焊接技術(shù)知識(shí)點(diǎn)講義

緒論材料連接：材料通過(guò)機(jī)械、物理、化學(xué)和冶金方式，由簡(jiǎn)潔型材或零件連接成簡(jiǎn)單零件和機(jī)械部件的工藝過(guò)程。冶金連接成型是：通過(guò)加熱或加壓〔兩者并用〕使兩個(gè)分別外表的原子到達(dá)晶格距離，并形成金屬鍵而獲得不行拆接頭的工藝過(guò)程。主要用于：金屬材料及金屬構(gòu)造的連接，通常稱為焊接。為了抑制阻礙材料外表嚴(yán)密接觸的各種因素，在連接工藝上主要實(shí)行以下兩種措施：A對(duì)被連接的材質(zhì)施加壓力B對(duì)被連接的材質(zhì)加熱〔局部或整體〕-固相連接熔化焊屬液相連接、壓力焊屬固相連接、釬焊屬液-固相連接第一章 熔化焊的本質(zhì)是小熔池熔煉和鑄造。焊接過(guò)程所承受的能源主要是熱能和機(jī)械能。對(duì)于熔化焊來(lái)說(shuō)，主要承受熱能焊接熱源：①電弧熱〔手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊②電阻熱〔電阻焊、電渣焊③高頻熱源〔釬焊〕④摩擦熱〔摩擦焊〕⑤等離子弧〔等離子弧焊接⑥電子束〔電子束焊⑦激光束〔激光焊⑧化學(xué)熱〔氣焊、熱劑焊〕抱負(fù)的焊接熱源：應(yīng)具有加熱面積小、功率密度高和加熱溫度高等特點(diǎn)真正的熱效率：用于熔化金屬形成焊縫的熱量所占的比例〔熱效率：加熱焊件所吸取的熱量所占的比例〕溫度場(chǎng)：某瞬時(shí)焊件上各點(diǎn)溫度的分布稱為溫度場(chǎng)。焊接熱循環(huán)：在焊接熱源的作用下，焊件上某點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化過(guò)程稱為焊接熱循環(huán)打算焊接熱循環(huán)特征的根本參數(shù)：加熱速度wH、最高加熱溫度Tm、在相變溫度以上停留的時(shí)間tH、冷卻速度wc焊接熱循環(huán)的影響因素：材質(zhì)的影響、接頭外形尺寸的影響、焊道長(zhǎng)度的影響、預(yù)熱溫度的影響、線能量的影響7)多層焊：前一層焊道對(duì)后一層焊道起預(yù)熱作用；后一層焊道對(duì)前一層焊道起后熱作用。8〕焊條熔化：①焊條金屬的平均熔化速度gM：在單位時(shí)間內(nèi)熔化的焊芯質(zhì)量或長(zhǎng)度，與焊接電流成正比；②損失系數(shù)ψ：在焊接過(guò)程中由于飛濺，氧化和蒸發(fā)而損失的金屬質(zhì)量與熔化的焊芯質(zhì)量之比③焊條金屬平均熔敷系數(shù)gH：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)真正進(jìn)入焊接熔池的那局部金屬質(zhì)量gH=〔1-ψ〕gM9〕熔池：母材上由熔化的焊條金屬與局部熔化的母材共同組成的具有肯定幾何外形的液體金屬區(qū)域稱為熔池熔滴：焊條端部熔化形成的滴狀液態(tài)金屬稱為熔滴。熔滴過(guò)渡三種形式：短路過(guò)渡、顆粒過(guò)渡、附壁過(guò)渡熔渣：藥皮熔化反響之后的產(chǎn)物，兩種過(guò)渡方式：一是以薄膜形式包在熔滴外面或夾在熔滴內(nèi)同熔滴一起落入熔池：二是直接從焊條端部流入熔池或以滴狀落入熔池熔化焊過(guò)程中所承受的保護(hù)方式：渣保護(hù)、氣保護(hù)、渣氣聯(lián)合保護(hù)焊接的接頭組成：焊縫〔熔合區(qū)、熱影響區(qū)。