焊接分类及焊接原理PPT课件.ppt

1、焊接分类和焊接原理，1，序言第一节焊接的基本原理第二节焊道弧焊第三节其他焊接方法第四节压焊和钎焊第五节焊接和喷焊第六节常用金属材料焊接第七节焊接结构修订参考资料，2，序言，1，焊接是什么焊接，加热或加压，或者两者并用，将材料1 ) .将焊接被焊接部位的母材金属熔融而形成焊接的焊接方法称为焊接。 2 ) .在压接焊接过程中，对焊接构件施加压力(加热或加热)完成焊接的方法称为压接焊接。 3 ) .钎焊是钎焊和钎焊的总称。 一种实现连接钎料的方法，使用比母材的金属熔点低的金属材料作为钎料，将钎料和钎料加热到比钎料熔点高、比母材熔解温度低的温度，用液状钎料润湿母材，填充接头间隙，与母材相互扩散。3、2

2、、焊接分类、4、1、焊接实质2、焊接热滞后对熔接接头的组织、性能的影响3、焊接应力和变形、第1节焊接的基本原理、5、1、焊接实质、焊接实质1 .焊接电弧从焊接电源供给，在具有一定电压的两极之间或电极与母材之间，在瓦斯气体介质中发生的强电弧燃烧后，电弧柱充满高温电离瓦斯气体，放出大量热能和强光。 焊接电弧由阴极区域、阳极区域和圆柱三部分组成。 如图3-1所示。 阴极区域是电弧接近负电极的区域，阴极区域狭窄，约0.1um-0.01um，温度约2400K。 阳极区域是指电弧接近正电极的区域，阳极区域比阴极区域宽，约10um-1um，温度约2600K。 电弧阳极区域和阴极区域之间的部分称为弧柱，弧柱区

3、域的温度最高，可达到6000K-8000K。 将焊接电弧两端间(指电极端子和熔池表面之间)的最短距离称为电弧长。6、图11-1焊接电弧示意图、7、2、焊接的冶金特征，1 )熔池中冶金反应不一盏茶，化学成分有较大的不均匀性，经常发生偏析、夹杂等缺陷。 2 )在高温电弧的作用下，氧、氢、氮等瓦斯气体分子吸收电弧热分解成化学性质非常活跃的原子或络离子状态，它们容易溶解在液体金属中，引起气孔、氧化、脆化和其他缺陷。 3 )如果在无损音频压缩编码和药皮中加入氧化力强的硅铁元素、锰铁元素等，除了可渗透到合金中、补充烧毁元素体外，也可发挥脱氧作用。 4 )焊接中硫或磷的质量分数超过0.04%时，容易产生裂纹

4、。 因此，选定不含硫、磷的低焊接材料，为了确保焊接质量，对焊接剂和药皮进行石灰石、氟石等脱硫脱磷。8、图11-2低碳钢焊接热影响区组织变化、9、2、焊接热过程对熔接接头组织、性能的影响、(1)在焊接热循环焊接时，电弧沿焊接物逐渐移动，使焊接物局部加热。 焊接物被焊接而形成的结合部分称为焊接。 焊接及其附近区域的总称为焊接区域。 在焊接中，焊接部的金属从常温加热到最高温度，然后逐渐蒸发制冷到常温。 因为焊接物上各点的位置不同，加热最高温度也不同，热的传递需要一定的时间，所以各点达到最高温度的时间也不同。 根据焊接热源，焊接物上某一点的温度随时变化的过程称为焊接热循环。 (10 )焊接部的金属组织

