焊接工藝學(xué)第三單元模板

第三章金屬連接及切割工藝3.1焊接工藝焊接是“經(jīng)過(guò)將材料加熱到焊接溫度、加壓或不加壓，或僅經(jīng)過(guò)加壓，使用或不使用填充材料而將金屬或非金屬在局部接合過(guò)程”，接合即“連接在一起”。手工電弧焊（SMAW）定義：就是我們通常所說(shuō)“手把焊”，它是經(jīng)過(guò)帶藥皮焊條和被焊金屬間電弧將被焊金屬加熱，從而達(dá)成焊接目標(biāo)。焊條藥皮不一樣造成了不一樣焊條種類(lèi)，焊條藥皮有以下五種作用：保護(hù)——藥皮分解后產(chǎn)生氣體為熔融金屬提供保護(hù)。脫氧——藥皮為焊劑去除氧氣和其它氣體。合金化——藥皮為焊縫提供合金化元素。電離——藥皮改善電特征以增強(qiáng)電弧穩(wěn)定性。保溫——凝固焊渣在焊縫金屬上覆蓋降低了焊縫金屬冷卻速度（次要影響）。EXXXX：E代表焊條。前二個(gè)數(shù)字代表熔敷金屬最小抗拉強(qiáng)度，單位為千磅每平方英寸。接下來(lái)數(shù)字代表焊條可焊位置。數(shù)字“1”表示焊條可用于任何焊接位置，數(shù)字“2”表示熔融金屬流動(dòng)性很好，只能用于平焊或角焊縫橫焊，數(shù)字“4”表示焊條可用于立向下焊，數(shù)字“3”不再使用。最終一個(gè)數(shù)字表示焊條藥皮組成和性能，藥皮決定了可焊性和推薦電流類(lèi)別，AC（交流），DCEP（直流反接）或DCEN（直流正接）。焊條最終一個(gè)數(shù)字為“5”、“6”和“8”，表示其為“低氫焊條”。大多數(shù)規(guī)范均要求低氫焊條在拆封后放入溫度不低于250F（120C）烘箱中。手工電弧焊優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：第一，設(shè)備簡(jiǎn)單而廉價(jià)，這就使得手工電弧焊很輕便。第二，攜帶方便。第三，焊接工藝被認(rèn)為是萬(wàn)能。缺點(diǎn)：1.不足是焊接速度2.是影響生產(chǎn)率產(chǎn)生缺點(diǎn)：未熔合、未焊透、裂紋、咬邊、焊瘤、焊縫尺寸不對(duì)和不妥焊縫斷面。氣體保護(hù)電弧焊（GMAW）定義：氣體保護(hù)電弧焊是經(jīng)過(guò)焊槍連續(xù)不停送絲，由焊絲和工件之間產(chǎn)生電弧熱量將母材和焊絲熔化，從而達(dá)成焊接目標(biāo)。分類(lèi)：射流過(guò)渡、熔滴過(guò)渡、脈沖過(guò)渡和短途經(jīng)渡。ERXXS-X：ER代表焊絲既可用作電極，也可用作填充金屬，或僅用作填充金屬（對(duì)其它焊接工藝而言）。二到三個(gè)數(shù)字表示焊縫金屬最小抗拉強(qiáng)度，單位為千磅每平方英寸。所以，和手工電弧焊一樣，“70”就表示填充金屬最小抗拉強(qiáng)度為70,000磅每平方英寸（PSI）。字母S表示為實(shí)芯焊絲，連字符后最終一個(gè)數(shù)字表示電極化學(xué)成份，說(shuō)明了其操作特征和焊縫性能。經(jīng)典氣體保護(hù)電弧焊電極均增加脫氧劑如錳、硅和鋁等，從而避免了氣孔發(fā)生。射流過(guò)渡被認(rèn)為熱量最高，接下來(lái)是脈沖過(guò)渡、熔滴過(guò)渡，最終是短途經(jīng)渡。優(yōu)點(diǎn)：第一，每小時(shí)金屬熔敷量，這極大地降低了勞動(dòng)力成本。第二，潔凈工藝，這關(guān)鍵歸功于沒(méi)有使用焊劑。第三，可見(jiàn)性。因?yàn)闆](méi)有焊渣，焊工能夠很輕易地觀(guān)察電弧和熔池情況，從而改善控制。缺點(diǎn)：第一，母材過(guò)臟，會(huì)產(chǎn)生氣孔。