焊接工藝基礎(chǔ)

3.5

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2焊接的基本原理3.3焊接工藝3.4金屬焊接性一、熔化焊的基本原理二、壓力焊的基本原理三、焊接檢驗(yàn)一、熔化焊的方法及工藝二、壓力焊的方法及工藝三、釬焊簡(jiǎn)介一、金屬材料的可焊性二、碳鋼及低合金鋼的焊接三、有色金屬的焊接四、異種金屬的焊接一、焊接材料的選擇二、焊接方法的選擇三、焊接接頭工藝設(shè)計(jì)四、典型焊件的工藝設(shè)計(jì)§3焊接工藝基礎(chǔ)

3.1概述11.焊接是將兩個(gè)分離的金屬通過(guò)加熱或加熱、加壓，產(chǎn)生原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用而形成永久性連接的工藝方法?！?.1概述2.焊接工藝特點(diǎn)①可將大而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分解為小而簡(jiǎn)單的坯料拼焊②可實(shí)現(xiàn)不同材料間的連接成形③可實(shí)現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)(如126×104kW核電站鍋爐)④

焊接結(jié)構(gòu)重量輕但焊接結(jié)構(gòu)是不可折卸的，更換修理部分的零部件不便，焊接易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，焊縫易產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔等缺陷引起應(yīng)力集中，降低承載能力，縮短使用壽命，甚至造成脆斷。23.焊接分類⑴熔化焊利用局部加熱，使焊件接頭處熔化并加入填充金屬，待其冷卻凝固后連接成整體的焊接方法。⑵壓力焊利用加熱或其它方法使金屬接頭處于半熔化或高塑性狀態(tài)，在足夠的壓力下產(chǎn)生塑性變形，通過(guò)原子間的結(jié)合連結(jié)金屬的方法。⑶釬焊

利用低熔點(diǎn)釬料被加熱熔化，在焊件接頭處與母材相互擴(kuò)散而形成焊接接頭的方法。3熔焊壓焊釬焊電弧焊(手弧焊、氣體保護(hù)焊、埋弧焊)電渣焊、電子束焊、激光焊等離子弧焊電阻焊、摩擦焊、超聲波焊爆炸焊、擴(kuò)散焊、高頻焊軟釬焊、硬釬焊4.焊接的應(yīng)用1)．金屬結(jié)構(gòu)的焊接如鍋爐、壓力容器、管道、橋梁、海洋平臺(tái)和起重機(jī)等，船舶、車輛、飛機(jī)、火箭的梁架和外殼。2)．機(jī)械零件的焊接機(jī)械零件的焊接如軸、齒輪、鍛模和刀具等。4一、熔化焊的基本原理1.熔化焊的本質(zhì)及特點(diǎn)①小熔池熔煉與鑄造，是金屬熔化與結(jié)晶的過(guò)程；§

3.2焊接的基本原理a）熔池的形式

b）熱影響區(qū)形成

c）熔池結(jié)晶圖3-1熔化焊過(guò)程示意圖5②

熔池存在時(shí)間短，溫度高；③冶金過(guò)程進(jìn)行不充分，氧化嚴(yán)重；④熱影響區(qū)大；⑤冷卻速度快，結(jié)晶后易生成粗大的柱狀晶。2.熔化焊的三要素三要素要求種類熱源能量要集中，溫度要高。保證金屬快速熔化，減小熱影響區(qū)電弧、等離子弧、電渣熱、電子束和激光熔池保護(hù)防止氧化，進(jìn)行脫氧、脫硫和脫磷，給熔池過(guò)渡合金元素。渣保護(hù)、氣保護(hù)渣-氣聯(lián)合保護(hù)填充金屬保證焊縫填滿及給焊縫帶入有益的合金元素，滿足機(jī)械性能等性能的要求焊芯和焊絲6①空氣在高溫下發(fā)生分解并與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)：

Fe＋O→

FeO

；Mn

＋O→

MnOSi＋2O→SiO2；2Cr＋3O→Cr2O3C＋2O

→CO2

3.熔池的冶金反應(yīng)后果：片狀氮化物和氫在熔池冷卻時(shí)形成的氣孔，引起氫脆和冷裂。后果：使Fe、C、Mn、Si、Cr等元素大量燒損，使焊縫金屬含氧量大大增加，力學(xué)性能明顯下降，尤其使低溫沖擊韌度急劇下降，引起冷脆等現(xiàn)象。②氮和氫在高溫時(shí)溶于液態(tài)金屬中，氮能與鐵反應(yīng)形成

