M4-6金屬材料焊接

1、M4 金屬材料焊接金屬材料焊接4.3.1概述4.3.2電弧焊4.3.3其他焊接方法4.3.4金屬材料的焊接性能M4 .3.1 概述概述1. 1.焊接的定義與實(shí)質(zhì)：焊接的定義與實(shí)質(zhì)：1）焊接）焊接是指通過加熱或加壓加熱或加壓或兩者并用，使連接件結(jié)合成一個(gè)整體的加工方法。2）實(shí)質(zhì)）實(shí)質(zhì)是通過原子擴(kuò)散結(jié)合原子擴(kuò)散結(jié)合的作用，將分離的材料牢固地連接起來。n被焊接的也可以是非金屬非金屬，如塑料焊接；用釬焊還可以把金屬與非金屬金屬與非金屬連接起來。2.2.焊接的分類焊接的分類（按加熱方法分類）1）電弧焊：電弧焊電弧焊是最常用的一種。（學(xué)習(xí)重點(diǎn)）（學(xué)習(xí)重點(diǎn)）2）電阻焊3）摩擦焊4）電渣焊5）激光焊6）真空電

2、子束焊7）釬焊汽車生產(chǎn)線上運(yùn)用機(jī)器人焊接構(gòu)件汽車生產(chǎn)線上運(yùn)用機(jī)器人焊接構(gòu)件3.焊接技術(shù)的應(yīng)用焊接技術(shù)的應(yīng)用 之一之一各種壓力容器接縫采用焊接各種壓力容器接縫采用焊接3.焊接技術(shù)的應(yīng)用焊接技術(shù)的應(yīng)用 之二之二n北京鳥巢體育館北京鳥巢體育館3.焊接技術(shù)的應(yīng)用焊接技術(shù)的應(yīng)用 之三之三某立交橋結(jié)構(gòu)某立交橋結(jié)構(gòu)3.焊接技術(shù)的應(yīng)用焊接技術(shù)的應(yīng)用 之四之四4.3.2 電弧焊電弧焊1.電弧焊常用設(shè)備直流電焊機(jī)：nBX3系列交流弧焊機(jī)電焊機(jī) 礦用交流電焊機(jī)可用380V或660V單相50Hz交流電進(jìn)行焊接作業(yè)。該機(jī)具有體積小、重量輕、移動(dòng)方便、電流調(diào)節(jié)范圍大、陡降特性好、焊接飛濺小、電弧穩(wěn)定等特點(diǎn)。2. 2.焊接

3、電弧焊接電弧1 1）焊接電弧實(shí)質(zhì)與溫度）焊接電弧實(shí)質(zhì)與溫度實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：電極與工件之間氣體介質(zhì)中長(zhǎng)時(shí)間的放電現(xiàn)象。一般情況下，電弧熱量在陽極區(qū)產(chǎn)生的較多，約占總熱量的43%，陰極約36%，弧柱約21%。溫度：溫度：用鋼焊條焊鋼材時(shí)陽極區(qū)2600K；陰極區(qū)2400K；電弧中心60008000K（a）電極與工件接觸 （b）提起電極 （c）產(chǎn)生電弧1-電極 2-工件 3-電子 4-正離子 5-弧柱 正接：正極接工件工件溫度可稍高一些，溫度約為2600K2600K； 反接：負(fù)極接工件，工件溫度可稍低一些，溫度約為2400K2400K 電弧中心區(qū)溫度最高，可達(dá)到約60008000K。 2）直流電焊機(jī)的正接

