第2章金屬工藝學焊接工藝

1、第2章金屬工藝學焊接工藝第二章 焊接成形工藝一. 概述1、焊接：焊接是通過加熱或加壓或兩者并用，借助于金屬原子擴散結(jié)合，使分離的材料牢固的連接在一起的加工方法。 2.1 焊接工藝基礎(chǔ)焊接：是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件達到原子結(jié)合的一種方法。焊接方法：熔化焊、壓力焊、釬焊等。焊接的主要特點是： （1）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量； （2）簡化復(fù)雜零件和大型零件的制造； （3）適應(yīng)性好；可實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)； （4）滿足特殊連接要求；可實現(xiàn)不同材料間的連 接成型； （5）降低勞動強度，改善勞動條件。焊接方法的應(yīng)用： （1）制造金屬結(jié)構(gòu)件； （2）制造機器零件和工具； （3）

2、修復(fù)。焊接方法壓力焊摩擦焊超聲波焊爆炸焊擴散焊高頻焊釬焊及封粘軟釬焊硬釬焊封接粘接熔焊電弧焊電渣焊等離子弧焊電子束焊激光焊手弧焊氣體保護焊埋弧焊電阻焊 10.1 焊接工藝基礎(chǔ)3、焊接成形特點1）節(jié)省材料，連接質(zhì)量好；2）工序簡單，生產(chǎn)周期短；3）加工余量小，尺寸精度高；4）、焊接工藝能實現(xiàn)雙金屬材料的結(jié)構(gòu)5）結(jié)構(gòu)不可拆卸，接頭組織性能變壞，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力；4、焊接分類1）熔焊：電弧焊、氣焊、電渣焊、激光焊等；2）壓焊：電阻焊、摩擦焊、爆炸焊、擴散焊等；3）釬焊：軟釬焊：錫焊硬釬焊：銅焊15、焊接生產(chǎn)的應(yīng)用 10.1 焊接工藝基礎(chǔ)克拉瑪依石化2、焊接接頭的組織和性能 10.1 焊接工藝基礎(chǔ)1）焊

3、接熱循環(huán)和焊接接頭的組成 焊接熱循環(huán)是指在焊接熱源作用下，焊接接頭上某點的溫度隨時間的變化。如圖所示，由圖可知，離焊縫越近的點被加熱溫度越高，反之越低。焊接熱循環(huán)曲線 受熱循環(huán)的影響，焊縫附近的母材組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域稱為焊接熱影響區(qū)。熔焊焊縫和母材交界線叫熔合線，熔合線兩側(cè)有一個很窄的焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū)，叫熔合區(qū)，因此，焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成。 焊接接頭由焊縫金屬和熱影響區(qū)組成。 1）焊縫金屬：焊接加熱時，焊縫處的溫度在液相線以上，母材與填充金屬形成共同熔池，冷凝后成為鑄態(tài)組織。在冷卻過程中，液態(tài)金屬自熔合區(qū)向焊縫的中心方向結(jié)晶，形成柱狀晶組織。由于焊條芯及藥皮在焊接過

4、程中具有合金化作用，焊縫金屬的化學成分往往優(yōu)于母材，只要焊條和焊接工藝參數(shù)選擇合理，焊縫金屬的強度一般不低于母材強度。 2）熱影響區(qū)：在焊接過程中，焊縫兩側(cè)金屬因焊接熱作用而產(chǎn)生組織和性能變化的區(qū)域。 低碳鋼的熱影響區(qū)分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。 1）熔合區(qū) 位于焊縫與基本金屬之間，部分金屬焙化部分未熔，也稱半熔化區(qū)。加熱溫度約為1 4901 530C，此區(qū)成分及組織極不均勻，強度下降，塑性很差，是產(chǎn)生裂紋及局部脆性破壞的發(fā)源地。 2）過熱區(qū) 緊靠著熔合區(qū)，加熱溫度約為1 1001 490C。由于溫度大大超過Ac3，奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，使塑性大大降低，沖擊韌性值下降2

5、5%75%左右。 3）正火區(qū) 加熱溫度約為8501 100C，屬于正常的正火加熱溫度范圍。冷卻后得到均勻細小的鐵素體和珠光體組織，其力學性能優(yōu)于母材。 4）部分相變區(qū) 加熱溫度約為727850C。只有部分組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，冷卻后組織不均勻，力學性能較差。 2）焊縫的組織和性能 10.1 焊接工藝基礎(chǔ) 焊縫組織是由熔池金屬結(jié)晶得到的鑄造組織。熔池的結(jié)晶首先從熔合區(qū)中處于半熔化狀態(tài)的晶粒表面開始，晶粒沿著與散熱最快方向的相反方向長大，因受到相鄰的正在長大的晶粒的阻礙，向兩側(cè)生長受到限制，因此，焊縫中的晶體方向是指向熔池中心的柱狀晶體。3）熱影響區(qū)及熔合區(qū)的組織和性能（低碳鋼）過熱區(qū)：晶粒粗大，熱影響區(qū)

