工程材料與熱加工基礎(chǔ)之焊接

《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》

第十一章焊接機(jī)械工程系金工教研室引言1、何為焊接？焊接是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。1）.熔焊將待焊處母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法稱為熔焊。2）.壓焊焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或加熱），以完成焊接的方法稱為壓焊。3）.釬焊釬焊是硬釬焊和軟釬焊的總稱。采用比母材金屬熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材溶化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。2、焊接分類圖11-1焊接電弧示意圖2.焊接的冶金特點(diǎn)1）熔池中冶金反應(yīng)不充分，化學(xué)成分有較大的不均勻性，常常發(fā)生偏析、夾雜等缺陷。2）在高溫電弧作用下，氧、氫、氮等氣體分子吸收電弧熱量而分解成化學(xué)性質(zhì)十分活潑的原子或離子狀態(tài)，它們很容易溶解在液體金屬之中，造成氣孔、氧化、脆化和其它缺陷。3）在熔劑或藥皮中加入比鐵氧化能力強(qiáng)的硅鐵、錳鐵等物質(zhì)，除起到滲入合金作用、補(bǔ)充燒損元素外，亦可起到脫氧作用。4）焊縫中硫或磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.04%時，極易產(chǎn)生裂紋。因此，應(yīng)選用含硫、磷低的焊接原材料，并通過在焊劑或藥皮中加石灰石、氟石等脫硫脫磷，以保證焊縫質(zhì)量。圖11-2低碳鋼焊接熱影響區(qū)的組織變化(二)焊焊縫區(qū)的的金屬組組織與性性能1.焊焊縫金金屬區(qū)焊焊縫金金屬區(qū)指指在焊接接接頭橫橫截面上上測量的的焊縫金金屬的區(qū)域。。熔焊時時，是指指由焊縫縫表面和和熔合線線所包圍圍的區(qū)域域；電阻阻焊時，，是指焊焊后形成成的熔核核部分。。焊接加熱熱時，焊焊縫金屬屬區(qū)的溫溫度在液液相線以以上，母母材金屬屬和填充充金屬熔化化后共同同形成液液態(tài)熔池池。冷卻卻結(jié)晶是是以熔池池和母材材交界處處半熔化化狀態(tài)的的母材金金屬晶粒粒為結(jié)晶晶核心，，沿著垂垂直于散散熱面的的反方向向生長，，成為柱柱狀晶的的鑄態(tài)組組織。2.熔熔合區(qū)區(qū)焊縫縫與母材材交接的的過渡區(qū)區(qū)，即熔熔合線處處微觀顯顯示的母母材半熔化區(qū)區(qū)。此區(qū)區(qū)是焊縫縫和母材材金屬的的交界區(qū)區(qū)，溫度度在固相相線和液液相線之之間，焊焊接過程程中母材材金屬部部分熔化化，故亦亦稱半熔熔化區(qū)。。熔化的的金屬凝凝固成鑄鑄態(tài)組織織，未熔熔化的金金屬因加加熱溫度度過高成成過熱粗粗晶，其其塑性和和韌性明明顯變差差，容易易產(chǎn)生裂裂紋和脆脆性破壞壞。雖然然此區(qū)只只有0.1mm-0.4mm，但但它對焊焊接接頭頭的性能能影響很很大，是是焊接接接頭的危危險區(qū)域域之一。3.熱熱影響區(qū)區(qū)是焊焊接或切切割過程程中，材材料因受受熱的影影響（但但未熔化）而發(fā)發(fā)生金相相組織和和力學(xué)性性能變化化的區(qū)域域。按其其組織特特征又可可分為以以下四個個區(qū)域：：（1）過過熱區(qū)指指焊接接熱影響響區(qū)中，，具有過過熱組織織或晶粒粒顯著粗粗大的區(qū)區(qū)域。此此區(qū)的溫溫度范圍圍為固相相線至1100℃，因因加熱溫溫度過高高，奧氏氏體晶粒粒急劇長長大，使使其塑性性明顯下下降，尤尤其是沖沖擊韌度度下降20％-30％％，對于于易淬火火鋼，此此區(qū)脆性性更大，，是熱影影響區(qū)中中性能最最差的部部位。焊焊接剛度度大的結(jié)結(jié)構(gòu)件，，此區(qū)容容易產(chǎn)生生裂紋。。（2）細(xì)細(xì)晶區(qū)此此區(qū)溫溫度范圍圍為Ac3以上上，而尚尚未達(dá)到到過熱溫溫度。由由于焊后后為空冷冷，相當(dāng)當(dāng)于熱處處理后的的正火組組織，亦亦稱正火火區(qū)。此此區(qū)的力力學(xué)性能能優(yōu)于母母材金屬屬。（3）不不完全重結(jié)結(jié)晶區(qū)此此區(qū)溫度范范圍為Ac3至Ac1之間。。