1、焊接知识点总 四 焊接 概述 一 什么是焊接? 焊接实质是用加热或同时加压并用或不用填加材料使焊件到达原子或离子结合的一种加工方法. 实际上被焊接的可以是非金属,如塑料,用钎焊还可以把金属与非金属连接起来. 二 焊接特点及应用 1特点 1) 省工省料(与铆接比)可省料1220%. 2) 能化大为小,拚小为大. 大型构造,复杂零件,用焊接组合构造,焊接可将铸件,锻件连接起来,简化铸锻工艺和设备. 3) 可以制造双金属构造,节省贵重金属.(联想铸造离心铸造) 车刀, 钻头 硬质合金刀片+金刚石膜 4) 生产率高 便于实现机械化,自动化. 2 应用 桥梁 大容器 水压机 飞机 汽车 轮船 电子组件.
2、 三 焊接分类(按焊接过程特点) 1 熔化焊: 局部加热 将焊接接头加热熔化,并形成共同的熔池,冷却结晶形成结实接头,将两工件焊接成整体. 2 压力焊: 利用加压力(或同时加热)的方法,使两工件结合面严密接触在一起,并产生一定的塑性变形或熔化,使他们的原子组成新的结晶,将两工件焊接起来. 包括: 电阻焊 摩擦焊 冷压焊等 3 钎焊: 对工件和作为填充金属的钎料进展适当的加热,工件金属不熔化,但熔点低的钎料被熔化,后填在工件之间与固态的被焊接金属互相扩散,钎料凝固后,将两工件焊接在一起. 如 铜焊 银焊 锡焊 第一章 熔化焊 电弧焊 气焊 激光焊等 1 手工电弧焊(焊条电弧焊) 利用焊条与焊件之
3、间产生的电弧热,将工件和焊条熔化而进展焊接的手工操作. 一 焊接过程及特点 1 焊接过程: 回忆实习 2特点: 优点: 设备简单. 接头形式、焊缝形状、焊接位置、长度不受限制。缺点：有弧光，劳动条件下降，质量不稳，生产率低。 3 应用：单件小批，碳钢，低合金钢，不锈钢，铸铁焊补。 适宜板厚。 二焊接冶金过程特点 焊条和局部被焊接金属在电弧高温作用下的再熔炼过程高于一般冶金温度，可以看成是一个冶金过程 1 焊接电弧和熔池温度高：造成金属氧化烧损，电弧区气体分解，增大气体活拨性，氧化、氮化Fe4N、Fe2N易形成气孔、夹渣等缺陷。降低焊缝的塑性、韧性。水分解成H，熔入熔池，形成“氢脆 2 熔池体积
4、小：冷速快，各种化学反响不平衡, 使化学成分不均，气体熔渣不易浮出。形成气孔，夹渣。 3 熔池金属不断更新：电弧移动，不断有新的熔渣和金属也进入熔池，使焊接冶金过程更复杂。 要得到一个合格的焊缝也不是一件容易的事。 # 采取措施： 1 保护焊区药皮，焊药，保护气体等 2 添加合金元素，保护化学成分稳定。在手工电弧焊中这些保护措施主要靠电焊条实现 三 焊条 1 焊芯：作用：电极、导电、填金属、添加合金元素。 焊芯牌号：H08AE H焊 08平均0.08%C，A优质 E高级优质。 H08Mn2Si 0.08%C 2%Mn 1%Si 2 药皮：作用；稳弧、保护焊区、添加合金元素。 分类: 9种类型1
5、6、8交、直流，7、9 直流 3 焊条分类 构造焊条J 不锈钢焊条B 堆焊焊条D 铸铁焊条Z 低温钢焊条W 耐热钢R 镍及镍合金N 铜及铜合金T 铝及铝合金L 特殊用途钢TS 4 牌号 符号+数1+数2 符号焊条大类 数1小类 数2药皮 如J422 构造钢焊条，焊缝抗拉强度不低于420Mpa，2型药皮，交直流 # 为什么有的焊条不能用直流焊机？ 碱性焊条里含大量莹石CaF2F是阻碍气体电离的元素，降低了电荷空间的电离度，使导电能力差，电弧不稳定。 用交流焊机时，电流的方向在不断变化，此时假设用碱性焊条电弧易熄灭 四 焊接接头的组织与性能 1 焊接工件上温度的变化与分布 1 距焊缝中心不同，受热
