材料成型技術(shù)基礎(chǔ)(同名45)課件_第1頁
材料成型技術(shù)基礎(chǔ)(同名45)課件_第2頁
材料成型技術(shù)基礎(chǔ)(同名45)課件_第3頁
材料成型技術(shù)基礎(chǔ)(同名45)課件_第4頁
材料成型技術(shù)基礎(chǔ)(同名45)課件_第5頁
已閱讀5頁,還剩53頁未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

《材料成型技術(shù)基礎(chǔ)》材料的連接技術(shù)工程問題1、復(fù)雜件、大型件分拆部件拼接;如汽車、航母、飛機(jī)2、不同材料間連接,如輕量化汽車3、密封性要求高的構(gòu)件構(gòu)件的聯(lián)接方法:各種聯(lián)接方法均有其優(yōu)點(diǎn),均適用于一定場(chǎng)合。

不可拆卸聯(lián)接:過盈配合,鉚接、粘接??刹鹦堵?lián)接:螺紋、銷接、鉸接。如飛機(jī)的機(jī)翼的蒙皮就是鉚接為主---冷加工特種車輛(密封)焊接---熱加工汽車用焊接代替鉚接一般可節(jié)省金屬材料15-20%一輛車焊點(diǎn)5000-12000個(gè)美國F4-U飛機(jī)焊點(diǎn)100多萬個(gè)第三篇焊接

一、定義:

采取加熱、加壓或者兩者并用的方法使分離的構(gòu)件(同種或異種材料)通過原子(或分子)之間的結(jié)合形成永久性聯(lián)連的工藝。二、焊接的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用焊縫體積小,重量輕,性能(力學(xué)性能,耐蝕性、耐高溫性)優(yōu)良。能簡(jiǎn)化復(fù)雜件、大型件的制造工藝。鍛——焊,鑄——焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)。能修復(fù)某些磨損、破損的零件。四、焊接方法分類熔化焊:電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氬弧焊、激光焊、等離子焊壓力焊:電阻焊、冷壓焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊釬焊:軟釬焊(烙鐵、火焰)、硬釬焊(烙鐵、火焰、電阻、鹽浴、感應(yīng))第一章

焊工藝基礎(chǔ)

§1-1電弧焊一、焊接電弧

——電極與工件之間的氣體受電場(chǎng)、熱的激發(fā)而電離,發(fā)生強(qiáng)烈、持續(xù)的放電,而形成焊接電弧。熔化焊

——焊接過程中,將焊接件接頭加熱至熔化狀態(tài),不加壓力完成焊接的方法。(一)焊接電弧的組成陰極區(qū):

可達(dá)2400°K

弧柱區(qū)(電弧中心):6000~8000

°K

陽極區(qū)

:2600°K電弧溫度因電極材料不同而改變。鋼焊條焊接鋼材時(shí):(二)影響電弧穩(wěn)定的主要因素:1、電源性質(zhì)——直流、交流。2、極間氣氛的電離能。

堿和堿土金屬:

K,Na,Ca電離能低,常作為穩(wěn)弧劑加入藥皮。

3、焊接電流

電離能高,難于電離。惰性氣體:He,Ar鹵族元素:F,ClI↑電弧溫度↑氣體熱電離程度↑自然斷弧的弧長(zhǎng)↑I↑↑熔池飛濺應(yīng)適當(dāng)。(三)焊接電源的選擇:

酸性焊條——盡量選交流——成本低;

堿性焊條——多選直流反接。

△直流電源的正、反接法

堿性焊條藥皮中含CaF2,電離能高,反接,焊條端為陽極區(qū),促進(jìn)CaF2電離。

正接法:工件(焊接件)接正極;適宜焊件較厚時(shí)反接法:工件接負(fù)極;適宜焊件較薄鋼板或非鐵件二、電焊條——鋼芯+藥皮組成

(一)組成和作用1.焊芯:被藥皮包覆的金屬芯

作用:手弧焊時(shí):鋼芯既是電極,又是焊縫填充金屬

2.藥皮:壓涂在焊芯表面的涂料層作用:(1)提高電弧穩(wěn)定性;(2)保護(hù)熔渣及氣體;(3)保證焊縫脫氧、脫硫、脫磷;(4)補(bǔ)償焊接時(shí)被燒損的合金元素。

由穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、成形劑、粘接劑組成。

(二)焊條分類1.按用途:碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、堆焊、鑄鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎳及鎳合金、特殊用途(九大類)。

2.3.按藥皮類型:鈦鈣型、鈦鐵礦型、纖維素型,低氫型、石墨型等。4.按性能特征:交流、直流、低塵低毒、抗潮、水下等。

酸性焊條——熔渣中以酸性氧化物為主;堿性焊條——熔渣中以堿性氧化物為主。按熔渣性質(zhì)(三)焊條的編號(hào)原則:

典型的碳鋼焊條(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):結(jié)構(gòu)鋼焊條)舉例

★E4313(J422)——酸性焊條(焊渣中含多量酸性氧化物的焊條)

熔敷金屬σmin=420MPa;高鈦鉀型藥皮:交直流兩用;

氣—渣聯(lián)合保護(hù),氣體中以CO(50.7%)和H2(37.7%)為主;全方位施焊;主要用于一般低碳鋼焊接。

在我國,該焊條約占焊條總產(chǎn)量的80%?!?/p>

E5015(J507)——堿性焊條(低氫型焊條)

熔敷金屬,全方位施焊

低氫鈉型藥皮,直流反接。

氣—渣聯(lián)合保護(hù),氣體中CO(79.8%),CO2(16.9%),1.8%H2(110℃烘干2h)?!鞯蜌洌孩偎幤ぶ胁患佑袡C(jī)物和含結(jié)晶水的物質(zhì);②CaF2,分解,F(xiàn)-+H+→HF↑(不溶于金屬);③藥皮中48%大理石(CaCO3),分解大量CO2,電弧氣氛中氫分壓↓?!魅鄯蠼饘倭W(xué)性能特點(diǎn)(與同強(qiáng)度級(jí)別鈦鈣型焊條比較):塑性(

)提高14%;韌性(akU)提高108%。

冷脆性↓△堿性焊條的弱點(diǎn):工藝性能差穩(wěn)弧性差—F;煙塵有毒—NaF,KF過熱蒸發(fā);對(duì)水分、鐵銹、油污敏感性大350~450℃烘干;對(duì)焊接處除銹去油污。(四)焊條的選用原則:1.焊接結(jié)構(gòu)鋼(低、中碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼)主要考慮焊縫的力學(xué)性能要求。⑴強(qiáng)度——按“焊縫與母材等強(qiáng)度級(jí)別”原則。即:焊條熔敷金屬強(qiáng)度不低于母材,但應(yīng)相近,不宜高出太多。

☆焊條熔敷金屬抗拉強(qiáng)度級(jí)別:43,50,55,60,70,80,(90,10)

⑵塑性、韌性——

重要的焊縫動(dòng)載荷結(jié)構(gòu)剛度大——選用堿性焊條2.焊接不銹鋼、耐熱鋼按“同化學(xué)成分類型”原則

——主要考慮焊縫的化學(xué)成分要求。

例:1Cr18Ni9Ti

選用:E0-19-10-16(A102);全方位;低氫鉀型藥皮。

三、焊接接頭的組織和性能焊接接頭由焊縫區(qū)、熱影響區(qū)組成。

△可見:(1)在焊接過程中,實(shí)際自發(fā)地進(jìn)行了一次冶金和熱處理。

(2)焊接接頭中最薄弱的區(qū)域是:半熔合區(qū)與過熱區(qū)

——常為裂紋與脆性破壞的策源地?!钊绻覆牡幕瘜W(xué)成分、焊前的組織狀態(tài)不同,則會(huì)有不同的區(qū)域劃分。

例:對(duì)淬硬傾向大的鋼進(jìn)行焊接,將會(huì)出現(xiàn)“淬硬區(qū)”和“部分淬硬區(qū)”。

(三)改善熱影響區(qū)組織,性能的方法:

例:能量密度大、熱量集中的焊接方法可降低過熱區(qū)的寬度:過熱區(qū)寬度(mm)