在此區(qū)間間珠光體已已轉(zhuǎn)變?yōu)閵W奧氏體，部部分鐵素體體深入奧氏氏體，尚未未溶入奧氏氏體的鐵素素體晶粒不不斷長大。?？绽鋾r，，奧氏體又又折出較細(xì)細(xì)的鐵素體體，到Ar1線時，，殘余奧氏氏體直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣参鑫鼋M織珠光光體，未深深入奧氏體體的鐵素體體卻將粗大大晶粒保持持下來，亦亦稱部分相相變區(qū)。該該區(qū)金相組組織很不均均勻，力學(xué)學(xué)性能較差差。（4）再結(jié)結(jié)晶區(qū)此此區(qū)溫度范范圍在Ac1至500℃-450℃之之間。焊前前經(jīng)過冷變變形加工的的焊件，由由于母材中中有晶格畸畸變及碎晶晶組織，當(dāng)當(dāng)加熱到該該溫度時，，就會產(chǎn)生生回復(fù)及再再結(jié)晶而細(xì)細(xì)化，其力力學(xué)性能提提高。焊前前未經(jīng)冷加加工變形的的焊件不存存在再結(jié)晶晶區(qū)。s圖11－3平板焊焊接過程中中的應(yīng)力與與變形形成成原理示意意圖(二)焊接接裂紋與焊焊接變形的的形式焊接時，在在任何情況況下焊接應(yīng)應(yīng)力總是存存在的。當(dāng)當(dāng)焊接應(yīng)力力超過該材料相應(yīng)應(yīng)溫度的屈屈服應(yīng)力時時，焊件將將產(chǎn)生變形形；超過材材料的斷裂裂應(yīng)力時，，焊件將會會產(chǎn)生裂紋紋甚至斷裂裂。焊接裂裂紋包括縱縱向裂紋、、橫向裂紋紋、內(nèi)部裂裂紋、根部部裂紋等；；焊接變形形的基本形形式有角變變形、彎曲曲變形、波波浪變形、、收縮變形形、扭曲變變形、錯邊邊變形等，，見圖11-4。圖11-4焊接變變形形式(a)圖11-4焊接變變形形式(b)圖11-4焊接變變形形式(c)圖11-4焊接變變形形式(d)(三)預(yù)防防和減小焊焊接應(yīng)力及及焊接變形形的措施1.合理理設(shè)計焊接接結(jié)構(gòu)盡盡量減少焊焊縫及焊縫縫的長度和和截面積，，并盡量使結(jié)構(gòu)中中的所有焊焊縫對稱，，避免交叉叉焊縫等，，詳見焊接接結(jié)構(gòu)工藝藝性一節(jié)。。2.焊前前預(yù)熱焊焊前對焊件件預(yù)熱，可可減少焊件件各部分的的溫差，對對減小焊接應(yīng)力與與變形較為為有效。重重要焊件可可整體預(yù)熱熱，還有局局部預(yù)熱即即焊前選擇擇焊件的合合理部位局局部加熱使使其伸長，，焊后冷卻卻時，加熱熱區(qū)與焊縫縫同時收縮縮。3.反反變變形形法法根根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)或或計計算算，，確確定定工工件件焊焊后后產(chǎn)產(chǎn)生生變變形形的的方方向向和和大大小，，焊焊前前將將工工件件預(yù)預(yù)先先斜斜置置或或彎彎曲曲成成等等值值反反向向角角度度，，以以期期達(dá)達(dá)到到焊焊后后與與所所要要求求的的工工件件角角度度正正好好吻吻合合。。4.剛剛性性固固定定法法采采用用工工裝裝夾夾具具或或定定位位焊焊固固定定，，此此法法可可顯顯著著減減小小但但不不能完完全全消消除除焊焊后后殘殘余余變變形形。。5.選選擇擇合合理理的的焊焊接接順順序序應(yīng)應(yīng)盡盡量量使使焊焊縫縫的的縱縱向向和和橫橫向向都都能能自自由由收收縮，，避避免免交交叉叉焊焊縫縫處處應(yīng)應(yīng)力力過過大大產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋；；采采用用對對稱稱焊焊接接順順序序以以減減小小變變形形；；長長焊焊縫縫可可采采用用分分段段退退焊焊法法或或跳跳焊焊法法。。6.錘錘擊擊焊焊縫縫法法用用圓圓頭頭小小錘錘對對焊焊后后紅紅熱熱的的焊焊縫縫金金屬屬進(jìn)進(jìn)行行均均勻勻適適度度錘錘擊，，以以延延伸伸變變形形，，補(bǔ)補(bǔ)償償其其收收縮縮，，同同時時釋釋放放出出部部分分能能量量，，減減小小焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力和和變變形形。。7.強(qiáng)強(qiáng)迫迫冷冷卻卻法法將將焊焊縫縫區(qū)區(qū)的的熱熱量量迅迅速速散散掉掉，，使使焊焊接接時時金金屬屬受受熱熱面面積積減小小，，此此法法又又稱稱散散熱熱法法。。8.