6、最高温度不同。 2 各点到达最高温度的时间不同。 3 各点均经过冷-热冷，相当于受到一次不同标准的热处理。因此，必然有相应的组织和性能的变化。 2 接头组织与性能的变化 以低碳钢为例 P92 1 焊缝金属 1熔化温度在1500以上。2形成柱状晶，约与池壁垂直铸造 药皮渗合金，焊缝中硅，锰合金元素可能高于母材，且药皮保护。 焊缝性能一般不低于母材尤其强度 2 溶合区 焊缝与母材交界区，局部熔化半熔化区 组织：铸造组织+受热长大的粗晶。晶粒大小不均，化学成分不均尤其异种金属 性能；接头中性能最差。决定接头性能 3 过热区：温度远高于相变温度，晶粒产生急剧长大。过热组织。 性能：塑性韧性 对于易淬硬
7、钢材，危害更大。接头中性能较差 4 正火区：组织：发生重结晶，晶粒细化，正火组织 性能：机械能提高 5局部相变区：组织：局部相变F、P晶粒不均局部F和P重结晶成为较细晶粒，未转变的F长大 性能：稍差 35为热影响区 l 总之，熔合区与热影响区中的过热区对焊接质量影响最大，应尽量减少它们的宽度。 l 热影响区大小和组织变化程度决定于焊接方法、焊接标准、接头形式、焊后冷却等因素，在保证焊接质量的前提下，增加焊接速度，减少焊接电流，减少热影响区尺寸。 l 措施：焊后热处理，正火，退火-细化晶粒 2 焊接应力与变形 一 产生应力与变形原因 根本原因：加热不均, 各处热胀量不同，又是整体，各局部互相限制
8、 与铸造热应力联系讲内应力通过变形自发释放趋势，拉应力局部缩短，压应力局部伸长。 二 焊接变形根本形式 1 收缩变形：纵 横 2 角变形：V型坡口对接时，因焊缝截面上下不对称，焊后收缩不均引起。 3 弯曲变形：如丁字梁，焊缝在一端 4 波浪变形；薄板焊缝收缩板材失稳联系自由锻高坯镦粗、拉深起皱 5 扭曲变形：如工字梁，焊接顺序不当。 三 防止和减少焊接变形措施 1 合理构造设计 1 尽量减少焊缝，焊缝长度，截面厚的件两面开坡口。 2 焊缝对称 3 防止密集穿插 4 利用型材、冲压件代替，减少焊缝。 2 工艺措施 1) 加余量法： 在工件尺寸加大，通常0.10.2% 2) 反变形法:焊前使焊件处
9、于反变形位置,以抵消焊后变形.(联系冲压弯曲) 3) 刚性固定法: 将工件固定夹紧, 或点焊在工作台上, 焊后变形大大减少. 这种方法适于塑性好的低碳钢件. 4) 选择合理的焊接顺序: 对称两侧都有焊缝,尽量使收缩能互相抵消. 5) 焊前预热: 工件预热150350, 减少温差,显著减少焊接应力. 四 焊接变形的矫正方法 根本原理: 新变形抵消焊接变形. 1 机械矫正法: 用机械力矫正, 压力机 手锤敲击. 2 火焰矫正法: 乙炔焰加热焊件,使其产生反向等量变形.主要低碳钢,局部低合金钢. 五 减少和消除焊接剩余应力的方法 1 焊前预热,减少温差 2 焊后退火(去应力退火) 600650 保温
10、 8090%剩余应力消除, 可整体,局部 3 埋弧自动焊 埋弧电弧埋在焊剂下,弧光不外露. 自动焊-引燃电弧, 送焊丝,移动电弧,最后灭弧-机械 一 焊接过程 自动焊机头将光焊丝自动送入,保证弧长. 电弧在焊剂下燃烧,靠焊机移动(或工件动). 焊剂从漏斗中不断流出,撒在焊丝前工件上,焊剂熔化成熔渣,局部未熔可回收. 焊丝-相当于焊芯. 焊剂-相当于药皮. 常用焊剂见书上. 二 特点 1 生产率高, 比手工高510倍(V I 不换焊丝) 2 焊接质量高，且稳定。1冷却速度慢，有利于气体、杂质上浮。2焊区保护好。3标准控制好。 3 节省金属材料。1没焊条头。金属飞溅少，25mm不开坡口。 4 劳动