FeN、Fe2N和Fe2N等(呈片狀)。74.焊接接頭的組織和性能(1).焊接熱循環(huán)熱影響區(qū)焊縫及熱影響區(qū)的組織

8(2).焊縫的組織和性能9

a）B/H較大b）B/H較小焊縫結(jié)晶過(guò)程焊縫的宏觀組織形態(tài)是柱狀晶，晶粒粗、成分偏析嚴(yán)重、組織不致密。但是，由于焊接是小熔池?zé)掍摚鋮s快，化學(xué)成分控制嚴(yán)格，碳、磷、硫等含量低，通過(guò)滲合金調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，使其有一定的合金元素，這樣焊縫金屬的強(qiáng)度可與母材相當(dāng)。10(3).熱影響區(qū)與熔合區(qū)的組織和性能11溫度組織特征性能特征熔合區(qū)半熔化區(qū)過(guò)熱或淬硬組織,(0.1～1mm寬)性能最差，易應(yīng)力集中過(guò)熱區(qū)＞1100℃過(guò)熱組織，晶粒粗大性能差，易產(chǎn)生裂紋正火區(qū)

850～1100℃P+F，晶粒細(xì)小性能優(yōu)于母材部分相變區(qū)700～850℃P+F，F(xiàn)晶粒大小不均性能略差低碳鋼熔合區(qū)與熱影響區(qū)的組織和性能12易淬火鋼：熱影響區(qū)為淬火區(qū)(＞AC3),部分淬火區(qū)(AC1～

AC3)；由于焊后冷卻速度快，易產(chǎn)生淬硬組織。合金調(diào)質(zhì)鋼(焊前)：熱影響區(qū)為淬火區(qū)、部分淬火區(qū)和軟化區(qū)(＜AC1)；淬火區(qū)機(jī)械性能嚴(yán)重下降，易引起冷裂紋。改善焊接熱影響區(qū)組織性能的方法①碳素鋼與低合金鋼構(gòu)件，采用焊后正火處理。②對(duì)焊后不能熱處理的金屬材料或構(gòu)件，通過(guò)正確選擇焊接方法與焊接工藝來(lái)減少焊接熱影響區(qū)的范圍。135.焊接應(yīng)力與變形1).

焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因

§

3.2焊接的基本原理縱向應(yīng)力橫向應(yīng)力142).

焊接變形的基本形式153).

焊接應(yīng)力與變形的防止①焊縫不要有密集交叉，截面和長(zhǎng)度也要盡可能小，以減小焊接局部加熱，從而減少焊接應(yīng)力；②

選擇合理的焊接次序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應(yīng)力；

★焊接應(yīng)力的防止焊接順序?qū)附討?yīng)力的影響16③采用小線能量，多層焊，也可減少焊縫應(yīng)力。④焊前預(yù)熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應(yīng)力。⑤當(dāng)焊縫還處在較高溫度時(shí)，錘擊焊縫使金屬伸長(zhǎng)，也能減少焊接殘余應(yīng)力。⑥

焊后進(jìn)行消除應(yīng)力的退火可消除殘余應(yīng)力。

⑦可以用機(jī)械法來(lái)消除應(yīng)力，如加壓和振動(dòng)等17★.

焊接變形的防止①

焊縫不要有密集交叉，截面和長(zhǎng)度也要盡可能小，以減少焊接局部加熱，從而減少焊接變形；

對(duì)稱坡口

焊縫對(duì)稱布置18Y形坡口對(duì)接焊的反變形法焊前焊后③采用高能量密度的熱源(如等離子弧、電子束等),采用小線能量,采用分段倒退焊和采用多層多道焊,都能減少焊接變形。分段退焊方法在長(zhǎng)焊縫中的應(yīng)用②