焊焊后后熱熱處處理理采采取取去去應(yīng)應(yīng)力力退退火火的的方方法法將將焊焊件件整整體體或或局局部部加加熱熱到到600℃℃-650℃℃，，保保溫溫一一定定時時間間后后（（不不小小于于1h））緩緩慢慢冷冷卻卻，，這這樣樣可可消消除焊接接余應(yīng)應(yīng)力80％％-90％％。(四)接變變形的的矯正正1.機(jī)機(jī)械械矯正正法即即用用機(jī)械械的方方法將將變形形矯正正過來來，生生產(chǎn)中中常用用的設(shè)設(shè)備有輥輥床、、壓力力機(jī)、、矯直直機(jī)等等；薄薄板焊焊接最最常見見的變變形為為波浪浪變形形，其其矯正正較難難，一一般用用錘擊擊法進(jìn)進(jìn)行矯矯正2.火火焰焰矯正正法采采用用局部部加熱熱焊件件的某某些部部位，，使其其受熱熱時膨膨脹，，受周圍圍冷金金屬制制約引引起長長度方方向被被壓縮縮，冷冷卻時時收縮縮而矯矯正變變形。。2.焊焊條條的分分類(1)焊條條按熔熔渣的的化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)分為為兩大大類1）酸酸性焊焊條溶溶渣渣呈酸酸性，，藥皮皮中含含大量量SiO2、TiO2、、MnO等等氧化化物。2）堿性性焊條熔熔渣呈呈堿性，，藥皮的的主要成成分為CaCo3和CaF2。(2)焊條條按用途可可分為十一一大類碳碳鋼焊條、、低合金鋼鋼焊條、鉬鉬和鉻鉬耐熱鋼焊焊條、低溫溫鋼焊條、、不銹鋼焊焊條、堆焊焊焊條、鑄鑄鐵焊條、、鎳及鎳合合金焊條、、銅及銅合合金焊條、、鋁及鋁合合金焊條、、特殊用途途焊條。(3)焊焊條型型號由國家家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)分別別規(guī)定定各類類焊條條的型型號編編制方方法。。如標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定碳碳鋼焊條條型號號為"E××××××"，其其中，，字母母"E"表表示焊焊條；；前二二位數(shù)數(shù)字表表示熔熔敷金金屬抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度的的最小小值；；第三三位數(shù)數(shù)字表表示焊焊接位位置，，"0"及及"1"表示示焊條條適用用于全全位置置（平平焊、、立焊焊、橫橫焊、、仰焊焊）焊焊接，，"2"為平焊焊及平平角焊焊，"4"表示示焊條條適用用于向向下立立焊；；第三三位和和第四四位數(shù)數(shù)字組組合時時表示示焊接接電流流種類類及藥藥皮類類型。。在第第四位位數(shù)字字后附附加"R"表示示耐吸吸潮焊焊條；；附加加"M"表表示耐耐吸潮潮和力力學(xué)性性能有有特殊殊規(guī)定定的焊焊條；；附加加"-1"表示示沖擊擊性能能有特特殊規(guī)規(guī)定的的焊條條。3.焊焊條的的選用用（1））按強(qiáng)強(qiáng)度等等級和和化學(xué)學(xué)成分分選用用1）焊焊接一一般結(jié)結(jié)構(gòu)，，如低低碳鋼鋼、低低合金金鋼結(jié)結(jié)構(gòu)件件時，，一般般選與與焊件件強(qiáng)度等級級相同同的焊焊條，，而不不考慮慮化學(xué)學(xué)成分分相同同或相相近。。2）焊焊接異異種結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼時，，按強(qiáng)強(qiáng)度等等級低低的鋼鋼種選選用焊焊條。。3）焊焊接特特殊性性能鋼鋼種，，如不不銹鋼鋼、耐耐熱鋼鋼時，，應(yīng)選選用與與焊件件化學(xué)學(xué)成分相同同或相相近的的特種種焊條條。4）焊焊件碳碳、硫硫、磷磷質(zhì)量量分?jǐn)?shù)數(shù)較大大時，，應(yīng)選選用堿堿性焊焊條。。5）焊焊接鑄鑄造碳碳鋼或或合金金鋼時時，因因?yàn)樘继己秃虾辖鹪氐牡馁|(zhì)量量分?jǐn)?shù)數(shù)較高高，而且多多數(shù)鑄鑄件厚厚度、、剛度度較大大，形形狀復(fù)復(fù)雜，，故一一般選選用堿堿性焊焊條。。（2））按焊焊件的的工況況條件件選用用焊條條1）焊焊接承承受動動載、、交變變載荷荷及沖沖擊載載荷的的結(jié)構(gòu)構(gòu)件時時，應(yīng)應(yīng)選用用堿性性焊條。2）焊焊接承承受靜靜載的的結(jié)構(gòu)構(gòu)件時時，應(yīng)應(yīng)選用用酸性性焊條條。3）焊焊接表表面帶帶有油油、銹銹、污污等難難以清清理的的結(jié)構(gòu)構(gòu)件時時，應(yīng)應(yīng)選用用酸性性焊條。