焊接的接頭的形成過(guò)程：焊接熱過(guò)程、焊接化學(xué)冶金過(guò)程、熔池凝固和相變過(guò)程熔化焊焊接接頭形式：對(duì)接接頭、角接頭、丁字接頭、搭接接頭熔合比：在焊縫金屬中局部熔化母材所占的比例，稱為熔合比。焊接性：是指金屬材料〔同種或異種〕在肯定焊接工藝條件下，能夠焊成滿足構(gòu)造和使用要求的焊件力量。其具體包括：結(jié)合性能，即焊接時(shí)形成缺陷的敏感性，也稱工藝焊接性；使用性能，即焊成的焊接接頭滿足使用要求的程度，稱為焊接性熔化焊焊接材料：焊條〔焊條由焊芯和藥皮兩局部組成、焊劑、焊絲、保護(hù)氣焊芯的作用：a作為電極，起導(dǎo)電作用，產(chǎn)生電弧，供給焊接熱源b焊芯受熱熔化成為焊縫的填充金屬c藥皮的作用：a保護(hù)作用 b冶金作用c改善焊接工藝性焊條選用原則：是要求焊縫和母材具有一樣水平的使用性能〔等強(qiáng)度、等成分〕焊接熔渣：焊接時(shí)焊條藥皮或焊劑熔化后，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)變化形成的掩蓋在焊縫外表上的非金屬物質(zhì)稱為焊接熔渣焊接熔渣在焊接過(guò)程中有機(jī)械保護(hù)作用，改善焊接工藝性能和冶金處理作用長(zhǎng)渣：把粘度隨溫度變化而緩慢變化的熔渣稱為長(zhǎng)渣短渣：一般把黏度隨溫度變化而急劇變化的熔渣稱為短渣焊接化學(xué)冶金反響包括：藥皮反響區(qū)、熔滴反響區(qū)、熔池反響區(qū)電弧氣氛中的H主要來(lái)源于焊接材料中的水分及有機(jī)物，吸附水和結(jié)晶水，外表雜質(zhì)及空氣中的水分等焊接氣氛中的H的存在形式有集中氫和剩余氫焊接區(qū)的N來(lái)源于焊接區(qū)四周的空氣，O主要來(lái)源于焊接材料脫氧劑的選擇原則：a在焊接溫度下脫氧劑對(duì)氧的親合力必需比被焊金屬大b脫氧產(chǎn)物應(yīng)熔點(diǎn)低，不溶于液態(tài)金屬，且其密度也應(yīng)小于液態(tài)金屬的密度脫氧反響按其進(jìn)展的方式和特點(diǎn)分為先期脫氧、沉淀脫氧和集中脫氧：先期脫氧：在焊條藥皮加熱階段，固態(tài)藥皮中進(jìn)展的脫氧反響；沉淀脫氧：利用于熔池中的脫氧劑，將已熔于熔池金屬中的FeO或O轉(zhuǎn)化為不溶于金屬的氧化物，并脫溶沉淀轉(zhuǎn)入熔渣中的一種脫氧方式；集中脫氧：利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通過(guò)集中使它自熔池金屬進(jìn)入熔渣，從而降低焊縫含氧量的過(guò)程焊縫金屬的合金化：就是把所需要的合金元素通過(guò)焊接材料過(guò)渡到焊縫金屬〔或堆焊金屬〕中去的過(guò)程a焊縫中的偏析〔偏析、焊道偏析、弧坑偏析〕b焊接熔接區(qū)焊縫凝固組織的最大特點(diǎn)主要表現(xiàn)在各種形態(tài)的柱狀晶組織〔緣由是溫度梯度大〕金屬材料所用的強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、冷作強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化；其中焊縫金屬的強(qiáng)化有固溶強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化構(gòu)造鋼可分為： 不易淬火鋼的熱影響區(qū)組織：熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)、相變重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)；不易淬火鋼和易淬火鋼。 