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1、機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)肖肖 民(機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院)民(機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院)4242學(xué)時(shí)(理論)學(xué)時(shí)(理論) 第四篇第四篇 焊接焊接 焊接焊接:永久性連接金屬材料的工藝方法。永久性連接金屬材料的工藝方法。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì):利用加熱或加壓,或兩者并用的手段,借助原子:利用加熱或加壓,或兩者并用的手段,借助原子間的擴(kuò)散和結(jié)合,使分離的金屬牢固地連接起來。間的擴(kuò)散和結(jié)合,使分離的金屬牢固地連接起來。 特點(diǎn)特點(diǎn):下料階段:化大為?。合铝想A段:化大為小 拼小成大拼小成大 化復(fù)雜為簡(jiǎn)單化復(fù)雜為簡(jiǎn)單 拼簡(jiǎn)單成復(fù)雜拼簡(jiǎn)單成復(fù)雜 內(nèi)容內(nèi)容:電弧焊電弧焊其它常用焊接方法其它常用焊接方法常用金屬材料的焊接常用金屬材料的
2、焊接焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 焊接焊接電弧焊電弧焊 焊接電弧焊接電弧 定義:定義:由焊接電源供給、具有由焊接電源供給、具有一定電壓一定電壓的兩極間或電極與的兩極間或電極與母母材間材間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的而持久的放電現(xiàn)象放電現(xiàn)象,稱為焊接,稱為焊接電弧。電弧。 組成:組成:由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱三部分組成。柱三部分組成。 特性:特性:焊接電弧的熱量與焊接焊接電弧的熱量與焊接電流的平方和電壓的乘積成正電流的平方和電壓的乘積成正比,比,電流愈大電流愈大,產(chǎn)生的,產(chǎn)生的總熱量總熱量愈大愈大。第一章第一章 電弧焊電弧焊圖圖4-1 4-1 焊接電弧焊接電
3、弧 焊接電弧焊接電弧電弧中陽極區(qū)和陰極區(qū)的電弧中陽極區(qū)和陰極區(qū)的溫度溫度因電極材料不同而有所不同。因電極材料不同而有所不同。用鋼焊條焊接鋼材時(shí),用鋼焊條焊接鋼材時(shí),陽極區(qū)陽極區(qū)溫度約為溫度約為2,600K2,600K,陰極區(qū)陰極區(qū)約為約為2,400K2,400K,電弧中心區(qū)溫度最高,電弧中心區(qū)溫度最高,可達(dá)可達(dá)6,0006,0008,000K8,000K。 電弧熱量在電弧熱量在陽極區(qū)陽極區(qū)產(chǎn)生的較多,約占產(chǎn)生的較多,約占總熱量的總熱量的4343;陰極區(qū)陰極區(qū)因放出大量的電子,消耗了一部分能量,所以產(chǎn)生的熱量相對(duì)因放出大量的電子,消耗了一部分能量,所以產(chǎn)生的熱量相對(duì)較少,較少,約占約占3636;
4、其余其余2121左右的熱量是左右的熱量是在弧柱中產(chǎn)生在弧柱中產(chǎn)生的。的。焊焊條電弧焊只有條電弧焊只有65658585的熱量用于加熱和熔化金屬,的熱量用于加熱和熔化金屬,其余的其余的熱量則散失在電弧周圍和飛濺的金屬滴中。熱量則散失在電弧周圍和飛濺的金屬滴中。電弧焊電弧焊 圖圖4-14-1 焊接電弧焊接電弧電弧焊電弧焊 焊接電弧的正接法和反接法焊接電弧的正接法和反接法 由于電弧產(chǎn)生的熱量在陽極和陰極上有一定差異及由于電弧產(chǎn)生的熱量在陽極和陰極上有一定差異及其它一些原因,使用其它一些原因,使用直流電源直流電源焊接時(shí),有焊接時(shí),有正接和反正接和反接接兩種接線方法。兩種接線方法。圖圖4-2 4-2 直流
5、電源時(shí)的正接與反接直流電源時(shí)的正接與反接電弧焊電弧焊 焊接電弧的正接法和反接法焊接電弧的正接法和反接法正接是將工件接到電源的正極,焊條接到負(fù)極;正接是將工件接到電源的正極,焊條接到負(fù)極;反接是將工件接到電源的負(fù)極,焊條接到正極。反接是將工件接到電源的負(fù)極,焊條接到正極。特性:特性:正接時(shí)工件的溫度相對(duì)高一些。正接時(shí)工件的溫度相對(duì)高一些。如果焊接時(shí)使用的是交流弧焊機(jī),因?yàn)殡姌O每秒鐘正負(fù)變化如果焊接時(shí)使用的是交流弧焊機(jī),因?yàn)殡姌O每秒鐘正負(fù)變化達(dá)一百次之多,所以兩極加熱溫度一樣,都在達(dá)一百次之多,所以兩極加熱溫度一樣,都在2,500K2,500K左右,左右,因而不存在正接和反接問題。因而不存在正接和
6、反接問題。圖圖4-2 4-2 直流電源時(shí)的正接與反接直流電源時(shí)的正接與反接電弧焊電弧焊 焊接接頭的組織和性能焊接接頭的組織和性能焊接工件上的溫度變化與分布焊接工件上的溫度變化與分布 離焊縫越近的點(diǎn),被加熱的離焊縫越近的點(diǎn),被加熱的溫度越高;越遠(yuǎn)的點(diǎn)被加熱的溫度越低。溫度越高;越遠(yuǎn)的點(diǎn)被加熱的溫度越低。 在焊接過程中,在焊接過程中,焊縫的形成焊縫的形成是一次冶金過程,焊縫附近區(qū)域是一次冶金過程,焊縫附近區(qū)域金屬金屬相當(dāng)于受到一次不同規(guī)范的相當(dāng)于受到一次不同規(guī)范的熱處理熱處理,必然會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的組織必然會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的組織與性能的變化。與性能的變化。圖圖4-3 4-3 焊縫區(qū)各點(diǎn)溫度變化情況焊縫區(qū)各點(diǎn)溫
7、度變化情況電弧焊電弧焊 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能低碳鋼低碳鋼: :焊縫和焊縫附近區(qū)域焊縫和焊縫附近區(qū)域由于受到電弧不同程度的加由于受到電弧不同程度的加熱而產(chǎn)生組織與性能的變化。熱而產(chǎn)生組織與性能的變化。如圖,左側(cè)下部是焊件的橫如圖,左側(cè)下部是焊件的橫截面,上部是相應(yīng)各點(diǎn)在焊截面,上部是相應(yīng)各點(diǎn)在焊接過程中被加熱的接過程中被加熱的最高溫度最高溫度曲線曲線。圖中。圖中1 1、2 2、3 3等各段金等各段金屬組織的獲得可用右側(cè)所屬組織的獲得可用右側(cè)所示的部分鐵示的部分鐵- -碳合金狀態(tài)圖來碳合金狀態(tài)圖來對(duì)照分析。對(duì)照分析。 圖圖4-4 4-4 低碳鋼焊接接頭的組織低碳鋼焊接接頭的組織
8、 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能1.1.焊縫焊縫 焊縫的結(jié)晶將影響焊縫的力學(xué)性能,應(yīng)焊縫的結(jié)晶將影響焊縫的力學(xué)性能,應(yīng)慎重慎重選用焊條或其它焊接材料選用焊條或其它焊接材料。焊接時(shí),焊接材料的滲。焊接時(shí),焊接材料的滲合金作用,焊縫金屬中錳、硅等合金元素含量可能合金作用,焊縫金屬中錳、硅等合金元素含量可能比母材金屬高,比母材金屬高,焊縫金屬的性能焊縫金屬的性能可能不低于可能不低于母材金母材金屬的性能。屬的性能。 電弧焊電弧焊電弧焊2 2焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū) (1 1)熔合區(qū))熔合區(qū) 熔化的金屬凝固成熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織,因加熱溫度過,因加熱溫度過高而成為過熱粗晶,易引起應(yīng)
