《機械制造基礎(chǔ)》第2版 課件 第8章 焊接

Chapter焊接8第8章

焊接

案例導(dǎo)入圖8-1

上海盧浦大橋第8章

焊接

初步分析焊接：

焊接是指通過局部加熱或加壓或兩者并用，用（或不用）填充材料，使分離的兩部分金屬，通過原子的擴散與結(jié)合而形成永久性連接的一種工藝方法。

上海盧浦大橋主橋全長3900m，主跨550m，用鋼量達35×104t，焊縫長度為582km，是世界跨度最大的全焊鋼結(jié)構(gòu)拱橋。8.1焊接的工藝基礎(chǔ)

焊接的特點與應(yīng)用主要特點：⑴節(jié)省材料，減輕重量

焊接的金屬結(jié)構(gòu)件比鉚接件節(jié)省材料10%～25%⑵簡化復(fù)雜零件和大型零件的制造過程⑶適應(yīng)性強⑷滿足特殊連接要求8.1焊接的工藝基礎(chǔ)

焊接的特點與應(yīng)用焊接在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：⑴制造金屬結(jié)構(gòu)件

焊接方法廣泛應(yīng)用于各種金屬結(jié)構(gòu)件的制造，如橋梁、船舶、壓力容器、化工設(shè)備、車輛、礦山機械及飛行器等。⑵制造機器零件和工具焊接件具有剛性好、改型快、周期短、成本低的優(yōu)點，適合于單件小批量生產(chǎn)加工各種機器零件和工具，如機床機架和床身、大型齒輪和飛輪、各種切削工具。⑶焊接修復(fù)焊接件具有剛性好、改型快、周期短、成本低的優(yōu)點，適合于單件小批量生產(chǎn)加工各種機器零件和工具，如機床機架和床身、大型齒輪和飛輪、各種切削工具?？死斠朗?.1焊接的工藝基礎(chǔ)

焊接的特點與應(yīng)用8.1焊接的工藝基礎(chǔ)

接頭的組織與性能焊縫接頭：指兩個或兩個以上零件用焊接組合的接點；或指兩個或兩個以上零件用焊接方法連接的接頭。焊接接頭的組成：焊接接頭有焊縫區(qū)、熔合區(qū)、熱影響區(qū)三部分組成。焊縫兩側(cè)因熱作用而導(dǎo)致母材的組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域稱為熱影響區(qū)。焊縫和母材的交界線稱為熔合線，熔合線兩側(cè)有一個比較窄小的焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū)，稱為熔合區(qū)。1.焊縫接頭的組織8.1焊接的工藝基礎(chǔ)

接頭的組織與性能熔合區(qū)：也稱半熔化區(qū)，化學(xué)成分不均勻，金屬組織晶粒粗大，其力學(xué)性能最差。熱影響區(qū)：根據(jù)熱影響區(qū)各點溫度不同，故其可分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)等。2.熱影響區(qū)及熔合區(qū)的組織與性能a)b)圖8-2低碳鋼焊接接頭的組織變化示意圖8.1焊接的工藝基礎(chǔ)

接頭的組織與性能過熱區(qū)：金屬被加熱到Ac3以上100～200℃至固相線溫度區(qū)間，奧氏體晶粒急劇長大，冷卻后產(chǎn)生晶粒粗大的過熱組織，因而其塑性及韌性很低，容易產(chǎn)生焊接裂紋。a)b)圖8-2低碳鋼焊接接頭的組織變化示意圖部分相變區(qū)：金屬被加熱到Ac1～Ac3溫度區(qū)間，珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，晶粒細化；部分鐵素體來不及轉(zhuǎn)變，冷卻后晶粒大小不均勻，其力學(xué)性能較差。熱影響區(qū)正火區(qū)：金屬被加熱到Ac3至Ac3以上100～200℃區(qū)域，金屬發(fā)生重結(jié)晶，冷卻后得到均勻而細小的鐵素體和珠光體組織，其力學(xué)性能優(yōu)于母材。8.1焊接的工藝基礎(chǔ)

