第三篇焊接成形工艺.ppt

第三篇 金属的连接成型 第十章 金属连接（焊接）成型的工艺基础 焊接成型 焊接的实质 通过加热或加压等手段，使分离的两部分金属借助于金属间原子的粘结与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来，成为不可拆卸的连接方式。 焊接特点 1）能化大为小，拼小为大：把大型复杂的机器零部件，分解为简单的小零部件来准备毛坯，然后再用焊接的方法把它们连接起来，这样可简化锻造或锻压工艺，还可以解决铸锻能力的不足。 2）可以把不同种类的金属结合起来 ① 制造双金属结构的零件，例如：蒸煮锅的筒体。 ② 把零件或毛坯的不同部分直接焊接起来，例：麻花钻、硬质合金车刀。 3）可以修补锻件、铸件上的缺陷和局部损坏的零件。 焊接方法分类 根据焊接过程的特点可分为三大类： 熔化焊：电弧焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊。 压力焊：电阻焊、摩擦焊、压力气焊、冷压焊、超声波焊、高频焊、爆炸焊。 钎焊：软钎焊、硬钎焊。 第一节 熔化焊 一、手工电弧焊 电弧焊是利用电弧释放的热量为热源，使焊件和焊条局部熔化形成共同的熔池，冷凝后实现焊接的焊接方法。 （一）焊接电弧 电弧是在两电极之间的气体介质内产生的一种强烈而持久的放电现象。 电弧热量与温度分布 电弧热量：阳极区产生的较多，约占总热量的43%，阴极约36%，弧柱约21%。 温度：用钢焊条焊钢材时 阳极区—2600K 阴极区—2400K 电弧中心—6000 ～8000K 电弧的极性 使用直流电源焊接时有正接、反接两种： 正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。 反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。 交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。 焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为50～90V。 电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。 电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为16～35V。 （二）手工电弧焊的焊接过程 ①电弧在焊条与被焊件之间燃烧。 ②电弧热使工件和焊条熔化形成共同熔池。 ③电弧热同时使焊条的药 皮熔化或燃烧，形成熔渣 浮在熔池内金属液表面， 并产生大量气流围绕在电 弧周围，可防止空气中氧、 氮的侵入，起保护熔化金 属的作用。 ④ 电弧向前移动，熔池内熔化金属冷却凝固，新的熔化不断形成。不断凝固而形成连续的焊缝。熔渣凝固为渣壳复盖 在焊缝表面，遂焊缝 的成型和冷却有着重 要作用。 （三）电弧焊的冶金过程特点 电弧焊的焊接过程为冶金过程，熔化金属、熔渣和气体三者之间发生一系列冶金反应，与一般冶炼过程比较有以下特点： 1）金属元素强烈蒸发、烧损---焊接电弧和熔池温度高于一般冶炼温度。 2）化学成分不够均匀，气体和杂质来不及浮出----熔池体积小，液态时间短。 3）熔化金属与空气接触，产生氧化物，使钢中合金元素C、Si、Mn烧蚀，氮、氢在高温下溶解于液态金属，产生氮化物增加焊缝脆性，氢的溶入会引起氢脆化—空气在高温电弧作用下分解出原子状态的氧、氮、氢。 （四）电焊条 手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮（涂料）分组成。 焊条芯：作用：① 导电产生电弧；② 熔化后作为填充金属进入熔池，是形成焊缝的主要金属材料。 焊条直径是用焊芯直径来表示，一般为2～6㎜，常用3～5㎜，最大的为9㎜，最小的为0.4㎜。常用焊条钢芯牌号和成分及用途见表。 焊条药皮 主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作 用；对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。 焊条的种类、型号和牌号 焊条有七大类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条 J422 注意： 焊条型号是国家标准中的焊条代号；焊条牌号是焊接行业的焊条代号，注意型号和牌号的对应关系。 按熔渣性质，焊条可分为两类： 酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各种电源，成本低，但焊缝的塑性、韧性差，操作性好，渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高强度的重要结构件 碱性焊条：熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电源。焊缝塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，操作性差，故只适于焊接重要结构件。 焊条选用原则 选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。 (1) 低碳钢、普通低合金钢构件 焊缝与母材等强度。 注意：钢材按屈服强度定等级，结构钢焊条的等级是指焊缝金属抗拉强度最低保证值。 (2) 同一强度等级酸、碱性焊条的选用 碱性焊条：要求塑性好、冲击韧性高、抗裂性好、低温性好。 酸性焊条：受力不复杂，母材质量较