焊后熱處理——主要適合于重要的中、小型焊件。選擇適當(dāng)?shù)暮附臃椒ā饕m合于大型焊件?!?-2其它常用的熔化焊一、埋弧自動(dòng)焊

定義:電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法△應(yīng)用:成批生產(chǎn)的中、厚板的長(zhǎng)的直、環(huán)縫平焊。1.工件,2.可回收的焊劑,3.渣殼,4.埋弧焊劑,5.熔池,7.電弧,8.焊絲,9.導(dǎo)電嘴,10.焊接小車,11.焊絲盤,12.焊劑漏斗

環(huán)縫的埋弧焊二、氬弧焊:

利用氬氣將熔池保護(hù)起來不受空氣污染的電弧焊。

(一)Ar的特性:

2、比空氣重25%,不易漂散。3、既不與金屬化合也不溶于金屬——使焊接冶金過程變得簡(jiǎn)單和易于控制。

電離能高;高溫電離不分解、不吸熱?!坏┮迹娀釗p失少,電弧穩(wěn)定。1、單原子(二)種類與接法(三)突出優(yōu)點(diǎn):Ar保護(hù)+陰極破碎(陰極霧化)

直流反接:氧化膜電子逸出功低——電子發(fā)射中心(陰極斑)——陽離子自動(dòng)尋找這些斑點(diǎn)轟擊。

熔化極Ar弧焊——直流反接;鎢極Ar弧焊——電弧穩(wěn)定,可用交流。(四)應(yīng)用

焊接:極易氧化的有色合金(Al、Ti、Mg);難熔的活性金屬(Mo、Nb、Zr);不銹鋼,高溫合金。三、電渣焊

△特點(diǎn):數(shù)十~數(shù)百(450)毫米的厚件可一次焊成,生產(chǎn)率高成本低;冷卻速度較慢,焊接應(yīng)力較小。熱影響區(qū)大,晶粒粗大,焊后需進(jìn)行熱處理。

第二章

壓力焊和釬焊

一、電阻焊

——焊件組合后,通過電極施加壓力,利用電流通過接頭的接觸面及臨近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法點(diǎn)焊棒狀電極縫焊,圓盤狀電極對(duì)焊,焊件截面是圓形、方形等簡(jiǎn)單現(xiàn)狀,且截面積不可過大(過大加熱會(huì)不均勻)壓力焊的優(yōu)點(diǎn):1、不需填充金屬和焊劑;2、焊縫小,結(jié)構(gòu)輕;3、熱量集中,加熱時(shí)間短,工件變形??;4、熔核形成時(shí),被塑性區(qū)包圍,隔絕空氣。所以,可焊鋁、銅、不銹鋼;5、動(dòng)作簡(jiǎn)單,生產(chǎn)率高,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,自動(dòng)化生產(chǎn)。

二、釬焊

——依靠液態(tài)釬料(熔點(diǎn)低于焊件)填滿固態(tài)焊件之間的間隙,并與焊件相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。

(一)分類:1、軟釬焊

釬料熔點(diǎn)<450℃,接頭強(qiáng)度<70MPa

例:錫鉛合金釬焊加熱工具——電烙鐵釬料——Sn-Pb合金,熔點(diǎn)183~265℃釬劑——松香或ZnCl2清除、溶解氧化物隔絕空氣提高界面活性,改善潤濕性2、硬釬焊

釬料熔點(diǎn)>450℃,如Cu基、Ag基和Al基釬料;

接頭強(qiáng)度>200MPa;熱源:氧炔焰、高頻感應(yīng)加熱,噴燈。

常用釬劑:硼砂、硼酸氯化物。

例:硬質(zhì)合金刀片與刀桿的焊接。

(二)釬焊的優(yōu)點(diǎn):1、焊接溫度低,焊件變形小。

2、可焊3、可焊某些復(fù)雜的特殊結(jié)構(gòu)。例:汽車水箱散熱片,鹽浴浸漬法。

(三)應(yīng)用:受力不大,精密微型,形狀復(fù)雜,異類材料的焊接;電子線路的焊接。異種金屬:鋼—Cu、Cu鍍Ni-Al合金,結(jié)構(gòu)鋼—不銹鋼;異種材料:鋼——陶瓷或金剛石。第三章常用金屬材料的焊接§3-1焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力是焊件開裂與變形的根本原因。一、形成焊接應(yīng)力的原因1、局部快速加熱及冷卻;2、焊縫冷卻時(shí)的收縮受到阻礙。二、焊接應(yīng)力與焊件變形的關(guān)系:焊件變形?。▌傂源?、強(qiáng)度高、塑性?。﹦t焊接應(yīng)力大。反之,亦然?!?-2金屬材料的焊接性

