任務(wù)3焊接工藝

1、手 段原 理產(chǎn)品鍛造外力：沖擊力/壓力塑性變形原材料、毛坯或零件鑄造液態(tài)金屬澆入型腔冷卻凝固毛坯或零件焊接加熱或加壓原子的結(jié)合與擴(kuò)散不可拆接頭.一、概述公元前3000多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技術(shù)。公元前2000多年中國的殷朝采用鑄焊制造兵器。公元前200年前，中國曾經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。1801年，英國的Sir Humphrey Davies發(fā)現(xiàn)兩碳極間產(chǎn)生的電弧。1836年，Edmund Davy 發(fā)現(xiàn)乙炔氣 (Acetylene) 。這兩項(xiàng)發(fā)明被譽(yù)為現(xiàn)代焊接技術(shù)的根底。大約1912年 美國福特汽車公司為了消費(fèi)著名的T型汽車，在本人工廠的實(shí)驗(yàn)室里完成了現(xiàn)代焊接工藝。.焊接 1. 本質(zhì)

2、經(jīng)過焊接使焊件到達(dá)了原子結(jié)合，從而將原來分開的物體構(gòu)成一個整體，這是任何其它銜接方式所不具備的。2. 特點(diǎn)節(jié)約資料與工時，減輕構(gòu)造的質(zhì)量；焊接接頭的致密性好，可以制造密封容量，以及雙金屬構(gòu)造；消費(fèi)率高，便于機(jī)械化、自動化消費(fèi)；但焊接接頭組織性能不均勻，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力、變形及焊接缺陷。 經(jīng)過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充金屬，使焊件間到達(dá)原子結(jié)合永久性結(jié)合的一種加工方法。.運(yùn)用制造金屬構(gòu)造件；制造機(jī)器零件和工具；修復(fù)。.種類焊接熔焊壓焊（固相焊）釬焊電弧焊等離子弧焊電渣焊氣體保護(hù)焊氣焊手弧焊埋弧焊CO2氣體保護(hù)焊氬弧焊氫原子焊電阻焊摩擦焊超聲波焊電焊縫焊對焊.方法壓力焊摩擦焊超聲波焊爆

3、炸焊分散焊高頻焊釬焊軟釬焊硬釬焊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維護(hù)焊埋弧焊電阻焊.二、電弧焊 利用電弧的熱量，使金屬熔化而進(jìn)展焊接的一種焊接方法。正極負(fù)極 焊條電弧焊，又稱為“手工電弧焊；是利用焊條和工件間的電弧熱，將工件和焊條熔化而進(jìn)展焊接的方法。特點(diǎn)：設(shè)備簡單、操作靈敏，適用于全位置焊接。資料順應(yīng)性廣，適于焊接高強(qiáng)度鋼、鑄鋼、鑄鐵和非鐵金屬，其焊接接頭強(qiáng)度和母材接近，是焊接消費(fèi)中運(yùn)用最為廣泛的焊接方法。.二、電弧焊面罩手套腳套手錘鋼刷母材被焊的工件或者基體金屬。接頭兩個工件銜接處。.一焊接電弧由焊接電源供應(yīng)，在電極與工件之間的氣體介質(zhì)中 產(chǎn)生劇烈持久的放電景象。電弧放電

4、電壓最低，電流最大，溫度最高，發(fā)光最強(qiáng)。將電弧放電用作焊接熱源，既平安，加熱效率也高。向外發(fā)射電子的部分，熱量占36%，溫度約為2400 K。位于陽極區(qū)和陰極區(qū)之間的氣體空間區(qū)域，中心溫度達(dá)6000K 8000K。接納電子的部位，熱量占43%，溫度約為2600 K；.一焊接電弧 由于電弧產(chǎn)生的熱量在陽極和陰極上有一定的差別，在運(yùn)用直流電焊機(jī)焊接時，有兩種接線方法：直流正接：焊件接正極，焊條接負(fù)極厚板、酸性焊條直流負(fù)接：焊件接負(fù)極，焊條接正極薄板、堿性低氫焊 條、低合金鋼和鋁合金.二 焊接冶金過程指在熔化焊接過程中所發(fā)生的“氣體- 熔渣- 金屬之間的物理、化學(xué)變化，熔化金屬的結(jié)晶凝固，以及由于焊