4）焊焊接在在特殊殊條件件，如如在腐腐蝕介介質(zhì)、、高溫溫等條條件下下工作作的結(jié)結(jié)構(gòu)件件時，應(yīng)應(yīng)選用用特殊殊用途途焊條條。（3））按焊焊件形形狀、、剛度度及焊焊接位位置選選用焊焊條1）厚厚度、、剛度度大、、形狀狀復(fù)雜雜的結(jié)結(jié)構(gòu)件件，應(yīng)應(yīng)選用用堿性性焊條條。2）厚厚度、、剛度度不大大，形形狀一一般，，尤其其是均均可采采用平平焊結(jié)結(jié)構(gòu)件件，應(yīng)應(yīng)選用適當(dāng)當(dāng)?shù)乃崴嵝院负笚l。。3）除除平焊焊外，，立焊焊、橫橫焊、、仰焊焊等焊焊接位位置的的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)應(yīng)選用用全位位置焊條。。（二））二二氧化化碳?xì)鈿怏w保保護(hù)焊焊1.定定義義：利利用CO2作為為保護(hù)護(hù)氣體體的氣氣體保保護(hù)焊焊，簡簡稱CO2焊。。2.特特點(diǎn)點(diǎn)：1）電電流密密度大大，生生產(chǎn)效效率高高；2）焊焊接熱熱影響響區(qū)小小，焊焊件不不易變變形；；3）焊焊縫氫氫的質(zhì)質(zhì)量分分?jǐn)?shù)低低，接接頭抗抗裂性性好；；4）焊焊接成成本低低。3.應(yīng)應(yīng)用用：適適合合于各各種位位置的的焊接接，目目前，，CO2焊焊已在在全國國廣泛泛普及及，大大有在在短時時間內(nèi)內(nèi)取代代焊條條電弧弧焊的的發(fā)展展勢頭頭。三、電電渣渣焊1.定定義義：電電渣焊焊是利利用電電流通通過液液體熔熔渣所所產(chǎn)生生的電電阻熱熱進(jìn)行行焊接接的方方法。。2.特特點(diǎn)點(diǎn)：1）厚厚大截截面可可一次次焊成成，生生產(chǎn)效效率高高；2））焊焊縫縫金金屬屬比比較較純純凈凈；；3））接接頭頭組組織織粗粗大大，，焊焊后后需需進(jìn)進(jìn)行行正正火火處處理理。。3.應(yīng)應(yīng)用用：：適適用用于于板板厚厚40mm以以上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的焊焊接接。。一一般般用用于于直直縫縫焊焊接接，，目前前，電電渣渣焊焊已已在在我我國國水水輪輪機(jī)機(jī)、、水水壓壓機(jī)機(jī)、、軋軋鋼鋼機(jī)機(jī)、、重重型型機(jī)機(jī)械械等等大大型型設(shè)設(shè)備備制制造造中中得得到到廣廣泛泛使使用用。。四、、等等離離子子弧弧焊焊1.定定義義：：借借助助水水冷冷噴噴嘴嘴對對電電弧弧的的拘拘束束作作用用，，獲獲得得較較高高能能量量密密度度的的等等離離子子弧弧進(jìn)進(jìn)行行焊焊接接的的方方法法稱稱為為等等離離子子弧弧焊焊。。2.特特點(diǎn)點(diǎn)：1）焊焊件不不易氧氧化；；2）便便于操操作，，容易易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全位位置自自動化化；3）焊焊接熱熱影響響區(qū)小小，焊焊件不不易變變形；；4）焊焊縫致致密，，成形形美觀觀；5）電電弧挺挺直度度和方方向性性好，，可焊焊接薄薄壁結(jié)結(jié)構(gòu)；；6）弧弧柱溫溫度高高，焊焊接速速度快快，生生產(chǎn)率率高。。3.應(yīng)用：等離離子弧弧焊接接已日日益廣廣泛應(yīng)應(yīng)用于于生產(chǎn)產(chǎn)中，，特別別是國防工工業(yè)和尖端端技術(shù)術(shù)所用用銅合合金、、合金金鋼、、鎢、、鉬、、鈷、、鈦等等金屬屬的焊焊接。。如鈦鈦合金金的導(dǎo)導(dǎo)彈殼殼體、、波紋紋管及及膜盒盒、微微型繼繼電器器、電電容器器的外外殼封封接及及飛機(jī)機(jī)上一一些薄薄壁容容器等等均可可用等等離子子弧焊焊。圖11-5等等離子子弧焊焊五、電電子子束焊焊定義：：利用用加速速和聚聚焦電電子束束轟擊擊置于于真空空或非非真空空中焊焊件所所生的的熱能能進(jìn)行行焊接接的方方法稱稱為電電子束束焊。。2.特特點(diǎn)點(diǎn)：1）焊焊縫金金屬純純度高高；2）焊焊縫表表面質(zhì)質(zhì)量好好，內(nèi)內(nèi)部熔熔合性性好；；3）焊焊接熱熱影響響區(qū)小小，焊焊件不不易變變形；；4）控控制靈靈活，，精度度高，，適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)強(qiáng)。