常用金屬材料焊接基本知識

1、關(guān)于常用金屬材料的焊接基本知識第一張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊一 金屬材料的焊接性一、金屬材料的焊接性（一）金屬材料的焊接性的定義金屬材料在一定的焊接工藝條件下，通過焊接加工，能否獲得在使用條件下安全運行的焊接接頭，就是金屬材料的焊接性。1-1關(guān)于焊接性有如下幾點需要說明：1.安全運行實際上是指它的使用性能要好，如對于耐蝕鋼，其接頭的耐蝕性要好。低溫鋼其接頭的韌性要好，耐熱鋼其接頭的耐高溫性能要好。2.焊接接頭主要包括熔合區(qū)、焊縫和熱影響區(qū)。第二張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊一 金屬材料的焊接性（二）工藝焊接性 工藝條件對金屬材料焊接性也有著重要影響。當(dāng)材料一

2、定時，要保證產(chǎn)品的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的安全運行，必須聯(lián)系工藝條件來分析其焊接性問題，這實質(zhì)上是所謂的工藝焊接性問題。1-2 金屬在一定的工藝條件下形成具有一定使用性能的焊接接頭的能力，就是工藝焊接性。就熔化焊而言，它又可以分為熱焊接性和冶金焊接性兩部分。 熱焊接性主要指焊接過程中，熱源的加熱對近縫區(qū)母材的組織、性能所引起的變化。 冶金焊接性主要指熔化焊過程中，熔池的形成、結(jié)晶，最終形成焊縫時反發(fā)生的一系列的氣相、渣相、液態(tài)金屬間的復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)和引起的焊接性變化。 冶金焊接性主要影響焊縫金屬的性能，熱焊接性主要影響近縫區(qū)母材的性能。第三張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊一 金屬材料的焊

3、接性二、影響金屬材料焊接性的因素1-31.工藝因素主要有：坡口形狀、裝配質(zhì)量、電源種類和極性、焊接工藝方法、工藝參數(shù)、預(yù)熱和焊后熱處理等。2.材料因素母材和焊材的成分對縫化學(xué)成分、組織和性能有直接影響。二者的匹配不當(dāng)會導(dǎo)致裂紋、氣孔等缺陷的產(chǎn)生，直接影響金屬的焊接性。3.使用條件使用條件越嚴酷，工藝焊接性能越不容易保證。主要包括：載荷的性質(zhì)，工作溫度，工作介質(zhì)腐蝕性等。4.結(jié)構(gòu)因素設(shè)計時應(yīng)盡量避免缺口，截面突變、錐高過大和焊縫交叉等情況，盡量使焊接接頭承受較小的拘束，否則會造成應(yīng)力集中，不利于使用性能。第四張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 低合金高強鋼的焊接一、低合金高強鋼的含

4、義 低合金鋼是在碳素鋼（簡稱碳鋼）基礎(chǔ)上加一定量的合金元素的合金鋼，其合金元素總量不超過5%。合金元素的加入主要是為了提高鋼的強度并保證其一定的或使用鋼具有一些特殊性能。2-1 常見的低合金鋼可分為高強度鋼、低溫用鋼、耐腐蝕用鋼及珠光體耐熱鋼四種。 通常所說的高強鋼，它的范圍很強，凡是屈服強度大于294MPa的強度用鋼均稱為高強鋼。第五張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 低合金高強鋼的焊接二、低合金高強鋼的種類低合金高強鋼大量用于常溫下工作的一些受力結(jié)構(gòu)，如壓力容器，工程機械、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、管理和動力設(shè)備等。按屈服強度級別和熱處理狀態(tài)，低合金高強鋼一般可分為三種類型，低碳調(diào)質(zhì)鋼

5、，中碳調(diào)質(zhì)鋼和熱及正火鋼等，下面分別介紹：2-2（一）低碳調(diào)質(zhì)的焊接1.低碳調(diào)質(zhì)的成分各性能特點用多種合金元素進行熔強化、析出強化等綜合強化。用了熱處理強化措施來獲得較為滿意的綜合機械性能，是熱處理強化 。這類鋼屈服強度范圍：490980，具有良好的性能，及耐磨，耐久性能。這類鋼含碳量，一般在0.150.20范圍內(nèi)。第六張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 低合金高強鋼的焊接2.低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點（1）熱裂紋 國外以Cr、Ni、Mo合金化系統(tǒng)的材料，有一定的熱裂紋傾向；而國產(chǎn)鋼主要以n為主要合金元素，一般熱裂紋傾向較小。（）再熱裂紋對母材和焊縫金屬強韌化有益的元素如Cr、Mo、T