5、接熱循環(huán)呵斥的焊接熱影響區(qū)內(nèi)金屬的組織和性能的變化。特點(diǎn)：同一時間各點(diǎn)溫度不同。同一點(diǎn)在不同時間的溫度不同。各點(diǎn)加熱冷卻速度不同加熱冷卻速度快，易變形、應(yīng)力、裂紋。1.焊接工件溫度的變化與分布 總之，焊縫的構(gòu)成是一次冶金過程，焊縫附近區(qū)域金屬相當(dāng)于遭到一次不同區(qū)域的熱處置，必然會產(chǎn)生相應(yīng)的組織和性能的變化。 離焊縫越遠(yuǎn)，被加熱到達(dá)的峰值溫度越低。3.熱影響區(qū)4.母材1.焊縫金屬；2.熔合區(qū).2.焊接接頭的組織與性能 熔焊熱源的高溫集中融化焊縫區(qū)金屬，并向工件金屬傳導(dǎo)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丈量的焊縫金屬的區(qū)域。熱影響區(qū)-受焊接熱循環(huán)的影響，

6、焊縫附近的母材因焊接熱作用發(fā)生。 熱影響區(qū)中的過熱區(qū)，對焊接接頭有不利影響，應(yīng)使之盡能夠減小。 正火區(qū)，加熱時金屬發(fā)生重結(jié)晶，得到均勻而細(xì)小的組織，性能優(yōu)于母材。部分相變區(qū)比正火區(qū)稍差些。 熔合區(qū)是焊縫與基體金屬的交界區(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(qiáng)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，在很大程度上決議焊接接頭的性能。組織或性能變化的區(qū)域.2.焊接接頭的組織與性能.2.焊接接頭的組織與性能焊縫熱影響區(qū).2.焊接接頭的組織與性能 焊接熱影響區(qū)的大小、組織和性能取決于焊接方法、焊接參數(shù)、接頭方式和焊后

7、冷卻速度。 同一焊接方法，不同焊接參數(shù)，熱影響區(qū)大小也不同。在保證焊接質(zhì)量條件下，添加焊速或減小焊接電流都能減小熱影響區(qū)。.3.改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法 焊接接頭上塑性和韌性最低的區(qū)域在熔合區(qū)和過熱區(qū)，是焊接接頭中最薄弱的部位，它們往往成為裂紋發(fā)源地。 產(chǎn)生緣由：粗大的過熱組織所呵斥 改善焊接接頭組織和性能的主要措施有： 1盡量選擇低碳且硫、磷含量低的鋼材作為焊接構(gòu)造資料。 2使熱影響區(qū)的冷卻速度適當(dāng)。 3采用多層焊，利用后層對前層的回火作用，使前層的組織和性能得到改善。 4進(jìn)展焊后熱處置。.三 焊條1焊芯：起導(dǎo)電和填充金屬作用。 2藥皮：保證焊接順利進(jìn)展并使焊縫具有一定的化學(xué)成分和力

8、學(xué)性能物理冶金作用。 焊條由心部的金屬焊芯和外表藥皮涂層組成.1.焊芯是組成焊縫的主要資料。資料：碳素鋼絲、合金鋼絲、不銹鋼絲。元素：C、Si含量較低，S、P0.03%。牌號： H08 H08A H08E C%=0.08% ，H -焊接用鋼絲，A-高級優(yōu)質(zhì)鋼， E-特級優(yōu)質(zhì)鋼。鋼芯直徑即焊條直徑，焊條直徑最小1.6mm，最大為8mm。3.25mm最為常用。.2.藥皮主要作用是：穩(wěn)定電弧、防止空氣侵入焊縫，對熔池脫氧和添加合金元素，以保證焊縫的化學(xué)成分和力學(xué)性能。.3.焊條的分類和編號種類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條及焊絲、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條等七大類。焊條

9、型號：國家一致規(guī)范中的焊條代號GB5117 - 85 。如E4303、E5016等。 E ：代表焊條； 前兩位43：代表焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度； 第三位0：代表焊接位置“0或“1代表全位置焊接，“2表示適用于平焊及平角焊，“4表示適用于立向下焊 第三位和第四位組合：表示電源種類和藥皮類型。 03鈦鈣型藥皮，交直流；15低氫鈉型藥皮，直流反接；16低氫鉀型藥皮，交直流反接。.3.焊條的分類和編號焊條牌號是焊條行業(yè)一致的焊條代號。 表示方法：一個大寫字母+三位數(shù)字 1、一個大寫字母代表焊條的大類，如J、A、Z等； 2、后面三位數(shù)字分別代表： 前兩位代表焊縫的最低抗拉強(qiáng)度等級。 后一位數(shù)字代表，該焊條的

10、藥皮類型和電源種類。以構(gòu)造鋼焊條為例：422 其中： 構(gòu)造鋼焊條 42 焊縫金屬抗拉強(qiáng)度大于等于a 藥皮類型鈦鈣型和電源種類交直流 .3.焊條的分類和編號 焊條還可按熔渣的性質(zhì)分為酸性焊條酸性氧化物為主和堿性焊條堿性氧化物和螢石CaF2為主 。 酸性焊條 優(yōu)點(diǎn)：工藝性能較好，普通交直流兩用。適用各種電源，操作性較好，電弧穩(wěn)定，本錢低；缺陷：焊縫抗裂性能較差，塑、韌性稍差，滲合金作用弱，故不宜焊接接受動載荷和要求高強(qiáng)度的重要構(gòu)造件。 堿性焊條 優(yōu)點(diǎn)：抗裂性能較好，普通直流公用。焊縫塑、韌性好，抗沖擊才干強(qiáng)；缺陷：工藝性能較差，操作性差，電弧不夠穩(wěn)定，價錢較高，故只適宜焊接重要構(gòu)造件。.4.焊條選