易淬火鋼的熱影響區(qū)組織:完全淬火區(qū)和不完全淬火區(qū)焊接熱影響區(qū)的硬化：焊接硬度主要打算于被焊鋼種的化學(xué)成分和冷卻條件，其實(shí)質(zhì)是反響不同金相組織的性能碳當(dāng)量：把鋼中合金元素〔包括碳〕按其中對(duì)淬硬〔包括冷裂、脆化等〕的影響程度折合成碳的相當(dāng)含量焊接熱影響區(qū)的脆化包括：粗晶脆化、析出脆化、組織脆化、熱應(yīng)變時(shí)效脆化焊接冶金缺欠中氣孔形成的三個(gè)階段：氣泡的生核、長(zhǎng)大和上浮氣孔形成的的條件：氣泡的上浮速度Ve小于熔池金屬的凝固速度R，即Ve<R33〕由于形成氣孔的氣體來(lái)源不同，金屬中存在的氣孔分類及形成：析出型氣孔：指高溫時(shí)熔池金屬中溶解了較多的氣體，凝固時(shí)由于氣體的溶解度突然下降，氣體處于過(guò)飽和來(lái)不及逸出而引起的氣孔反響型氣孔：指由于冶金反響中產(chǎn)生的不溶解于金屬的氣體焊接熱裂紋的類型：結(jié)晶裂紋、近縫區(qū)液化裂紋、多邊化裂紋、高溫失塑裂紋冷裂紋分為：延遲裂紋、淬硬脆化裂紋、低塑性脆化裂紋延遲裂紋：不在焊后馬上消滅，而是有肯定的孕育期，具有延遲現(xiàn)象的冷裂紋稱為延遲裂紋形成延遲裂紋的三大要素：被焊鋼材的淬硬組織、接頭中的氫含量〔延遲裂紋的延遲行為主要是由氫引起的、焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)再熱裂紋分為：消退應(yīng)力處理裂紋、應(yīng)變時(shí)效裂紋再熱裂紋的產(chǎn)生用蠕變斷裂機(jī)制來(lái)描述有以下兩種模型：楔形開(kāi)裂模型、空位開(kāi)裂模型其次章磁偏吹：焊接過(guò)程中，在電極和電弧四周及被焊金屬中產(chǎn)生的磁場(chǎng)不對(duì)稱地分布在電弧四周，就會(huì)使電子弧偏斜，使焊接過(guò)程發(fā)生困難，這種現(xiàn)象稱為磁偏吹。焊接位置不同分為：平焊、橫焊、立焊、仰焊焊條電弧焊缺陷中外觀缺陷有焊瘤、咬邊、凹坑、電弧擦傷坡口的作用：使電弧深入焊件內(nèi)部，起焊透作用，提高電弧的可達(dá)性焊接工藝參數(shù)：是指焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量〔焊接電流、電弧電壓、焊接速度、熱輸入等〕的總稱焊接工藝參數(shù)的選擇原則：等強(qiáng)度原則、等成分原則熱輸入〔線能量：熔焊時(shí)，由焊接能源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的熱量埋弧焊的焊接原理：焊接電弧在焊絲與工件之間燃燒，在焊劑下形成。埋弧焊的焊接材料：焊絲〔分為實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲、焊劑鎢極氬弧焊：是利用惰性氣體—?dú)鍤獗Ｗo(hù)的一種電弧焊接方法，電弧在鎢極和工件之間燃燒，利用電弧產(chǎn)生的熱量熔化被焊處，并填充焊絲把兩塊分別的金屬連接在一起，從而獲得結(jié)實(shí)的焊接接頭鎢極氬弧焊選用的焊接材料：主要是氬氣、鎢極〔焊絲〕鎢極的外形：在焊接薄板和焊接電流較小時(shí)，可用小直徑的鎢極并將其末端磨成尖錐角〔約在焊接電流較大時(shí)，焊接要求鎢極末端磨成鈍角〔大于90?