9、力集中,所以熔合區(qū)在很大高而成為過熱粗晶,易引起應(yīng)力集中,所以熔合區(qū)在很大程度上決定著焊接接頭的性能程度上決定著焊接接頭的性能 (2 2)過熱區(qū))過熱區(qū) 奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大,形成奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大,形成過熱組織過熱組織,故塑,故塑性及韌性降低。對(duì)于易淬火硬化鋼材,此區(qū)脆性更大。性及韌性降低。對(duì)于易淬火硬化鋼材,此區(qū)脆性更大。 (3 3)正火區(qū))正火區(qū) 加熱時(shí)金屬發(fā)生重結(jié)晶,轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的加熱時(shí)金屬發(fā)生重結(jié)晶,轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏奧氏體晶粒體晶粒。冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織,。冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織,其力學(xué)性能優(yōu)于母材。其力學(xué)性能優(yōu)于母材。 (4 4)部分相變區(qū))部分相
10、變區(qū) 珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶,轉(zhuǎn)變珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶,轉(zhuǎn)變成成細(xì)小的奧氏體晶粒細(xì)小的奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變,但其晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變,但其晶粒有長(zhǎng)大趨勢(shì)。冷卻后晶粒大小不均,因而力學(xué)性能比正火有長(zhǎng)大趨勢(shì)。冷卻后晶粒大小不均,因而力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。區(qū)稍差。 焊接熱影響區(qū)的大小和組織性能變化的程度,焊接熱影響區(qū)的大小和組織性能變化的程度,決定于決定于焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式和焊后冷卻速度等因素。焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式和焊后冷卻速度等因素。 電弧焊電弧焊電弧焊2 2焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)表表4-1:4-1:低碳鋼時(shí)不同焊接方法的焊接熱影響區(qū)平均尺寸。低
11、碳鋼時(shí)不同焊接方法的焊接熱影響區(qū)平均尺寸。 電弧焊電弧焊表表4-1 4-1 焊接熱影響區(qū)的平均尺寸數(shù)值焊接熱影響區(qū)的平均尺寸數(shù)值電弧焊電弧焊 改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法 低碳鋼低碳鋼的焊接的焊接結(jié)構(gòu),用手工電弧焊或埋弧自動(dòng)焊時(shí),熱結(jié)構(gòu),用手工電弧焊或埋弧自動(dòng)焊時(shí),熱影響區(qū)尺寸較小,對(duì)焊接產(chǎn)品質(zhì)量影響較小,影響區(qū)尺寸較小,對(duì)焊接產(chǎn)品質(zhì)量影響較小,焊后可不焊后可不進(jìn)行熱處理;進(jìn)行熱處理; 對(duì)于對(duì)于低合金鋼低合金鋼焊接焊接結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)或用用電渣焊電渣焊焊接的結(jié)構(gòu),熱影響焊接的結(jié)構(gòu),熱影響區(qū)較大,區(qū)較大,焊后必須進(jìn)行熱處理,通常可用正火的方法焊后必須進(jìn)行熱處理,通常
12、可用正火的方法,細(xì)化晶粒,均勻組織,改善焊接接頭的質(zhì)量;細(xì)化晶粒,均勻組織,改善焊接接頭的質(zhì)量; 對(duì)于焊后對(duì)于焊后不能進(jìn)行熱處理的焊接不能進(jìn)行熱處理的焊接結(jié)構(gòu),只能通過結(jié)構(gòu),只能通過正確選正確選擇焊接方法,合理制定焊接工藝擇焊接方法,合理制定焊接工藝來來減小熱影響區(qū),減小熱影響區(qū),以保以保證焊接質(zhì)量。證焊接質(zhì)量。 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接過程中,焊縫被加熱處于液態(tài),相鄰的金屬加熱到焊接過程中,焊縫被加熱處于液態(tài),相鄰的金屬加熱到很高的溫度,然后再快速冷卻下來,這時(shí),很高的溫度,然后再快速冷卻下來,這時(shí),各點(diǎn)處的溫度不各點(diǎn)處的溫度不同,冷卻速度也不相同同,冷卻速度也不相同,在,在熱脹冷
13、縮和塑性變形熱脹冷縮和塑性變形的影響下,的影響下,必將產(chǎn)生必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋。 產(chǎn)生:產(chǎn)生:加熱時(shí)加熱時(shí),焊縫區(qū)金屬的熱膨脹量較大,并受兩側(cè)金焊縫區(qū)金屬的熱膨脹量較大,并受兩側(cè)金屬所制約不能自由伸長(zhǎng)而屬所制約不能自由伸長(zhǎng)而被塑性壓縮被塑性壓縮,向厚度方向展寬;向厚度方向展寬;冷卻時(shí),冷卻時(shí),同樣受兩側(cè)金屬制約而同樣受兩側(cè)金屬制約而不能自由收縮不能自由收縮,各部分收,各部分收縮不一致,導(dǎo)致焊縫區(qū)乃至整個(gè)焊件產(chǎn)生應(yīng)力和變形。縮不一致,導(dǎo)致焊縫區(qū)乃至整個(gè)焊件產(chǎn)生應(yīng)力和變形。 焊接應(yīng)力:焊接應(yīng)力:焊接構(gòu)件由焊接而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。焊接構(gòu)件由焊接而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 焊接變形:焊接變形
14、:焊后焊件殘留的變形。焊后焊件殘留的變形。電弧焊電弧焊 焊接應(yīng)力和變形焊接應(yīng)力和變形焊接應(yīng)力:焊接應(yīng)力:(1 1)產(chǎn)生的原因:產(chǎn)生的原因:加熱不均勻及冷卻不均勻。加熱不均勻及冷卻不均勻。(2 2)應(yīng)力分布:應(yīng)力分布:平板對(duì)接焊縫平板對(duì)接焊縫, , 圓筒環(huán)形焊縫的焊接應(yīng)力分圓筒環(huán)形焊縫的焊接應(yīng)力分布(圖布(圖4-54-5)。)。電弧焊電弧焊 圖圖4-5 4-5 對(duì)接焊縫、圓筒環(huán)形焊縫的焊接應(yīng)力分布對(duì)接焊縫、圓筒環(huán)形焊縫的焊接應(yīng)力分布(c c)徑向應(yīng)力)徑向應(yīng)力 焊接應(yīng)力和變形焊接應(yīng)力和變形焊接應(yīng)力:焊接應(yīng)力:(3 3)焊接次序?qū)?yīng)力的影響:焊接次序?qū)?yīng)力的影響:圖圖4-6b4-6b中中A A區(qū)易
