机械制造基础第八章焊接12466.pptx
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1、机械制造基础第八章 焊接 主讲:仝勖峰西安电子科技大学本章内容n n 焊接的基本原理和常用的焊接方法;n n 金属材料的焊接性和常用金属材料的焊接;n n 焊接结构的特点及结构工艺性。一、焊接的实质 焊焊接接是是通通过过加加热热或或加加压压,或或者者两两者者并并用用,并并且且用用或或不不用用填填充充材材料料,使使工工件件达达到到结结合合的的一一种种方方法。法。焊焊件件可可以以是是金金属属材材料料,也也可可以以是是非非金金属属材材料料,如塑料、玻璃等。如塑料、玻璃等。焊接的本质是使焊件达到原子间的结合焊接的本质是使焊件达到原子间的结合。一、焊接的实质特点:特点:1.1.与铆接相比与铆接相比,工艺
2、简单省金属工艺简单省金属,密封性好;密封性好;2.2.性性能能可可靠靠质质量量保保,焊焊接接接接头头力力学学性性能能高高、较较高高的的强强度度,承承载载能能力力能能可可以以达达到到与与工工件件材材质质相相等等的的水水平。平。3.3.易于控制效率高易于控制效率高,易于机械化、自动化易于机械化、自动化。4.4.由由小小拼拼大大异异材材焊焊,并并能能将将不不同同材材质质连连接接成成整整体体,制造双金属结构等。制造双金属结构等。一、焊接的实质 焊接技术至 焊接技术至99 99年底已有 年底已有95 95种焊接方法,按焊接过程特 种焊接方法,按焊接过程特点,分三大类:熔焊、压焊和钎焊。点,分三大类:熔焊
3、、压焊和钎焊。二、常用焊接方法 目前在生产上常用的焊接方法有:焊条电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护焊、电渣焊、电阻焊、钎焊、摩擦焊等。我们主要给大家介绍电弧焊的特性、典型的电弧焊方法、以及钎焊、摩擦焊的常用方法。(一)电弧焊 电弧焊属于熔化焊,电弧是熔化的能源。1、焊接电弧 电弧的实质是电极与工件之间的气体介质产电弧的实质是电极与工件之间的气体介质产生强烈持久的放电现象,气体放电的一种特殊形生强烈持久的放电现象,气体放电的一种特殊形式。式。电弧放电过程是将电能转换成热能,伴有强电弧放电过程是将电能转换成热能,伴有强烈的弧光。烈的弧光。产生电弧的电极可以是金属丝、钨极、碳棒。产生电弧的电极可以
4、是金属丝、钨极、碳棒。电电弧弧的的构构造造根根据据其其物物理理特特征征,沿沿长长度度方方向向分分为为:阴极区、阳极区和弧柱区三部分阴极区、阳极区和弧柱区三部分1、焊接电弧 由于阴极区发射电子要消耗一定的能量,而阳极区不发射电子,不消耗发射电子所需的能量。阴极温度约为2400K,阳极约为2600K,弧柱中心50008000 K。2、正接法与反接法 采用直流电焊接时,当焊机的正极与焊件相采用直流电焊接时,当焊机的正极与焊件相接,负极与焊条相接时,称为正接法或正极性;接,负极与焊条相接时,称为正接法或正极性;反之,当焊机的负极与焊件相接,正极与焊反之,当焊机的负极与焊件相接,正极与焊条相接时,称为反
5、接法或反极性。条相接时,称为反接法或反极性。2、正接法与反接法 阴极区的温度小,焊接厚钢板时,应采用正接法,熔深大;焊接薄板时应采用反接法。使用低氢型焊条(E5015)时,都应反接法,以保证电弧燃烧稳定,减少飞溅现象和降低气孔倾向。3、焊接过程 1 1)焊接冶金过程特点:)焊接冶金过程特点:(11)熔池小,反应不充分;)熔池小,反应不充分;(22)温度高,元素烧损多。)温度高,元素烧损多。2 2)为保证焊缝质量,焊接中应:)为保证焊缝质量,焊接中应:(11)渣)渣(气气)保护;减少危害保护;减少危害(22)掺加合元,调节性能。)掺加合元,调节性能。4、焊接接头的组织和性能1)焊接工件上温度的变
