第九次作业参考答案

1. 焊接电弧是怎样的一种物理现象？电弧各区的温度有多高？温度高对焊接质量会带来什么后果?

焊接电弧是一种气体放电的物理现象。

电弧的组成：由阳极区、阴极区和弧柱组成。阳极区：用钢焊条焊接时，该区平均温度为2600K；阴极区：用钢焊条焊接时，该区平均温度为2400K。弧柱：由于电弧的热交换在弧柱区最为激烈，而弧柱温度高，约为6000～8000K。

熔池温度，直接影响焊接质量，熔池温度高、熔池较大、铁水流动性好，易于熔合，但过高时，铁水易下淌，单面焊双面成形的背面易烧穿，形成焊瘤，成形也难控制，且接头塑性下降，弯曲易开裂。熔池温度高，易使金属元素产生强烈的熔损和蒸发。熔池温度低时，熔池较小，铁水较暗，流动性差，易产生未焊透，未熔合，夹渣等缺陷。

2. 何谓焊接热影响区？各区段对焊接接头性能有何影响？

焊接热影响区是指在焊接过程中，母材因受热影响(但未熔化)而发生组织和力学性能变化的区域。焊接热影响区包括过热区、正火区和部分相变区。焊接热影响区的组织和性能，基本上反映了焊接接头的性能和质量。

1)过热区：在焊接热影响区中，具有过热组织或晶粒显著粗化的区域称为过热区。该区被加热的最高温度范围为固相线至1100℃，宽度约1～3mm。由于晶粒粗大，使材料的塑性和韧性降低，且常在过热处产生裂纹。

2)正火区：该区被加热的最高温度范围为1 100℃至Ac3之间，宽度约为1.2～4.0mm。由于金属发生了重结晶，随后在空气中冷却。因此可以得到均匀细小的正火组织，力学性能良好。

3)部分相变区：该区被加热的最高温度范围为Ac1～Ac3之间，只有部分组织发生相变。由于部分金属发生了重结晶，冷却后可获得细化的铁素体和珠光体，而未重结晶的部分则得到粗大的铁素体，由于晶粒大小不一，故力学性能较差。一般情况，焊接时焊件被加热到Ac1以下的部分，钢的组织不发生变化。对于经过冷塑性变形的钢材，则在450℃～Ac1的部分，还将产生再结晶，使钢材软化。

3. 产生焊接应力与变形的原因是什么？如何减小或消除焊接应力？如何预防和消除焊接变形？

焊件在焊接过程中受到局部加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。

减小或消除焊接应力的方法

1）合理选择焊接顺序

2）选择合理的焊接规范

为尽量减少焊接受热范围，根据焊接结的实际情况，必要时可采用小直径焊条和小焊接电流进行焊接，以达到减少焊后残余应力的目的。

3）预热法

焊前将焊件整体或一部分加热，缓慢、均匀地冷却，这是在中、高碳钢、铸铁等焊接时经常采用的有效措施。

4）加热减应法

这是近年来推行的减小应力的方法，焊前对焊件适当部分进行局部加热，使焊缝金属在焊后可以自由收缩。这洋可使整个焊件尽可能均匀冷却和收缩，焊后的应力就可以大大减小。焊件上被加热部分称减应区。这种方法的目的是减小焊缝与焊件上阻碍焊接自由收缩部位( 减应区) 之间的温度差。

5）间断焊接法

为减小对焊件的加热程度，减少加热范围，可根据焊接结构的具体情况，采用间断焊方法。如铸铁的电弧冷焊，每次只焊一段很短的焊缝，让其冷却到不烫时再焊下一段，直到

全部焊完。这样焊缝始终处于“冷态”中，可减小焊接应力。

6）设计措施

a ) 尽量减少焊缝的数量和尺寸

b ) 避免焊缝过分集中，焊缝间保持足够间距。

c ) 在残余应力为拉应力的区域内，避免几何不连续性，以免内应力在该处进一步发展。

d ) 采用刚性较小的接头形式如用翻边连接代替插入式管连接，降低焊缝约束度。

7）焊后消除应力热处理

焊后消除应力退火即是对焊件进行整体或局部退火。这样可使焊接残余应力松弛，防止焊接部位脆性化破坏。为防止消应处理引起组织恶化和晶粒尺寸变大，因此消应处理通常在临界温度以下进行。

防止与减小焊接变形的工艺措施：

（1）反变形法用试验或计算方法，预先确定焊后可能发生变形的大小和方向，在焊前将工件安置在与变形相反的位置上，以抵消焊后所发生的变形。

（2）加余量法根据经验，在焊件下料时加一定余量，通常为工件尺寸的0.1%～0.2%，以补充焊后的收缩，特别是横向收缩。

（3）刚性夹持法焊前将焊件固定夹紧，焊后变形即可大大缩小。但刚性夹持法只适用于塑性较好的低碳钢结构，对淬硬性较大的钢材及铸铁不能使用，以免焊后产生裂纹。

（4）选择合理的焊接顺序如果在构件的对称两侧都有焊缝，应设法使两侧焊缝的收缩互相抵消或减弱。

（5）机械矫正或火焰矫正来矫正焊接变形

4. 点焊、缝焊和对焊都属于压力焊，归于电阻焊，说明其加热原理、加压作用及其应用。

电阻焊是在焊件通过电流后，利用焊接区产生的电阻热（焦耳热），使焊接区金属加热到局部熔化或高温塑性状态，在外力的锻压作用下形成牢固接头的压焊方法。加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用。

主要应用于航空航天、电子、汽车、家用电器等行业。

5. 何谓电阻对焊和闪光对焊？两者有何区别？

电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。

闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐渐移近达到局部接触，利用个别点接触，个别点通过的电流密度很高，可使其瞬间熔化或汽化，形成液态过梁。由于过梁上存在电磁收缩力和电磁引力及斥力而使过梁爆破飞出，形成闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。

电阻对焊和闪光对焊极为相似，两者的焊接热都是由接头电阻通电后产生。但是，前者主要由焊件自身的电阻产生的电阻热，而后者必须通过闪光过程，靠闪光时产生的接触电阻热实现焊接。

6. 点焊对工件厚度有何要求？能否采用点焊焊接铜或铜合金板件？

点焊主要用于4mm以下的薄板搭接。

铜合金与铝合金相比，电阻率稍高而导热性稍差，所以点焊并无太大困难。厚度小于1.5mm的铜合金，尤其是低电导率的铜合金在生产中用的最广泛。但纯铜和高电导率的铜合金因电极粘附严重，点焊比较困难，故很少采用点焊。