《常用金属材料》PPT课件.ppt

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1、Fundamental of Mechanical Machining Technology机械加工工艺基础机械加工工艺基础第四篇第四篇 第三章第三章 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接二、其它焊接方法二、其它焊接方法第一节第一节 金属材料的焊接性金属材料的焊接性第二节第二节 碳钢的焊接碳钢的焊接第三节第三节 合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接第四节第四节 铸铁的补焊铸铁的补焊第五节第五节 非铁金属及其合金的焊接非铁金属及其合金的焊接第三章第三章 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接第一节第一节 金属材料的焊接性金属材料的焊接性一、焊接性的概念一、焊接性的概念 金属材料的焊接性，是指被焊金属在

2、采金属材料的焊接性，是指被焊金属在采用一定的用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易条件下，获得优质焊接接头的难易程度。程度。即金属材料在一定的焊接工艺条件下，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出易焊和难焊的差别。表现出易焊和难焊的差别。焊接性包括两个方面：焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性一是工艺焊接性 主要是指焊接接头主要是指焊接接头产生工艺缺陷产生工艺缺陷的倾向，尤其是出的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性；现各种裂纹的可能性；二是使用焊接性二是使用焊接性 主要是指焊接接头在使用中的主要是指焊接接头在使用中的可靠

3、性可靠性，包括焊接接，包括焊接接头的力学性能及其它特殊性能头的力学性能及其它特殊性能(如耐热、耐蚀性能等如耐热、耐蚀性能等)。金属材料这两方面的焊接性可通过估算和试验方法来确定。金属材料这两方面的焊接性可通过估算和试验方法来确定。二、钢材焊接性的估算方法二、钢材焊接性的估算方法 用碳当量法来估算被焊钢材的焊接性。用碳当量法来估算被焊钢材的焊接性。（1 1）(C)(C)当量时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，当量时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。厚大工件或在低温下焊接时，应考虑预热。焊接性良好。厚大工件或在低温下焊接时，应考虑预热。（2 2）(C)(C)当量钢材塑性下降，淬硬倾向明显，

4、当量钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性能相对较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注焊接性能相对较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷。意缓冷。（3 3）(C)(C)当量钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接当量钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量。的热处理，才能保证焊接接头质量。第二节第二节 碳钢的焊接碳钢的焊接一、低碳钢的焊接一、低碳钢的焊接 低碳钢含碳量低碳钢含碳量，其塑性好，一

5、般没有淬硬倾，其塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，焊接性好。向，对焊接过程不敏感，焊接性好。厚度大于厚度大于 50 mm 50 mm的低碳钢结构，常用大电流多层的低碳钢结构，常用大电流多层焊，焊后应进行消除内应力退火。应进行焊前预热。焊，焊后应进行消除内应力退火。应进行焊前预热。低碳钢可以用各种焊接方法进行焊接。应用广泛有低碳钢可以用各种焊接方法进行焊接。应用广泛有焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。等。二、中、高碳钢的焊接二、中、高碳钢的焊接 中碳钢含碳量在之间。随着含碳量的增加，中碳钢含碳量在之间。随着含碳量的增加，淬硬

6、倾向越加明显，焊接性逐渐变差。实际生产中，主淬硬倾向越加明显，焊接性逐渐变差。实际生产中，主要是焊接各种中碳钢的铸件与锻件。要是焊接各种中碳钢的铸件与锻件。焊接特点：焊接特点：(1)(1)热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹。热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹。(2)(2)焊缝金属产生热裂纹倾向较大。焊缝金属产生热裂纹倾向较大。焊接前必须预热，焊接后进行相应的热处理。焊接前必须预热，焊接后进行相应的热处理。应用：应用：主要用于制造各类机器零件，焊缝一般有一定主要用于制造各类机器零件，焊缝一般有一定的厚度，但长度不大。的厚度，但长度不大。方法：方法：多采用焊条电弧焊。多采用焊条电弧焊。第三节第三节 合金结