6、中性能最差，容易出現(xiàn)裂紋；正火區(qū)：性能優(yōu)于母材；部分相變區(qū)：晶粒不均，機械性能差；部分相變區(qū)：晶粒不均，機械性能差； 10.1 焊接工藝基礎(chǔ) 注： 影響焊接接頭組織和性能的因素有焊接材料、焊接方法和焊接工藝。焊接工藝主要參數(shù)有焊接電流、電弧電壓、焊接速度等。焊接工藝參數(shù)影響焊接熱循環(huán)，從而影響焊接頭的組織和性能。4）改善焊接熱影響區(qū)組織和性能 的措施根據(jù)焊接材料選擇合適的焊接方法；合理制定焊接工藝； 2 常用焊接方法復(fù)習: 2.1 焊條電弧焊（手工電弧焊）1.什么是焊接？2.焊接接頭由哪幾部分組成？3.焊接按其工藝特征的分為哪幾種？新課: 焊條電弧焊簡稱手弧焊，是利用焊條與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱

7、，將焊條和焊件熔化，冷卻凝固后獲得牢固的焊接接頭的一種手工焊接方法。相對于其他焊接方法，焊條電弧焊具有以下特點：設(shè)備簡單，操作靈活方便；適合多種材料，能進行各種位置焊接；生產(chǎn)效率低，工人勞動強度較大；1.焊接過程(電弧的產(chǎn)生） 10.2 常用焊接方法 10.2.1 焊條電弧焊 將工件和焊鉗分別接到電焊機的兩個電極上，并用焊鉗夾持焊條。焊接時，先將焊條與工件瞬時接觸，然后將焊條提高一定距離（2-4）mm，于是在焊條端部與工件之間便產(chǎn)生明亮的電弧，電弧熱將工件接頭處和焊條熔化成熔池。隨著焊條向前移動，新的熔池不斷產(chǎn)生，舊熔池不斷冷卻凝固，從而形成連續(xù)的焊縫使工件牢固的連接在一起。 10.2 常用焊

8、接方法 10.2.1 焊條電弧焊 焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成，如圖所示。陰極區(qū)在陰極端部向外逸出電子部分，陽極區(qū)靠近陽極端部，陽極受電子轟擊和吸入電子獲得大量能量，因此溫度的熱量均比同材料陰極高，處于陰、陽極之間的氣體空間區(qū)域為弧柱區(qū)，其長度相當于整個電弧長度。焊接電弧 電弧是指兩電極之間強烈而持久的氣體放電現(xiàn)象。電弧放電電壓最低，電流最大，溫度最高，發(fā)光最強。將電弧放電用作焊接熱源，既安全，加熱效率也高。電弧的三個區(qū) 陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)焊接電弧的溫度C和熱量分布 溫度 C 熱量分布 陽極區(qū)： 2600 43 弧柱區(qū)： 60008000 21 陰極區(qū) ： 2400 36 2

9、.焊接設(shè)備與工具 2.2 焊條電弧焊1）弧焊設(shè)備 主要設(shè)備是電焊機，它實際上是一種弧焊電源。A、焊設(shè)備應(yīng)具備的性能：(1)、具有一定的陡降特性；電壓急劇下降時，電流不至于過大，是工作電流的1.5倍，以防焊工的安全。(2)、有一定的空載電壓(60-80)；(3)、結(jié)構(gòu)簡單，易于維修；(4)、電流易于調(diào)節(jié)。B、弧焊設(shè)備的類型：交流弧焊變壓器（特殊的變壓器）直流弧焊發(fā)電機 整流器弧焊變壓器弧焊整流器2）、焊接電弧 電弧是指兩電極之間強烈而持久的氣體放電現(xiàn)象。電弧放電電壓最低，電流最大，溫度最高，發(fā)光最強。將電弧放電用作焊接熱源，既安全，加熱效率也高。電弧的三個區(qū) 陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)焊接電弧的溫度

10、C和熱量分布 溫度 C 熱量分布 陽極區(qū)： 2600 43 弧柱區(qū)： 60008000 21 陰極區(qū) ： 2400 36 用直流電焊機焊接時，由于正、負極上的熱量不同，所以有不同的接線方法。直流焊機的接線方法如下：正接法：焊件接正極，焊條接負極，適合焊厚板，加速熔化，保證熔深；反接法：焊件接負極，焊條接正極，適合焊薄板，防止燒穿。 由于電弧產(chǎn)生的熱量在陽極和陰極上有一定的差異，在使用直流電焊機焊接時，有兩種接線方法：直流正接：焊件接正極，焊條接負極（厚板、酸性焊條）直流負接：焊件接負極，焊條接正極（薄板、堿性低氫焊 條、低合金鋼和鋁合金）3）焊鉗：用來夾持焊條、傳導焊接電流，其結(jié)構(gòu)如圖所示：焊

