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第一章电弧焊
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焊接电弧:是电极与工件之间气体介质中长时间的放电现象。
一般情况下,电弧热量在阳极区产生的较多,约占总热量的43%,阴极约36%,弧柱约21%。
温度:用钢焊条焊钢材时
阳极区—2600K
阴极区—2400K
电弧中心—6000~8000K
使用直流电源焊接时有正接、反接两种:
正接:正极接工件—工件温度可稍高一些。
反接:负极接工件,工件温度可稍低一些。
交流焊机、无正反接特点,温度均为2500K。
焊机的空载电压就是焊接时引弧电压,一般为50~90V,电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大,电弧电压也越高,一般为16~35V。
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一、焊接工件上温度的变化与分布
各点处由常温—较高温度—常温
固态液态固态
温度变化如4-3图
二、焊接接头组织与性能
以低碳钢为例P132图4-4中,左图是焊件的横截面,右图是铁碳状态图的一部分
⑶正火区
被加热到Ac1到Ac3以上100~200°C区间。在此区温度范围内,加热时发生重结晶,转变为细小的奥氏体晶粒,冷却后为均匀而细小的铁素体和珠光体,其力学性能优于母材。
⑷部分相变区
相当于加热到Ac1~Ac3温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶,转变成细小奥氏体晶粒。部分铁素体不发生相变,但晶粒有长大趋势。冷却后晶粒大小不均,因而其力学性能比正火区稍差。
焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度,决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。增加焊接速度或减少焊接电流都能减少焊接热影响区。
三、改善焊接热影响区组织和性能的方法
焊接热影响区在电弧焊焊接接头中是不可避免的。
用焊条电弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳钢结构时,热影响区较窄,危害性较小,焊后不进行热处理即可使用。
但对重要的碳钢构件、合金钢构件、电渣焊焊接的构件为消除热影响区影响,一般采用焊后正火处理。
对焊后不能进行热处理金属材料或构件,则只能在正确选择焊接方法与焊接工艺上来减少焊接热影响区的范围。
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焊接过程中,焊缝被加热处于液态,相邻的金属加热到很高的温度,然后再快速冷却下来,各点处温度不同,冷却速度也不相同,在热胀冷缩和塑性变形的影响下,必将产生内应力、变形或裂纹。
焊缝是靠一个移动的点热源加热,然后逐次冷却下来形成的,因此应力的形成、大小和分布状况较复杂。
假定整条焊缝同时形成,则应力分布如图4-5
焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能,承载能力大为降低,对于接触腐蚀性介质的焊件,应力腐蚀现象加剧,减少使用期限。
焊接变形:由焊接应力引起。
变形种类:
图4-7收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形
焊件产生变形主要由焊接应力引起的,预防焊接应力的措施对防止焊接变形有时是有效的。
当对焊件的变形有较高的限定时:
结构设计中应采用:对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构。
施焊中:采用反变形措施或刚性夹持方法(刚性夹持不适于淬硬性较大的钢结构和铸铁件)。
焊接应力过大的严重后果是焊件(工件)产生裂纹,危害极大,对重要工件焊后应探伤。
焊接裂纹与:
焊接材料的成分(如硫、磷含量高)有关;
和焊缝金属的结晶特点(结晶区间要小)有关;
含氢量的多少有关。
所以焊接中应:合理选材、采取措施减少应力、选用合理的焊接工艺、焊接参数
(如:采用碱性焊条、小能量焊接、预热、合理的焊接次序等
二、电焊条
⒈焊芯
起导电和填充焊缝作用,,最大为8。~φ5。
⒉焊条药皮
主要作用:提高电弧稳定性;防止空气对熔化金属的有害
作用;对溶池脱氧,加入合金元素,以保证焊
缝金属的化学成分和力学性能。
⒊焊条的种类、型号和牌号
焊条有七大类:碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条
焊条的型号、牌号
型号牌号关系东工机械零件设计手册P682表8-39碳钢焊条