3- 常用金属材料焊接

4常用金属材料的焊接,一金属材料的焊接性,（一）概念：焊接性又称为材料的可焊性，指的是金属材料焊接时，获得优质接头的难易程度。,优质接头：,接头缺陷少,接头具有所要求的使用性能,（二）可焊性的影响因素,1化学成份：,影响焊接性的主要因素。,例如：钢中，碳含量合金元素淬硬倾向接头区脆化，形成裂纹的倾向焊接性,2焊接方法：,焊接方法对金属材料的焊接性能有很大的关系。,3焊接工艺：,焊件预热，可焊性提高；中、高碳钢焊前预热。,板厚增加，可焊性下降。例气焊板厚应小于6mm。焊接材料(焊条等),（三）估算钢料可焊性的方法,碳当量法：,此公式由国际焊接学会推荐，用于碳钢和低合金钢。,当C当0.4%时：冷裂倾向不大，焊接性良好，一般不需采取工艺措施。,当C当=0.40.6%时：冷裂倾向明显，焊接性较差，需采用工艺措施来防止裂纹的产生。例如焊前预热，采用低氢型焊条。,当C当0.6%时：冷裂倾向严重，可焊性更差。提高预热温度，采用碱性焊条，焊后缓冷。,二常用金属材料的焊接特点,（一）低碳钢,C0.25%，焊接性良好，没有淬硬、冷裂倾向。,1常用焊接方法：所有焊接方法都能焊好，常用手工电弧焊、埋弧自动焊。,2工艺措施：,一般情况下不需采取特殊措施，当板厚大于50mm，低温（0以下）焊接时，应预热到100150。,大刚度结构件低温焊接时，应考虑焊前预热或采用低氢型焊条。,常用焊条牌号：J422、J427,（二）中碳钢,C=0.25%0.6%C当0.4%,焊接时易产生淬硬组织：过热区和正火区产生M体组织。,冷裂和热裂倾向明显，焊接性能差。,1常用焊接方法：手工电弧焊、气焊。,2工艺措施：,焊前预热，如45钢预热到150250。,焊后缓冷，如结构不允许预热，可用不锈钢焊条。,采用碱性焊条，如J507、J607。,细焊条、小电流、开坡口、多层多道焊。,（三）高碳钢,焊接性能更差，一般不采用这类钢做焊接结构。,C当0.6%,其焊接只用于工件的修补，焊接工艺措施和中碳钢相似。,（四）合金结构钢,焊接结构中，用得最多的是低合金结构钢,1常用焊接方法：,焊条电弧焊、埋弧自动焊。,2焊接特点：,强度级别较低：淬硬倾向小，可焊性好，同低碳钢；,强度级别较高：淬硬倾向较大，可焊性较差，形成淬火区，易产生冷裂纹。级别裂纹倾向。,3工艺措施：,强度级别低的同低碳钢；,强度级别高的：,焊前预热，预热温度T150；用碱性焊条；焊后回火，T回=600650；消氢处理：加热200300，保温26小时。,（五）铸铁,焊接性十分恶劣，主要用于铸铁件的修补。,1特点：,熔化区易产生白口，难于加工；易产生裂纹和气孔。,2焊接工艺和方法：,热焊法：,焊件预热到600700，焊后缓冷。,焊条电弧焊：采用铸铁芯焊条（Z248）或钢芯石墨化铸铁焊条（Z208）。,气焊：采用含硅高的铸铁焊条，C+Si=7%。,热焊法成本高，劳动条件差，但质量能保证，焊后可加工。,冷焊法：,不预热或只预热到400以下。,如焊后加工，采用镍基焊条，如Z308、Z508，有良好的抗裂性和加工性，但Ni比较贵重。,如焊后不加工，则可采用结构钢焊条，如J507，亦可采用铜基铸铁焊条。薄小件可用气焊。,（六）有色金属的焊接,焊接性能差,1主要问题：,易氧化，产生的氧化物分布在晶界上，阻碍熔合，产生热裂；,热膨胀系数大，焊接变形的应力大；,易产生氢气孔；,导热性好，导热太快，不易焊透。