3.應(yīng)應(yīng)用用：電電子束束焊應(yīng)應(yīng)用廣廣泛，，從微微型電電子線線路組組件、、真空空膜盒盒、鉬鉬箔蜂蜂窩結(jié)結(jié)構(gòu)、、原子子燃料料器件件到大大型的的導(dǎo)彈彈外殼殼都可可以采采用電電子束束焊接接。此此外，，熔點(diǎn)點(diǎn)、導(dǎo)導(dǎo)熱性性、溶溶解度度相差差很大大的異異種金金屬，，在真真空中中使用用的器器件和和內(nèi)部部要求求真空空的密密封器器件等等，用用真空空電子子束焊焊接也也能得得到良良好接接頭。。圖11-6電電子束束焊六、激激光光焊1.原原理理：利利用激激光器器受激激產(chǎn)生生的激激光束束，通通過聚聚焦系系統(tǒng)聚聚焦到到十分分微小小的焦焦點(diǎn)，，當(dāng)調(diào)調(diào)焦到到焊件件接頭頭處時時，光光能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為熱能能，從從而使使金屬屬熔化化形成成接頭頭。2.特特點(diǎn)點(diǎn)：1）焊焊接熱熱影響響區(qū)極極小，，焊件件難于于變形形；2）焊焊件不不易被被氧化化，可可在空空氣中中焊接接；3）焊焊接設(shè)設(shè)備與與焊件件間無無接觸觸，可可焊接接難于于接近近的接接頭。。3.應(yīng)應(yīng)用用：激激光焊焊比較較容易易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)異種種金屬屬和異異種材材料的的焊接接，目目前已已廣泛泛用于于電子子工業(yè)業(yè)和儀儀表工工業(yè)中中微型型件的的焊接接。圖11-7激激光焊焊圖11-8對對焊(二)電阻阻點(diǎn)焊焊電阻點(diǎn)點(diǎn)焊是是焊件件裝配配成搭搭接接接頭，，并壓壓緊在在兩電電極之之間，，利用用電阻阻熱熔熔化母母材金金屬，，形成成焊點(diǎn)點(diǎn)的電電阻焊焊方法法，見見圖11-9。。電電阻點(diǎn)點(diǎn)焊主主要適適用于于各種種薄板板、板板料沖沖壓結(jié)結(jié)構(gòu)及及鋼筋筋構(gòu)件件，廣廣泛應(yīng)應(yīng)用于于飛機(jī)機(jī)、汽汽車、、拖拉拉機(jī)、、農(nóng)機(jī)機(jī)、輕輕工、、電子子器件件、儀儀表和和日常常生活活用品品的生生產(chǎn)中中。圖11-9點(diǎn)點(diǎn)焊(三)膠接接點(diǎn)焊焊膠接點(diǎn)點(diǎn)焊是是以膠膠接加加強(qiáng)電電阻點(diǎn)點(diǎn)焊強(qiáng)強(qiáng)度的的連接接方法法。它它是近近年來來發(fā)展展起來來的新新工藝藝。與與電阻阻點(diǎn)焊焊相比比，膠膠接點(diǎn)點(diǎn)焊接接頭的的搭接接抗剪剪強(qiáng)度度可提提高3倍，，疲勞勞強(qiáng)度度可提提高9倍。。(四)縫焊焊工件裝裝配成成搭接接接頭頭、對對接接接頭、、T形形接頭頭、角角接接接頭等等接頭頭形式式（如如圖3-11所所示）），并并置于于兩滾滾輪電電極之之間，，滾輪輪加壓壓工件件并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，，連續(xù)續(xù)或斷斷續(xù)送送電，，形成成一條條連續(xù)續(xù)焊縫縫的電電阻焊焊方法法稱為為縫焊焊，見見圖3-10。?？p縫焊主主要應(yīng)應(yīng)用于于焊縫縫較規(guī)規(guī)則，，有密密封要要求的的3mm以以下薄薄壁結(jié)結(jié)構(gòu)，，如消消聲器器、油油箱、、小型型容器器等。。圖11-11常用用焊接接頭頭形式（a）圖11-11常用用焊接接頭頭形式(b)圖11-11常用用焊接接頭頭形式(c)圖11-11常用用焊接接頭頭形式(d)摩擦焊是利利用焊件表表面相互摩摩擦所產(chǎn)生生的熱，使使端面達(dá)到到熱塑性狀摩擦焊的特點(diǎn)：焊接表面不易氧化，接頭質(zhì)量穩(wěn)定，不易產(chǎn)生夾渣、氣孔等缺陷，廢品率低，無需焊條、焊劑及填充金屬，操作簡單、成本低、生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化。同種金屬及異種金屬均可施焊。摩擦焊適用于圓形截面的棒材或管材，亦可將管材焊在平板上。實(shí)心焊件截面直徑為2mm-100mm，空心焊件最大外徑可達(dá)幾百毫米。二、摩擦焊焊釬焊是硬釬釬焊和軟釬釬焊的總稱稱。