4、、反接：）直流電焊機(jī)的正接、反接：3）交流焊機(jī)無正反接之分）交流焊機(jī)無正反接之分 兩極溫度均為兩極溫度均為2500K2. 2.焊接電弧焊接電弧焊機(jī)的空載電壓是指焊接時(shí)的引弧電壓，一焊機(jī)的空載電壓是指焊接時(shí)的引弧電壓，一般為般為505090V90V。電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)電壓為電弧電壓。電弧長(zhǎng)度電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)電壓為電弧電壓。電弧長(zhǎng)度（即焊條與工件之間的距離）越大，電弧電壓也越（即焊條與工件之間的距離）越大，電弧電壓也越高，一般為高，一般為161635V35V。4）焊接電弧電壓）焊接電弧電壓2. 2.焊接電弧焊接電弧3. 焊接接頭組織與性能1）焊接工件上溫度的變化與分布各點(diǎn)處由常溫較高溫度常溫 （固態(tài)）

5、（液態(tài)） （固態(tài)）溫度變化見圖以低碳鋼為例以低碳鋼為例 （低碳鋼（低碳鋼焊接接頭的組織焊接接頭的組織 ）熔和區(qū)：熔和區(qū)： 晶粒大晶粒大 塑塑性性 韌性韌性過熱區(qū)：過熱區(qū)： 晶粒晶粒過熱組過熱組織，塑性織，塑性 韌性韌性正火區(qū)：正火區(qū)： 晶粒細(xì)小晶粒細(xì)小力力學(xué)性能可能優(yōu)于母材學(xué)性能可能優(yōu)于母材部分相變區(qū)：晶粒大小部分相變區(qū)：晶粒大小不均勻，比正火區(qū)差不均勻，比正火區(qū)差2）焊縫接頭組織與性能）焊縫接頭組織與性能3. 焊接接頭組織與性能以低碳鋼為例 （低碳鋼焊接接頭的組織 ）5.再結(jié)晶區(qū)： 溫度450 Ac1之間，發(fā)生再結(jié)晶，塑性、韌性6.藍(lán)脆區(qū)： 200500 之間，強(qiáng)度，塑性 韌性六個(gè)區(qū)間中，過

6、熱區(qū)過熱區(qū)影響最大。熱影響區(qū)寬，工件變形大；熱影響區(qū)寬，工件變形大；熱影響區(qū)窄，應(yīng)力大，易產(chǎn)熱影響區(qū)窄，應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋生裂紋2）焊縫接頭組織與性能）焊縫接頭組織與性能3. 焊接接頭組織與性能3. 焊接接頭組織與性能3）改善熱影響區(qū)組織和性能的方法）改善熱影響區(qū)組織和性能的方法（1）選取合適的焊接方法；（2）增加焊接速度或減小焊接電流（3）重要的構(gòu)件或用電渣焊焊接的構(gòu)件，一般應(yīng)在焊后進(jìn)行正火處理。3. 焊接接頭組織與性能4. 4. 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形1）應(yīng)力的產(chǎn)生焊接過程中，焊縫是靠一個(gè)移動(dòng)的點(diǎn)熱源加熱至液態(tài) ，然后逐次冷卻下來形成的，各處冷卻速度也不相同，必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)力的形

7、成、大小和分布狀況較復(fù)雜。 受阻加熱和冷卻 不均勻收縮 焊接接頭組織轉(zhuǎn)變 焊接結(jié)構(gòu)不合理 4. 4. 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形2）應(yīng)力引起的危害：a、焊件的變形b、焊件裂紋c、焊件被腐蝕焊接變形基本形式 收縮變形 角變形 彎曲變形 扭曲變形 波浪變形 從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面著手 ：（1）設(shè)計(jì)方面：）設(shè)計(jì)方面：焊件選材：選擇塑性好的材料；同種或性能相近材料； 避免焊縫密集交叉，焊縫過長(zhǎng)，截面過大；對(duì)稱地分布焊縫 ；選擇合適的工藝結(jié)構(gòu)來代替焊接結(jié)構(gòu) ；3）減小焊接應(yīng)力，預(yù)防變形的方法減小焊接應(yīng)力，預(yù)防變形的方法4. 4. 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形n合理設(shè)計(jì)構(gòu)件結(jié)構(gòu)4. 4. 焊接應(yīng)力與變形焊