6、i、Nb等，在焊后消除應(yīng)力處理和重復(fù)加熱時會在影響區(qū)出現(xiàn)再熱裂紋。（）熱影響區(qū)的軟化和脆化熱影響區(qū)的軟化區(qū)主要產(chǎn)生于熱影響區(qū)受熱時未完全奧氏體化的區(qū)域及受熱最高溫度低于c1，而高于該鋼調(diào)質(zhì)處理時回火溫度的那個區(qū)域。（）冷裂紋這類鋼的冷裂紋傾向比熱軋?zhí)间摯蟮枚啵饕且驗檫@類鋼的合金元素品種多，含量較大，使碳當(dāng)量增大，導(dǎo)致其淬火傾向增大。2-3第七張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 低合金高強鋼的焊接 一、焊接電弧的產(chǎn)生電弧的兩種引燃方法：高頻高壓引弧法和接觸短路引弧法。（一）高頻高壓引弧法2- 這種方法主要是利用20003000V的高電壓，直接將兩電極間的空氣擊穿，引燃電弧。由于

7、高電壓對人身有危險，通常將其頻率提高到150kHZ260kHZ，利用高頻電所產(chǎn)生的強烈的集膚效應(yīng)，可使人身免受危害。 在進行鎢極氬弧焊的時候，在鎢極和焊件之間留有25mm的間隙，然后加上高空載電壓，將電弧引燃。所以高頻高壓引弧法主要用于氬弧焊和等離子弧焊中。第八張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電?。ǘ┙佑|短路引弧法 接觸引弧法主要有于焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊和埋弧焊中。2-2具體方法是：將焊條或焊絲與焊件接觸短路，利用短路電流加熱產(chǎn)生高溫。在短路后迅速地將焊條或焊絲拉開，這時在焊條或焊絲端部與焊件表面之間立即產(chǎn)生一個電壓，即焊機空載電壓，使空氣電離產(chǎn)生焊接電弧。第九

8、張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧 二、焊接電弧的組成 （一）電弧的結(jié)構(gòu)焊接電弧主要是由陽極區(qū)、陰極區(qū)、和弧柱區(qū)組成。2-3第十張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧二、焊接電弧的組成 （一）電弧的結(jié)構(gòu)2-41.陽極區(qū)從陽極表面起靠近陽極的地方，就是陽極區(qū)。在陽極區(qū)表面上有一個明顯的光亮的斑點，稱為“陽極斑點”。由于陽極表面堆積有一批電子，所以，形成一個電壓降，稱為陽極電壓降U陽。2.陰極區(qū)從陰極表面起靠近陰極的地方，就是陰極區(qū)，此區(qū)很窄。在陰極區(qū)表面上有一個明顯的光亮的斑點，稱為“陰極斑點”。由于陽極表面堆積有一批正離子，所以，形成一個電壓降，稱為

9、陰極電壓降U陰。3.弧柱區(qū)（1）弧柱區(qū)的概念：在陽極區(qū)和陰極區(qū)中間的區(qū)域，就是弧柱區(qū)。弧柱子區(qū)最長，平時所說的弧長就是指弧柱區(qū)的長度。由于在弧術(shù)長 度方向上帶電質(zhì)點分布是均勻的，所以，弧柱電壓降U柱的分布的也是均勻的。第十一張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電?。ㄒ唬╇娀〉慕Y(jié)構(gòu) 當(dāng)電極材為、電源種類及氣體介質(zhì)一定時，電弧電壓僅決定于電弧長度，即當(dāng)弧長縮短時，電弧電壓降低；當(dāng)弧長拉長時，電弧電壓升高。2-5（2）電弧電壓電弧電壓是電弧兩端之間的電壓降。電弧電壓由三部分組成，即陽極電壓降、陰極電壓降、和弧柱電壓降。第十二張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧

10、（二）三個區(qū)域的溫度 2-6焊接電弧的三個區(qū)域的溫度分布是不均勻的，弧柱區(qū)中心部分溫度最高，一般在50008000K之間，離開弧柱區(qū)中心線，溫度逐漸降低；陽極斑點溫度高于陰極斑點溫度，但都低于該種電極材料的沸點。當(dāng)焊接電流為交流電時，由于電流在每秒鐘內(nèi)要變換的50次方向，電極和母材輪流為陰極或陽極，斑點處的溫度相同，等于陰極斑點和陽極斑點溫度的平均值。第十三張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧三、焊接電弧的特性 2-7（一）焊接電弧極性的理解如果是采用直流弧焊電源，焊件可與電源輸出端正極或負極連接，分別稱為正接法和反接法。1.正接法：是指在進行直流電弧焊的時候，焊件接電源