采用反變形方法；19④采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產(chǎn)生焊接變形，但這樣會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，如采用定位焊組裝也可防止焊接變形；⑤焊前預(yù)熱，焊接過(guò)程中采用散熱措施，錘擊還處在高溫的焊縫等都能減少焊接變形；⑥常采用機(jī)械矯正法和火焰矯正法矯正已產(chǎn)生的變形。20焊接缺陷主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等。這些缺陷減少焊縫截面，降低承載能力，產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂紋，降低疲勞強(qiáng)度，易引起構(gòu)件破裂,導(dǎo)致脆斷。其中危害最大的是焊接裂紋和氣孔。常見(jiàn)焊接缺陷6.焊接缺陷及其防止§

3.2焊接的基本原理21二、壓力焊的基本原理§

3.2焊接的基本原理

壓力焊是指通過(guò)加熱等手段使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，加壓使其產(chǎn)生塑性變形、再結(jié)晶和擴(kuò)散等作用,使兩個(gè)分離表面的原子接近到晶格距離(0.3～0.5nm)，形成金屬鍵，從而獲得不可拆卸接頭的一類焊接方法。壓力焊可分為：冷壓焊、擴(kuò)散焊和熱壓焊。1.擴(kuò)散焊的熱源與接頭形成

擴(kuò)散焊通常要將焊件整體加熱到低于焊件材料固相線的某一溫度，并長(zhǎng)時(shí)間加壓保溫，通過(guò)接觸面附近的塑性變形、再結(jié)晶和擴(kuò)散形成焊接接頭。

221)

熱源采用感應(yīng)加熱熱源，熱源功率為：

N=1.06WCT/t1

（KW）式中：W--加熱部分重量(kg);T--溫升(K)；

C--比熱(KW·h/kg·K)；t1--加熱時(shí)間(h)。

焊接溫度T溫度(T/℃),壓力(P/MPa)焊接壓力P出爐溫度T1時(shí)間(t/h)t1tp2tp1t2擴(kuò)散焊的工藝曲線示意圖232)

接頭的形成★固態(tài)擴(kuò)散焊過(guò)程示意圖如下：c)擴(kuò)散-界面推移階段a)室溫裝配狀態(tài)b)變形-接觸階段d)界面和孔洞消失階段24★瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊過(guò)程示意圖如下：a)夾層材料裝夾b)液相生成c)等溫凝固d)均勻化252.熱壓焊的熱源與接頭形成常用熱壓焊熱源的大小特性和應(yīng)用1)

熱源表達(dá)式主要影響因素特性應(yīng)用電阻Q=0.24I2Rt外因是電流和通電時(shí)間；內(nèi)因是電阻包括焊件電阻和接觸電阻。功率大，效率高，控制方便；熱源在兩焊件結(jié)合面內(nèi),隔絕了空氣，無(wú)須保護(hù)焊縫。點(diǎn)焊、縫焊、凸焊、對(duì)焊等。不適合電阻太小的材料。摩擦外因是摩擦力、摩擦速度和摩擦?xí)r間，內(nèi)因是焊接材料的摩擦系數(shù)。節(jié)能、效率高，有清理待焊部位的作用，不適合摩擦系數(shù)太小的材料。主要用于慣性摩擦焊、攪拌摩擦縫焊。26常用熱壓焊熱源的大小特性和應(yīng)用(續(xù))表達(dá)式影響因素特性應(yīng)用超聲E=63H3/2t3/2外因是超聲頻率,振幅和時(shí)間，內(nèi)因是焊件的硬度和厚度。節(jié)能、效率高，熱源在兩焊件結(jié)合面內(nèi)，隔絕了空氣，無(wú)須保護(hù)焊縫。點(diǎn)焊、縫焊非導(dǎo)電材料和硬度較高及脆性材料。爆炸Q=ηpCGV外因是炸藥裝載量，內(nèi)因焊件材料比重和焊接部位金屬的體積。節(jié)能、效率高，熱源在兩焊件結(jié)合面內(nèi)，沖擊變形塑性流動(dòng)量大，隔絕了空氣，無(wú)須保護(hù)焊縫。異種材料的大面積焊接，復(fù)合板和管的制造。27

a)初始接觸階段b)塑性變形階段c)再結(jié)晶形成統(tǒng)一晶粒熱壓焊接頭的形成過(guò)程示意圖2)

接頭的形成3.擴(kuò)散焊和熱壓焊接頭的組織與性能擴(kuò)散焊接頭的組織為等軸晶粒，與母材一致；無(wú)熱影響區(qū)。接頭性能與母材完全一樣。熱壓焊接頭的組織為再結(jié)晶組織，接觸面附近晶粒細(xì)??；熱影響區(qū)為正火區(qū)，晶粒細(xì)小。接頭性能優(yōu)于母材。28三、焊接檢驗(yàn)§