采用比比母材熔點(diǎn)點(diǎn)低的金屬屬材料作釬釬料，將焊焊件和釬料料加熱到高高于釬料熔熔點(diǎn)、低于于母材熔化化溫度，利利用液態(tài)釬釬料料潤濕濕母材，填填充接頭間間隙并與母母材相互擴(kuò)擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連連接焊件的的方法。常常用釬焊設(shè)設(shè)備見圖11-12、11-112。。三、釬焊圖11-12網(wǎng)帶帶式釬焊爐爐圖11-13保護(hù)護(hù)氣氛銅釬釬焊爐根據(jù)釬料的的熔點(diǎn)不同同，釬焊分分為以下兩兩類。硬釬焊使使用硬釬料料（熔點(diǎn)高高于450℃）進(jìn)行行的釬焊稱稱為硬釬焊焊。常用的釬料料有銅基、、銀基、鋁鋁基、鎳基基等合金。。釬劑常用用硼砂、硼硼酸、氯化化物、氟化化物等。加加熱方法有有火焰加熱熱、鹽浴加加熱、爐內(nèi)內(nèi)加熱、電電阻加熱、、高頻感應(yīng)應(yīng)加熱等。。硬釬焊接接頭強(qiáng)度較較高，可達(dá)達(dá)490MPa，，適用于受受力較大及及工作溫度度較高的焊焊件，如自自行車車架架，切削刀刀具等。軟釬釬焊焊使使用用軟軟釬釬料料（（熔熔點(diǎn)點(diǎn)低低于于450℃℃））進(jìn)進(jìn)行行的的釬釬焊焊稱稱為為軟軟釬釬焊焊。。常常用用的的釬釬料料為為錫錫、、鉛鉛釬釬料料。。焊焊劑劑為為松松香香、、松松香香酒酒精精溶溶液液、、氯氯化化鋅鋅溶溶液液等等。。多多用用烙烙鐵鐵加加熱熱，，接接頭頭強(qiáng)強(qiáng)度度較較低低，，在在40Mpa-140Mpa之之間間，，用用于于受受力力不不大大或或工工作作溫溫度度較較低低的的工工件件，，如如電電子子器器件件、、儀儀器器、、儀儀表表等等。。釬焊焊的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是：：加加熱熱溫溫度度低低，，焊焊件件本本身身不不熔熔化化，，故故接接頭頭組組織織與與性性能能變變化化小小，，焊焊件件的的應(yīng)應(yīng)力力和和變變形形也也小小，，易易保保證證焊焊件件尺尺寸寸，，接接頭頭光光滑滑平平整整，，外外形形美美觀觀，，同同種種、、異異種種金金屬屬均均可可焊焊接接，，設(shè)設(shè)備備簡簡單單、、易易于于實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自自動動化化。。但但接接頭頭強(qiáng)強(qiáng)度度低低，，耐耐熱熱溫溫度度不不高高，，焊焊前前對對焊焊件件清清理理要要求求較較嚴(yán)嚴(yán)，，不不適適于于大大型型構(gòu)構(gòu)件件一、堆焊為增大或恢恢復(fù)焊件尺尺寸，或使使焊件表面面獲得具有有特殊性能能的熔敷金屬而進(jìn)進(jìn)行的焊接接稱為堆焊焊。堆焊的目的的是提高零零件表面的的耐磨、耐耐熱、耐蝕蝕等性能或或修復(fù)已磨磨損的零件件使其恢復(fù)復(fù)原尺寸。。堆焊時必必須根據(jù)其其目的不同同選用合適適的堆焊焊焊條，國家家標(biāo)準(zhǔn)GB984-85對各各種不同堆堆焊焊條的的型號、堆堆焊層金屬屬化學(xué)成分分、堆焊后后硬度等指指標(biāo)都作出出了詳細(xì)規(guī)規(guī)定。需要要時可進(jìn)行行查閱。金屬極焊條條電弧焊堆堆焊是最簡簡單的堆焊焊方法，堆堆焊時采用用小電流、、短電弧。。為了防止止焊件變形形和減小焊焊接應(yīng)力，，堆焊時應(yīng)應(yīng)盡量縮小小熱影響區(qū)區(qū)。為了使使熱量分散散，焊道間間可采用間間跳堆焊，，縱向?qū)ΨQ稱堆焊或螺螺旋形堆焊焊，見圖11-14，若需多多層堆焊第五節(jié)堆堆焊與熱熱噴涂圖11-14堆焊焊焊道形式式二、熱噴涂涂熱噴涂是將將熔融狀態(tài)態(tài)的噴涂材材料，通過過高速氣流流使其霧化化噴射在零零件表面上上，形成噴噴涂層的一一種金屬表表面加工方方法。噴涂涂材料可以以是線材，，也可以是是粉末材料料。噴槍熱熱源可以是是氣體火焰焰，也可以以是電弧或或等離子弧弧等。金屬噴涂時時，由于熔熔融金屬被被霧化后高高速噴射到到金屬表面面，所以噴噴涂層含有有金屬氧化化物粒子，，比軋制材材料更硬、、更脆、且且具有多孔孔性。除各各種金屬線線材的噴涂涂外，還可可以噴涂制制成粉末材材料的陶瓷瓷、玻璃、、塑料等非非金屬材料料，以滿足足各種零件件表面性質(zhì)質(zhì)的使用要要求。金屬材料的的焊接性是是指材料在在限定的施施工條件下下，焊接成成按規(guī)定設(shè)設(shè)計要求的的構(gòu)件，并并滿足預(yù)定定服役要求求的能力。。