焊接技术知识点讲义

绪论材料连接：材料通过机械、物理、化学和冶金方式，由简洁型材或零件连接成简单零件和机械部件的工艺过程。冶金连接成型是：通过加热或加压〔两者并用〕使两个分别外表的原子到达晶格距离，并形成金属键而获得不行拆接头的工艺过程。主要用于：金属材料及金属构造的连接，通常称为焊接。为了抑制阻碍材料外表严密接触的各种因素，在连接工艺上主要实行以下两种措施：A对被连接的材质施加压力B对被连接的材质加热〔局部或整体〕-固相连接熔化焊属液相连接、压力焊属固相连接、钎焊属液-固相连接第一章 熔化焊的本质是小熔池熔炼和铸造。焊接过程所承受的能源主要是热能和机械能。对于熔化焊来说，主要承受热能焊接热源：①电弧热〔手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊②电阻热〔电阻焊、电渣焊③高频热源〔钎焊〕④摩擦热〔摩擦焊〕⑤等离子弧〔等离子弧焊接⑥电子束〔电子束焊⑦激光束〔激光焊⑧化学热〔气焊、热剂焊〕抱负的焊接热源：应具有加热面积小、功率密度高和加热温度高等特点真正的热效率：用于熔化金属形成焊缝的热量所占的比例〔热效率：加热焊件所吸取的热量所占的比例〕温度场：某瞬时焊件上各点温度的分布称为温度场。焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环打算焊接热循环特征的根本参数：加热速度wH、最高加热温度Tm、在相变温度以上停留的时间tH、冷却速度wc焊接热循环的影响因素：材质的影响、接头外形尺寸的影响、焊道长度的影响、预热温度的影响、线能量的影响7)多层焊：前一层焊道对后一层焊道起预热作用；后一层焊道对前一层焊道起后热作用。8〕焊条熔化：①焊条金属的平均熔化速度gM：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度，与焊接电流成正比；②损失系数ψ：在焊接过程中由于飞溅，氧化和蒸发而损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比③焊条金属平均熔敷系数gH：单位时间内真正进入焊接熔池的那局部金属质量gH=〔1-ψ〕gM9〕熔池：母材上由熔化的焊条金属与局部熔化的母材共同组成的具有肯定几何外形的液体金属区域称为熔池熔滴：焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。熔滴过渡三种形式：短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡熔渣：药皮熔化反响之后的产物，两种过渡方式：一是以薄膜形式包在熔滴外面或夹在熔滴内同熔滴一起落入熔池：二是直接从焊条端部流入熔池或以滴状落入熔池熔化焊过程中所承受的保护方式：渣保护、气保护、渣气联合保护焊接的接头组成：焊缝〔熔合区、热影响区。焊接的接头的形成过程：焊接热过程、焊接化学冶金过程、熔池凝固和相变过程熔化焊焊接接头形式：对接接头、角接头、丁字接头、搭接接头熔合比：在焊缝金属中局部熔化母材所占的比例，称为熔合比。焊接性：是指金属材料〔同种或异种〕在肯定焊接工艺条件下，能够焊成满足构造和使用要求的焊件力量。其具体包括：结合性能，即焊接时形成缺陷的敏感性，也称工艺焊接性；使用性能，即焊成的焊接接头满足使用要求的程度，称为焊接性熔化焊焊接材料：焊条〔焊条由焊芯和药皮两局部组成、焊剂、焊丝、保护气焊芯的作用：a作为电极，起导电作用，产生电弧，供给焊接热源b焊芯受热熔化成为焊缝的填充金属c药皮的作用：a保护作用 b冶金作用c改善焊接工艺性焊条选用原则：是要求焊缝和母材具有一样水平的使用性能〔等强度、等成分〕焊接熔渣：焊接时焊条药皮或焊剂熔化后，经过一系列化学变化形成的掩盖在焊缝外表上的非金属物质称为焊接熔渣焊接熔渣在焊接过程中有机械保护作用，改善焊接工艺性能和冶金处理作用长渣：把粘度随温度变化而缓慢变化的熔渣称为长渣短渣：一般把黏度随温度变化而急剧变化的熔渣称为短渣焊接化学冶金反响包括：药皮反响区、熔滴反响区、熔池反响区电弧气氛中的H主要来源于焊接材料中的水分及有机物，吸附水和结晶水，外表杂质及空气中的水分等焊接气氛中的H的存在形式有集中氢和剩余氢焊接区的N来源于焊接区四周的空气，O主要来源于焊接材料脱氧剂的选择原则：a在焊接温度下脱氧剂对氧的亲合力必需比被焊