11、接生產(chǎn)對焊鉗的要求：在任何角度都能迅速、牢固的夾持不同直徑的焊條；夾持的地方導電要好；手柄要有良好的絕緣和隔熱性能；重量要輕，裝換焊條要方便；5）輔助工具：敲渣錘除渣鋼絲刷清除鐵銹、油污鏨子清除焊渣、鏟除焊鎦4）面罩：防止焊接時飛濺、弧光等輻射對焊工面部、頸部損傷的一種遮蓋式工具，有手持式和頭盔式。6）焊接電纜：傳導焊接電流，進行引弧焊接。焊接生產(chǎn)對焊接電纜的要求：由多股紫銅軟線組成，具有足夠的導電截面積，截面積根據(jù)焊接電流選擇。容易彎曲、柔性好、便于操作，減輕工人勞動強度；絕緣性好，以免發(fā)生短路，損壞焊機；長度不應(yīng)過長，一般不超過20米，否則會在電纜中產(chǎn)生較大電壓降，使電弧不穩(wěn)定；3.電焊條

12、1）焊條的組成(焊芯和藥皮）焊芯：焊接專用金屬絲，組成焊縫金屬主要材料。焊芯的作用：導電，產(chǎn)生電??；熔化后作為填充金屬，與熔化的母材一起形成焊縫；藥皮：焊芯表面的涂料藥皮的作用：保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒，防止空氣進入焊接熔池，添加合金元素，保證焊縫具有良好的力學性能。電焊條的組成及作用組成：焊芯和藥皮作用：焊芯填充金屬 藥皮穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、合金、粘結(jié)等。藥皮必須含有造氣劑和造渣劑。藥皮中還應(yīng)含有穩(wěn)弧劑和合金化劑，以及脫氧劑、脫硫劑和去氫劑等。焊條的種類和編號種類：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鈦及鈦合金焊條、鋁及鋁合金焊條、銅及銅合金焊條、特

13、殊用途焊條。編號：以結(jié)構(gòu)鋼焊條為例：422 其中： 結(jié)構(gòu)鋼焊條 焊縫金屬抗拉強度大于等于 藥皮類型（鈦鈣型）和電源種類（交直流） 507 7 低氫，直流3.電焊條2）焊條的分類用途：結(jié)構(gòu)鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條等；藥皮堿度程度（性質(zhì)）分類：酸性焊條：交、直流兩用，焊接工藝性能較好，但焊縫力學性能功能較差，適用于一般低碳鋼和強度較低的低合金機構(gòu)鋼焊接，應(yīng)用最廣；堿性焊條：直流焊接，焊接接頭含氫量低，焊縫具有良好的抗裂性和力學性能，但工藝性能較差，主要用于重要結(jié)構(gòu)（鍋爐、壓力容器）的焊接；討論:生產(chǎn)中選擇電焊條時要考慮那些因素？4.焊接工藝1）焊接接頭形式對接 搭接 角接 T形接2）焊縫空間位

14、置按焊縫空間位置的不同，電弧焊可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種。4.焊接工藝3）焊接參數(shù)為保證焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，必須正確選擇焊接參數(shù)。焊條直徑：焊件板厚/mm234 56 1212焊條直徑/mm23.23.2 44 55 6主要根據(jù)焊件板厚和焊縫的空間位置選擇，平焊低碳鋼時，焊條直徑和按下表選取。4.焊接工藝3）焊接參數(shù)焊接電流焊接電流主要根據(jù)焊條直徑和焊縫的空間位置選取，平焊低碳鋼時，焊接電流與焊條直徑的關(guān)系為：焊接電流是影響接頭質(zhì)量和生產(chǎn)率的主要因素。電流過大，金屬熔化快，金屬飛濺打，同時易產(chǎn)生燒穿、咬邊等缺陷；電流過小，則易產(chǎn)生未焊透、夾渣等缺陷，而且生產(chǎn)率低。4.焊接工藝3）焊接參

15、數(shù)焊接速度焊接速度是指焊條沿焊縫長度方向移動的速度，它對焊接質(zhì)量影響很大。焊速過快，易產(chǎn)生焊縫的熔深淺、焊縫寬度小及未焊透等缺陷；焊速過慢，焊縫熔深、焊縫寬度增加，特別是薄件容易燒穿。焊接速度一般由工人憑經(jīng)驗掌握，一般在保證焊透的前提下，應(yīng)盡可能快速施焊。討論：焊接電流和焊接速度對焊接質(zhì)量的影響？氣門芯4.1.1.2 電焊條電焊條的組成及作用組成：焊芯和藥皮作用：焊芯填充金屬 藥皮穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、合金、粘結(jié)等。藥皮必須含有造氣劑和造渣劑。藥皮中還應(yīng)含有穩(wěn)弧劑和合金化劑，以及脫氧劑、脫硫劑和去氫劑等。焊條的種類和編號種類：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、

