焊接冶金学及金属材料焊接-习题答案模块十.pdf

《焊接冶金学及金属材料焊接-习题答案模块十.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接冶金学及金属材料焊接-习题答案模块十.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 模块十模块十 10-1 答： 铜及其合金的焊接性较差主要表现为焊缝成形能力差， 熔焊铜及大多数铜合金时容易出现难熔合、坡口焊不透和表面成形差的外观缺陷。原因是铜的导热性好，焊接时热量迅速从加热区传导出去，使得焊接热影响区加宽，在焊件刚度小时，容易产生较大变形；在刚度较大时，又会在焊件中造成很大的焊接应力，如果焊件厚度越大，散热就越严重，在焊接铜及其合金的时候，又由于同在熔化时的表面张力比铁小 1/3，流动性比钢大，容易导致熔化金属流失；焊缝及热影响区热裂纹倾向大，焊缝的热裂纹倾向与焊缝杂质的影响有关，还与焊接时产生的应力有关。 焊缝中的氧对焊缝热裂纹倾向影响很大， 在焊接时要预防热裂纹的产生

2、，在焊缝中也容易形成气孔，所以要采取适当的措施来预防气孔的产生；铜及铜合金在熔化过程中，由于晶粒严重长大以及合金元素的蒸发、烧损与杂质的渗入，使焊接接头塑性和韧性显著下降。 10-2 答： 根据铜及铜合金的焊接性，正确制定合理焊接工艺方法，焊接时要注意以下几点： (1)焊前准备和焊后清理 铜及铜合金的焊前准备和焊后清理与铝及其合金焊接时相似，如对工件和焊丝在焊前的清理，焊接过程中需要加强对熔池的保护及预热； (2)正确选择焊接工艺方法 铜及铜合金焊接时可选用很多种焊接方法， 一般根据铜的种类、焊件形态、对质量的要求、生产条件及焊接生产率等综合考虑加以选择，通常气焊、碳弧焊、 焊条电弧焊和钨极氩

3、弧焊多用于厚度小于 6mm 的工件， 而熔化极氩弧焊则用于更大厚度工件的焊接； (3)背面加垫板 由于纯铜的密度较大，熔化后铜液流动很大，极易烧穿及形成焊瘤。为了防止铜液从焊缝背面流失，保证反面成形良好，在焊接时需要加垫板； (4)预热 由于铜的导热性很强，焊接时通常预热温度也较高，一般在 300以上，焊接铜时尽量少用搭接、角接及 T 形等增加散热速度的接头，一般应采用对接接头。 10-3 答 （1）焊接性分析 焊接铝青铜的主要困难时铝的氧化，生成致密而难熔的 Al2O3薄膜覆盖在熔滴和熔池表面。易在焊缝中产生夹渣、气孔和未熔合等缺陷。清除铝的氧化物和防止铝的氧化成为焊接铝青铜成败的关键。此外

4、 w(Al)7%的单相铝青铜具有热脆性，在热影响区易产生裂纹，比较难焊。w(Al)7%的单相和双相合金，采取一些防裂纹措施可以焊接的。一般不用气焊，因为很难完全清除铝的氧化物有害作用。电弧焊一般用于铝青铜锻件或铸件的补焊。 （2） 焊接工艺 如果必须采用气焊， 用 T237 焊条， 除薄件 （3mm） 外， 需要 70 90的 V 形坡口； 薄件常不预热， 对于 w(Al)10%的合金， 预热和层间温度一般不应超过 150。焊接铝含量为 10%13%的铝青铜，厚工件推荐预热和层间温度约为 260，焊件宜快速冷却采用直流反接，短弧和窄焊道施焊。多层焊时层间必须彻底清渣。焊接时要使用合适的焊接工艺

