材料成型工艺基础(第四版)课件 第4章.pptx

第4章焊接成型技术;

与铆接、胶接、螺栓连接等方法(见图4-1)相比,焊接具有如下特点:

(1)节省金属材料,结构重量轻。

(2)可用于制造重型、复杂的机器零部件,简化铸造、锻造及切削加工工艺,获得最佳技术经济效果。

(3)焊接接头具有良好的力学性能和密封性。

(4)能够制造双金属结构,使材料的性能得到充分利用。

(5)焊接结构不可拆卸,维修不便;存在焊接应力和变形,且组织性能不均匀,会产生焊接缺陷。;

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按照焊接过程的不同物理特点和所采用能源的性质,可将焊接方法分为熔焊、压焊、钎焊三大类。常用的焊接方法如图4-2所示。

压焊是在焊接过程中对工件加压(加热或不加热),并在压力作用下使金属接触部位产生塑性变形或局部熔化,通过原子扩散,使两部分被焊金属连接成一个整体。该方法只适用于塑性较高的金属材料的焊接。;

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钎焊是把熔点比母材金属低的填充金属(简称钎料)熔化后,填充接头间隙并与固态的母材相互扩散从而实现连接的焊接方法。该方法适用于各种异类金属的焊接。;

4.1焊接方法;

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1.焊接电弧

焊接电弧是在电极焊条与工件之间的气体介质中长时间而稳定的放电现象,即在局部气体介质中有大量电子(或离子)流通过的导电现象。

焊接电弧由阴极区、阳极区、弧柱区三部分组成,如图4-4所示。;

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由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异,因此在使用直流电焊机焊接时,有正接和反接两种方法,如图4-5所示。;

2.电焊条及其选择原则

1)焊条的组成

焊条电弧焊焊条是由焊芯和药皮组成的,如图4-6所示。;

(1)焊芯。焊芯是组成焊缝金属的主要材料,它的化学成分及质量将直接影响焊缝质量。因此,焊芯应符合国家标准GB1300—77《焊接用钢丝》的要求。常见的焊芯牌号和化

学成分见表4-1。;

(2)焊条药皮。药皮对焊接过程和焊接质量有很大的影响。焊条药皮的组成物按其作用分为稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、稀渣剂、黏结剂等,由矿石、铁合金、有机物和化工产品四大类原材料粉???,如碳酸钾、碳酸钠、大理石、萤石、锰铁、硅铁、钾钠水玻璃等配成。它的主要作用有:提高电弧燃烧的稳定性;防止空气对熔化金属的有害作用;保证焊缝金属的脱氧、去硫和渗入合金元素,提高焊缝金属的力学性能。焊条药皮的组成及作用见表4-2。其中碳钢及低合金钢焊条的药皮类型、电流种类及焊接特点见表4-3。;;;

2)焊条分类及编号

(1)焊条分类。国家标准局将焊条按化学成分划分为若干类,焊条行业统一将焊条按用途分为十类,表4-4列出了两种分类有关内容的对应关系。;

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焊条按药皮熔渣的性质分为酸性焊条与碱性焊条两大类。

酸性焊条药皮中含有较多的酸性氧化物(如SiO2、TiO2、Fe2O3等),其氧化性强,焊接时合金元素烧损多,焊缝中氧、氮、氢含量较高,焊缝的力学性能较差,尤其是抗冲击韧性低。

碱性焊条药皮中,含有较多的CaO、CaCO3、CaF2、K2O等,熔渣呈碱性。

(2)焊条牌号。在生产中应用最多的是碳钢焊条和低合金钢焊条。;

3.电焊条的选用原则

一般遵循下列原则:

(1)考虑母材的力学性能和化学成分。焊接低碳钢和低合金结构钢时,应根据焊接件的抗拉强度选择相应强度等级的焊条,即等强度原则;焊接耐热钢、不锈钢等材料时,则应选择与焊接件化学成分相同或相近的焊条,即等成分原则。

(2)考虑结构的使用条件和特点。承受冲击力较大或在低温条件下工作的结构件、复杂结构件、厚大或刚性大的结构件多选用抗裂性好的碱性焊条;如果构件受冲击力较小,构件结构简单,母材质量较好,应尽量选用工艺性能好、较经济的酸性焊条。;

(3)考虑焊条的工艺性。对于狭小、不通风的场合,以及焊前清理困难且容易产生气孔的焊接件,应当选择酸性焊条;如果母材中含碳、硫、磷量较高,则应选择抗裂性较好的碱性焊条。

(4)选用与施焊现场条件相适应的焊条。如对无直流焊机的地方,应选用交直流电源的焊条。;

4.1.2其他焊接方法

1.埋弧焊

埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的电弧焊方法,又称焊剂层下焊接。埋弧焊在造船、锅炉、化工容器、起重机械和冶金机械制造中的应用非常广泛。

1)埋弧焊的焊接过程

埋弧焊的焊接情况如图4-7和图4-8所示。;

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2)埋弧焊的焊丝与焊剂

埋弧焊时,焊丝相当于电焊条的焊芯,焊剂起保护、净化熔池、稳定电弧和渗入合金元素的作用。焊剂按制造方法可分为熔炼焊剂与陶质焊剂两大类。各种焊剂应与一定的焊丝配合使用才能获得优质焊缝。常用焊剂的牌号、配用焊丝及用途如表4-5所示。;;

3)埋弧焊的特点

(1)生产率高。