16、鑄鐵焊條、鈦及鈦合金焊條、鋁及鋁合金焊條、銅及銅合金焊條、特殊用途焊條。編號：以結(jié)構(gòu)鋼焊條為例：422 其中： 結(jié)構(gòu)鋼焊條 焊縫金屬抗拉強度大于等于 藥皮類型（鈦鈣型）和電源種類（交直流） 507 7 低氫，直流酸性藥皮與堿性藥皮兩者的性質(zhì)酸性藥皮工藝性好，而堿性藥皮工藝性差。 堿性藥皮中有益元素多，能使焊接接頭力學性能提高。堿性藥皮中因不含有機物，也稱低氫型藥皮?？梢蕴岣吆缚p金屬的抗裂性。堿性藥皮氧化性強，對銹、油、水的敏感性大，易產(chǎn)生飛濺和CO氣孔。堿性藥皮在高溫下，易生成較多的有毒物質(zhì)（HF等），因而應(yīng)注意通風。電焊條的選用原則等強度原則：低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，一般都要求焊縫金屬與母

17、材等強度， 因此可根據(jù)鋼材強度等級來選用相應(yīng)的焊條。同一強度等級的酸性焊條和堿性焊條的選用。主要應(yīng)考慮：焊接件的結(jié)構(gòu)形狀、鋼板厚度、載荷性質(zhì)和抗裂性能而定。低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按某一種鋼接頭中強度較低的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應(yīng)選用相應(yīng)的專用焊條。2.2 金屬材料的可焊性可焊性的概念 金屬材料的可焊性，是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出“好焊”和“不好焊”的差別。估算鋼材可焊性的方法碳當量法：碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當量經(jīng)驗公式為：根據(jù)經(jīng)驗： C

18、當量0.4%時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂縫，但對厚大工件或低溫下焊接時應(yīng)考慮預(yù)熱。 C當量=0.4%0.6%時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。焊前工件需要適當預(yù)熱，焊后應(yīng)注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。 C當量0.6%時，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強，可焊性不好。焊前工件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進行適當?shù)臒崽幚恚拍鼙ＷC焊接接頭質(zhì)量。2.2.2 碳鋼的焊接 低碳鋼含碳量不大于0.25%，塑性好，一般沒有淬硬傾向，對焊接熱過程不敏感，可焊性良好。焊這類鋼時，不需要采取特

19、殊的工藝措施，通常在焊后也不需要進行熱處理（電渣焊除外）。 中、高碳鋼的焊接 中碳鋼含碳量在0.25%0.6%之間，隨含碳量的增加，淬硬傾向愈發(fā)明顯，可焊性逐漸變差。在實際生產(chǎn)當中，主要是焊接各種中碳鋼的鑄鋼件與鍛件。中碳鋼的焊接特點： 低碳鋼的焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂縫 中碳鋼屬于易淬火鋼，熱影響區(qū)被加熱超過淬火溫度的區(qū)段時，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，將出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。如焊件剛性較大或工藝不恰當時，就會在淬火區(qū)產(chǎn)生冷裂縫，即焊接接頭焊后冷卻到相變溫度以下或冷卻到常溫后產(chǎn)生裂縫。焊縫金屬熱裂縫傾向較大 焊接中碳鋼時，因母材含碳量與硫、磷雜質(zhì)遠遠高于焊條鋼芯，母材熔化后進入熔池

20、，使焊縫金屬含碳量增加塑性下降.因此，焊接中碳鋼構(gòu)件，焊前必須進行預(yù)熱，使焊接時工件各部分的溫差減小，以減小焊接應(yīng)力，同時減慢熱影響區(qū)的冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織。合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接低合金鋼的焊接特點：熱影響區(qū)的淬硬傾向 低合金鋼焊接時，熱影響區(qū)可能產(chǎn)生淬硬組織，淬硬程度與鋼材的化學成分和強度級別有關(guān)。鋼中含碳及合金元素越多，鋼材強度級別越高，焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向也越大。強度級別大于450MPa級的低合金鋼，淬硬傾向增加，熱影響區(qū)容易產(chǎn)生馬氏體組織，形成淬火區(qū)，硬度明顯增加，塑性、韌性則下降。焊接接頭的裂縫傾向 不同環(huán)境溫度的預(yù)熱要求： 工件厚度/mm：16以下，不低于-10不預(yù)熱, -10以

21、下預(yù)熱100150 工件厚度/mm：16-24，不低于-5不預(yù)熱 ,-5以下預(yù)熱100150 工件厚度/mm：24-40，不低于0不預(yù)熱, 0以下預(yù)熱100150 工件厚度/mm：40以上，均應(yīng)預(yù)熱100150 鑄鐵的焊補鑄鐵的焊接特點： 熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織；易產(chǎn)生裂縫；易產(chǎn)生氣孔 熱焊法 熱焊法是焊前將工件整體或局部預(yù)熱到600700，焊后緩慢冷卻。 熱焊法可防止工件產(chǎn)生白口組織和裂縫，焊補質(zhì)量較好，焊后可以進行機械加工。但熱焊法成本較高，生產(chǎn)率低，焊工勞動條件差。 一般用于焊補形狀復(fù)雜焊后需要加工的重要鑄件，如床頭箱、汽缸體等。冷焊法 焊補之前，工件不預(yù)熱或只進行400以下低溫預(yù)熱的焊補

