焊接技术知识点讲义(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上绪论1）材料连接：材料通过机械、物理、化学和冶金方式，由简单型材或零件连接成复杂零件和机械部件的工艺过程。2）冶金连接成型是：通过加热或加压（两者并用）使两个分离表面的原子达到晶格距离，并形成金属键而获得不可拆接头的工艺过程。主要用于：金属材料及金属结构的连接，通常称为焊接。为了克服阻碍材料表面紧密接触的各种因素，在连接工艺上主要采取以下两种措施：A对被连接的材质施加压力B对被连接的材质加热（局部或整体）3）焊接方法分类：熔化焊、压力焊、钎焊；冶金角度分为：液相连接、固相连接、液-固相连接 熔化焊属液相连接、压力焊属固相连接、钎焊属液-固相连接第一章 熔化焊的本质是小熔池熔炼和铸造。1）焊接过程所采用的能源主要是热能和机械能。对于熔化焊来说，主要采用热能2）焊接热源：电弧热（手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊电阻热（电阻焊、电渣焊高频热源（钎焊）摩擦热（摩擦焊）等离子弧（等离子弧焊接电子束（电子束焊激光束（激光焊化学热（气焊、热剂焊）3）理想的焊接热源：应具有加热面积小、功率密度高和加热温度高等特点4）真正的热效率：用于熔化金属形成焊缝的热量所占的比例。（热效率：加热焊件所吸收的热量所占的比例）5）温度场：某瞬时焊件上各点温度的分布称为温度场。6）焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环决定焊接热循环特征的基本参数：加热速度wH、最高加热温度Tm、在相变温度以上停留的时间tH、冷却速度wc焊接热循环的影响因素：材质的影响、接头形状尺寸的影响、焊道长度的影响、预热温度的影响、线能量的影响7)多层焊：前一层焊道对后一层焊道起预热作用；后一层焊道对前一层焊道起后热作用。8）焊条熔化：焊条金属的平均熔化速度gM：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度，与焊接电流成正比； 损失系数：在焊接过程中由于飞溅，氧化和蒸发而损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比 焊条金属平均熔敷系数gH：单位时间内真正进入焊接熔池的那部分金属质量 gH=（1-）gM9）熔池：母材上由熔化的焊条金属与局部熔化的母材共同组成的具有一定几何形状的液体金属区域称为熔池熔滴：焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。熔滴过渡三种形式：短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡 熔渣：药皮熔化反应之后的产物，两种过渡方式：一是以薄膜形式包在熔滴外面或夹在熔滴内同熔滴一起落入熔池：二是直接从焊条端部流入熔池或以滴状落入熔池10）熔化焊过程中所采用的保护方式：渣保护、气保护、渣气联合保护 11）焊接的接头组成：焊缝、（熔合区）、热影响区。焊接的接头的形成过程：焊接热过程、焊接化学冶金过程、熔池凝固和相变过程熔化焊焊接接头形式：对接接头、角接头、丁字接头、搭接接头13）熔合比：在焊缝金属中局部熔化母材所占的比例，称为熔合比。14）焊接性：是指金属材料（同种或异种）在一定焊接工艺条件下，能够焊成满足结构和使用要求的焊件能力。其具体包括：结合性能，即焊接时形成缺陷的敏感性，也称工艺焊接性；使用性能，即焊成的焊接接头满足使用要求的程度，称为焊接性15）熔化焊焊接材料：焊条（焊条由焊芯和药皮两部分组成）、焊剂、焊丝、保护气16）焊芯的作用：a作为电极，起导电作用，产生电弧，提供焊接热源 b 焊芯受热熔化成为焊缝的填充金属c 药皮的作用：a保护作用 b冶金作用 c改善焊接工艺性17）焊条选用原则：是要求焊缝和母材具有相同水平的使用性能（等强度、等成分）18）焊接熔渣：焊接时焊条药皮或焊剂熔化后，经过一系列化学变化形成的覆盖在焊缝表面上的非金属物质称为焊接熔渣 