接頭的組織與性能⑴加強對焊縫金屬的保護，防止焊接時各種雜質(zhì)進入焊接區(qū)。⑵合理選擇焊接方法和焊接工藝，盡量使熔合區(qū)和熱影響區(qū)減至最小。⑶對焊件進行整體或局部熱處理，以消除焊件應(yīng)力，細化晶粒，提高焊接接頭的性能。3.改善焊接接頭金屬組織及性能的措施8.2常用的焊接方法

焊接方法分類焊接的分類：

按焊接過程中金屬所處狀態(tài)及工藝特點，分為熔化焊、壓焊和釬焊三大類。熔化焊：利用局部加熱的方法將聯(lián)接處的金屬加熱至熔化狀態(tài)而完成的焊接方法。壓焊：利用焊接時施加一定壓力而完成焊接的方法。釬焊：把比被焊金屬熔點低的釬料金屬加熱熔化至液態(tài)，然后使其滲透到被焊金屬接縫的間隙中而達到結(jié)合的方法。8.2常用的焊接方法

焊接方法分類焊接的分類熔焊用得最廣泛8.2常用的焊接方法

焊接方法分類硬釬焊軟釬焊8.2常用的焊接方法

焊接方法分類8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊

焊條電弧焊是熔焊的一種，是利用電弧產(chǎn)生的熱量來熔化焊條和部分工件，從而使兩塊金屬連成一體的手工操作的焊接方法。1.焊接過程焊工手握焊鉗進行焊接，在電弧高熱作用下，被焊金屬局部熔化，在電弧的吹力作用下，被焊金屬上形成了熔池。焊條端部在電弧的作用下不斷被熔化，形成熔滴，熔滴借重力和電弧氣體吹力的作用逐漸過渡到熔池當(dāng)中，隨著電弧的向前移動，熔池尾部液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶，最終形成焊縫。圖8-4焊條電弧焊過程示意圖8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊2.焊接電弧電弧的形成：焊接電弧是由兩個電極之間強烈而持久的氣體放電所形成的。先將焊條與焊件瞬時接觸，發(fā)生短路，致使接觸點處溫度急劇升高并熔化，甚至部分發(fā)生蒸發(fā)。焊條迅速提起，在兩電極間的電場作用下，產(chǎn)生了熱電子發(fā)射。飛速的電子撞擊焊條端頭與焊件間的空氣，使之電離成正離子和負離子。這些帶電質(zhì)點的定向運動形成了焊接電弧。