5、和性能1 .焊接金属部焊接金属部是指在熔接接头的横截面上测定的焊接金属的区域。 在焊接时，是指焊接表面和熔接线包围的区域；在电阻焊接时，是指焊接后形成的焊点部分。 焊接加热时，焊接金属部的温度在液相线以上，母材金属和填充金属熔融形成液状熔池。蒸发制冷结晶在熔池和母材的边界以半熔融状态的母材金属晶体粒为结晶核，向与散热面垂直的相反方向生长，成为柱状晶的铸片组织。 2 .在熔接部焊接与母材交接的过渡部、即熔接线上微观地显示的母材半熔融部。 该区是焊接和母材金属的交界区，温度在固相线和液相线之间，焊接中母材金属部分熔化，因此也称为半熔化区。 熔化的金属凝固在铸片组织，未熔化的金属加热温度过高而过热变

6、成粗结晶，其塑性和韧性显着变差，容易产生裂纹和脆性破坏。 该区域只有0.1mm-0.4mm，但对熔接接头性能有很大影响，是熔接接头的危险区域之一。11、3 .热影响区是指在焊接或切断过程中，材料在热的影响下(但未熔化)金相组织和力学性能发生变化的区域。 根据其组织特征，(1)过热部位是指焊接热影响区中过热组织和晶粒显山露水粗大的区域。 该区温度范围从固相线到1100，由于加热温度过高，奥氏体晶粒生长迅速，塑性显着降低，特别是冲击韧性降低20-30，对于易淬钢，该区脆性更大，是热影响区中性能最差的部位。 是焊接刚性大的构造物，在这个区域容易产生裂纹。 (2)细粒区该区的温度范围在Ac3以上，未达

7、到过热温度。 由于焊接后为空冷，相当于热处理后的正火组织，也称为正火区。 该区的力学性能优于母材金属。12、(3)不完全再结晶区该区的温度范围在Ac3到Ac1之间。 在该区间，珠体变化为奥氏体，一部分镍锌铁氧体体深入奥氏体，生长未溶于奥氏体的镍锌铁氧体体晶粒。 空冷时，奥氏体不锈钢又引出细镍锌铁氧体，形成Ar1线，残余奥氏体直接转化为共析组织珍珠岩，不进入奥氏体不锈钢的镍锌铁氧体保持粗大粒子，并称为部分相变区域。 该区金相组织不均匀，力学性能差。 (4)再结晶区域该区域的温度范围在Ac1到500-450之间。 焊接前经过冷变形加工的焊接物，由于母材具有晶格应变和破碎组织，加热到该温度时会产生恢

8、复和再结晶而微细化，其力学性能提高。 焊接前的冷加工未变形的焊接物不存在再结晶区域。 s、13、图113的平板焊接过程中的应力和变形形成原理示意图、14、(2)以焊接裂纹和焊接变形的形式进行焊接的情况下，任何情况下都始终存在焊接应力。 如果焊接应力超过材料的对应温度的屈服应力，则焊接物发生变形，如果超过材料的破断应力，则焊接物发生裂纹或断裂。 焊接裂纹包括纵裂纹、横裂纹、内部裂纹、根部裂纹等焊接变形的基本形式有角变形、弯曲变形、波浪变形、收缩变形、扭转变形、边缘偏移变形等。 参见图11-4。 图11-4焊接变形形式(a )、15、图11-4焊接变形形式(b )、图11-4焊接变形形式(c )、

9、16、图11-4焊接变形形式(d) 2.焊接前预热焊接前的焊接物预热能够减少焊接物各部分的温度差，对于减小焊接应力和变形是有效的. 重要的焊接件可以整体预热，另外，局部预热即焊接前选择焊接件的合理部位进行局部加热拉伸，焊接后蒸发制冷时，加热区和焊接收缩为云同步。 3 .反变形法根据实验或修正计算，确定工件焊接后产生变形的方向和大小，在焊接前将工件倾斜放置，或弯曲成等值反角度，使其与焊接后要求的工件角度正好一致。18、4 .刚性固定法采用工装夹具或定位焊接固定，该方法明显减少，但不能完全消除焊接后残留的变形。5 .为了选择合理的焊接顺序，尽量使焊接的纵向和横向自由收缩，以避免交叉焊接部的应力过大