焊接熔渣在焊接过程中有机械保护作用，改善焊接工艺性能和冶金处理作用长渣：把粘度随温度变化而缓慢变化的熔渣称为长渣短渣：一般把黏度随温度变化而急剧变化的熔渣称为短渣19）焊接化学冶金反应包括：药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区20）电弧气氛中的H主要来源于焊接材料中的水分及有机物，吸附水和结晶水，表面杂质及空气中的水分等 焊接气氛中的H的存在形式有扩散氢和残余氢21）焊接区的N来源于焊接区周围的空气，O主要来源于焊接材料22）脱氧剂的选择原则：a在焊接温度下脱氧剂对氧的亲合力必须比被焊金属大b脱氧产物应熔点低，不溶于液态金属，且其密度也应小于液态金属的密度23）脱氧反应按其进行的方式和特点分为先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧：先期脱氧：在焊条药皮加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应；沉淀脱氧：利用于熔池中的脱氧剂，将已熔于熔池金属中的FeO或O转化为不溶于金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种脱氧方式；扩散脱氧：利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通过扩散使它自熔池金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的过程24）焊缝金属的合金化：就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去的过程25）焊缝金属的化学成分不均匀性：a焊缝中的偏析：（分为宏观偏析和微观偏析，其中宏观偏析包括层状偏析、焊缝中心偏析、焊道偏析、弧坑偏析）b焊接熔接区26）焊缝凝固组织的最大特点主要表现在各种形态的柱状晶组织（原因是温度梯度大）27）金属材料所用的强化方式有固溶强化、细晶强化、冷作强化、沉淀强化；其中焊缝金属的强化有固溶强化和细晶强化28）结构钢可分为： 不易淬火钢的热影响区组织：熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区；不易淬火钢和易淬火钢。 易淬火钢的热影响区组织:完全淬火区和不完全淬火区29）焊接热影响区的硬化：焊接硬度主要决定于被焊钢种的化学成分和冷却条件，其实质是反应不同金相组织的性能30）碳当量：把钢中合金元素（包括碳）按其中对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量31）焊接热影响区的脆化包括：粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化32）焊接冶金缺欠中气孔形成的三个阶段：气泡的生核、长大和上浮气孔形成的的条件：气泡的上浮速度Ve小于熔池金属的凝固速度R，即Ve<R33）由于形成气孔的气体来源不同，金属中存在的气孔分类及形成：析出型气孔：指高温时熔池金属中溶解了较多的气体，凝固时由于气体的溶解度突然下降，气体处于过饱和来不及逸出而引起的气孔反应型气孔：指由于冶金反应中产生的不溶解于金属的气体34）焊接热裂纹的类型：结晶裂纹、近缝区液化裂纹、多边化裂纹、高温失塑裂纹35）冷裂纹分为：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹延迟裂纹：不在焊后立即出现，而是有一定的孕育期，具有延迟现象的冷裂纹称为延迟裂纹形成延迟裂纹的三大要素：被焊钢材的淬硬组织、接头中的氢含量（延迟裂纹的延迟行为主要是由氢引起的）、焊接接头的应力状态36）再热裂纹分为：消除应力处理裂纹、应变时效裂纹再热裂纹的产生用蠕变断裂机制来描述有以下两种模型：楔形开裂模型、空位开裂模型第二章1）磁偏吹：焊接过程中，在电极和电弧周围及被焊金属中产生的磁场不对称地分布在电弧周围，就会使电子弧偏斜，使焊接过程发生困难，这种现象称为磁偏吹。