第4章-焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)

第四章焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)

焊接是將兩個(gè)分離的金屬通過加熱熔化或加熱、加壓，產(chǎn)生原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用而形成永久性連接的工藝方法。根據(jù)焊接原理可歸納為三大類：

(1)熔焊利用局部加熱，使焊件接頭處熔化并加入填充金屬，待其冷卻凝固后連接成整體的焊接方法，如氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子弧焊和激光焊等。

(2)壓焊利用加熱或其他方法使金屬接頭處于半熔化或高塑性狀態(tài)，在足夠的壓力下產(chǎn)生塑性變形，通過原子間的結(jié)合連接金屬的焊接方法，如電阻焊、摩擦焊等。

(3)釬焊利用低熔點(diǎn)釬料被加熱熔化，在焊件接頭處與母材相互擴(kuò)散而形成焊接接頭的方法。1一、焊接電弧及其冶金過程特點(diǎn)

焊接電弧是在焊條與工件之間的氣體介質(zhì)中所產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。

4.1手弧焊-(手工電弧焊)

焊接電弧可由直流電或交流電產(chǎn)生：直流電焊機(jī)—可產(chǎn)生的焊接溫度陽(yáng)極區(qū)約2600K，陰極區(qū)約2400K，弧柱區(qū)的溫度可達(dá)6000～8000K

交流電焊機(jī)—可產(chǎn)生的焊接溫度兩極都在2500K左右

電焊機(jī)的引弧電壓(空載電壓)，一般為50~90V。正常工作電壓(電弧電壓)，一般為16~35V。

2焊接時(shí)在焊縫處的冶金過程電弧柱工件(+)焊條(-)溶池焊殼保護(hù)氣體焊滴焊縫電弧焊時(shí)，在焊縫形成的小熔池里進(jìn)行著一系列物理化學(xué)反應(yīng)，其冶金過程猶如微型煉鋼爐一樣。3焊接電弧和熔池溫度比一般冶煉溫度高，容易形成有害雜質(zhì)；熔池體積小、冷卻快，冶金反應(yīng)不充分，易形成氣孔和夾渣；電弧和熔池暴露在空氣中，如果沒有保護(hù)措施，空氣中的氧、氮會(huì)滲入焊縫形成氧化物、氮化物等雜質(zhì)和氣孔，焊縫周圍的水、油等雜質(zhì)分解滲入焊縫，導(dǎo)致氣孔和氫脆性。

因此，焊接時(shí)必須采取措施保護(hù)焊縫，以保證焊縫質(zhì)量。與煉鋼過程相比，電弧焊時(shí)，在焊縫形成的小熔池里的冶金過程特點(diǎn)是：焊條的金屬上帶藥皮就是保護(hù)措施之一4二、電焊條

電焊條由焊芯和藥皮兩部分組成

焊芯—用作電極和熔化后的焊縫填充金屬；藥皮—其作用是：

(1)引燃電弧和提高電弧的穩(wěn)定性；

(2)造氣、造渣包圍和覆蓋熔池，保護(hù)焊縫；

(3)提供合金元素滲入焊縫，保證焊縫的力學(xué)性能。

焊芯的材料見表4-l。

藥皮的配方和原材料的作用見表4-2。

按焊芯的材料有：

結(jié)構(gòu)鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條等。按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分為酸性焊條和堿性焊條。5酸性焊條熔渣呈酸性穩(wěn)弧性好，容易脫渣；對(duì)焊件和焊條表面清潔程度敏感性小，焊接操作工藝性好；價(jià)格較低，可交直流兩用；焊縫塑性、韌性差，易產(chǎn)生裂紋。應(yīng)用十分廣泛，常用于要求不高的一般結(jié)構(gòu)的焊接。堿性焊條熔渣呈堿性焊縫中含氫量少，抗裂性好，力學(xué)性能高；穩(wěn)弧性不好，對(duì)焊件和焊條表面清潔程度敏感性高；焊接時(shí)有毒煙塵較多焊接操作工藝性不好；焊縫易產(chǎn)生氣孔，不易脫渣。常用于重要結(jié)構(gòu)的焊接。6三、焊接接頭的組織和性能根據(jù)金屬被加熱時(shí)的狀態(tài)不同，焊接接頭可分為：焊縫區(qū)和熱影響區(qū)、熔焊時(shí)，由于焊件局部的加熱和冷卻，使焊件各部分被加熱的溫度不同，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的組織變化和性能也不同。

