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【机械制造】第14章 金属焊接成形
酸性焊条—药皮中含有多量酸 性氧化物，如SiO2、TiO2、 Fe2O3等
酸性药皮与碱性药皮两者的性质
碱性焊条—药皮中含有多量碱性 氧化物，如CaO、FeO、MnO、Na2O、 MgO等
酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差。 碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能提高。 碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可以提高焊缝金属的抗裂
可见，熔合区、过热区是接头中性能最差的薄弱的部位，会 严重影响焊接接头的质量。
十五863子课题验收汇报
二、焊接接头的组织和性能
2. 热影响区对接头性能的影响及影响热影响区的因素
熔合区和过热区的性能最差，产生裂缝和局部破坏 的倾向也大，热影响区宽度增加会使焊缝金属的冷 却速度减慢，晶粒变粗，并使焊接变形增大。因此 热影响区越小越好。 热影响区的宽度主要取决于焊接方法和焊接规范(电 流）。采用同样的焊接方法，选用过大的焊接规范 和减慢焊接速度，都会使热影响区变宽。
焊接电弧示意图
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一、焊接的基本原理 3.直流电弧的正接和反接
•焊条电弧焊只有65%~85%的热量用于加热和熔化金属。
一、焊接的基本原理 4.焊接电弧的静特性
电弧稳定燃烧时，电弧电压（电弧两端的电位差）与焊接电流（通过电弧 的电流）之间的关系。
1-普通电阻特性； 2-弧长为5mm的电弧静特性； 3-弧长为2mm的电弧静特性。
第3章 金属焊接成形
➢前言 ➢第一节 焊接工程理论基础 ➢第二节 常用焊接方法 ➢第三节 常用金属材料的焊接性
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前言
1、何为焊接？ 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件
通过原子结合而形成永久性连接的工艺方法。 根据原子间结合的方式分类： 1）熔化焊：将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法 2）压力焊：对焊件施加压力（加热或加压），以完成焊接的方法 3）钎焊：采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到
第三章金属焊接成形
第三章⾦属焊接成形第⼀章铸造概述铸造——将液态⾦属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得⼀定形状的⽑坯或零件的⽅法。
铸造⽣产的特点：优点——零件的形状复杂；⼯艺灵活；成本较低。
缺点——机械性能较低；精度低；效率低；劳动条件差。
分类：砂型铸造——90%以上特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率⾼我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器已有应⽤；⼆千五百年前，铸铁⼯具已经相当普遍。
泥型、⾦属型和失蜡型是我国创造的三⼤铸造技术。
§1-1 ⾦属的铸造性能合⾦的铸造性能是表⽰合⾦铸造成型获得优质铸件的能⼒。
通常⽤流动性和收缩性来衡量。
⼀、合⾦的流动性1、流动性概念流动性——液态合⾦的充型能⼒。
流动性好的合⾦：易于浇注出轮廓清晰、薄⽽复杂的铸件；有利于⾮⾦属夹杂物和⽓体的上浮和排除；易于补缩及热裂纹的弥合。
合⾦的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。
试样越长，流动性越好。
２、影响合⾦流动性的因素a、合⾦性质⽅⾯纯⾦属、共晶合⾦流动性好。
（恒温下结晶，凝固层内表⾯光滑）亚、过共晶合⾦流动性差。
（（在⼀定温度范围内结晶，凝固层内表⾯粗糙不平））b、铸型和浇注条件提⾼流动性的措施：提⾼铸型的透⽓性，降低导热系数；确定合理的浇注温度；提⾼⾦属液的压头；浇注系统结构简单。
C 、铸件结构铸件壁厚>最⼩允许壁厚⼆、合⾦的收缩1、收缩的概念收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产⽣的原因。
收缩的三个阶段：液态收缩形成缩孔、缩松（体收缩率）凝固收缩固态收缩 ——产⽣变形和裂纹（线收缩率）2、铸件的缩孔和缩松缩孔的形成：纯⾦属或共晶成分的合⾦易形成缩孔。
缩松的形成：结晶温度范围⼤的合⾦易形成缩松。
缩孔和缩松的防⽌：定向凝固——在铸件可能出现缩孔的厚⼤部位，通过增设冒⼝或冷铁等⼯艺措施，使铸件上远离冒⼝的部位先凝固，尔后是靠近冒⼝的部位凝固，冒⼝本⾝最后凝固。
结果——使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态⾦属的补充，⽽将缩孔转移到冒⼝之中3、铸造应⼒铸造内应⼒有热应⼒和机械应⼒，是铸件产⽣变形和开裂的基本原因。
金属加工常识 第三章焊接成型
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第五节常用金属材料的焊接
2.非合金钢的焊接 (1)低碳钢的焊接 (2)中碳钢的焊接 (3)高碳钢的焊接 3.铝及铝合金的焊接 焊接生产中一般采用不同焊接方法来焊接不同的铝或铝合金。 目前最常用的焊接方法是氩弧焊、电阻焊、钎焊和气焊。另 外，等离子弧焊及电子束焊也适宜于焊接铝合金。 4.不锈钢的焊接 不锈钢中应用最多是奥氏体不锈钢，这类钢焊接性良好，焊 接过程中不需要采用特殊的工艺山措施，常用焊条电弧焊和 氩弧焊进行焊接，也可用埋弧焊进行焊接。
