(生产管理知识)材料课件授课教案第四篇 金属焊接成形(焊接生产)
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课程名称:金属材料成形基础任课教师:徐晓峰
第四篇金属连接成形(焊接生产)计划学时:8
教学目的和要求:
本篇主要介绍了焊接成形工艺基础、各种常用焊接生产方法、常用焊接材料、焊接结构设计及先进工艺方法。学完本篇要求学生了解并掌握焊接成形工艺基础、各种常用焊接生产方法、常用焊接材料、焊接结构设计及先进工艺方法。
重点:重点为焊接成形工艺基础、常用焊接生产方法和焊接结构设计;。
难点:难点为焊接成形工艺基础、常用焊接生产方法和焊接结构设计。
思考题:
1.何谓焊接电弧用交流电焊机与直流电焊机焊接时?其电弧有何不同?
2.焊接低碳钢时,其焊接热影响区可分为哪几个?区域其中哪个区域的性能最好?哪个区域的性能最差?为什么?
3.减小与消除焊接应力的措施有哪些?减小与消除焊接变形的措施有哪些?4.钎焊与熔化焊相比,其焊接过程的实质有何不同?
5.何谓金属材料的可焊性?生产中常用什么方法评定钢材的可焊性?
6.当焊接材料确定后,应如何选择焊接方法?(根据材料的可焊性、工件的厚度、生产批量、各种焊接方法的适用范围和现场条件)
第四篇 金属焊接成型
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。
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。
第一章 金属焊接成形工艺基础
§1 手工电弧焊的焊接过程
一、手工电弧焊的特点
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 ③形成焊缝
三、焊接电弧
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。
当焊条末端和工件接触时,接触电阻R 急剧增大,短路电流I 也急剧增大。使电阻热:Q=I 2Rt 急剧增大。电场强度:E=V/d 急剧增大。
从而使热的金属气体和空气产生热电离和碰撞电离。
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:中心5000~8000k 21%
3 . 电弧的极性
直流电源正接极:工件—正极(阳极);焊条—
形成焊接电弧必须具备两个条件 使气体电离 阴极发射电子
负极(阴极)。
直流电源反接极:工件—负极(阴极);焊条—正极(阳极)。
§2 焊接接头金属的组织与性能
一、熔焊过程冶金特点
1 . 熔池金属温度高于一般冶金温度。使金属元素强烈蒸发、烧损。
2 . 熔池金属冷却快,处于液态的时间短。
化学成分不均匀;焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。
3 .空气对焊缝的影响严重。
1) O 2 : C+[O] CO ; Fe+[O] FeO ;
Mn+[O] MnO ; Si + [O] SiO 2
氧化的结果:①合金元素被烧损;②焊缝产生夹渣的缺陷;
③形成CO 气孔。
2)N 2 :N 2 [N]
Fe + [N] Fe 4N ; 使接头的塑性、韧性下降。
3)H 2 :H 2 [H] ; 氢气孔 氢脆
二、熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施
1. 减少有害气体进入熔池;
2. 渗入合金元素;
3. 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
药皮的种类:① 氧化钛型;②氧化钛钙型;③钛铁矿型;④氧化钛型;⑤纤维
素型;⑥低氢钾型;⑦低氢钠型;⑧石墨型;⑨盐基型。
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
酸性焊条:在熔渣中以酸性氧化物为主(TiO 2、SiO 2、Fe 2O 3)
碱性焊条:在熔渣中以碱性氧化物为主(K 2O 、Na 2O 、CaO 、MnO )
三、电焊条的选用
1. 根据被焊工件的强度选用;
2. 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;
[O]
O 2 电焊条 焊条芯 药皮 焊缝的填充材料 填充焊缝 电极传导电流 导电 机械保护的作用 冶金的作用 稳定电弧的作用
L
Ⅱ
Ⅰ
4. 根据实际生产状况选用。
四、焊接接头金属组织与性能
1. 焊接热循环
2. 焊接接头金属组织与性能的变化
焊接接头:1)焊缝区;2)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。
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 ℃~A C3 ; 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:A C3~AC 1 ; 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
3)减小和消除焊接热影响区的方法:
① 小电流、快速焊接;
② 采用先进的焊接方法;
③ 焊前预热、焊后热处理(正火)。
五、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。
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 ’