工程材料第九章

第9章焊接焊接是一種永久性連接金屬的方法。焊接過程的實(shí)質(zhì)是利用加熱或加壓力等手段，借助金屬原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來。焊接也是一種成形制造方法，焊接的性能取決于接頭組織焊接是機(jī)器制造和工程結(jié)構(gòu)建造不可缺少的生產(chǎn)工藝焊接生產(chǎn)的應(yīng)用:船舶工程、橋梁工程、化工工程、建筑工程、機(jī)械工程等領(lǐng)域。焊接生產(chǎn)的特點(diǎn)：在制造大型結(jié)構(gòu)件或復(fù)雜機(jī)器部件時(shí)，更顯得優(yōu)越，它可以用化大為小、化復(fù)雜為簡單的辦法來準(zhǔn)備坯料，然后用依次裝配焊接的方法拼小成大、拼簡單成復(fù)雜。這是其他工藝方法難以做到的。常用焊接工藝電弧焊、電阻焊、摩擦焊、釬焊等9.1電弧焊9.1.1焊條電弧焊即手工電弧焊,是利用焊條與工件間產(chǎn)生電弧熱,將工件和焊條熔化而進(jìn)行焊接的工藝方法.焊條電弧焊的特點(diǎn)

設(shè)備簡單，使用靈活，應(yīng)用廣泛。1.焊接電弧電弧的產(chǎn)生電弧電壓：16~35V2.焊條電弧焊的原理及過程焊條（焊芯和藥皮）熔化形成熔池熔池凝固成焊逢特點(diǎn):溫度高易燒損冷速快易形成焊接缺陷焊接冶金過程得不到充分的保護(hù)3.電焊條（1）焊芯焊芯的作用：填充焊逢焊芯的嚴(yán)格的成分要求和直徑系列，見有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)（2）焊條藥皮藥皮的作用：提高電弧穩(wěn)定性，保護(hù)焊接過程藥皮的種類及應(yīng)用見有關(guān)手冊（3）焊條的種類及型號按成分分：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條堆焊焊條、鑄鐵焊條及絲、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條。例：《碳鋼焊條》及《低合金鋼焊條》E4303藥皮類型和電流種類適用焊接位置焊接強(qiáng)度（kgf/mm2）焊條按熔查性質(zhì)分：酸性焊條和堿性焊條，注意具體的應(yīng)用（4）焊條的選用原則：焊接低碳鋼和普通低合金鋼時(shí)按強(qiáng)度等級來選用相應(yīng)的焊條酸堿性焊條的選用主要看具體的應(yīng)用情況不同鋼種進(jìn)行焊接可按強(qiáng)度低的一方選擇焊條鑄鋼件一般選用堿性焊條焊接特殊鋼時(shí)選用專用焊條9.1.2埋弧焊埋弧焊的焊接過程埋弧焊的特點(diǎn)

1）生產(chǎn)率高2）焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定

3）節(jié)省金屬材料

4）改善勞動條件

5）設(shè)備費(fèi)用高，工裝復(fù)雜，其應(yīng)用受到限制4.埋弧焊工藝焊前準(zhǔn)備工藝措施9.1.3氣體保護(hù)焊氬弧焊氬弧焊是以氬氣作為保護(hù)氣體的電弧焊（1）不熔化極氬弧焊(鈰鎢棒為電極)

但因電極所能通過的電流有限,只適合焊接6mm以下的工件（2）熔化極氬弧焊可焊接25mm以下的工件主要特點(diǎn)：適用于各類合金鋼，易氧化人非鐵金屬電弧穩(wěn)定，飛淺小，焊逢致密，表面質(zhì)量好明弧可見，易于操作熱影響區(qū)和工件變形小2.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊原理與過程存在合金元素的燒損注意選用合適的焊絲特點(diǎn)：成本低生產(chǎn)效率高操作性能好質(zhì)量較好9.1.4等離了弧焊接與切割一般電弧焊中的電弧為自由電弧等離子弧是受壓縮控制的電弧三種壓縮效應(yīng)機(jī)械壓縮效應(yīng)熱壓縮效應(yīng)電磁壓縮效應(yīng)等到離子弧焊特點(diǎn)弧能密度大，穿透力強(qiáng)，可焊厚度大電流很小時(shí)仍能穩(wěn)定工作，可焊箔材設(shè)備復(fù)雜，消耗氣體多，只適宜室內(nèi)焊接9.2電阻焊