22、方法通常稱為冷焊法，主要依靠焊條來調(diào)整焊縫化學成分以防止或減少白口組織和避免裂縫。冷焊法方便靈活生產(chǎn)率高、成本低、勞動條件好。但焊接處切削加工性能較差。生產(chǎn)中多用于焊補要求不高的鑄件以及怕高溫預(yù)熱引起變形的工件。 焊接時，應(yīng)盡量采用小電流、短弧、窄焊縫、短焊道（每段不大于50mm）并在焊后及時輕輕錘擊焊縫以松弛應(yīng)力，防止焊后開裂。 有色金屬的焊接 銅及銅合金的焊接 銅及銅合金的焊接比低碳鋼困難得多，其原因是：銅的導熱性很高（紫銅約為低碳鋼的8倍），焊接時熱量極易散失。因此，焊前工件要預(yù)熱，焊接時要選用較大電流或火焰，否則容易造成焊不透缺陷。銅在液態(tài)易氧化，生成的Cu2O與銅組成低熔點共晶，分布

23、在晶界形成薄弱環(huán)節(jié)；又因銅的膨脹系數(shù)大，凝固時收縮率也大，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。因此，焊接過程中極易引起開裂。銅在液態(tài)時吸氣性強，特別容易吸氫。凝固時氣體從熔液中析出，來不及逸出就會生成氣孔。銅的電阻極小，不適于電阻焊接。銅合金中的合金元素有的比銅更易氧化，使焊接的困難增大。例如黃銅（銅鋅合金）中的鋅沸點很低，極易燒蝕蒸發(fā)并生成氧化鋅（ZnO）。改變接頭化學成分、降低接頭性能，而且形成氧化鋅煙霧易引起焊工中毒。鋁青銅中的鋁，焊接時易生成難熔的氧化鋁，增大熔渣粘度，生成氣孔和夾渣。 銅及銅合金可用氬弧焊、氣焊、碳弧焊、釬焊等方法進行焊接。 采用氬弧焊是保證紫銅和青銅焊接質(zhì)量的有效方法。鋁及鋁合

24、金的焊接 工業(yè)上用于焊接的主要是純鋁（熔點658）、鋁錳合金、鋁鎂合金及鑄鋁。鋁及鋁合金的焊接也比較困難，其焊接特點是：鋁與氧的親和力很大，極易氧化生成氧化鋁（Al2O3）。氧化鋁組織致密，熔點高達2050，它覆蓋在金屬表面，能阻礙金屬熔合。此外，氧化鋁密度大，易使焊縫夾渣。鋁的導熱系數(shù)較大，要求使用大功率或能量集中的熱源，厚度較大時應(yīng)考慮預(yù)熱。鋁的膨脹系數(shù)也較大，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形，并可能導致裂縫的產(chǎn)生。液態(tài)鋁能吸收大量的氫，鋁在固態(tài)時又幾乎不溶解氫，因此在溶池凝固時易生成氣孔。鋁在高溫時強度及塑性很低，焊接時常由于不能支持熔池金屬而引起焊縫塌陷，因此常需采用墊板。 目前焊接鋁及鋁合金的常

25、用方法有氬弧焊、氣焊、點焊、縫焊和釬焊。 不論采用哪種焊接方法焊接鋁及鋁合金，焊前必須徹底清理焊件的焊接部位和焊絲表面的氧化膜與油污，清理質(zhì)量的好壞將直接影響焊縫性能。 異種金屬的焊接性分析 異種金屬焊接通常要比同種金屬的焊接困難，因為除了金屬本身的物理化學性能對焊接有影響外，兩種金屬材料性能的差異會更大程度上影響它們之間的焊接。結(jié)晶化學性的差異物理性能的差異熔點線膨脹系數(shù)導熱率和比熱金屬的氧化性金屬間化合物焊縫與母材不等強性 為了獲得優(yōu)質(zhì)的異種金屬焊接接頭，除合理地選用焊接方法和填充材料，正確地制定焊接工藝外，還可采取如下一些工藝措施：盡量縮短被焊金屬在液態(tài)下相互接觸時間，以防止或減少生成金