8、接應(yīng)力與變形 焊縫應(yīng)盡量避開機(jī)械加工表面不不合合理理合合理理焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置不不合合理理合合理理不不合合理理合合理理不合理不合理合理合理n合理設(shè)計(jì)構(gòu)件結(jié)構(gòu)（2）工藝方面）工藝方面焊前預(yù)熱焊前預(yù)熱預(yù)熱到預(yù)熱到150350 ，減小溫，減小溫差；差；合理安排合理安排焊接次序；焊接次序；4. 4. 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形（2）工藝方面）工藝方面反變形法反變形法焊前剛性焊前剛性固定法固定法4. 4. 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形焊后立即捶焊后立即捶擊或碾壓焊縫；擊或碾壓焊縫；去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火矯正：矯正：機(jī)械矯正法機(jī)械矯正法氣體火焰矯正氣體火焰矯正法加以法加以（2）工藝方

9、面）工藝方面4. 4. 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形5. 焊條（手工）電弧焊1）定義、工作過程與特點(diǎn)）定義、工作過程與特點(diǎn)定義：定義：利用焊條與工件之間產(chǎn)生電弧熱，使焊條和工件熔化，從而將工件焊接到一起的焊接方法。特點(diǎn)：特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活方便，使用最為廣泛。過程：過程：通電引弧焊芯工件藥皮氣體熔渣熔化運(yùn)條去渣焊縫熔池熔池（1）焊芯： 起導(dǎo)電和填充焊縫作用，直徑最小為1.6mm，最大為8mm。常用3.25mm。（2）藥皮： 主要作用是提高電弧穩(wěn)定性，防止空氣對(duì)熔化金屬的有害作用，對(duì)溶池脫氧，加入合金元素，以保證焊縫金屬的化學(xué)成分力學(xué)性能。2 2）電焊條）電焊條焊條焊條型號(hào)型號(hào)牌號(hào)牌號(hào)藥皮藥

10、皮類型類型焊接電源焊接電源焊接位置焊接位置用途用途E4303J422鈦鈣型鈦鈣型 交流或直流交流或直流全位置焊接全位置焊接用于較重要的低碳鋼及強(qiáng)度等級(jí)較低的用于較重要的低碳鋼及強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼，如低合金鋼，如09Mn2等。等。J422GM適于海上平臺(tái)、船舶、工程機(jī)械等表面適于海上平臺(tái)、船舶、工程機(jī)械等表面裝飾焊縫的焊接。裝飾焊縫的焊接。J422Fe適于較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)焊接。適于較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)焊接。E5016J506低氫鉀低氫鉀型型交流或直流交流或直流全位置焊接全位置焊接用于中碳鋼和低合金鋼的焊接如：用于中碳鋼和低合金鋼的焊接如：16Mn，9Mn2Si。2 2）電焊條）電焊條 J42

11、2焊條型號(hào)焊條型號(hào)焊條牌號(hào)焊條牌號(hào)2 2）電焊條）電焊條焊條藥皮類型及電源種類焊條藥皮類型及電源種類編號(hào) 12345678藥皮類型鈦型 鈦鈣型鈦鈣礦型氧化鈦型纖維素型低氫鉀型低氫鈉型石墨型電源種類交、直流交、直流交、直流交、直流交、直流交、直流直流 交、直流n焊條藥皮類型15酸性焊條；68堿性焊條2 2）電焊條）電焊條（4）焊條的選用原則：）焊條的選用原則： 2 2）電焊條）電焊條焊件與焊芯等強(qiáng)度；焊件與焊芯等強(qiáng)度；低成本；低成本；異種鋼強(qiáng)度就低不就高；異種鋼強(qiáng)度就低不就高；鑄鋼用堿性焊條；鑄鋼用堿性焊條；特殊鋼用專用焊條特殊鋼用專用焊條如鑄鐵焊條、不銹鋼焊條如鑄鐵焊條、不銹鋼焊條普通焊件：選

