机械制造技术第07次课-第三章

前次课回顾 第三章 焊接 第一节 熔焊 1、焊条电弧焊的焊接过程 2、焊条电弧焊的冶金过程及特点 1、冶金过程及其特点 2、保证焊缝质量的措施 3、焊条 1、焊条的组成和作用 2、焊条的分类和型号、牌号 3、焊条的选用原则 4、焊接接头的组织性能 1、焊接工件上温度的变化与分布 2、焊接接头金属组织与性能的变化 5、焊接的应力与变形 1、应力和变形产生的原因及变形的分类 2、减小焊接应力和变形的措施 本次课内容 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 1、埋弧自动焊 2、气体保护焊 3、电渣焊 4、电子束焊 5、激光焊 第二节 常用金属的焊接性能 一、金属的焊接性 二、结构钢的焊接 三、铸铁的焊补 四、有色金属的焊接 焊条电弧焊的几个主要焊接动作：引弧 、 送进焊条 、 移动电弧 。 手工焊 、 半自动焊 、自动焊 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 1、埋弧自动焊 1) 工作原理 2) 特点 电流大，生产率高 埋弧，焊缝质量高 无坡口，无焊条头，无飞溅，节材 劳动条件得到改善 3) 应用 平焊位置 长焊缝或环形焊缝 中、厚板 图 3埋弧焊接原理 1 电弧； 2 母材； 3 焊剂； 4 焊丝； 5 焊剂漏斗 6 导电嘴； 7 熔渣； 8 熔池； 9 渣壳； 10 焊缝 利用外加气体保护电弧和熔池的电弧焊 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 2、气体保护焊 1) 氩弧焊 （ 1） 工作原理 利用氩气作为保护气体的电弧焊 钨极氩弧焊 ， 3 熔化极氩弧焊 ， 25图 3钨极氩弧焊原理 示意图 (电流大 ) 1 惰性气体； 2 喷嘴； 3钨电极； 4 电弧； 5 熔池；6 焊缝金属； 7 母材； 8焊丝； 9 导电嘴 图 3熔化极氩弧焊原理示意图 (电流小 ) 1 母材； 2 电弧； 3 焊丝； 4 导电嘴； 5 喷嘴； 6送丝轮； 7 保护气体； 8熔池； 9 焊缝金属 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 2、气体保护焊 1) 氩弧焊 （ 2） 特点 焊接工艺性好：明弧 ， 可观察电弧和熔池；电弧燃烧稳定 ， 无飞溅 ， 焊缝美观；可进行全位置焊接 。 成本较高 。 主要焊接合金钢 、 易氧化的有色金属及锆 、钽 、 钼等稀有金属等 。 氩气只起保护作用 ， 焊接过程中没有冶金反应 ， 故焊前须清理接头表面 ， 以免杂质或氧化物留在焊缝内 。 质量好：热量集中 ， 熔池小 ， 热影响区小 ， 焊后变形小 。 利用外加气体保护电弧和熔池的电弧焊 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 2、气体保护焊 利用 2) 生产率高： 自动送丝 ， 电流密度高 ， 焊接速度快 ， 生产率比焊条电弧焊高 13倍 。 薄壁构件焊缝质量高： 电弧热量集中 ， 热影响区小；另外 ， 焊缝含氢量低： 分解后与 应用： 可进行全位置焊接 ， 操作灵活；主要焊接 30 低合金钢；不能焊接易氧化金属 。 缺点： 弧光强 ， 烟雾大 ， 易产生气孔 、 飞溅 ， 一般直流反接 。 利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源来进行焊接的方法 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 3、电渣焊 20 40 2000 电渣焊过程示意图 1 焊件； 2 金属熔池； 3 渣池； 4 导电嘴； 5 焊丝； 6 水冷强迫成形装置； 7 引出板； 8 熔滴； 9 焊缝； 10 引弧板 1) 工作原理 利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源来进行焊接的方法 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 3、电渣焊 2) 特点 很厚的工件可一次焊接 。 