2）焊接位置不同分为：平焊、横焊、立焊、仰焊3）焊条电弧焊缺陷中外观缺陷有焊瘤、咬边、凹坑、电弧擦伤坡口的作用：使电弧深入焊件内部，起焊透作用，提高电弧的可达性焊接工艺参数：是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等）的总称 焊接工艺参数的选择原则：等强度原则、等成分原则热输入（线能量）：熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量4）埋弧焊的焊接原理：焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧，在焊剂下形成。埋弧焊的焊接材料：焊丝（分为实芯焊丝和药芯焊丝）、焊剂5）钨极氩弧焊：是利用惰性气体氩气保护的一种电弧焊接方法，电弧在钨极和工件之间燃烧，利用电弧产生的热量熔化被焊处，并填充焊丝把两块分离的金属连接在一起，从而获得牢固的焊接接头 钨极氩弧焊选用的焊接材料：主要是氩气、钨极、（焊丝） 钨极的形状：在焊接薄板和焊接电流较小时，可用小直径的钨极并将其末端磨成尖锥角（约20）；在焊接电流较大时，焊接要求钨极末端磨成钝角（大于90）或带有平顶的锥形。 新的氩弧焊方法：A脉冲钨极氩弧焊、B钨极氩弧点焊、C热丝TIC焊 、D活性助焊剂-TIC焊6）非熔化极氩弧焊对电极的要求是：发射电子能力要强，即形成电弧；耐高温而不易熔化烧损；能许用较大焊接电流7）熔化极氩弧焊： 采用Ar或Ar+He作保护气，熔化极气体保护电弧焊的焊丝金属的熔滴过渡方式：A自由过渡:(滴状过渡：轴向、非轴向滴状过渡；射流过渡：射滴、射流过渡)、 B短路过渡；C混合过渡9）电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热作为热源，将工件和填充金属熔合成焊缝的垂直位置的焊接方法。电渣焊过程： 引弧造渣阶段、正常焊接阶段、引出阶段电渣焊焊接材料：电极（焊丝、喷嘴、板极、管极等）、焊剂、管极涂料10）等离子弧是一种压缩电弧，形成方式（压缩作用）：机械压缩、热收缩、磁收缩11）等离子弧焊的类型：按电源连接方式分：非转移型、转移型、联合型 等离子弧焊分类（根据焊缝的成形原理）：小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊、微束等离子弧焊12）等离子弧焊枪：压缩喷嘴（喷嘴孔径dn，孔道长度lo，喷嘴结构类型，压缩角（常为6090），喷嘴材料（常用紫铜）及冷却 电极材料：等离子弧焊枪所采用的电极与钨极氩弧焊相同13）双弧：在采用转移弧时，由于某些原因，有时除了钨极和工件间燃烧的等离子弧外，还会另外产生一个在钨极喷嘴工件之间燃烧的串列电弧的现象14）电子束焊是利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接方法15）电子束焊的分类：按被焊工件所处环境分为：高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊 产生锁形小孔的原因：电子束撞击到工件表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发，在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快的在被焊工件上“钻”出锁形小孔16）激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法17）激光焊随激光器输出能量方式不同分为脉冲激光点焊和连续激光焊；根据聚焦后光斑上的功率密度的不同，分为熔化焊和小孔焊，第三章：1）电阻焊是焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及临近区域产生的电阻热进行焊接的方法点焊：焊件装配成搭接接头，并在两电极之间压紧，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊称为点焊3）点焊焊接头形成过程：预压阶段（Fw>0,I=0,压力P），通电加热阶段（Fw>0,I>0,P），冷却结晶阶段（Fw>0,I=0,P）4）缝焊可分为：连续缝焊（在电流的半周期形成一个焊点），断续缝焊（在每个通电期间形成一个焊点），步进缝焊（工件做间隙运动，电流亦断续施加，工件停止时通电流）5）对焊是把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻方法。