第9.2.3章常用的焊接方法

第九章焊接與膠接成形,9.2常用的焊接方法9.3常用金屬材料的焊接重點(diǎn)：難點(diǎn)：,9.2.1手工電弧焊,手工電弧焊（手弧焊）手工電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。它具有設(shè)備簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)焊接接頭的裝配尺寸要求不高，可在各種條件下進(jìn)行各種位置的焊接，是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法。但手工電弧焊時(shí)有強(qiáng)烈的弧光和煙塵，勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)率低，對(duì)工人的技術(shù)水平要求較高，焊接質(zhì)量也不免穩(wěn)定。一般用于單件小批量生產(chǎn)中焊接碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼及鑄鐵的補(bǔ)焊等。,焊條,電焊條的組成及作用組成：焊芯和藥皮作用：（1）焊芯作為電弧焊的一個(gè)電極，與焊件之間導(dǎo)電形成電?。辉诤附舆^程中不斷熔化，并過渡到移動(dòng)的熔池中，與熔化的母材共同結(jié)晶形成焊縫；（2）焊條藥皮藥皮的作用a）對(duì)熔池造成有效的氣渣聯(lián)合保護(hù)；b）使熔池內(nèi)金屬液脫氧、脫硫以及向熔池金屬中滲合金，提高焊縫的力學(xué)性能；c）起穩(wěn)弧作用，以改善焊接的工藝性。藥皮的組成a）穩(wěn)弧劑：主要使用易于電離的鉀、鈉、鈣的化合物。b）造渣劑：形成熔渣覆蓋在熔池表面，不讓大氣侵入熔池，且起冶金作用。c）造氣劑：分解出CO和H2等氣體包圍在電弧和熔池周圍，起到隔絕大氣、保護(hù)熔滴和熔池的作用。d）脫氧劑：主要應(yīng)用錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鋁鐵和石墨等，脫去熔池中的氧。e）合金劑：主要應(yīng)用錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和鎢鐵等鐵合金。,焊條的種類,焊條的種類和編號(hào)種類：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鈦及鈦合金焊條、鋁及鋁合金焊條、銅及銅合金焊條、特殊用途焊條。編號(hào)：以結(jié)構(gòu)鋼焊條為例：422其中：結(jié)構(gòu)鋼焊條焊縫金屬抗拉強(qiáng)度大于等于藥皮類型（鈦鈣型）和電源種類（交直流）5077低氫，直流焊條藥皮的種類a）酸性焊條藥皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2、TiO2、Fe2O3等。b）堿性焊條藥皮中含有多量堿性氧化物，如CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。,酸性藥皮與堿性藥皮,酸性藥皮與堿性藥皮兩者的性質(zhì)酸性藥皮工藝性好，而堿性藥皮工藝性差。堿性藥皮中有益元素多，能使焊接接頭力學(xué)性能提高。堿性藥皮中因不含有機(jī)物，也稱低氫型藥皮?？梢蕴岣吆缚p金屬的抗裂性。堿性藥皮氧化性強(qiáng)，對(duì)銹、油、水的敏感性大，易產(chǎn)生飛濺和CO氣孔。堿性藥皮在高溫下，易生成較多的有毒物質(zhì)（HF等），因而應(yīng)注意通風(fēng)。,電焊條的選用原則,（1）選擇與母材化學(xué)成分相同或相近的焊條（2）選擇與母材等強(qiáng)度的焊條（3）根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用條件選擇焊條藥皮的類型等強(qiáng)度原則：低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，一般都要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，因此可根據(jù)鋼材強(qiáng)度等級(jí)來選用相應(yīng)的焊條。低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按某一種鋼接頭中強(qiáng)度較低的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應(yīng)選用相應(yīng)的專用焊條。,9.3常用金屬材料的焊接,一、金屬材料的焊接性1、焊接性的概念焊接性就是金屬材料在一定工藝條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力，或指獲得優(yōu)質(zhì)接頭所采取工藝措施的復(fù)雜程度。金屬材料的焊接性的好壞包括兩方面內(nèi)容：（1）工藝性能（2）使用性能影響金屬材料焊接性的主要因素是母材的化學(xué)成分。,9.3.1常用金屬材料的焊接,焊接性能評(píng)定方法碳當(dāng)量法碳當(dāng)量越大，焊接性越差碳當(dāng)量越高，裂紋傾向越大，鋼的焊接性越差。一般認(rèn)為，wCE0.6%時(shí)，鋼的淬硬和冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性很差，一般不用于生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu)。,9.3.2碳素鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接碳素鋼的焊接,由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬傾向小，不易產(chǎn)生裂紋，所以焊接性最好。