26、屬間化合物。熔焊時要很好地保護被焊金屬，防止金屬與周圍空氣的相互作用。采用與兩種被焊金屬的焊接性都很好的中間層或堆焊中間過渡層，以防止生成金屬間化合物。在焊縫中加入某些合金元素，以阻止金屬間化合物相的產(chǎn)生和增長。異種金屬的焊接方法熔焊 采用熔焊最大特點是控制稀釋率和金屬間化合物的產(chǎn)生。因此，為了減少稀釋率，降低熔合比或控制不同金屬母材的熔化量，?？蛇x用熱源能量密度較高的電子束焊、激光焊、等離子弧焊等方法。 解決母材金屬稀釋問題，可用堆焊隔離層的方法實現(xiàn)。 對一些熔合不理想的屬，可通過增加過渡層金屬，使其能更好地熔合在一起。堆焊隔離層的應(yīng)用2.3 焊接接頭的組織與性能焊縫區(qū)高溫金屬向工件金屬傳導

27、熱量，必然引起焊縫及附近區(qū)域金屬的組織和性能發(fā)生變化。焊縫區(qū)在焊接接頭橫截面上 測量的焊縫金屬的區(qū)域。熔合區(qū)熔合線兩側(cè)有一個很 窄的焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū)。熱影響區(qū)-受焊接熱循環(huán)的影響， 焊縫附近的母材因焊接熱作用發(fā)生 組織或性能變化的區(qū)域（過熱區(qū)、 正火區(qū)、部分相變區(qū)）。熱影響區(qū)中的過熱區(qū)，對焊接接頭有不利影響，應(yīng)使之盡可能減小。 熔合區(qū)成分不均，組織為粗大的過熱組織或淬硬組織，是焊接接頭中的最差的部位。 在低碳鋼焊接接頭中，熔合區(qū)很窄，但因強度、塑性和韌性都下降，而且此處接頭斷面變化，引起應(yīng)力集中，在很大程度上決定焊接接頭的性能。2.3 氣焊與氣割工藝一、氣焊：是利用氣體燃燒所產(chǎn)生的高溫火

28、焰來進行焊接的，如圖1所示?；鹧嬉环矫姘压ぜ宇^的表層金屬熔化，同時把金屬焊絲熔入接頭的空隙中，形成金屬熔池。當焊炬向前移動，熔池金屬隨即凝固成為焊縫，使工件的兩部分牢固地連接成為一體。 二、氣焊與氣割常用的氣體與設(shè)備（1）氧氣 （2）乙炔（3）氧氣瓶 氧氣瓶是運送和貯存高壓氧氣的容器，其容積為40L，工作壓力為15Mpa。按照規(guī)定，氧氣瓶外表漆成天藍色，并用黑漆標明“氧氣”字樣。保管和使用時應(yīng)防止沾染油污；放置時必須平穩(wěn)可靠，不應(yīng)與其他氣瓶混在一起；不許曝曬、火烤及敲打，以防爆炸。使用氧氣時，不得將瓶內(nèi)氧氣全部用完，最少應(yīng)留100200kpa，以便在再裝氧氣時吹除灰塵和避免混進其他氣體。 （

29、4）減壓器 減壓器是將高壓氣體降為低壓氣體的調(diào)節(jié)裝置。對不同性質(zhì)的氣體，必須選用符合各自要求的專用減壓器 。通常，氣焊時所需的工作壓力一般都比較低，如氧氣壓力一般為0.20.4Mpa，乙炔壓力最高不超過0.15Mpa。因此，必須將氣瓶內(nèi)輸出的氣體壓力降壓后才能使用。減壓器的作用是降低氣體壓力，并使輸送給焊炬的氣體壓力穩(wěn)定不變，以保證火焰能夠穩(wěn)定燃燒。減壓器在專用氣瓶上應(yīng)安裝牢固。各種氣體專用的減壓器，禁止換用或替用。氧氣瓶 減壓器（5）乙炔瓶 乙炔瓶是貯存和運送乙炔的容器，國內(nèi)最常用的乙炔瓶公稱容積為40L，工作壓力為1.5Mpa。其外形與氧氣瓶相似，外表漆成白色，并用紅漆寫上“乙炔”、“不可

30、近火”等字樣。在瓶體內(nèi)裝有浸滿丙酮的多孔性填料，可使乙炔穩(wěn)定而又安全地貯存在瓶內(nèi)。使用乙炔瓶時，除應(yīng)遵守氧氣瓶使用要求外，還應(yīng)該注意：瓶體的溫度不能超過3040；搬運、裝卸、存放和使用時都應(yīng)豎立放穩(wěn)，嚴禁在地面上臥放并直接使用，一旦要使用已臥放的乙炔瓶，必須先直立后靜止20min，再連接乙炔減壓器后使用；不能遭受劇烈的震動等。（6）回火保險器 （回火防止器）正常氣焊時，火焰在焊炬的焊嘴外面燃燒，但當氣體供應(yīng)不足、焊嘴阻塞、焊嘴太熱或焊嘴離焊件太近時，火焰會沿乙炔管路往回燃燒。這種火焰進入噴嘴內(nèi)逆向燃燒的現(xiàn)象稱為回火。如果回火蔓延到乙炔瓶，就可能引起爆炸事故。回火保險器的作用就是截留回火氣體，保