第一，GMAW還對(duì)氣流和風(fēng)尤其敏感，它們會(huì)將保護(hù)氣體吹開(kāi)，留下未保護(hù)金屬。第二，設(shè)備要求比手工電弧焊設(shè)備復(fù)雜。藥芯焊絲電弧焊(FCAW)EXXT-X：第一位數(shù)字表示焊縫熔敷金屬抗拉強(qiáng)度，單位是10000磅/英寸2，如“7”表示焊縫熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最少為70,000psi.第二個(gè)數(shù)字是“0”或“1”?！?”表示這種焊絲只適適用于平焊或角焊縫橫焊，而“1”說(shuō)明該焊絲可用于全部位置。接下來(lái)一位是字母“T”，它表示管狀焊絲。然后是一橫線(xiàn)和一個(gè)數(shù)字，數(shù)字表示按焊縫熔敷金屬化學(xué)成份進(jìn)行特定分類(lèi)，電流類(lèi)型，極性，是否需要保護(hù)氣體，和其它用于分類(lèi)特定信息。后綴G和GS分別表示多道焊和單道焊。優(yōu)點(diǎn)：第一，它能提供很高生產(chǎn)效率，即單位時(shí)間內(nèi)所熔敷焊縫金屬量第二，。該工藝還被分類(lèi)為大熔深弧焊，這有利于降低熔合性缺點(diǎn)可能性第三，因?yàn)樵摲椒P(guān)鍵用于半自動(dòng)工藝，其操作技能要求遠(yuǎn)低于手工方法要求第四，F(xiàn)CAW適合工地焊接，在現(xiàn)場(chǎng)，風(fēng)使得保護(hù)氣體流失缺點(diǎn)：第一，焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量煙第二，在層間清理不妥或操作技術(shù)不妥時(shí)，會(huì)有焊渣殘留在焊縫金屬中可能性。第三，焊接速度要足夠快，以保持電弧在熔池前緣鎢極氬弧焊（GTAW）“E”開(kāi)頭表示電極。接下來(lái)字母“W”是鎢化學(xué)符號(hào)。然后是字符數(shù)字，它們表示合金類(lèi)型。優(yōu)點(diǎn)：第一，能焊幾乎全部材料。第二，它特有清潔和操作可控特征，使它成為苛刻條件下應(yīng)用首選第三，焊縫含有很高質(zhì)量和優(yōu)異外觀(guān)質(zhì)量缺點(diǎn)：第一，GTAW是全部可選擇焊接方法中最慢第二，在它產(chǎn)生潔凈焊縫熔敷時(shí)，它卻對(duì)污染許可程度很低夾鎢產(chǎn)生原因第三,夾鎢1.鎢極端部和熔化金屬接觸；2.填充材料和熱電極端部接觸；3.電極端部被飛濺污染；4.電流過(guò)大超出了電極規(guī)格和型號(hào)限制；5.電極伸出夾頭過(guò)大，超出了正常距離，造成電極過(guò)熱；6.電極夾頭夾緊不妥；7.保護(hù)氣體流量不妥或過(guò)大風(fēng)造成電極端部氧化；8.電極有缺點(diǎn)，如開(kāi)裂、裂紋；9.使用了錯(cuò)誤保護(hù)氣體；和10.電極端部打磨不妥。埋弧焊(SAW)定義：SAW用實(shí)芯焊絲連續(xù)送進(jìn)，焊絲產(chǎn)生電弧完全被顆粒狀焊劑層所覆蓋；所以被命名成“埋弧”焊。FXXX-EXXX：依據(jù)所給定焊接條件，在所表示焊劑焊絲匹配下，焊縫金屬最小拉伸強(qiáng)度，以10,000psi遞增。表示試驗(yàn)時(shí)熱處理狀態(tài)：A為焊態(tài)，P為焊后熱處理態(tài)。焊后熱處理時(shí)間及溫度按要求。表示焊縫金屬?zèng)_擊強(qiáng)度能夠達(dá)成或超出20ft-lb(27J)最低溫度。E指是實(shí)芯焊絲；EC指是復(fù)合焊絲L(低)，M（中）或H（高）錳含量，或C（復(fù)合焊絲）優(yōu)點(diǎn)：第一，高熔敷效率。