〕或帶有平頂?shù)腻F形。的氬弧焊方法：A脈沖鎢極氬弧焊、B鎢極氬弧點(diǎn)焊、C熱絲TIC焊、D活性助焊劑-TIC焊非熔化極氬弧焊對(duì)電極的要求是：放射電子力量要強(qiáng)，即形成電??；耐高溫而不易熔化燒損；能許用較大焊接電流熔化極氬弧焊：承受Ar或Ar+He作保護(hù)氣，熔化極氣體保護(hù)電弧焊的焊絲金屬的熔滴過(guò)渡方式：A自由過(guò)渡:(滴狀過(guò)渡：軸向、非軸向滴狀過(guò)渡；射流過(guò)渡：射滴、射流過(guò)渡)、B短路過(guò)渡；C混合過(guò)渡電渣焊是利用電流通過(guò)液體熔渣產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，將工件和填充金屬熔合成焊縫的垂直位置的焊接方法。電渣焊過(guò)程：引弧造渣階段、正常焊接階段、引出階段電渣焊焊接材料：電極〔焊絲、噴嘴、板極、管極等、焊劑、管極涂料等離子弧是一種壓縮電弧，形成方式〔壓縮作用：機(jī)械壓縮、熱收縮、磁收縮等離子弧焊的類型：按電源連接方式分：非轉(zhuǎn)移型、轉(zhuǎn)移型、聯(lián)合型等離子弧焊分類〔依據(jù)焊縫的成形原理：小孔型等離子弧焊、熔透型等離子弧焊、微束等離子弧焊等離子弧焊槍：壓縮噴嘴〔噴嘴孔徑dn，孔道長(zhǎng)度l，噴嘴構(gòu)造類型，壓縮角〔常為60~9，噴嘴材料〔銅〕及冷卻電極材料：等離子弧焊槍所承受的電極與鎢極氬弧焊一樣雙?。涸诔惺苻D(zhuǎn)移弧時(shí)，由于某些緣由，有時(shí)除了鎢極和工件間燃燒的等離子弧外，還會(huì)另外產(chǎn)生一個(gè)在鎢極—噴嘴—工件之間燃燒的串列電弧的現(xiàn)象電子束焊是利用會(huì)聚的高速電子流轟擊工件接縫處所產(chǎn)生的熱能，使金屬熔合的一種焊接方法電子束焊的分類：按被焊工件所處環(huán)境分為：高真空電子束焊、低真空電子束焊、非真空電子束焊產(chǎn)生鎖形小孔的緣由：電子束撞擊到工件外表，電子的動(dòng)能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使金屬快速熔化和蒸發(fā)，在高壓金屬蒸汽的作用下熔化的金屬被排開(kāi)，電子束就能連續(xù)撞擊深處的固態(tài)金屬，很快的在被焊工件上“鉆”出鎖形小孔激光焊是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效周密焊接方法激光焊隨激光器輸出能量方式不同分為脈沖激光點(diǎn)焊和連續(xù)激光焊；依據(jù)聚焦后光斑上的功率密度的不同，分為熔化焊和小孔焊，第三章：1〕電阻焊是焊件組合后通過(guò)電極施加壓力，利用電流通過(guò)接頭的接觸面及接近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)展焊接的方法點(diǎn)焊：焊件裝配成搭接接頭，并在兩電極之間壓緊，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的電阻焊稱為點(diǎn)焊點(diǎn)焊焊接頭形成過(guò)程：預(yù)壓階段Fw>0,I=0壓力P，通電加熱階段Fw>0,I>0,，冷卻結(jié)晶階段Fw>0,I=0,〕縫焊可分為：連續(xù)縫焊〔在電流的半周期形成一個(gè)焊點(diǎn)，斷續(xù)縫焊〔在每個(gè)通電期間形成一個(gè)焊點(diǎn)，步進(jìn)縫焊〔件做間隙運(yùn)動(dòng)，電流亦斷續(xù)施加，工件停頓時(shí)通電流〕對(duì)焊是把兩工件端部相對(duì)放置，利用焊接電流加熱，然后加壓完成焊接的電阻方法。