资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 焊接,9.1,电弧焊,9.2,电阻焊,9.3,摩擦焊、钎焊,9.4,其他焊接方法,9.5,焊接件结构工艺性,9.6,常用金属材料的焊接,9.7,焊接技术新进展,本章小结,常用焊接方法,真空钎焊,感应钎焊,炉中钎焊,电阻钎焊,盐浴钎焊,火焰钎焊,烙铁钎焊,爆炸焊,超声波焊,电阻焊,扩散焊,摩擦焊,高能焊,堆焊与喷涂,电渣焊,电弧焊,气焊,熔焊 压焊 钎焊,9.1 电弧焊,9.1.1,焊条电弧焊,9.1.2,埋弧焊,9.1.3,气体保护焊,9.1.4,等离子弧焊接与切 割,第九章 焊接,9.1.1 焊条电弧焊,1. 焊接电弧,焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间有力的放电现,象,即在局部气体介质有大量电子流通过的导电现象。电极可以是金,属丝、钨丝、碳棒或焊条。电弧电压一般为1635之间。,2. 焊条电弧焊的原理及过程,特点:温度高(2000左右)、 熔,池体积小、熔池和熔滴难以保护。,3. 电焊条,(1) 焊芯埋弧焊时为焊丝,(2) 焊条药皮,其作用是稳定电弧、保护焊缝,(免受空气的有害作用,顺利脱氧,和合金化). ,(3)焊条的种类及型号,(4)焊条的选用原那么,第九章 焊接,原理,一般情况下，气体是不导电的，要使两极间能够连,续地放电，必须使两极间的气体电离，连续不断地产,生带电粒子电子、正负离子，同时，在两极间应,有足够的电压，带电粒子在电场的作用下向两极做定,向运动，即形成导电体并通过很大的电流，产生强烈,的电弧放电。,第九章 焊接,常用结构钢焊条焊芯的牌号和成分,钢号,化学成分/%,用途,C,Mn,Si,Cr,Ni,S,P,H08,0.1,0.30.55,0.3,0.2,0.3,0.04,0.04,一般焊接结构,H08A,0.1,0.30.55,0.3,0.2,0.3,0.03,0.03,重要的焊接结构,H08MnA,0.1,0.81.1,0.07,0.2,0.3,0.03,0.03,用作埋弧自动焊钢丝,焊芯的含碳量、硫和磷含量都低.此外,合金结构钢、不锈钢用焊,条的焊芯应采用相应的焊接钢丝作焊芯.,第九章 焊接,化学反响,Fe+O FeO 4FeO Fe,3,O,4,+Fe,Si+2O SiO,2,Mn+O MnO,FeO+Mn MnO+Fe,2FeO+Si SiO,2,+2Fe,FeO+C CO +Fe,MnO+FeS MnS+FeO,CaO+FeS CaS+FeO,第九章 焊接,焊条药皮原料的种类、名称及其作用,原料种类,原料名称,作用,稳弧剂,碳酸钾、碳酸钠、长石、大理石、钛白粉、钠钾水玻璃,改善引弧性能,提高电弧燃烧的稳定性,造气剂,淀粉、木屑、纤维素、大理石,造成一定量的气体、隔绝空气、保护焊接熔滴与熔池,造渣剂,大理石、萤石、萤苦土、长石、粘土、钛白粉、锰钛铁矿,造渣,保护焊缝。碱性渣中的CaO还可起脱硫、脱磷作用,脱氧剂,锰铁、硅铁、钛铁、铝铁、石墨,脱除金属中的氧.锰还起脱硫作用,合金剂,锰、硅、铬、钼、钒、钨铁,焊缝金属合金化,稀渣剂,萤石、长石、钛白粉、钛铁,降低熔渣的粘性,粘结剂,钾水玻璃、钠水玻璃,将药皮牢固粘在钢芯上,焊条按熔渣性质可分酸性焊条和碱性焊条两大类：药皮熔渣中,酸性氧化物如SiO2、TiO2、Fe2O3比碱性氧化物如CaO、,FeO、MnO、Na2O多的焊条为酸性焊条。该类焊条适合各种电,源，操作性较好，电弧稳定，本钱低，但焊缝强度较低，渗合金,作用弱，故不宜焊接承受重载和要求高强度的重要结构件。碱性,氧化物比酸性氧化物多的为碱性焊条，。该类焊条一般要求采用,直流电源，焊缝强度高，抗冲击能力强，但操作性差，电弧不稳,定，本钱高，故只适合焊接重要结构件。