10、而产生裂纹。为了减少变形，采用对称焊接顺序的长焊接可以采用分割焊接法或快速焊接法。 6 .锤焊接法用圆头小锤对焊接后红热的焊接金属进行均匀适度的锤焊接，使其伸长变形，在补偿其收缩的同时，释放一部分能量，减小焊接应力和变形。 7 .强制尺蒸发制冷使焊接部的热量迅速散发，减少焊接时金属的受热面积，这种方法也称为散热法。 8 .用焊接后的热处理去应力退火的方法将焊接物整体或局部加热到600-650，保温一定时间后(1h以上)缓慢蒸发制冷，可以消除焊接带来的应力80-90。 (19 )、19 )、4 )焊接变形的矫正1 .机械矫正法采用机械方法矫正变形，生产中常用的设备是辊床、冲压机、矫直机等薄板焊接

11、最常见的变形是波浪变形，其矫正困难，一般采用锤法矫正2 .火焰矫正法采用局部加热焊接物的一部分部位、20、弧焊是以电弧为热源的焊接方法，简称弧焊。 焊道电弧焊是一种手动操作焊道进行焊接的电弧焊方法。 焊道弧焊具有设备简单、操作灵活、成本低等优点，并且焊接性好，对熔接接头的组装尺寸没有特别的要求，能够在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广泛的焊接方法。 但电焊条电弧焊时有强光和烟尘污染，工作条件差，生产率低，对工人技术水平要求高，焊接质量不稳定。 因此，主要应用于单品小批量生产中焊接碳钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、铸造铁元素的补焊等。 合适的板厚为3mm-20mm。 一、焊道弧焊电

12、源二、焊道三、焊道弧焊焊接技术规范、第二节焊道弧焊、21、一、焊道弧焊电源，1、电源要求焊道弧焊电源具有适当的空载电压和高电弧星空卫视电压，有利于电弧星空卫视，保证安全焊接电流增大，电弧电压应急剧降低的电焊条和焊接物短路时，请不大点短路电流。在云同步中，焊接电流应能够灵活调整，以适应不同的焊接物和电焊条的要求。 2、电源种类(1)交流电弧熔接机为特殊的降压电压互感器，具有结构简单、噪声小、成本低等优点，但电弧稳定性差。 (2)直流电弧熔接机的直流电弧熔接机有弧焊发电机(由三相感应电动机和直流电弧焊接发电机组成)和焊接整流器(整流式直流电弧熔接机)两种。22、二、电焊条、电焊条的组成和作用电焊条

13、是涂药皮的电焊条弧焊用熔化电极，由药皮和焊芯两部分组成。 焊接芯是焊接过程中的导电电极，同时其自身熔化而成为填充金属，与熔化的母材一起形成焊接金属的药皮是在焊接芯的表面上被冲压涂布的涂料层，主要作用是在焊接中制造瓦斯气体，发挥保护作用，防止空气进入焊接的脱氧、脱氧具有云同步具有熔渗合金等冶金作用的稳定弧、脱渣等作用，电焊条具有良好的过程性能，保证形成美丽的焊接。23、2 .电焊条的分类(1)电焊条根据炉渣的化学性质分为2类1 )酸性电焊条渣呈酸性，药皮中含有很多SiO2、TiO2、MnO等氧化物。 2 )碱性电焊条渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCo3和CaF2。 (2)电焊条根据用途分为十一种

14、碳钢电焊条、低合金钢电焊条、钼和铬钼耐热钢电焊条、低温钢电焊条、不锈钢电焊条、堆焊电焊条、铸铁焊条、镍和镍合金焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条。24、(3)电焊条的型号按照国家标准分别规定各种电焊条的型号编制方法。标准中规定的碳钢电焊条的形式是e，其中字母e表示电焊条的前两位数字表示熔敷金属极限拉伸强度的最小值，第三位数字表示焊接位置，0和1表示电焊条适用于全位置(平焊、立焊、横焊、背焊)焊接，2表示适用于平焊和平犄角旮旯焊接4表示电焊条适用于下焊。如果将第3位和第4位的数字组合，则表示焊接电流的种类和药皮类型。 如果在第4位的数字后面附加r表示耐吸湿杆的m，表示耐吸湿和力学

