《材料成型技术基础》焊接复习

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△金属焊接性能： 金属焊接性就是金属是否具有适应焊接加工， 以及在焊接加工后能否在使 用条件下安全运行 的能力。 两个层次：一是焊接加工时金属形成完整无缺陷焊接接头的能力。 （工艺焊接性） 二是已经焊成的焊接接头在使用条件下安全运行的能力。 （使用焊接性） △影响金属焊接性的因素：材料本身性质、工艺条件、产品结构因素、使用条件。 △金属材料焊接性试验方法： ✓ 间接评估方法：碳当量间接评估法。 ✓ 直接试验方法：斜 Y 型破口焊接裂纹试验、插销试验。 △结构钢的焊接： ✓ 低碳钢的焊接：焊接性能优良。 ✓ 中碳钢：含碳量增加，焊接性能变差，需要预热控制层间温度。 ✓ 高强度钢焊接：热轧钢和正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢。见 256. ✓ 低碳调质钢：含碳量低，含锰量高，热裂倾向小，冷裂纹倾向大，再热裂纹敏感性，层 状撕裂不敏感，过热区脆化，热影响区软化。见 257 ✓ 中碳调质钢：见 257. ✓ 珠光体耐热钢：见 258 △不锈钢的焊接：不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。 ✓ 钢中所加合金元素在 10%以上属于高合金钢。55 个钢号包括铁素体、马氏体、奥氏体、 奥氏体-马氏体、沉淀硬化五类。 ✓ 奥氏体不锈钢的焊接： 主要问题在于热裂纹、 脆化、 晶间腐蚀和应力腐蚀、 导热性能差、 线膨胀系数大、焊接变形大。晶间腐蚀三部位。应力腐蚀开裂部位。常用焊条电弧焊、 钨极氩弧焊、熔化极富氩混合气体保护焊。 ✓ 马氏体不锈钢焊接： 冷裂纹和脆化。 预热且预热温度不宜过 400,防止 475 脆性。焊后立 即高温回火。低氢型焊条，钨极氩弧焊主要用薄焊和多层焊的封底焊。 ✓ 铁素体不锈钢焊接：热影响区脆化，常温冲击韧度较低。采用小功率高焊速进行焊接， 尽量减小焊缝截面，不要连续焊接，等待前道焊缝冷却到预热温度时再焊下一道缝。低 温预热。 △铝和铝合金：变形铝合金，铸造铝合金。 熔焊特点：铝和氧亲和力很大，很强氧化能力，氧化膜阻碍金属之间良好结合，引起夹渣。 较大热导率和比热容，大功率集中热源，有时候需要预热。 热裂倾向：线膨胀系数大。容易产生气孔——氢 近缝区出现软化现象。 防止热裂纹措施：选择合适焊丝，控制焊缝成分，配以合适焊接参数。采用 MIG 焊减少裂 纹，焊接裂纹倾向大的铝合金不要用大电流和高焊速。 防止气孔的措施：限制氢的来源 选择合理的焊接参数。 焊接方法的选择见 264 △铜和铜合金：焊缝成性能力差，焊缝热裂影响大，气孔倾向严重，接头性能下降。注意预
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△热丝填丝埋弧焊： ✓ 热丝被加热到接近于熔点温度熔入熔池，熔敷速度较高。 ✓ 热丝填充降低了熔池温度，焊缝热影响区小，接头力学性能优良 ✓ 不存在双弧干扰问题，焊接过程稳定。 ✓ 一个电源两个电源都可以 △窄间隙埋弧焊： 接头抗延迟冷裂能力强，强度性能、冲击韧度均优于传统宽坡口埋弧焊接头。效率高，省焊 丝。主要用于水平或近水平面焊接。 △带极埋弧堆焊： 堆焊： 主要用于修复机械设备工件表面的磨损部分和金属表面的残缺部分， 以恢复原来的设计尺寸， 也可以用作对某些特殊用途的零件表面进行耐磨合金或耐腐蚀合金 的堆焊，目的是改善性能，提高寿命。 △埋弧焊用焊丝及焊剂： ✓ 焊丝：实芯焊丝（主要使用） 、一般直径 2~6mm。 低碳钢低合金钢焊丝外表面最好镀铜。 起防锈作用， 改善焊丝与导电嘴的解除 状况。 ✓ 焊剂：见 236 △钨极氩弧焊（TIG 焊） ：在惰性气体氩气的保护下利用钨电极与焊件之间产生的电弧热熔 化母材和填充焊丝（不一定用）的方法。分为手工焊、自动焊。 △钨极氩弧焊的优点： ✓ 氩气是惰性保护气体， 可用于焊接易氧化、 易氮化、 化学活泼性强的有色金属、 不锈钢、 合金。 ✓ 直流正极 （焊件正极， 钨电极负极） 稳定， 小电流下可稳定燃烧， 薄板适用 3mm 以下。 ✓ 明弧无渣，可见度好，便于控制。机械自动化 get。 ✓ 电弧热源填充焊丝分别控制，单面焊双面成型，填充焊丝不通过电弧，不会产生飞溅， 焊缝漂亮。 △钨极氩弧焊的缺点： 承受电流能力有限