電阻焊是利用電流通過焊件接觸處所產(chǎn)生的電阻熱使之局部熔化并在壓力作用下形成焊接接頭的方法電阻焊的特點(diǎn):1.生產(chǎn)效率高，焊接變形小。2.勞動條件好，操作簡單，無需焊料，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但設(shè)備復(fù)雜，耗電量大。3.接頭形式和焊接厚度受到限制.9.2.1點(diǎn)焊焊接方法影響焊接質(zhì)量的因素：焊接電流通電時(shí)間電極壓力表面狀態(tài)點(diǎn)焊的接頭形式9.2.2縫焊縫焊的應(yīng)用特點(diǎn)9.2.3對焊電阻對焊直徑小于20mm,強(qiáng)度要求不高2.閃光對焊質(zhì)量好強(qiáng)度高損耗大環(huán)境差對焊件大小不受限制推薦的接頭形式:9.2.4凸焊1.凸焊的焊接過程2.凸焊與點(diǎn)焊比較可同時(shí)焊接多個(gè)焊點(diǎn)不受點(diǎn)距限制。可在較小電流下進(jìn)行焊接，焊點(diǎn)小而可靠，強(qiáng)度均勻。表面狀態(tài)影響較小。9.3摩擦焊、釬焊9.3.1摩擦焊摩擦焊是利用工件間相互摩擦產(chǎn)生熱量,同時(shí)加壓進(jìn)行焊接的方法摩擦焊的特點(diǎn)：焊接面狀態(tài)好，接頭組織致密，缺陷少?？珊附饘俜秶鷱V，可焊異類金屬。設(shè)備簡單，耗能小。9.3.2釬焊釬焊是利用熔點(diǎn)比焊件低的釬料作填充金屬,加熱時(shí)釬料熔化而將焊件連結(jié)起來的焊接方法1.硬釬焊熔點(diǎn)450?C，接頭強(qiáng)度200MPa以上釬料：銅基，銀基，鎳基應(yīng)用：鋼鐵及銅合金件，工具和刀具等2.軟釬焊熔點(diǎn)450?C以下，接頭強(qiáng)度不超過70MPa釬料：錫鉛合金應(yīng)用：受力不大的電器儀表，金屬構(gòu)件釬焊一般都加助焊劑釬焊有多種加熱方式釬焊的特點(diǎn)：工件熱影響小，可焊金屬范圍廣，焊接工藝靈活，設(shè)備簡單，投資少9.4其它焊接方法9.4.1電渣焊利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行焊接的方法電渣焊工藝過程電渣焊的特點(diǎn)可一次焊成很厚的工件生產(chǎn)效率高，成本低焊縫金屬比較純凈焊后冷卻速度較慢，應(yīng)力小焊接熱影響區(qū)大，需作焊后熱處理電渣焊應(yīng)注意的問題：側(cè)面加工，工件相對固定，引入與導(dǎo)出電渣焊的應(yīng)用：大型重型機(jī)械制造9.4.2真空電子束焊接(1956)真空電子束焊接工作原理真空電子束焊接的特點(diǎn):無氧化、無污染焊接質(zhì)量好能量密度大，焊接速度快，熱影響區(qū)小焊接處必須加工，預(yù)先裝配好電子束可調(diào)，焊接過程可控設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，可焊尺寸受限制9.4.3激光焊接受激輻射產(chǎn)生，有固體激光器和氣體激光器激光焊接工作原理激光焊接的特點(diǎn)能量釋放迅速，焊速極快無氧化，無需保護(hù)熱影響區(qū)小，無焊接變形激光束可彎曲、偏轉(zhuǎn)和聚焦，可實(shí)現(xiàn)一些高難焊接焊接材料應(yīng)用廣泛9.4.4高頻焊高頻焊是用流經(jīng)工件連接面的高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱加熱，并在施壓下實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。高頻焊的特點(diǎn)焊接速度高熱影響區(qū)小焊前可不進(jìn)行表面清理焊接材料應(yīng)用廣泛，產(chǎn)品的形狀規(guī)格多9.4.5爆炸焊是以炸藥為能源進(jìn)行焊接的方法爆炸焊原理爆炸焊的特點(diǎn)幾乎可將任意金屬進(jìn)快速強(qiáng)固焊合工藝簡單,容易掌握費(fèi)用少，見效大可進(jìn)行點(diǎn)線面焊接爆炸焊的主要應(yīng)用:解決物理和化學(xué)性質(zhì)相差懸殊金屬的焊接問題可用于生產(chǎn)各種金屬復(fù)合材料9.4.6超聲波焊接基本原理:工件在靜力及彈性振動能的共同作用下,將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成工件間摩擦功、形變能和隨之而產(chǎn)生的溫升，從而使工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)焊接。超聲波焊接的特點(diǎn)可適用于多種復(fù)合材料的焊接為固態(tài)焊接，無高溫污染及損傷容易焊接高導(dǎo)熱率及高導(dǎo)電率的材料耗能少但焊接強(qiáng)度不高對工件表面清潔要求不高只能焊細(xì)薄件9.4.7擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊是在一定溫度各壓力下使待焊表面相互接觸,通過微觀塑性變