一、基本概念

金屬材料的焊接性的基本內(nèi)容

二、焊接性的主要影響因素:

(一)化學(xué)成分——內(nèi)部因素——對(duì)于鋼材料的接合性能——形成焊接缺陷的傾向性;焊接接頭使用的可靠性——力學(xué)性能和特殊性能。碳當(dāng)量估算法(CE)冷裂紋敏感系數(shù)(PC)☆碳當(dāng)量估算法

國際焊接學(xué)會(huì)推薦碳鋼和低合金鋼的CE計(jì)算公式:

CE(%):≤0.25,焊接性良好>0.25~0.4,焊接性較好>0.4~0.6,焊接性較差焊前低溫預(yù)熱150~250℃,焊后緩冷>0.6,焊接性差焊前600~700℃高溫預(yù)熱;保溫,≮400℃施焊;焊后緩冷。隨著CE↑,材料焊接性↓原因:(二)焊接工藝條件——外部因素

同樣的金屬材料在不同的工藝條件下,會(huì)表現(xiàn)出不同的焊接性能。

2、環(huán)境溫度和焊件剛度的影響:

例:CE<0.40%的結(jié)構(gòu)鋼,

當(dāng)厚度>30mm,<0℃焊接時(shí),須預(yù)熱100~150℃。強(qiáng)度硬度↑,塑性↓——不能通過變形來緩解應(yīng)力導(dǎo)熱性↓——溫差↑,熱應(yīng)力↑快速冷卻,易出現(xiàn)淬火組織——脆性↑1、焊接方法的影響:Al合金氣焊、手弧焊——焊接性能差氬弧焊——焊接性能好?!?-3常用金屬材料的焊接

一、碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接1、據(jù)“焊條選用原則”,選用適當(dāng)?shù)暮笚l。2、據(jù)CE和環(huán)境溫度,采取相應(yīng)的工藝措施。

二、不銹鋼的焊接1、按“母材化學(xué)成分相同”原則選擇焊條。2、一般采用手弧焊、鎢極氬弧焊,也可采用埋弧自動(dòng)焊;

三、鑄鐵的焊補(bǔ)

所以,鑄鐵不能用做焊接結(jié)構(gòu)材料。但是,對(duì)鑄鐵零件的:脆性大,強(qiáng)度低——易產(chǎn)生裂紋C、Si劇烈氧化——易形成快速冷卻——易產(chǎn)生白口組織氣孔(CO2)硅酸鹽夾渣(SiO2)鑄造缺陷局部破損可以進(jìn)行修復(fù)性焊補(bǔ)。(一)熱焊法:1、整體或局部預(yù)熱600~700℃焊接過程保持溫度≮400℃,焊后緩冷。2、手弧焊采用鑄鐵焊條(焊條芯為鑄鐵)或氣焊:采用鑄鐵棒及高C、Si量焊粉。應(yīng)用:要求焊縫與母材同材質(zhì)、同強(qiáng)度且焊后須進(jìn)行切削加工的重要鑄件。

(二)冷焊法:工藝:不預(yù)熱或較低溫度預(yù)熱(<400℃)手弧焊,采用鎳基焊條

原理:應(yīng)用:∵焊縫切削加工性能較差

∴多用于:Ni促進(jìn)G化,熔合處一般不會(huì)產(chǎn)生白口組織;焊縫為Ni基合金——塑性好,有良好的抗裂性。允許焊縫材質(zhì)與母材不同焊后不需切削加工對(duì)焊縫力學(xué)性能要求不高,高溫局部預(yù)熱會(huì)引發(fā)變形的工件四、鋁及鋁合金的焊接

