方法。n焊接成形特點(diǎn)焊接成形特點(diǎn)減輕了結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省材料與工時(shí)。減輕了結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省材料與工時(shí)。能化大為小，拼小成大，降低生產(chǎn)成本。能化大為小，拼小成大，降低生產(chǎn)成本?？芍圃祀p金屬結(jié)構(gòu)。可制造雙金屬結(jié)構(gòu)。接頭的組織性能不均勻。接頭的組織性能不均勻。n焊接的應(yīng)用焊接的應(yīng)用 焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造各種金屬構(gòu)件，如建筑結(jié)構(gòu)

2、、船體、焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造各種金屬構(gòu)件，如建筑結(jié)構(gòu)、船體、車輛、鍋爐及各種壓力容器等。車輛、鍋爐及各種壓力容器等。焊焊 接接焊接的方法與特點(diǎn)焊接的方法與特點(diǎn)n焊接方法的種類很多，通常按焊接過(guò)程的特點(diǎn)分為三大類：熔（化）焊、壓焊接方法的種類很多，通常按焊接過(guò)程的特點(diǎn)分為三大類：熔（化）焊、壓（力）焊、釬焊。（力）焊、釬焊。 熔焊熔焊將兩焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，并加入填充金屬，冷凝后形將兩焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，并加入填充金屬，冷凝后形 成牢固的接頭。如電弧焊、埋弧焊、氣焊等。用于機(jī)械制造成牢固的接頭。如電弧焊、埋弧焊、氣焊等。用于機(jī)械制造 中所有同種金屬、部分異種金屬及某些非金屬材料的焊接。

3、中所有同種金屬、部分異種金屬及某些非金屬材料的焊接。 壓焊壓焊在焊接時(shí)不論加熱與否，都需要施加一定的壓力，使接觸處在焊接時(shí)不論加熱與否，都需要施加一定的壓力，使接觸處 的金屬結(jié)合起來(lái)。如電阻焊、摩擦焊、冷壓焊等。主要用于的金屬結(jié)合起來(lái)。如電阻焊、摩擦焊、冷壓焊等。主要用于 汽車等薄板結(jié)構(gòu)件的裝配、焊接。汽車等薄板結(jié)構(gòu)件的裝配、焊接。釬焊釬焊利用熔點(diǎn)比焊件低的釺焊材料與焊件共同加熱至釺料熔化利用熔點(diǎn)比焊件低的釺焊材料與焊件共同加熱至釺料熔化 （但焊件不熔化），填充到焊件的連接處，釺料冷凝后使工（但焊件不熔化），填充到焊件的連接處，釺料冷凝后使工 件焊合。如烙鐵焊、火焰焊等。適用于金屬、非金屬、異

4、件焊合。如烙鐵焊、火焰焊等。適用于金屬、非金屬、異 種材料之間的釬焊。種材料之間的釬焊。焊焊 接接熔焊工藝基礎(chǔ)熔焊工藝基礎(chǔ)n熔焊的冶金原理熔焊的冶金原理n焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能n改善焊接頭組織與性能的措施改善焊接頭組織與性能的措施熔焊工藝基礎(chǔ)熔焊工藝基礎(chǔ)熔焊的冶金原理熔焊的冶金原理n在焊接過(guò)程中，金屬母材和焊條被加熱熔化形成熔池，當(dāng)金屬至在焊接過(guò)程中，金屬母材和焊條被加熱熔化形成熔池，當(dāng)金屬至高溫冷卻，要發(fā)生冶金化學(xué)反應(yīng)，與一般冶煉比較有以下特點(diǎn)：高溫冷卻，要發(fā)生冶金化學(xué)反應(yīng)，與一般冶煉比較有以下特點(diǎn)：熔池的溫度高。熔池的溫度高。熔池的體積小，凝固速度快，造成化學(xué)成分不均勻易

5、產(chǎn)生氣熔池的體積小，凝固速度快，造成化學(xué)成分不均勻易產(chǎn)生氣孔、夾雜等缺陷。孔、夾雜等缺陷。氮和氫在高溫是熔于金屬液與鐵形成化合物，造成焊縫脆性。氮和氫在高溫是熔于金屬液與鐵形成化合物，造成焊縫脆性。焊縫金屬的塑性、韌性低。焊縫金屬的塑性、韌性低。n為保證焊縫質(zhì)量采取的措施為保證焊縫質(zhì)量采取的措施 制造保護(hù)氣氛。使熔池與空氣隔絕離，形成有效保護(hù)。制造保護(hù)氣氛。使熔池與空氣隔絕離，形成有效保護(hù)。添加合金元素。彌補(bǔ)合金元素?zé)龘p，提高焊縫的性能。添加合金元素。彌補(bǔ)合金元素?zé)龘p，提高焊縫的性能。進(jìn)行脫進(jìn)行脫O2和脫和脫P(yáng)。熔焊工藝基礎(chǔ)熔焊工藝基礎(chǔ)焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能n焊縫金屬的組織焊