第二，比其它部分焊接方法產(chǎn)生更少煙缺點(diǎn)：第一，只能在焊劑能夠被支撐在焊接接頭位置進(jìn)行焊接第二，是它可能需要很多工具工裝和變位設(shè)備第三，假如電弧方向不妥，則會(huì)產(chǎn)生未熔合等離子焊(PAW)優(yōu)點(diǎn)：第一，它能提供很集中熱源。缺點(diǎn)：第一，PAW被局限在焊接1英寸及以下厚度材料第二，PAW操作人員技能要求更高。電渣焊（ESW）ESW一個(gè)有趣特征是ESW不屬于弧焊工藝。ESW用于很厚材料焊接。優(yōu)點(diǎn)；第一，ESW關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于它高熔敷效率。第二，另一個(gè)好處是對(duì)接頭不需要作尤其處理。缺點(diǎn)：ESW關(guān)鍵局限是花大量時(shí)間來(lái)進(jìn)行設(shè)置和準(zhǔn)備工作。假如焊劑潮濕或一個(gè)水冷滑塊缺水，會(huì)產(chǎn)生大量氣孔。因?yàn)殡娫腹に囘^(guò)程和鑄造工藝在很多方面類(lèi)似，所以焊縫金屬收縮會(huì)引發(fā)中心裂紋。另外，因?yàn)楫a(chǎn)生大量熱量，會(huì)引發(fā)焊縫金屬晶粒粗大。粗大晶粒會(huì)造成焊縫機(jī)械性能下降。氧乙炔焊（OWA）這種工藝能夠認(rèn)為是一個(gè)化學(xué)焊接方法。用于OAW填充材料標(biāo)識(shí)系統(tǒng)很簡(jiǎn)單。如兩個(gè)例子RG-45和RG-60?！癛”代表焊絲，“G”代表氣體，45和60代表熔敷金屬最低抗拉強(qiáng)度，單位千磅每平方英寸(psi)。這么，45代表焊縫金屬抗拉強(qiáng)度最少為45,000psi。優(yōu)點(diǎn)：第一，十分廉價(jià)并能夠做成便攜式。缺點(diǎn)：第一，火焰不能提供如電弧那樣集中熱源。第二，OAW需要很高操作技能以取得良好結(jié)果。螺柱焊（SW）SW被認(rèn)為是一個(gè)弧焊工藝，因?yàn)楹附訜崃渴怯陕葜突闹g電弧產(chǎn)生。優(yōu)點(diǎn)：第一，焊接過(guò)程是由連接在槍上控制器控制，所以，當(dāng)控制部分設(shè)置完成后，對(duì)操作人員技能要求很低。第二，SW是極其經(jīng)濟(jì)和有效方法將多種附件焊接到表面上。缺點(diǎn)：電氣或機(jī)械故障會(huì)造成不良焊接質(zhì)量。另外，螺柱形狀要受焊槍夾具配置限制。SW可能出現(xiàn)兩種缺點(diǎn)。它們是360方位上飛邊不全和結(jié)合面上未熔合。它們?nèi)渴且驗(yàn)樵O(shè)備設(shè)置不妥或是接觸不充足造成。母材上有水或大量銹或鐵屑，一樣會(huì)影響焊接質(zhì)量。激光束焊（LBW）激光束焊關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)包含：總熱輸入量低，所以熱影響區(qū)晶粒不易長(zhǎng)大且工件變形小。采取小孔焊接技術(shù)焊接時(shí)能夠得到大熔深-寬度比(ontheorderof10:1)。單道激光焊可用于厚達(dá)1-1/4英寸(32mm)材料焊接。激光束能夠聚焦很小區(qū)域，能夠焊接薄、小和空間很小部件。能夠焊接多種多樣材料，包含物理特征不一樣異種材料。激光束能輕易地使用光學(xué)器件進(jìn)行聚焦，排列及改變方向。所以，激光器能夠放置在離開(kāi)工件地方，而且，激光束能夠改變方向以繞過(guò)工裝和障礙物達(dá)成工件。激光束不會(huì)象電弧和電子束焊那樣受磁場(chǎng)影響。不需要象電子束焊那樣真空和X射線(xiàn)保護(hù)。激光束能夠使用光學(xué)變換裝置傳送到一個(gè)以上工位。激光束焊有以下部分局限：接頭必需正確地定位在激光束下。要求使用I形坡口對(duì)接接頭。