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船舶焊接工艺 船舶材料与焊接第四章ppt
第四章 电弧焊的基本理论 本章要点:主要介绍与电弧焊有关 的基础 理论,包括焊接电弧、焊丝熔化 与过渡及焊接接头的组织及力学 性能,最后讨论焊接应力与变形 产生的原因和防止措施。 第一节 概述 一、焊接的特征 1.焊接已成为最流行的连接技术 2.焊接显现了极高的技术含量和附加值 3 .焊接已成为关键的制造技术 4.焊接已成为现代工业不可分离的组成部分 二、焊接的分类 焊接是通过加热或加压,或者两者并用,并且用或不用填充材料,借助于金属原子的扩散和结合,使分离的材料牢固的连接在一起的加工方法。 焊接的主要特点是: (1)节省材料,减轻质量; (2)简化复杂零件和大型零件的制造; (3)适应性好;可实现特殊结构的生产; (4)满足特殊连接要求;可实现不同材料间的连 接成型; (5)降低劳动强度,改善劳动条件。 焊接方法的应用: (1)制造金属结构件; (2)制造机器零件和工具; (3)修复。 焊接的方法种类很多,按焊接过程特点可分为三大类: (一)熔焊 把焊接局部连接处加热至熔化状态形成熔池,待其冷却结晶后形成焊缝,将两部分材料焊接成一个整体。因两部分材料均被熔化,故称熔焊。熔焊是金属焊接中最主要的一种方法。 (二)压焊 在焊接过程中需要对焊件施加压力(加热或不加热)的一类焊接方法,叫压焊。 (三)钎焊 利用熔点比母材低的填充金属(称为钎料)熔化后,填入接头间隙并与固态的母材通过扩散实现连接的一类焊接方法。 表4-1 船厂常用的焊接方法及应用 第二节 焊接电弧 电弧是所有电弧焊方法的能源,能有效而简便地把弧焊电源的电能转换成焊接过程所需要的热能和机械能。 一、焊接电弧的产生 焊接电弧是由焊接电源提供的、具有一定电压的两极间或电极与焊件间,气体介质产生强烈而持久的放电现象。 二、焊接电弧的构造 电弧的三个区 阴极区、阳极区和弧柱区(如图4-2所示)。 焊接电弧的温度 o C和热量分布 温度 o C 热量分布 阳极区: 2600 43% 弧柱区: 6000~8000 21% 阴极区 : 2400 36% 三、焊接时的极性 使用直流电源焊接时有正接、反接法两种: 正接法:焊件接电焊机的正极(阳极),焊条接负极(阴 极),因此,焊件温度较高,能获得较大熔深,适用于焊接厚 板。 反接法:焊件接负极,焊条接正极,适合于焊接薄板, 以防烧穿。 交流焊机、无正反接特点,温度均为2500K。 交直流电焊机的比較 母 材 熔 透 深 度 比 較 交流电焊机 直流正极性 直流反极性 四、焊接电弧的静特性 在电极材料,气体介质和电弧长度一定时,电弧两端的电压与焊接电流之间的关系称为电弧静特性,或称伏安特性。电弧静特性曲线呈U形。如图4-4曲线2所示。 在一般情况下,电弧电压Uh与弧长l成正比变化,如图4-5示,即电弧越长电压越高。 第四节 焊接接头的组织及力学性能 (一)焊接接头的组成 焊接工件上温度的变化 各点处: 常温—较高温度—常温 固态 液态 固态 在焊接过程中,母材因受热的影响(但未熔化)而发生金 相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。熔焊焊缝和母 材的交界线叫熔合线,熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影 响区的过渡区,叫熔合区,也叫半熔化区。因此,焊接接头 由焊缝、熔合区和热影响区组成。 二、焊缝的组织和性能
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