對(duì)焊包括閃光對(duì)焊〔先通電后接觸〕和電阻對(duì)焊〔先壓緊后通電〕閃光對(duì)焊的預(yù)熱方式：有電阻預(yù)熱和閃光預(yù)熱在摩擦焊接過(guò)程中，金屬摩擦外表由低溫到高溫變化，而外表的塑性變形、機(jī)械挖掘，粘結(jié)和分子作用四種摩擦現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生摩擦的熱源就是金屬摩擦焊接外表上的高速摩擦塑性變形層12)爆炸焊主要利用炸藥產(chǎn)生的沖擊力造成焊件的快速碰撞，實(shí)現(xiàn)焊件的一種壓焊方法。按裝配方式分類分為 平行法爆炸焊和角度法爆炸焊；按接頭形式分類：點(diǎn)爆炸焊、線爆炸焊、面爆炸焊13〕第四章釬焊的組分：基質(zhì)，去膜劑、界面活性劑。基質(zhì)是釬劑的主要成分，它掌握釬劑的熔點(diǎn)，并且又是釬劑其他組元的溶劑；去膜劑主要起去除母材和釬料外表氧化膜的作用；界面活性劑作用是進(jìn)一步降低熔化釬料與母材的界面張力，加速去除氧化膜并改善釬料的鋪層釬焊時(shí)只有釬料熔化而母材保持固態(tài)，釬焊分為：硬釬焊和軟釬焊影響潤(rùn)濕性。填縫性的因素：釬料成分和母材的相關(guān)系；溫度的影響，隨溫度的上升，液態(tài)外表張力不斷削減，有助于提高釬料的潤(rùn)濕性，溫度過(guò)高，釬料的潤(rùn)濕性太強(qiáng)，往往造成釬料流失；金屬外表氧化物的影響；母材表面狀態(tài)的影響；外表活性劑物質(zhì)的影響；環(huán)境氣氛的影響。釬料潤(rùn)濕性填縫性的評(píng)定：測(cè)定潤(rùn)濕角?，鋪展面積S，填縫長(zhǎng)度l，流淌系數(shù)K4)液體釬料和固體母材的相互作用:母材向液體釬料的溶解；釬料組分向母材的集中一個(gè)完整的釬焊接頭根本由三個(gè)區(qū)域組成，從母材向釬縫中心依次為集中區(qū)、界面區(qū)、中心區(qū)。在集中區(qū)，其組織是釬料組分向母材集中引起的，界面區(qū)組織是母材向釬料溶解，冷卻后形成的；在釬縫的中心區(qū)，由于母材的溶解和釬料組分的集中以及結(jié)晶時(shí)的偏析，其組織也不同于釬料的原始組織釬劑的作用：去除外表氧化物使σsf增大，減小液態(tài)釬料的界面張力σls7)釬焊的方法：烙鐵釬焊、火焰釬焊、電阻釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊、浸沾釬焊〔包括鹽溶釬焊和熔化釬焊〕其他釬焊方法：蒸汽浴釬焊、紅外線釬焊、光束釬焊、電子束釬焊、激光釬焊簡(jiǎn)答：16〕焊芯的作用：a作為電極，起導(dǎo)電作用，產(chǎn)生電弧，供給焊接熱源b焊芯受熱熔化成為焊縫的填充金屬c藥皮的作用：a保護(hù)作用 b冶金作用c改善焊接工藝性脫氧劑的選擇原則：a在焊接溫度下脫氧劑對(duì)氧的親合力必需比被焊金屬大b脫氧產(chǎn)物應(yīng)熔點(diǎn)低，不溶于液態(tài)金屬，且其密度也應(yīng)小于液態(tài)金屬的密度脫氧反響按其進(jìn)展的方式和特點(diǎn)分為先期脫氧、沉淀脫氧和集中脫氧：先期脫氧：在焊條藥皮加熱階段，固態(tài)藥皮中進(jìn)展的脫氧反響；沉淀脫氧：利用于熔池中的脫氧劑，將已熔于熔池金屬中的FeO或O轉(zhuǎn)化為不溶于金屬的氧化物，并脫溶沉淀轉(zhuǎn)入熔渣中的一種脫氧方式；