15、產(chǎn)生裂縫。區(qū)易產(chǎn)生裂縫。(4 4)減小應(yīng)力的措施:減小應(yīng)力的措施: 合理的焊接次序合理的焊接次序,合理選材。,合理選材。 焊前預(yù)熱焊前預(yù)熱,預(yù)熱溫度為預(yù)熱溫度為350350400,400,減弱各部位溫差,減弱各部位溫差,從而顯著減小焊接應(yīng)力從而顯著減小焊接應(yīng)力。 焊后熱處理焊后熱處理:去應(yīng)力退火,加熱到:去應(yīng)力退火,加熱到600600650650,保溫,保溫1 1小時(shí)以上,緩冷。小時(shí)以上,緩冷。電弧焊電弧焊圖圖4-6 4-6 焊接次序?qū)?yīng)力的影響焊接次序?qū)?yīng)力的影響電弧焊電弧焊 焊接變形的變形基本形式:焊接變形的變形基本形式:圖圖4.74.7 收縮變形:收縮變形:焊縫縱向、橫向收縮,使構(gòu)件縱向
16、、橫向尺寸減小。焊縫縱向、橫向收縮,使構(gòu)件縱向、橫向尺寸減小。 角變形:角變形:Y Y型坡口對(duì)接時(shí),焊接次序不合理,焊縫橫向收縮不均型坡口對(duì)接時(shí),焊接次序不合理,焊縫橫向收縮不均勻引起的變形。勻引起的變形。 彎曲變形:彎曲變形:焊縫不對(duì)稱,工藝不合理,焊接焊縫不對(duì)稱,工藝不合理,焊接T T形梁時(shí),由于焊縫形梁時(shí),由于焊縫布置不對(duì)稱,焊縫縱向收縮引起的變形。布置不對(duì)稱,焊縫縱向收縮引起的變形。 扭曲變形:扭曲變形:焊接工字梁時(shí),由于焊接順序和焊接方向不合理引起焊接工字梁時(shí),由于焊接順序和焊接方向不合理引起的變形。的變形。 波浪變形:波浪變形:焊接薄板時(shí),由于焊縫收縮使薄板局部產(chǎn)生較大壓力焊接薄板
17、時(shí),由于焊縫收縮使薄板局部產(chǎn)生較大壓力而失去穩(wěn)定引起的變形。而失去穩(wěn)定引起的變形。電弧焊電弧焊 預(yù)防變形的措施預(yù)防變形的措施焊前措施:焊前措施:反變形法:反變形法:平板焊接的反變形平板焊接的反變形( (圖圖4.8)4.8),防止殼體焊,防止殼體焊接局部塌陷的反變形接局部塌陷的反變形( (圖圖4.9)4.9)。 圖圖4.8 4.8 平板焊接的反變形平板焊接的反變形 圖圖4.9 4.9 防止殼體焊接局部塌陷的反變形防止殼體焊接局部塌陷的反變形電弧焊電弧焊 預(yù)防變形的措施預(yù)防變形的措施焊前措施:焊前措施:加裕量法:加裕量法:補(bǔ)償焊后收縮,下料裕量補(bǔ)償焊后收縮,下料裕量0.10.10.20.2。剛性夾
18、持法:剛性夾持法:夾持,點(diǎn)固(塑性好的材料)。夾持,點(diǎn)固(塑性好的材料)。合理的焊接次序:合理的焊接次序:構(gòu)件對(duì)稱兩側(cè)都有焊縫,應(yīng)使兩側(cè)焊縫構(gòu)件對(duì)稱兩側(cè)都有焊縫,應(yīng)使兩側(cè)焊縫的收縮能互相抵消或減弱。圖的收縮能互相抵消或減弱。圖4.104.101111為為X X型坡口及梁的型坡口及梁的焊接次序。焊接次序。圖圖4.11 4.11 梁的焊接次序梁的焊接次序圖圖4 4.10 .10 雙雙X X型坡口焊接次序型坡口焊接次序電弧焊電弧焊2.2.焊后措施:焊后措施:機(jī)械矯正法:機(jī)械矯正法:利用機(jī)械外力作用來矯利用機(jī)械外力作用來矯正變形,如輥床、壓力機(jī)、矯直機(jī),正變形,如輥床、壓力機(jī)、矯直機(jī), 圖圖4.124
19、.12?;鹧婕訜岢C正法:火焰加熱矯正法:氧氧乙炔火焰加乙炔火焰加熱壓應(yīng)力處(考經(jīng)驗(yàn))冷卻收縮,消除熱壓應(yīng)力處(考經(jīng)驗(yàn))冷卻收縮,消除變形圖變形圖4.134.13反變形法。反變形法。3.3.焊接裂紋:焊接裂紋:(1 1)原因原因 焊接應(yīng)力過大焊接應(yīng)力過大 材料成分:材料成分:S S、P P(2 2)預(yù)防預(yù)防 選用堿性焊條選用堿性焊條,預(yù)熱,合理預(yù)熱,合理次序,小能量焊接。次序,小能量焊接。圖圖4 41212機(jī)械矯正法機(jī)械矯正法圖圖4 41313火焰矯正法火焰矯正法焊條電弧焊焊條電弧焊四四. . 焊條電弧焊焊條電弧焊 用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的方法。用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的方法。優(yōu)點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單
20、,操作靈活,成本低。設(shè)備簡(jiǎn)單,操作靈活,成本低。缺點(diǎn)缺點(diǎn):有強(qiáng)烈的弧光和煙塵,勞動(dòng)條件差,生產(chǎn)率低,對(duì):有強(qiáng)烈的弧光和煙塵,勞動(dòng)條件差,生產(chǎn)率低,對(duì)工人技術(shù)水平要求高,焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。工人技術(shù)水平要求高,焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。適用適用:?jiǎn)渭∨可a(chǎn),焊接碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不:?jiǎn)渭∨可a(chǎn),焊接碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼及鑄鐵的補(bǔ)焊等。銹鋼及鑄鐵的補(bǔ)焊等。焊條電弧焊焊條電弧焊一、焊條電弧焊的焊接過程一、焊條電弧焊的焊接過程 原理:原理:在藥皮焊條和母材間產(chǎn)在藥皮焊條和母材間產(chǎn)生電弧,生電弧,利用電弧熱融化焊條利用電弧熱融化焊條和母材的焊接方法。和母材的焊接方法。焊條外層焊條外層覆蓋焊藥,遇熱
21、融化,具有使覆蓋焊藥,遇熱融化,具有使電弧穩(wěn)定、形成溶渣、脫氧、電弧穩(wěn)定、形成溶渣、脫氧、精煉等作用。精煉等作用。焊縫質(zhì)量由很多因素決定,焊縫質(zhì)量由很多因素決定,如母材金屬和焊條的質(zhì)量、如母材金屬和焊條的質(zhì)量、焊焊前的清理程度、焊接時(shí)電弧的前的清理程度、焊接時(shí)電弧的穩(wěn)定情況、焊接參數(shù)、焊接操穩(wěn)定情況、焊接參數(shù)、焊接操作技術(shù)、焊后冷卻速度以及焊作技術(shù)、焊后冷卻速度以及焊后熱處理等。后熱處理等。圖圖4-14 4-14 焊條電弧焊過程焊條電弧焊過程電弧焊電弧焊 焊條電弧焊焊條電弧焊焊接過程焊接過程焊條焊條 涂有藥皮的供手工電弧焊用的熔化電極,涂有藥皮的供手工電弧焊用的熔化電極,由藥皮和焊芯兩部分組成
22、。由藥皮和焊芯兩部分組成。 焊芯焊芯 :在焊接過程中既是:在焊接過程中既是導(dǎo)電的電極,同時(shí)本身又熔導(dǎo)電的電極,同時(shí)本身又熔化作為填充金屬,化作為填充金屬,與熔化的母材共同形成焊縫金屬。與熔化的母材共同形成焊縫金屬。 藥皮藥皮:壓涂在焊芯表面的涂料層,主要作用是在焊接過:壓涂在焊芯表面的涂料層,主要作用是在焊接過程中造氣造渣,起程中造氣造渣,起保護(hù)作用,防止空氣進(jìn)入焊縫,防止保護(hù)作用,防止空氣進(jìn)入焊縫,防止焊縫高溫金屬不被空氣氧化焊縫高溫金屬不被空氣氧化( (表表4-3)4-3)。焊條電弧焊焊條電弧焊焊條的分類(按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分)焊條的分類(按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分) 酸性焊條酸性焊條 優(yōu)點(diǎn):焊渣呈
