热加工工艺 第三章焊接

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1、第三章第三章 焊接焊接一一 焊接生产的实质焊接生产的实质焊接，就是在两块金属之间，用局部焊接，就是在两块金属之间，用局部加热加热或或加压加压等手等手段，借助于金属内部段，借助于金属内部原子的结合力原子的结合力，使分离的金属连接成，使分离的金属连接成牢固整体的一种工艺方法。牢固整体的一种工艺方法。 概述概述 两个物体只有相互接近到两个物体只有相互接近到0.30.5nm的距离，才有可的距离，才有可能实现原子力的结合。能实现原子力的结合。二二 焊接方法的分类焊接方法的分类1 熔化焊：熔化焊： 利用热源，将焊件接头熔化，并加入填充金属，利用热源，将焊件接头熔化，并加入填充金属，凝固后彼此焊合在一起。凝

2、固后彼此焊合在一起。2 压力焊：压力焊： 加热或不加热，接头受压力作用，产生塑性变加热或不加热，接头受压力作用，产生塑性变形，使原子间产生结合力（组成新的晶格），形，使原子间产生结合力（组成新的晶格），将两工件连接起来。将两工件连接起来。熔化焊、压力焊和钎焊熔化焊、压力焊和钎焊3 钎焊：钎焊： 接头只加热不加压，焊件不熔化，钎料加热到接头只加热不加压，焊件不熔化，钎料加热到熔化状态扩散到接头中去。熔化状态扩散到接头中去。硬钎焊：硬钎焊：软钎焊：软钎焊：钎料的熔点钎料的熔点450以上。以上。钎料的熔点钎料的熔点450以下。以下。二二 焊接生产的特点焊接生产的特点1 省工省料，重量轻；省工省料，重

3、量轻；2 可以化大为小，以小拼大；可以化大为小，以小拼大；3 可以制造双金属结构，节省贵金属；可以制造双金属结构，节省贵金属；4 存在问题：影响质量的因素较多，易产生缺陷存在问题：影响质量的因素较多，易产生缺陷。 提高质量，消除缺陷是焊接生产的关键问题。提高质量，消除缺陷是焊接生产的关键问题。 一一 焊接接头的组织和性能（低碳钢）焊接接头的组织和性能（低碳钢） 焊缝焊缝1 焊缝：焊缝：(熔化区熔化区)组织特点：组织特点： 铸态组织，晶粒粗大，铸态组织，晶粒粗大，力学性能：力学性能：不低于基本金属。不低于基本金属。2 熔合区：熔合区：(半熔化区半熔化区)此区的高温组织为此区的高温组织为A+L，A

4、体晶粒粗大，塑性差，易产生应力集中，出现裂体晶粒粗大，塑性差，易产生应力集中，出现裂纹，纹，力学性能最差。力学性能最差。3 热影响区：热影响区：焊缝两侧受焊缝两侧受焊接热循环焊接热循环作用而发生组织性能变化的区域。作用而发生组织性能变化的区域。接头各点：接头各点： 加热加热 迅速冷却迅速冷却焊焊接接接接头头熔合区熔合区 (靠近焊缝的半熔化区靠近焊缝的半熔化区) 热影响区热影响区(临近熔合区临近熔合区)。1 焊接的基本原理焊接的基本原理过热区：过热区：最高加热温度最高加热温度1100 AE线线。受高温影响，晶粒急剧长受高温影响，晶粒急剧长大，甚至产生过热组织。大，甚至产生过热组织。塑性、韧性明显

5、下降，易出塑性、韧性明显下降，易出现裂纹，现裂纹，力学性能最差。力学性能最差。正火区：正火区： 最高加热温度最高加热温度Ac3 1100，相当受到正火处理。，相当受到正火处理。A体晶粒细小，冷却后组织细化，体晶粒细小，冷却后组织细化，力学性能好力学性能好。部分相变区：部分相变区：高温组织为高温组织为F+A，相变不充分，晶粒不均，相变不充分，晶粒不均，性能稍差性能稍差。再结晶区：温度范围在再结晶区：温度范围在AC1 500。工件焊经过冷塑性变形，在此区再结晶，细化晶粒，提高性能。工件焊经过冷塑性变形，在此区再结晶，细化晶粒，提高性能。加热温度加热温度AC1 AC3，组织发生部分相变。，组织发生部

6、分相变。4 影响焊接接头性能的因素影响焊接接头性能的因素焊接材料：焊接材料：焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。焊接方法：焊接方法：不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。焊接工艺：焊接工艺：焊接速度快，电流小，则热影响区窄。焊接速度快，电流小，则热影响区窄。5 改善接头性能的方法：改善接头性能的方法：采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份；采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份；焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工艺焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工艺上可用细焊条，多层焊。上可用细焊条，多层焊。调整焊接规范；减