工件通常必需用力夾緊。高反射性和高熱傳導(dǎo)性材料，如鋁和銅及合金，會(huì)影響它們可焊性。快速冷卻速度會(huì)在熱影響區(qū)中產(chǎn)生裂紋、材料變脆，并在焊縫中留下氣孔。高能量激光常會(huì)在焊接接頭上方產(chǎn)生羽毛狀氣化物，這會(huì)影響激光抵達(dá)接頭能力。所以需要一個(gè)等離子裝置，經(jīng)過(guò)惰性氣體來(lái)吹開(kāi)這些羽毛狀氣化。設(shè)備昂貴，通常在100,000美元。電子束焊（EBW）EBW是一個(gè)熔化連接工藝，它經(jīng)過(guò)帶有高能量電子束撞擊要焊接接頭來(lái)連接材料。下面是電子束焊優(yōu)點(diǎn)：總熱輸入量低，所以熱影響區(qū)晶粒不易長(zhǎng)大且工件變形小。采取小孔焊接技術(shù)焊接時(shí)能夠得到大熔深-寬度比(大于10:1)。單道電子束焊可用于厚達(dá)4英寸(102mm)材料焊接。高度純凈焊接環(huán)境(真空)使金屬被氧和氮污染情況減到最小。因?yàn)橛懈叨燃袩嵩此玫娇焖偃刍俾?，使高速焊接成為可能。能夠采取高真空或中真空方法焊接方法焊接需要?nèi)部保持真空密閉容器。電子束能使用磁偏轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生多種形狀或利用磁振蕩來(lái)改善焊接質(zhì)量或提升熔深。聚焦電子束有相當(dāng)景深，能夠適適用于一定范圍內(nèi)距離不等焊接。能夠得到全焊透、兩側(cè)近似平行單道焊縫及近似對(duì)稱(chēng)收縮。能夠焊接異種金屬和含有高熱導(dǎo)性材料，如銅。電子束焊有以下部分局限：接頭必需正確地定位在電子束下。要求使用I形坡口對(duì)接接頭。工件通常必需用力夾緊。快速冷卻速度會(huì)在熱影響區(qū)中產(chǎn)生裂紋、材料變脆，并在焊縫中留下氣孔。設(shè)備昂貴，通常在1,000,000美元。真空和中真空焊接，真空室要足夠大方便容納整個(gè)組件。將真空室抽真空所需要時(shí)間會(huì)影響產(chǎn)品成本。因?yàn)殡娮邮軌蛴纱艌?chǎng)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，所以在電子束通徑上工裝夾具要使用非磁性材料或正確消磁金屬材料。全部EBW全部必需有射線(xiàn)防護(hù)方法以確保沒(méi)有任何人員暴露在電子束焊所產(chǎn)生X-射線(xiàn)之下。對(duì)于非真空EBW，要求有合適通風(fēng)條件，以確保將EBW焊接時(shí)產(chǎn)生臭氧和其它有害氣體排開(kāi)。電阻焊（RW）它通常見(jiàn)于薄板焊接，厚度可達(dá)1/8英寸(3mm)。不需要填充材料或焊劑。關(guān)鍵有三種關(guān)鍵電阻焊工藝：電阻點(diǎn)焊(RSW)、電阻縫焊(RSEW)和凸焊。釬焊優(yōu)點(diǎn)：第一，能夠用于連接不一樣金屬。第二，并不昂貴設(shè)備。缺點(diǎn)：被焊部件在焊前要很潔凈。切割工藝氧-可然氣體切割（OFC）這溫度是大約1700F（925C）。所以能夠認(rèn)為OFC是一個(gè)化學(xué)切割工藝。為了使氧燃料切割有效地完成，材料必需符合下列條件：（1）它必需有能在氧氣中燃燒能力（可燃性），（2）它燃點(diǎn)要比熔點(diǎn)低，（3）它熱導(dǎo)性應(yīng)該相正確低，（4）所產(chǎn)生金屬氧化物必需在低于該金屬熔點(diǎn)某個(gè)溫度下熔化，（5）所形成渣必需低粘度。所以，為了用這種工藝切割鑄鐵或不銹鋼，要求必需特殊技術(shù)和附加設(shè)備。這些技術(shù)包含火炬擺動(dòng)，廢板利用，送絲，鐵粉切割和熔劑切割。