金属的焊接成形

正火处理 晶粒细化
晶粒大小 不均匀
3）焊接接头的主要缺陷 （1）气孔：熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸出 而形成的孔穴。
防止措施： a）烘干焊条，仔细清理焊件的待焊表面及附近
区域； b）采用合适的焊接电流，正确操作。
（2）夹渣：焊后残留在焊缝中的熔渣。 预防措施：
a）仔细清理待焊表面； b）多层焊时层间要彻底清渣； c）减缓熔池的结晶速度。
第4章 金属的焊接成形
第一节 概述 一、焊接：
通过加热或加压等手段，借助于金属原 子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢 固地连接起来的工艺方法。
被焊接的也可以是非金属,如塑料，用 钎焊还可以把金属与非金属连接起来。
二、焊接方法 根据热源的性质、形成接头的状态及是Leabharlann Baidu采用加压来划
分。 1、熔化焊：
将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方 法。包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、等 离子弧焊、堆焊和铝热焊等。 2、压焊：
2
物理过程 区 、 与 表 面 电 离子；
场作用下作定向
子 复 合 放 出 热 ③无发射电子任务 ， 运动；
和光。
不消耗大量能量。 ③释放强烈的光
和热。
3
产生的热 量（%）
36%，熔化焊 条热量的主要
来源
43%，熔化工件金属 热量的主要来源
21%，不是焊接 热量的主要来源
4
平均温度 （K）
2400
2600
电弧的温度分布
序 号
项目
阴极区
阳极区
弧柱区
1
正接时所 焊条端头白热
处位置
区
工件熔池上的薄亮区
气隙间
①发射电子； ①电子撞击工件熔池 ①电子和正离子
②正离子撞击 的薄亮区，并与正离 不断形成和复合
焊 条 、 端 头 熔 子复合放出光和热； ；
所进行的 化 金 属 的 白 亮 ②撞击个别电子和正 ②带电粒子在电
4、焊条 1）焊条的组成
手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。 （1）焊芯作用
①作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电形成电 弧；
②在焊接过程中不断熔化，并过渡到移动的熔池中， 与熔化的母材共同结晶形成焊缝； （2）焊条药皮
①药皮的作用 a）对熔池造成有效的气、渣联合保护； b）使熔池内金属液脱氧、脱硫并向熔池金属中渗
e）合金剂：主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁 和钨铁等铁合金。
f）粘结剂：常用钾、钠水玻璃。 （3）焊条药皮的种类
a）酸性焊条——药皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2、 TiO2、Fe2O3等。
b）碱性焊条——药皮中含有多量碱性氧化物，如CaO、 FeO、MnO、Na2O、MgO等。
3）焊条的选用原则 （1）低碳钢和低合金钢构件，一般要求焊缝金属 与母材等强度，可根据钢材强度等级来选用相应 的焊条；异种钢焊接，按强度等级较低的钢材选 用焊条。 （2）对焊缝的塑性、冲击韧性、抗裂强度或低温 性能要求较高时，应选用碱性焊条，否则选用酸 性焊条； （3）焊接铸钢件时，一般应选用碱性焊条； （4）焊接特种钢时，应选用专业焊条。保证焊缝 金属的主要化学成分及性能与母材相同； （5）根据焊接结构的使用条件选择焊条药皮的类 型；
（3）焊接裂纹 热裂：焊接过程中，焊接接头的金属冷却到固
相线附近的高温区产生的焊接裂纹。 预防措施：
减小结构刚度、焊前预热、减小合金化、选用 抗裂性好的低氢型焊条等。
三、焊接的特点 1、节约金属材料，产品密封性好 2、以小拼大，化简单为复杂 3、便于制造双金属结构 缺点：焊缝处的力学性能有所降低，个别焊接方法 的焊接质量检验仍有困难。
四、焊接的应用 1、制造金属结构 2、制造金属零件或毛坯 3、连接电器导线
1、焊接电弧：电极与工件之间的气体介质持久 而强烈的放电现象。
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4）电极的极性 采用直流电焊机，有正接和反接两种方
法。 （1）正接——焊件接电源正极，焊条接负极。 一般焊接作业均采用正接法
（2）反接——焊件接电源负极，焊条接正极。 焊接薄板时，为了防止烧穿，一般采用反接 法
大量使用的是交流电弧焊设备，不存在极 性问题。
2、焊条电弧焊的焊接过程 1）焊接过程
合金，提高焊缝的力学性能； c）起稳弧作用，以改善焊接的工艺性。
②药皮的组成
a）稳弧剂：主要是易电离的钾、钠、钙的化合物。 b）造渣剂：形成熔渣覆盖在熔池表面，不让大气侵入 熔池，且起冶金作用。
c）造气剂：分解出CO和H2等气体包围在电弧和熔池周 围，起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用。
d）脱氧剂：主要应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨 等，脱去熔池中的氧。
5、焊接接头的金属组织和性能的变化 1）焊件上温度的变化与分布
熔合区
过热区 正火区 部分相变区
2）焊接接头处组织与性能的变化
受到 不同规范的
热处理
经历了一次冶金过程！散
热作用区
热快，药皮保护且渗合金， 性能一般不低于母材
热影响区 焊缝区
半熔化区 过热区 正火区 部分 相变区
组织
比淬火组织
性能最差 脆性还大
2）焊条电弧焊加热特点 （1）局部加热温度高。焊缝附近金属受热极不均匀， 可能造成工件变形、产生残余应力，组织转变与性 能变化不均匀。 （2）加热速度快（1500度/秒），温度分布不均匀， 可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。 （3）热源是移动的，加热和冷却的区域不断变化。
3、电弧焊的冶金特点 （1）反应区温度高（2000K），合金元素强烈蒸发 和氧化烧损。 （2）金属熔池体积小，处于液态的时间很短 （10s），导致化学成分不均匀，气体和杂质来不及 浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。
1）电弧的形成过程 （1）焊条与工件接触短路
短路时，电流密集的个别接触点被电阻热 Q=I2Rt所加热，极小气隙中形成很高的电场强度。 （2）提起焊条保持恰当距离
在热激发和强电场作用下，负极发射电子并
作高速定向运动，撞击中性分子和原子使之激 发或电离，发出光和热。
2）电弧的构造与温度分布 电弧由三部分构成，即阴极区、阳极区和弧柱区
通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成焊接的 方法。包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、 高频焊和电阻焊等。 3、钎焊：
采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热温度高 于钎料熔点低于母材熔点的情况下，利用液态钎料润湿母 材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方 法。包括硬钎焊、软钎焊等。