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文档简介
焊接工艺:1、3、4、6焊接设备:2、11焊接材料:4、5、6焊接检测:7、8、13一、焊接的本质及分类一)、焊接本质焊接定义:焊接是通过适当的物理化学(加热、加压等)方法,使两个分离的固体通过原子间的结合力结合起来的一种连接方法。绪论焊接方法熔化焊: 钎焊:压力焊:利用摩擦、扩散和加压等物理作用,克服两个物体表面的不平度,除去氧化膜及其它污染物,使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离,从而在固态条件下实现连接的方法。利用一定的热源,使构件的被连接部位局部熔化成液体,然后再冷却结晶成一体的方法称为熔焊。采用熔点比母材低的材料作钎料,将焊件和钎料加热至高于钎料熔点、但低于母材熔点的温度,利用毛细作用使液态钎料充满接头间隙,熔化钎料润湿母材表面,冷却后结晶形成冶金结合。二)焊接的分类:根据采用的手段熔化焊
电弧焊
气焊铝热焊
电渣焊
电子束焊
激光焊
电阻点焊
电阻缝焊
压力焊电弧焊
熔化极电弧焊
CO2气体保护焊
埋弧焊(SAW)
熔化极氩弧焊(MIG/MAG)
钨极氩弧焊
(GTAW、TIG)等离子弧焊(PAW)
非熔化极电弧焊
螺柱焊
焊条电弧焊
(MMA)
第一章焊接方法概述要求1、 了解焊接方法的分类;2、掌握各种焊接方法的原理及特点;3、 能基本阐述不同焊接方法的优缺点及应用。焊条电弧焊——发展的最早原理:以电弧为热源,以焊条为填充材料,利用电弧产生的高温,使
母材和焊条熔化,冷却后将分离的母材连成一个整体。特点:利——灵活性好,操作方便,对焊前装配要求低,可焊材料广
害——生产效率低,人为因素影响大应用:压力容器、补焊、钢结构等等诸多领域埋弧焊(SAW)——生产效率较高原理:焊丝伸入颗粒状焊剂内,电弧在焊剂内燃烧,母材
与焊丝熔化形成熔池,冷却后将母材连成一个整体特点:优——生产效率高;工作条件好,无弧光辐射;
焊缝成分稳定
缺——只适用于平焊;灵活性较差;适合于长焊缝应用:厚板
低碳钢、HSLA、不锈钢、耐热钢、Cu、Ni等
造船、锅炉、压力容器、机车等钨极氩弧焊(TIG)——非熔化极原理:通过钨电极端部与母材之间产生的电弧对母材进行加热,钨
电极周围喷嘴送进保护气,母材熔化凝固后形成焊缝(可填
充或不填充金属)特点:优——过程稳定,焊接质量好,适于全位置焊,焊缝区无
熔渣
缺——抗风能力差,焊缝对油污、锈迹敏感;钨极载流能
力有限,效率低;无冶金作用应用:适于薄板焊接、全位置焊接以及不加衬垫的单面焊双面成形
工艺熔化极氩弧焊(MIG/MAG)原理:用可熔化的焊丝代替钨极,并利用送机机构连续送进,电弧在焊丝
和母材之间燃烧,焊丝熔化后过渡到母材,与熔化的母材一同形成
焊缝特点:优——适用范围广(Al、Ti、Cu、钢等);效率比TIG焊高;可焊
薄板以及中厚板
缺——成本高,对焊缝油污等清理要求高,焊接质量不如TIG应用:可用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热合金、铝及铝合金、镁
及镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金等。可用于平焊、横焊、立焊
及全位置焊接,焊接厚度最薄为1mm,最大厚度不受限制。MIGAr作保护气体Ar+He作保护气体MAGAr+O2作保护气体Ar+CO2作保护气体Ar+O2+CO2作保护气体二氧化碳气体保护焊原理:以CO2气体作为保护气体,填充金属丝作为电极的熔化焊方法。与MIG/MAG原理相似特点:优——生产效率高,
成本低(埋弧焊及手工电弧焊
的30%50%)
能耗低,适用范围广,抗锈能力强,对油污不敏感,
便于实现焊接过程质量控制和自适应控制缺——飞溅较大,劳动条件差(弧光强度及紫外线强度分
别为手工电弧焊的23倍和2040倍)应用:主要用于焊接低碳钢及低合金钢。此外,还用于耐磨零件
的堆焊、铸钢件的补焊。
目前,这种方法已广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船
舶、煤矿机械及锅炉制造行业中。二氧化碳焊的冶金特点二氧化碳电弧具有很强的氧化性,使铁及合金元素(Cr、Ni、Si、Mn、Nb、Ti、Al、C等)发生氧化。
氧化反应的不利后果:
1)合金元素大量烧损:Ni、Cr、Mo、Si、Mn、Nb、Ti
和Al
2)C的烧损,C与O反应,生成CO气体。
3)CO气孔和飞溅:主要是下列反应引起的。
FeO+C=Fe+CO二氧化碳焊的气孔问题
1、一氧化碳气孔只要选择的焊丝正确,焊丝中的脱氧元素就会抑制FeO生成,产生CO气孔的可能性很小。