23、玻璃狀,易脫渣;工藝性能較好,電弧優(yōu)點(diǎn):焊渣呈玻璃狀,易脫渣;工藝性能較好,電弧穩(wěn)定。穩(wěn)定。缺點(diǎn):力學(xué)性能,尤其是塑性和韌性差,抗裂性低。缺點(diǎn):力學(xué)性能,尤其是塑性和韌性差,抗裂性低。典型型號(hào):典型型號(hào):E4303E4303堿性焊條堿性焊條優(yōu)點(diǎn):焊接金屬塑性、韌性好,抗裂性強(qiáng),合金元素優(yōu)點(diǎn):焊接金屬塑性、韌性好,抗裂性強(qiáng),合金元素?fù)p失少。損失少。缺點(diǎn):對(duì)油、銹、污敏感;電弧不穩(wěn)定;熔渣為結(jié)晶缺點(diǎn):對(duì)油、銹、污敏感;電弧不穩(wěn)定;熔渣為結(jié)晶狀,不易脫渣。狀,不易脫渣。焊條的分類(按用途分)焊條的分類(按用途分)焊條電弧焊焊條電弧焊焊條的選用(按強(qiáng)度等級(jí)和化學(xué)成分選用)焊條的選用(按強(qiáng)度等級(jí)和化學(xué)成
24、分選用) 焊接一般結(jié)構(gòu)如焊接一般結(jié)構(gòu)如低碳鋼、低合金鋼低碳鋼、低合金鋼結(jié)構(gòu)件時(shí),一般結(jié)構(gòu)件時(shí),一般選選用與焊件強(qiáng)度等級(jí)相同的焊條用與焊件強(qiáng)度等級(jí)相同的焊條,而不考慮化學(xué)成分相同,而不考慮化學(xué)成分相同或相近?;蛳嘟?焊接焊接異種結(jié)構(gòu)鋼異種結(jié)構(gòu)鋼時(shí),按時(shí),按強(qiáng)度等級(jí)低的鋼種選用強(qiáng)度等級(jí)低的鋼種選用焊條。焊條。 焊接焊接特殊性能鋼種特殊性能鋼種,如不銹鋼、耐熱鋼時(shí),應(yīng)選用與焊,如不銹鋼、耐熱鋼時(shí),應(yīng)選用與焊件件化學(xué)成分相同或相近化學(xué)成分相同或相近的特種焊條。的特種焊條。 焊件的焊件的碳、硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時(shí)碳、硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時(shí),應(yīng)選用堿性焊條應(yīng)選用堿性焊條。 焊接焊接鑄造碳鋼或合金鋼鑄造碳鋼或
25、合金鋼時(shí),因?yàn)樘己秃辖鹪剌^高,鑄時(shí),因?yàn)樘己秃辖鹪剌^高,鑄件厚度、剛度較大,形狀復(fù)雜,件厚度、剛度較大,形狀復(fù)雜,應(yīng)選用堿性焊條應(yīng)選用堿性焊條。焊條電弧焊焊條電弧焊焊條的選用(按焊件的工作條件選用)焊條的選用(按焊件的工作條件選用) 焊接焊接承受承受動(dòng)載動(dòng)載、交變交變載荷及載荷及沖擊沖擊載荷的結(jié)構(gòu)件時(shí),載荷的結(jié)構(gòu)件時(shí),應(yīng)選用應(yīng)選用堿性焊條堿性焊條。 焊接焊接承受承受靜載靜載的結(jié)構(gòu)件時(shí),的結(jié)構(gòu)件時(shí),可選用酸性焊條可選用酸性焊條。 焊接焊接表面帶有表面帶有油、銹、污油、銹、污等結(jié)構(gòu)件時(shí),等結(jié)構(gòu)件時(shí),應(yīng)選用酸性焊條。應(yīng)選用酸性焊條。 焊接在焊接在特殊條件(腐蝕、高溫)特殊條件(腐蝕、高溫)下工作
26、的結(jié)構(gòu)件時(shí),應(yīng)選下工作的結(jié)構(gòu)件時(shí),應(yīng)選用用特殊用途焊條。特殊用途焊條。焊條電弧焊焊條電弧焊焊條的選用(按焊件的形狀、剛度及焊接位置選用)焊條的選用(按焊件的形狀、剛度及焊接位置選用) 厚度、剛度大、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件,應(yīng)選用堿性焊條。厚度、剛度大、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件,應(yīng)選用堿性焊條。 厚度、剛度不大,形狀一般,尤其是均可采用平焊的結(jié)構(gòu)厚度、剛度不大,形狀一般,尤其是均可采用平焊的結(jié)構(gòu)件,應(yīng)選用適當(dāng)?shù)乃嵝院笚l。件,應(yīng)選用適當(dāng)?shù)乃嵝院笚l。 除平焊外,立焊、橫焊、仰焊等焊接位置的結(jié)構(gòu)件應(yīng)選用除平焊外,立焊、橫焊、仰焊等焊接位置的結(jié)構(gòu)件應(yīng)選用全位置焊條。全位置焊條。埋弧焊埋弧焊 1.1.埋弧焊過程埋弧焊過
27、程 圖圖4-15 4-15 埋弧焊原理埋弧焊原理埋弧焊埋弧焊焊接材料焊接材料焊焊 劑劑焊焊 絲絲熔熔 煉煉焊焊 劑劑陶陶 瓷瓷焊焊 劑劑相當(dāng)相當(dāng)于焊于焊 芯芯相當(dāng)相當(dāng)于藥于藥 皮皮 熔煉焊劑:熔煉焊劑:在熔煉爐中制備,成分均勻,適于大量生產(chǎn);在熔煉爐中制備,成分均勻,適于大量生產(chǎn);陶瓷焊劑:陶瓷焊劑:利用粉末冶金工藝制備,顆粒強(qiáng)度低。利用粉末冶金工藝制備,顆粒強(qiáng)度低。 焊絲與焊劑焊絲與焊劑埋弧焊埋弧焊 1 1、焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定;、焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定; 2 2、熔深大,節(jié)省焊接材料;、熔深大,節(jié)省焊接材料; 3 3、無弧光,無金屬飛濺,焊接煙霧少;、無弧光,無金屬飛濺,焊接煙霧少; 4 4、自動(dòng)化
28、操作,生產(chǎn)效率高。、自動(dòng)化操作,生產(chǎn)效率高。 5 5、設(shè)備昂貴,工藝復(fù)雜,適于長(zhǎng)的直線焊縫和圓筒形、設(shè)備昂貴,工藝復(fù)雜,適于長(zhǎng)的直線焊縫和圓筒形 工件的縱、環(huán)焊縫的批量生產(chǎn)。工件的縱、環(huán)焊縫的批量生產(chǎn)。 埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)埋弧焊埋弧焊 埋弧焊工藝埋弧焊工藝(1 1)工件的下料仔細(xì)、工件的下料仔細(xì)、準(zhǔn)備坡口和裝配(點(diǎn)焊固定)準(zhǔn)備坡口和裝配(點(diǎn)焊固定)(2 2)焊縫焊縫兩側(cè)兩側(cè)505060mm60mm以內(nèi),去除油污、鐵銹以內(nèi),去除油污、鐵銹(3 3)工件厚工件厚,S20S20S2025mm25mm時(shí),雙面焊時(shí),雙面焊(或開坡口單面焊接)(或開坡口單面焊接)(4 4)焊接前在焊縫兩端焊
29、上)焊接前在焊縫兩端焊上引弧板與引出板引弧板與引出板,(圖,(圖16,16,保證引保證引弧處和斷弧處質(zhì)量)弧處和斷弧處質(zhì)量) 圖圖4-16 4-16 埋弧焊的引弧板與引出板埋弧焊的引弧板與引出板埋弧焊埋弧焊 埋弧焊工藝埋弧焊工藝(5 5)防止燒穿和保持焊劑,焊接第一條焊道時(shí),在焊縫下面)防止燒穿和保持焊劑,焊接第一條焊道時(shí),在焊縫下面放放置焊劑墊和墊板置焊劑墊和墊板(圖(圖1717)(6 6)大直徑()大直徑(250mm250mm)筒體環(huán)焊縫時(shí),防止熔池金屬流失,)筒體環(huán)焊縫時(shí),防止熔池金屬流失,焊絲位置焊絲位置應(yīng)逆旋轉(zhuǎn)方向偏離應(yīng)逆旋轉(zhuǎn)方向偏離焊件中心線焊件中心線一定距離一定距離a a,(圖,
30、(圖1818)。)。其大小視筒體直徑與焊接速度等而定。其大小視筒體直徑與焊接速度等而定。氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 氬弧焊氬弧焊 以氬氣(惰性氣體)作為保護(hù)氣體的電弧焊。以氬氣(惰性氣體)作為保護(hù)氣體的電弧焊。 (1 1)不熔化極氬弧焊:不熔化極氬弧焊:電極:鈰鎢棒電極:鈰鎢棒不熔化不熔化,較厚工件需,較厚工件需填充焊絲(圖填充焊絲(圖19a19a)焊接厚度)焊接厚度6mm6mm以下的工件。以下的工件。 (2 2)熔化極氬弧焊:熔化極氬弧焊:連續(xù)送進(jìn)焊絲(電極),不需填充金連續(xù)送進(jìn)焊絲(電極),不需填充金屬,可用較大電流,焊接厚度為屬,可用較大電流,焊接厚度為25mm25mm以下的工件,圖以下的工件