a)焊條末端與工件接觸

b)拉開焊條

c)引燃電弧圖8-5焊接電弧的產(chǎn)生及電弧構(gòu)造陰極區(qū)弧柱區(qū)陽極區(qū)電弧的組成及熱量分布：焊接電弧分三個區(qū)域，陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)。8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊2.焊接電弧電弧的極性與應(yīng)用：采用直流弧焊機焊接時，焊件接電源正極，焊條接負極稱為正接法；反之為反接法。正接時，工件上熱量較大，可保證有較大的熔深，用于厚件焊接；反接法用于薄板和有色金屬焊接如圖8-6所示。采用交流弧焊機焊接時，不存在正、反接法的問題。圖8-6直流電焊機的接線法a）正接法b)反接法8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊3.焊條電弧焊設(shè)備直流弧焊機直流弧焊機分焊接發(fā)電機和弧焊整流器兩部分。①焊接發(fā)電機：由交流電動機和直流電焊發(fā)電機同軸組裝而成。采用焊接發(fā)電機焊接時電弧穩(wěn)定，能適應(yīng)各種焊條，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噪音大，成本高。②弧焊整流器：弧焊整流器是一種將交流電通過整流器轉(zhuǎn)換為直流電的直流弧焊機?；『刚髌鳑]有旋轉(zhuǎn)部分，結(jié)構(gòu)簡單，噪音小，維修容易，使用已趨普遍。交流弧焊機結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、節(jié)省電能、使用可靠且維修方便。缺點是電弧不夠穩(wěn)定。交流弧焊機是一種常用的焊條電弧焊設(shè)備。圖8-7交流弧焊機原理圖8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊4.焊條電弧焊使用的焊條⑴焊條的組成及其作用手工焊焊條由焊芯和涂料（藥皮）組成。目前在焊接生產(chǎn)中廣泛使用的基本上都是厚藥皮焊條。焊芯是焊條中被藥皮包覆的金屬芯。焊芯用鋼絲通常采用焊接專用鋼絲，它起導(dǎo)電和填充金屬的作用。藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層，由礦石粉和鐵合金粉等原料按一定比例配制而成。它起穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、粘結(jié)等作用。圖8-8焊條組成示意圖8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊4.焊條電弧焊使用的焊條⑵焊條的分類根據(jù)藥皮的性質(zhì)及其作用，焊條分為酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條的藥皮中含有大量的TiO2、SiO2等酸性造渣物及一定數(shù)量的碳酸鹽等，熔渣氧化性強，熔渣堿度系數(shù)小于1。具有良好的工藝性能，交直流電源均可使用，但焊縫的力學(xué)性能，尤其是塑性、韌度，不如用堿性焊條焊接的焊縫好，故用于一般結(jié)構(gòu)件的焊接。堿性焊條的藥皮中含有大量的堿性造渣物，并含有一定數(shù)量的脫氧劑和滲合金劑。堿性焊條由于藥皮中含有較多的螢石，電弧穩(wěn)定性差，一般多采用直流反接，只有當(dāng)藥皮中含有較多量的穩(wěn)孤劑時，才可以交、直流兩用。堿性焊條一般用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)，如承受動載荷或剛件較大的結(jié)構(gòu)。8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊4.焊條電弧焊使用的焊條⑵焊條的選用通常選用焊條時應(yīng)考慮以下原則：根據(jù)被焊結(jié)構(gòu)的化學(xué)成分和性能要求選擇相應(yīng)的焊條種類。對承受動載荷、沖擊載荷或形狀復(fù)雜，厚度、剛度大的焊件，應(yīng)選用堿性焊條；若被焊件在腐蝕性介質(zhì)中工作，則應(yīng)選用不銹鋼焊條。根據(jù)焊件的工作條件和結(jié)構(gòu)特點選用焊條。如對于立焊、仰焊可選用全位置焊接的焊條；如果焊接部位無法清理干凈時，則應(yīng)選用酸性焊條等。在酸性焊條和堿性焊條都能滿足要求的情況下，應(yīng)盡量選用酸性焊條；若需提高焊縫質(zhì)量，則應(yīng)選用堿性焊條。8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊5.焊條電弧焊的焊接工藝⑴焊接接頭形式對接接頭在各種焊接結(jié)構(gòu)中它是采用最多的一種接頭形式。角接接頭這種接頭受力狀況不太好，常用于不重要的結(jié)構(gòu)中。T形接頭一件之端面與另一件表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭，叫作T形接頭。搭接接頭根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式和對強度的要求，分為不開坡口、圓孔內(nèi)塞焊和長孔內(nèi)角焊三種形式。圖8-9常用焊接接頭形式a)對接接頭b)角接接頭c)T形接頭d)搭接接頭8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊5.焊條電弧焊的焊接工藝表8-1焊條電弧焊常用坡口形式、尺寸及標(biāo)注方法注：表圖中δ為板厚，P為鈍邊高度，α為坡口角度，b為間隙。⑵焊縫坡口的基本形式對接板材厚度在6mm以下時一般不開坡口，只需在接口處留有一定間隙，以保證焊透。對于較厚的工件，為了使焊條能深入到接頭底部引弧，保證焊透，焊前應(yīng)把接頭處加工成所需要的幾何形狀，成為坡口。8.2常用的焊接方法