6、化与分布 焊接过程中工件焊缝周围相当于进行了一焊接过程中工件焊缝周围相当于进行了一次不同规范的热处理。次不同规范的热处理。4、焊接接头的组织和性能2)焊接接头的组织与性能(1)焊缝(熔敷金属)柱状铸态组织(铁素体少量珠光体)快速冷却药皮掺加合元 焊缝金属性能不低于被焊母材4、焊接接头的组织和性能(22)焊接热影响区)焊接热影响区n n熔合区熔合区 决定接头的性能决定接头的性能n n过热区过热区 A A长大塑、韧性低,脆性大长大塑、韧性低,脆性大n n正火区正火区 得均匀细小得均匀细小F+PF+P组织性能优组织性能优;n n部分相变区部分相变区晶粒不匀,较正火区稍差晶粒不匀,较正火区稍差;n n
7、再结晶区再结晶区 F F与与PP得以细化。得以细化。4、焊接接头的组织和性能 4、焊接接头的组织和性能3)改善焊接热影响区组织与性能的方法 细定工艺措施,再附以焊后正火处理;重要工件可另选方法。5、焊接应力与变形11)焊接应力)焊接应力(11)焊接应力的产生)焊接应力的产生 焊接过程是一个不均匀的加热过程。焊接过程是一个不均匀的加热过程。焊件各部位在热胀冷缩和塑性变形的影响下焊件各部位在热胀冷缩和塑性变形的影响下产生内应力、变形或裂纹。产生内应力、变形或裂纹。(22)焊接时内应力存在规律:焊接时内应力存在规律:加热膨胀受阻(受压:加热膨胀受阻(受压:“”“”)冷却收缩又阻(受拉:冷却收缩又阻(
8、受拉:“”)5、焊接应力与变形(3)防止产生应力的措施n n 选塑性材,合理布置焊缝;n n 正确焊序,焊前预热,降温差;n n 焊后退火等工艺措施。5、焊接应力与变形变形主要为收缩、角弯曲、扭曲与波浪 5、焊接应力与变形2)反变形的措施n n 以毒攻毒反变形;n n 刚性夹持对塑性;n n 焊接顺序规定好;n n 机械矫正消变形;n n 火焰矫正倒三角5、焊接应力与变形5、焊接应力与变形6、焊条电弧焊用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。电焊条焊芯药皮6、焊条电弧焊11)焊芯)焊芯 焊焊芯芯主主要要作作用用一一是是传传导导电电流流,二二是是焊焊芯芯本本身身熔化作为填充材料。熔化作为填充材料。焊
9、芯在焊缝中约占焊芯在焊缝中约占50%50%70%70%。熔化焊用钢丝牌号和化学成分应按熔化焊用钢丝牌号和化学成分应按GB/T14957-1994GB/T14957-1994标准规定,其中常用钢号有标准规定,其中常用钢号有H08AH08A、H08EH08E、H08CH08C、H08MH08MnnAA、H15AH15A、H15MH15Mnn等。等。焊焊芯芯直直径径称称为为焊焊条条直直径径,从从1.68(mm),1.68(mm),生生产中多用产中多用3.2mm3.2mm、4mm4mm和和5mm5mm。6、焊条电弧焊22)焊条药皮)焊条药皮 药皮的主要作用:药皮的主要作用:一是,利用渣、气对焊焊熔池起
10、机械保护作用;一是,利用渣、气对焊焊熔池起机械保护作用;二二是是,进进行行物物、化化反反应应除除杂杂质质,补补有有益益元元素素,保保证焊缝的成分和力学性能;证焊缝的成分和力学性能;三三是是,改改善善工工艺艺性性能能,能能稳稳定定燃燃烧烧、飞飞溅溅少少、焊焊缝成形好、易脱渣等。缝成形好、易脱渣等。6、焊条电弧焊 根据药皮组成物在焊接中的作用可分为稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、增塑剂、黏结剂和成形剂等。并将药皮分为若干类型。如钛钙型,低氢钠型、低氢钾型等。6、焊条电弧焊3)焊条分类和型号编制(1)按焊条的用途分为:6、焊条电弧焊3)焊条分类和型号编制(2)根据GB/T511795碳钢焊条