優(yōu)點(diǎn)：OFC優(yōu)點(diǎn)包含它相對(duì)廉價(jià)及便攜式設(shè)備，使得它能夠在車(chē)間和現(xiàn)場(chǎng)使用。缺點(diǎn)：第一，切割完成后需要深入清理或打磨才能夠焊接。第二，因?yàn)樗蟾邷?，?huì)產(chǎn)生高硬度熱影響區(qū)。第三，所產(chǎn)生火焰和熱渣會(huì)造成在切割操作周?chē)藛T安全危害。空氣碳弧切割（CAC－A）優(yōu)點(diǎn)：它是去除金屬相對(duì)有效方法。它有能力切割任何金屬。缺點(diǎn)：第一，這種工藝關(guān)鍵缺點(diǎn)是相關(guān)安全。因?yàn)樗逃性腚s和骯臟加工過(guò)程。第二，另一缺點(diǎn)就是所切好金屬在深入焊接前需要清理。等離子弧切割（PAC）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)包含能切割OFC切割不了金屬，高質(zhì)量切割和增加了碳鋼切割速度。缺點(diǎn)：第一，總切口太大而且切割邊緣可能不平整。第二，是和氧燃料切割相比，其設(shè)備成本較高。關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和定義AC－交流電流；在美國(guó)，極性改變是每秒60次。合金－含有金屬特征物質(zhì)，并由二個(gè)或更多元素組成，其中最少有一個(gè)是金屬元素。字母數(shù)字－利用于命名中數(shù)字和字母組合。安培－測(cè)量電流強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)單位。電弧偏吹－因?yàn)殡姶帕ψ饔茫附与娀∑破湔Ｂ窂?。電弧長(zhǎng)度－從電極尖端到熔池表面距離。釬焊（硬釬焊）－使用填充金屬連接材料而母材不熔化，熔點(diǎn)大于840F（450C）。見(jiàn)軟釬焊。毛細(xì)作用－在釬焊中，使和固體所接觸液體在要釬焊接頭緊密接觸表面之間分布力。碳鋼－鐵和小量碳混合物。滲碳－在焊接中，用于描述多出碳滲透熱金屬表面術(shù)語(yǔ)。在空氣碳弧切割，CAC－A中可能出現(xiàn)。結(jié)合－二個(gè)或多個(gè)材料連接在一起規(guī)范－由一城市，市政當(dāng)局，州或國(guó)家所采取文件，含有法律效應(yīng)。DC－直流；恒定電極DCEN－直流電流，電極接負(fù)極。稱(chēng)為直流正接。DCEP－直流電流，電極接正極。稱(chēng)為直流反接。不連續(xù)－在材料結(jié)構(gòu)中任何中止；并不一定是缺點(diǎn)。后拖量－在OFC和PAC中，在切割進(jìn)入點(diǎn)和退出點(diǎn)之間沿著切割邊緣測(cè)量偏移量。電極－在電弧，熔化導(dǎo)電焊渣或母材上終止電路上一元件。接合面－一個(gè)部件和另一部件連接時(shí)接觸或很靠近配合表面。鐵基－描述金屬關(guān)鍵由鐵為基礎(chǔ)而組成，如鋼術(shù)語(yǔ)。填充金屬－加入焊接，釬接金屬或合金。焊劑－用于阻止氧化物或其它不期望物在熔化金屬和固體金屬表面材料，并能熔化或幫助去除這些物質(zhì)。夾渣－陷入雜質(zhì)材料，如焊渣，焊劑，鎢或氧化物。未熔合－在焊接金屬熔合面或連接焊道之間沒(méi)有熔合出現(xiàn)一焊接不連續(xù)。接頭未焊透－在坡口焊縫中跟部焊縫金屬?zèng)]有貫穿整個(gè)接頭厚度。惰性氣體－不能和其它材料化學(xué)地相結(jié)合氣體。氬和氦是在焊接中最常見(jiàn)到。切口寬度－在切割工藝中產(chǎn)生切口寬度。小孔效應(yīng)焊接－在工件上穿透工件孔。當(dāng)進(jìn)行焊接時(shí)，熔化了金屬在小孔后流動(dòng)形成焊縫。ksi－每平方英寸一千磅命名。70,000psi就