焊條電弧焊5.焊條電弧焊的焊接工藝⑶焊縫的空間位置種類可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種。平焊操作方便，易保證焊接質(zhì)量，生產(chǎn)率高，是首選的焊接方法；橫焊時易產(chǎn)生咬邊、焊瘤及未焊透等缺陷；仰焊的焊縫成形困難，最不易操作。所以，立焊、橫焊、仰焊盡可能避免采用。圖8-10焊接位置a)平焊b)立焊c)橫焊d)仰焊8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊1.埋弧焊的工作原理及特點⑴埋弧自動焊的工作原理電弧在焊劑層下燃燒，并進行焊接的方法叫埋弧焊。圖8-11埋弧自動焊示意圖

焊絲送入顆粒狀的焊劑下，與焊件產(chǎn)生電弧，使焊絲和焊件熔化形成熔池，熔池金屬結(jié)晶成為焊縫，部分焊劑熔化形成熔渣，并在電弧區(qū)域形成一封閉空間，液態(tài)熔池凝固后成為渣殼，覆蓋在焊縫金屬上面。8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊1.埋弧焊的工作原理及特點⑵埋弧自動焊的優(yōu)點所用的焊接電流大，相應(yīng)輸入功率較大。焊接速度高。焊劑的存在不僅能隔開熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢凝固。在有風(fēng)的環(huán)境中焊接時，埋弧焊的保護效果比其他電弧焊方法好。自動焊接時，焊接參數(shù)可通過自動調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定。沒有電弧光輻射，勞動條件較好。但是由于受小車運行軌跡限制及采用固態(tài)顆粒焊劑，所以埋弧焊不如焊條電弧焊靈活，不適用于焊接短小、彎曲的焊縫及空間焊縫。小車式埋弧焊機8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊埋弧焊小車懸臂式埋弧焊機（CZ系列焊接操作機）懸臂式埋弧焊機8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊2.埋弧自動設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理⑴埋弧焊電源埋弧焊電源可以用交流(弧焊變壓器)、直流(弧焊發(fā)電機或弧焊整流器)或交直流并用。一般直流電源用于小電流范圍、快速引弧、短焊縫、高速焊接，所采用焊劑的穩(wěn)弧性較差及對焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定性有較高要求的場合。采用交流電源時，焊絲熔敷率及焊縫熔深介于直流正接和反接之間，而且電弧的磁偏吹最小。因而交流電源多用于大電流埋弧焊和采用直流時磁偏吹嚴(yán)重的場合。8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊2.埋弧自動設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理⑵埋弧焊機半自動埋弧焊機主要功能是：將焊絲通過軟管連續(xù)不斷地送入電弧區(qū)；傳輸焊接電流；控制焊接起動和停止；向焊接區(qū)鋪施焊劑。自動埋弧焊機主要功能是：連續(xù)不斷地向焊接區(qū)送進焊絲，傳輸焊接電流，使電弧沿接縫移動，控制電弧的主要參數(shù)，控制焊接的起動與停止，向焊接區(qū)鋪施焊劑，焊接前調(diào)節(jié)焊絲端位置。8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊2.埋弧自動設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理⑶埋弧焊輔助設(shè)備焊接夾具工件變位設(shè)備焊機變位設(shè)備焊縫成形設(shè)備焊劑回收輸送設(shè)備8.2常用的焊接方法

埋弧自動焊3.埋弧焊的焊接材料⑴焊絲埋弧焊所用焊絲有實芯焊絲和藥芯焊絲兩類焊絲直徑的選擇依用途而定。半自動埋弧焊用的焊絲較細，一般直徑為3.2、4、2.8mm，以便能順利地通過軟管，并且使焊工在操作中不會因焊絲的剛度而感到困難。自動埋弧焊一般使用直徑3～6mm的焊絲，以充分發(fā)揮埋弧焊的大電流和高熔敷率的優(yōu)點。⑵焊劑焊劑是顆粒狀可熔化的物質(zhì)，其作用相當(dāng)于焊條的涂料熔煉焊劑燒結(jié)焊劑陶質(zhì)焊劑8.2常用的焊接方法