6、縫金屬的組織柱狀鑄態(tài)組織柱狀鑄態(tài)組織n焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織性能變化區(qū)域。焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織性能變化區(qū)域。根據(jù)受熱根據(jù)受熱不不 同熱影響區(qū)分為：熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。同熱影響區(qū)分為：熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。熔合區(qū)熔合區(qū)焊縫和基體金屬交界區(qū)，該區(qū)在焊接時(shí)處于半熔化狀態(tài)，組織成焊縫和基體金屬交界區(qū)，該區(qū)在焊接時(shí)處于半熔化狀態(tài)，組織成 分不均勻，力學(xué)性能不好。分不均勻，力學(xué)性能不好。過(guò)熱區(qū)過(guò)熱區(qū)在此區(qū)奧氏體晶粒長(zhǎng)大形成過(guò)熱組織，因而它的塑性、韌性差，在此區(qū)奧氏體晶粒長(zhǎng)大形成過(guò)熱組織，因而它的塑性、韌性差， 容易產(chǎn)生焊接裂紋。容易產(chǎn)

7、生焊接裂紋。 這兩個(gè)區(qū)域?qū)附咏宇^有不利影響，應(yīng)盡可能減少。這兩個(gè)區(qū)域?qū)附咏宇^有不利影響，應(yīng)盡可能減少。正火區(qū)正火區(qū)是指在熱影響區(qū)中溫度接近于是指在熱影響區(qū)中溫度接近于AcAc3 3，具有正火組織的區(qū)域具有正火組織的區(qū)域。冷卻后冷卻后 得到均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體，其組織性能好。它是焊接接頭得到均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體，其組織性能好。它是焊接接頭 中性能最好的區(qū)域。中性能最好的區(qū)域。部分相變區(qū)部分相變區(qū)是指在熱影響區(qū)中溫度處于是指在熱影響區(qū)中溫度處于Ac1Ac3Ac1Ac3之間，部分組織發(fā)生相之間，部分組織發(fā)生相 變的區(qū)域。冷卻后得到的鐵素體和珠光體細(xì)小但不均勻，力變的區(qū)域。冷卻后得到的鐵素

8、體和珠光體細(xì)小但不均勻，力學(xué)學(xué) 性能較差。性能較差。熔焊工藝基礎(chǔ)熔焊工藝基礎(chǔ)改善焊接頭組織與性能的措施改善焊接頭組織與性能的措施n正確選擇線能量正確選擇線能量線能量線能量由焊接電源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫的能量值。由焊接電源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫的能量值。 它與焊接速度、焊接電流和電壓有關(guān)。一般說(shuō)，在保證焊接它與焊接速度、焊接電流和電壓有關(guān)。一般說(shuō)，在保證焊接質(zhì)量的條件下，增加焊接速度、減少焊接電流都能減小焊接熱影質(zhì)量的條件下，增加焊接速度、減少焊接電流都能減小焊接熱影響區(qū)響區(qū) 。n焊縫的合金化處理焊縫的合金化處理n焊件預(yù)熱和焊后熱處理焊件預(yù)熱和焊后熱處理焊接工藝焊接工藝焊接接頭與坡口焊接接頭與坡口n焊

9、接接頭的形式焊接接頭的形式對(duì)接對(duì)接搭接搭接角接角接T形接形接n坡口的概念和形式坡口的概念和形式坡口坡口根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝要求，在焊件待焊部位加工的一定根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝要求，在焊件待焊部位加工的一定幾何形狀的溝槽。幾何形狀的溝槽。坡口的坡口的形式形式常見(jiàn)的有常見(jiàn)的有I形坡口、形坡口、V形坡口、形坡口、U形坡口、形坡口、X形形坡口和雙坡口和雙U形坡口。形坡口。焊接工藝焊接工藝金屬材料的焊接金屬材料的焊接n金屬材料的焊接性（或可焊性）金屬材料的焊接性（或可焊性）是指金屬材料對(duì)焊接是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。加工的適應(yīng)性。n低碳鋼有良好的焊接性。低碳鋼有良好的焊接性。n中碳鋼（隨鋼中含中碳鋼（隨鋼中含C