11、条件好。看不到弧光，焊接烟雾少，机械操作。 三 工艺 1 下料，准备坡口，装配要严格准确。 2 焊前工件焊缝两侧5060mm内的一切油污、铁锈除去，以免产生气孔。 3 一般适于长规那么平焊、对接、搭接、丁字接头，规那么环焊缝。 应用：碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢，中、厚板平焊长直缝，大直径 d250mm环缝。 4 气体保护焊 一 氩弧焊 用氩气做保护气体，电弧发生在电极和焊件之间，在电弧周围通以氩气。 1 不熔化极氩弧焊 电极：钨or钨合金，熔点：33803600只导电产生电弧，必要时需另加焊丝。 1 直流正接： 阴极3000，阳极4200钨熔点，钨阴极， 工件阳极，以减少钨损耗。 2 交流
12、或直流反接：焊铝镁及其合金，在焊件和熔池外表易形成熔点很高的氧化物薄膜，阻碍金属熔合和电弧稳定燃烧，采用“阳极破碎用较大氩正离子撞击氧化膜，使之破碎以利于焊合，多用交流，I不能太大，钨极氩弧焊口适用于6mm薄板。 2 熔化极氩弧焊 用焊丝做电极，并填焊缝，I可大，=325mm均可焊，多直流反接：电弧稳定，自动、半自动焊接。 3 特点 1 焊区保护，焊接质量好。 2 电弧稳、飞溅少Ar导热小，电弧热损失少 3 电弧在压缩气流下燃烧，热量集中，熔池小，热影响区小，焊接变形小。 4 明弧可见，便于操作，可自动全位置焊接。 5 适于焊各类合金钢，易氧化的有色金属。 6 焊前工件清理严格，设备价高，氩气
13、贵，本钱高。 7 只在室内防保护气流破坏 二 CO2焊 CO2做保护气体， 电极：焊丝 CO2CO+O2 O2进入熔池，会使Fe、C、Mn、Si和其它合金元素氧化烧损，降低焊缝力学性能，用Si、Mn较高的焊丝，或合金钢焊丝。 特点：1本钱低，是手工、埋40% 2质量较好，低H，Mn、S，抗裂，热量集中，热影响区小 3生产率高自动送焊丝，I大，v，比手工提高14倍 4操作性好明弧可见，适于各位置 5飞溅大，弧光强，焊缝不美观，易产生气孔。 应用：低C钢，低合金钢，=0.84mm，最厚30mm。 5 其它熔化焊 1 等离子弧焊 利用一些装置使自由电弧的弧柱受到压缩，弧柱中的气体就完全电离，产生温度
14、比自由电弧高得多的等离子电弧。 机械压缩喷嘴压缩：通入一定压力和流量的氩气或氮气时，冷热压缩，气流均匀包围着电弧，使弧柱外围受冷，带电粒子向弧心移动。 电磁压缩：带电粒子在弧柱中的运动，会产生电磁力，使带电粒子相互靠近。 特点：1热力集中，12mm不开坡口，变形小。 2 电流，电弧仍稳定，可焊箔材、薄板。 3 焊接质量好电弧稳定，Ar保护 2 真空电子束焊 在真空室，利用电子束将金属加热熔化。 特点：1能量集中，可达200mm，厚件不开坡口，不变形。 2真空中焊，不氧化，焊接质量好。 3电子束大小可调，薄件也可焊。 应用：焊高熔点金属钨、钼、钽、铌、钛。 缺点：焊件大小受真空室限制。 3 激光
15、焊 利用激光焊接 主要优点：热量集中，激光可反射、聚焦、改变方向，适于不同位置焊接。 多用焊薄板，细丝。 第二章 压力焊与钎焊 1 电阻焊 利用电流通过焊件接头的接触面及其邻近区域所产生的电阻热将焊件局部加热到熔化或塑性状态，并在压力下形成焊接接头的焊接方法。 一 点焊 1 电极：柱状 工件：搭接 2 焊接过程：电极压紧工件通电加热 断电保持原压力加大去压。 分流：两点之间距离小，分流大。 3 特点：生产率高、易自动化、焊接变形小、设备复杂，焊前要严格清理工件外表。 应用：薄件、钢筋 4mm。 二 缝焊 1 焊接过程：与点焊相似，只是用滚动盘状电极代替柱状电极，形成连续焊点。 2 特点: 由于