11、标准规定,碳钢焊条型号根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类进行划分。6、焊条电弧焊 碳钢焊条型号编排以字母碳钢焊条型号编排以字母EE后加四位数字后加四位数字表示其中表示其中:“E”“E”表示焊条;表示焊条;前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值,单位为值,单位为Kgf/mm2Kgf/mm2(9.81MPa9.81MPa););第第三三位位数数字字表表示示焊焊条条的的焊焊接接位位置置,“O”“O”及及“1”“1”表表示示焊焊条条适适用用于于全全位位置置焊焊接接,“2”“2”表表示示适适用用于于平平焊焊及及平平角角焊焊,“4”“4”表表示示焊
12、焊条条适适用用于于向向下下立立焊;焊;6、焊条电弧焊 三、四位数组合表示电流种类和药皮类型。三、四位数组合表示电流种类和药皮类型。碳钢焊条型号举例:碳钢焊条型号举例:E 50 1 5 E 50 1 5 药皮为低氢钠型,宜直流反接药皮为低氢钠型,宜直流反接 焊条适用于全位置焊接焊条适用于全位置焊接 熔敷金属抗拉强度最小值熔敷金属抗拉强度最小值(Kgf/mm(Kgf/mm2 2)6、焊条电弧焊4)焊条的选择原则(1)强度相等的原则 如焊件材料Q235A钢的抗拉强度为420MPa,则焊条应选用E43系列的焊条。(2)重要件选碱性条 如焊缝要求塑性好,冲击韧度、抗裂性高、低温性能好时,应选用碱性焊条.
13、酸性焊条便宜。6、焊条电弧焊(33)强度不等就低选)强度不等就低选 低碳钢与低合金钢焊接、或不同强度等级的低碳钢与低合金钢焊接、或不同强度等级的低合金钢焊接低合金钢焊接,应选与较低强度等级钢材的焊条。应选与较低强度等级钢材的焊条。(44)根据现场条件选)根据现场条件选 当当应应按按焊焊接接生生产产率率及及设设备备等等条条件件。一一般般选选用用酸性焊条使焊接成本降低。酸性焊条使焊接成本降低。(55)根据焊接材料选)根据焊接材料选 如不锈钢、耐热钢要选用相应的专用焊条。如不锈钢、耐热钢要选用相应的专用焊条。(二)埋弧自动焊 埋弧自动焊是将焊条电弧焊的引弧、焊条送进、电弧移动几个动作改由机械自动完成
14、,电弧在焊剂层下燃烧,故称为埋弧自动焊。1、埋弧自动焊焊接过程 焊接时,电源的两级分别接在导电嘴和焊件焊接时,电源的两级分别接在导电嘴和焊件上,在焊丝周围撒上焊剂,然后接通电源。当焊上,在焊丝周围撒上焊剂,然后接通电源。当焊丝和焊件间引燃电弧后,电弧的热量使周围的焊丝和焊件间引燃电弧后,电弧的热量使周围的焊剂熔化形成熔渣,部分焊剂分解、蒸发成气体,剂熔化形成熔渣,部分焊剂分解、蒸发成气体,气体排开熔渣形成一个气泡,电弧就在这个气泡气体排开熔渣形成一个气泡,电弧就在这个气泡中燃烧。焊丝与被焊材料融化后形成熔池,熔池中燃烧。焊丝与被焊材料融化后形成熔池,熔池上覆盖一层熔渣,熔渣外部是未熔化的焊剂,
15、形上覆盖一层熔渣,熔渣外部是未熔化的焊剂,形成的气体保护着熔池,使其与空气隔离。未熔化成的气体保护着熔池,使其与空气隔离。未熔化的焊剂不仅可以隔离空气,还可以屏蔽电弧光的的焊剂不仅可以隔离空气,还可以屏蔽电弧光的作用,也提高了电弧热效率。作用,也提高了电弧热效率。2、埋弧自动焊特点11)生产率高)生产率高 比焊条电弧焊高比焊条电弧焊高6688倍,不需要更换焊条,没有倍,不需要更换焊条,没有飞溅。同时,没有辐射,热效率高。飞溅。同时,没有辐射,热效率高。22)焊缝质量好)焊缝质量好 由于焊剂和熔渣的保护作用,使金属凝固速度由于焊剂和熔渣的保护作用,使金属凝固速度缩短,冶金反应充足,减少了气孔、裂
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- 机械制造 基础 第八 焊接 12466
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