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.焊接的定義與實質：焊接的定義與實質：1）焊接）焊接是指通過加熱或加壓加熱或加壓或兩者并用，使連接件結合成一個整體的加工方法。2）實質）實質是通過原子擴散結合原子擴散結合的作用，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。（學習重點）（學習重點）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）釬焊汽車生產線上運用機器人焊接構件汽車生產線上運用機器人焊接構件3.焊接技術的應用焊接技術的應用 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.焊接技術的應用焊接技術的應用 之二之二n北京鳥巢體育館北京鳥巢體育館3.焊接技術的應用焊接技術的應用 之三之三某立交橋結構某立交橋結構3.焊接技術的應用焊接技術的應用 之四之四4.3.2 電弧焊電弧焊1.電弧焊常用設備直流電焊機：nBX3系列交流弧焊機電焊機 礦用交流電焊機可用380V或660V單相50Hz交流電進行焊接作業(yè)。該機具有體積小、重量輕、移動方便、電流調節(jié)范圍大、陡降特性好、焊接飛濺小、電弧穩(wěn)定等特點。2. 2.焊接

3、電弧焊接電弧1 1）焊接電弧實質與溫度）焊接電弧實質與溫度實質：實質：電極與工件之間氣體介質中長時間的放電現象。一般情況下，電弧熱量在陽極區(qū)產生的較多，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，可達到約60008000K。 2）直流電焊機的正接

4、、反接：）直流電焊機的正接、反接：3）交流焊機無正反接之分）交流焊機無正反接之分 兩極溫度均為兩極溫度均為2500K2. 2.焊接電弧焊接電弧焊機的空載電壓是指焊接時的引弧電壓，一焊機的空載電壓是指焊接時的引弧電壓，一般為般為505090V90V。電弧穩(wěn)定燃燒時電壓為電弧電壓。電弧長度電弧穩(wěn)定燃燒時電壓為電弧電壓。電弧長度（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)： 晶粒細小晶粒細小力力學性能可能優(yōu)于母材學性能可能優(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.再結晶區(qū)： 溫度450 Ac1之間，發(fā)生再結晶，塑性、韌性6.藍脆區(qū)： 200500 之間，強度，塑性 韌性六個區(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，應力大，易產熱影響區(qū)窄，應力大，易產生裂紋生裂紋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）重要的構件或用電渣焊焊接的構件，一般應在焊后進行正火處理。3. 焊接接頭組織與性能4. 4. 焊接應力與變形焊接應力與變形1）應力的產生焊接過程中，焊縫是靠一個移動的點熱源加熱至液態(tài) ，然后逐次冷卻下來形成的，各處冷卻速度也不相同，必將產生內應力。應力的形

7、成、大小和分布狀況較復雜。 受阻加熱和冷卻 不均勻收縮 焊接接頭組織轉變 焊接結構不合理 4. 4. 焊接應力與變形焊接應力與變形2）應力引起的危害：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 從設計和工藝兩個方面著手 ：（1）設計方面：）設計方面：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，截面過大；對稱地分布焊縫 ；選擇合適的工藝結構來代替焊接結構 ；3）減小焊接應力，預防變形的方法減小焊接應力，預防變形的方法4. 4. 焊接應力與變形焊接應力與變形n合理設計構件結構4. 4. 焊接應力與變形焊

8、接應力與變形 焊縫應盡量避開機械加工表面不不合合理理合合理理焊縫應盡量避開最大應力斷面和應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合理設計構件結構（2）工藝方面）工藝方面焊前預熱焊前預熱預熱到預熱到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. 焊接應力與變形焊接應力與變形（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. 焊接應力與變形焊接應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；去應力退火去應力退火矯正：矯正：機械矯正法機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. 焊接應力與變形焊接應力與變形5. 焊條（手工）電弧焊1）定義、工作過程與特點）定義、工作過程與特點定義：定義：利用焊條與工件之間產生電弧熱，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：特點：設備簡單、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條去渣焊縫熔池熔池（1）焊芯： 起導電和填充焊縫作用，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，防止空氣對熔化金屬的有害作用，對溶池脫氧，加入合金元素，以保證焊縫金屬的化學成分力學性能。2 2）電焊條）電焊條焊條焊條型號型號牌號牌號藥皮藥