金属大b脱氧产物应熔点低，不溶于液态金属，且其密度也应小于液态金属的密度脱氧反响按其进展的方式和特点分为先期脱氧、沉淀脱氧和集中脱氧：先期脱氧：在焊条药皮加热阶段，固态药皮中进展的脱氧反响；沉淀脱氧：利用于熔池中的脱氧剂，将已熔于熔池金属中的FeO或O转化为不溶于金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种脱氧方式；集中脱氧：利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通过集中使它自熔池金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的过程焊缝金属的合金化：就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属〔或堆焊金属〕中去的过程a焊缝中的偏析〔偏析、焊道偏析、弧坑偏析〕b焊接熔接区焊缝凝固组织的最大特点主要表现在各种形态的柱状晶组织〔缘由是温度梯度大〕金属材料所用的强化方式有固溶强化、细晶强化、冷作强化、沉淀强化；其中焊缝金属的强化有固溶强化和细晶强化构造钢可分为： 不易淬火钢的热影响区组织：熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区；不易淬火钢和易淬火钢。 易淬火钢的热影响区组织:完全淬火区和不完全淬火区焊接热影响区的硬化：焊接硬度主要打算于被焊钢种的化学成分和冷却条件，其实质是反响不同金相组织的性能碳当量：把钢中合金元素〔包括碳〕按其中对淬硬〔包括冷裂、脆化等〕的影响程度折合成碳的相当含量焊接热影响区的脆化包括：粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化焊接冶金缺欠中气孔形成的三个阶段：气泡的生核、长大和上浮气孔形成的的条件：气泡的上浮速度Ve小于熔池金属的凝固速度R，即Ve<R33〕由于形成气孔的气体来源不同，金属中存在的气孔分类及形成：析出型气孔：指高温时熔池金属中溶解了较多的气体，凝固时由于气体的溶解度突然下降，气体处于过饱和来不及逸出而引起的气孔反响型气孔：指由于冶金反响中产生的不溶解于金属的气体焊接热裂纹的类型：结晶裂纹、近缝区液化裂纹、多边化裂纹、高温失塑裂纹冷裂纹分为：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹延迟裂纹：不在焊后马上消灭，而是有肯定的孕育期，具有延迟现象的冷裂纹称为延迟裂纹形成延迟裂纹的三大要素：被焊钢材的淬硬组织、接头中的氢含量〔延迟裂纹的延迟行为主要是由氢引起的、焊接接头的应力状态再热裂纹分为：消退应力处理裂纹、应变时效裂纹再热裂纹的产生用蠕变断裂机制来描述有以下两种模型：楔形开裂模型、空位开裂模型其次章磁偏吹：焊接过程中，在电极和电弧四周及被焊金属中产生的磁场不对称地分布在电弧四周，就会使电子弧偏斜，使焊接过程发生困难，这种现象称为磁偏吹。焊接位置不同分为：平焊、横焊、立焊、仰焊焊条电弧焊缺陷中外观缺陷有焊瘤、咬边、凹坑、电弧擦伤坡口的作用：使电弧深入焊件内部，起焊透作用，提高电弧的可达性焊接工艺参数：是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量〔焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等〕的总称焊接工艺参数的选择原则：等强度原则、等成分原则热输入〔线能量：熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量埋弧焊的焊接原理：焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧，在焊剂下形成。埋弧焊的焊接材料：焊丝〔分为实芯焊丝和药芯焊丝、焊剂钨极氩弧焊：是利用惰性气体—氩气保护的一种电弧焊接方法，电弧在钨极和工件之间燃烧，利用电弧产生的热量熔化被焊处，并填充焊丝把两块分别的金属连接在一起，从而获得结实的焊接接头钨极氩弧焊选用的焊接材料：主要是氩气、钨极〔焊丝〕钨极的外形：在焊接薄板和焊接电流较小时，可用小直径的钨极并将其末端磨成尖锥角〔约在焊接电流较大时，焊接要求钨极末端磨成钝角〔大于90⁰〕或带有平顶的锥形。