常焊的板厚约在 40 500 生产率高 ， 成本低 ， 消耗的焊接材料少 。 焊缝质量高 ， 焊缝金属比较纯净 。 一般无气孔和夹渣等缺陷；产生裂纹的可能性小 。 焊后需热处理 。 焊接速度缓慢 ， 高温时间长 ， 引起晶粒粗大 。 一般要求焊后进行正火或回火热处理 。 焊缝冷却速度慢 ， 焊接应力小 ， 适于塑性较差的中碳钢 、合金结构钢和铸铁等材料的立焊 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 4、电子束焊 利用加速和聚焦的电子束轰击焊件时所产生的热能进行焊接的方法 。 1) 工作原理 160000 km/s 2500 图 3真空电子束焊机组成 1 高压电源系统； 2 控制系统 利用加速和聚焦的电子束轰击焊件时所产生的热能进行焊接的方法 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 4、电子束焊 2) 特点 在真空中进行焊接 ， 焊缝金属的纯度较高 。 适于焊接易氧化金属和内部需保持真空度及密封件焊接 。 热源能量密度高 ， 熔透性强 ， 焊缝深宽比达 50： 1。 可实现一次焊成厚板 。 也可焊接钛 、 钽 、 铌 、 锆等难熔金属 。 焊接速度快 ， 热影响区窄 ， 焊接变形小 ， 可对精加工后的零件进行焊接 。 电子束参数可控范围大 ， 板厚可在 00化 。 被焊工件尺寸及形状受真空室体积的限制 ， 电子束产生的 利用聚焦的激光束轰击焊件接缝时所产生的热能进行焊接的方法 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 5、激光焊 1) 工作原理 利用原子受激辐射原理 ， 使物质受激而产生波长均一 、方向一致和强度很高的光束称为激光 。 激光具有单色性好 、方向性好和能量密度高等特点 。 图 3激光焊机组成 利用聚焦的激光束轰击焊件接缝时所产生的热能进行焊接的方法 。 第一节 熔焊 六、其他熔焊方法介绍 5、激光焊 2) 特点 光斑直径小 （ 10， 功率密度高 （ 1013W/， 焊接速度快 （ 缝焊 10m/点焊小于 10， 焊件不易氧化 ， 焊件变形小 ， 可焊接精密零件 、 热敏零件 、 高熔点金属 、 陶瓷等非金属材料 。 可达性好 。 激光能反射 、 透射 ， 能量衰减小 ， 可进行远距离或一些难以接近部位的焊接 。 激光能穿透透明体 ，适于在密封的玻璃容器内焊接铍合金等剧毒材料 。 激光焊不需要真空室 ， 无 设备投资大 ， 成本高；不适宜焊接反射率高的金属 。 金属材料的焊接性 ， 是指被焊金属在采用一定的焊接方法 、 焊接材料 、 工艺参数及结构型式条件下 ， 获得优质焊接接头的难易程度 。 焊接性不是一成不变的 。 第二节 常用金属的焊接性能 一、金属的焊接性 1、焊接性的概念 焊接性包括两个方面： 工艺焊接性： 金属获得优良 致密、无缺陷接头的能力。 使用焊接性： 接头在使用中 的可靠性，如机械性能等。 2、估算钢材焊接性的方法 影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。常用碳当量估算。 15)()(6)(5)()()()( 1) 低碳钢的焊接 含碳量 可焊性良好 。不需要特殊的工艺措施。 厚度大于 50用大电流多层焊，焊后去应力退火 低温环境下 焊接较大刚度结构时，焊前应预热。 焊接方法： 各种焊接方法均可，如焊条电弧焊等 焊条电弧焊 焊条 ：一般结构件，选用 要结构件 /厚结构件，选用 埋弧自动焊 焊丝 用 08 第二节 常用金属的焊接性能 二、结构钢的焊接 1、碳钢的焊接 2) 中碳钢的焊接 含碳量越高，可焊性越差。 含碳量 =（ %。 热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝， 中碳钢为易淬火钢。 焊缝金属热裂缝倾向较大 。母材含 S、 材熔化使焊缝在相变前就可能产生裂缝。 焊前须预热 400 以下，焊后缓冷 。以减小热应力，避免淬硬组织。 