对焊包括闪光对焊（先通电后接触）和电阻对焊（先压紧后通电）7）闪光对焊的预热方式：有电阻预热 和 闪光预热8）在摩擦焊接过程中，金属摩擦表面由低温到高温变化，而表面的塑性变形、机械挖掘，粘结和分子作用四种摩擦现象连续发生9）摩擦的热源就是金属摩擦焊接表面上的高速摩擦塑性变形层12)爆炸焊主要利用炸药产生的冲击力造成焊件的迅速碰撞，实现焊件的一种压焊方法。按装配方式分类分为 平行法爆炸焊 和 角度法爆炸焊；按接头形式分类：点爆炸焊、线爆炸焊、面爆炸焊13）第四章1）钎焊的组分：基质，去膜剂、界面活性剂。基质是钎剂的主要成分，它控制钎剂的熔点，并且又是钎剂其他组元的溶剂；去膜剂主要起去除母材和钎料表面氧化膜的作用；界面活性剂作用是进一步降低熔化钎料与母材的界面张力，加速清除氧化膜并改善钎料的铺层 钎焊时只有钎料熔化而母材保持固态，钎焊分为：硬钎焊 和 软钎焊2）影响润湿性。填缝性的因素：钎料成分和母材的相关系；温度的影响，随温度的升高，液态表面张力不断减少，有助于提高钎料的润湿性，温度过高，钎料的润湿性太强，往往造成钎料流失；金属表面氧化物的影响；母材表面状态的影响；表面活性剂物质的影响；环境气氛的影响。3） 钎料润湿性填缝性的评定：测定润湿角，铺展面积S，填缝长度l，流动系数K4)液体钎料和固体母材的相互作用:母材向液体钎料的溶解；钎料组分向母材的扩散5）一个完整的钎焊接头基本由三个区域组成，从母材向钎缝中心依次为扩散区、界面区、中心区。在扩散区，其组织是钎料组分向母材扩散引起的，界面区组织是母材向钎料溶解，冷却后形成的；在钎缝的中心区，由于母材的溶解和钎料组分的扩散以及结晶时的偏析，其组织也不同于钎料的原始组织6）钎剂的作用：清除表面氧化物使sf增大，减小液态钎料的界面张力ls7)钎焊的方法：烙铁钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊（包括盐溶钎焊和熔化钎焊） 其他钎焊方法：蒸汽浴钎焊、红外线钎焊、光束钎焊、电子束钎焊、激光钎焊简答：16）焊芯的作用：a作为电极，起导电作用，产生电弧，提供焊接热源 b 焊芯受热熔化成为焊缝的填充金属c 药皮的作用：a保护作用 b冶金作用 c改善焊接工艺性22）脱氧剂的选择原则：a在焊接温度下脱氧剂对氧的亲合力必须比被焊金属大b脱氧产物应熔点低，不溶于液态金属，且其密度也应小于液态金属的密度23）脱氧反应按其进行的方式和特点分为先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧：先期脱氧：在焊条药皮加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应；沉淀脱氧：利用于熔池中的脱氧剂，将已熔于熔池金属中的FeO或O转化为不溶于金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种脱氧方式；扩散脱氧：利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通过扩散使它自熔池金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的过程32）焊接冶金缺欠中气孔形成的三个阶段：气泡的生核、长大和上浮气孔形成的的条件：气泡的上浮速度Ve小于熔池金属的凝固速度R，即Ve<R33）由于形成气孔的气体来源不同，金属中存在的气孔分类及形成：析出型气孔：指高温时熔池金属中溶解了较多的气体，凝固时由于气体的溶解度突然下降，气体处于过饱和来不及逸出而引起的气孔反应型气孔：指由于冶金反应中产生的不溶解于金属的气体8）为什么能用CO2气体保护焊：CO2气体的密度比空气大，它从焊枪喷嘴喷出后，对周围空气的扰乱作用有较强的抵制能力；且在平焊位置焊接时，能较好的沉积，覆盖在熔池及焊缝表面上，气体保护效果好，CO2气体在电弧高温作用下分解为CO和O2分解后体积增大，有助于排挤开电弧周围空气、使熔池金属免收由于空气侵入而产生的有害作用。