31、證乙炔瓶的安全。 乙炔瓶 回火防止器 （7）焊炬 焊炬的作用是將乙炔和氧氣按一定比例均勻混合，由焊嘴噴出，點火燃燒，產(chǎn)生氣體火焰。常用的氧乙炔射吸式焊炬如圖4所示。各種型號的焊炬均配備35個大小不同的焊嘴，以便焊接不同厚度的焊件時使用。 氣焊焊炬 割炬焊炬氣焊是利用氣體燃燒所產(chǎn)生的高溫火焰來進行焊接的，如圖1所示?；鹧嬉环矫姘压ぜ宇^的表層金屬熔化，同時把金屬焊絲熔入接頭的空隙中，形成金屬熔池。當焊炬向前移動，熔池金屬隨即凝固成為焊縫，使工件的兩部分牢固地連接成為一體。 圖1 氣焊1-焊絲；2-焊嘴；3-工件 氣焊的溫度比較低，熱量分散， 加熱速度慢，生產(chǎn)率低，焊件變形較嚴重。但火焰易控制，操

32、作簡單，靈活，氣焊設(shè)備不用電源，并便于某些工件的焊前預(yù)熱。所以，氣焊仍得到較廣泛的應(yīng)用。一般用于厚度在3mm以下的低碳鋼薄板，管件的焊接，銅、鋁等有色金屬的焊接及鑄鐵件的焊接等。 （1）焊絲和焊劑 氣焊所用的焊絲是沒有藥皮的金屬絲；其成分與工件基本相同，原則上要求焊縫與工件達到相等的強度。焊接合金鋼、鑄鐵和有色金屬時，熔池中容易產(chǎn)生高熔點的穩(wěn)定氧化物，如Cr2O3、SiO2和Al2O3等，使焊縫中夾渣。故在焊接時，使用適當?shù)暮竸?，可與這類氧化物結(jié)成低熔點的熔渣，以利浮出熔池。因為金屬氧化物多呈堿性，所以一般都用酸性焊劑，如硼砂、硼酸等。焊鑄鐵時，往往有較多的SiO2出現(xiàn)，因此通常又會采用堿性焊

33、劑，如碳酸鈉和碳酸鉀等。使用時，通常用焊絲蘸在端部送入熔池。焊接低碳鋼時，只要接頭表面干凈，不必使用焊劑。（2）焊接規(guī)范氣焊的接頭型式和焊接空間位置等工藝問題的考慮，與手工電弧焊基本相同。氣焊的焊接規(guī)范則主要是確定焊絲的直徑、焊嘴的大小以及焊嘴對工件的傾斜角度。焊絲的直徑是根據(jù)工件的厚度而定。焊接厚度為3mm以下的工件時，所用的焊絲直徑與工件的厚度基本相同。焊接較厚的工件時，焊絲直徑應(yīng)小于工件厚度。焊絲直徑一般不超過6mm。焊炬端部的焊嘴是氧炔混合氣體的噴口，如圖1所示。每把焊炬?zhèn)溆幸惶卓趶讲煌暮缸?，焊接厚的工件?yīng)選用較大口徑的焊嘴。焊嘴的選擇見表1。表1焊接鋼材用的焊嘴焊嘴號12345工件

34、厚度（mm）1.51-32-44-77-11此外，焊接時焊嘴中心線與工件表面之間夾角（）的大小，將影響到火焰熱量的集中程度。焊接厚件時，應(yīng)采用較大的夾角，使火焰的熱量集中，以獲得較大的熔深。焊接薄件時則相反。夾角的選擇見表2。表2焊嘴與工件的夾角夾角（度）30405060工件厚度（mm）1-33-55-77-10工藝參數(shù)氣焊的工藝參數(shù)主要有接頭形式和坡口形式、火焰種類、火焰能率、焊接方向、焊嘴傾角和焊絲直徑等。1.接頭形式的坡口形式 氣焊常用的接頭形式主要為對接、角接和卷邊接頭。由于氣焊之適用于焊接較薄的工件，因此其坡口形式多為I形和V形。2.火焰種類 氣焊時，應(yīng)更根據(jù)不同的鋼種，采用不同種類

35、的火焰。按氧氣與乙炔的混合比例不同，氣焊火焰可分為碳化焰、中性焰和氧氣焰三種。（1）碳化焰。氧氣和乙炔混合比小于1時的火焰成為碳化焰。其特點是：乙炔過剩，火焰中有游離狀態(tài)碳和較多氫，內(nèi)焰呈淡白色，具有較強的還原作用。其最高溫度：2700-3000o。碳化焰用于焊接高碳鋼、高速鋼、鑄鐵、硬質(zhì)合金等。（2）中性焰。氧與乙炔混合比為1-1.2時的火焰成為中性焰。其特點是：既無過剩的氧，也無過剩的乙炔，內(nèi)焰區(qū)的氣體為CO和H2，而且具有一定還原性。其最高溫度為3050-3250oC。中性焰的應(yīng)用廣泛，可用于氣焊接低碳鋼、中碳鋼、不銹鋼、紫銅、錫青銅、鋁及合金、鉛、鎂合金。（3）氧化焰。氧與乙炔緩和比大