11、輸出端的正極，電極接電源輸出端的負極的接線法。2.反接法：是指在進行直流電弧焊的時候，焊件接電源輸出端的負極，電極接電源輸出端的正極的接線法。第十四張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧三、焊接電弧的特性 2-8（二）焊接電源極性的應(yīng)用（1）焊條電弧焊時，對于酸性焊條來說，可采用交流電源，也可采用直流電源。采用直流電源時，焊接厚板一般采用正接。因為陽 極區(qū)溫度比陰極區(qū)高，可以獲得較大的熔深。焊接薄板時，采用直流反接，對防止燒穿有利。堆焊時，采用直流反接，其目的是增加焊條的熔化速度，減少母材的熔深，有利于降低母材對堆焊層的稀釋。（2）焊條電弧焊時，對于堿性焊條（低氫鈉型焊條）

12、采用直流反接，電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺少，而且焊接時聲音較平靜均勻。鎢極氬弧焊一般都采用直流正接，電弧比較穩(wěn)定，鎢極壽命長。采用直流反接時，鎢極因過熱而損失嚴重，使用壽命短。熔化極氣體保護焊采用直流反接，電弧穩(wěn)定，焊絲熔化速度快，熔敷效率高。第十五張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧四、焊接電弧的靜特性 2-9（一）焊接電弧的靜特性概念 電弧的靜特性是指在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時，焊接電流與電弧電壓的變化關(guān)系。焊接電弧的靜特性如圖所示。 焊接電弧的靜特性曲線是指表示焊接電流與電弧電壓之間的關(guān)系的曲線。電弧的靜特性曲線呈U形，分為三部分，即下降特性小段

13、、隨著焊接電流的增加，電弧電壓迅速減?。凰教匦孕《?，隨著焊接電流的增加，電弧電壓基本保持不變；上升特性小段，隨著焊接電流的增加，電弧電壓也隨之增加。第十六張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧四、焊接電弧的靜特性 2-10（二）不同焊接方法的電弧靜特性1.鎢極氬弧焊在較大電流區(qū)間焊接時，其靜特性曲線呈水平趨勢；在小電流區(qū)間焊接時，其靜特性曲線呈下降趨勢。2.熔化極氣體保護焊細絲熔化極氣體保護焊的電流密度較大，所以其靜特性曲線呈上升趨勢。3.焊條電弧焊因為焊條電弧焊焊接電流受到使用電流密度范圍的限制，所以，其靜特曲線無上升特性，焊條電弧焊的靜特性曲線呈水平趨勢。第十七張，P

14、PT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧四、焊接電弧的靜特性 2-11（二）不同焊接方法的電弧靜特性如圖反映的是焊條電弧焊的電弧靜特性曲線。從圖中可以看出，一個弧長對應(yīng)一條曲線，弧長增加時，曲線上移，即所需要的電弧電壓要增加。所以，弧狀 的工短決定電弧電壓的高低。0 30 60 90 120 150 180 21050 40302010焊接電流/A電弧電壓/.A第十八張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧五、焊接電弧的磁偏吹 電弧偏吹是指電弧偏離電極軸線的現(xiàn)象。電弧偏吹使溫度分布不均勻，容易產(chǎn)生咬邊、未熔合、夾渣等缺陷。 2-12（一）電弧偏吹的產(chǎn)生原因1.氣流的影響由于熱空氣引起冷空氣流動，在進行鋼板兩端焊接的時候，使電弧向鋼板外面偏吹。2.接地線的影響接地線位置不當(dāng)引起電弧偏吹。3.焊條藥皮偏心因藥皮偏心，圓周各處藥皮厚度不一致，熔化快慢不同，藥皮薄的一邊熔化得快，藥皮厚的一側(cè)熔化慢，焊條端部產(chǎn)生“馬蹄形”套筒，使電弧吹向一邊。4.風(fēng)的影響在風(fēng)的作用下，電弧向風(fēng)吹的方向偏斜。第十九張，PPT共二十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊二 焊接電弧五、焊接電弧的磁偏吹 2-13（二）防止電弧偏吹的措施如果在焊接T