金属材料焊接成形工艺原理与方法.pptx

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1—4—3—2
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1—2—3—4
3）加裕量法。
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4 5 6
1— 4 — 5 — 2 — 3 — 6
4）反变形法。
5）采用焊前刚性固定法。 6）采用合理的焊接规范（小电流、快速焊接）。
① 机械矫正 7）焊接变形的矫正
② 火焰矫正
第二节 常用焊接成形方法
§2-1 熔化焊
一、埋弧焊
2）合理选择焊接顺序。
1
①（Ⅰ—Ⅱ）—Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ 2Ⅰ
Ⅱ
②（Ⅰ—Ⅲ） （Ⅱ—Ⅲ）
Ⅲ
Ⅲ
3）锤击或碾压焊缝
4）加热“减应区”法
5）焊前预热（150 ℃ ~450 ℃）、焊后缓冷
6）焊后进行去应力退火
可消除应力80%左右
2 . 焊接变形的防止及矫正措施
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。
2）合理选择焊接顺序。
Ⅱ L0
焊接应力状态： 焊缝区域—拉应力 两侧冷金属—压应力 焊接变形：焊件整体缩短 L
二、焊接变形的基本形式
1 . 收缩变形 2 . 角变形 3 . 弯曲变形 4 . 扭曲变形 5 . 波浪形变形
三、减小焊接应力与变形的措施
1 . 焊接应力的防止及消除措施
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。
② 过热区 在热影响区内具有过热组 织或晶粒显著粗大的区域。 （1-3mm）
加热温度： T固~1100 ℃ 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。
③ 正火区
在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm） 加热温度： 1100 ℃~AC3 力学性能优于母材。
④ 部分相变区 在热影响区内发生部分相变的区域。 加热温度： AC3~AC1 力学性能较母材稍差。 力学性能最差的区域： 熔合区和过热区
焊条
-
焊接电弧
工件
d
+
d
E=V/d
热电离
碰撞电离
焊接电弧的稳定燃烧 — 就是带点粒子产生、 运动、复合、产生的动态平衡过程。
2 . 电弧的构造及热量分布 阴极区：2400k 36% 阳极区：2600k 42% 弧柱区：5000~8000k 21%
3 . 电弧的极性
直流电源正接极： 工件—正极（阳极）；焊条—负极（阴极）。 直流电源反接极： 工件—负极（阴极）；焊条—正极（阳极）。 用于薄板金属的焊接
Fe+ [O] FeO
Mn+ [O] MnO Si+ [O] SiO2
①合金元素被烧损；
氧化的结果 ②焊缝产生夹渣的缺陷；
③形成CO气孔。
2）N2 ： N2
[N]
Fe+[N] Fe4N 使接头的塑性、韧性下降。
3）H2 ： H2
[H]
氢气孔 氢脆
二、熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施
1. 对焊接区域采取保护措施—减少有害气体进入熔池；
三、影响焊接接头性能的因素
1. 焊剂与焊芯； 2. 焊接方法—采用先进的焊接方法； 3. 焊接参数—小电流、快速焊接； 4. 熔合比—小； 5. 焊后热处理—正火
§1-4 焊接应力与变形
一、焊接应力与变形产生的原因
焊接应力与变形产生的根本原因是： 焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。
Ⅰ
§1-2 焊接冶金过程与电焊条
一、熔焊冶金过程特点
1 . 熔池温度 焊接钢材时，熔池温度在 16 00℃以上 使金属元素强烈蒸发、烧损。
2 . 反应过程短 熔池金属冷却快，处于液态的时间短 10s 化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。
3 .冶金条件差 空气、铁锈、油污等对焊缝的影响严重
1） O2 ：O2 [O] C+[O] CO
第四章 焊 接
概述
一、金属焊接成形
用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结 合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。
二、焊接成形的分类
1．熔化焊： 电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气 体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光 焊、等离子弧焊等
2．压力焊： 电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、 爆炸焊、高频焊、扩散焊等
2. 电焊条的分类
结构钢焊条—J；
钼和铬耐热钢焊条—R；
低温钢焊条—W；
不锈钢焊条—A；
堆焊焊条—D；
铸铁焊条—Z；
镍及镍合金焊条—Ni ； 铜及铜合金焊条—T；
铝及铝合金焊条—L； 特殊用途焊条—TS
全位置焊接
E 5 0 15
药皮种类（低氢型）和电流种类 抗拉强度 结构钢焊条
J422
药皮种类（钙钛型） 抗拉强度 结构钢焊条
3．钎焊： 软钎焊、硬钎焊
三、焊接成形的特点
1．接头 牢固、封性好。 2．可化大为小、以小拼大。 3．可实现异种金属的连接。 4．重量轻、加工装配简单。 5．焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
第一节 金属焊接成形工艺原理
§1-1 焊条（手工）电弧焊的焊接过程
一、手工电弧焊的特点
酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主
（TiO2、SiO2、Fe2O3）
碱性焊条：在熔渣中以碱性氧化物为主
（K2O、Na2O、CaO、MnO）
三、电焊条的选用
1.等强度原则—根据被焊工件的强度选用
2.等化学成分原则—根据被焊工件的化学成分选用 3. 根据被焊工件工作条件和结构选用 4. 低成本原则
§1-3 焊接接头金属的组织与性能
一、 焊接热循环
二、 焊接接头金属组织与性能的变化
焊缝区 焊接接头 焊接热影响区 1） 焊缝区 熔池金属冷却结晶所形成的 铸态组织。 2） 焊接热影响区
焊缝两侧的母材，由于焊
接热的作用，其组织和性 能发生变化的区域。
① 熔合区
是焊缝和母材金属的交界区。 （0.1-1mm）
加热温度： T液~T固
强度、塑性、韧性极差，是 裂纹和局部脆断的发源地。
1 . 设备简单、应用灵活方便。
2 . 劳动条件差、生产率低、质量不稳定。
二、手工电弧焊焊接过程
①引弧 ② 形成熔池
三、焊接电弧
③形成焊缝
1 . 焊接电弧的概念
在焊条末端和工件两极之间的气体介 质中，产生强烈而持久的放电现象。
使气体电离 具备两个条件
阴极发射电子
接触电阻：R 短路电流：I
电阻热：Q=I2Rt
2. 对熔池进行冶金处理—渗入合金元素、清 除
已进入熔池的有害元素。
三、电焊条
1. 电焊条的组成及作用
电焊条
焊缝的填充材料 — 填充焊缝 焊条芯 电极传导电流 — 导电
机械保护的作用 药皮 冶金的作用
稳定电弧的作用
焊条芯 药皮
① 氧化钛型；②氧化钛钙型； ③钛钙型；④氧化铁型；⑤高纤维素型； ⑥低氢钾型；⑦低氢钠型； ⑧石墨型；⑨盐基型。