第9.2.3章常用的焊接方法

第九章焊接与胶接成形,9.2常用的焊接方法9.3常用金属材料的焊接重点：难点：,9.2.1手工电弧焊,手工电弧焊（手弧焊）手工电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它具有设备简单，应用灵活，成本低等优点，对焊接接头的装配尺寸要求不高，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是目前生产中应用最广泛的焊接方法。但手工电弧焊时有强烈的弧光和烟尘，劳动条件差，生产率低，对工人的技术水平要求较高，焊接质量也不免稳定。一般用于单件小批量生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢及铸铁的补焊等。,焊条,电焊条的组成及作用组成：焊芯和药皮作用：（1）焊芯作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电形成电弧；在焊接过程中不断熔化，并过渡到移动的熔池中，与熔化的母材共同结晶形成焊缝；（2）焊条药皮药皮的作用a）对熔池造成有效的气渣联合保护；b）使熔池内金属液脱氧、脱硫以及向熔池金属中渗合金，提高焊缝的力学性能；c）起稳弧作用，以改善焊接的工艺性。药皮的组成a）稳弧剂：主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物。b）造渣剂：形成熔渣覆盖在熔池表面，不让大气侵入熔池，且起冶金作用。c）造气剂：分解出CO和H2等气体包围在电弧和熔池周围，起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用。d）脱氧剂：主要应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等，脱去熔池中的氧。e）合金剂：主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金。,焊条的种类,焊条的种类和编号种类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。编号：以结构钢焊条为例：422其中：结构钢焊条焊缝金属抗拉强度大于等于药皮类型（钛钙型）和电源种类（交直流）5077低氢，直流焊条药皮的种类a）酸性焊条药皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2、TiO2、Fe2O3等。b）碱性焊条药皮中含有多量碱性氧化物，如CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。,酸性药皮与碱性药皮,酸性药皮与碱性药皮两者的性质酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差。碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能提高。碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可以提高焊缝金属的抗裂性。碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞溅和CO气孔。碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（HF等），因而应注意通风。,电焊条的选用原则,（1）选择与母材化学成分相同或相近的焊条（2）选择与母材等强度的焊条（3）根据结构的使用条件选择焊条药皮的类型等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属与母材等强度，因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条。,9.3常用金属材料的焊接,一、金属材料的焊接性1、焊接性的概念焊接性就是金属材料在一定工艺条件下获得优质焊接接头的能力，或指获得优质接头所采取工艺措施的复杂程度。金属材料的焊接性的好坏包括两方面内容：（1）工艺性能（2）使用性能影响金属材料焊接性的主要因素是母材的化学成分。,9.3.1常用金属材料的焊接,焊接性能评定方法碳当量法碳当量越大，焊接性越差碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。一般认为，wCE0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。,9.3.2碳素钢低合金结构钢的焊接碳素钢的焊接,由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。但由于施焊条件、结构形式不同，焊接时还需注意以下问题：（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。2、中碳钢的焊接含碳量在0.25%0.60%之间的中碳钢，有一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件，或进行补焊。焊接方法为手工电弧焊。选用抗裂性好的低氢型焊条（如J426、J427、J506、J507等），焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊条。对于补焊或不要求等强度的接头，可选择强度级别低、塑性好的焊条，以防止裂纹的产生。焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量，降低裂纹倾向。3、高碳钢的焊接高碳钢的含碳量大于0.60%，其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。,低合金结构钢的焊接,1、焊接特点低合金结构钢的含碳量都很低，加入了少量合金元素后，强度显著提高，韧塑性也好。其焊接性随强度等级的提高而变差。（1）s=300400MPa的低合金结构钢焊接性良好。a）常温下焊接时，按焊接低碳钢对待；b）在低温下焊接或对大厚度、大刚度的结构钢焊接时，应适当增大电流，减小焊速，选用碱性焊条，并进行预热；c）对受压容器的焊接，注意焊后退火，以消除应力。（2）s450MPa的低合金结构钢的焊接性较差。a）焊前预热b）焊时采用大电流、小焊速。c）焊后回火。d）烘干焊条或焊剂，认真清理焊件。,9.3.4铸铁的补焊,铸铁的焊接性很差，一般指对某些铸造缺陷进行补焊。1、铸铁的补焊特点（1）易产生白口组织（2）易产生裂纹（3）易产生气恐和夹渣2、补焊方法1）热焊：焊前将工件整体或局部加热到600700，焊后缓慢冷却。特点：防止白口组织和裂纹，焊接质量好，焊后可进行机加工。但焊接效率低，成本高应用：焊接形状复杂焊后需机械加工的重要铸件。床头箱、气缸体2）冷焊:不予热或较低预热（400）常用手工电弧焊。特点：依靠焊条调整化学成分，防止出现白口和裂纹，采用小电流、短弧、短焊道，焊后及时捶击焊松弛应力减少裂纹应用：焊补机床导轨、球墨铸铁件,钎焊,钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件(母材)与钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。按钎料熔点不同，钎焊方法又可分为硬钎焊和软钎焊两种。1、硬钎焊硬钎焊的钎料熔点在450以上，常用的是铜基钎料和银基钎料。硬钎焊接头强度较高（大于200MPa），主要用于接头受力较大、工作温度较高的焊件，如各种零件的连接、刀具的焊接等。2、软钎焊软钎焊的钎料熔点在450以下，常用的是锡基钎料。软钎焊接头强度较低（小于70MPa），主要用于接头受力不大、工作强度较低的焊件，如电子元件和线路的连接等。钎焊和熔焊相比，加热温度低，接头的金属组织和性能变化小，焊接变形小，焊件尺寸容易保证，接头光洁，气密性好；生产率高、易于实现机械化和自动化；可以焊接异种金属，甚至连接金属与非金属；还可以焊接某些形状复杂的接头。但是，钎焊接头强度较低，耐热能力较差，焊前准备工作要求较高。目前，钎焊主要用于焊接电子元件、精密仪表机械等。,铝、铜及其合金的焊接,1、铝及铝合金的焊接（1）主要问题a）易产生氧化夹渣b）易产生氢气孔c）焊接应力大d）易变形e）固态