△鋁合金焊接的主要問題1)氧化

Al2O3溶點(diǎn)2050℃,遠(yuǎn)高于鋁的熔點(diǎn)660.4℃。

2)氣孔

鋁合金導(dǎo)熱性↑↑冷卻速度↑↑,氫氣來不及逸出。

△焊接方法:氬弧焊;電阻焊;釬焊(Al-Si、Zn基釬料)。焊前將工件嚴(yán)格清洗和干燥。

第四章

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)☆焊接結(jié)構(gòu)件:構(gòu)件的主體是用焊接的方法聯(lián)接在一起的。例:油罐、鋼梁,船體。☆焊接結(jié)構(gòu)已廣泛地應(yīng)用于工程,并向大型化,高強(qiáng)化的方向發(fā)展。許多國家都發(fā)生過焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故,其后果十分嚴(yán)重,甚至是災(zāi)難性的。★1938年3月14日比利時(shí)Albert運(yùn)河銀裝素裹,Hesselt大橋上只有一輛電車和一些行人,大橋突然在六分鐘內(nèi)斷為三截。當(dāng)時(shí)氣溫為零下20℃?!锩绹\姴抗迹憾?zhàn)期間,美國制造的4694艘船中,970艘船上出現(xiàn)1442道大的裂紋,多發(fā)生在萬噸輪上,其中:24艘甲板橫斷,8艘攔腰截?cái)啵?艘沉沒。

☆造成焊接結(jié)構(gòu)脆斷有多方面的原因:材料,焊接工藝,焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(例如嚴(yán)重的應(yīng)力集中、服役條件下韌性不足)等焊接成形方法的選擇應(yīng)充分考慮材料的焊接性、焊件厚度、焊縫長(zhǎng)短、生產(chǎn)批量及產(chǎn)品質(zhì)量等因素,并結(jié)合各種焊接方法的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍來確定。§4-1焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇

△焊接結(jié)構(gòu)件材料選擇原則1、在滿足使用性能要求的前提下,盡量采用焊接性能好的材料。

例:

≤0.25%C低碳鋼; CE≤0.4%的低合金結(jié)構(gòu)鋼。2、盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼等型材。原因:減少焊縫,簡(jiǎn)化工藝;保證結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度與剛性。3、對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)可采用鑄—焊、鍛—焊等聯(lián)合結(jié)構(gòu)。

§4-2焊接工藝設(shè)計(jì)一、焊接接頭形式◆四種基本形式:對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭、丁字接頭?!舾髯缘奶攸c(diǎn):對(duì)接接頭受力均勻,應(yīng)力集中較小,易于保證焊接質(zhì)量。塔接接頭的接頭處受附加彎矩,但無需開坡口。角接與丁字接主要用于空間連接。

◆選擇原則:應(yīng)依據(jù)具體條件確定。如:焊接結(jié)構(gòu)的形狀、焊接方法、焊縫部位、坡口加工等。

手弧焊接頭:對(duì)接接頭與角接接頭手弧焊接頭:T形接頭和搭接接頭二、焊件坡口形式☆坡口的形式有:Y型、雙Y型、U型、雙U型、K型等。

☆厚件開坡口的目的:保證焊透;減少焊縫中母材的成份。☆選擇坡口的依據(jù):焊件厚度;焊縫位置(要便于焊接操作)。

三、焊縫分布設(shè)計(jì)1、縫位置應(yīng)便于操作。

2、避免焊縫密集或交叉。3、焊縫應(yīng)對(duì)稱分布。4、焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力或應(yīng)力集中處。例:粱的中間位置,彎矩最大,不宜設(shè)焊縫。例:壓力罐的封頭,應(yīng)有折邊。

5、對(duì)于切削加工后才焊接的工件,焊縫應(yīng)遠(yuǎn)離機(jī)加工表面。

焊縫分布設(shè)計(jì)示例☆油罐體;

☆厚大的盤套件。

第五章焊接成形技術(shù)新進(jìn)展計(jì)算機(jī)在焊接中的應(yīng)用焊接機(jī)器人和智能化能源開發(fā)提高焊接生產(chǎn)率第一節(jié)計(jì)算機(jī)在焊接中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)用于焊接過程控制;計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)用于焊接熱過程、焊接冶金過程、焊接應(yīng)力和變形等的模擬;數(shù)據(jù)庫技術(shù)被用于建立焊接工藝評(píng)定文件、焊接材料檢索文件、焊接符號(hào)檢索文件及焊工檔案管理文件等,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)及計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)(CIMS)等均是計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用的高級(jí)形式。第二節(jié)焊接機(jī)器人和智能化焊接機(jī)器人主要優(yōu)點(diǎn)為;穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量,保證其均一性;提高生產(chǎn)率,2

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論