焊接時(shí)，任何焊接方法和最普通的焊接工藝即可獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。但由于施焊條件、結(jié)構(gòu)形式不同，焊接時(shí)還需注意以下問題：（1）在低溫環(huán)境下焊接厚度大、剛性大的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行預(yù)熱，否則容易產(chǎn)生裂紋。（2）重要結(jié)構(gòu)焊后要進(jìn)行去應(yīng)力退火以消除焊接應(yīng)力。低碳鋼對(duì)焊接方法幾乎沒有限制，應(yīng)用最多的是手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)電弧焊和電阻焊。2、中碳鋼的焊接含碳量在0.25%0.60%之間的中碳鋼，有一定的淬硬傾向，焊接接頭容易產(chǎn)生低塑性的淬硬組織和冷裂紋，焊接性較差。中碳鋼的焊接結(jié)構(gòu)多為鍛件和鑄鋼件，或進(jìn)行補(bǔ)焊。焊接方法為手工電弧焊。選用抗裂性好的低氫型焊條（如J426、J427、J506、J507等），焊縫有等強(qiáng)度要求時(shí)，選擇相當(dāng)強(qiáng)度級(jí)別的焊條。對(duì)于補(bǔ)焊或不要求等強(qiáng)度的接頭，可選擇強(qiáng)度級(jí)別低、塑性好的焊條，以防止裂紋的產(chǎn)生。焊接時(shí)，應(yīng)采取焊前預(yù)熱、焊后緩冷等措施以減小淬硬傾向，減小焊接應(yīng)力。接頭處開坡口進(jìn)行多層焊，采用細(xì)焊條小電流，可以減少母材金屬的熔入量，降低裂紋傾向。3、高碳鋼的焊接高碳鋼的含碳量大于0.60%，其焊接特點(diǎn)與中碳鋼基本相同，但淬硬和裂紋傾向更大，焊接性更差。一般這類鋼不用于制造焊接結(jié)構(gòu)，大多是用手工電弧焊或氣焊來補(bǔ)焊修理一些損壞件。焊接時(shí)，應(yīng)注意焊前預(yù)熱和焊后緩冷。,低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接,1、焊接特點(diǎn)低合金結(jié)構(gòu)鋼的含碳量都很低，加入了少量合金元素后，強(qiáng)度顯著提高，韌塑性也好。其焊接性隨強(qiáng)度等級(jí)的提高而變差。（1）s=300400MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接性良好。a）常溫下焊接時(shí)，按焊接低碳鋼對(duì)待；b）在低溫下焊接或?qū)Υ蠛穸?、大剛度的結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大電流，減小焊速，選用堿性焊條，并進(jìn)行預(yù)熱；c）對(duì)受壓容器的焊接，注意焊后退火，以消除應(yīng)力。（2）s450MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性較差。a）焊前預(yù)熱b）焊時(shí)采用大電流、小焊速。c）焊后回火。d）烘干焊條或焊劑，認(rèn)真清理焊件。,9.3.4鑄鐵的補(bǔ)焊,鑄鐵的焊接性很差，一般指對(duì)某些鑄造缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊。1、鑄鐵的補(bǔ)焊特點(diǎn)（1）易產(chǎn)生白口組織（2）易產(chǎn)生裂紋（3）易產(chǎn)生氣恐和夾渣2、補(bǔ)焊方法1）熱焊：焊前將工件整體或局部加熱到600700，焊后緩慢冷卻。特點(diǎn)：防止白口組織和裂紋，焊接質(zhì)量好，焊后可進(jìn)行機(jī)加工。但焊接效率低，成本高應(yīng)用：焊接形狀復(fù)雜焊后需機(jī)械加工的重要鑄件。床頭箱、氣缸體2）冷焊:不予熱或較低預(yù)熱（400）常用手工電弧焊。特點(diǎn)：依靠焊條調(diào)整化學(xué)成分，防止出現(xiàn)白口和裂紋，采用小電流、短弧、短焊道，焊后及時(shí)捶擊焊松弛應(yīng)力減少裂紋應(yīng)用：焊補(bǔ)機(jī)床導(dǎo)軌、球墨鑄鐵件,釬焊,釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件(母材)與釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，但低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。按釬料熔點(diǎn)不同，釬焊方法又可分為硬釬焊和軟釬焊兩種。1、硬釬焊硬釬焊的釬料熔點(diǎn)在450以上，常用的是銅基釬料和銀基釬料。硬釬焊接頭強(qiáng)度較高（大于200MPa），主要用于接頭受力較大、工作溫度較高的焊件，如各種零件的連接、刀具的焊接等。2、軟釬焊軟釬焊的釬料熔點(diǎn)在450以下，常用的是錫基釬料。軟釬焊接頭強(qiáng)度較低（小于70MPa），主要用于接頭受力不大、工作強(qiáng)度較低的焊件，如電子元件和線路的連接等。釬焊和熔焊相比，加熱溫度低，接頭的金屬組織和性能變化小，焊接變形小，焊件尺寸容易保證，接頭光潔，氣密性好；生產(chǎn)率高、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；可以焊接異種金屬，甚至連接金屬與非金屬；還可以焊接某些形狀復(fù)雜的接頭。但是，釬焊接頭強(qiáng)度較低，耐熱能力較差，焊前準(zhǔn)備工作要求較高。目前，釬焊主要用于焊接電子元件、精密儀表機(jī)械等。,鋁、銅及其合金的焊接,1、鋁及鋁合金的焊接（1）主要問題a）易產(chǎn)生氧化夾渣b）易產(chǎn)生氫氣孔c）焊接應(yīng)力大d）易變形e）固態(tài)