12、用普通焊件：選用酸性酸性焊條。焊條。原因：價(jià)格低、電弧穩(wěn)定，易操作，適用于各種電源。但焊縫的力學(xué)性能較差，滲合金的能力較差。重要焊件：選用重要焊件：選用堿性堿性焊條。焊條。原因：焊縫的力學(xué)性能較好，抗沖擊型好。價(jià)格較高，不易操作，只用于直流電源。3）焊接接頭與坡口的基本形式）焊接接頭與坡口的基本形式n焊件的結(jié)構(gòu)、形狀、厚度以及工作條件不同，焊接接頭形式也會(huì)不同。n常見的焊接接頭形式分為對(duì)接、角接、對(duì)接、角接、搭接和丁字接搭接和丁字接四種。厚工件要開焊接坡口，以保證焊縫焊透和強(qiáng)度。n常見的坡口形式有“U”形、“V”形、“K”形和“Y”形。n在保證焊接質(zhì)量前提下，可以不開坡口。4） 焊接工藝參數(shù)的

13、選擇焊接工藝參數(shù)的選擇焊接時(shí)，只有選擇了正確的相關(guān)參數(shù)，才能獲得優(yōu)良的焊縫。n主要焊接參數(shù)（1）焊條直徑：）焊條直徑：考慮因素：焊件厚度、焊接位置、焊接層數(shù)考慮因素：焊件厚度、焊接位置、焊接層數(shù)（2）焊接電流：）焊接電流：考慮因素：焊件厚度、焊接位置、焊條種類考慮因素：焊件厚度、焊接位置、焊條種類 （3）焊接速度：焊接速度：考慮因素：焊接質(zhì)量、操作技能考慮因素：焊接質(zhì)量、操作技能（4）電弧長(zhǎng)度：）電弧長(zhǎng)度：短些為好短些為好焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系 焊件厚度焊件厚度（mm)1.5234561212焊條直徑焊條直徑(mm)1.61.62.22.53.23.244546邊學(xué)邊

14、議做一個(gè)自行車擋雨棚，需用40角鋼焊一些三角架，你選用何焊條？角鋼開坡口嗎？焊接時(shí)，可能出現(xiàn)什么問題？如何防范？焊條：J422不開坡口問題：1-角鐵架翹曲不正：措施：先點(diǎn)焊定位，校正后再焊牢固。措施：先點(diǎn)焊定位，校正后再焊牢固。選擇焊接順序：先焊斜邊處，再焊直角處，最后焊中間立撐選擇焊接順序：先焊斜邊處，再焊直角處，最后焊中間立撐角鋼。角鋼。2-各角鐵架大小不一：措施：嚴(yán)格控制下料尺寸，焊時(shí)，在地面上畫出角架外形框措施：嚴(yán)格控制下料尺寸，焊時(shí)，在地面上畫出角架外形框圖，每焊一個(gè)角架，都控制在框圖內(nèi)。圖，每焊一個(gè)角架，都控制在框圖內(nèi)。243154.3.3其他焊接方法其他焊接方法1、埋弧自動(dòng)焊、埋

15、弧自動(dòng)焊即熔劑層下埋弧焊，其電弧埋在焊劑下，弧光不外露。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）焊絲與工件在顆）焊絲與工件在顆粒狀溶劑下面成弧燃燒，粒狀溶劑下面成弧燃燒，改善了勞動(dòng)條件。改善了勞動(dòng)條件。（2）生產(chǎn)率高；）生產(chǎn)率高；（3）焊接質(zhì)量穩(wěn)定；）焊接質(zhì)量穩(wěn)定；（4）節(jié)省金屬材料）節(jié)省金屬材料（無焊條頭）；（無焊條頭）； 1、埋弧自動(dòng)焊、埋弧自動(dòng)焊用埋弧自動(dòng)焊焊接容器用埋弧自動(dòng)焊焊接容器2、氣體保護(hù)焊、氣體保護(hù)焊常用常用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊氬弧焊氬弧焊熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊不熔化極氬弧焊不熔化極氬弧焊不熔化極氬弧焊以高熔點(diǎn)的鈰鈰(shi)鎢棒鎢棒為電極與工件產(chǎn)生電弧，因電極能通過的電流較小，所