的氩弧焊方法：A脉冲钨极氩弧焊、B钨极氩弧点焊、C热丝TIC焊、D活性助焊剂-TIC焊非熔化极氩弧焊对电极的要求是：放射电子力量要强，即形成电弧；耐高温而不易熔化烧损；能许用较大焊接电流熔化极氩弧焊：承受Ar或Ar+He作保护气，熔化极气体保护电弧焊的焊丝金属的熔滴过渡方式：A自由过渡:(滴状过渡：轴向、非轴向滴状过渡；射流过渡：射滴、射流过渡)、B短路过渡；C混合过渡电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热作为热源，将工件和填充金属熔合成焊缝的垂直位置的焊接方法。电渣焊过程：引弧造渣阶段、正常焊接阶段、引出阶段电渣焊焊接材料：电极〔焊丝、喷嘴、板极、管极等、焊剂、管极涂料等离子弧是一种压缩电弧，形成方式〔压缩作用：机械压缩、热收缩、磁收缩等离子弧焊的类型：按电源连接方式分：非转移型、转移型、联合型等离子弧焊分类〔依据焊缝的成形原理：小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊、微束等离子弧焊等离子弧焊枪：压缩喷嘴〔喷嘴孔径dn，孔道长度l，喷嘴构造类型，压缩角〔常为60~9，喷嘴材料〔铜〕及冷却电极材料：等离子弧焊枪所承受的电极与钨极氩弧焊一样双弧：在承受转移弧时，由于某些缘由，有时除了钨极和工件间燃烧的等离子弧外，还会另外产生一个在钨极—喷嘴—工件之间燃烧的串列电弧的现象电子束焊是利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接方法电子束焊的分类：按被焊工件所处环境分为：高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊产生锁形小孔的缘由：电子束撞击到工件外表，电子的动能就转变为热能，使金属快速熔化和蒸发，在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开，电子束就能连续撞击深处的固态金属，很快的在被焊工件上“钻”出锁形小孔激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效周密焊接方法激光焊随激光器输出能量方式不同分为脉冲激光点焊和连续激光焊；依据聚焦后光斑上的功率密度的不同，分为熔化焊和小孔焊，第三章：1〕电阻焊是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接近区域产生的电阻热进展焊接的方法点焊：焊件装配成搭接接头，并在两电极之间压紧，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊称为点焊点焊焊接头形成过程：预压阶段Fw>0,I=0压力P，通电加热阶段Fw>0,I>0,，冷却结晶阶段Fw>0,I=0,〕缝焊可分为：连续缝焊〔在电流的半周期形成一个焊点，断续缝焊〔在每个通电期间形成一个焊点，步进缝焊〔件做间隙运动，电流亦断续施加，工件停顿时通电流〕对焊是把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻方法。对焊包括闪光对焊〔先通电后接触〕和电阻对焊〔先压紧后通电〕闪光对焊的预热方式：有电阻预热和闪光预热在摩擦焊接过程中，金属摩擦外表由低温到高温变化，而外表的塑性变形、机械挖掘，粘结和分子作用四种摩擦现象连续发生摩擦的热源就是金属摩擦焊接外表上的高速摩擦塑性变形层12)爆炸焊主要利用炸药产生的冲击力造成焊件的快速碰撞，实现焊件的一种压焊方法。按装配方式分类分为 平行法爆炸焊和角度法爆炸焊；按接头形式分类：点爆炸焊、线爆炸焊、面爆炸焊13〕第四章钎焊的组分：基质，去膜剂、界面活性剂。基质是钎剂的主要成分，它掌握钎剂的熔点，并且又是钎剂其他组元的溶剂；去膜剂主要起去除母材和钎料外表氧化膜的作用；界面活性剂作用是进一步降低熔化钎料与母材的界面张力，加速去除氧化膜并改善钎料的铺层钎焊时只有钎料熔化而母材保持固态，钎焊分为：硬钎焊和软钎焊影响润湿性。填缝性的因素：钎料成分和母材的相关系；温度的影响，随温度的上升，液态外表张力不断削减，有助于提高钎料的润湿性，温度过高，钎料的润湿性太强，往往造成钎料流失；金属外表氧化物的影响；母材表面状态的影响；外表活性剂物质的影响；环境气氛的影响。