3.2焊接的基本原理1.焊接檢驗(yàn)過(guò)程焊前檢驗(yàn)自檢驗(yàn)(工序之間)成品檢驗(yàn)原材料檢驗(yàn)其它的核驗(yàn)用肉眼或低倍數(shù)(小于20倍)放大鏡檢查焊縫區(qū)有否可見(jiàn)的缺陷，如表面氣孔、咬邊、未焊透、裂縫等，并檢查焊縫外形及尺寸是否合乎要求。外觀檢驗(yàn)合格以后，才能進(jìn)行其它方法檢驗(yàn)。2.外觀檢驗(yàn)293.無(wú)損檢驗(yàn)磁粉檢驗(yàn)著色檢驗(yàn)超聲波檢驗(yàn)χ射線和γ射線檢驗(yàn)30§

3.3焊接工藝一、熔化焊的方法及工藝1.埋弧焊1).埋弧焊的原理及特點(diǎn)31埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)生產(chǎn)率高：其生產(chǎn)率比手弧焊提高5～10倍；焊接質(zhì)量好:焊縫內(nèi)氣孔、夾渣少，焊縫美觀；③成本低：因焊接電流大、熔深大,小于20mm厚的焊件可不開(kāi)坡口，可節(jié)省更換焊條的時(shí)間和焊條頭的浪費(fèi),未熔化的焊劑可回收使用。④勞動(dòng)條件好：看不到弧光,煙霧也少,勞動(dòng)強(qiáng)度低。⑤適應(yīng)性差：只適合平焊直線長(zhǎng)焊縫和較大直徑的環(huán)形焊縫，不能焊小于6mm的鋼板。⑥焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格322)

埋弧焊的工藝(1)焊前準(zhǔn)備開(kāi)坡口

?裝引弧板和熄弧板Ⅰ型坡口：S≤14mmY/U型坡口：S＝14～22mm雙Y/U型坡口：S＝22～50mm坡口型式引弧板引出板33(2)平板對(duì)接焊(3)環(huán)焊縫圓形件埋弧焊縱縫e焊件滾輪架e焊絲環(huán)縫a)雙面焊b)打底焊c）采用墊板d)采用鎖底坡口e)水冷銅板平板對(duì)接焊工藝進(jìn)水管出水管34埋弧焊主要用于壓力容器的環(huán)縫焊和直縫焊，鍋爐冷卻壁的長(zhǎng)直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機(jī)械(行車)和冶金機(jī)械(高爐爐身)的焊接。

3)

埋弧焊的應(yīng)用352.

其它熔化焊方法及工藝氬弧焊及其特點(diǎn)136(2)熔化極氬弧焊以連續(xù)送進(jìn)的金屬絲做電極并填充焊縫,可采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊,可選較大的焊接電流,適焊厚25mm以下的焊件。(1)鎢極氬弧焊電極常用釷鎢棒或鈰鎢棒做,焊接時(shí)鎢棒僅有少量損耗。焊接電流不能過(guò)大，只能焊4mm以下的薄板。焊鋼材板：直流正接法；焊鋁、鎂合金：直流反接法或用交流電源焊接。37

(3)氬弧焊的特點(diǎn)

1)焊接過(guò)程無(wú)冶金反應(yīng)，焊接質(zhì)量好，適用焊非鐵金屬和各種合金鋼；

2)電弧熱量集中，熔池小，熱影響區(qū)小，故焊后變形?。?/p>

3)電弧穩(wěn)定，金屬飛濺少，焊縫無(wú)熔渣、美觀；

4)可全方位焊接，且明弧操作，便于觀察、控制和調(diào)整；

5)氬氣成本高，一般情況下不采用。38

(4)鎢極脈沖氬弧焊新工藝焊接時(shí)，電流的幅值按一定的頻率由高到低周期的變換，其電流波形如圖4-12。高值脈沖電流時(shí)形成熔池、低值基本電流時(shí)加熱少、熔池凝固。39鎢極脈沖氬弧焊的特點(diǎn)為：1)焊縫熔化凝固易于控制,避免薄件燒穿,適于焊

