文档介绍：第三节焊接(P96) (Welding)
一、焊接基础知识
二、焊条电弧焊
三、其他焊接方法
四、焊接新技术和新工艺
焊接是利用加热或加压(或两者并用),并且用或不用填料,使分离的两部分金属达到原子结合的一种加工方法。
在机械制造、建筑、车辆、石油化工、原子能、航空航天等部门得到广泛运用。
焊接运用视频
一、焊接基础知识
焊接的优点: 1)连接性能好,密封性好,承压能力高; 2)省料,重量轻,成本低; 3)加工装配工序简单,生产周期短; 4)易于实现机械化和自动化。
焊接的缺点: 1)焊接结构是不可拆卸的,要更换修理不便; 2)焊接接头的组织和性能往往要变坏; 3)要产生焊接残余应力和焊接变形; 4)会产生焊接缺陷,如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。
焊接方法的种类很多,按焊接过程的特点可分为三大类:
1)熔化焊:利用局部加热的方法,把工件的焊接处加热到熔化状态,形成熔池,然后冷却结晶,形成焊缝,将两部分金属连接称为一个整体。
2)压力焊:在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。
3)钎焊:利用熔点比母材低的填充金属熔化后,填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。
熔焊的焊接过程:是利用热源先把工件局部加热到熔化状态,形成熔池,然后随着热源向前移去,熔池液体金属冷却结晶,形成焊缝。其焊接过程包括热过程、冶金过程和结晶过程。根据热源的不同可分为气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊,以下以电弧焊为例来分析。
焊接电弧的产生:焊接电弧是在焊条与工件之间产生的强烈、持久又稳定的气体放电现象。焊接引弧时,焊条和工件瞬间接触形成短路,强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化甚至蒸发,当焊条提起时,在电场作用下,热的金属发射大量电子,电子碰撞气体使之电离,正、负离子和电子构成电弧。
焊接电弧的结构:电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成:电弧结构示意图
1)阴极区:电子发射区,热量约占36%,平均温度2400K;
2)阳极区:受电子轰击区域,热量约占43%,平均温度2600K;
3)弧柱区:阴、阳两极间区域,几乎等于电弧长度,热量21%,弧柱中心温度可达6000-8000K。
二、焊条电弧焊
焊接的冶金过程如图所示,母材、焊条受电弧高温作用熔化形成金属熔池,将进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等物理、化学过程。
金属与氧的作用对焊接质量影响最大,氧与多种金属发生氧化反应:
这样会使焊缝金属的含氧量大为增加,严重降低焊缝金属的机械性能。如图3-1所示。
1、熔焊的化学冶金过程
氢易溶入熔池,在焊缝中形成气孔,或聚集在焊缝缺陷处造成氢脆。
氮气在高温时大量溶于液体金属,冷却结晶时,氮溶解度下降;析出的氮在焊缝中形成气孔,部分还以针状氮化物(Fe4N)形式析出;焊缝中含氮量提高,使焊缝的强度和硬度增加,塑性和韧性剧烈下降。
氢、氮在铁中溶解度与温度的关系如图3-2所示。
1、熔焊的化学冶金过程
为保证焊缝质量,可从两方面采取措施:
1)减少有害元素进入熔池。主要采用机械保护,如焊条药皮、埋弧焊焊剂、和气体保护焊的保护气体(CO2,氩气)等)。
2)清除已进入熔池的有害元素,增加合金元素。如焊条药皮里加合金元素进行脱氧、去氢、去硫、渗合金等。
2、电焊条
焊条由焊芯和药皮两部分组成:
1)焊芯:一方面作电极,起导电作用,产生电弧,提供焊接热源;另一方面作为填充金属,与熔化的母材共同组成焊缝金属;焊芯采用焊接专用金属丝(称为焊丝)化学成分如P150表3-1。如H08Mn2SiA等。
2)药皮:焊条药皮的主要作用有:改善焊接工艺性;机械保护作用;冶金处理作用。焊条药皮的组成物按其作用分有:稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、稀渣剂等。其原料和作用如表所示。