16、焊点重迭50%以上，故密封性好，但分流严重，适于3mm以下薄板。 三 对焊 利用电阻热使对接接头在整个断面上连接起来的一种电阻焊方法。 1 电阻对焊： 1 焊接过程：对正、夹紧、予压力通电塑性状态增大压力、断电。 2 特点：易操作、接头外形光滑、毛刺少、接触面质量影响焊后质量。 应用：断面简单，Lord20mm强度要求不高的件。 2 闪光对焊： 1 焊接过程：对正、通电点接触面接触熔化加压、断电。 2 特点：接头质量好飞溅、挤出杂质、夹渣少、金属损耗多、工件尺寸留较大余量，毛刺多。 应用：同种、异种金属均可，形状尽量一样，d=0.01mm F=20000m2刀具、钢轨、管子等。 四 摩擦焊 利
17、用工件接触摩擦生热，将工件端面加热到塑性状态，然后在压力下完成焊接。 1 焊接过程：加压旋转其一，接触的生热塑性状态，停转加压塑性变形，完成焊接。 2 特点： 1接头质量好接头杂质、氧化皮挤出、不易产生气孔、夹渣。 2操作简单、易自控、生产率高。 3设备简单、耗电少只有闪光焊1/101/15 4焊接金属广泛，尤其性能差异大的异种金属， 如：碳钢+镍基合金、铝+钢 2 钎焊 利用比母材熔点低的钎料熔入接头间隙完成焊接。 硬钎焊：钎料熔点450以上，接头强度高，铜等。 软钎焊：钎料熔点450以下，接头强度低，锡。 一 焊接过程： 1 清理工件，搭接 2 钎料放在装配间隙处 3 加热钎料，使之熔化，
18、毛细作用使钎料进入间隙内，与金属相互扩散，凝固形成钎焊接头。 二 钎剂作用： 1 去除母材外表的氧化膜及其它杂质。 2 改善钎料流入间隙的性能湿润性。 3 保护钎料及母材免于氧化，钎剂对焊接质量影响较大 软：松香、氧化锌等； 硬：硼酸、氧化物。 三 加热方法： 烙铁、火焰、电阻、感应炉。 四 特点：1 温度低，变形小； 2 工件尺寸准确； 3同、异种金属均能焊； 4 设备简单、易控制； 5 接头强度低，耐温差； 6 焊前清理严格； 7 整体加热，可焊多条焊缝，生产率高 。 第三章 常用金属材料的焊接 1 金属材料的可焊性 一 可焊性的概念 金属的可焊性是指被焊金属材料在一定的焊接条件下获得优质
19、焊接接头的难易程度。包括两方面： 1 接合性能：焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性。 2 使用性能：焊接接头对使用要求的适应性。 可焊性好：是用最简单的最普遍的焊接工艺条件，便可以得到优质的焊接接头 。 可焊性差：要用特殊、复杂工艺条件下才得到优质的焊接接头。 常用材料的焊接性见P105 表44X 二 估算钢材可焊性方法 C对钢的可焊性影响最显着，因此用碳当量来估算钢材的可焊性： C当量CMn/6CrMoV/5NiCu/15% 式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为质量百分数上限。 C当量0.4% , 塑性好，淬硬性不明显，可焊性优良，不预热。 C当量0.40.6%，
