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成形工艺基础 焊接1 1 1 焊接的实质焊接是通过加热或加压 或者两者并用 并且用或不用填充材料 使工件达到结合的一种方法 焊件可以是金属材料 也可以是非金属材料 如塑料 玻璃等 焊接的本质是使焊件达到原子间的结合 第9章焊接 成形工艺基础 焊接1 2 2 特点 1 与铆接相比 工艺简单省金属 密封性好 2 性能可靠质量保 焊接接头力学性能高 较高的强度 承载能力能可以达到与工件材质相等的水平 3 易于控制效率高 易于机械化 自动化 4 由小拼大异材焊 并能将不同材质连接成整体 制造双金属结构等 焊接技术至99年底已有95种焊接方法 成形工艺基础 焊接1 3 3 焊接的种类 1 熔化焊 将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法 电弧焊 气焊 电渣焊 等离子弧焊 激光焊等 2 压力焊 3 钎焊 通过加压和加热的综合作用 以实现金属接合的焊接方法 以熔点低于被焊金属熔点的焊料填充接头形成焊缝的焊接方法 电阻焊 摩擦焊 爆炸焊等 成形工艺基础 焊接1 4 9 1焊接工程理论基础 1 焊接电弧电弧的实质是电极与工件之间的气体介质产生强烈持久的放电现象 气体放电的一种特殊形式 9 1 1焊接电弧与弧焊机 成形工艺基础 焊接1 5 电弧放电过程是将电能转换成热能 伴有强烈的弧光 产生电弧的电极可以是金属丝 钨极 碳棒 电弧的构造根据其物理特征 沿长度方向分为 阴极区 阳极区和弧柱区三部分由于阴极区发射电子要消耗一定的能量 而阳极区不发射电子 不消耗发射电子所需的能量 成形工艺基础 焊接1 6 阴极温度约为2400k 阳极约为2600k 弧柱中心5000 8000k 正接法和反接法采用直流电焊接时 当焊机的正极与焊件相接 负极与焊条相接时 称为正接法或正极性 反之 当焊机的负极与焊件相接 正极与焊条相接时 称为反接法或反极性 成形工艺基础 焊接1 7 阴极区的温度小 焊接厚钢板时 应采用正接法 熔深大 焊接薄板时应采用反接法 使用低氢型焊条 e5015 时 都应反接法 以保证电弧燃烧稳定 减少飞溅现象和降低气孔倾向 2 焊接电源具有陡降的外特性空载电压 50 90v 高些 利引弧 不安全 电弧电压 16 35v间 成形工艺基础 焊接1 8 常用焊接电源的类型 手工电弧焊 交流弧焊机 具有陡降外特性的漏磁降压变压器 将工业电压降至空载电压 同时能提供很大的便于调节的焊接电流 结构简单 噪声小 价廉 直流弧焊机 直流发电机 弧焊整流器 电弧稳定 能适应各种焊条 接头质量高 但结构复杂 价格高 噪声大 交直流两用弧焊机 成形工艺基础 焊接1 9 9 1 2焊接冶金过程1 焊接冶金过程特点 1 熔池小 时间短 反应不充分 2 温度高 元素烧损多 2 为保证焊缝质量 焊接中应 1 渣 气 保护 减少危害2 掺加合元 调节性能 成形工艺基础 焊接1 10 9 1 3焊接接头的组织与性能 1 焊接工件上温度的变化与分布焊接过程中工件焊缝周围相当于进行了一次不同规范的热处理 2 焊接接头的组织与性能 1 焊缝 熔敷金属 柱状铸态组织 铁素体 少量珠光体 快速冷却 药皮掺加合元 焊缝金属性能不低于被焊母材 成形工艺基础 焊接1 11 2 焊接热影响区1 熔合区 决定接头的性能2 过热区 a长大塑 韧性低 脆性大3 正火区 得均匀细小f p组织性能优 4 部分相变区 晶粒不匀 较正火区稍差 5 再结晶区 f与p得以细化 图例 3 改善焊接热影响区组织与性能的方法细定工艺措施 再附以焊后正火处理 重要工件可另选方法 成形工艺基础 焊接1 12 9 1 4焊接应力与变形 一 焊接应力1 焊接应力的产生焊接过程是一个不均匀的加热过程 焊件各部位在热胀冷缩和塑性变形的影响下产生内应力 变形或裂纹 2 焊接时内应力存在规律 加热膨胀受阻 受压 冷却收缩又阻 受拉 成形工艺基础 焊接1 13 3 防止产生应力的措施1 选塑性材 合理布置焊缝 2 正确焊序 焊前预热 降温差 3 焊后退火等工艺措施 收缩 角弯曲 扭曲与波浪二 反变形措施 1 以毒攻毒反变形 2 刚性夹持对塑性 3 焊接顺序规定好 4 机械矫正消变形 5 火焰矫正倒三角 本节重点须熟记 成形工艺基础 焊接1 14 9 1 5焊条电弧焊 焊条电弧焊 gb 用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法 一 焊条电弧焊焊接过程二 电焊条电焊条 焊芯 药皮 成形工艺基础 焊接1 15 1 焊芯焊芯主要作用一是传导电流 二是焊芯本身熔化作为填充材料 焊芯在焊缝中约占50 70 熔化焊用钢丝牌号和化学成分应按gb t14957 1994标准规定 其中常用钢号有h08a h08e h08c h08mna h15a h15mn等 焊芯直径称为焊条直径 从 1 6 8 mm 生产中多用 3 2mm 4mm和 5mm 成形工艺基础 焊接1 16 2 焊条药皮药皮的主要作用一是 利用渣 气对焊焊熔池起机械保护作用 二是 进行物 化反应除杂质 补有益元素 保证焊缝的成分和力学性能 三是 改善工艺性能 能稳定燃烧 飞溅少 焊缝成形好 易脱渣等 成形工艺基础 焊接1 17 根据药皮组成物在焊接中的作用可分为稳弧剂 造气剂 造渣剂 脱氧剂 合金剂 增塑剂 黏结剂和成形剂等 并将药皮分为若干类型 如钛钙型 低氢钠型 低氢钾型等 3 焊条分类和型号编制1 按焊条的用途分为 2 gb t5117 95 碳钢焊条 规定 碳钢焊条型号根据熔敷金属的力学性能 药皮类型 焊接位置和焊接电流种类进行划分 成形工艺基础 焊接1 18 碳钢焊条型号编排以字母e后加四位数字表示其中 e 表示焊条 前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值 单位为kgf mm2 9 81mpa 第三位数字表示焊条的焊接位置 o 及 1 表示焊条适用于全位置焊接 2 表示适用于平焊及平角焊 4 表示焊条适用于向下立焊 成形工艺基础 焊接1 19 三 四位数组合表示电流种类和药皮类型 碳钢焊条型号举例 e5015药皮为低氢钠型 宜直流反接焊条适用于全位置焊接熔敷金属抗拉强度最小值 kgf mm2 表示焊条4 焊条的选择原则1 强度相等的原则 成形工艺基础 焊接1 20 如焊件材料q235a钢的抗拉强度为420mpa 则焊条应选用e43系列的焊条 2 重要件选碱性条如焊缝要求塑性好 冲击韧度 抗裂性高 低温性能好时 应选用碱性焊条 酸性焊条便宜 3 强度不等就低选低碳钢与低合金钢焊接 或不同强度等级的低合金钢焊接 应选与较低强度等级钢材的焊条 成形工艺基础 焊接1 21 4 根据现场条件选当应按焊接生产率及设备等条件 一般选用酸性焊条使焊接成本降低 5 根据焊接材料选如不锈钢