7、构钢的焊接合金结构钢的焊接 用于机械制造的合金结构钢零件用于机械制造的合金结构钢零件(包括调质钢、渗包括调质钢、渗碳钢碳钢)，一般都采用轧制或锻造的坯料，焊接结构较少。，一般都采用轧制或锻造的坯料，焊接结构较少。如需焊接，因其焊接性与中碳钢相似，所以其焊如需焊接，因其焊接性与中碳钢相似，所以其焊接工艺措施与中碳钢基本相同。接工艺措施与中碳钢基本相同。焊接结构中，用得最多的是低合金结构钢，又称焊接结构中，用得最多的是低合金结构钢，又称低合金高强钢。其焊接特点如下：低合金高强钢。其焊接特点如下：(1)(1)热影响区的淬硬倾向热影响区的淬硬倾向 低合金结构钢焊接时，热影响区可能产生淬硬组低合金结构钢

8、焊接时，热影响区可能产生淬硬组织，淬硬程度与钢材的化学成分和强度级别有关。钢织，淬硬程度与钢材的化学成分和强度级别有关。钢中含碳及合金元素越多，钢材强度级别越高，则焊后中含碳及合金元素越多，钢材强度级别越高，则焊后热影响区的淬硬倾向越大，硬度明显增高，塑性和韧热影响区的淬硬倾向越大，硬度明显增高，塑性和韧度则下降。度则下降。(2)(2)焊接接头的裂纹倾向焊接接头的裂纹倾向 随着钢材强度级别的提高，产生冷裂纹的倾向也随着钢材强度级别的提高，产生冷裂纹的倾向也加剧，产生热裂纹的倾向不大。加剧，产生热裂纹的倾向不大。第四节第四节 铸铁的补焊铸铁的补焊 铸铁含碳量高，组织不均匀，塑性很低，铸铁含碳量高

9、，组织不均匀，塑性很低，属于焊接性很差的材料。因此不应用铸铁设计属于焊接性很差的材料。因此不应用铸铁设计和制造焊接构件。和制造焊接构件。铸铁的焊接特点：铸铁的焊接特点：(1)(1)熔合区易产生白口组织。熔合区易产生白口组织。(2)(2)易产生裂纹。易产生裂纹。(3)(3)易产生气孔易产生气孔 (4)(4)铸铁的流动性好。铸铁的流动性好。按焊前是否预热，铸铁的补焊可分为按焊前是否预热，铸铁的补焊可分为热焊法热焊法和和冷焊法冷焊法两大类。两大类。(1)(1)热焊法热焊法 焊前将工件整体或局部预热到焊前将工件整体或局部预热到600600700700，焊补后缓慢冷却。，焊补后缓慢冷却。优点优点：热焊法

10、能防止工件产生白口组织和裂纹，焊补质热焊法能防止工件产生白口组织和裂纹，焊补质量较好，焊后可进行机械加工。量较好，焊后可进行机械加工。缺点缺点：热焊法成本较高，生产率低，焊工劳动条件差。热焊法成本较高，生产率低，焊工劳动条件差。应用应用：一般用于焊补形状复杂、焊后需进行加工的重要一般用于焊补形状复杂、焊后需进行加工的重要铸件。如床头箱、汽缸体等。铸件。如床头箱、汽缸体等。焊接方法：焊接方法：用气焊进行铸铁热焊比较方便。气焊火焰还可用气焊进行铸铁热焊比较方便。气焊火焰还可以用于预热工件和焊后缓冷。以用于预热工件和焊后缓冷。填充金属：填充金属：应使用专制的铸铁棒，并配以应使用专制的铸铁棒，并配以

11、CJ201 CJ201气焊焊剂，气焊焊剂，以保证焊接质量。以保证焊接质量。也可用铸铁焊条进行焊条电弧焊焊补，药皮成也可用铸铁焊条进行焊条电弧焊焊补，药皮成分主要是石墨、硅铁、碳酸钙等，以补充焊补处碳分主要是石墨、硅铁、碳酸钙等，以补充焊补处碳和硅的烧损，并造渣清除杂质。和硅的烧损，并造渣清除杂质。(2)(2)冷焊法冷焊法 焊补前工件不预热或只进行焊补前工件不预热或只进行 400 400以下的低温预热。焊补时主要依靠焊条来调整焊缝的以下的低温预热。焊补时主要依靠焊条来调整焊缝的化学成分以防止或减少白口组织和避免裂纹。化学成分以防止或减少白口组织和避免裂纹。优点优点：冷焊法方便、灵活、生产率高、成