36、于1.2時的火焰成為氧化焰。其特點是：有過剩的氧，具有氧化性，火焰的內(nèi)焰和外焰分不清。其最高溫度可達3100-3300oC。微氧化焰是用于焊接黃銅、錳黃銅、鍍鋅鐵皮等。氣焊火焰種類（1）點火、調(diào)節(jié)火焰與滅火 點火時，先微開氧氣閥門，再打開乙炔閥門，隨后點燃火焰。這時的火焰是碳化焰。然后，逐漸開大氧氣閥門，將碳化焰調(diào)整成中性焰。同時，按需要把火焰大小也調(diào)整合適。滅火時，應(yīng)先關(guān)乙炔閥門，后關(guān)氧氣閥門。（2）堆平焊波氣焊時，一般用左手拿焊絲，右手拿焊炬，兩手的動作要協(xié)調(diào)，沿焊縫向左或向右焊接。焊嘴軸線的投影應(yīng)與焊縫重合，同時要注意掌握好焊嘴與焊件的夾角，如圖2。焊件愈厚，愈大。在焊接開始時，為了較快

37、地加熱焊件和迅速3.火焰能率 氣焊的火焰能率主要取決于焊炬型號及焊嘴號的大小。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)焊件的厚度來選擇焊炬型號及焊嘴號，當兩者選定后，還可根據(jù)接頭形式，焊接位置等具體工藝條件，在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)火焰的大小，即火焰能率。焊件的導熱性越強，氣焊時所需的火焰能率就越大。如在相同的工藝條件下，其含鋁和紫銅的火焰能率比低碳鋼大。4.焊接方向 氣焊時，通常所指的焊接方向主要有兩種：一種是自左向右施焊，稱右焊法；另一種是自右向左施焊，成左焊法。在通常情況下，左焊法適用于焊接較薄的工件；右焊法適用于焊接較厚的工件。5.焊嘴傾角 氣焊時，一般要將焊嘴向焊件表面傾斜一定的角度（）。因此，通常將焊嘴與焊件平面間

38、小于90o稱為焊嘴傾角。焊嘴傾角大，火焰的熱量損失少，溫度高，工件加熱快。焊嘴傾角的大小應(yīng)更具焊件厚度、火焰大小、焊件的材質(zhì)及工藝要求等確定。6.焊絲直徑 焊絲直徑主要根據(jù)焊件的厚度來選擇。焊件較厚時，焊絲直徑要相對粗一些。如焊件厚度為1-2mm時，焊絲直徑為1-2mm，當焊件厚度為3-5mm時，焊絲直徑以選2-3mm為宜。應(yīng)用及工藝特點： 氣焊的溫度比較低，熱量分散， 加熱速度慢，生產(chǎn)率低，焊件變形較嚴重。但火焰易控制，操作簡單，靈活，氣焊設(shè)備不用電源，并便于某些工件的焊前預(yù)熱。所以，氣焊仍得到較廣泛的應(yīng)用。一般用于厚度在3mm以下的低碳鋼薄板，管件的焊接，銅、鋁等有色金屬的焊接及鑄鐵件的焊

39、接等。 氣焊是利用氣體燃燒所產(chǎn)生的高溫火焰來進行焊接的，如圖1所示。火焰一方面把工件接頭的表層金屬熔化，同時把金屬焊絲熔入接頭的空隙中，形成金屬熔池。當焊炬向前移動，熔池金屬隨即凝固成為焊縫，使工件的兩部分牢固地連接成為一體。 圖1 氣焊1-焊絲；2-焊嘴；3-工件 氣焊的溫度比較低，熱量分散， 加熱速度慢，生產(chǎn)率低，焊件變形較嚴重。但火焰易控制，操作簡單，靈活，氣焊設(shè)備不用電源，并便于某些工件的焊前預(yù)熱。所以，氣焊仍得到較廣泛的應(yīng)用。一般用于厚度在3mm以下的低碳鋼薄板，管件的焊接，銅、鋁等有色金屬的焊接及鑄鐵件的焊接等。 （1）焊絲和焊劑 氣焊所用的焊絲是沒有藥皮的金屬絲；其成分與工件基本相同，原則上要求焊縫與工件達到相等的強度。焊接合金鋼、鑄鐵和有色金屬時，熔池中容易產(chǎn)生高熔點的穩(wěn)定氧化物，如Cr2O3、SiO2和Al2O3等，使焊縫中夾渣。故在焊接時，使用適當?shù)暮竸膳c這類氧化物結(jié)成低熔點的熔渣，以利浮出熔池。因為金屬氧化物多呈堿性，所以一般都用酸性焊劑，如硼砂、硼酸等。焊鑄鐵時，往往有較多