能够进行焊接的条件但还要进行脱氧，即可在焊丝中加入一些合金元素产生锁形小孔的原因：电子束撞击到工件表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发，在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快的在被焊工件上“钻”出锁形小孔18）激光焊中等离子云产生的原因、影响、及抑制方法等离子云： 在高功率密度的条件下进行激光焊时，可以发现激光与金属作用区域里，金属蒸发极为剧烈，不断有红色金属蒸气逸出小孔，而在金属表面的熔池上方存在着一个蓝色的等离子云，伴随着小孔而产生产生原因：金属被激光加热气化后，在熔池上方形成高温金属蒸气云，当激光功率密度很大时，高温金属蒸气将在电磁场的作用下发生离解形成等离子体；焊接时施加的保护气，在高功率密度激光的作用下也能离解形成等离子云。因此等离子云的产生不仅与激光的功率密度有关，且与被焊金属的性质及保护气有关。对焊接过程的影响：位于熔池上方的等离子云，对激光的吸收系数很大，相当一种屏蔽，吸收部分激光 使金属表面得到的激光能量减小，焊接熔深减小，焊缝表面增宽，形成图钉状焊缝，且焊接过程不稳定 抑制方法：通过喷嘴对熔池表面喷吹惰性气体利用较低温度的气体降低熔池上方高温气体的温度采用高频脉冲激光焊采用高速焊或较短波长的激光焊19）电弧形成过程，包括几个部分：当弧焊电源输出端的电极与焊件短接时，表面局部突出部位首先接触，在接触区域有电流通过，金属熔化并形成液态小桥，拉开电极则小桥爆断，使金属受热气化，当电极与工件分离后，在较小的间隙中，在电源电压作用下形成较大的电场强度，电子在电厂作用下自阴极逸出，形成“电子发射”，由阴极射出的电子在电场的作用下快速的向阳极运动，与中性气体粒子碰撞使其电离，分离成电子和正离子。电子被阳极吸收，正离子向阴极运动，形成电弧放电过程 电弧三区域：阴极压降区、弧柱区、阳极压降区6）闪光的作用：是用来加热焊件，并烧掉焊件端面上的脏物和不平，液体过梁爆破时产生的金属蒸气减少了空气对对口间隙的侵入，形成自保护闪光后期在端面上所形成的液体金属，也为顶锻时排除氧化物和过热金属提供了有利条件点焊：焊件装配成搭接接头，并在两电极之间压紧，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊称为点焊2）点焊时电阻：焊接区总电阻R=Rc （焊件间接触电阻）+2Rew(电极与焊件间接触电阻)+2Rw(焊件本身的内部电阻) 形成：微观而论，任何导体的表面都是不平的，因而两个导体相互接触时，只能在个别点上建立物理接触点，使导电面积减小，带电粒子在电场作用下的运动、碰撞阻尼增加，电流线弯曲使导电路径加长，从而接触面间的电阻增大在导体表面上，经常有氧化膜、油脂和其他赃物等存在，这些物质具有较大的电阻率，是表面层电阻增大影响因素：接触电阻受电极和工件表面状态电极压力加热温度被焊材料的硬度10）超声波焊接原理：各部分名称：发生器、换能器、聚能器、耦合杆、上声极、工件、下声极各部分作用：发生器：是一个变频装置，将工频电流转变为超声波频率的振荡电流；换能器：则通过磁致收缩效应将电磁能转换成弹性机械振动能；聚能器：用来改变振幅 ，并通过耦合杆，上声极耦合到负载（工件）上声极：用来向工件引入超声波频率的弹性振动能和施加压力下声极：是固定的，用来支撑工件。由换能器、聚能器、耦合杆及上声极构成的整体称为声学系统11）超声波焊接原理：材料在两焊件接触处塑性流动层内相互的机械嵌合金属原子间的键合过程焊接过程中金属间的物理冶金反应；超声波焊接过程中界面微区的熔化现象1）钎焊的组分：基质，去膜剂、界面活性剂。基质是钎剂的主要成分，它控制钎剂的熔点，并且又是钎剂其他组元的溶剂；去膜剂主要起去除母材和钎料表面氧化膜的作用；界面活性剂作用是进一步降低熔化钎料与母材的界面张力，加速清除氧化膜并改善钎料的铺层 钎焊时只有钎料熔化而母材保持固态，钎焊分为：硬钎焊 和 软钎焊2）影响润湿性。填缝性的因素：钎料成分和母材的相关系；温度的影响，随温度的升高，液态表面张力不断减少，有助于提高钎料的润湿性，温度过高，钎料的润湿性太强，往往造成钎料流失；金属表面氧化物的影响；母材表面状态的影响；表面活性剂物质的影响；环境气氛的影响。专心-专注-专业