15、性能有特别的规定的电焊条附加-1表示冲击性能有特别的规定的电焊条。25、3 .电焊条的选择(1)在强度等级和化学成分方面，1 )在选择焊接一般结构，例如低碳钢、低合金钢结构物时，一般选择与焊接物的强度等级相同的电焊条，而不考虑化学成分是相同还是接近。 2 )焊接异种结构钢时，用强度等级低的钢种选定电焊条。 3 )焊接特殊性能钢种、例如不锈钢、耐热钢时，选择与焊接物的化学成分相同或接近的特种焊接棒。 4 )焊接物的碳、硫、磷的质量分数大时，选择碱电焊条。 5 )铸造碳钢或合金钢材焊接时，由于碳和合金元素体的质量分数高，而且许多铸造件的厚度、刚度、形状复杂，所以一般选用碱电焊条。 电焊条1 )焊接

16、承受动载荷、交变负荷及冲击负荷的构造物时，选择碱电焊条，这取决于焊接物的情况条件。 2 )焊接承受静负荷的结构物时，请选择酸性电焊条。 3 )焊接表面附着油污等难以清扫的结构物时，请选择酸性电焊条。 4 )焊接在腐蚀介质、高温等特殊条件下工作的结构时，请选择特殊用途的电焊条。27、(3)根据焊接物的形状、刚性及焊接位置选择电焊条1 )厚度、刚性大、形状复杂的结构物，选择碱电焊条。 2 )厚度、刚性不大，形状均匀，特别是可采用平焊结构物，选用合适的酸性电焊条。 3 )除平焊以外，立焊、横焊、背焊等焊接位置的构造物请选择全位置电焊条。28、3、电焊条弧焊工艺规范，1、电焊条直径的选择电焊条直径主要

17、取决于焊接件的厚度、接头形式、焊接位置、焊层(道)数等因素。 根据焊接物厚度平坦焊接时的电焊条选择原则，焊接物板厚t4mm时，电焊条直径d=t t4mm时，经常采用多层焊，电焊条直径为4mm-6mm。 2 .焊接电流的选择焊接电流的大小根据电焊条直径来选择。 焊接电流的选择也可以用经验方程进行估计，估计式为： I=Kd，式中的I-焊接电流(a )； d杆径(mm) K-经验系数通常设定为30-40(A/mm )。29、一、埋弧焊二、瓦斯气体保护弧焊三、电渣焊四、等离子弧焊五、电子束焊六、激光焊接、第三节其他焊接方法、30、一、埋弧焊，1 .定义：电弧在无损音频压缩编码层下燃烧2 .特征：1)生

18、产率高2 )焊接质量3 .应用：常用于焊接厚度6mm-60mm的长直焊和大直径(250mm以上)的环焊。31、二、以气体保护电弧焊、外置瓦斯气体为电弧介质保护电弧和焊接部的电弧焊接，简称为气体保护电弧焊。 (1)电弧焊接1 .定义：电弧焊接是将氩瓦斯气体作为屏蔽瓦斯气体使用的气体保护电弧焊。 2 .特征：1)焊接物不易氧化；2 )操作容易，全位置自动化容易；3 )焊接热影响区小，焊接物不易变形；4 )焊接致密，成型美观；5 )焊接成本高。 3 .应用：主要用于焊接易氧化的非铁金属和合金钢材，如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。 为了保护气流的破环，电弧焊只能在室内进行。32、(2)碳酸气体保护电弧焊1 .定义：利用CO2作为屏蔽瓦斯气体的气体保护电弧焊，简称为CO2焊接。2特征：1)电