△焊接： 焊接过程的本质是通过适当的物理化学过程， 使两个分离的固态物体产生原子 （分 子）间结合力而连接成一体的成型方法。 △三种焊接方法： ✓ 熔焊：被连接两物体表面局部加热融化成液体，然后冷却成一体的方法称为熔焊。 主要是电弧焊，此外还有铝热焊、电渣焊、激光焊、电子束焊等。 ✓ 压焊：利用摩擦、扩散、加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，挤出（或除去） 氧化膜及其他污染物， 使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离， 从而在固态条件 下实现两物体的连接称为固相焊接。 ✓ 钎焊：利用熔点低于被连接材料的熔点的融化金属（钎料）作连接的媒介在两物体连接 面上的流散浸润作用，冷却结晶形成结合面的方法称为钎焊。 △焊条电弧焊： 利用焊条与焊件之间的电弧将焊条和焊件局部加热融化， 焊芯端部融化后的 液滴和融化后的母材融合在一起形成熔池。焊条药皮造渣，造气，气渣联合保护下排除周围 环境对焊缝质量的影响。 △焊条电弧焊特点：简便灵活、适应性强、对技术要求高 不适用于活泼金属、难熔金属、低熔点、低沸点金属 适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、低温钢、铜和铜合金等。 △电弧焊焊条： ✓ 由药皮和焊芯两部分组成。 ✓ 可以分为厚皮焊条，薄皮焊条（根据药皮焊芯质量比） ✓ 既是电极、又是填充金属 ✓ 焊条命名规范 ✓ 药皮作用：脱氧、造气、造渣（保护作用、冶金作用、使焊条具有良好的工艺性能） ✓ 按熔渣碱度分为： 酸性焊条：药皮含有多量酸性氧化物，氧化性强，直流交流均可，脱 渣方便但含氢量稍高，焊接烟尘小。 碱性焊条：还原性强，扩散氢含量高（低氢焊条） ，有稳弧剂时可直 流作业，无稳弧剂时只可交流作业，对水、锈产生气孔敏感，第一层 焊道脱渣困难，短弧操作可避免气孔，焊接烟尘大。 ✓ 按焊接药皮类型：钛、钛钙、钛铁矿、氧化铁（前四种均为酸性） 、纤维素、低氢、石 墨、盐基 △埋弧焊： 焊丝焊件之间的电弧在颗粒状焊剂下面。 金属和焊剂蒸发形成的气体在电弧周围 形成一个封闭的空腔，电弧在空腔中燃烧。 △埋弧焊特点：生产率高（热效率高，可用大电流） 、焊缝质量高（熔渣隔绝空气效果好， 熔池和焊剂之间有充分时间进行冶金反应） 、气孔少、裂纹少。劳动条件好（弧光不可辐射 出去、无烟尘） 。 △埋弧焊缺点：只适用于平焊位置（颗粒状焊剂堆积限制） 设备复杂、机动性差、短焊缝下无法体现生产率高、适合长焊缝。
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惰性气体价格高 焊前对焊件表面清理工作要求严格
△钨极氩弧焊种类：特点见 240 C7-8 1. 直流正接钨极氩弧焊 2. 直流反接钨极氩弧焊 3. 直流脉冲钨极氩弧焊 4. 正弦交流钨极氩弧焊 5. 矩形波交流钨极氩弧焊 △活性焊剂作用下钨极氩弧焊：A-TIG 焊，调节活性焊剂中的组成和含量来控制焊缝成形和 改善焊缝质量。钢材牌号和活性焊剂配套使用。熔宽减小，熔深增大。 △熔化极气体保护焊： 采用连续送进的焊丝与被焊焊件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝 与木材金属，通过焊枪喷嘴输送保护气体，使电弧、熔化焊丝、熔池及其附近的母材金属免 受周围空气的有害作用。保护简单、方便、明弧无渣、焊接区便于观察、效率高。 △焊丝熔滴过度类型：自由过渡、短路过渡、混合过渡 ✓ 自由过渡： 滴状过度：轴向滴状过渡（富氩气体保护焊）/非轴向滴状过渡（二氧化 碳气体保护焊） ，焊丝端头金属主要靠重力从熔化金属缩颈处拉断落入焊 接熔池。发生于电流较小时，焊滴直径大于焊丝直径。 喷射过渡： 射流过渡 （铅笔尖状/小于焊丝直径/过渡频率极高）/射滴过渡 （熔滴焊丝直径相似） ，熔滴受电弧力强制作用脱离焊丝端头，焊滴直径 小于或相近于焊丝直径。 ✓ 短路过渡： 焊丝端头熔化金属熔球长大到一定程度后就与焊接熔池直接接触， 电弧熄灭。 电弧再次引燃，循环。 ✓ 混合过渡：自由过渡和短路过渡的混合形式，较大焊接电流下的二氧化碳气体保护焊， 药芯焊丝气体保护焊熔滴过渡。 △熔化极氩弧焊：一般特点 适用范围广，适合于焊接铝和铝合金、铜和铜合金以及不锈钢等材料。 熔深大，填充金属熔敷速度快，焊接厚板铝、铜等金属时生产率较高，焊件变形小。 直流反接焊接铝和铝合金时良好阴极雾化作用。 △熔化极氩弧焊熔滴过渡类型： 喷射过渡：中等厚度板、大厚度板水平对接水平角接 短路过渡：薄板高速焊接、全位置焊接。 MIG 焊：熔化极氩弧焊以惰性气体 Ar/Ar-He 混合气体作保护气 MAG 焊：熔化极氩弧焊以富氩混合气体作保护气 △铝及铝合金的 MIG 焊：射滴短路相混合的亚射流过渡：弧长短，电弧电压低，轻微爆炸 声，瞬时短路。阴极雾化区大，保护效果好，成形质量好，焊接缺陷少。
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△熔化极脉冲氩弧焊（MIGP） ：电流调节范围宽、全位置焊 OK、有效控制输入热量、改善 接头性能。 △熔化极氧化性混合气体保护焊（MAG） ：短路过渡、喷射过渡、脉冲喷射过渡，适用于平 焊、立焊、横焊、仰焊以及全位置焊。 △二氧化碳气体保护焊： 生产率高， 成本低， 能耗低， 适用范围广， 抗锈能力强， 明弧无渣。 ✓ 特点：过渡形式：滴状过渡、短路过渡、浅弧射滴过渡（过程稳定，母材熔深大，适用 中厚板大厚度板水平位置焊接） 。 ✓ 缺点：金属飞溅降低熔敷系数，还会粘着在导电嘴端面和喷嘴内壁，破坏气体保护作用 和送丝稳定性。飞溅的原因是液体金属内部的 CO 气体膨胀爆炸，短路过渡后引燃电弧 时对熔池冲击力过大使得液体金属溅出。 ✓ 解决方案： 冶金方面：采用合适焊丝与保护气体成分。 工艺方面：焊接电流电弧电压合理搭配，合适的短路电流上升速度，短 路峰值电流。 △熔化极气体保护窄间隙焊：实芯/药芯焊丝气体保护窄间隙焊 ✓ 焊丝为电极，电流密度大，熔敷速度快，全位置焊，适用于黑色金属有色金属。侧壁熔 合不良——电弧摆动技术。保护气体输送存在一定困难，见 246 △电阻焊： 焊件组合后通过电极施加压力， 利用电流流过接头及其邻近区域产生的电阻热将 其加热融化或至塑性状态，加压条件下形成接头。 ✓ 点焊、缝焊、凸焊和对焊。 ✓ 点焊：焊件装配成搭接接头，压紧在两电极之间，接通电流后利用电阻热熔化焊件局部 并形成焊点。高速经济非气密薄板。 ✓ 缝焊： 焊件装配成搭接或对接接头置于两滚轮电极之间， 滚轮加压焊件并转动同时连续 或断续送点产生一连串熔核相互搭叠的密封焊缝。连续断续步进。铜不能用，黄铜不好 用。 ✓ 凸焊：事先加工凸点，使其与另一工件的表面相互接触，增大接触压力和电流密度，凸 点压塌后可使这些接触点形成焊点。铝铜镍不好用。 ✓ 对焊：电阻对焊/闪光对焊（接触点爆破） 端部相对放置轴线对准加压通电完成焊接。 适用于工件接长、环形工件对接、部件组焊、异种金属对焊。 ✓ 交流、直流、脉冲电流三大类。 △摩擦焊： 接触面相对旋转运动相互摩擦产生热使工件端部达到塑性状态迅速顶锻加压完成 焊接。旋转摩擦焊，轨道摩擦焊。代替锻造、铸造部分机械加工、焊接大多数同种金属或异 种金属。 △钎焊： 搭接装配留有小间隙， 钎料熔点相对低， 熔化后浸润缝隙相互扩散并冷却形成焊点。 加热温度低，异种金属合金，金属非金属焊接，生产率高。 软钎焊、硬钎焊 电阻钎焊、火焰钎焊、感应钎焊、浸沾钎焊、炉中钎焊（真空空气保护气）
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△高效埋弧焊方法：双（多）丝埋弧焊（多电源串列双丝埋弧焊、单电源并列双丝埋弧焊、 热丝填丝埋弧焊、单电源串联双丝埋弧焊） 、窄间隙埋弧焊（效率高焊接、坡口面积小、填 敷量小） ✓ ✓ 多电源串列双（多）丝埋弧焊：共熔池法、分离电弧法（这个多用）见 233 I/7-4 单电源并列双（多）丝埋弧焊：两根较细焊丝代替一根较粗焊丝，公用导电嘴，焊丝直 径化学成分可同可不同， 焊丝靠的近——电弧共熔池， 交直流均 ok， 但直流反接 best。 焊丝纵向排置、横向排置、任意角度排置均可以。 单电源串联双丝埋弧焊：母材不通电，电弧在两焊丝之间产生，两个焊丝可以横向排可 以纵向排，夹角 45 度最好。速度是单丝埋弧焊的两倍，母材热输入小。