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度等級較低的用于較重要的低碳鋼及強度等級較低的低合金鋼，如低合金鋼，如09Mn2等。等。J422GM適于海上平臺、船舶、工程機械等表面適于海上平臺、船舶、工程機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構焊接。適于較重要的低碳鋼結構焊接。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焊條型號焊條型號焊條牌號焊條牌號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 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度；焊件與焊芯等強度；低成本；低成本；異種鋼強度就低不就高；異種鋼強度就低不就高；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：價格低、電弧穩(wěn)定，易操作，適用于各種電源。但焊縫的力學性能較差，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：焊縫的力學性能較好，抗沖擊型好。價格較高，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焊件的結構、形狀、厚度以及工作條件不同，焊接接頭形式也會不同。n常見的焊接接頭形式分為對接、角接、對接、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在保證焊接質量前提下，可以不開坡口。4） 焊接工藝參數的

13、選擇焊接工藝參數的選擇焊接時，只有選擇了正確的相關參數，才能獲得優(yōu)良的焊縫。n主要焊接參數（1）焊條直徑：）焊條直徑：考慮因素：焊件厚度、焊接位置、焊接層數考慮因素：焊件厚度、焊接位置、焊接層數（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：焊接質量、操作技能考慮因素：焊接質量、操作技能（4）電弧長度：）電弧長度：短些為好短些為好焊條直徑與焊件厚度的關系焊條直徑與焊件厚度的關系 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邊學邊

14、議做一個自行車擋雨棚，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，可能出現什么問題？如何防范？焊條：J422不開坡口問題：1-角鐵架翹曲不正：措施：先點焊定位，校正后再焊牢固。措施：先點焊定位，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：嚴格控制下料尺寸，焊時，在地面上畫出角架外形框措施：嚴格控制下料尺寸，焊時，在地面上畫出角架外形框圖，每焊一個角架，都控制在框圖內。圖，每焊一個角架，都控制在框圖內。243154.3.3其他焊接方法其他焊接方法1、埋弧自動焊、埋

15、弧自動焊即熔劑層下埋弧焊，其電弧埋在焊劑下，弧光不外露。特點：特點：（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，改善了勞動條件。改善了勞動條件。（2）生產率高；）生產率高；（3）焊接質量穩(wěn)定；）焊接質量穩(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、埋弧自動焊、埋弧自動焊用埋弧自動焊焊接容器用埋弧自動焊焊接容器2、氣體保護焊、氣體保護焊常用常用二氧化碳氣體保護焊二氧化碳氣體保護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的鈰鈰(shi)鎢棒鎢棒為電極與工件產生電弧，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，有色金屬的熔點較鋼材低且易于氧化。焊接時，有色金屬采焊接時，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鈰鎢棒。以保護鈰鎢棒。2、氣體保護焊、氣體保護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、氣體保護焊、氣體保護焊它是以CO2為保護氣體的電弧焊，其原理與熔化極氬弧焊相似。2、氣體保護焊、氣體保護焊優(yōu)點：成本低、生產效率高、操作性能高、質量較好。缺點：易飛濺、焊縫不夠光滑、容易產生氣孔。CO2氣體

17、保護焊氣體保護焊 3、氣焊n氣焊是利用氧氣和其他可燃氣體混合燃燒產生的高溫，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：焊透性差，工件易變形n應用：薄鋼板、有色金屬及其合金 、鑄鐵補焊。4、氣割n氣割使用的設備，實際上就是將焊炬換成焊炬換成為割炬為割炬后的氣焊設備。n割炬結構與焊炬基本相同，僅是在噴嘴中噴嘴中增加了一個增加了一個通孔通孔，高壓氧氣經此孔將燃燒狀態(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生，是由機械壓縮效應機械壓縮效應、熱壓

18、縮熱壓縮效應和電磁收縮效應效應和電磁收縮效應共同作用而形成的。在上述三種效應的共同作用下，電弧被壓縮的很細，能量被高度集中，弧內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比熔點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：加熱溫度較低，焊件不變形；可焊接異種材料；生產工藝簡單，易于實