,焊条按化学成分可分为七大类，其中的碳钢焊条和低合金钢焊,条的型号可用E表示。E表示焊条，前两位数字表示熔敷,金属的最低b单位kgf/mm2；第三位数字表示焊条适用的焊,接位置“0及“1表示适用各种焊接位置，“2表示适合平焊及平,角焊，“4表示适合向下立焊；第三及第四位数字组合表示药皮,类型和电流种类。如E5515属低氢钠型、适用直流电源进行各种焊,接位置的焊条，焊缝的b550Mpa。,第九章 焊接,焊条的种类及型号,国标,样本,编号,名称,代号,名称,代号,GB5117-85,碳钢焊条,E,结构钢焊条,J,结,GB5118-85,低合金钢焊条,E,结构钢焊条,钼和铬钼耐热钢焊条,低温钢焊条,J,R,W,结,热,温,GB983-85,不锈钢焊条,E,不锈钢焊条,G,A,铬,奥,GB984-85,堆焊焊条,ED,堆焊焊条,D,堆,GB10044-88,铸铁焊条,EZ,铸铁焊条,Z,铸,-,-,-,镍及镍合金焊条,Ni,镍,GB3670-83,铜及铜合金焊条,Tcu,铜及铜合金焊条,T,铜,GB3669-83,铝及铝合金焊条,TAl,铝及铝合金焊条,L,铝,-,-,-,特殊用途焊条,TS,特,焊条的选用原那么,首先根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐蚀性及高温性,能等要求，选用相应的焊条种类。再考虑焊接结构形状、受力情,况、焊接设备条件和焊条售价来选定具体型号。,1低碳钢和普通低合金钢构件，一般按照焊缝金属与母材等强,度的原那么。钢材强度是s ，焊缝强度是b。,2要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强或低温性能好的构件,应选用碱性焊条，而对受力不复杂、母材质量好的构件，可选用,酸性焊条。,3低碳钢和低合金结构钢焊接，应按异种钢接头中强度较低的,钢材来选用相应的焊条。,4铸铁应选用碱性焊条，焊接前应预热。,5焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应,的专用焊条，以保证焊缝的主要化学成分与性能和母材相同。,第九章 焊接,埋弧焊示意图及焊件剖面,9.1.2 埋弧焊,1.埋弧焊熔剂层下焊接的焊接过程,焊接时，送丝机构将焊丝自动送入,电弧区，并保证选定的弧长，电弧在,颗粒状熔剂焊剂层下燃烧。焊机,带着焊丝相对工件均匀移动，焊剂从,漏斗中不断流出撒在被焊部位。,2.埋弧焊的特点,生产率高、焊缝质量高外形美观、,节约金属材料、改善劳动条件、设备,费用较贵、只适合长直焊缝和环焊缝,3.埋弧焊的焊丝和焊剂,4.埋弧焊工艺,第九章 焊接,埋弧焊过程,第九章 焊接,焊丝和焊剂,焊剂按照制造方法可分为熔炼焊剂和陶瓷焊剂两大类。,国产焊剂作用范围及配用焊丝,牌号,焊剂类型,配用焊丝,使用范围,HJ130,无锰高硅低氟,H10Mn2,低碳钢及普通低合金钢,HJ230,低锰高硅低氟,H08MnA，H10Mn2,低碳钢及普通低合金钢,HJ250,低锰中硅中氟,H08MnMoA,焊接15MnV，18MnMoNb等,HJ260,低锰高硅中氟,Cr19Ni9,焊接不锈钢,HJ330,中锰高硅低氟,H08MNA，H08Mn2,重要低碳钢和低合金钢,HJ350,中锰中硅中氟,H08MnMoA,焊接含MnMo等低合金高强钢,HJ431,高锰高硅低氟,H08A，H08MnA,低碳钢及普通低合金钢,第九章 焊接,埋弧焊工艺,埋弧焊一般在平焊位置焊接，用以焊接对接和T形接头,的长直焊缝。厚度20mm的焊件，可采用单面焊接。厚,度20mm的焊件可开坡口单面焊或双面焊。焊缝起止处,焊上,引弧板和引出板。,生产中常采用各种,焊剂垫和垫板,以保证焊缝成形和防止烧穿。