,2常用焊接方法：,铝合金：氩弧焊、电阻焊、钎焊，薄小件可用气焊；,铜合金：氩弧焊、气焊、手弧焊、埋弧自动焊、钎焊等；,钛合金：氩弧焊。,设计焊接结构，需注意四方面的问题：结构材料的选择；焊接方法的选择；焊缝的布置；接头及坡口形式设计。,一结构材料的选择,在满足工作性能要求的前提下，尽可能选用焊接性好的材料。如低碳钢、强度级别低的合金结构钢。,三焊缝布置,基本原则：,5焊接结构设计,二焊接方法的选择,1尽量减少焊接工作量；,2利于方便焊接，留有操作空间；,3焊缝远离或避开加工面，避开应力最大位置；,用型材代替板材拼焊，以减少焊缝的数量。,5不同壁厚件的焊接要平滑过渡。,4对称布置焊缝，分散布置焊缝；,丁字连接,角接,对接,四接头形式设计与坡口,1接头形式：,常用的有对接、搭接、角接和T型接头。,根据结构的形状和工艺选用接头形式。,2坡口形式：,开坡口的目的是保证焊透，如手弧焊熔深34mm。,3接头的过渡：,结构最好两板厚度一致，不等厚应逐步过渡。,第四章毛坯的选择,一毛坯的种类：型材、铸件、锻压件、焊接件。,1型材：组织致密、力学性能好。形状较简单受力较大的重要件。,2铸件：机械性能不够好，用于受力不大或以受压应力为主的零件，如支架、箱体类件。,3锻件：机械性能好，用于受重载、动载及复杂载荷的重要零件。,4冲压件：适于加工形状复杂、批量较大的板料零件。,5焊接件：铸焊、锻焊、冲焊结合可以弥补相应毛坯制造方法的不足。,二常用机械零件毛坯的成型方法：P178表41,三毛坯的选择:,原则：适用性、经济性。,具体选择应考虑零件类别、用途、零件工作条件、零件的形状尺寸、生产批量等方面。,1轴杆类：光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴和杆件等,按承载类型：,转轴：既承受弯矩又传递转矩的轴，如车床主轴，带轮的轴等。,传动轴：主要传递转矩而不承受或承受很小弯矩的轴。,心轴：承受弯矩而不传递转矩的轴，如自行车、汽车的前轴等。,轴杆类零件一般均为重要的受力和传动用零件。,毛坯形式：锻件或型材。,异形断面或曲轴，亦可采用球墨铸铁铸造成形。,2饼块类(盘套类)：,齿轮、飞轮、手轮、法兰、套环、垫圈等,齿轮：表面具有足够的强度和硬度，本体要有一定的强度和韧性。,中、小齿轮：一般选用锻件,结构复杂的大型齿轮：铸钢或球墨铸铁铸造成型。单件生产：焊接。,低速、受力小的齿轮：灰铸铁铸造成型。,要求传动精确、结构小巧的仪表齿轮：板材冲压成形。,高速轻裁的小齿轮：为减小噪声可用尼龙等非金属材料制造。,带轮、手轮、飞轮、垫铁和刀架：受力不大或受压为主，采用铸铁件，单件生产时，亦可采用低碳钢焊接件。,垫圈类零件：一般采用低碳钢板冲压件。,法兰、气缸套、导向套、轴承等零件毛坯：一般为钢、铸铁、铜合金等材料制成，成形方法可用砂型铸造、离心铸造或锻造。,3机架、箱体类：机身、机座、工作台、轴承座及齿轮箱、阀体、泵体等。,常采用铸铁毛坯铸造成形。受力复杂的可采用铸钢。有时可采用焊接件制造毛坯，但焊接结构减振性不如铸铁。,复习,1方法：,铸造：,金属型铸造；压力铸造；离心铸造；熔模铸造等,锻压：,自由锻；模锻；冲压,焊接：,焊条