10、 ，焊接性焊接性 ）。）。n含含C0.6%高碳鋼的焊接性極差，很少用。高碳鋼的焊接性極差，很少用。焊接工藝焊接工藝焊接變形與防止焊接變形與防止n焊接的特點(diǎn)焊接的特點(diǎn)熱源集中，局部受熱不均勻，造成產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形。熱源集中，局部受熱不均勻，造成產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形。n因焊接而產(chǎn)生變形常見(jiàn)的形式：因焊接而產(chǎn)生變形常見(jiàn)的形式：收縮變形收縮變形角變形角變形彎曲變形彎曲變形扭曲變形扭曲變形波浪變形波浪變形n控制變形采用方法控制變形采用方法合理安排裝配和焊接次序合理安排裝配和焊接次序利用反變形法控制殘余變形利用反變形法控制殘余變形利用剛性固定法利用剛性固定法焊焊 接接電電 弧弧 焊焊n手工電弧焊手工電弧焊

11、n埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊焊焊 接接焊接電弧及其特性焊接電弧及其特性n焊接電弧焊接電弧指由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或指由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。特點(diǎn)：低電壓（特點(diǎn)：低電壓（1050V） 大電流（大電流（幾安幾安-幾千安幾千安） 溫度高（溫度高（500050003000030000k k）n焊接電弧特性焊接電弧特性焊接電弧的組成：由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱組成，電弧長(zhǎng)度焊接電弧的組成：由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱組成，電弧長(zhǎng)度主要由弧柱長(zhǎng)度決定。主要由弧柱長(zhǎng)度決定。電弧電壓與電

12、弧長(zhǎng)度成正比。電弧電壓與電弧長(zhǎng)度成正比。電電 弧弧 焊焊手手 工工 電電 弧弧 焊焊n手工電弧焊手工電弧焊是利用焊條和焊件間產(chǎn)生的電弧使焊條和焊件同時(shí)熔化的一種手是利用焊條和焊件間產(chǎn)生的電弧使焊條和焊件同時(shí)熔化的一種手工操作的焊接方法。工操作的焊接方法。n焊接材料焊接材料焊條焊條由金屬焊芯和涂于焊心外部的藥皮（涂料）兩部分組成。由金屬焊芯和涂于焊心外部的藥皮（涂料）兩部分組成。鈦鈣型焊條（酸性焊條）鈦鈣型焊條（酸性焊條） 特點(diǎn)：溶渣流動(dòng)性好、易脫渣、電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊波整齊特點(diǎn)：溶渣流動(dòng)性好、易脫渣、電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊波整齊 應(yīng)用：適用全位置焊接，交、直流及正、反接均可使用應(yīng)用：適用全位置

13、焊接，交、直流及正、反接均可使用低氫焊條（堿性焊條）低氫焊條（堿性焊條） 特點(diǎn)：溶渣流動(dòng)性好，工藝要求一般，采用短電弧，焊接時(shí)要求焊條必須干特點(diǎn)：溶渣流動(dòng)性好，工藝要求一般，采用短電弧，焊接時(shí)要求焊條必須干燥燥 應(yīng)用：可全位置焊接，電源為直流反接。應(yīng)用：可全位置焊接，電源為直流反接。n焊接工藝參數(shù)的選擇焊接工藝參數(shù)的選擇 使用堿性低氫焊條，用直流電源。使用堿性低氫焊條，用直流電源。 使用酸性焊條，多用交流電源。使用酸性焊條，多用交流電源。 焊接電流的選用：在保證質(zhì)量的前提下用大電流，一般可根據(jù)焊件厚度、焊條直焊接電流的選用：在保證質(zhì)量的前提下用大電流，一般可根據(jù)焊件厚度、焊條直徑及焊接方式選擇

14、。徑及焊接方式選擇。電電 弧弧 焊焊埋埋 弧弧 焊焊n埋弧焊埋弧焊電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。n特點(diǎn)特點(diǎn)有覆蓋焊接區(qū)的顆粒狀材料（熔化的焊劑）有覆蓋焊接區(qū)的顆粒狀材料（熔化的焊劑）對(duì)熔融金屬起保護(hù)作用和冶金反應(yīng)作用。對(duì)熔融金屬起保護(hù)作用和冶金反應(yīng)作用。n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)大電流、高效率、易保證焊接質(zhì)量、便于生大電流、高效率、易保證焊接質(zhì)量、便于生產(chǎn)機(jī)械化和勞動(dòng)條件較好等。產(chǎn)機(jī)械化和勞動(dòng)條件較好等。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)焊接位置受限（只能平焊），可見(jiàn)度差，不焊接位置受限（只能平焊），可見(jiàn)度差，不適于薄板件焊接。適于薄板件焊接。n應(yīng)用應(yīng)用中厚板、多種材料、多種產(chǎn)品焊接。中厚板、多