2氢气孔只要是二氧化碳气体中的水分含量不超过规定值,工件及焊丝上的铁锈及油污不很严重,一般不会产生氢气孔。氮气孔
这是二氧化碳焊焊缝中出现几率最大的一种气孔。这种气孔主要是由侵入焊接区的空气引起的。只要保证良好的保护效果,这种气孔一般也不会产生。等离子弧焊一般电弧:电离度小于0.12%,属于弱电离等离子体。一般不称为等离子弧。等离子弧:是一种被压缩的钨极氩弧,电离度大,具有很高的能量密度、温度及电弧力。原理:等离子弧的形成
等离子弧是通过三种压缩作用获得的:1)机械压缩 水冷铜喷嘴孔径限制弧柱截面积的自由扩大,这种拘束作用就是机械压缩; 2)热压缩通道喷嘴中的冷却水使喷嘴内壁附近形成一层冷气膜,进一步减小了弧柱的有效导电面积,从而进一步提高了电弧弧柱的能量密度及温度,这种依靠水冷使弧柱温度及能量密度进一步提高的作用就是热压缩; 3)电磁压缩 由于以上两种压缩效应,使得电弧电流密度增大,电弧电流自身磁场产生的电磁收缩力增大,使电弧受到进一步的压缩,这就是电磁压缩。(一)非转移型电弧
非转移型电弧燃烧在钨极与喷嘴之间,焊接时电源正极接水冷铜喷嘴,负极接钨极,工件不接到焊接回路上;依靠高速喷出的等离子气将电弧带出,这种电弧适用于焊接或切割较薄的金属及非金属。
(二)转移型电弧
转移型电弧直接燃烧在钨极与工件之间,焊接时首先引燃钨极与喷嘴间的非转移弧,然后将电弧转移到钨极与工件之间;在工作状态下,喷嘴不接到焊接回路中。这种电弧用于焊接较厚的金属。
(三)联合型电弧转移弧及非转移弧同时存在的电弧为联合型电弧。因此特别适合于薄板及超薄板的焊接。非转移转移联合特点:
与一般电弧焊相比,等离子电弧具有下列优点:1)温度高(24000-50000K)、能量密度大(105-106W/cm2)电弧力大,因此,熔透能力强,在不开坡口、不加填充焊丝的情况下可一次焊透810mm厚的不锈钢板;2)焊缝质量对弧长的变化不敏感,这是由于电弧的形态接近圆柱形,弧长变化对加热斑点面积的影响很小,易获得均匀的焊缝形状;3)钨极缩在水冷铜喷嘴内部,不会与工件接触,因此可避免焊缝金属产生夹钨现象;4)可产生稳定的小孔效应,通过小孔效应,正面施焊时可获得良好的单面焊双面成形。应用:
1)可用钨极氩弧焊焊接的金属,也可用等离子弧焊接来切割或焊接。这种焊接方法可用于航天、航空、核能、电子、造船及其它工业部门中。
2)可焊接或切割金属和非金属。
3)可用于喷涂和喷焊。dlrl等离子气保护气压力焊
点焊
缝焊
对焊
电阻对焊闪光对焊摩擦焊
扩散焊
点焊原理:焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电流通过焊件时
产生的电阻热熔化母材金属,冷却后形成焊点。过程:预压——通电至熔化——压力作用下凝固电阻热=电极与工件的接触电阻+焊件本身电阻+两焊件结合面的接触电阻对焊电阻对焊原理:与点焊类似过程:预压——电阻加热——顶锻——维持——休止对旋转体焊件特别适用,其接触面可根据实际情况加工成不同的形状
闪光对焊在加热阶段会出现闪光。摩擦焊原理:利用焊件相对摩擦运动产生的热量加热工件,使待焊材料接触面附
件温度升高到达塑性状态,随着顶锻力的作用,材料发生塑性变形
与流动,通过界面元素扩散及再结晶而形成接头。分类:连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊、搅拌摩擦焊
相位摩擦焊扩散焊原理:在真空环境或保护气氛中下施加一定的温度和压力,使两种金属的
待焊接表面相互接触,通过微观塑性变形或焊接面产生微量液相而
扩大待焊表面的物理接触,使两接触面原子距离达到(1~5)×10-8cm
以内,再经过较长时间的原子相互间的不断扩散,相互渗透,来实
现冶金结合的一种焊接方法TLP技术(过渡液相扩散焊):在扩散加热过程中接触面产生微量液相焊接参数:温度压力保温时间过程:第一阶段,变形和交界面的形成。在温度和压力的作用下,微观凸
起部位首先接触和变形,在变形中表面吸附层被挤开,氧化膜被挤
碎,凸点产生塑性变形,开始形成金属键连接。
第二阶段,晶界迁移和微孔的消除。原子扩散和再结晶的作用,开
始形成焊缝。
第三阶段,体积扩散,微孔和界面消失。原子扩散向纵深发展,在
界面处达到冶金连接。钎焊——历史最悠久原理:利用熔点比母材低的填充金属(钎料),在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下,通过毛细作用,液态钎料在母材表面润湿、铺展并填入母材间隙,与母材相互溶解与扩散,实现零件间的焊接
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