5、参数，板厚 2mm，焊条直径 3.2mm，焊接电流 80120A；板厚 3mm,焊条直径3.24.0mm，焊接电流 120200A；板厚 4mm，焊条直径 3.24.0mm，焊接电流 160240A；板厚 5mm，焊条直径 5.0mm，焊接电流 280340A。采用 TIG 焊接，可以用稳定的交流或直流电源焊接，交流电弧有净化作用，可去除坡口氧化物。焊丝 HSCuAl，板厚6mm，一般不预热， 焊接工艺参数， 板厚1.6mm， I 形坡口， 焊丝直径 1.6mm， 焊接电流， 交流 2580A，氩气流量 1012L/min，板厚 36mm，V 形坡口，焊丝直径 34mm，交流 150250A，

6、氩气流量 1216L/min； 板厚为 912mm， V 形坡口， V 形坡口， 焊丝直径 45mm， 交流 250350A，氩气流量 1216L/min； 当厚度大于 12mm， 应采用 MIG 焊以提高效率， MIG 焊的工艺参数，板厚 36mm，V 形坡口，焊丝直径 1.6mm，焊接电流 280300A，电弧电压 2730V，氩气流量为 1620L/min；板厚 912mm，V 形坡口，焊丝直径为 1.6mm，电弧电压 2730V，焊接电流 300320A， 氩气流量为 1620L/min； 板厚16mm， V、 X 形坡口， 焊丝直径为 1.6mm，电弧电压 2730V，焊接电流 30

7、0350A，氩气流量为 1620L/min，预热温度为 150200。焊后要进行检测。 10-4 答： 铝及铝合金的焊接性比低碳钢差， 其焊接特点与钢也不同， 这主要与其本身的物理和化学性能有关，铝及其铝合金组成不同，其焊接性也有一定的差异，由于铝的化学性和活泼，与氧的化学亲和力很强，常温下就能氧化生成一层氧化膜，其熔点高达 2050，远超过铝的熔点。焊接铝时，除了铝被氧化外，合金元素也易被氧化和蒸发，所以在焊接前必须将焊件和焊丝表面的氧化膜去除；铝及铝合金的导热率、比热容都很大，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部， 因此焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量； 焊接铝及其合金的焊缝易

8、形成热裂纹， 产生的原因是由于低熔点共晶的存在， 低熔点共晶体对焊缝结晶裂纹倾向的影响，另外，铝合金的线胀系数比钢约大一倍，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力，这也促使铝合金产生裂纹；母材中的合金元素及其具体成分，对焊接热裂纹的产生也有根本性的影响；为了预防焊接热裂纹的产生，可以选择适当的填充金属，调整焊缝的化学成分；合理选择焊接方法及焊接参数，热能集中的焊接方法，加热、冷却的速度快，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，使晶粒细化，因而可以改善抗裂性；选择拘束度较小的结构形式也有利于预防热裂纹。 10-5 答： 根据铝及铝合金的焊接性，焊接铝及其合金的工艺方法如下： （1）焊接材料的选择 铝及

9、其铝合金的焊接材料包括铝焊丝、铝气焊熔剂以及铝焊条等， 专用焊丝用于焊接与其成分相同或相近的母材， 可根据母材成分选用， 通用焊丝 Wsi=5%的 Al-Si 焊丝，通常用于除 Al-Mg 合金以外的各种铝合金；特种焊丝是为焊接各种硬铝、超硬铝而专门冶炼的焊丝； （2）焊接方法的选择 根据不同的板厚选用不同的焊接方法，如气焊用于焊接厚度为0.510mm 的不重要的结构件和铸铝件补焊；焊条电弧焊用于厚度为 0.52.5mm 的重要结构的补焊；氩弧焊用于3mm 中厚板材的焊接；对于较厚的板材，可以采用电子束进行焊接； （3）焊前的准备 焊前要去除焊件坡口表面的油污和氧化膜等污物，设置铜或者不锈钢制