,焊接筒体对接焊缝时，工件以一定的焊接速度旋转，焊,丝位置不动。为防止熔池金属流失，焊丝位置应逆旋转方,向,偏离焊件中心线一定距离a。,第九章 焊接,埋弧焊的引弧板和引出板,第九章 焊接,埋弧焊的焊剂垫,第九章 焊接,环缝埋弧焊示意图,第九章 焊接,9.1.3 气体保护焊,1、,氩弧焊,2、,二氧化碳气体保护焊,1焊丝或电极;2导电嘴;3喷嘴;4进气管;5氩气流,6电弧;7工件;8填充焊丝;9送丝滚轮,第九章 焊接,氩弧焊,1不熔化极氩弧焊采用高熔点的钨棒作为电极，钨棒消耗,很慢，它起着导电和产生电弧的作用。不熔化极氩弧焊可分为,自动钨极氩弧焊和手工钨极氩弧焊两种形式。手工钨极氩弧焊,的操作与气焊相似。焊接3mm的薄件时，采用卷边弯边,接头直接焊合。焊接厚工件时需添加填充金属。焊接钢板时，,应采用直流正接，以减少钨棒的损失。焊接铝及铝合金那么采用,直流反接或交流电源。只适合焊接6mm以下的工件。,2熔化极氩弧焊是以连续送进的焊丝作电极，可用较大电,流焊接厚度为25mm以下的工件。,氩弧焊的特点：适合各类合金钢和易氧化的有色金属；,电弧稳定，飞溅小，焊缝致密美观；明弧可见，便于操作；,热量集中，熔池小，焊接速度快，热影响区小，焊后变形小。,第九章 焊接,氩弧焊过程,第九章 焊接,二氧化碳气体保护焊,二氧化碳气体保护焊焊接装置示意图,由于CO,2,是氧化性气体，,在电弧热作用下会分解为,CO和O，使钢中C、Mn,Si等合金元素烧损。故常,选用H08MnSiA焊丝焊接,低碳钢，选用H08Mn2SiA,焊丝焊接低合金结构钢。,第九章 焊接,二氧化碳气体保护焊焊接过程,第九章 焊接,二氧化碳气体保护焊的特点,优点：,1操作性能好，明弧可见，适合各种位置的焊接；,2质量较高。,3本钱低，是埋弧焊和焊条电弧焊的40%；,4生产率高，比焊条电弧焊提高了13倍；,缺点：,1由于CO2的氧化作用，熔滴的飞溅较为严重，焊缝,不很光滑；,2操作不当时容易产生气孔。,第九章 焊接,等离子弧焊接与切割,电弧在“机械压缩效应“热压缩效应和“电磁压缩效应的作用,下，被压缩得很细，使能量高度集中，其温度可达1600K以上。,第九章 焊接,等离子弧切割过程,第九章 焊接,等离子弧焊的特点,等离子弧焊实际上是一种具有压缩效应的钨极氩弧焊，因此，,等离子弧焊除了具有氩弧焊的优点以外，还有以下特点：,1等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透力强。故可焊接,厚度1012mm的钢材而不开坡口钨极氩弧焊只能是3mm，,一次焊透，双面成形。,2焊缝的高度和宽度均匀一致，焊缝外表光洁，质量高。,3当电流很小时如01A，电弧也能稳定燃烧，并保持良,好的挺直度和方向性。故可焊接很薄的箔材。,但其设备较复杂，气体消耗量大，只适合室内焊接。,第九章 焊接,92 电阻焊,9.2.1 点焊,点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间焊成一,个个焊点的焊接方法。,9.2.2 缝焊,缝焊的电极是一对旋转的圆盘.,9.2.3 对焊,对焊是利用电阻热使两个工件在整个接触面上焊接起来的一种,方法。有电阻对焊和闪光对焊两种。,9.2.4 凸焊,凸焊是当两个工件采用搭接接头形式时，先在一个工件上预先,加工出凸点。电流通过凸点时使局部加热，在压力作用下接头处,形成一个或多个熔核，从而完成焊接过程。,第九章 焊接,点焊示意图,第九章 焊接,点焊过程,第九章 焊接,点焊及其应用,为防止点焊时产生分流现象，焊点之间要有一定的距离。,工件厚度/mm,点距/mm,结构钢,耐热钢,铝合金,0.5,10,8,15,1,12,10,18,2,16,14,25,3,20,18,30,点焊主要适合4mm的薄板冲压结构和线材的焊接。点焊件采,用搭接接头。