0.1～5mm的鋼材或鋼管,能實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，保證根部焊透；2)適合于各種空間位置焊接，易于實(shí)現(xiàn)全位置動(dòng)化；3)焊接規(guī)范容易調(diào)節(jié)，可減少裂紋傾向和焊接變形；4)焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，接頭機(jī)械性能高于普通氬弧焊。40(1)

焊接過(guò)程CO2氣體保護(hù)焊241(2)CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)a)CO2氣體來(lái)源廣、價(jià)格低，其焊接成本只有埋弧自動(dòng)焊和手弧焊的40%～50%；b)CO2保護(hù)焊焊縫含氫量低，抗裂性好；電弧集中，熱影響區(qū)小，變形和裂紋傾向小；c)焊接時(shí)電流密度大，熔深大，焊接速度快，無(wú)清渣過(guò)程，故生產(chǎn)率高；d)可進(jìn)行全方位的焊接，可焊1mm左右厚的薄鋼板，常用于焊30mm以下的低碳鋼和低合金鋼的焊接；e)CO2是氧化性保護(hù)氣體，焊接時(shí)液滴飛濺大，焊縫不夠平滑，只能采用直流電焊接。42(1)電渣焊工藝過(guò)程3電渣焊43(2)電渣焊的特點(diǎn)①生產(chǎn)率高：適用于焊厚40mm以上的結(jié)構(gòu)焊接,且一次焊成。②焊縫缺陷少：不易產(chǎn)生氣孔、夾渣和裂紋等缺陷。③成本低：省電和省熔劑。④焊件需正火熱處理44(1)焊接過(guò)程

等離子弧焊445①等離子弧能量密度大(105～106w/cm2)，弧柱溫度高(20000K)，穿透能力強(qiáng)，可單面焊接雙面成形；②焊接電流小到0.1A，等離子弧仍能保持良好的挺直性和方向性，可焊厚度為0.025mm的金屬箔材；③焊接速度快，生產(chǎn)率高，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊縫質(zhì)量高。④可焊接難熔、易氧化和熱敏感性強(qiáng)的材料，如鉬、鎢、鈦、鎳等合金和雙金屬焊接；⑤焊接設(shè)備復(fù)雜，氣體消耗量大，宜在室內(nèi)焊接。(2)

焊接特點(diǎn)46

激光焊是利用激光通過(guò)聚焦后產(chǎn)生的光斑,將光能轉(zhuǎn)化為熱能,使金屬熔化形成焊接接的方法。固體激光器→脈沖激光焊氣體激光器→連續(xù)激光焊激光焊147激光焊的特點(diǎn)：①能量密度大(1013W/cm2)，熱量集中，焊接時(shí)間短，生產(chǎn)率高，而且熱影響區(qū)小，變形小，可焊精密零件和熱敏感材料；②激光能量釋放極其迅速,被焊材料不易氧化,可直接在大氣中焊接；③可對(duì)一般焊接方法難以接近的部位進(jìn)行焊接和對(duì)內(nèi)部金屬進(jìn)行焊接；④可焊接異種金屬材料，和金屬與非金屬的焊接。48二、壓力焊的方法及工藝1.電阻焊§

3.3焊接工藝壓力焊利用加熱或其它方法使金屬接頭處于半熔化或高塑性狀態(tài)，在足夠的壓力下產(chǎn)生塑性變形，通過(guò)原子間的結(jié)合連結(jié)金屬的方法。電阻焊利用電流通過(guò)焊件接觸面所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到高塑性或半熔化狀態(tài)，并在一定的壓力下結(jié)晶凝固形成焊接接頭的方法。它需采用大電流、低電壓的大功率電源。其基本形式有點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊。

特點(diǎn)：的生產(chǎn)率高，焊接變形小，不需要填充金屬，勞動(dòng)條件好，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。但焊接設(shè)備復(fù)雜，耗電量大，對(duì)焊件厚度和接頭形式有一定限制,常適用于大批量生產(chǎn)。491).

