4-1-1电弧焊.ppt

1、第四篇 焊接 Welding,概述 Summarization 焊接的实质不可拆卸的连接 ，达到原子结合。 焊接方法的分类Classification 按焊接过程特点分三大类：熔化焊、压力焊、钎焊 熔化焊：仅靠加热工件到熔化状态实现的焊接。 (以热源种类命名) 气焊(气体火焰为热源) 电弧焊(电弧为热源)(手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊) 电渣焊(熔渣电阻热为热源) 激光焊(激光束为热源) 电子束焊(电子束为热源) 等离子弧焊(压缩电弧为热源),压力焊：焊接过程中需要加压的一类焊接。 电阻焊(点焊、缝焊、对焊) 摩擦焊 感应焊(高频、中频) 爆炸焊 超声波焊 扩散焊 冷压焊 钎焊：熔化比母材溶

2、点低的金属(钎料)，使其填充接头间隙并与母材实现扩散连接的焊接方法。 软钎焊(锡焊) 硬钎焊(铜焊、银焊),焊接生产的特点 连接性好 省料省工成本低 重量轻 简化工艺 结构不可拆卸，更换修理不便 接头组织性能变差 焊接 残余应力和变形 焊接缺陷 焊接生产的应用 制造金属结构 机器零部件和工具 修补,第一章 电弧焊,第一节 焊接电弧 焊接电弧(Electric Arc)：是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。 电极材料：金属丝、钨丝、碳棒、焊条。,焊接电弧的产生 焊接电弧的结构 阴极区Negative Polarity Zone：电子供应区

3、，温度2400K，产生的电弧热占总热量的36%。 阳极区Anode Region：受电子轰击区域，温度2600K，产生的电弧热占总热量43%。 弧柱区Arc Colume：电弧中心温度最高可达6000K-8000K。弧柱中产生电弧热为21%左右。 仅65%-85%的热量用于加热熔化金属，其余飞溅或散失。,阴极区和阳极区的温度与电极材料有关，如用钢焊条做电极焊接工件时，阴极区温度2400K，阳极区温度2600K，电弧中心温度最高可达6000K-8000K。 正接：工件接电源正极，焊条接负极；此时工件温度相对高。 反接：工件接电源负极，焊条接正极。 交流电焊机：两极温度一样，约2500K。 弧焊机

4、电压：空载电压，一般为电弧电压的1.5-2.25倍（5090V）；电弧电压2945V。,第二节焊接接头的组织和性能 Microstructure and Properties of Welding Joint,一、焊接工件上温度的变化与分布 焊接热循环： 在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程。 特点：加热速度、冷却速度很快 (100/s) ；温度不均匀。,二、焊接接头的组织与性能 熔焊的焊接接头由焊缝和焊接热影响区组成。,1. 焊缝 weld bead,焊缝：是由熔池金属结晶形成的焊件结合部分。(结晶始于熔池和母材的交界处，随后以联生结晶方式生长。) 在焊接接头横截面上测量的焊缝

5、金属的区域，即焊缝表面和熔合线所包围的区域。 焊缝组织：铸态组织，粗大柱状晶（联生结晶） 结晶过程特点 ：冷却速度快，运动状态下结晶，非均质形核（偏析、一次结晶、二次结晶）,. 焊接热影响区heat-affect zone,热影响区：受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织或性能发生变化的区域。 它包括、过热区、正火区和部分相变区。,过热区 Overheated Zone： 1100固相线，过热、晶粒粗大得魏氏组织 ，塑性、韧性明显下降。 正火区 Normalized Zone： Ac1Ac3 +100200 ，晶粒较细小得正火组织 ，此区机械性能最好。 部分相变区Partial Phase-c

6、hange Zone： Ac1Ac3之间 ，部分组织发生相变，晶粒大小不均匀，且性能较差。 总之，过热区是焊接接头中机械性能最差的部位，严重影响焊接接头的质量。,易淬火钢热影 响区构成示意图,3.熔合区bond：焊缝与基体金属的交界区。熔合区温度处于固相线和液相线之间，也叫半熔化区。 熔合区成分不均，是粗大的过热组织或淬硬组织，机械性能是焊接接头最差的。 熔合区虽然很窄(0.11mm)，但强度、韧性、塑性均下降，且接头断面变化引起应力集中，所以熔合区在很大程度上决定着焊接接头的性能。,影响焊接接头性能的因素 Factors to Influence Properties of Welding

7、Joint,焊接材料 welding materials 焊接方法welding method （P129表4-8） 焊接工艺 welding technology 工艺参数 接头输入热量的大小 焊接热循环热影响区大小 组织粗细 焊缝性能 (增加焊接速度或减少焊接电流都能减小焊接热影响区) 接头形式 焊后冷却速度,三、改善焊接热影响区组织和性能的方法,一般用焊条电弧焊或埋弧焊焊接低碳结构钢时，热影响去较窄，危害较小，焊后不进行热处理可使用。 重要的碳钢或合金钢焊接构件，热影响区带来不利影响，焊后须正火处理。 电渣焊焊接的构件，焊后须正火处理。 焊后不能进行热处理的金属材料或构件，则从焊接方法和焊接工艺方面考虑减少焊接热影响区。,第三节 焊接应力和变形,焊接应力和变形的形成 焊接变形种类,2.减少和消除焊接应力的措施,设计措施： 尽量减少焊缝数量和焊缝截面尺寸 避免焊缝过分集中 采用刚性较小的接头形式 在拉应力区域，避免几何不连续性,工艺措施：,合理选择焊接顺序和方向 尽量使焊缝能较自由的收缩，先焊收缩量较大的焊缝。,(2) 锤击焊缝法 (3) 预热法 (4