焊接与热切割

1、会计学1焊接与热切割焊接与热切割第1页/共27页坡口形式的选择，主要根据板厚和熔透要求，同时应考虑坡口加工的可能性和焊缝的可焊到性、能否进行双面焊等。 机械制造基础 第十二章第2页/共27页 (三) 其它焊接方法的接头形式 埋弧焊： 1、接头形式与焊条电弧焊基本相同， 因采用的电流大，所以熔深也大，当焊件厚度小于14mm时可开 I 形坡口单面焊接； 2、当焊件厚度小于25mm时，可开 I 形坡口双面焊接； 3、焊厚件时，开坡口角度小于焊条电弧焊，钝边应略大于焊条电弧焊。 气焊： 气焊由于变形大，一般多采用对接接头或角接接头，在焊接小于2mm的薄板时为了避免烧穿工件可以采用卷边接头。 点焊和缝焊

2、只能用搭接接头。 机械制造基础 第十二章第3页/共27页 三、焊缝布置原则 (1) 焊缝的布置应尽量分散，避免密集、交叉，以防止金属严重过热，力学性能下降，如图12-32所示。 图12-32a、b、c为焊缝集中和重叠，均为不合理的结构，应改为图12-32d、e、f的形式。 机械制造基础 第十二章第4页/共27页 (2) 焊缝应尽量避开最大应力和应力集中的部位。 对大跨度钢梁，板料接口焊缝不应布置在梁的中间，如图12-33a所示，而把焊缝移到两边靠近支承点的地方，并尽量采用斜 焊缝，如图12-33b、c所示。 对于压力容器不能采用平板接头 和无折边的封头，如图12-34a、b所示，而采用碟形封头

3、 (图12-34c) 或椭圆封头。 机械制造基础 第十二章第5页/共27页 (3) 焊缝位置应尽量均匀、对称、以减少焊接应力与变形。 图12-35a所示焊缝偏置于焊件中性轴一侧，焊后会产生较大的弯曲变形。 图12-35b所示焊缝对称于中性轴，有可能使弯曲变形抵消。 图12-35c所示焊缝在中性轴上，焊后变形较小。 机械制造基础 第十二章第6页/共27页 (4) 焊缝位置应便于操作，焊条电弧焊时，应考虑焊接操作的空间。 图12-36a所示的内侧焊缝，焊条无法伸到待焊部位。图12-36b为合理焊缝布置。 机械制造基础 第十二章第7页/共27页点焊与缝焊时，应考虑电极能伸到待焊位置，如图12-37所

4、示。 埋弧焊时应考虑接头便于安放焊剂，如图12-38所示。 机械制造基础 第十二章第8页/共27页 (5) 焊缝应尽量避开机械加工表面，以免破坏加工表面的精度和表面质量，如图12-39所示。 机械制造基础 第十二章第9页/共27页第六节 常见的焊接缺陷及产生原因 焊接缺陷的存在，不但减少焊缝截面，降低承载能力，更严重的是导致脆性断裂，影响焊接结构的使用安全。 常常 见见 的的 焊焊 接接 缺缺 陷陷 缺陷名称、特征 图 例 产生的原因 说 明 咬边焊缝与焊件交界处所形成的凹陷 1焊接电流太大2电弧拉的太长3焊条、焊丝角度倾斜不当在重要结构或受动载荷的结构中，一般不允许有咬边存在 焊瘤在焊接过程

5、中，熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤 1.焊接电流过大2焊接速度太慢 3焊条角度或运条方法不正确 4焊件装配间隙太大 焊瘤使承受动载荷的焊接结构强度降低，因此对焊瘤大小和长度均有限制 机械制造基础 第十二章第10页/共27页缺陷名称、特征 图 例 产生的原因 说 明 气孔焊接熔池的气泡在结晶时来不及逸出而残留下来所形成的空穴 1被焊部位和填充金属的表面有油、锈2熔化金属凝固太快3电弧过长，空气侵入熔池4焊接电流过小，焊接速度太快气孔的存在，降低了焊接结构的力学性能，气孔严重时会使金属结构遭到破坏 夹渣焊后残留焊缝中的熔渣 1焊件边缘及焊层之间清理不干净 2电流过小，焊速过快熔