11、用總的原那么是“同合金，等強(qiáng)度。等強(qiáng)度原那么：低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，普通都要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，因此可根據(jù)鋼材強(qiáng)度等級來選用相應(yīng)的焊條。同一強(qiáng)度等級的酸性焊條和堿性焊條的選用。主要應(yīng)思索：焊接件的構(gòu)造外形、鋼板厚度、載荷性質(zhì)和抗裂性能而定。低碳鋼與低合金構(gòu)造鋼焊接，可按某一種鋼接頭中強(qiáng)度較低的鋼材來選用焊接資料，按較高一側(cè)選工藝.鑄鋼含碳量較高，剛度大，構(gòu)造復(fù)雜，通常選堿性焊條，且采取必要的工藝措施進(jìn)展焊接。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)的公用焊條。.四 焊接應(yīng)力與變形1.焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的緣由： 焊接是一個不平衡加熱過程，因此不均勻加熱以及不均勻冷卻是產(chǎn)生焊接

12、應(yīng)力和變形的根本緣由。 焊接過程的加熱和冷卻遭到周圍冷金屬的拘謹(jǐn)，不能自在膨脹和收縮。受熱不均勻 + 熔敷金屬收縮內(nèi)應(yīng)力+外形尺寸變化.2.焊接應(yīng)力與變形的危害工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對構(gòu)造的制造和運(yùn)用會產(chǎn)生不利影響。焊接剩余應(yīng)力： 1添加內(nèi)應(yīng)力降低承載力，呵斥脆斷。 2應(yīng)力腐蝕景象加劇減少焊件運(yùn)用期限，產(chǎn)生裂紋而報(bào)廢。 3應(yīng)力衰減增大變形,使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定。焊接變形： 尺寸不合要求組裝困難，間隙不一致； 外形變化產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低承載力。.3.減小焊接應(yīng)力的措施 1選用塑性好的資料； 2合理布置焊縫；防止焊縫交叉、防止焊縫截面過大、過長； 3合理安排焊接次序；焊前預(yù)熱、小能量焊接方法和錘擊焊

13、縫等方法均可減小應(yīng)力； 4重要的焊件，采用焊后去應(yīng)力退火及時消除應(yīng)力。焊接次序?qū)附討?yīng)力的影響.4.焊接變形的防止與消除1根本變形方式縱橫向受拉應(yīng)力橫向收縮不均勻縱向收縮不均勻橫縱向收縮不均勻薄板厚度方向失穩(wěn).4.焊接變形的防止與消除2焊接變形的防止方法 1當(dāng)對焊縫的變形有較高限定時，構(gòu)造設(shè)計(jì)采用對稱構(gòu)造或大剛度構(gòu)造、焊縫對稱構(gòu)造等； 2反變形法、剛性夾持法等； 3正確選擇焊接次序、焊接參數(shù)等。.4.焊接變形的防止與消除4對于焊后變形小但已超越允許值的焊件，采用機(jī)械矯正法、火焰加熱矯正法。 嚴(yán)重的焊接變形應(yīng)消除，常采用機(jī)械矯正法，通常只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。 火焰矯正法是利用火焰加

14、熱的熱變形方法，普通也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向的資料。.5.焊接裂紋1主要存在于焊縫或熱影響區(qū)的熔合區(qū)，且往往是內(nèi)裂紋，危害極大。2焊件裂紋的產(chǎn)生主要與焊接資料的成分P、S含量高、焊縫金屬的結(jié)晶特點(diǎn)結(jié)晶區(qū)間要小和含氫量多少有關(guān)。 因此，焊接中應(yīng)合理選材，采取措施減小應(yīng)力，并選用合理的焊接工藝和焊接參數(shù)進(jìn)展焊接，以確保焊接質(zhì)量。.五 焊條電弧焊的工藝1焊縫方式平焊仰焊立焊橫焊在程度位置上對任何方向的焊縫進(jìn)展焊接。特點(diǎn)：平焊的熔滴落入熔池跟隨熔渣，不易流失。在豎立的面上，對垂直焊縫進(jìn)展施焊在一定的面上，對程度焊縫進(jìn)展施焊對上方面上的焊縫進(jìn)展施焊 焊縫布置影響構(gòu)造件的焊接質(zhì)量和消費(fèi)率，應(yīng)思索以下