焊接性受受材料、焊焊接方法、、構(gòu)件類型型及使用要要求四個因因素的影響響。焊接性性的好壞主主要從兩個個方面來衡衡量。一是是焊接工藝藝性的優(yōu)劣劣，如焊接接接頭產(chǎn)生生的缺陷，，尤其是出出現(xiàn)各種裂裂紋傾向的的大??；二二是焊接接接頭在使用用過程中的的可靠性，，如焊接接接頭的力學(xué)學(xué)性能、耐耐蝕、耐熱熱、導(dǎo)電、、導(dǎo)磁等方方面性能的的持久性。。一般情況況下，合金金的含碳量量越高，其其焊接性就就會越差。。一、金屬材材料的焊接接性二、碳素鋼鋼的焊接低碳鋼的焊焊接低碳鋼塑性性好，一般般沒有淬硬硬傾向，對對焊接熱過過程不敏感感，具有良良好的焊接接性。焊接接時一般不不需要采取取特殊的工工藝措施即即可獲得優(yōu)優(yōu)質(zhì)接頭。。但對于厚厚度大于50mm的的構(gòu)件，需需用多層焊焊，焊后應(yīng)應(yīng)進(jìn)行消除除應(yīng)力退火火；在低溫溫條件下焊焊接剛度大大的構(gòu)件時時，由于溫溫差大而變變形又受到到限制，會會導(dǎo)致較大大的焊接應(yīng)應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行焊前預(yù)預(yù)熱，重要要構(gòu)件常進(jìn)進(jìn)行焊后去去應(yīng)力退火火或正火。。低碳鋼可以以用各種方方法進(jìn)行焊焊接，常用用的是焊條條電弧焊、、埋弧焊、、電阻焊、、電渣焊和和氣體保護(hù)護(hù)焊。一般般結(jié)構(gòu)常使使用酸性焊焊條，如E4303，E4320，E4301，E4310等；；對于承受受重載或低低溫下工作作的重要構(gòu)構(gòu)件，以及及厚度大、、剛度大的的構(gòu)件可采采用低氫型型焊條，如如E5015，E5016、、E4316等。埋埋弧焊一般般采用H08A或H08MnA焊絲，，配以HJ431焊焊劑進(jìn)行焊焊接。補(bǔ)焊而很少少用于構(gòu)件件的焊接。。中、高碳鋼鋼的焊接中、高碳鋼鋼屬于淬火火鋼，隨著著碳的質(zhì)量量分?jǐn)?shù)的增增加，其淬淬硬傾向漸漸趨嚴(yán)重，，焊接性明明顯變差。。通常焊接接中碳鋼的的鑄件或鍛鍛件，焊接接時一般從從兩方面著著手：一是是選用適當(dāng)當(dāng)?shù)暮笚l，，如抗裂性性好的低氫氫型焊條或或奧氏體不不銹鋼焊條條等；二是是采用一定定的焊接工工藝措施，，如焊前預(yù)預(yù)熱工件，，采用細(xì)焊焊條、小電電流、開坡坡口、多層層焊，防止止母材金屬屬過多地深深入焊縫，，以防止產(chǎn)產(chǎn)生熱裂紋紋，并采用用焊后緩冷冷以防止產(chǎn)產(chǎn)生冷裂紋紋等。高碳鋼工工件則只只用于補(bǔ)補(bǔ)焊而很很少用于于三、低低合金鋼鋼的焊接接低合金鋼鋼焊接經(jīng)經(jīng)常出現(xiàn)現(xiàn)的問題題（1）熱熱裂紋紋熱裂裂紋指焊焊接過程程中，焊焊縫和熱熱影響區(qū)區(qū)金屬冷冷卻到固固相線附附近的高高溫區(qū)產(chǎn)產(chǎn)生的焊焊接裂紋紋。其原原因在于于低合金金鋼的焊焊接過程程中銅、、硼、氮氮等元素素成為形形成裂紋紋的敏感感元素。。（2））冷冷裂紋紋焊焊接接接頭冷冷卻到到較低低溫度度下（（對于于鋼來來說在在Ms溫度度以下下）時時產(chǎn)生生的焊焊接裂裂紋稱稱為冷冷裂紋紋。冷冷裂紋紋常發(fā)發(fā)生在在高強(qiáng)強(qiáng)度鋼鋼的厚厚板結(jié)結(jié)構(gòu)中中。其其原因因是接接頭的的剛度度大，，造成成的局局部應(yīng)應(yīng)力大大，或或在冷冷卻過過程中中氫析析出后后聚集集造成成局部部應(yīng)力力超過過了鋼鋼的強(qiáng)強(qiáng)度極極限。。（3））白白點(diǎn)在在焊焊縫金金屬拉拉斷面面上，，出現(xiàn)現(xiàn)的如如魚目目狀的的一種種白色色圓形形斑點(diǎn)點(diǎn)稱為為白點(diǎn)點(diǎn)。其其產(chǎn)生生原因因是焊焊接過過程中中吸收收了過過量的的氫，，故又又稱氫氫白點(diǎn)點(diǎn)。低合合金金鋼鋼焊焊接接主主要要根根據(jù)據(jù)不不同同鋼鋼號號的的屈屈服服點(diǎn)點(diǎn)等等級級選選擇擇焊焊接接材材料料，，應(yīng)應(yīng)遵遵守守等等強(qiáng)強(qiáng)度度（（某某些些鋼鋼號號應(yīng)應(yīng)考考慮慮成成分分相相同同或或相相近近））原原則則。。