點(diǎn)焊

50

點(diǎn)焊時(shí)電流會(huì)產(chǎn)生分流(I1=K/L)現(xiàn)象，即有一部分電流通過(guò)已焊好的焊點(diǎn)，使焊接電流減少而影響焊接質(zhì)量。焊件厚度越大，材料導(dǎo)電性越好，則分流現(xiàn)象越嚴(yán)重。因此兩焊點(diǎn)間有一最小間距(見(jiàn)下表)。分流現(xiàn)象51工件厚度0.30.50.81.01.21.52.02.53.03.54.0焊點(diǎn)最小距離710111213141820242832結(jié)構(gòu)鋼點(diǎn)焊的焊點(diǎn)間最小距離(mm)★點(diǎn)焊接頭形式52★點(diǎn)焊的應(yīng)用主要適用于汽車、飛機(jī)、機(jī)車、電子儀表和日常生活等生產(chǎn)部門的薄板結(jié)構(gòu)(≤4mm)和鋼筋構(gòu)件。★點(diǎn)焊工藝參數(shù)(電流、壓力和時(shí)間)強(qiáng)規(guī)范:大電流/短時(shí)間。薄板和導(dǎo)熱性好的金屬的焊接，不同厚度或不同材料及多層薄板的點(diǎn)焊。弱規(guī)范:小電流/長(zhǎng)時(shí)間稱為。用于厚板和易淬火鋼的點(diǎn)焊。

53

縫焊的電極是一對(duì)旋轉(zhuǎn)的圓盤(滾輪)，焊件在滾輪間一邊隨滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)而送進(jìn)，一邊受壓通過(guò)脈沖電流，得到連續(xù)的相互重疊的焊點(diǎn)組成的焊縫。縫焊時(shí)焊點(diǎn)互相重疊，焊件密封性好，但分流現(xiàn)象嚴(yán)重，故縫焊需要的焊接電流較點(diǎn)焊高出50%～100%，焊件厚度≤3mm。一般采取連續(xù)送進(jìn)、間斷通電的操作。2).

縫焊

543).

對(duì)焊對(duì)焊是用對(duì)接的方式，在整個(gè)接觸面上通電產(chǎn)生電阻熱使焊件連接在一起的焊接方法。根據(jù)焊接過(guò)程的不同，可分為電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。552.其他壓焊的方法及工藝其他壓焊方法包括摩擦焊、超聲波焊、擴(kuò)散焊和爆炸焊；它們的工藝原理、方法、特點(diǎn)及應(yīng)用列于表3-10中。(自學(xué)內(nèi)容)56

釬焊是將熔點(diǎn)比焊件低的釬料加熱熔化后滲入固態(tài)焊件間的間隙內(nèi)，將焊件連接起來(lái)的焊接方法。根據(jù)釬料的熔點(diǎn)不同釬焊可分為硬釬焊和軟釬焊。1.硬釬焊

釬料熔點(diǎn)高于450℃，接頭強(qiáng)度較高(＞200MPa)，主要用于受力較大或工作溫度較高的工件。常用的釬料有銅基、銀基和鎳基合金等。熔劑為硼砂、硼酸、氯化物和氟化物的各種組成物。主要用于受力較大的鋼材、銅合金構(gòu)件的焊接和刀具、工具的焊接。三、釬焊簡(jiǎn)介§

3.3焊接工藝572.軟釬焊

釬料低于450℃，接頭強(qiáng)度低(≤100MPA)，主要用于受力較小或工作溫度較低的工件。常用釬料是錫鉛合金(焊錫)。熔劑是松香、氯化鋅或氯化銨溶液。軟釬焊廣泛用于受力不大的鋼結(jié)構(gòu)、銅合金構(gòu)件和儀表、導(dǎo)電元件的焊接。

釬焊加熱方式有烙鐵加熱、火焰加熱、電阻加熱、爐內(nèi)加熱和鹽浴加熱等，其中烙鐵加熱溫度低，只適合軟釬焊。583.釬焊特點(diǎn)①工件加熱溫度較低，組織和性能變化很小，變形也小。接頭光滑平整，工件尺寸精確。②可焊接性能差異很大的異種金屬,對(duì)工件厚度無(wú)限制。③對(duì)工件整體加熱時(shí)，可同時(shí)釬焊由多條焊縫組成的復(fù)雜形狀構(gòu)件，生產(chǎn)率高。④釬焊設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)投資費(fèi)用少。59§3.4金屬焊接性