10、成的垫板，用以控制焊缝根部形状和余高量； （4） 预热 由于铝的导热性好为了防止焊缝区热量的大量流失， 焊前对焊件进行预热； （5）焊后清理 焊后要清理残留在焊缝及附近表面的熔剂及熔渣，在空气、水分的参与下会激烈地腐蚀铝件，因此必须及时清理。 10-6 答： （1）焊接性分析 采用钨极氩弧焊工艺焊接铝合金时，在焊前试板处理和焊丝质量较好的情况下， 影响焊接质量的主要参数有焊接电流和气体的保护效果。 焊接电流是决定焊缝熔深的最主要参数， 一般情况熔深随着焊接电流的增加而增加， 但电流过大会使热影响区加大且容易造成钨极烧损，焊接电流过小则会熔深不够，造成未焊透缺陷，惰性气体可以保护熔池不被氧化，保

11、护气体流量过低时，排除周围气体的能力弱，保护效果不好，容易造成焊缝氧化，而气流量过大则会使熔池“翻浆” ，使周围空气卷入，同样会降低保护效果。所以，合理的选择焊接工艺参数是形成高质量焊缝的基础。 此外， 手工钨极氩弧焊受人为操作因素影响较大。5A06 薄板铝合金采用氩弧焊焊接，在保证试板被焊透的情况下，应尽量避免大的热输入量，以减少热影响区和焊接变形； （2）焊接工艺 试验材料如果是板材，用 TIG 进行焊接，焊丝材料为 ER5356，焊丝直径为1.6mm， 根据板厚， 调节好合适的焊接电流， 焊接的速度， 保护气体的流量(L/min),在焊前要对焊接部位进行处理，也可采用搅拌摩擦焊进行焊，要

12、注意搅拌头的形状，旋转头的转速，焊接速度，搅拌头倾角，轴肩压力等，焊后要进行外观检测和无损探伤。 10-7 答： 钛是一种活性金属，常温下能与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性。540以上生成德氧化膜则不致密，高温下钛与氧、氮、氢反应速度较快，钛在 300快速吸氢，600以上快速吸氧，700以上快速吸氮；在焊接的时候，如果焊缝金属不能受到有效的保护，必将引起塑性下降，液态的熔池和熔滴金属若得不到有效保护，则更容易受到空气杂质污染，脆化程度严重，除此之外，焊接接头还会因焊接相变引起性能的变化，气孔是焊接钛及钛合金最常见的焊接缺陷， 气孔不仅易造成应力集中， 而且气孔边缘的金属含氢量高、

13、 塑性低， 使得焊接接头的塑性和疲劳寿命降低， 严重的还能导致某些结构发生断裂破坏；当焊缝中汉氧、氮量较多，焊缝或热影响区性能变脆，在较大的焊接应力作用下，会产生裂纹。 10-8 答： 钛及钛合金的焊接工艺要点有以下几个方面： （1） 焊接方法及焊接材料 用于钛及钛合金的焊接方法有钨极氩弧焊， 熔化极氩弧焊，等离子弧焊，电子束焊和扩散焊等；钛及钛合金焊接时填充金属与母材的成分相似，为了改善接头的韧性和塑性，有时采用强度低于母材的填充材料， （2）焊前的准备 包括焊前的清理，坡口的制备和装备； （3）焊接工艺参数 1）氩弧焊时，主要用于焊接厚度 3mm 以下的薄板，包括氩气的流量，保护气体，在焊

14、接时，要充入保护气体，防止钛与氧、氮，氢结合，工艺参数和焊后热处理，不同板厚坡口的形式，钨极直径，焊丝直径，焊接电流，氩气流量，喷嘴直径等，2）熔化极氩弧焊，对于厚板，采用 MIG 焊接可减少焊接层数，提高焊接速度和生产率，如纯钛，焊丝直径 1.6mm,焊接电流 280300A，焊接电压 3031V，焊接速度 1 cm /s，焊枪至工件距离 27mm，坡口形式 Y 形 70， 氩气流量 （焊枪）20L/min，2030 L/min，背面 3040 L/min；TC4 钛合金，焊丝 1.6mm，焊接电流 280300A，焊接电压 3132V，焊接速度 0.8cm /s，焊枪至工件距离 25mm，坡口形式 Y 形 70，氩气流量 （焊枪）2030L/min，背面 3040 L/min。