氣體保護焊以外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧及焊接區(qū)的電弧焊方法，稱為氣體保護焊。根據(jù)所用保護氣體不同，常見的氣體保護焊有氬弧焊和二氧化碳氣體保護焊等。1.氬弧焊氬弧焊技術(shù)是在普通電弧焊的原理基礎(chǔ)上，利用氬氣對金屬焊材的保護，通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態(tài)形成溶池，使被焊金屬和焊材達到冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)。按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。兩者區(qū)別：熔化極氬弧焊的焊絲作電極，并被不斷熔化填入熔池，冷凝后形成焊縫；非熔化極氬弧焊的焊絲不熔化，只起填充作用，利用保護氣體隔絕空氣焊接。8.2常用的焊接方法

氣體保護焊1.氬弧焊⑴非熔化極氬弧焊非熔化極氬弧焊（又稱為鎢極氬弧焊）的電極只起發(fā)射電子、產(chǎn)生電弧的作用，本身不熔化，因此常采用熔點較高的鈰鎢棒或釷鎢棒制作。圖8-12熔化極氬弧焊示意圖

焊鋼材時，常采用直流正接。在焊接鋁、鎂及其合金時，則采用交流焊接。即利用負半周時質(zhì)量較大的氬正離子撞擊焊件，使熔池表面極易形成的而又難以清除的高熔點氧化膜破碎，以利于焊件的焊合，同時又可利用正半周的冷卻作用，減少鎢極的燒損。8.2常用的焊接方法

氣體保護焊1.氬弧焊⑵熔化極氬弧焊焊絲通過絲輪送進，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電，在母材與焊絲之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和母材熔化，并用惰性氣體氬氣保護電弧和熔融金屬來進行焊接的。

最常用的惰性氣體是氬氣。氬氣是一種比較理想的保護氣體，比空氣密度大25%，在平焊時有利于對焊接電弧進行保護，降低了保護氣體的消耗。非熔化極氬弧焊示意圖8.2常用的焊接方法

氣體保護焊2.二氧化碳氣體保護焊利用CO2氣體（有時采用CO2+O2混合氣體）作為保護介質(zhì)的熔化極氣體保護焊。

主要優(yōu)點有：焊接生產(chǎn)率高焊接成本低焊接變形小焊接質(zhì)量較高適用范圍廣操作簡便由于CO2是氧化性氣體，在電弧高溫作用下能分解為CO和[O]，使鋼中的C、Mn、Si及其合金元素?zé)龘p，降低焊縫的力學(xué)性能，且能導(dǎo)致氣孔和金屬的飛濺，故它不適用于焊接有色金屬和高合金鋼。8.2常用的焊接方法

氣焊

利用氧氣與可燃性氣體（最常用的是乙炔氣）混合燃燒產(chǎn)生的高溫火焰，熔化金屬，進行焊接的一種焊接加工方法。

最常用的是氧一乙炔焊。氣焊設(shè)備簡單、操作靈活方便、不需電源，但氣焊火焰溫度較低（最高3150℃），且熱量較分散，生產(chǎn)率低，工件變形大，所以應(yīng)用不如電弧焊廣泛。氣焊主要用于焊接厚度在3mm以下的薄鋼板，銅、鋁等有色金屬及其合金，低熔點材料以及鑄鐵焊補等。氣焊設(shè)備由氧氣瓶、乙炔瓶、減壓器、回火保護器及焊炬等組成。

8.2常用的焊接方法

電阻焊1.點焊點焊是利用柱狀銅合金電極，在搭接工件接觸面之間形成焊點，從而將工件連接在一起的焊接方法。利用電流通過工件接頭處產(chǎn)生的電阻熱加熱，并對焊件施加壓力實現(xiàn)連接的一種壓焊。按接頭形式不同，電阻焊可分為點焊、縫焊、對焊等。圖8-14電阻點焊示意圖

