1、第四章 材料的連接成形 金屬焊接2006-2-81、概述本質 分離金屬構件于連接處達到原子間結合，滿足使用要求，此稱焊接。 原理 1）局部加熱至熔化，通過結晶凝固而連接。 2）局部加熱加壓至塑性狀態而連接。 3）通過其他物理方式獲得連接效果。2006-2-82焊接方法的分類1）熔化焊 接頭局部加熱至熔化狀態，通過結晶凝固而連接成不可拆卸的整體主要包括電弧焊等。 2006-2-832）壓力焊 對焊件施加壓力（可同時加熱），通過塑性連接、金屬再結晶和原子擴散獲得原子間結合。主要包括用電阻加熱的壓力焊（點焊、對焊、高頻焊等）和摩擦焊等。 2006-2-843）釬焊 低熔點釬料熔化并滲入被焊工件接頭間

2、隙中，然后通過原子擴散而實現連接。2006-2-85 應用 廣泛用于制造各種金屬結構，如橋梁、 船舶、密封壓力容器、化工設備、機 車、車輛和飛行器等。2006-2-86二、熔焊工藝基礎焊接電弧 介于電極與焊件間的一種氣體介質的連續放電現象，伴隨有強烈的光和熱，產生高溫。 電弧電源：交流電和直流電兩種。 電弧工作電壓：1635V 溫度分布： 弧柱區：60008000K 陽極區：2600K 陰極區：2400K 電弧結構：由陽極區、陰極區和弧柱區構成。2006-2-871）焊縫區冶金反應激烈，但不平衡基于電弧強熱高溫，連接處局部熔化，熔池內冶金反應激烈，金屬蒸發，氣體離子還原成原子狀態，金屬燒損，形

3、成氧化夾雜。工件液滴金屬熔池 熔池小，冷卻快，液體停留時間短，冶金反應不平衡，有害氣體（H2）進入熔池，焊縫性能下降。2006-2-810 焊縫冶金質量控制途徑： 對熔池（液態金屬）實行隔離空氣保護。 方法： 熔渣保護：焊條電弧焊、埋弧自動焊、 電渣焊等； 氣體保護： Ar 氣保護、CO2氣體保護。 向熔池添加合金元素，調整冶金成分。2006-2-8112）焊接熱影響區組織變異，性能脆弱焊接接頭由焊縫區、熔合區、熱影響區構成。低碳鋼焊接接頭溫度分布與組織1500T,C焊縫熔合區熱影響區Wc,%熔合區過熱區正火區部分相變區2006-2-812變形規律 焊接變形越大，焊接應力減小，通過變形來平衡或

4、釋放應力，即變形總朝力圖減小焊接應力的方向彎曲或扭曲。 焊接變形形式 整體尺寸收縮、角變形、彎曲、扭曲等。2006-2-816防止或減小焊接變形措施 （1）結構設計合理； （2）采用正當焊接工藝； 如：剛性固定法 反變形法 用夾具防止焊件變形示意圖2006-2-817（3）焊縫分散，不宜密集和過于交叉；焊縫設 計時應盡可能對稱布置。 2006-2-818（4）合理安排焊接次序；對于長焊縫，可許時應分段施焊。12341 4 3 212341234561 4 5 2 3 61 2 3 42006-2-819 焊條選用 焊條直徑以焊絲直徑表示，標準系列1.6，2.0， 2.5，3.2，4.0，5.0

5、，6.0，8.0。 對動載或受沖擊等重要零件的焊接，用堿性焊條。 滿足焊縫與母材等強度要求，熔敷金屬成分與母材基本一致。 2006-2-823 2）焊條電弧焊的焊接過程 電弧向前移動，新的熔池形成，過后熔池凝 固，構成連續焊縫。 熔池保護：熔化了的熔渣浮起并受熱分解出 CO2、CO和H2，對熔池實施熔渣 和氣體雙保護，防止O2、N2侵入。 熔池形成：電弧熱同時熔化焊條端部和工件 連接處。2006-2-8243）焊條工藝參數 焊接速度：保護焊透，焊縫良好前提下盡 量快速施焊。 焊機空載電壓：6070V。 電弧工作電壓：2035V。 焊接電流 =（3045）d焊條（A） 焊條（焊芯）直徑與被焊件厚

6、度相當。 d件=3mm； d焊條=2.5，3mm； d件=47mm；d焊條=3.2，4mm；2006-2-8252 、埋弧焊1）技術方案 熔劑層下熔渣覆蓋電弧； 焊機帶著焊絲勻速沿工件坡口移動或工件相對焊機 機頭移動； 熔劑從漏斗中不斷輸送并覆蓋被焊部位。大部分熔劑 不熔化，可從新回收使用。2006-2-826 2）埋弧焊主要特點 焊縫質量好，焊縫均勻美觀； 焊接效率高。電流大，熔深大，焊接速度 快，焊絲自動進給。 節省焊接材料，中厚板不開坡口，一次焊 透，多余焊劑回收使用，降低了損耗。 勞動條件較好，暗弧操作，實現了機化， 減少了煙塵。2006-2-8273）應用：平焊，長直焊縫，大直徑焊縫

7、。 不適合薄板、曲線焊縫。2006-2-8283 、氣體保護焊（氬弧焊、CO2氣體保護焊） 氬弧焊分為：熔化極氬弧焊；不熔化極氬弧焊。 氬弧焊是以氬氣作為保護（熔池）氣體的電弧焊。高溫下，Ar不電離，不熔于金屬。氬弧焊質量很高。1）氬弧焊 2006-2-829工件Ar+焊絲熔化極氬弧焊 以連續送進的焊絲作為電極，用氬氣（純度99.7%）保護 熔池，可供焊接厚度25mm以下的板件。2006-2-830 以高熔點的鎢棒（含釷和鈰）為電極，鎢極不熔化，只起導電和引弧作用。因通過電流有限，故適于 6mm以下的薄板，多用直流焊接電源。工件Ar+V絲V焊釷鎢棒或鈰鎢棒不熔化極氬弧焊2006-2-831特點 成本低。主要是CO2廉價易得，為埋弧焊或焊條 電弧焊的40%； 生產效率高。比焊條電弧焊高13倍， 基于送絲 自動化； 明弧操作，容易及時發現質量事故并處理； 質量比焊條電 弧焊穩定。熱 影響區域小， 變形和 裂紋 傾向?。粦?廣泛用于造船 和車輛制造。2006-2-8343）等離子弧焊與切割 等離子弧 電弧焊中的一般電弧，稱為自由電弧。 等離子弧是基于三種壓縮效應的細小收縮電弧，使得弧柱內的氣體（Ar或N2）完全電離，能量高度集中，溫度高達16000K以上。工件ArH2O鎢極噴嘴等離子弧原理圖+-2006-2-835等離子弧