第三章焊接

二 焊接接头的组织和性能（低碳钢）
接头各点： 加热 → 迅速冷却
焊接接头包括焊缝， 熔合区 (靠近焊缝的 半熔化区)，热影响区 (临近熔合区)。
1 焊缝：(熔化区) 组织特点：铸态组织，晶粒粗大， 力学性能：不低于基本金属。 2 熔合区：(半熔化区)
此区的高温组织为A+L，A体晶粒粗大，塑性差，易产生应力集中，出现裂 纹，力学性能最差。
c 电离出的氢原子大量溶于金属，导致金属脆化。
2 保证质量的措施： a 对熔化金属进行保护，防空气侵入；
气体保护：用化学性质不活波的气体充满焊缝周围，排开空气。
手工电弧焊中，焊条药皮燃烧产生CO2保护气体。
熔渣保护：焊接过程中产生的熔渣覆盖在焊缝表面，以防金属
被氧化、氮化。
b 补充易烧损的元素，保证焊缝的化学成分； c 进行脱氧、硫、磷。(石灰石 氟石等脱硫磷)
3 钎焊： 接头只加热不加压，焊件不熔化，钎料加热到 熔化状态扩散到接头中去。
硬钎焊： 钎料的熔点450℃以上。 软钎焊： 钎料的熔点450℃以下。
二 焊接生产的特点
1 省工省料，构件轻便； 2 可以化大为小，以小拼大； 3 可以制造双金属结构，节省贵金属； 4 存在问题：影响质量的因素较多，易产生缺陷。
3 热影响区： 焊缝两侧受焊接热循环作用而发生组织性能变化的区域。
过热区：最高加热温度1100℃～AE线。 受高温影响，晶粒急剧长 大，甚至产生过热组织。 塑性、韧性明显下降，易出 现裂纹，力学性能最差。
正火区： 最高Hale Waihona Puke Baidu热温度Ac3～1100℃，相当受到正火处理。 A体晶粒细小，冷却后组织细化，力学性能好。
σ压
2 焊接变形的基本形式：
收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形
3 减少和消除变形、应力的措施： a 合理设计焊接结构: 减少焊缝长度、数量和断面积； 焊缝对称布置； 避免交叉焊缝；
波浪变形
b 工艺措施： 反变形法； 加余量法；加0.1～0.2%的补缩量。 刚性固定； 合理的焊接顺序； 先条后块原则 焊前预热，碳钢件可预热到350～400℃； 消除应力的方法— 焊后热处理。
5 改善接头性能的方法： 采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份； 焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工艺 上可用细焊条，多层焊。 调整焊接规范；减小焊接电流，加快焊接速度 以减少热输入； 焊后热处理。
三 焊接应力和变形
σ压
1 焊接应力和变形产生的原因：
σ拉
对工件进行了不均匀的加热和冷却。
第三章 焊接 概述
一 焊接生产的实质
焊接，就是在两块金属之间，用局部加热或加压等手 段，借助于金属内部原子的结合力，使分离的金属连接成 牢固整体的一种工艺方法。
两个物体只有相互接近到0.3～0.5nm的距离，才有可 能实现原子力的结合。
二 焊接方法的分类 熔化焊、压力焊和钎焊 1 熔化焊：利用热源，将焊件接头熔化，并加入填充金属， 凝固后彼此焊合在一起。 2 压力焊：加热或不加热，接头受压力作用，产生塑性变 形，使原子间产生结合力（组成新的晶格）， 将两工件连接起来。
4 焊条的分类、型号与牌号：
焊条的种类：
碳钢焊条、低合金焊条、耐热钢焊条、
按焊条的用途分十一大类： 铸铁焊条、不锈钢焊条……
按药皮的主要成份分八类： Ti型、TiCa型、钛铁矿型、氧化铁型、
按熔渣的酸碱性分两类： 低氢钾型、低氢钠型……
酸性焊条：酸性氧化物（FeO、TiO2）多于碱性氧化物（CaO、CaF2） 特点：氧化性强，合金烧损大，焊缝机械性能（δ、ak）低； 焊接工艺性好，对接头的清理要求不高（好焊）； 价格便宜。 用途：广泛用于低碳钢、低合金钢和要求不高的结构件。
碱性焊条：药皮以碱性氧化物和萤石为主的焊条。
特点：药皮成份中CaCO3、CaF2、铁合金含量较多； 有机物含量少（低氢）；焊缝的抗裂性能好（δ↑ak↑）； 机械性能好（有益元素含量多）； 工艺性能差，对接头清理要求较严格； 价格较贵。
用途：要求较高的易裂材料和结构以及合金结构钢的焊接。
焊条的型号： 国家标准中的焊条代号。(以碳钢焊条为例)
提高质量，消除缺陷是焊接生产的关键问题。
§1 焊接的基本原理
一 熔化焊的冶金过程
1 冶金特点： a 温度高（两极2500K，弧柱区6000～8000K）, 焊接材料 中的元素烧损强烈，氧化氮化严重，易在焊缝中产生氧 化物、氮化物夹渣，降低焊缝的力学性能，使其变脆。
Fe+O→FeO FeO+O →Fe3O4 C+O →CO Mn+O →MnO Si+O →SiO2 空气中的氮气亦可与铁发生反应，生成Fe2N或Fe4N b 熔池体积小，冷却快，反应不平衡，成分不均匀，渣气不易 浮出，形成气孔、夹渣，进一步导致焊缝力学性能下降。
E ××××
焊接电流种类和药皮类型
表示焊接位置
焊缝金属抗拉强度的最小值 表示碳钢焊条
例：E4316 表示为碳钢焊条，焊缝σb≥430MPa，用于全 位置焊接，药皮为低氢钾型。
焊条的牌号： 焊条行业统一的焊条代号。
用一个大写字母（或汉字）加三个数字来表示。
如 J 4 2 2（结422）
药皮类型（钛钙型）
焊缝金属抗拉强度的最小值（ σb≥430MPa ） 表示焊条的大类（结构钢焊条）
5 焊条的选用原则（以结构钢为例）
部分相变区：加热温度AC1～AC3，组织发生部分相变。 高温组织为F+A，相变不充分，晶粒不均，性能稍差。
再结晶区：温度范围在AC1～500℃。
工件焊经过冷塑性变形，在此区再结晶，细化晶粒，提高性能。
4 影响焊接接头性能的因素 焊接材料：焊条中的焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。 焊接方法：不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。 焊接工艺：焊接速度快，电流小，则热影响区窄。
c 矫正变形的方法
机械矫正 火焰加热矫正
§2 常用熔化焊方法
一 焊条电弧焊
（一）焊条 1 组成： 焊条由焊丝（焊芯）和药皮两部分组成。 2 焊丝的作用：导电、填充焊缝金属。 3 药皮的作用： 主要是保证焊缝质量。 保护作用：药皮熔化，产生气体、熔渣，隔绝空气，保护熔滴和熔池。 稳弧作用：药皮中的K、Na的盐类电离，提高电弧的稳定性。 脱氧、脱硫磷、渗合金，提高焊缝金属的机械性能。