工件接觸面的接觸電阻較大，產(chǎn)生的電阻熱使該處溫度迅速升高，金屬熔化，形成液態(tài)熔核。斷電后，應(yīng)繼續(xù)保持或加大壓力，使熔核在壓力下凝固結(jié)晶，形成組織致密的焊點。在電極和工件接觸處，因為銅的導(dǎo)熱性好，又通水冷卻，所以溫度較低，不會焊合。點焊可焊接低碳鋼、不銹鋼、銅合金、鋁鎂合金等。廣泛應(yīng)用于電子、儀表等工業(yè)，也大量用于機車車輛、飛機等制造業(yè)中。電阻焊機8.2常用的焊接方法

電阻焊縫焊機油箱縫焊加工8.2常用的焊接方法

電阻焊8.2常用的焊接方法

電阻焊2.縫焊用圓盤狀旋轉(zhuǎn)的電極，工件裝配成搭接或?qū)拥慕宇^形式，置于兩滾輪電極之間，電極壓緊焊件并轉(zhuǎn)動，配合連續(xù)或斷續(xù)送電，以形成連續(xù)焊縫的焊接方法。

縫焊焊縫密封性好，主要用于制造有密封性要求的薄壁結(jié)構(gòu)，如油箱、小型容器與管道等。但因縫焊過程分流嚴(yán)重，焊接相同板厚的工件時，焊接電流應(yīng)為點焊的1.5～2倍，因此需要使用大功率的焊機。圖8-15電阻縫焊示意圖8.2常用的焊接方法

電阻焊3.對焊把兩工件端面相對放置，利用焊接電流加熱，然后加壓完成兩工件整個斷面焊接的電阻焊方法。包括電阻對焊及閃光對焊兩種。電阻對焊電阻對焊是將工件裝配成對接形式，加預(yù)壓力使端面緊密接觸，通電后，利用接觸面產(chǎn)生的電阻熱將其加熱至塑性狀態(tài)（碳鋼1000～1250℃），然后施加壓力，并同時斷電，使端面產(chǎn)生一定塑性變形，進行再結(jié)晶和相互擴散，從而實現(xiàn)連接。電阻對焊的優(yōu)點是接頭比較光滑，毛刺少，操作過程簡單。8.2常用的焊接方法

電阻焊3.對焊閃光對焊將工件裝配成對接形式后外移，通電并使其端面緩慢接觸，開始只有某些點接觸，強電流通過這些點被迅速加熱熔化，在大電流產(chǎn)生的電磁力的作用下，液體金屬發(fā)生爆破，以火花的形式從接觸處飛出，形成閃光；繼續(xù)緩慢送進工件，保持一定的閃光時間，待工件端面全部被加熱熔化后，迅速施加軸向壓力并切斷電源，使工件產(chǎn)生塑性變形而形成對接接頭。閃光對焊的優(yōu)點是接頭質(zhì)量好，強度高，焊前對端面的要求低。缺點是金屬損耗量較大、閃光火花易濺污周圍環(huán)境和設(shè)備，焊后接頭處有毛刺需要加工清理。8.2常用的焊接方法

釬焊

釬焊是一種母材不熔化，靠熔化的釬料或液相把母材連接起來的方法，釬料與母材界面上可能會發(fā)生的諸如溶解、浸潤、擴散、化合之類的相互作用。1.釬焊的分類

軟釬焊釬料熔點低于450℃，接頭強度較低，一般低于70MPa，所以只用于釬焊受力不大、工作溫度較低的工作。圖8-16釬焊過程示意圖a)在接頭處安置釬料，并對焊件和釬料進行加熱b)釬料熔化并開始流入釬縫間隙c)釬料填滿整個釬縫間隙，凝固后形成釬焊接頭硬釬焊釬料熔點高于450攝氏度，接頭強度較高，在200MPa以上。硬釬料主要用于受力相對較大或工作溫度較高的鋼鐵、銅合金以及異種材料工件的焊接。8.2常用的焊接方法