钎料润湿性填缝性的评定：测定润湿角ϴ，铺展面积S，填缝长度l，流淌系数K4)液体钎料和固体母材的相互作用:母材向液体钎料的溶解；钎料组分向母材的集中一个完整的钎焊接头根本由三个区域组成，从母材向钎缝中心依次为集中区、界面区、中心区。在集中区，其组织是钎料组分向母材集中引起的，界面区组织是母材向钎料溶解，冷却后形成的；在钎缝的中心区，由于母材的溶解和钎料组分的集中以及结晶时的偏析，其组织也不同于钎料的原始组织钎剂的作用：去除外表氧化物使σsf增大，减小液态钎料的界面张力σls7)钎焊的方法：烙铁钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊〔包括盐溶钎焊和熔化钎焊〕其他钎焊方法：蒸汽浴钎焊、红外线钎焊、光束钎焊、电子束钎焊、激光钎焊简答：16〕焊芯的作用：a作为电极，起导电作用，产生电弧，供给焊接热源b焊芯受热熔化成为焊缝的填充金属c药皮的作用：a保护作用 b冶金作用c改善焊接工艺性脱氧剂的选择原则：a在焊接温度下脱氧剂对氧的亲合力必需比被焊金属大b脱氧产物应熔点低，不溶于液态金属，且其密度也应小于液态金属的密度脱氧反响按其进展的方式和特点分为先期脱氧、沉淀脱氧和集中脱氧：先期脱氧：在焊条药皮加热阶段，固态药皮中进展的脱氧反响；沉淀脱氧：利用于熔池中的脱氧剂，将已熔于熔池金属中的FeO或O转化为不溶于金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种脱氧方式；集中脱氧：利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通过集中使它自熔池金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的过程32〕焊接冶金缺欠中气孔形成的三个阶段：气泡的生核、长大和上浮气孔形成的的条件：气泡的上浮速度Ve小于熔池金属的凝固速度R，即Ve<R33〕由于形成气孔的气体来源不同，金属中存在的气孔分类及形成：析出型气孔：指高温时熔池金属中溶解了较多的气体，凝固时由于气体的溶解度突然下降，气体处于过饱和来不及逸出而引起的气孔反响型气孔：指由于冶金反响中产生的不溶解于金属的气体8〕为什么能用CO2气体保护焊：①CO2力量；且在平焊位置焊接时，能较好的沉积，掩盖在熔池及焊缝外表上，气体保护效果好，②CO2气体在电弧高温作用下分解为CO和O2分解后体积增大，有助于排挤开电弧四周空气、使熔池金属免收由于空气侵入而产生的有害作用。③能够进展焊接的条件但还要进展脱氧，即可在焊丝中参加一些合金元素产生锁形小孔的缘由：电子束撞击到工件外表，电子的动能就转变为热能，使金属快速熔化和蒸发，在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开，电子束就能连续撞击深处的固态金属，很快的在被焊工件上“钻”出锁形小孔激光焊中等离子云产生的缘由、影响、及抑制方法等离子云：在高功率密度的条件下进展激光焊时，可以觉察激光与金属作用区域里，金属蒸发极为猛烈，不断有红色金属蒸气逸出小孔，而在金属外表的熔池上方存在着一个蓝色的等离子云，伴随着小孔而产生产生缘由：①电磁场的作用下发生离解形成等离子体；②焊接时施加的保护气，在高功率密度激光的作用下也能离解形成等离子云。因此等离子云的产生不仅与激光的功率密度有关，且与被焊金属的性质及保护气有关。对焊接过程的影响：①位于熔池上方的等离子云，对激光的吸取系数很大，相当一种屏蔽，吸取局部激光②使金属外表得到的激光能量减小，焊接熔深减小，焊缝外表增宽，形成图钉状焊缝，且焊接过程不稳定抑制方法：①通过喷嘴对熔池外表喷吹惰性气体②利用较低温度的气体降低熔池上方高温气体的温度③承受高频脉冲激光焊④承受高速焊或较短波长的激光焊电弧形成过程，包括几个局部：当弧焊电源输出端的电极与焊件短接时，外表局部突出部位首先接触，在接触区域有电流通过，金属熔化并形成液态小桥，拉开电极则小桥爆断，使金属受热气化，当电极与工件分别后，在较电子被阳极吸取，正离子向阴极运动，形成电弧放电过程电弧三区域：阴极压降区、弧柱区、阳极压降区6〕闪光的作用：①是用来加热焊件，并烧掉焊件端面上的脏物和不平，②液体过梁爆破时产生的金属蒸气削减了空气对③供了有利条件点焊：焊件装配成搭接接头，并在两电极之间压紧，利用