集中脫氧：利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通過(guò)集中使它自熔池金屬進(jìn)入熔渣，從而降低焊縫含氧量的過(guò)程32〕焊接冶金缺欠中氣孔形成的三個(gè)階段：氣泡的生核、長(zhǎng)大和上浮氣孔形成的的條件：氣泡的上浮速度Ve小于熔池金屬的凝固速度R，即Ve<R33〕由于形成氣孔的氣體來(lái)源不同，金屬中存在的氣孔分類及形成：析出型氣孔：指高溫時(shí)熔池金屬中溶解了較多的氣體，凝固時(shí)由于氣體的溶解度突然下降，氣體處于過(guò)飽和來(lái)不及逸出而引起的氣孔反響型氣孔：指由于冶金反響中產(chǎn)生的不溶解于金屬的氣體8〕為什么能用CO2氣體保護(hù)焊：①CO2力量；且在平焊位置焊接時(shí)，能較好的沉積，掩蓋在熔池及焊縫外表上，氣體保護(hù)效果好，②CO2氣體在電弧高溫作用下分解為CO和O2分解后體積增大，有助于排擠開(kāi)電弧四周空氣、使熔池金屬免收由于空氣侵入而產(chǎn)生的有害作用。③能夠進(jìn)展焊接的條件但還要進(jìn)展脫氧，即可在焊絲中參加一些合金元素產(chǎn)生鎖形小孔的緣由：電子束撞擊到工件外表，電子的動(dòng)能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使金屬快速熔化和蒸發(fā)，在高壓金屬蒸汽的作用下熔化的金屬被排開(kāi)，電子束就能連續(xù)撞擊深處的固態(tài)金屬，很快的在被焊工件上“鉆”出鎖形小孔激光焊中等離子云產(chǎn)生的緣由、影響、及抑制方法等離子云：在高功率密度的條件下進(jìn)展激光焊時(shí)，可以覺(jué)察激光與金屬作用區(qū)域里，金屬蒸發(fā)極為猛烈，不斷有紅色金屬蒸氣逸出小孔，而在金屬外表的熔池上方存在著一個(gè)藍(lán)色的等離子云，伴隨著小孔而產(chǎn)生產(chǎn)生緣由：①電磁場(chǎng)的作用下發(fā)生離解形成等離子體；②焊接時(shí)施加的保護(hù)氣，在高功率密度激光的作用下也能離解形成等離子云。因此等離子云的產(chǎn)生不僅與激光的功率密度有關(guān)，且與被焊金屬的性質(zhì)及保護(hù)氣有關(guān)。對(duì)焊接過(guò)程的影響：①位于熔池上方的等離子云，對(duì)激光的吸取系數(shù)很大，相當(dāng)一種屏蔽，吸取局部激光②使金屬外表得到的激光能量減小，焊接熔深減小，焊縫外表增寬，形成圖釘狀焊縫，且焊接過(guò)程不穩(wěn)定抑制方法：①通過(guò)噴嘴對(duì)熔池外表噴吹惰性氣體②利用較低溫度的氣體降低熔池上方高溫氣體的溫度③承受高頻脈沖激光焊④承受高速焊或較短波長(zhǎng)的激光焊電弧形成過(guò)程，包括幾個(gè)局部：當(dāng)弧焊電源輸出端的電極與焊件短接時(shí)，外表局部突出部位首先接觸，在接觸區(qū)域有電流通過(guò)，金屬熔化并形成液態(tài)小橋，拉開(kāi)電極則小橋爆斷，使金屬受熱氣化，當(dāng)電極與工件分別后，在較電子被陽(yáng)極吸取，正離子向陰極運(yùn)動(dòng)，形成電弧放電過(guò)程電弧三區(qū)域：陰極壓降區(qū)、弧柱區(qū)、陽(yáng)極壓降區(qū)6〕閃光的作用：①是用來(lái)加熱焊件，并燒掉焊件端面上的臟物和不平，②液體過(guò)梁爆破時(shí)產(chǎn)生的金屬蒸氣削減了空氣對(duì)③供了有利條件點(diǎn)焊：焊件裝配成搭接接頭，并在兩電極之間壓緊，利用