31、,圖19(b)19(b)。氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 氬弧焊氬弧焊特點(diǎn):特點(diǎn): 機(jī)械保護(hù)效果好,焊縫金屬純凈,成形美觀,質(zhì)量好。機(jī)械保護(hù)效果好,焊縫金屬純凈,成形美觀,質(zhì)量好。 電弧穩(wěn)定,小電流時(shí)也很穩(wěn)定。熔池溫度容易控制,單電弧穩(wěn)定,小電流時(shí)也很穩(wěn)定。熔池溫度容易控制,單面焊雙面成形。面焊雙面成形。 采用氣體保護(hù),電弧可見采用氣體保護(hù),電弧可見( (稱為明弧稱為明弧) ),易實(shí)現(xiàn)全位置自,易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接。動(dòng)焊接。 電弧在氣流壓縮下燃燒,熱量集中,熔池小,焊速快,電弧在氣流壓縮下燃燒,熱量集中,熔池小,焊速快,熱影響區(qū)小,焊接變形小。熱影響區(qū)小,焊接變形小。 氫氣價(jià)格較高,因此成本較高。氫氣價(jià)
32、格較高,因此成本較高。鎢極脈沖氬弧焊鎢極脈沖氬弧焊(不熔化極氬弧焊的一種)(不熔化極氬弧焊的一種)常用于薄板、管材和易淬火鋼、高強(qiáng)鋼常用于薄板、管材和易淬火鋼、高強(qiáng)鋼 ( (原理原理: :圖圖2020脈沖電流脈沖電流) )氬弧焊特點(diǎn)及使用范圍:氬弧焊特點(diǎn)及使用范圍:(1 1)電弧燃燒穩(wěn)定電弧燃燒穩(wěn)定,飛濺小,焊縫致密、成形美觀,焊接質(zhì),飛濺小,焊縫致密、成形美觀,焊接質(zhì)量好;量好;(2 2)有氣體保護(hù)有氣體保護(hù),明弧可見,便于操作。,明弧可見,便于操作。(3 3)熱量集中熱量集中,焊接速度快,焊接熱影響區(qū)較窄,工件變形,焊接速度快,焊接熱影響區(qū)較窄,工件變形小。小。(4 4)適用于適用于各類各
33、類合金鋼、不銹鋼、有色金屬合金鋼、不銹鋼、有色金屬(鋁、鎂、鈦(鋁、鎂、鈦等),等),稀有金屬稀有金屬(鋯、鉬、鉭等)的焊接。(鋯、鉬、鉭等)的焊接。氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 以二氧化碳作為保護(hù)氣體,以以二氧化碳作為保護(hù)氣體,以焊絲作電極,以自動(dòng)或半自動(dòng)方式進(jìn)行焊接。焊絲作電極,以自動(dòng)或半自動(dòng)方式進(jìn)行焊接。( (原理原理: :圖圖4.21)4.21)氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 特點(diǎn):特點(diǎn): 成本低成本低 焊接成本僅是埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊的焊接成本僅是埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊的4040左左右。右。 生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高 焊絲送進(jìn)自動(dòng)化
34、,電流密度大,電弧熱量集中,焊絲送進(jìn)自動(dòng)化,電流密度大,電弧熱量集中,焊接速度快。焊后沒有熔渣,不需清渣,比手工電弧焊提焊接速度快。焊后沒有熔渣,不需清渣,比手工電弧焊提高生產(chǎn)率高生產(chǎn)率1 1一一3 3倍。倍。 操作性能好操作性能好 電弧是明弧,可清楚看到焊接過程。電弧是明弧,可清楚看到焊接過程。 焊接質(zhì)量較好焊接質(zhì)量較好 電弧在氣流壓縮下燃燒,熱量集中,熱影電弧在氣流壓縮下燃燒,熱量集中,熱影響區(qū)較小,變形和開裂傾向也小。響區(qū)較小,變形和開裂傾向也小。 焊縫成形差焊縫成形差 飛濺大。煙霧較大,控制不當(dāng)易產(chǎn)生氣孔。飛濺大。煙霧較大,控制不當(dāng)易產(chǎn)生氣孔。 設(shè)備使用和維修不便設(shè)備使用和維修不便 送
35、絲機(jī)構(gòu)容易出故障,需要經(jīng)常維送絲機(jī)構(gòu)容易出故障,需要經(jīng)常維修。修。等離子弧焊接與切割等離子弧焊接與切割 圖圖4-224-22離子電弧發(fā)生裝置原理離子電弧發(fā)生裝置原理等離子弧焊接與切割等離子弧焊接與切割離子電弧離子電弧: : 使自由電弧的弧柱受到壓使自由電弧的弧柱受到壓縮,產(chǎn)生溫度比自由電弧高得多的縮,產(chǎn)生溫度比自由電弧高得多的等離子弧等離子弧。(1) (1) 機(jī)械壓縮效應(yīng)機(jī)械壓縮效應(yīng):經(jīng)高頻振蕩使氣體:經(jīng)高頻振蕩使氣體產(chǎn)生電離形成的電弧通過噴嘴細(xì)孔產(chǎn)生電離形成的電弧通過噴嘴細(xì)孔道,弧柱被強(qiáng)迫壓縮。道,弧柱被強(qiáng)迫壓縮。(2) (2) 熱壓縮效應(yīng)熱壓縮效應(yīng):是水冷噴嘴以及通入:是水冷噴嘴以及通入一
36、定壓力的冷氣(氬氣、氮?dú)猓┦挂欢▔毫Φ睦錃猓鍤?、氮?dú)猓┦闺娀⊥鈱永鋮s,迫使帶電粒子流向電弧外層冷卻,迫使帶電粒子流向弧柱中心收縮?;≈行氖湛s。(3) (3) 磁壓縮效應(yīng)磁壓縮效應(yīng):是無數(shù)根平行導(dǎo)線:是無數(shù)根平行導(dǎo)線(帶電粒子在弧柱中的運(yùn)動(dòng))所產(chǎn)(帶電粒子在弧柱中的運(yùn)動(dòng))所產(chǎn)生的自身磁場(chǎng),使這些導(dǎo)線相互吸生的自身磁場(chǎng),使這些導(dǎo)線相互吸引,電弧被進(jìn)一步壓縮。引,電弧被進(jìn)一步壓縮。電弧在上述電弧在上述三種效應(yīng)三種效應(yīng)的作用的作用下,被壓縮得下,被壓縮得很細(xì),能量高度集很細(xì),能量高度集中,中,弧柱內(nèi)的氣體完全電離為電弧柱內(nèi)的氣體完全電離為電子和離子,稱為等離子弧,其溫子和離子,稱為等離子弧,其溫度
37、高達(dá)度高達(dá)16,000K16,000K以上。以上。圖圖4-224-22離子電弧發(fā)生裝置原理離子電弧發(fā)生裝置原理 手工電弧焊和氣焊手工電弧焊和氣焊等離子弧焊接與切割等離子弧焊接與切割離子電弧離子電弧: : 離子弧用于切割時(shí),稱為等離子弧切割。比氧氣切離子弧用于切割時(shí),稱為等離子弧切割。比氧氣切割效率高割效率高1 13 3倍,可以切割不銹鋼、銅、鋁及其合金、難熔倍,可以切割不銹鋼、銅、鋁及其合金、難熔的金屬和非金屬材料。等離子弧用于焊接時(shí),稱為等離子弧的金屬和非金屬材料。等離子弧用于焊接時(shí),稱為等離子弧焊接。焊接。等離子弧焊特點(diǎn):等離子弧焊特點(diǎn):(1)(1)等離子弧焊除具有氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)等離子弧焊除
38、具有氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)( (壓縮效應(yīng)的鎢極氬弧焊壓縮效應(yīng)的鎢極氬弧焊) )。(2)(2)等離子弧能量密度大,弧柱溫度高,穿透能力強(qiáng),因此焊等離子弧能量密度大,弧柱溫度高,穿透能力強(qiáng),因此焊接厚度接厚度101012 mm12 mm的鋼材可不開坡口,的鋼材可不開坡口,一次焊透雙面成形。一次焊透雙面成形。等離子弧焊的焊接速度高,等離子弧焊的焊接速度高,生產(chǎn)率高,焊后的焊縫寬度和高生產(chǎn)率高,焊后的焊縫寬度和高度較均勻一致,焊縫表面光潔。度較均勻一致,焊縫表面光潔。(3 3)當(dāng))當(dāng)電流小到電流小到0.1A 0.1A 時(shí),時(shí),電弧仍能穩(wěn)定燃燒,并保持電弧仍能穩(wěn)定燃燒,并保持良好的良好的挺直度和方向性,挺直度和方
