汽车工程师中级职称复习题-第一次课-机械基础-焊接设备

第4章 焊接,4.1 概述,焊接是利用加热或加压，或两者并用的手段，借助原子间的扩散和结合，使分离的金属牢固连接在一起的加工方法。,焊接的特点是，在下料阶段将材料化大为小、化复杂为简单，在焊接阶段将材料拼小成大，拼简单成复杂。,（3）钎焊：利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，加热时钎料熔化而将焊件连接起来。,按焊接过程特点，可将焊接方法分为三类：,（1）熔焊：将焊件接头加热熔化，不加压（如气焊、普通电弧焊、气体保护焊、电渣焊、 埋弧焊、等离子弧焊、激光焊等）。,（2）压焊：将焊件接头加热熔化，同时加压（如电阻焊、摩擦焊等）。,4.2 金属的焊接性能,焊接性能指金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。 焊接性能包括两方面的内容： （1）工艺焊接性，是指焊接接头对产生缺陷的敏感性，尤其是出现各种裂缝的可能性； （2）使用焊接性，是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其它特殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。,可用碳当量法评估材料的可焊性。 一般含碳量越高，可焊性越差；其它合金元素含量越高，可焊性越差。此时，焊后易出现淬火组织，其冲击韧性很低，会产生裂纹。 一般而言，钢材比有色金属好焊，有色金属又比铸铁好焊。,4.2.1 钢材的焊接性能,（1）低碳钢：焊接性良好。,（2）中碳钢：淬硬倾向明显，焊接性较差，焊前需预热。,（3）高碳钢：焊接性很差，仅限于修补。,（4）合金结构钢：焊接性随强度等级的提高而降低。s450MPa时焊接性较差。,4.2.2 铸铁的焊接性能,铸铁的焊接性很差，一般不采用焊接。仅灰铸铁可采用补焊。,4.2.3 铝、铜及其合金的焊接性能,可采用相应的方法进行焊接。,4.3 电弧焊,4.3.1 焊条电弧焊,特点：设备简单，使用灵活，适应性强。,工件焊芯,熔化,熔池,焊缝,药皮熔化+液态金属,熔渣,焊条由焊芯和药皮组成。焊芯既作为电极，又作为填充材料，与熔化的母材共同形成焊缝。药皮可以起到造渣、造气、稳弧和去除有害化学元素等作用。,焊接不同材料的工件时应选用相应的焊条。此外，根据熔渣的碱度不同，焊条又可分为酸性焊条和碱性焊条两类。碱性焊条常用于重要的焊接结构。,焊接电源有交流和直流两大类。通常酸性焊条可采用交、直流两种焊机，而碱性焊条必须采用直流焊机。,使用直流焊机时，有工件接正极、焊条接负极的正接法和工件接负极、焊条接正极的反接法两种接法。焊厚板时用正接法，焊薄板时用反接法。,4.3.2 埋弧焊,特点：电流强度大，生产率高；焊接质量稳定；节省金属材料；改善劳动条件。但只能在平焊位焊接。主要用于焊接碳钢和低合金结构钢，也可焊接不锈钢。,电弧在焊剂层下燃烧。焊机带动焊丝匀速前移（或工件匀速运动）。,4.3.3 气体保护焊,4.3.3.1 二氧化碳（CO2）气体保护焊,特点：成本低；焊接质量较好。但焊缝外形不够光滑。主要用于焊接30mm以下厚度的低碳钢和部分低合金结构钢。,用气体保护熔池。特点：电流强度大，生产率高；焊位不受限制，明弧可见，操作性和适应性好。,4.3.3.2 氩弧焊,不熔化极氩弧焊,熔化极氩弧焊（焊厚件）,特点：电弧燃烧稳定，焊缝致密、成形美观，焊接质量好，工件变形小。适用于焊接各类易氧化的金属材料（如铝、镁、钛、锆、钼等）和质量要求高的不锈钢、铜等。,4.3.4 等离子弧焊接与切割,特点：能量密度大，温度高（可达16000K），穿透能力强，效率高 ；电流很小时（0.1A），电弧仍很稳定，可焊很薄的箔材 。适用于铜合金，合金钢，钨，钼，钴，钛等的焊接。,4.4 其它常用焊接方法,4.4.1 电阻焊,利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻热，将焊件局部加热至塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头。,电阻焊的工作特点是电流大，时间短。一般手工电弧焊机的功率为几千瓦，而电阻焊机功率为几十至几百千瓦。一个焊点的焊接不到一秒即可完成。因其设备复杂，生产率极高而适应性不强，故只适用于大量生产同类产品的场合。,缝焊：焊缝重叠大，常用于焊接有密封要求的薄壁件。,点焊：用于焊接薄板冲压件和钢筋。,电阻对焊,闪光对焊,(先加压，后通电) (先通电，后加压),电阻对焊主要用于截面不大、强度要求不高的工件。闪光对焊焊件接头质量好，强度高，但金属损耗较大，常用于重要工件的焊接。,4.4.2 电渣焊,利用电流通过液体熔渣产生的电阻热，将焊件加热熔化形成焊接接头。主要用于厚度40mm以上各种材料厚板的拼接或厚壁压力容器纵缝的焊接。,4.4.3 气焊,气焊主要指氧乙炔焊。气焊时火焰加热面积大，工件变形大，焊缝强度低，且生产率也低。 但焊接较薄、较小的各种金属构件时可使用气焊，不容易烧穿。 气焊设备还可用于气割。,4.4.4 钎焊,硬钎焊：钎料熔点高于450C，焊接接头强度在200MPa以上。主要用于受力较大的钢铁铜合金结构件、工具以及刀具的焊接。 软钎焊：钎料熔点低于450C，焊接接头强度一般不超过70MPa。常用钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。主要用于受力不大的常温工作的仪表、导电元件的连接。,4.5 焊接接头的结构工艺性,4.5.1 接头形式,对接接头,对接接头受力均匀，强度高，是常用的接头形式。,T形接头,搭接接头,角接接头,接头过渡形式,不合理,合理,不合理,合理,不合理,合理,焊缝布置应尽量分散,4.5.2 焊缝布置,不合理,合理,焊缝的位置应尽可能对称布置,焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置,不合理,合理,焊缝应尽量避开机械加工表面,不合理,合理,焊缝位置应便于焊接操作,不合理,合理,4.6 焊接缺陷及其预防,4.6.1 焊接变形,