對對于于厚厚度度大大、、剛剛度度大大的的構(gòu)構(gòu)件件或或在在低低溫溫下下焊焊接接時時應(yīng)應(yīng)考考慮慮使使用用低低氫氫型型焊焊條條，，焊焊前前進(jìn)進(jìn)行行預(yù)預(yù)熱熱等等，，嚴(yán)嚴(yán)格格按按照照焊焊接接工工藝藝規(guī)規(guī)范范施施焊焊。。三、低合合金鋼的的焊接五、鑄鐵鐵的補(bǔ)焊焊為修補(bǔ)工工作（鑄鑄件、鍛鍛件、機(jī)機(jī)械加工工件或焊焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件）的的缺陷而而進(jìn)行的的焊接稱稱為補(bǔ)焊焊。1.避避免白口口和裂紋紋的措施施白口口組織出出現(xiàn)的主主要因素素是碳含含量高。。如果能能使焊縫縫金屬緩緩慢冷卻卻、調(diào)整整熱循環(huán)環(huán)，使碳碳元素可可以自由由地游離離出來，，就可以以降低白白口組織織的形成成；若能能進(jìn)一步步調(diào)節(jié)焊焊縫金屬屬的化學(xué)學(xué)成分則則會達(dá)到到更好的的效果。。硅、鋁鋁等是促促進(jìn)石墨墨化元素素，其含含量的提提高可促促進(jìn)碳以以石墨形形態(tài)析出出；而硫硫、鉻等等則是反反石墨化化元素。。在焊接接材料中中應(yīng)增大大促進(jìn)石石墨化元元素的含含量，降降低反石石墨化元元素的含含量，以以防止或或降低白白口的形形成傾向向。同時時，在焊焊接過程程中應(yīng)采采取種種種措施，，減小焊焊接應(yīng)力力，防止止裂紋的的產(chǎn)生2.鑄鑄鐵的補(bǔ)補(bǔ)焊方法法及補(bǔ)焊焊材料（1）鑄鑄鐵的補(bǔ)補(bǔ)焊方法法補(bǔ)焊焊方法有有熱焊法法，即焊焊前將工工件全部部或局部部預(yù)熱到到500℃-700℃℃，焊后后在爐中中緩慢冷冷卻；半半熱焊法法，即焊焊前將工工件預(yù)熱熱到400℃以以下進(jìn)行行補(bǔ)焊的的方法。。（2）鑄鑄鐵補(bǔ)焊焊材料一一般采采用鑄鐵鐵焊條。。常用的的鑄鐵焊焊條有兩兩類：一一類為焊焊縫金屬屬是鑄鐵鐵組織的的焊條，，如EZC，EZCQ；另一一類是焊焊縫組織織為非鑄鑄鐵組織織的焊條條，如EZV等。(一)銅銅及銅合合金的焊焊接1.銅及及銅合金金的焊接接特點(diǎn)1）導(dǎo)熱熱性強(qiáng)（（純銅的的熱導(dǎo)率率約為低低碳鋼的的8倍）），因此此要求強(qiáng)強(qiáng)熱源，，否則容容易產(chǎn)生生焊不透透等缺陷陷。對于于厚而大大工件焊焊前需預(yù)預(yù)熱。2）膨脹脹系數(shù)大大，液固固轉(zhuǎn)變時時的收縮縮也大。。因此焊焊接時易易產(chǎn)生較較大的焊焊接應(yīng)力力，變形形和裂紋紋傾向大大。3））液液態(tài)態(tài)時時易易氧氧化化生生成成Cu2O，，結(jié)結(jié)晶晶時時和和銅銅形形成成低低熔熔點(diǎn)點(diǎn)的的共共晶晶體體，，也也4）液態(tài)時吸氣性強(qiáng)，特別容易吸收氫，若凝固時析出不充分容易生成氣孔。5）銅的電阻極小，故不適于采用電阻焊。六、、有有色色金金屬屬的的焊焊接接2.銅銅及及銅銅合合金金的的焊焊接接工工藝藝（1））氣氣焊焊氣氣焊焊時時一一般般依依工工件件厚厚度度不不同同，，開開I形形、、V形形、、X形形坡坡口口。。（2））焊焊條條電電弧弧焊焊焊焊條條電電弧弧焊焊應(yīng)應(yīng)先先開開坡坡口口并并清清理理污污物物。。一一般般采采用用低低氫氫型型焊焊條條。。（3））手手工工氬氬弧弧焊焊氬氬弧弧焊焊是是銅銅及及銅銅合合金金焊焊接接的的首首選選方方案案。?？煽捎杏行У氐乇１Ｗo(hù)護(hù)熔熔池池不不被被氧氧化化和和熔熔入入氣氣體體，，得得到到優(yōu)優(yōu)良良的的焊焊接接接接頭頭，，工工件件變變形形小小，，若若板板厚厚小小于于3mm，，可可開開I形形坡坡口口；；板板厚厚在在3mm-10mm時時開開V形形坡坡口口；；板板厚厚大大于于10mm時時開開x形形坡坡口口。。焊焊前前應(yīng)應(yīng)清清理理除除去去焊焊件件坡坡口口邊邊緣緣焊焊絲絲表表面面的的氧氧化化膜膜。。焊焊接接時時要要合合理理地地選選擇擇焊焊接接工工藝藝規(guī)規(guī)范范，，焊焊接接速速度度要要高高；；焊焊接接電電流流選選擇擇與與板板厚厚、、工工件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、預(yù)預(yù)熱熱溫溫度度等等因因素素有有關(guān)關(guān)。。焊焊后后要要進(jìn)進(jìn)行行熱熱處處理