15、種材料、多種產(chǎn)品焊接。n種類種類自動(dòng)埋弧焊（全機(jī)械）、半自動(dòng)埋弧焊（手自動(dòng)埋弧焊（全機(jī)械）、半自動(dòng)埋弧焊（手送焊絲）送焊絲）埋埋 弧弧 焊焊焊接材料、工藝及設(shè)備焊接材料、工藝及設(shè)備n焊接材料焊接材料焊絲焊絲作用相當(dāng)焊條芯作用相當(dāng)焊條芯焊劑焊劑相當(dāng)藥皮相當(dāng)藥皮n焊接工藝焊接工藝焊接電流焊接電流與電流密度、焊條直徑有關(guān)。（焊條直徑與電流密度、焊條直徑有關(guān)。（焊條直徑、焊接電焊接電流流、電流密度、電流密度 ）電弧電壓電弧電壓焊接速度焊接速度n焊接設(shè)備焊接設(shè)備等速送絲焊機(jī)等速送絲焊機(jī)送絲速度不變送絲速度不變變速送絲焊機(jī)變速送絲焊機(jī)送絲速度可隨時(shí)調(diào)送絲速度可隨時(shí)調(diào)焊焊 接接氬氬 弧弧 焊焊n氬弧焊氬弧焊

16、利用鎢做電極的惰性氣體保護(hù)焊，稱為鎢極惰性氣體保護(hù)焊利用鎢做電極的惰性氣體保護(hù)焊，稱為鎢極惰性氣體保護(hù)焊 。利用氬。利用氬氣作為保護(hù)氣體的，稱鎢極氬弧焊氣作為保護(hù)氣體的，稱鎢極氬弧焊氬弧焊。氬弧焊。n特點(diǎn)特點(diǎn)由于用惰性氣體保護(hù)，適用各類合金鋼、易氧化的有色金屬及合金的焊接。由于用惰性氣體保護(hù)，適用各類合金鋼、易氧化的有色金屬及合金的焊接。電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊縫致密，表面沒(méi)有溶渣，成形美觀。電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊縫致密，表面沒(méi)有溶渣，成形美觀。電弧和熔池區(qū)是氣流保護(hù)，明弧可見(jiàn)，便于操作，容易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接。電弧和熔池區(qū)是氣流保護(hù)，明弧可見(jiàn)，便于操作，容易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接。電弧在氣流壓縮下燃燒

17、，熱量集中，熔池小，焊接速度快，因此焊接熱影響電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池小，焊接速度快，因此焊接熱影響區(qū)較窄，工件焊后變形小。區(qū)較窄，工件焊后變形小。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)成本高，設(shè)備較復(fù)雜，使用受限。成本高，設(shè)備較復(fù)雜，使用受限。n應(yīng)用應(yīng)用主要用于有色金屬主要用于有色金屬Al、Mg、Ti及合金，稀有金屬，特殊性能鋼和部分重及合金，稀有金屬，特殊性能鋼和部分重要的低合金結(jié)構(gòu)鋼。要的低合金結(jié)構(gòu)鋼。n分類分類熔化極氬弧焊（焊絲熔化）熔化極氬弧焊（焊絲熔化）非熔化極氬弧焊非熔化極氬弧焊 （電極不熔化，需外加焊絲）（電極不熔化，需外加焊絲）焊焊 接接氣氣 焊焊n氣焊氣焊利用可燃?xì)怏w加氧氣混合燃燒的熱量熔

18、化金屬進(jìn)行焊接的方法。利用可燃?xì)怏w加氧氣混合燃燒的熱量熔化金屬進(jìn)行焊接的方法。n可燃?xì)怏w可燃?xì)怏w主要有：乙炔、氫氣和天然氣，一般使用最多的是氧主要有：乙炔、氫氣和天然氣，一般使用最多的是氧-乙炔焊。乙炔焊。n特點(diǎn)特點(diǎn)與手弧焊相比，氣焊火焰溫度比電弧焊低，熱量分散，加熱較緩慢，生產(chǎn)率與手弧焊相比，氣焊火焰溫度比電弧焊低，熱量分散，加熱較緩慢，生產(chǎn)率低，焊接變形嚴(yán)重。低，焊接變形嚴(yán)重。焊接接頭質(zhì)量不高。焊接接頭質(zhì)量不高。氣焊不需要電源，對(duì)室外工作提供一定的方便。氣焊不需要電源，對(duì)室外工作提供一定的方便。n應(yīng)用應(yīng)用一般用于一般用于3mm以下的低碳薄板、鑄鐵和管子的焊接。以下的低碳薄板、鑄鐵和管子的焊接。Cu、Al及合金焊及合金焊接時(shí)，在質(zhì)