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第二节气焊与气割
4.减压器 减压器是将气瓶内的高压气体调节成工作所需要的低压气 体，并在工作过程中保持压力与流量稳定不变。 5.焊炬 焊炬的作用是将可燃气体与氧气按一定比例混合，并以一 定的速度喷出，点燃后形成稳定燃烧并具有较高热能的焊接 火焰。
二、气焊工艺
气焊是利用氧气和可燃气体(乙炔)混合燃烧所产生的热量 将焊件和焊丝局部熔化而进行焊接的。
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第二节气焊与气割
(4)基本操作方法 (5)焊接速度
三、气割工艺
气割是利用氧一乙炔火焰的热能，将金属预热到燃点，然后 开放高压氧气流使金属氧化燃烧，产生大量反应热，并将氧 化物熔渣从切口吹掉，形成割缝的过程，如图3 -8所示。
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第三节焊条电弧焊
一、焊接电弧
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第二节气焊与气割
1.乙炔气瓶 乙炔气瓶是一种储存和运输乙炔气的高压容器，瓶口装有阀 门并套有瓶帽保护。 2.氧气瓶 氧气瓶是一种储存和运输氧气用的高压容器，氧气容积一 般为40 L，瓶口上装有开闭氧气的阀门，并套有保护瓶阀的 瓶帽。 3.回火防止器 在气焊或气割过程中，由于气体供应不足，或管道与焊嘴 阻塞等原因，均会导致火焰沿乙炔导管向内逆燃，这种现象 称为回火。回火会引起乙炔气瓶或乙炔发生器的爆炸。
1 金属的焊接成型方法详解
缺点：埋弧自动焊一般只适用于水平位置的长直焊缝和直径250mm 以上的环形焊缝，焊接的钢板厚度一般在6～60mm，适焊材料局限 于钢、镍基合金、铜合金等，不能焊接铝、钛等活泼金属及其合金。
主要用在压力容器的环缝焊和直缝焊、锅炉冷却壁的长直焊缝及船舶 和潜艇壳体、起重机械 (行车)、冶金机械 (高炉炉身）
焊工手工操作焊条进行焊接的电弧焊。 特点： 1. 设备简单，应用灵活方便，可以进行各种位置及各种不规则焊缝的焊
接； 2. 焊条系列完整，可以焊接大多数常用金属材料； 3. 焊条载流能力有限（电流为20～500A），焊接厚度一般在3～
20mm之间，生产率较低，焊接质量很大程度上取决于焊工的操作技 能； 4. 焊工需要在高温、尘雾环境下工作，劳动条件差，强度大； 5. 手工电弧焊不适合焊接一些活泼金属、难熔金属及低熔点金属。
2)焊接质量好: 由于CO2气体的保护，焊缝氢含量低，且焊丝中锰量较高，脱硫 效果明显。另外，由于电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，热影 响区较小，焊接接头抗裂性好。
3) 操作性能好: CO2保护焊是明弧焊，易发现焊接问题并及时处理，且适用于各 种位置的焊接，操作灵活。
第一节 熔焊 二、气体保护焊 1、CO2气体保护焊
金属的焊接成型方法
一、埋弧自动焊
第一节 熔焊
埋弧自动焊 (简称埋弧焊)是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的 方法。常用颗粒状的焊剂代替焊条药皮，用自动连续送进的焊 丝代替焊芯，由自动焊机取代工人的手工操作。因其引弧、送 丝、电弧的前移等过程全部由机械来完成，故生产率、焊接质 量均得以提高。
第一节 熔焊 一、埋弧自动焊 1·特点：
金属的焊接成型方法
金属的焊接成形资料
一、焊接电弧
电弧：由焊接电源提供具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中 产生的强烈而持久的放电现象。
分解
电离
M2 ————2M—————M++e-
(放出热能、光能和机械能)
物质(气体、固体)被加热成为气态分子，分子进一步分 解成原子，原子经电离形成带电的粒子(正离子、负离子、电 子)，带电粒子在电场中作定向运动而形成焊接电流。
粗丝(d=1.6～5mm) CO2保护焊，多用于焊3～25mm 厚的钢板。 ② CO2保护焊既可用于缝焊，还可用于点焊，在车辆、船 舶生产中，CO2保护焊机器人正在发挥重要作用。
三、 其它常用焊接方法
1、 电阻焊 焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的
接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。
生产率高 ③ 电弧电压：控制电弧电压，可控制焊缝宽度和保证焊缝成形 ④ 焊接速度：保证焊缝质量的前提下，增大焊接速度，可提高生
产率(由实验确定)。
2021/6/16
5．埋弧自动焊的特点
① 生产率高(为手弧焊的5～10倍) ② 焊接质量好(渣保护效果好、焊接规范稳定) ③ 劳动条件好 ④ 适应性较差，一般只宜焊平焊位的直缝和环缝，不能焊空间 位
既不同金属发生化学反应，也不溶于液 态金属。是较理想的焊接保护气体。氩弧 焊使用的氩气要求纯度达99.9%。
1、 钨极氩弧焊(TIG) ① 钨电极：用钨合金制成电极棒，端部为圆锥形(加入了少量放
射性元素铈、钍)，钨的熔点高(约3600℃)，只用于传导电流， 保证电弧稳定燃烧，本身不熔化，铈、钍元素的蒸发对人体 健康有一定影响。 ② 氩气流：隔离空气，对焊接区金属进行保护。 ③ 脉冲钨极氩弧焊用于焊接厚度0.8mm以下的薄壁工件；