12、本低，劳动条件好。冷焊法方便、灵活、生产率高、成本低，劳动条件好。缺点缺点：焊接处切削加工性能较差。焊接处切削加工性能较差。应用应用：生产中多用于焊补要求不高的铸件以及不允许高温预热引生产中多用于焊补要求不高的铸件以及不允许高温预热引起变形的铸件。起变形的铸件。工艺工艺：焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道(每每段不大于段不大于50 mm50 mm），并在焊后及时锤击焊缝以松弛应力，防止），并在焊后及时锤击焊缝以松弛应力，防止焊后开裂。焊后开裂。焊接方法：焊接方法：冷焊法一般采用焊条电弧焊进行焊补。冷焊法一般采用焊条电弧焊进行焊补。焊条选

13、择：焊条选择：根据铸铁性能、焊后对切削加工的要求及铸件的根据铸铁性能、焊后对切削加工的要求及铸件的重要性等来选定焊条。常用的有：重要性等来选定焊条。常用的有：钢芯或铸铁芯铸铁焊条钢芯或铸铁芯铸铁焊条，适用于一般非加工面的，适用于一般非加工面的焊补；焊补；镍基铸铁焊条镍基铸铁焊条，适用于重要铸件的加工面的焊补；，适用于重要铸件的加工面的焊补；铜基铸铁焊条铜基铸铁焊条，用于焊后需要加工的灰铸铁件的，用于焊后需要加工的灰铸铁件的焊补。焊补。第五节非铁金属及其合金的焊接第五节非铁金属及其合金的焊接一、铜及铜合金的焊接一、铜及铜合金的焊接 (1)(1)铜的导热性很高容易造成焊不透的缺陷。铜的导热性很高容

14、易造成焊不透的缺陷。焊前工件要预热，焊接中要选用较大的电流或火焰。焊前工件要预热，焊接中要选用较大的电流或火焰。(2)(2)焊接过程中极易引起开裂。焊接过程中极易引起开裂。液态铜易氧化，铜的膨胀系数大，冷却时收缩液态铜易氧化，铜的膨胀系数大，冷却时收缩率也大，容易产生较大的焊接应力。率也大，容易产生较大的焊接应力。(3)(3)容易在工件中形成气孔。容易在工件中形成气孔。铜在液态时吸气性强。铜在液态时吸气性强。(4)(4)铜的电阻极小，不适于电阻焊。铜的电阻极小，不适于电阻焊。(5)(5)某些铜合金比纯铜更容易氧化，使焊接的困难某些铜合金比纯铜更容易氧化，使焊接的困难增大。增大。焊接方法：焊接方

15、法：铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、碳弧焊、钎焊等铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、碳弧焊、钎焊等方法进行焊接。其中氩弧焊主要用于焊接紫铜和青铜方法进行焊接。其中氩弧焊主要用于焊接紫铜和青铜件，气焊主要用于焊接黄铜件。件，气焊主要用于焊接黄铜件。二、铝及铝合金的焊接二、铝及铝合金的焊接特点：特点：(1)(1)铝与氧的亲和力很大，极易氧化生成氧化铝。铝与氧的亲和力很大，极易氧化生成氧化铝。(2)(2)铝的导热系数和膨胀系数较大。铝的导热系数和膨胀系数较大。(3)(3)在熔池凝固中易产生气孔。在熔池凝固中易产生气孔。(4)(4)常需采用垫板进行焊接。常需采用垫板进行焊接。焊接方法：焊接方法：目前焊接铝及铝合金的常用方法有目前焊接铝及铝合金的常用方法有氩弧焊、气焊、氩弧焊、气焊、点焊、缝焊和钎焊点焊、缝焊和钎焊