文档介绍：第四篇焊接
概述:
一、焊接的实质与特点:
实质:用加热或加压力等手段,借助于金属原子的结合与扩散作用,使分离的金属材料牢固地连接起来,形成金属原子间的结合。
特点:1、可将结构化大为小,化复杂为简单;2、可用铸-焊、锻-焊工艺制造大型及复杂部件;3、可制双金属结构。
二、应用:用于舰船船体、高炉炉壳、锅炉与受压容器、车厢及家用电器壳体、拖拉机和农业机械的制造和修理。
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第一章电弧焊
第一节焊接电弧
一、焊接电弧:
是在电极与工件间的气体介质中长时间而有力的放电现象。即在局部介质中有大量电子流通过的导电现象。
1、电弧产生过程的本质:
电弧的产生和存在所需条件:
1、有电源提供能量;
2、气体介质中要存在大量电子和离子等带电质点。
引弧过程:就是使气体中产生电子及离子(即电离)的过程。
短路(产生高热)→气体电离→焊条提离(形成电场)→形成电流(引燃电弧)
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2、电弧区的热量和温度分布:电弧区气体中的带电质点由电场获得能量转换为动能,速度增高、碰撞两极及气体原子,又将动能转换为热和光。
阳极约占43% 约2300 ℃
热量产生于阴极约占36% 约2100 ℃
弧柱区约占21% 约5700~7700 ℃
熔化金属
使阴极发射出电子约占65~85%
热量用于保持弧柱区气体电离
向周围耗散
由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定差异,故电极的接法有正接与反接两种。正接一般用于:高熔点、尺寸较大的焊件;反接用于:薄件、有色金属、不锈钢、铸铁等焊件。
用交流电源时两极温度相等(约2200 ℃),无正反区别。
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二、焊接电源:
1、电源特性:
1)、足够的空载电压:用直流焊时:50~90V;用交流焊接时:60~85V;
2)、适当的短路电流:;
3)、电流大小可调:以适应不同材料、不同厚度焊件的焊接;
4)、当弧长变化时,电流变化要小:以保证焊缝质量均匀。
2、焊接电源的分类(按供给焊接电流种类):
1)、交流电源(是特殊的降压变压器,常称手弧焊机):应用广泛。电弧不很稳定,但结构简单、价格便宜、使用可靠、维护方便。
2)、直流电源 A:发电机式: (特殊的直流发电机+普通的交流电动机):电弧较稳定,但笨重、价贵、不易修理。
B:整流式:硅整流直流焊机:体积小、重量轻、电弧稳定。
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第二节焊接接头的组织与性能
一、焊接工件上温度的变化与分布:
由于各点离焊缝中心距离不同,所以各点的最高温度不同。又因热传导需要一定时间,所以各点是在不同时间达到该点的最高温度。总的看来,焊缝受到一次冶金过程,焊缝附近区相当于受到一次不同规范的热处理。
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二、焊接接头的组织与性能(以低碳钢为例):
1、组织与性能的变化:
A、焊缝金属:形成柱状铸态组织,低熔点的硫、磷杂质及FeO集中在焊缝中心区。性能:由于焊接材料渗合金,Si、Mn含量可高于基体金属,故焊缝性能可不低于基体金属。
B、焊接热影响区:是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。由于焊缝附近各点受热情况不同,热影响区可分为:如下四个区域:
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名称
范围
组织
性能
熔合区
焊缝和基体金属的交界区T固~T液之间(~1mm)
铸态组织+粗晶
σb 、δ、 ak均降低,且应力集中
过热区
AC3+100~200℃至T固之间
过热组织
σb、δ、 ak均降低
正火区
AC3至AC3+100~200℃
发生重结晶,得均匀细小的F+P
性能优于母材
部分相变区
AC1~ AC3 之间
F、P部分重结晶,晶粒大小不均
机性稍低于母材
2、影响热影响区大小和组织变化的因素:
A、焊接方法:通过加热时间长短、热量输入量多少来影响。
B、焊接规范:焊条直径、焊接电流、焊接速度和电弧长度。
C、接头型式:对接接头、搭接、角接、丁字接头。
D、焊后冷速。
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:用手弧焊、埋弧焊焊一般低碳钢结构时,因热影响区窄、危害较小,焊后不进行处理即可使用。对中碳钢、合金钢构件或用电渣焊焊接的构件,一般需焊后正火/退火处理、焊前预热、焊后缓冷.
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第五节焊接应力与变形
焊接内应力与变形是伴随着焊接过程必然出现的又一特殊工艺问题。
一、焊接应力与变形产生的原因和典型示例
用上图模拟实际焊缝,中间板条加热(焊缝)至T>T再,处于塑性状态,然后冷至T0,最后在T0时,2受拉,1受压,在内应力作用下将引起变形(收缩).
规律:近焊缝处受拉应力,远离焊缝处受压应力.
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