釬焊2.釬焊的特點

釬焊加熱溫度較低，母材的組織和機械性能變化很小，變形也很小，接頭光滑平整，容易保證工件的尺寸精度?？捎糜诮Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、開敞性差的工件，并可一次完成多縫、多零件的連接。容易實現(xiàn)異種金屬、金屬與非金屬材料的連接。對熱源要求較低，工藝過程簡單。釬焊接頭強度一般比較低，尤其動載強度較低，允許的工作溫度較低。焊前裝配要求較高，且釬料價格較貴。8.3常用金屬材料的焊接

金屬材料的焊接性1.焊接性的概念

指材料在—定焊接技術(shù)條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。2.材料焊接性的評價

碳當(dāng)量是把鋼中的合金元素(包括碳)的含量，按其作用換算成碳的相對含量。當(dāng)CE＜0.4%時，鋼材的塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。在一般的焊接技術(shù)條件下，焊接接頭不會產(chǎn)生裂紋，但對厚大件或在低溫下焊接，應(yīng)考慮預(yù)熱；當(dāng)CE在0.4～0.6%時，鋼材的塑性下降，淬硬傾向逐漸增加，焊接性較差。焊前工件需適當(dāng)預(yù)熱，焊后注意緩冷，才能防止裂紋；當(dāng)CE＞0.6%時，鋼材的塑性變差。淬硬傾向和冷裂傾向大，焊接性更差。工件必須預(yù)熱到較高的溫度，要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的技術(shù)措施，焊后還要進行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?.3常用金屬材料的焊接

碳鋼及合金鋼焊接1.低碳鋼的焊接

焊接時，一般不需要采用預(yù)熱等工藝措施，焊接性優(yōu)良。但對于厚度大于50mm，或低溫環(huán)境下焊接較大剛度結(jié)構(gòu)時，焊接過程會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，因此焊前應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱，焊后要進行去應(yīng)力退火。對于電渣焊構(gòu)件，焊后要進行正火處理，以改善焊接接頭的粗大組織。焊接材料及工藝的選擇主要應(yīng)保證焊接接頭與母材等強度。如采用焊條電弧焊，對一般結(jié)構(gòu)，可選用酸性焊條；對承受動載結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、厚板結(jié)構(gòu)或低溫下焊接，應(yīng)選用堿性焊條。8.3常用金屬材料的焊接

碳鋼及合金鋼焊接2.中、高碳鋼的焊接為保證焊后不產(chǎn)生裂紋，并具有良好的力學(xué)性能，通常采取以下技術(shù)措施：⑴焊前預(yù)熱、焊后緩冷⑵盡量選用抗裂性好的堿性低氫焊條，也可選用比母材強度等級低一些的焊條，以提高焊縫的塑性。⑶選擇合適的焊接方法和規(guī)范，降低焊件冷卻速度。3.普通低合金鋼的焊接常溫下焊接，不用復(fù)雜的技術(shù)措施，便可獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。當(dāng)施焊環(huán)境溫度較低或焊件厚度、剛度較大時，則應(yīng)采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)工件厚度和環(huán)境濕度進行考慮。8.3常用金屬材料的焊接

有色金屬及其合金的焊接1.鋁及鋁合金的焊接1）焊接的困難鋁容易氧化成Al2O3；鋁及鋁合金液態(tài)時能吸收大量的氫氣，但固態(tài)幾乎不溶解氫，熔入的氫大量析出，使焊縫易產(chǎn)生氣孔；鋁的熱導(dǎo)率為鋼的4倍，熱量散失快，需要能量大或密集的熱源；鋁的線膨脹系數(shù)為鋼的2倍，凝固時收縮率達6.5%，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形，并可能產(chǎn)生裂紋；鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時，無塑性過程及顏色的變化，因此，操作時容易造成溫度過高、焊縫塌陷、燒穿等缺陷。8.3常用金屬材料的焊接

有色金屬及其合金的焊接1.鋁及鋁合金的焊接2）焊接的方法常用氬弧焊、氣焊、電阻焊和釬焊等方法。無論采用哪種焊接方法，焊前都必須進行氧化膜和油污的清理。8.3常用金屬材料的焊接