一、金屬材料的可焊性焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出“好焊”和“不好焊”的差別。材料的焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法、焊接材料與焊接工藝(包括預(yù)熱和熱處理等)，其焊接性可能有很大的差別，如鈦及其合金的焊接。1.可焊性概念60工藝焊接性主要指焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)各種裂紋的可能性；金屬材料這兩方面的可焊性通過(guò)估算和試驗(yàn)方法來(lái)確定。工業(yè)上應(yīng)用的絕大多數(shù)金屬材料都是可焊的，只是焊接的難易程度不同而已。

使用焊接性主要指焊接接頭在使用中的可靠性，包括焊接接頭的機(jī)械性能及其它特殊性能(如耐熱、耐蝕性能等)。61①W(CE)＜0.4%時(shí)，鋼材塑性良好,淬硬傾向不明顯,焊接性良好；②W(CE)=0.4%～0.6%時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性較差；③

W(CE)＞0.6%時(shí)，鋼材塑性較低,淬硬傾向很強(qiáng),焊接性不好。2.鋼材可焊性的估算W(CE)=(WC

+

++)×100%WMn

6WNi+WCu15WCr+WMo+WV5鋼材可焊性主要受化學(xué)成分的影響,其中碳最明顯,其它元素的影響可折合成碳的影響,常用碳當(dāng)量W

(CE)估算被焊鋼材的可焊性。62二、碳鋼及低合金鋼的焊接

1.

碳鋼的焊接★低碳鋼的含碳量少，焊接性良好。焊接過(guò)程中不需要任何特殊的工藝措施，幾乎所有的焊接方法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭?！?.4金屬焊接性

★中碳鋼隨著碳含量的增加焊接性變差，產(chǎn)生淬硬組織和裂紋的傾向增大。應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行預(yù)熱(W(CE)＜0.45%時(shí)，150℃～250℃，W(CE)＞0.45%時(shí)，150℃～250℃)，并采用選用抗裂性能好的低氫型焊條，采用細(xì)焊條、小電流開(kāi)坡口多層焊、焊后緩冷和去應(yīng)力退火等工藝。632.

低合金鋼的焊接當(dāng)?shù)秃辖痄摰腤(CE)＜0.4%時(shí)，焊接性良好。在室溫下的焊接性與低碳鋼接近。當(dāng)?shù)秃辖痄摰腤(CE)=0.4%～0.6%時(shí)，焊接性較差，易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋；焊前一般需預(yù)熱，焊接時(shí)工藝措施要求嚴(yán)格，選用低氫焊條及焊后進(jìn)行退火處理，以避免產(chǎn)生裂紋和變形?！锔咛间摰暮附有秃懿?，一般只對(duì)高碳鋼工件進(jìn)行焊補(bǔ)，而不進(jìn)行結(jié)構(gòu)焊接。64三、鑄鐵的補(bǔ)焊1.鑄鐵的焊接性

鑄鐵碳、硅含量高，塑性很差，屬于焊接性很差的材料?；静豢紤]作為焊接結(jié)構(gòu)件,只是對(duì)鑄造生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的一些鑄造缺陷或在使用過(guò)程中鑄件產(chǎn)生的局部破損進(jìn)行焊補(bǔ)和修復(fù)。鑄鐵件的焊補(bǔ)和修復(fù)常用手弧焊和氣焊，焊補(bǔ)方法分為熱補(bǔ)焊和冷補(bǔ)焊?！?.4金屬焊接性

652.鑄鐵焊接差的原因①熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織和淬火組織;②鑄鐵因強(qiáng)度低、塑性差，焊接時(shí)極易產(chǎn)生裂紋;③鑄鐵因碳、硅含量高，焊接時(shí)極易產(chǎn)生CO、

CO2和熔渣，易產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷;④鑄鐵熔化后，流動(dòng)性好，只適合平焊。66四、有色金屬的焊接1.有色金屬的焊接性差的因?yàn)棰偃菀籽趸谖鼩庑源螈蹖?dǎo)熱系數(shù)大④線膨脹系數(shù)大§3.4金屬焊接性