39、向性,故等離子弧焊可焊接很薄的箔材。故等離子弧焊可焊接很薄的箔材。微型計(jì)算機(jī)在電弧焊中的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)在電弧焊中的應(yīng)用利用微型計(jì)算機(jī)利用微型計(jì)算機(jī)可以對(duì)焊接可以對(duì)焊接電流、電壓、焊接速度、氣體電流、電壓、焊接速度、氣體流量和壓力等流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行快速綜參數(shù)進(jìn)行快速綜合運(yùn)算分析和控制合運(yùn)算分析和控制,也可對(duì)各,也可對(duì)各種焊接過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行種焊接過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)分析,并已并已總結(jié)總結(jié)出焊接不同出焊接不同材料。不同板厚的材料。不同板厚的最佳參數(shù)方最佳參數(shù)方程與圖表。程與圖表。功能功能: :微型計(jì)算機(jī)可以儲(chǔ)存有微型計(jì)算機(jī)可以儲(chǔ)存有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)的操作程序、焊接關(guān)生產(chǎn)技術(shù)的操作程序、
40、焊接程序、焊接參數(shù)調(diào)整程序等。程序、焊接參數(shù)調(diào)整程序等。原理原理: :微型計(jì)算機(jī)從焊接執(zhí)行微型計(jì)算機(jī)從焊接執(zhí)行情況與參數(shù)中情況與參數(shù)中提取信息提取信息,而后,而后在微型計(jì)算機(jī)中進(jìn)行在微型計(jì)算機(jī)中進(jìn)行對(duì)比對(duì)比,再再通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器控制電源、通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器控制電源、送絲機(jī)構(gòu)、氣流閥、伺服機(jī)構(gòu)送絲機(jī)構(gòu)、氣流閥、伺服機(jī)構(gòu)等及時(shí)反饋,調(diào)整操作與參數(shù),等及時(shí)反饋,調(diào)整操作與參數(shù),從而確保焊接質(zhì)量。從而確保焊接質(zhì)量。圖圖4-23 4-23 利用微型計(jì)算機(jī)監(jiān)控焊焊接質(zhì)量的示意圖利用微型計(jì)算機(jī)監(jiān)控焊焊接質(zhì)量的示意圖微型計(jì)算機(jī)在電弧焊中的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)在電弧焊中的應(yīng)用焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人: :特點(diǎn)特點(diǎn): :
41、 具有手工操作所固有的靈活性,如果要焊接機(jī)器人去焊接另具有手工操作所固有的靈活性,如果要焊接機(jī)器人去焊接另一種產(chǎn)品,只要對(duì)它重新示教就可以了。焊接機(jī)器人一種產(chǎn)品,只要對(duì)它重新示教就可以了。焊接機(jī)器人用于大量生產(chǎn)用于大量生產(chǎn)的焊接生產(chǎn)自動(dòng)線,為實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的焊接生產(chǎn)自動(dòng)線,為實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)自動(dòng)化開辟了新的道路。開辟了新的道路。圖圖4-24 4-24 焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : (1 1)能代替人在危險(xiǎn)、污染或特殊情況下)能代替人在危險(xiǎn)、污染或特殊情況下進(jìn)行焊接,例如在高溫、高壓、易爆、有毒、進(jìn)行焊接,例如在高溫、高壓、易爆、有毒、水下、放射性等條件下進(jìn)行焊接。水下、放射性等條件下
42、進(jìn)行焊接。(2 2)能代替人從事簡(jiǎn)單而單調(diào)重復(fù)的焊接)能代替人從事簡(jiǎn)單而單調(diào)重復(fù)的焊接工作,可解放工人從事其它更復(fù)雜的勞動(dòng)。工作,可解放工人從事其它更復(fù)雜的勞動(dòng)。(3 3)焊接工作具有相當(dāng)高的重復(fù)再現(xiàn)精度,)焊接工作具有相當(dāng)高的重復(fù)再現(xiàn)精度,不會(huì)發(fā)生人所常有的誤動(dòng)作,能保證焊接質(zhì)不會(huì)發(fā)生人所常有的誤動(dòng)作,能保證焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠。量穩(wěn)定可靠。(4 4)具有相當(dāng)高的運(yùn)動(dòng)精度和焊接參數(shù)控)具有相當(dāng)高的運(yùn)動(dòng)精度和焊接參數(shù)控制精度,可實(shí)現(xiàn)超小型焊件的精密焊接。制精度,可實(shí)現(xiàn)超小型焊件的精密焊接。作業(yè)作業(yè) P166-167, (2), (3), (4), (6), (7), (8)P166-167, (2
43、), (3), (4), (6), (7), (8)第二章第二章 其他常用焊接方法其他常用焊接方法一、電阻焊一、電阻焊 利用電流通過焊件及其接觸處產(chǎn)生的利用電流通過焊件及其接觸處產(chǎn)生的電阻熱電阻熱,將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài),然后在將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài),然后在壓力壓力下形成焊接接下形成焊接接頭的焊接方法。頭的焊接方法。 圖圖4.24 4.24 點(diǎn)焊示意圖點(diǎn)焊示意圖其他常用焊接方法其他常用焊接方法 圖圖4.24 4.24 點(diǎn)焊示意圖點(diǎn)焊示意圖過程:過程:柱狀電極壓緊在工件上柱狀電極壓緊在工件上接通電流接通電流接觸處溫度升接觸處溫度升高熔化(液態(tài)熔核)高熔化(液態(tài)熔核)斷電斷電繼續(xù)保
44、持壓力或加大壓力繼續(xù)保持壓力或加大壓力液液態(tài)熔核在壓力下凝固結(jié)晶,形成焊點(diǎn)。態(tài)熔核在壓力下凝固結(jié)晶,形成焊點(diǎn)。 當(dāng)焊接下一個(gè)焊點(diǎn)時(shí),有一部分電流會(huì)流經(jīng)已焊好的焊當(dāng)焊接下一個(gè)焊點(diǎn)時(shí),有一部分電流會(huì)流經(jīng)已焊好的焊點(diǎn),稱為點(diǎn),稱為分流現(xiàn)象分流現(xiàn)象,因此兩個(gè)相鄰焊點(diǎn)之間應(yīng)有一定距離。,因此兩個(gè)相鄰焊點(diǎn)之間應(yīng)有一定距離。工件厚度工件厚度,導(dǎo)電性,導(dǎo)電性,分流現(xiàn)象越嚴(yán)重,點(diǎn)間距,分流現(xiàn)象越嚴(yán)重,點(diǎn)間距1.1.點(diǎn)焊:點(diǎn)焊:利用柱狀電極加壓通利用柱狀電極加壓通電,在搭接工件接觸面之間焊電,在搭接工件接觸面之間焊成一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)的焊接方法。成一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)的焊接方法。影響點(diǎn)焊質(zhì)量的主要因素有影響點(diǎn)焊質(zhì)量的主要因素有焊接