6、渣来不及浮起分离 3运条不正确 夹渣易造成应力集中，使缝强度和冲击韧度降低，而导致裂纹的产生，因此重要结构的焊缝不允许有夹渣 未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象1坡口角度或间隙太小2表面杂质未清理干净3焊速太快，焊接电流太小，弧长过大4焊条焊丝角度不正确 不仅减小了焊缝的有效工作截面，而且易产生应力集中，降低接头强度，导致裂纹的产生而使结构破坏 机械制造基础 第十二章第11页/共27页 缺陷名称、特征 图 例 产生的原因 说 明热裂纹 在固相线附近高温时产生裂纹，沿晶界开裂， 具有氧化色泽，多发生在焊接区 1焊缝中存在低熔点共晶体等杂质2焊接接头内存在较大应力 裂纹是一种最危险的缺陷，是结构

7、破坏的根源，所以焊接结构中不允许存在此种缺陷 冷裂纹 焊接接头冷却到马氏体转变温度以下产生的裂纹，有时焊后立即出现，有时焊后延迟一段时间才出现，冷裂纹常 出现在母材或母材和焊缝交界的熔合线上 1焊接接头存在着淬硬组织2扩散氢的作用3焊接接头内存在的应力过大 机械制造基础 第十二章第12页/共27页 第七节 热 切 割 利用热能使材料分离的方法称热切割。 热切割方法有气割、氧熔剂切割、等离子弧切割、激光切割。 目前生产中应用气割、等离子弧切割较为普遍。 一、气割 气割时，由于使用的预热火焰不同，可将其分为： 氧乙炔切割、氧丙烷 (液化石油气) 切割和氧甲烷 (天然气) 切割三种方法。 (一) 气

8、割原理 气割是利用气体火焰的热能，将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧气流，使金属燃烧，并放出热量而实现切割的方法。 机械制造基础 第十二章第13页/共27页 低碳钢气割分三个阶段，如图12-40所示。 预热 利用预热火焰，将起割处金属预热到该金属的燃点温度。 燃烧 对已经预热到燃点温度的金属喷出高速切割氧流，使金属在纯氧中剧烈地燃烧。 吹渣 燃烧的金属表面氧化后，生成熔渣，并产生很高的热量，熔渣被高速氧气流吹除，使金属分离，产生的热量又将下层金属加热至燃点，使气割不断进行，随着割炬的移动，形成所需形状尺寸的割缝。 机械制造基础 第十二章第14页/共27页 (二) 被气割金属的条件 (

9、1) 金属的燃点必须低于熔点，这是金属维持正常气割的最基本条件。如低碳钢的燃点为1350，熔点约为1500左右，可以进行气割。随着钢中碳的质量分数增加，其燃点升高，熔点降低，使气割难以进行。铸铁、铝、铜的燃点高于熔点，不能采用气割。 (2) 金属氧化物熔点应低于金属材料本身的熔点。这是因为氧化物的熔点低，流动性好，便于从割缝处吹除。 (3) 金属在纯氧中燃烧时要产生足够热量，这样才能使气割正常进行。气割低碳钢时，金属燃烧所产生的热量约占70左右，而由预热火焰所供给的热量仅为30。 (4) 金属的导热性不应太高，否则热量散失太快，无法进行气割。低碳钢、纯铁最容易进行气割；中碳钢次之；铸铁、铜、铝