2.鋁及鋁合金的焊接常用氬弧焊、氣焊、點(diǎn)焊、縫焊和釬焊。

氬弧焊是焊接鋁及鋁合金較好的方法，焊接時(shí)可不用焊劑，但氬氣純度要求大于99.9%

。673.銅及銅合金的焊接

焊接方法焊絲熔劑氬弧焊、氣焊碳弧焊、釬焊紫銅磷青銅硼砂和硼酸(紫銅或錫青銅)氯化鹽和氟化鹽(鋁青銅)68五、異種金屬的焊接§3.4金屬焊接性

兩種金屬本身的物理化學(xué)性能差異和力學(xué)等性能的差異使異種金屬的焊接比同種金屬難得多。1.異種金屬的焊接性分析1)冶金學(xué)互溶性冶金學(xué)互溶性即結(jié)晶化學(xué)性的差異(它包括晶格結(jié)構(gòu)、原子半徑、原子的電子結(jié)構(gòu)等方面)?；ト苄匀Q兩種金屬液態(tài)/固態(tài)的互溶性和焊接時(shí)產(chǎn)生金屬間化合物(中間相)的可能性。在選擇材料搭配時(shí)，首先要滿足互溶性。純鉛和銅，鐵與鎂，鐵與鉛等因互溶性差而不好焊接。692)物理性能的差異

金屬的物理性能主要是熔化溫度，膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)和電阻率等。它們的差異將影響焊接的熱循環(huán)過(guò)程和結(jié)晶條件，增加焊接應(yīng)力，降低接頭質(zhì)量，使焊接困難。

2.異種金屬的焊接方法1)熔焊常用手弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等方法。熔焊時(shí)主要控制稀釋率和中間相的產(chǎn)生。70控制稀釋率控制中間相激光焊/電子束焊等離子弧焊等高能度熱源減少熔深間接電弧/擺動(dòng)焊絲帶狀電極/附加焊絲縮短高溫停留時(shí)間

對(duì)一些熔合不理想的金屬，可通過(guò)增加過(guò)渡層金屬，使其能更好地熔合在一起。堆焊隔離層采用采用712)壓焊

大多數(shù)壓焊方法都只是將被焊金屬加熱至塑性狀態(tài)或甚至不加熱，而施加一定壓力為基本特征。用壓焊焊接異種金屬具有一定的優(yōu)越性。①只熔化異種金屬交界表面(閃光焊和摩擦焊)；②因加熱溫度很低，基本不產(chǎn)生中間相；③因稀釋而引起的焊縫金屬性能的變化微不足道。只要接頭形式允許,采用壓焊焊接異種金屬是理想的選擇。(點(diǎn)焊/縫焊/超聲波焊···搭接接頭；摩擦焊···旋轉(zhuǎn)體工作面；爆炸焊···大截面

)72設(shè)計(jì)焊接件時(shí),不僅要考慮到焊件的使用性能，還要考慮焊件結(jié)構(gòu)的工藝性能，使焊件生產(chǎn)簡(jiǎn)便、質(zhì)量?jī)?yōu)良、成本低廉。焊件結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)包括結(jié)構(gòu)材料的選擇、接頭形式、焊縫布置等方面。一、焊接件材料的選擇

1.盡量選用可焊性好的材料①

C＜0.25%的低碳鋼或CE＜0.4%的低合金鋼。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡(jiǎn)單。②盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼含氣量低，特別是含H2和O2量低，可防止氣孔和裂紋等缺陷?！?.5焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)732.

異種金屬焊接時(shí)焊縫應(yīng)與低強(qiáng)度金屬等強(qiáng)度，而工藝應(yīng)按高強(qiáng)度金屬設(shè)計(jì)3.

盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以減少焊縫數(shù)量、簡(jiǎn)化焊接工藝，還可以增加結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。741．生產(chǎn)單件鋼結(jié)構(gòu)件①δ＜3

mm，焊縫較短應(yīng)選用CO2焊。②δ＝3～10

mm，強(qiáng)度較低，且焊縫較短應(yīng)選用手弧焊。③

δ＞10

mm，焊縫為長(zhǎng)直焊縫或環(huán)焊縫應(yīng)選用埋弧焊。二、焊接方法的選擇2.

生產(chǎn)大批鋼結(jié)構(gòu)件①δ＜3

mm,無(wú)密封要求選點(diǎn)焊，有密封要求選縫焊。②δ＝3～10mm,長(zhǎng)直焊縫或環(huán)焊縫，選CO2自動(dòng)焊。③δ＞10mm，長(zhǎng)直焊縫和環(huán)焊縫，選埋弧焊或電渣焊?！?.5焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)75三、焊縫的布置1.焊縫的位置應(yīng)便于