焊接第十节081030.ppt

ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接分类 焊接电弧的产生及连接法 焊接药皮的主要作用 本章重点 焊接接头的三组成及组织性能 焊接成形工艺基础第十六章 通过加热或加压或两者并用 并且用 或不用 填充材料使零部件达到原子结合的永久性连接的加工工艺 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 一 焊接定义及分类 熔化焊 焊接过程中将工件接头加热至熔化状态 不加压力完成焊接的方法压力焊 焊接过程中对工件施加压力 加热或不加热 完成焊接的方法钎焊 是指将比母材熔点低的填充金属熔化之后填充于工件接头间隙 并与固态母材相互扩散实现连接工艺 1 焊接 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 硬钎焊 软钎焊 钎焊 摩擦焊 对焊 缝焊 点焊 电阻焊 压力焊 激光焊 电子束焊 电渣焊 等离子焊 气体保护焊 埋弧焊 手工电弧焊 电弧焊 熔化焊 2 焊接分类 e g e g e g 450 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 手工电弧焊 节省材料与工时 焊接代替铆接可节省金属材料15 20 铆接工序较多 需几个人同时操作 若用焊接代替铆接 便可节省大量的工时与劳动力 能化大为小 拼小成大 制造大型结构或复杂的机器零部件时 可以用化大为小 化复杂为简单的办法来准备坯料 然后用逐次装配焊接的方法拼小成大 可实现不同材料间的连接成型 Cu Al连接 HSS 碳钢连接 碳钢 合金钢连接 可生产要求密封性的构件 可焊接锅炉 储油罐等重量轻 密封性好 工作时不渗漏的空心构件 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 3 焊接方法的特点 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 二 焊接工艺基础 焊接电弧是由焊接电源供给的 是具有一定电压的两电极间或电极与工件间 在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象 电极与被焊工件瞬时接触而产生很大的短路电流 在短时间内产生了大量的热量 使电极末端与工件温度迅速升高 将电极提起一定距离 在电场力的作用下 阴极的电子快速飞向阳极 途中与中性的气体分子碰撞 促使气体分子电离成电子和正离子 此时电极与工件之间形成的高温气体极易被电离 带电粒子运动途中和到达两极表面时不断碰撞与复合 从而产生大量的热和弧光 形成电弧 1 直流电弧产生三阶段 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 2 直流焊接电弧三组成 阴极区 电弧紧靠负电极的区域阴极斑点 电弧放电时负电极表面上集中发射电子的小区域弧柱区 电弧阴极区和阳极区之间的部分阳极区 电弧紧靠正电极的区域阳极斑点 电弧放电时正极表面接收电子的微小区域 太阳表面温度约为6000 在这样的高温下 一切物质只能以气态存在 因此太阳又是一个炽热的气体球 其中心温度估计高达2 107 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 3 直流焊接连接法与应用 交流弧焊电源焊接时 由于电弧极性不断交替变化 故不存在正 反接问题 4 交流焊接连接法 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 接法 接法 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 涂有药皮的供焊条电弧焊用的电极 焊芯 药皮 作为一个电极起传导电流和引燃电弧的作用 熔化后作为填充金属与熔化后的母材一起形成焊缝 焊条的直径用焊芯的直径表示规格 1 6 2 5 3 2 4 0 5 0 6 0mm ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 1 焊芯主要作用 稳弧作用 改善引弧性能 提高电弧燃烧的稳定性能 K2CO3 CaCO3 稳弧剂 造气作用 燃烧产生一定量的气体 保护焊接熔滴与熔池 淀粉 木屑 造气剂 造渣作用 高温下造成具有一定物理化学性能的熔渣保护焊缝 CaO 造渣剂 脱氧作用 脱除金属中的氧 Mn Fe Si Fe 脱氧剂 合金化 补偿焊接中被烧损的合金元素和调整焊缝成分 Mn Fe Si Fe V Fe W Fe Cr Fe 合金剂 粘结作用 使各种药皮成分互相粘结并牢固地粘到焊芯上 水玻璃 粘结剂 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 2 药皮主要作用 e g Hottop 焊接时 母材和焊条受到电弧高温作用而熔化形成熔池 金属熔池类似于小冶金炉 炉内将进行熔化 氧化 还原造渣 精炼及合金化等一系列物理化学过程 Fe O FeO 焊缝杂质 2Al 3O Al2O3 Si 3O Si2O3 Mn O MnO 浮渣 在焊接过程中 将一定量的脱氧剂Si Fe Mn Fe等加在焊丝或药皮中 进行脱氧 并使其生成的氧化物不溶于金属液而成渣浮出 从而净化熔池 提高焊缝质量 Si FeO Si2O3 Fe Mn FeO MnO Fe 气体保护焊中的保护气体 CO2和Ar 埋弧焊焊剂所形成的熔渣及焊条药皮产生的气体和熔渣等 使电弧空间的熔滴和熔池与空气隔绝 防止空气进入 清除已进入熔池中的有害元素 增添合金元素 从而保证和调整焊缝的化学成分 提高焊缝的机械性能 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 3 焊接的冶金过程 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 4 焊接接头的三组成及组织性能 焊缝 熔合区 热影响区 塑性 定义 焊缝是指工件焊接后形成的结合缝 焊缝中的金属 全熔化 组织特点 焊接加热时 填充金属与工件从熔池底壁开始向焊缝中心冷却结晶 而得到柱状铸态组织 力学性能 焊缝是晶粒较粗大的铸态组织 成分组织不均匀 塑性较差 易产生热裂纹 但由于药皮的合金化作用 使焊缝金属的力学性能一般不低于母材 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 1 焊缝 L 焊缝 定义 熔合区是指焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域焊接加热时 此区的温度在液相线和固相线之间 只有部分金属熔化 半熔化区 组织特点 其组织由部分铸态组织和晶粒粗大的过热组织组成 力学性能 该区的塑性 韧性最差 化学成分不均匀 虽然熔合区宽度只有0 1 0 4mm 但对接头性能影响最大 