7、小焊接电流，加快焊接速度调整焊接规范；减小焊接电流，加快焊接速度 以减少热输入；以减少热输入；焊后热处理。焊后热处理。 二二 焊接应力和变形焊接应力和变形1 焊接应力和变形产生的原因：焊接应力和变形产生的原因：对工件进行了不均匀的加热和冷却。对工件进行了不均匀的加热和冷却。3 减少和消除变形、应力的措施：减少和消除变形、应力的措施： a 合理设计焊接结构合理设计焊接结构:减少焊缝长度、数量和断面积；减少焊缝长度、数量和断面积；焊缝对称布置；焊缝对称布置；2 焊接变形的基本形式：焊接变形的基本形式：避免交叉焊缝；避免交叉焊缝；收缩变形收缩变形 角变形角变形 弯曲变形弯曲变形 扭曲变形扭曲变形 波

8、浪变形波浪变形拉拉 压压 压压 b 工艺措施：工艺措施： c 矫正变形的方法矫正变形的方法反变形法；反变形法；加余量法；加余量法；刚性固定；刚性固定；合理的焊接顺序；合理的焊接顺序；机械矫正机械矫正火焰加热矫正火焰加热矫正焊前预热，碳钢件可预热到焊前预热，碳钢件可预热到350400；消除应力的方法消除应力的方法 焊后热处理。焊后热处理。加加0.10.2%的补缩量。的补缩量。先条后块原则先条后块原则2 常用熔化焊方法常用熔化焊方法一一 焊条电弧焊焊条电弧焊（一）焊条（一）焊条1 组成：组成： 焊条由焊丝（焊芯）和药皮两部分组成。焊条由焊丝（焊芯）和药皮两部分组成。2 焊丝的作用：焊丝的作用：导电

9、、填充焊缝金属。导电、填充焊缝金属。3 药皮的作用：药皮的作用： 主要是保证焊缝质量。主要是保证焊缝质量。保护作用：保护作用：药皮熔化，产生气体、熔渣，隔绝空气，保护熔滴和熔池。药皮熔化，产生气体、熔渣，隔绝空气，保护熔滴和熔池。稳弧作用：稳弧作用：药皮中的药皮中的K、Na的盐类电离，提高电弧的稳定性。的盐类电离，提高电弧的稳定性。脱氧、脱硫磷、渗合金，脱氧、脱硫磷、渗合金，提高焊缝金属的机械性能。提高焊缝金属的机械性能。4 焊条的分类、型号与牌号：焊条的分类、型号与牌号：焊条的种类：焊条的种类：按焊条的用途分十一大类：按焊条的用途分十一大类：碳钢焊条、低合金焊条、耐热钢焊条、碳钢焊条、低合金

10、焊条、耐热钢焊条、铸铁焊条、不锈钢焊条铸铁焊条、不锈钢焊条按药皮的主要成份分八类：按药皮的主要成份分八类：Ti型、型、TiCa型、钛铁矿型、氧化铁型、型、钛铁矿型、氧化铁型、低氢钾型、低氢钠型低氢钾型、低氢钠型按熔渣的酸碱性分两类：按熔渣的酸碱性分两类：酸性焊条酸性焊条：酸性氧化物（：酸性氧化物（FeO、TiO2）多于碱性氧化物（）多于碱性氧化物（CaO、CaF2）特点：氧化性强，合金烧损大，焊缝机械性能（特点：氧化性强，合金烧损大，焊缝机械性能（、ak）低；）低； 焊接工艺性好，对接头的清理要求不高（好焊）；焊接工艺性好，对接头的清理要求不高（好焊）； 价格便宜。价格便宜。用途：广泛用于低碳

11、钢、低合金钢和要求不高的结构件。用途：广泛用于低碳钢、低合金钢和要求不高的结构件。碱性焊条碱性焊条：药皮以碱性氧化物和萤石为主的焊条：药皮以碱性氧化物和萤石为主的焊条。特点：药皮成份中特点：药皮成份中CaCO3、CaF2、铁合金含量较多；、铁合金含量较多； 有机物含量少（低氢）；焊缝的抗裂性能好（有机物含量少（低氢）；焊缝的抗裂性能好（ak）；）； 机械性能好（有益元素含量多）；机械性能好（有益元素含量多）； 工艺性能差，对接头清理要求较严格；工艺性能差，对接头清理要求较严格； 价格较贵。价格较贵。用途：要求较高的易裂材料和结构用途：要求较高的易裂材料和结构； 合金结构钢的焊接。合金结构钢的焊