,第九章 焊接,点焊接头形式,第九章 焊接,缝焊示意图,缝焊适合3mm厚度的,薄板结构。应用于要求密,封性能好的薄壁结构。如,油箱、小型容器和管道等。,第九章 焊接,对焊示意图,第九章 焊接,对焊接头形式,第九章 焊接,对焊过程,应用：,1电阻对焊使用于截面简单,直径或边长20mm和强,度要求不高的工件；,2闪光对焊可焊接同种金属,也可焊接异种金属，被焊件,可以是直径小于001mm的金,属丝，也可以是截面大到,2000mm2的金属棒或金属型材。,第九章 焊接,对焊主要应用于刀具、管子、钢筋、钢轨、锚链、链条,等的焊接。,凸焊示意图,第九章 焊接,凸焊的特点,凸焊与点焊相比具有以下特点：,1在一个焊接循环内可同时焊接多个焊点，生产率高，且没有,分流现象。,2由于电流密度集中于凸点，电流密度大，故可用较小的电流,进行焊接，并能可靠地形成较小的熔核。而在点焊时，对应,于某一板厚，要形成小于某一尺寸的熔核是很困难的。,3凸点的位置准确，尺寸一致，各点的强度比较均匀，因此，,对于给定的强度，凸焊焊点的尺寸可以小于点焊。,4与点焊相比，工件外表的油、锈、氧化皮、镀层和其他涂层,对凸焊的影响较小。,5板件凸焊最适宜的厚度为0.54mm。厚度0.25mm的板件应,采用点焊。,第九章 焊接,凸焊应用例如,第九章 焊接,凸焊主要适用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。,9.3.1 摩擦焊,摩擦焊是利用工件间相互摩擦产生的热量,同时加压而进行的,焊接方法。,摩擦焊的特点:,接头组织致密(氧化物和杂,质被去除);可焊接同种或异,种金属;不需焊接材料。,9.3.2 钎焊,钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作填充金属,加热时钎料熔化,而将焊件连结起来的焊接方法 .,钎焊的过程:,钎焊的种类: 硬钎焊(钎料熔点450,接头强度200MPa);,软钎焊(钎料熔点450,接头强度70MPa),钎焊接头形式,9.3 摩擦焊、钎焊,第九章 焊接,钎焊的接头形式 钎焊的特点,1焊接温度低，变形小，接头,光滑。,2可焊接异种金属材料。,3生产率高可同时钎焊数条,接缝。,4设备简单，投资少。,5焊缝接头的强度低，允许的,工作温度低。,钎焊可用于各类导线和硬质合金刀具的焊接。,摩擦焊接头形式,摩擦焊接头一般是等端面的,特殊时也可以是不等端面的.但,至少有一个焊件是圆形或管状.,摩擦焊可焊直径为2100mm,的实心焊件,或外径可达几百mm,的管类焊件.,第九章 焊接,9.4 其它焊接方法,9.4.1 电渣焊,电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行焊接,9.4.2 真空电子束焊接,9.4.3 激光焊接,9.4.4 高频焊,高频焊是用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热加热，,并在施加压力或不加压的情况下使工件间实现相互连接的,一类焊接方法。,9.4.5 爆炸焊,9.4.6 超声波焊接,9.4.7 扩散焊,第九章 焊接,电渣焊示意图,1工件,2焊丝,3焊渣,4熔池,5冷却铜滑块,6-焊缝,7、8冷却水进、出管,第九章 焊接,电渣焊工件装配图 电渣焊的特点,第九章 焊接,1可一次焊接很厚的工件。,2本钱低，生产率高。,3焊缝金属较纯洁。,4焊接应力小。,5热影响区宽，晶粒粗大。,特点：,1）焊缝金属纯度高，无气孔和,夹杂。,2）焊接热影响区小，不变形。,3）焊接时不加填充金属、不开,坡口。,4）焊接过程的控制灵活，适应,性好。