焊縫區(qū)—金屬熔化后再結(jié)晶的區(qū)域熱影響區(qū)—受焊接熱影響的區(qū)域(Ⅰ——Ⅳ)焊縫區(qū)熱影響區(qū)7

四、焊接應(yīng)力和變形、焊接時(shí)，焊件的受熱膨脹和冷卻收縮過程中，均受到周圍金屬的限制，使焊件產(chǎn)生了應(yīng)力和變形。

焊接過程中焊縫處受壓冷卻以后焊縫處受拉焊縫周圍的金屬所受應(yīng)力與焊縫的相反焊縫周圍的金屬所受應(yīng)力與焊縫的相反因此焊件產(chǎn)生了焊接應(yīng)力和變形

8焊件常見的變形縱、橫向膨脹角變形彎曲扭曲翹曲9減少或防止焊接變形、裂紋和內(nèi)應(yīng)力工藝措施：

(1)焊前預(yù)熱及焊后熱處理(2)選擇合理的焊接順序(3)剛性固定法(4)反變形法(5)錘擊焊縫法104.2其他焊接方法

1.埋弧焊——埋弧自動(dòng)焊2.氣體保護(hù)焊——?dú)鍤?、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

3.電渣焊4.等離子弧焊接和切割5.激光焊6.電阻焊7.摩擦焊8.釬焊其他焊接方法還有111.埋弧焊——埋弧自動(dòng)焊焊絲焊劑電弧被埋在焊劑下面——埋弧焊用焊接小車自動(dòng)走縫——埋弧自動(dòng)焊

適用于長(zhǎng)直縫和小曲率彎縫12

2.氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊是利用外加氣體來保護(hù)電弧和焊縫的電弧焊。目前常用的保護(hù)氣體是氬氣和二氧化碳，稱之為氬弧焊和二氧化碳保護(hù)焊。焊絲電極(焊絲)保護(hù)氣體保護(hù)氣流電極(不熔)13

3.電渣焊電渣焊是利用電流通過液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱為熱源來進(jìn)行焊接的方法。焊絲(導(dǎo)線)溶池保護(hù)水套渣池(剖開的)焊件14

4.等離子弧焊接和切割

是利用等離子弧發(fā)生裝置使電弧經(jīng)過細(xì)孔噴嘴后發(fā)生的各種壓縮效應(yīng)(機(jī)械、熱、磁壓縮效應(yīng)),產(chǎn)生很細(xì)的、能量高度集中的等離子弧進(jìn)行焊接或切割的方法。等離子弧工件鎢(電)極帶水套的噴嘴等離子氣15

5.激光焊激光焊是利用激光通過聚焦后產(chǎn)生的光斑，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使金屬熔化形成焊接接頭的方法。工件激光器聚焦光束激光束16

6.電阻焊電阻焊屬于壓焊的一種，是利用電流通過焊件接觸面所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到高塑性或半熔化狀態(tài)，并在壓力下結(jié)晶凝固形成焊接接頭的方法。對(duì)焊焊縫焊點(diǎn)電阻焊的基本形式可分為點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊。上焊件下焊件焊縫點(diǎn)焊廣泛用于汽車、飛機(jī)、機(jī)車、電子儀表和日常生活用品等生產(chǎn)部門。縫焊只適用于3mm以下要求密封性好的薄壁結(jié)構(gòu)。閃光對(duì)焊常用于重要焊接件的對(duì)接。(如刀具、渦輪軸、鍋爐管道、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門等)左焊件右焊件17

7.摩擦焊

摩擦焊是利用焊件接觸表面的摩擦熱使金屬加熱到高溫塑性狀態(tài)，然后加壓進(jìn)行焊接的方法。

摩擦焊廣泛應(yīng)用于圓形工件、棒料及管子的對(duì)接，也可以焊接非等截面和非圓截面的焊件。

8.釬焊

釬焊是將熔點(diǎn)比焊件低的釬料加熱熔化后滲入固態(tài)焊