45、電流、通電時(shí)間、電極壓力焊接電流、通電時(shí)間、電極壓力及工件表面清理情況等。及工件表面清理情況等。 根據(jù)焊接時(shí)間的長(zhǎng)短和電流大小,常把點(diǎn)焊焊接規(guī)范分為根據(jù)焊接時(shí)間的長(zhǎng)短和電流大小,常把點(diǎn)焊焊接規(guī)范分為硬規(guī)范和軟規(guī)范硬規(guī)范和軟規(guī)范。硬規(guī)范硬規(guī)范是指在較短時(shí)間內(nèi)通以大電流的規(guī)范。是指在較短時(shí)間內(nèi)通以大電流的規(guī)范。適合焊接導(dǎo)熱性能較好的金屬。適合焊接導(dǎo)熱性能較好的金屬。軟規(guī)范軟規(guī)范是指在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)通以是指在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)通以較小電流的規(guī)范。適合焊接有淬硬傾向的金屬。較小電流的規(guī)范。適合焊接有淬硬傾向的金屬。其他常用焊接方法其他常用焊接方法1.1.點(diǎn)焊:接頭形式:搭接接頭點(diǎn)焊:接頭形式:搭接接頭 應(yīng)用:應(yīng)用
46、:S4mmSTTT釬釬料熔點(diǎn),釬料熔化并滲入到接頭間隙中料熔點(diǎn),釬料熔化并滲入到接頭間隙中液態(tài)釬料液態(tài)釬料與工件金屬相互溶解擴(kuò)散與工件金屬相互溶解擴(kuò)散冷凝后形成釬焊接頭。冷凝后形成釬焊接頭。2.2.分類分類: : 硬釬焊:硬釬焊:釬料熔點(diǎn)高于釬料熔點(diǎn)高于450450C C,焊接接頭強(qiáng)度,焊接接頭強(qiáng)度在在200MPa200MPa以上。以上。 硬釬焊主要用于受力較大的鋼鐵銅合金結(jié)構(gòu)件、硬釬焊主要用于受力較大的鋼鐵銅合金結(jié)構(gòu)件、工具以及刀具的焊接。工具以及刀具的焊接。 軟釬焊:軟釬焊:釬料熔點(diǎn)低于釬料熔點(diǎn)低于450450C C,焊接接頭強(qiáng)度,焊接接頭強(qiáng)度一般不超過一般不超過70MPa70MPa。 圖
47、圖4.28 4.28 釬焊的接頭形式,板料搭接和套接。釬焊的接頭形式,板料搭接和套接。接頭有較大釬接面,間隙適當(dāng)。接頭有較大釬接面,間隙適當(dāng)。 圖圖4-28 4-28 釬焊的接頭形式釬焊的接頭形式其他常用焊接方法其他常用焊接方法三三. .釬焊:釬焊:常用釬料是錫鉛合金,所以通稱錫焊。常用釬料是錫鉛合金,所以通稱錫焊。主要用于受力不大的常溫工作的儀表、導(dǎo)電元件的連接。主要用于受力不大的常溫工作的儀表、導(dǎo)電元件的連接。釬劑:釬劑:去除釬料及被焊金屬表面的氧化膜、油污,改善釬料的潤(rùn)濕性,保護(hù)去除釬料及被焊金屬表面的氧化膜、油污,改善釬料的潤(rùn)濕性,保護(hù)釬料及焊件不被氧化。釬料及焊件不被氧化。軟釬焊:軟
48、釬焊:松香、氧化鋅溶液。松香、氧化鋅溶液。硬釬焊:硬釬焊:硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等。硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等。4.4.加熱方式:加熱方式:火焰加熱、電阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱、鹽浴加熱以及烙火焰加熱、電阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱、鹽浴加熱以及烙鐵加熱等,烙鐵加熱加熱溫度低,只適用于軟釬焊。鐵加熱等,烙鐵加熱加熱溫度低,只適用于軟釬焊。5.5.特點(diǎn)及應(yīng)用范圍:特點(diǎn)及應(yīng)用范圍:工件加熱溫度低,組織和力學(xué)性能變化小,變形也小。接頭光滑平整,工工件加熱溫度低,組織和力學(xué)性能變化小,變形也小。接頭光滑平整,工件尺寸精確。件尺寸精確??梢院附有阅懿町惡艽蟮漠惙N金屬,對(duì)工件厚度的差別沒有嚴(yán)格的限制
49、??梢院附有阅懿町惡艽蟮漠惙N金屬,對(duì)工件厚度的差別沒有嚴(yán)格的限制。復(fù)雜形狀構(gòu)件,生產(chǎn)率高(可同時(shí)焊接上千條焊縫)。復(fù)雜形狀構(gòu)件,生產(chǎn)率高(可同時(shí)焊接上千條焊縫)。設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少。設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少。接頭強(qiáng)度尤其是動(dòng)載強(qiáng)度低,耐熱性差,且焊前清理及組裝要求較高。接頭強(qiáng)度尤其是動(dòng)載強(qiáng)度低,耐熱性差,且焊前清理及組裝要求較高。其他常用焊接方法其他常用焊接方法四四. .電渣焊:電渣焊:利用電流通過熔渣所產(chǎn)生利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行焊接的方法。的電阻熱作為熱源進(jìn)行焊接的方法。焊接過程焊接過程如圖如圖4-32: 4-32: 兩個(gè)工件兩個(gè)工件1 1的接的接頭相距頭相距252535mm35m
50、m。固態(tài)熔劑熔化后形成。固態(tài)熔劑熔化后形成的渣池的渣池3 3具有較大的電阻,當(dāng)電流通過具有較大的電阻,當(dāng)電流通過時(shí)產(chǎn)生大量電阻熱,使渣池溫度保持在時(shí)產(chǎn)生大量電阻熱,使渣池溫度保持在1,7001,7002,0002,000。焊絲。焊絲2 2和工件和工件1 1被渣池被渣池加熱熔化而形成金屬熔池加熱熔化而形成金屬熔池4 4。工件待焊。工件待焊端面兩側(cè)各裝有冷卻銅滑塊端面兩側(cè)各裝有冷卻銅滑塊5 5,這樣可,這樣可使液態(tài)熔渣及金屬熔池不會(huì)外流。冷卻使液態(tài)熔渣及金屬熔池不會(huì)外流。冷卻水從滑塊內(nèi)部流過,迫使熔池冷卻并凝水從滑塊內(nèi)部流過,迫使熔池冷卻并凝固成為焊縫固成為焊縫6 6。從而使立焊縫由下向上從而使立
51、焊縫由下向上順次形成。順次形成。其他常用焊接方法其他常用焊接方法四四. .電渣焊特點(diǎn):電渣焊特點(diǎn):(1 1)可一次)可一次焊接很厚焊接很厚的工件。的工件。(2 2)生產(chǎn)率高,成本低生產(chǎn)率高,成本低。焊接厚度在。焊接厚度在40mm40mm以上的工件,即以上的工件,即使采用埋弧焊也必須開坡口進(jìn)行多層焊。而電渣焊對(duì)任何厚度使采用埋弧焊也必須開坡口進(jìn)行多層焊。而電渣焊對(duì)任何厚度的工件都不需開坡口,只要使焊接端面之間保持的工件都不需開坡口,只要使焊接端面之間保持252535mm35mm的間的間隙,就可一次焊成。因此生產(chǎn)率高、消耗的焊接材料較少、成隙,就可一次焊成。因此生產(chǎn)率高、消耗的焊接材料較少、成本低
52、。本低。(3 3)焊縫金屬比較純凈。)焊縫金屬比較純凈。(4 4)焊后冷卻速度較慢,焊接應(yīng)力較小。)焊后冷卻速度較慢,焊接應(yīng)力較小。因而適合于焊接因而適合于焊接塑性稍差的中碳鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼工件。塑性稍差的中碳鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼工件。一般要進(jìn)行焊后熱處理一般要進(jìn)行焊后熱處理。如正火處理,以改善其性能。如正火處理,以改善其性能。其他常用焊接方法其他常用焊接方法五五. .真空電子束焊接:真空電子束焊接: 原理圖原理圖4-34: 4-34: 電子槍、工件及夾具全部裝在真空室內(nèi)。電子槍由加熱燈絲、電子槍、工件及夾具全部裝在真空室內(nèi)。電子槍由加熱燈絲、陰極、陽極及聚集裝置等組成。當(dāng)陰極被燈絲加熱到陰極、陽極及