20、淬硬性，可焊性，加工艺措施。 C当量0.6%，塑性，淬，可，工艺措施，热处理。 实际，除上述估算外，对新材料还应试验，以合理制定工艺方案。 2 钢的焊接 一 低碳钢 含C0.25%，塑性好，可焊性好。 手工电弧、埋焊、气体保护焊、电阻焊等。 一般不需采取特殊工艺措施， 对于50mm的构造，尤其-10以下，需预热50， 焊后去应力退火或正火，防内应力变形、开裂。 二 中、高碳钢 中，0.25%0.6%C，随含C增加，淬硬，主要手弧。 高，0.6%C，淬硬性，可，手、气。 中高碳钢与低碳钢的热影响区不同，如P106 f424，其热影响区可分成淬火区和局部淬火区。 1 焊接特点： 1接头易产生淬硬组
21、织和冷裂纹，M 内应力，易裂。 2焊缝金属热裂倾向较大 中、高碳钢含C、P、S均高于焊芯，母材熔化溶入熔池。 2 工艺措施 1 焊前预热：减少内应力，M含量，中150250。 2 适宜焊条：低氢焊条或铬镍不锈钢焊条A102、A302，抗裂性好。 3 降低焊缝含碳量：小电流、细焊条、多层焊、开坡口以减少母材溶入焊缝。 4 焊后缓冷和热处理：减少内应力，消除内应力，改善组织及力学性能。 三 低合金钢 C当量0.4% , 可焊性，s400MPa低强度合金钢，手弧焊，埋弧自动焊，与低C钢一样。 C当量0.40.6%，可，淬硬、冷裂 ，s450MPa高强度合金钢，与中C钢一样，手弧、埋弧、预热、低H焊条
22、，焊后热处理。 3铸铁的焊补 铸铁可焊性不好，所以铸铁焊接主要是焊补铸件的铸造缺陷或损坏的铸件。 一 铸铁焊接特点： 1 焊接接头易产生白口组织 冷速，易生成白口和淬火组织，硬，难加工。 2 易产生裂纹 铸铁强度低、塑性差，白口、淬硬。 3 焊缝易产生气孔和夹渣 V冷，焊接时C氧化产生的CO不能排出气孔 焊接时硅氧化产生的硅酸盐溶渣不能浮出夹渣。 4 适于平焊：流动性好。 二 补焊方法 1 热焊法：预热600700整或局，受热均匀，防白口、裂纹，焊后质量好，易加工。 缺乏：本钱高，生产率低，劳动条件差， 气焊：手弧焊铸铁芯焊条 2 冷焊法：不预热或预热400以下，生产率高，本钱低，质量较差，靠
23、焊条调整焊缝化学成分，防白口、裂纹。 (1) 低C钢芯焊条；2镍基铸铁焊条；3铜基铸铁焊条。 4 有色金属焊接 一 铜及铜合金的焊接 1 特点： 1 易氧化和产生裂纹 a 高温液态铜易氧化，生成氧化亚铜Cu2O与铜形成低熔点共晶体Cu2OCu，在晶界，易裂。 b铜及其铜合金线胀系数大，收缩率也大，内应力，易裂。 2 难焊透、难熔合 导热性高，热量散失多，不易到达焊接温度，需大功率电源，当焊件厚度和刚性较大时, 需预热。 3 易产生气孔 a 铜液态时吸气性强，吸氢，凝固时对气体溶解度减小，易成气孔。 b高温时，氧化亚铜与H生成水蒸汽，易成气孔。 4 接头质量不好 合金元素易氧化，且组织粗大Cu2
24、OCu。 如：黄铜中Zn易蒸发。烧损，青铜中铅易氧化，ZnO有毒。 2 方法 氩弧焊最正确，气焊，手弧焊和钎焊 紫铜、青铜：气焊中性焰。防氧化或吸氢 黄铜：气焊：微氧化焰含硅焊丝，1 温度低，Zn蒸发少。2 熔池上形成氧化硅薄膜，阻止Zn蒸发，防H溶入。 紫铜及合金也可用于手弧焊，用相应铜及合金焊丝。 二 铝及铝合金的焊接 1特点： 1易氧化： Al2O3，熔点 2050，0.10.2m，氧化膜比重大，易夹渣。 2 易产生气孔： 液态大量吸H，固态不溶H，易产生气孔。 3易烧穿： 高温塑性，温度，且无颜色变化，加垫板。 4难焊透： 导热率较大，热量易散失，大电源，预热。 5 易热裂纹： 线胀、收缩大，内应力大。 2 方法 氩弧焊、气焊、电阻焊、