10、及其合金、高合金钢等不能气割。 机械制造基础 第十二章第15页/共27页 (三)气割工艺参数 1选择合适的气割氧压力 应根据割件的厚度来选择气割氧压力的大小，厚板选大压力，薄板选小压力。氧气压力过大则氧气消耗太多，割缝太宽，表面粗糙；氧气压力过小则割缝背面挂渣，甚至产生割不穿的现象。 2选择合适的气割速度 气割的速度不宜过快，否则将产生较大后托量或割不穿；气割的速度也不宜过慢，否则将使割件产生变形和割缝边缘熔化。 3选择合适的预热火焰能率 预热火焰能率主要根据割件的厚度选用。选择预热火焰能率要适中。过大，会造成工件切口表面的棱角熔化，割件的背面粘渣。过小，会造成气割速度减慢或割不透，而且切口表

11、面不平整。 机械制造基础 第十二章第16页/共27页 4选择合适的割嘴倾斜角 割嘴的倾斜角大小，主要根据割件厚度而定。当割件厚度在630mm时，割嘴应垂直于割件；割件厚度小于6mm时，割嘴可沿切割相反方向倾斜510；如果割件厚度大于30mm 时，开始时应将割嘴沿切割方向倾斜510； 待割穿后再将割嘴垂直于工件进行正常切割，当快割完时，割嘴应逐渐沿切割相反方向倾斜 510。割嘴倾斜角如图12- 41所示。 机械制造基础 第十二章第17页/共27页 小小 结结 熔焊的焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成。 焊缝：焊缝组织是由液态金属结晶的组织。其具有晶粒粗大、组织不致密等缺点。由于焊接熔池小

12、、冷却快，加上严格控制硫、磷含量，并通过焊接材料向熔池金属中渗入细化晶粒的合金元素，可以保证焊缝的力学性能不低于母材金属。 低碳钢的熔合区和热影响区： 熔合区是焊缝与基体金属的交界区。焊接加热时，金属处于半熔化状态，组织粗大，化学成分不均匀，力学性能较差。 热影响区包括过热区、正火区和部分相变区。过热区晶粒粗大，塑性、韧度很低，易产生焊接裂纹；部分相变区部分金属组织发生相变，晶粒大小不均匀，力学性能稍差；正火区金属发生重结晶，晶粒细化，力学性能较好。 机械制造基础 第十二章第18页/共27页 要理解焊接应力与变形产生的原因。熟悉预防和消除焊接应力的措施；掌握焊接变形的预防与矫正措施。 对焊条电

13、弧焊和其它焊接方法要注意总结它们的特点及应用；对常用金属材料，如碳钢、低合金结构钢、铸铁和有色金属的焊接性要给予足够重视。 焊接件的结构设计既要满足使用要求，也要考虑结构的焊接工艺要求，力求焊接质量好，焊接工艺简单，生产率高，成本低。 机械制造基础 第十二章第19页/共27页 习 题 12-1 何谓焊接电弧?试述焊接电弧基本构造及温度、热量分布。 12-2 什么是直流弧焊机的正接法、反接法?应如何选用? 12-3 为什么碱性焊条用于重要结构?生产上如何选用电焊条? 12-4 下列电焊条的型号或牌号的含义是什么?并说明其用途。 E4303 E5015 J423 J506 12-5 熔焊接头由哪几

14、部分组成?并以低碳钢为例，说明热影响区中各区段的组织和力学性能的变化情况。 12-6 焊接变形的基本形式有哪些?如何预防和矫正焊接变形7 12-7 从减少焊接应力考虑，拼焊如图12-42所示的钢板时应怎样确定焊接顺序? 机械制造基础 第十二章第20页/共27页 12-8 预防产生焊接应力的措施有哪些? 12-9 埋弧焊与焊条电弧焊相比具有哪些特点? 埋弧焊为什么不能代替焊条电弧焊? 12-10 电渣焊、等离子弧焊、电阻焊各有何特点? 各适用于什么场合? 12-11 氧乙炔火焰按混合比不同可分为几种火焰? 它们的性能和应用范围如何? 12-12 何谓焊接性? 影响焊接性的因素是什么? 如何来衡量