53、聚集裝置等組成。當(dāng)陰極被燈絲加熱到2,600K2,600K時(shí),能時(shí),能發(fā)出大量電發(fā)出大量電子。子。這些電子在陰極與陽極(焊件)間的高壓作用下,射向焊件表面這些電子在陰極與陽極(焊件)間的高壓作用下,射向焊件表面使焊件金使焊件金屬迅速熔化,屬迅速熔化,甚至氣化甚至氣化, , 適當(dāng)移動(dòng)焊件,得到要求的焊接接頭適當(dāng)移動(dòng)焊件,得到要求的焊接接頭。真空電子束焊接的特點(diǎn):真空電子束焊接的特點(diǎn): (1 1)由于在真空中焊接,焊件金屬無氧化、)由于在真空中焊接,焊件金屬無氧化、無氨化。無金屬電極用污,保證了焊縫金屬的無氨化。無金屬電極用污,保證了焊縫金屬的高純度。高純度。 (2 2)熱源能量密度大,熔深大,速
54、度快,焊)熱源能量密度大,熔深大,速度快,焊縫深而窄,能單道焊厚件。焊接熱影響區(qū)很小,縫深而窄,能單道焊厚件。焊接熱影響區(qū)很小,基本上基本上不產(chǎn)生焊接變形,不產(chǎn)生焊接變形,防止難熔金屬熔接時(shí)防止難熔金屬熔接時(shí)產(chǎn)生的裂紋及泄漏。產(chǎn)生的裂紋及泄漏。 (3 3)厚件也)厚件也不必開坡口,不必開坡口,焊接時(shí)一般不必另焊接時(shí)一般不必另填金屬。填金屬。 (4 4)電子束參數(shù)可在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié),且焊)電子束參數(shù)可在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié),且焊接過程的接過程的控制靈活,適應(yīng)性強(qiáng)。控制靈活,適應(yīng)性強(qiáng)。圖圖4-34 4-34 真空電子束焊接示意圖真空電子束焊接示意圖其他常用焊接方法其他常用焊接方法六六. .激光焊接:激光
55、焊接: 原理圖原理圖4-35: 4-35: 利用激光器受激產(chǎn)生的激光束,通過聚焦系統(tǒng)可聚焦到十利用激光器受激產(chǎn)生的激光束,通過聚焦系統(tǒng)可聚焦到十分微小的焦點(diǎn),能量密度大于分微小的焦點(diǎn),能量密度大于105W/cm105W/cm2 2。當(dāng)調(diào)焦到焊件接縫時(shí),光能轉(zhuǎn)換為。當(dāng)調(diào)焦到焊件接縫時(shí),光能轉(zhuǎn)換為熱能,使金屬熔化形成焊接接頭。熱能,使金屬熔化形成焊接接頭。激光焊接的特點(diǎn):激光焊接的特點(diǎn):(1) (1) 激光輻射的能量釋放極其迅速,激光輻射的能量釋放極其迅速,點(diǎn)焊過程只有幾點(diǎn)焊過程只有幾毫秒。毫秒。提高了生產(chǎn)率,被焊材料不易氧化。因此可以提高了生產(chǎn)率,被焊材料不易氧化。因此可以在大氣中進(jìn)行焊接,不需
56、要?dú)怏w保護(hù)或真空環(huán)境。在大氣中進(jìn)行焊接,不需要?dú)怏w保護(hù)或真空環(huán)境。(2) (2) 激光焊接的能量密度很高,熱量集中,作用時(shí)間激光焊接的能量密度很高,熱量集中,作用時(shí)間很短。所以很短。所以焊接熱影響區(qū)極小,焊件不變形,焊接熱影響區(qū)極小,焊件不變形,特別適特別適用于熱敏感材料的焊接。用于熱敏感材料的焊接。(3 3)焊接一般焊法)焊接一般焊法難以接近或無法安置的焊點(diǎn)。難以接近或無法安置的焊點(diǎn)。(4 4)激光可對(duì)絕緣材料直接焊接,焊接異種金屬材)激光可對(duì)絕緣材料直接焊接,焊接異種金屬材料也比較容易,甚至料也比較容易,甚至能把金屬與非金屬焊在一起。能把金屬與非金屬焊在一起。圖圖4-35 4-35 激光焊
57、接示意圖激光焊接示意圖其他常用焊接方法其他常用焊接方法作業(yè)作業(yè) p177 (2), (3), (4), (6).p177 (2), (3), (4), (6).第三章第三章 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性金屬焊接性金屬焊接性 金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性,即金屬金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性,即金屬在一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式在一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下,獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。條件下,獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。包括:包括: 工藝性能,工藝性能,即在一定工藝條件下,焊接接頭產(chǎn)生工即在一定工藝條件下,焊接接頭產(chǎn)生工
58、藝缺陷的傾向,尤其是出現(xiàn)裂紋的可能性;藝缺陷的傾向,尤其是出現(xiàn)裂紋的可能性; 使用性能,使用性能,即焊接接頭在使用中的可靠性,包括力即焊接接頭在使用中的可靠性,包括力學(xué)性能及耐熱、耐蝕等特殊性能。學(xué)性能及耐熱、耐蝕等特殊性能。常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性金屬焊接性的評(píng)定金屬焊接性的評(píng)定 包括估算或試驗(yàn)方法。包括估算或試驗(yàn)方法。 用碳含量法估算鋼材焊接性(碳當(dāng)量法)用碳含量法估算鋼材焊接性(碳當(dāng)量法) 當(dāng)當(dāng)C CE E0.40.60.6時(shí),焊接性差,冷裂傾向嚴(yán)重,需要較時(shí),焊接性差,冷裂傾向嚴(yán)重,需要較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施。高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工
59、藝措施。V)/5(%)Mo(CrCu)/15(NiMn/6CCE常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性小型抗裂試驗(yàn)法小型抗裂試驗(yàn)法 評(píng)定不同拘束評(píng)定不同拘束形式的接頭產(chǎn)生裂紋的傾向。形式的接頭產(chǎn)生裂紋的傾向。評(píng)定方法評(píng)定方法: : 周圍固定焊縫冷卻到周圍固定焊縫冷卻到常溫以后,按實(shí)際產(chǎn)品的焊接工常溫以后,按實(shí)際產(chǎn)品的焊接工藝進(jìn)行單層焊或多層焊。焊完后藝進(jìn)行單層焊或多層焊。焊完后在室溫下放置在室溫下放置24h24h,先檢查焊縫及,先檢查焊縫及熱影響區(qū)熱影響區(qū)有無表面裂紋有無表面裂紋,再從垂,再從垂直焊縫方向切取厚度為直焊縫方向切取厚度為15mm15mm的金的金相磨
60、片兩塊,進(jìn)行相磨片兩塊,進(jìn)行低倍放大檢驗(yàn)低倍放大檢驗(yàn)是否存在內(nèi)裂紋。是否存在內(nèi)裂紋。圖圖4-364-36剛性固定對(duì)接抗裂試驗(yàn)剛性固定對(duì)接抗裂試驗(yàn) 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 碳鋼的焊接碳鋼的焊接低碳鋼的焊接低碳鋼的焊接 碳當(dāng)量小,碳當(dāng)量小,無淬硬傾向,冷裂傾向小,焊接性良好。除電渣無淬硬傾向,冷裂傾向小,焊接性良好。除電渣焊外,焊前不需要預(yù)熱,焊外,焊前不需要預(yù)熱,適合各種方法焊接適合各種方法焊接。 板厚大于板厚大于50mm50mm,在低溫環(huán)境下焊接需要預(yù)熱,在低溫環(huán)境下焊接需要預(yù)熱100100150 150 C C。 手工電弧焊中,一般選用手工電弧焊中,一般選用E4303E4303
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