15、原那么：盡量平焊；便于施焊；有利于減少焊接應(yīng)力與變形。.2根本操作技術(shù) 1引弧：碰擊法和劃擦法2運(yùn)條1焊條朝著熔池方向逐漸送進(jìn)；2焊條的橫向擺動；3焊條沿著焊接方向逐漸挪動。3收尾1手工短路引燃電弧。2焊芯，工件熔化熔池 藥皮熔化氣體、熔渣3焊條挪動新熔池；新氣體、熔渣4舊熔池冷卻焊縫 熔渣冷卻固態(tài)渣殼.3焊接接頭1根本的焊接接頭型式兩焊件端面相對平行的接頭，能接受較大載荷。單面焊：用于20mm.3焊接接頭2坡口當(dāng)工件的厚度6mm時，為了保證可以焊透，焊前應(yīng)把接頭處加工成所需求的幾何外形，就需求開出各種方式的坡口。V型U型X型K型.4焊接工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)焊接時，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量如焊

16、條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等的總稱，叫焊接工藝參數(shù)。1焊條直徑和焊接電流選擇焊條直徑根據(jù)焊件厚度選擇。焊件較薄選較細(xì)焊條。焊接電流普通按I=3060d選取。并根據(jù)焊件厚度、接頭方式、焊接位置、焊條種類，經(jīng)過試焊調(diào)整。2焊接速度根據(jù)焊縫方式確定，不宜過快，也不宜過慢。3弧長焊接電弧的長度，普通采用短弧操作。.5焊接實(shí)例1構(gòu)造分析。筒體由筒節(jié)、封頭焊合。整個構(gòu)造由筒體再加4個法蘭管座焊合而成。2選擇母材資料。封頭需拉伸，筒節(jié)卷圓，故需較好塑性，再思索焊接工藝及本錢，故筒節(jié)、封頭、法蘭選用普通碳素構(gòu)造鋼Q235A，短管選用優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼10鋼。3設(shè)計(jì)焊縫位置及焊接接頭、坡口方式。

17、筒節(jié)縱焊縫與環(huán)焊縫采用對接I型坡口雙面焊，法蘭與短管采用不開坡口角焊縫；法蘭管座與筒體采用開坡口角焊縫。4選擇焊接方法和焊接資料。 角焊縫采用手工電弧焊，選用構(gòu)造鋼焊條J422；選用弧焊變壓器；對接焊縫采用埋弧焊，焊絲選用H08A，配合焊劑HJ431。5主要工藝流程壓儲氣罐，壁厚為8mm，壓力為1.0MPa，常溫任務(wù)，緊縮空氣，大批量消費(fèi)。.三、焊接質(zhì)量分析與焊接本錢分析 一焊接缺陷 缺陷名稱示意圖特 征產(chǎn)生原因氣孔焊接時，熔池中的過飽和H、N以及冶金反應(yīng)產(chǎn)生的CO，在熔池凝固時未能逸出，在焊縫中形成的空穴焊接材料不清潔；弧長太長，保護(hù)效果差；焊接規(guī)范不恰當(dāng)，冷速太快；焊前清理不當(dāng)裂紋熱裂紋：

18、沿晶開裂，具有氧化色澤，多在焊縫上，焊后立即開裂冷裂紋：穿晶開裂，具有金屬光澤，多在熱影響區(qū)，有延時性，可發(fā)生在焊后任何時刻熱裂紋：母材硫、磷含量高；焊縫冷速太快，焊接應(yīng)力大；焊接材料選擇不當(dāng)冷裂紋：母材淬硬傾向大；焊縫含氫量高；焊接殘余應(yīng)力較大夾渣焊后殘留在焊縫中的非金屬夾雜物焊道間的熔渣未清理干凈；焊接電流太小、焊接速度太快；操作不當(dāng)咬邊在焊縫和母材的交界處產(chǎn)生的溝槽和凹陷焊條角度和擺動不正確；焊接電流太大、電弧過長焊瘤焊接時，熔化金屬流淌到焊縫區(qū)之外的母材上所形成的金屬瘤焊接電流太大、電弧過長、焊接速度太慢；焊接位置和運(yùn)條不當(dāng)未焊透焊接接頭的根部未完全熔透焊接電流太小、焊接速度太快；坡口角度太小、間隙過窄、鈍邊太厚.二焊接質(zhì)量檢驗(yàn) 焊后廢品檢驗(yàn)可以分為破壞性檢驗(yàn)和非破壞性檢驗(yàn)兩類。破壞性檢驗(yàn)主要包括焊縫的化學(xué)成分分析、金相組織分析和力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，主要用于科研和新產(chǎn)品試消費(fèi)；常用的非破壞性檢驗(yàn)方