15、钢材的焊接性? 12-13 铜及铜合金焊接有哪些特点? 采用什么工艺措施来保证焊接质量? 12-14 焊接铝及铝合金时，用何种焊接方法可获得较好的焊接质量? 12-15 焊补铸铁件有哪些困难? 通常采用哪些方法? 机械制造基础 第十二章第21页/共27页 12-16 焊条电弧焊焊接接头的基本形式有哪几种? 各适用什么场合? 12-17 焊缝布置的原则是什么? 如图12-43所示，两焊件的焊缝布置是否合理? 若不合理，请加以改正。 12-18 气割的原理是什么? 下列材料可以用哪种方法进行切割? 低碳钢、中碳钢、铸铁、不锈钢、铝合金、花岗石。 机械制造基础 第十二章第22页/共27页 (3) 焊

16、缝位置应尽量均匀、对称、以减少焊接应力与变形。 图12-35a所示焊缝偏置于焊件中性轴一侧，焊后会产生较大的弯曲变形。 图12-35b所示焊缝对称于中性轴，有可能使弯曲变形抵消。 图12-35c所示焊缝在中性轴上，焊后变形较小。 机械制造基础 第十二章第23页/共27页第六节 常见的焊接缺陷及产生原因 焊接缺陷的存在，不但减少焊缝截面，降低承载能力，更严重的是导致脆性断裂，影响焊接结构的使用安全。 常常 见见 的的 焊焊 接接 缺缺 陷陷 缺陷名称、特征 图 例 产生的原因 说 明 咬边焊缝与焊件交界处所形成的凹陷 1焊接电流太大2电弧拉的太长3焊条、焊丝角度倾斜不当在重要结构或受动载荷的结构

17、中，一般不允许有咬边存在 焊瘤在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤 1.焊接电流过大2焊接速度太慢 3焊条角度或运条方法不正确 4焊件装配间隙太大 焊瘤使承受动载荷的焊接结构强度降低，因此对焊瘤大小和长度均有限制 机械制造基础 第十二章第24页/共27页 (二) 被气割金属的条件 (1) 金属的燃点必须低于熔点，这是金属维持正常气割的最基本条件。如低碳钢的燃点为1350，熔点约为1500左右，可以进行气割。随着钢中碳的质量分数增加，其燃点升高，熔点降低，使气割难以进行。铸铁、铝、铜的燃点高于熔点，不能采用气割。 (2) 金属氧化物熔点应低于金属材料本身的熔点。这是因

18、为氧化物的熔点低，流动性好，便于从割缝处吹除。 (3) 金属在纯氧中燃烧时要产生足够热量，这样才能使气割正常进行。气割低碳钢时，金属燃烧所产生的热量约占70左右，而由预热火焰所供给的热量仅为30。 (4) 金属的导热性不应太高，否则热量散失太快，无法进行气割。低碳钢、纯铁最容易进行气割；中碳钢次之；铸铁、铜、铝及其合金、高合金钢等不能气割。 机械制造基础 第十二章第25页/共27页 小小 结结 熔焊的焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成。 焊缝：焊缝组织是由液态金属结晶的组织。其具有晶粒粗大、组织不致密等缺点。由于焊接熔池小、冷却快，加上严格控制硫、磷含量，并通过焊接材料向熔池金属中渗入细化晶粒的合金元素，可以保证焊缝的力学性能不低于母材金属。 低碳钢的熔合区和热影响区： 熔合区是焊缝与基体金属的交界区。焊接加热时，金属处于半熔化状态，组织粗大，化学成分不均匀，力学性能较差。 热影响区包括过热区、正火区和部分相变区。过热区晶粒粗大，塑性、韧度很低，易产生焊接裂纹；部分相变区部分金属组织发生相变，晶粒大小不均匀，力学性能稍差；正火区金属发生重结晶，晶粒细化，力学性能较好。 机械制造基础 第十二章第26页/共