有色金屬及其合金的焊接2.銅及銅合金的焊接1）焊接的困難銅及銅合金的導(dǎo)熱性很強，熱量很快傳導(dǎo)出去，導(dǎo)致金屬難以熔化，以致填充金屬與母材不能很好的熔合；銅及銅合金的線膨脹系數(shù)及收縮率都較大，且導(dǎo)熱性好，使焊接熱影響區(qū)變寬，導(dǎo)致焊件易產(chǎn)生變形；銅及銅合金在高溫液態(tài)下極易氧化，生成氧化銅與銅形成易熔共晶體沿晶界分布，使焊縫的塑性和韌度顯著下降，易引起熱裂紋；銅在液態(tài)時能溶解大量氫，而凝固時，溶解度急劇下降，熔池中的氫氣來不及析出形成氣孔。同時，殘留的氫與氧化亞銅反應(yīng)析出水蒸汽，水蒸汽以很高的壓力分布在顯微空隙中導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生所謂氫脆現(xiàn)象。

焊接銅及其合金較理想的方法是氬弧焊。對質(zhì)量要求不高時，也常采用氣焊，焊條電弧焊和釬焊等。8.4常見焊接缺陷及檢驗

常見焊接缺陷1.焊接變形產(chǎn)生的主要原因是焊件不均勻地局部加熱和冷卻。焊接時，焊件僅在局部區(qū)域被加熱到高溫，離焊縫愈近，溫度愈高，膨脹也愈大。但是，加熱區(qū)域的金屬因受到周圍金屬阻止，不能自由膨脹；而冷卻時又受周圍金屬的牽制不能自由地收縮。因此這部分加熱的金屬存在拉應(yīng)力，而其他部分的金屬則存在與之平衡的壓應(yīng)力。當(dāng)這些應(yīng)力超過金屬的屈服極限時，將產(chǎn)生焊接變形；當(dāng)超過金屬的強度極限時，則會出現(xiàn)裂縫。8.4常見焊接缺陷及檢驗

常見焊接缺陷2.焊縫的外部缺陷⑴焊縫增強過高當(dāng)焊接坡口的角度開得太小或焊接電流過小時，均會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。焊件焊縫的危險平面已從M-M平面過渡到熔合區(qū)的N-N平面，由于應(yīng)力集中易發(fā)生破壞，因此，為提高壓力容器的疲勞壽命，要求將焊縫的增強高鏟平。⑵焊縫過凹因焊縫工作截面的減小而使接頭處的強度降低。⑶焊縫咬邊在工件上沿焊縫邊緣所形成的凹陷叫咬邊。它不僅減少了接頭工作截面，而且在咬邊處造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。⑷焊瘤熔化金屬流到溶池邊緣未溶化的工件上，堆積形成焊瘤，它與工件沒有熔合。焊瘤對靜載強度無影響，但會引起應(yīng)力集中，使動載強度降低。⑸燒穿燒穿是指部分熔化金屬從焊縫反面漏出，甚至燒穿成洞，它使接頭強度下降。圖8-18焊縫增高過強圖8-19焊縫過凹圖8-20焊縫的咬邊圖8-21焊瘤圖8-22燒穿8.4常見焊接缺陷及檢驗

常見焊接缺陷3.焊縫的內(nèi)部缺陷⑴未焊透與未熔合未焊透是指焊接時接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象。未熔合是指熔焊時，焊縫與母材之間或焊縫與焊縫之間未完全熔化結(jié)合的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：焊接電流過?。缓附铀俣冗^快；未開坡口或坡口角度太??；鈍邊太厚，間隙過窄；焊條直徑選擇不當(dāng)，焊條角度不對等。⑵夾渣與氣孔氣孔是指焊接時，熔池中的氣泡在凝固時沒能逸出而殘留下來所形成的空穴。夾渣是指焊后殘留在焊縫中的焊渣。產(chǎn)生原因：被焊工件焊前清理不干凈；焊接材料化學(xué)成分不對；焊接速度過快、電流過??；操作不當(dāng)?shù)取?.4常見焊接缺