16、以只適合焊接6mm 以下的材料。不熔化極氬弧焊不熔化極氬弧焊由于一般情況下，有色金屬的熔點(diǎn)較鋼材低且易于氧化。焊接時(shí)，有色金屬采焊接時(shí)，有色金屬采用直流反接或交流電用直流反接或交流電源；源；鋼材則采用直流正接鋼材則采用直流正接以保護(hù)鈰鎢棒。以保護(hù)鈰鎢棒。2、氣體保護(hù)焊、氣體保護(hù)焊熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊是以連續(xù)送進(jìn)的焊絲為電極，允許較大電流通過，因此可焊接25mm以下的材料。2、氣體保護(hù)焊、氣體保護(hù)焊它是以CO2為保護(hù)氣體的電弧焊，其原理與熔化極氬弧焊相似。2、氣體保護(hù)焊、氣體保護(hù)焊優(yōu)點(diǎn)：成本低、生產(chǎn)效率高、操作性能高、質(zhì)量較好。缺點(diǎn)：易飛濺、焊縫不夠光滑、容易產(chǎn)生氣孔。CO2氣體

17、保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 3、氣焊n氣焊是利用氧氣和其他可燃?xì)怏w混合燃燒產(chǎn)生的高溫，將釬絲和焊件局部熔化，待其凝固后成為一體的焊接方法。n常見的氣焊主要是氧氣氧氣+乙炔乙炔。n特點(diǎn)：焊透性差，工件易變形n應(yīng)用：薄鋼板、有色金屬及其合金 、鑄鐵補(bǔ)焊。4、氣割n氣割使用的設(shè)備，實(shí)際上就是將焊炬換成焊炬換成為割炬為割炬后的氣焊設(shè)備。n割炬結(jié)構(gòu)與焊炬基本相同，僅是在噴嘴中噴嘴中增加了一個(gè)增加了一個(gè)通孔通孔，高壓氧氣經(jīng)此孔將燃燒狀態(tài)的氧化物吹走，形成切割口。 n 1-高壓氧 n 2-割嘴 n 3-預(yù)熱嘴n4-割焰n5- 切割口 n6-氧化渣5、等離子弧焊等離子弧等離子弧的產(chǎn)生，是由機(jī)械壓縮效應(yīng)機(jī)械壓縮效應(yīng)、熱壓

18、縮熱壓縮效應(yīng)和電磁收縮效應(yīng)效應(yīng)和電磁收縮效應(yīng)共同作用而形成的。在上述三種效應(yīng)的共同作用下，電弧被壓縮的很細(xì)，能量被高度集中，弧內(nèi)的氣體完全被電離為電子和離子。因而被稱為等離子弧焊接或切割。 6、釬焊釬焊是利用熔點(diǎn)比熔點(diǎn)比焊材要低焊材要低的材料作為填充料，將焊件連接起來的焊接方法。分類：硬釬焊硬釬焊（釬料熔點(diǎn)高于450）：銅釬焊 釬劑主要有硼砂、硼粉、氟化物、氯化物等加熱方式：氧-乙炔火焰、電阻加熱、感應(yīng)加熱等等。適合于受力較大或工作溫度較高的焊件，如冰箱銅管的焊接 。軟釬焊軟釬焊（釬料熔點(diǎn)不高于450 ）：如錫釬焊 釬劑為松香、氯化鋅溶液等n加熱方式：噴燈、烙鐵、加熱爐等。n適合于受力較小及工作溫度較低的焊件，如電子元件的焊接。 釬焊特點(diǎn)：加熱溫度較低，焊件不變形；可焊接異種材料；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)