,真空电子束焊接示意图,第九章 焊接,激光焊接示意图,特点：,1速度快，生产率高,2不需气体保护,3热影响区小、不变形,4焊接材料广泛,5可通过透明材料璧进行,聚焦；,6适合微型元件的焊接,第九章 焊接,高频电流的邻近效应,HF高频电源；1工件；2触头接触位置；,3电流线路；4邻近导体,第九章 焊接,长度较小零件的高频焊接,HF高频电流,F压力,第九章 焊接,型材及管材的高频焊接,a） b） c） d） e）,a）板条对接接头；b）板条T型接头；c）管坯纵缝对接（接触焊）；,d）管坯纵缝对接（感应焊）；e）管坯纵缝对接（碾压焊）,HF高频电源；IC感应圈；T工件移动方向,第九章 焊接,1雷管；2炸药；3复板；4基板；5地面,复合板的爆炸焊工艺安装示意图,第九章 焊接,超声波焊示意图,1发生器；2换能器；,3聚能器；4藕荷杆；,5上声极；6工件；,7下声极；A振幅分布,I发生器转换电源；,F静电压；,V,1,、V,2,振动方向,第九章 焊接,扩散焊示意图,凹凸不平的初始接触 第一阶段：变形和交界面的形成,第二阶段：晶界迁移和微孔消除 第三阶段：体积扩散、微孔消除,第九章 焊接,95 焊接件结构工艺性,951 焊接缺陷及其预防,1 焊接应力,预防和消除焊接应力的途径：选材应注意选塑性好的材料；,防止焊缝交叉，防止焊缝截面过大和长度过长； 正确确定,焊接次序；焊前预热；焊接过程 中敲击焊缝； 焊后进,行去应力退火(500600)。,2 焊接变形,预防焊接变形的途径：以上预防焊接应力的措施均可使用，,此外可采用反变形法或刚性夹持法；正确的焊接顺序；,焊后可采用机械矫正法或火焰加热矫正法以消除少量焊接变形,3 焊接裂纹,952 焊接接头工艺设计,1 焊缝的布置 2 接头形式的选择与设计,第九章 焊接,低碳钢焊接时热影响区内的组织变化,第九章 焊接,对接焊缝、圆筒环焊缝的焊接应力分布,第九章 焊接,焊接次序对焊接应力的影响,第九章 焊接,焊接变形的根本形式,第九章 焊接,平板焊接的反变形,第九章 焊接,防止壳体焊接局部塌陷的反变形,第九章 焊接,X形坡口焊接次序,第九章 焊接,梁的焊接次序,第九章 焊接,机械矫正法,第九章 焊接,火焰加热矫正法,第九章 焊接,焊缝分散布置的设计,第九章 焊接,焊缝对称布置设计,第九章 焊接,焊缝避开最大应力断面与应 力集中位置的设计,第九章 焊接,焊缝远离机械加工外表的设计,第九章 焊接,焊缝位置便于电弧焊的设计,第九章 焊接,焊缝便于埋弧焊的设计,第九章 焊接,便于点焊及缝焊的设计,第九章 焊接,焊条电弧焊接头形式与坡口形式,不同厚度金属材料对接的过渡形式,第九章 焊接,96 常用金属材料的焊接,961 金属材料的焊接性,焊接性的以碳当量估算方法,WCE04%时，焊接性能良好；WCE=0406%时，工件焊前要,预热，焊后要缓冷；WCE06%时，焊前必须预热焊后要适当热,处理。,962 碳钢的焊接,低碳钢不需采取措施；焊接中碳钢时焊前必须预热，并选用低氢,型焊条，用小电流、细焊条、开坡口进行多层焊；高碳钢预热的温,度更高、工艺更严格。,963 合金结构钢的焊接主要是低合金高强钢的焊接，与上类似,964 铸铁件的焊接主要是补焊,965 有色金属及其合金的焊接,铜合金中紫铜和青铜件用氩弧焊；黄铜件用气焊；,铝合金主要用氩弧焊、气焊、点焊、缝焊等。,97 焊接技术新进展,971 提高焊接生产率是推动焊接技术开展的驱动力,972 准备车间的机械化、自动化是焊接技术开展的重点内容,973 焊接过程自动化、智能化是焊接技术开展的主要方向,974 新兴工业的开展不断推动焊接技术前进,975 热源的研究与开发是推动焊接工艺开展的根本动力,第九章 焊接,本章小结,本章以焊条电弧焊为根底，介绍了焊接成形的工艺特点，焊缝,形成原理，焊接方法，金属材料的焊接性能、焊接方法的选择、,焊接过程中要注意的方面、焊接结构工艺性。,第九章 焊接,
展开阅读全文