一般采用 低氢型焊条 进行 焊条电弧焊 ，焊接采用 细焊条、小电流、开坡口、多层焊 ，以降低焊缝中 第二节 常用金属的焊接性能 二、结构钢的焊接 1、碳钢的焊接 3) 高碳钢的焊接性 C， 可焊性更差 。 一般只限于 焊补 修理。 1） 低合金高强度结构钢（ 460）的焊接 焊前为热轧或正火状态，强度级别低 /高的焊接性好 /差。 焊接特点 热影响区的淬硬倾向： 强度级别越高，淬硬倾向越大。 焊接接头的裂缝倾向： 热裂倾向不大： 因焊件中常含的 作用。 冷裂倾向较大： 液态合金钢容易吸收氢，在含氢量、淬硬组织及应力的共同作用下，可能产生冷裂。 强度级别高或厚板焊接或低温焊接，焊前预热 150 以下 第二节 常用金属的焊接性能 二、结构钢的焊接 2、合金结构钢的焊接 第二节 常用金属的焊接性能 二、结构钢的焊接 2、合金结构钢的焊接 2）合金调质钢等合金结构钢 （ s=490980)的焊接 焊前为调质状态，焊接性差；强度级别越高，焊接性越差 焊接性能与中碳钢相似：热影响区的淬硬倾向大，易产生冷裂纹；焊缝产生热裂纹的倾向大。 焊前预热 350 以下，焊后缓冷。 3）珠光体耐热钢 的焊接 焊前为正火加回火状态，组织为珠光体为或（珠光体和少量铁素体） 焊接性能与低合金 合金高强度结构钢 相似，但冷裂倾向大。 焊前预热 400 以下，焊后高温回火。 珠光体耐热钢 : 主要合金元素为 等，常见牌号有 12 1) 易产生白口组织（ 淬硬组织（ M） 熔合区易产生白口组织和淬硬组织。 2) 易产生裂纹 铸铁强度低、塑性差，接头易产生裂纹。 3) 易产生气孔 铸铁含碳量高，焊接时产生的 4) 一般采用平焊 铸铁流动性好 第二节 常用金属的焊接性能 三、铸铁的焊补 1、铸铁焊补的特点 铸铁没有焊接构件，铸铁的焊接主要是 焊补。 第二节 常用金属的焊接性能 三、铸铁的焊补 2、铸铁焊补方法 1）热焊法 热焊是焊前将焊件整体或局部预热到 600700C，焊中保持此温度，焊后随炉缓慢冷却。 中小铸件的焊补一般采用气焊，使用专用的铸铁焊芯。 较大铸件的焊补可用焊条电弧焊，使用专用的铸铁焊条，药皮成分主要是石墨、硅铁、碳酸钙等，以补充碳和硅的烧损，并造渣清除杂质。 热焊接头无白口组织和裂缝，焊后可进行机加工。 工作环境差，生产率低。 热焊用于焊后需要机加工的重要零件，如机床导轨等。 铸铁没有焊接构件，铸铁的焊接主要是 焊补。 第二节 常用金属的焊接性能 三、铸铁的焊补 2、铸铁焊补方法 2）冷焊法 焊补之前，焊件不预热或 400C 以下低温预热。 一般采用焊条电弧焊进行焊补。焊接时采用小电流、窄焊缝、短焊道（ 1050焊后及时轻轻锤击以松弛应力。 焊条 非铸铁芯铸铁焊条 钢芯铸铁焊条 1： 低碳钢焊丝， 强氧化性 药皮，熔合处有白口 钢芯铸铁焊条 2： 低碳钢焊丝， 钒铁 药皮，焊缝为 （高钒铸铁焊条） 碳化物，抗裂性较好，熔合处有白口 铜基铸铁焊条： 铜焊丝，低氢药皮，铜促进石墨化，无白口 镍基铸铁焊条： 纯镍或铜镍焊丝，镍、铜促进石墨化，机加性好 铸铁没有焊接构件，铸铁的焊接主要是 焊补。 1）焊接特点 极易氧化生成氧化铝。 高熔点氧化铝覆盖在金属表面，阻碍金属熔合；氧化铝比重大，易使焊缝夹渣。 易产生气孔。 液态铝能吸收大量的氢，凝固时氢来不及逸出形成气孔。 易产生裂纹。 铝的膨胀系数大，易产生焊接应力与变形，甚至裂纹。 易焊穿。 高温时强度与塑性低，易引起焊缝塌陷和焊穿。常采用 垫板 。 易散热。 铝的导热系数大，要求使用能量集中的强热源。 第二节 常用金属的焊接性能 四、有色金属的焊接 1、铝及铝合金的焊接 2）焊接方法 常用方法有：氩弧焊、气焊、焊条电弧焊、钎焊等。 氩弧焊时可不使用溶剂，但氩气的纯度要大于 气焊、焊条电弧焊时必须使用 溶剂 去除氧化膜和油污等。 厚大或复杂焊件应300 1）焊接特点 焊缝成形能力差。 铜溶化后流动性好，易流失，需 衬垫 等。 难焊透，焊接应力和变形大。因导热系数大，膨胀系数大。 易产生裂纹。 铜在液态下易氧化，生成的 焊件在应力作用下开裂。 易产生气孔。 液态铜能吸收大量的氢，凝固时氢来不及逸出形成气孔。 第二节 常用金属的焊接性能 四、有色金属的焊接 2、铜及铜合金的焊接 2）焊接方法 紫铜