文档介绍：第七章焊接
第一节焊接基础
一、焊接的实质
焊接是指两个或两个以上的零件(同种或异种材料),通过局部加热或加压达到原子间的结合,造成永久性连接的工艺过程。
具体措施:
(1)加压——用以破坏结合面上的氧化模或其它吸附层,并是接触面发生塑性变形,以扩大接触面。在变形足够时,也可直接形成原子间结合,得到牢固接头。
(2)加热——对连接处进行局部加热,使之达到塑性或熔化状态,激励并加强原子的能量,从而通过扩散、结晶和再结晶的形成与发展,以获得牢固接头。
二、焊接方法分类
一般都根据热源的性质、形成接头的状态及是否采用加压来划分。
1、熔化焊
熔化焊是将焊件接头加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等。
2、压焊
压焊是通过对焊件施加压力(加热或不加热)来完成焊接的方法。它包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、高频焊和电阻焊等。
3、钎焊
钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,在加热温度高于钎料低于母材熔点的情况下,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙,并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。它包括硬钎焊、软钎焊等。
三、焊接的特点
1、节约金属材料,产品密封性好
2、以小拼大,化复杂为简单
3、便于制造双金属结构
缺点是焊缝处的力学性能有所降低,个别焊接方法的焊接质量检验仍有困难。
四、焊接的应用
1、制造金属结构
2、制造金属零件或毛坯
3、连接电器导线
第二节熔化焊
熔化焊是利用电弧产生的热量使连接处金属局部熔化而实现连接的焊接方法。
一、焊条电弧焊
1、焊接电弧
电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。
1)电弧的形成
(1)焊条与工件接触短路
短路时,电流密集的个别接触点被电阻热Q=I2Rt所加热,极小的气隙的电场强度很高。结果:①少量电子逸出。②个别接触点被加热、熔化,甚至蒸发、汽化。③出现很多低电离电位的金属蒸汽。
(2)提起焊条保持恰当距离
在热激发和强电场作用下,负极发射电子并作高速定向运动,撞击中性分子和原子使之激发或电离。
结果:气隙间的气体迅速电离,在撞击、激发和正负带电粒子复合中,其能量转换,发出光和热。
2)电弧的构造与温度分布
电弧由三部分构成,即阴极区(一般为焊条端面的白亮斑点)、阳极区(工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区)和弧柱区(为两电极间空气隙)。
3、电弧稳定燃烧的条件
(1)应有符合焊接电弧电特性要求的电源
a)当电流过小时,气隙间气体电离不充分,电弧电阻大,要求较高的电弧电压,方能维持必需的电离程度。
b)随着电流增大,气体电离程度增加,导电能力增加,电弧电阻减小,电弧电压降低。但当降低到一定程度后,为了维持必要的电场强度,6100
2600
2400
平均温度(K)
4
产热21%
不是焊接热量的主要来源。
产热43%
是熔化工件金属热量的主要来源。
产热36%
是熔化焊条热量的主要来源。
产生的热量(%)
3
①电子和正离子不断形成和复合;
②带电粒子在电场作用下作定向运动;
③释放强烈的光和热。
①电子撞击工件熔池的薄亮区,并与正离子复合放出光和热;
②撞击个别电子和正离子;
③无发射电子任务,不消耗大量能量。
①发射电子;
②正离子撞击焊条、端头熔化金属的白亮区、与表面电子复合放出热和光。
所进行的物理过程
2
气隙间
工件熔池上的薄亮区
焊条端头白热区
正接时所处位置
1
弧柱区
阳极区
阴极区
项目
序号
保证电子的发射与带电粒子的运动能量,电压须不随电流增大而变化。
(2)做好清理工作,选用合适药皮的焊条。
(3)防止偏吹。
4、电极的极性
在焊接中,采用直流电焊机时,有正接和反接两种方法。而大量使用的是交流电弧焊设备,电极的极性频繁交变,不存在极性问题,
(1)正接——焊件接电源正极,焊条接负极。一般焊接作业均采用正接法。
(2)反接——焊件接电源负极,焊条接正极。一般焊接薄板时,为了防止烧穿,采用反接法进行焊接作业。
2、焊条电弧焊的焊接过程
1)焊接过程
2)焊条电弧焊加热特点
(1)加热温度高,而且使局部加热。焊缝附近金属受热极不均匀,可能造成工件变形、产生残余应力以及组织转变与性能变化的不均匀。
(2)加热速度快(1500度/秒),温度分布不均匀,可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。
(3)热源是移动的,加热和冷却的区域不断变化。
3、电弧焊的冶金特点
(1)反应区温度高,使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。
(2)金属熔池体积小,处于液态的时间很短,导致化学成分均匀,气体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。