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 2 熔合区 L S 熔合区 过热区 Ts 1100 宽为1 3mm 高温造成晶粒粗大的过热组织 使其塑性 韧性明显下降 焊接刚度大的结构时 易在此区产生裂纹 正火区 1100 Ac3 宽度约1 2 4 0mm 因焊后空冷可得到均匀细小的正火组织 正火区的力学性能优于母材 部分相变区 Ac3 Ac1 部分组织发生转变 冷却后晶粒大小不均匀 力学性能较差 再结晶区 Ac1 450 空位 位错数量大大降低 力学性能略低于母材 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 3 热影响区 S 热影响区 性能最差 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 T91钢电弧焊金相组织图 焊缝 过热区 熔合区 焊缝 SEM ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 三 焊接应力与变形 焊接应力 焊接过程中焊件内部产生的应力 殘余焊接应力 焊接变形 焊接过程中焊件尺寸和形状发生变化 加热 冷却 收缩变形 焊接后纵向 沿焊缝方向 和横向 垂直于焊缝方向 收缩引起的变形角变形 V形坡口对接焊后 由于焊缝截面形状上下不对称 焊缝收缩不均而引起的变形 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 1 焊接变形基本形式 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 弯曲变形 焊接T形梁时 由于焊缝布置不对称 焊缝纵向收缩引起的变形扭曲变形 焊接工字架时 由于焊接顺序和焊接方向不合理而引起的变形波浪变形 焊接薄板时 由于焊缝收缩使薄板局部产生较大压应力失去稳定所导致的变形 采用合理的焊接顺序 尽量使焊缝自由收缩 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 2 应力与变形的防止 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 采用分段退焊 跳焊 交替焊等不同焊接方法 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 焊前预热 可减小焊接区与整体结构的温差 降低焊后冷却速度 以减小焊接应力与变形 加热 减应区 即焊接前 在工件适当部位进行加热使之伸长 焊后冷却时 加热区和焊缝一起收缩 从而减小焊接应力和变形 被加热的部位称为减应区 锤击焊缝 在焊后热态下 用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝 可减小残余应力和变形 利用外力 使焊接接头残余应力区产生塑性变形 达到松弛残余应力的目的 如机械加压及振动等 焊后热处理 以消除残余应力 生产中常采用去应力退火 即将焊件的局部或整体加热到600 650 保温一定时间后缓慢冷却 一般可消除80 90 的残余应力 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 3 焊接缺陷 咬边是指沿焊缝的母材部位产生的沟槽或凹陷 原因 工艺参数选择不当 如电流过大 电弧过长 操作技术不正确 如焊条角度不对 运条不适当 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 夹杂焊后残留在焊缝中的熔渣 FeO 原因 焊接材料质量不好 焊接电流太小 焊接速度太快 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 弧坑焊缝熄弧处地低洼部分 原因操作时熄弧太快 未反复向熄弧处补充填充金属 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 焊穿熔化金属自坡口背面流出 形成穿孔的缺陷 原因焊件装配不当 如坡口尺寸不合要求 间隙过大 焊接电流太大 焊接速度太慢 操作技术不佳 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 气孔熔池中气泡凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴 原因 焊件和焊接材料有油污 铁锈及其它氧化物 焊接区域保护不好 焊接电流过小 弧长过长 焊接速度过快 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 Homework 焊接成形工艺基础第十六章 16 2焊接电弧是怎样产生的 焊接电弧的构造及温度分布如何 它与一般化学燃烧反应有何不同 用电弧作热源有哪些优点和不足之处 16 3说明电弧焊中正接法和反接法的区别 应用直流电源焊接和交流电源焊接有何不同 16 13焊接接头组织由哪几部分构成 各部分的组织和性能特点怎样 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 Faithwillmovemountains 焊接成形工艺基础第十六章 焊缝 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 悬崖上凿出的上学路 古路村 一个鲜为外人所知的彝族山寨 位于国家地质公园大渡河峡谷老苍沟下侧的悬崖绝壁上 属四川雅安汉源县永利彝族乡行政管辖 古路村小学隐于云中 26年来 它由一个叫申其军的代课教师守护着 10月中旬 记者随着一支来自湖北的志愿者队伍冒着生命危险 经过近5小时的攀爬 来到了云中小学 ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 Mosquitohead200 x ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 FootofaHouseFly300 x ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 DentistDrill50 x ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 HypodermicNeedle50X ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 Tissue500X ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 LeafVein350X ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工大学 焊接成形工艺基础第十六章 CucumberSkin350X ChangchunUniversityof