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1、熔化焊与热切割基础知识 及常用的焊接方法 （习题要点讲解）,一、熔化焊与热切割基础知识 二、焊条电弧焊与碳弧气刨 三、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊 四、氩弧焊 五、埋弧焊 六、等离子弧焊与切割 七、气焊与热切割 八、电子束焊与激光焊 九、堆焊与热喷涂,目 录,什么是焊接？ 焊接，是通过加热、加压，或两者并用，使两个同种或异种工件产生原子间结合的加工工艺和连接方式。 由焊接的定义可以看出，广义的焊接可以泛指所有材料的连接，所涉及的材料可以是金属，也可以是非金属，比如陶瓷的连接等。狭义的焊接指金属材料的连接。,一、熔化焊与热切割基础知识,焊接如何分类？ 按照焊接过程中金属所处的状态及工艺特点
2、，可以将焊接分为熔化焊、压焊和钎焊三大类。,一、熔化焊与热切割基础知识,（1）熔化焊：利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成焊接的方法。 （2）压焊：利用焊接时施加的一定压力而完成焊接的方法。 （3）钎焊：把比被焊金属熔点低的钎料金属加热熔化至液态，然后使其填充到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。,金属材料的性能 1.物理性能：包含密度、导电性、导热性、热膨胀性。 热膨胀性：金属升高温度时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀。 2.力学性能：包含强度、硬度、塑性、韧性。 （1）强度：表示金属材料对变形和断裂的抗力。衡量指标有屈服强度和抗拉强度。 （2）硬度：是指金属材料抵抗外物
3、压入产生表面变形的能力。 （3）塑性：指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示其性能的指标有伸长率、断面收缩率和冷弯角。 （4）韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。通常用冲击韧性来表示。 3.化学性能：包含抗氧化性、耐腐蚀性。 4.工艺性能：包含切削性能、铸造性能和焊接性能。,一、熔化焊与热切割基础知识,关于几种固体物质的概念 （1）化合物：由二种或二种以上不同元素所组成的纯净物。组成此化合物的不同原子间以一定比例存在。 （2）混合物：由两种或多种物质混合而成的物质。混合物没有固定的化学式，无固定组成和性质，组成混合物的各种成分之间没
4、有发生化学反应。 （3）固溶体：指矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换，而不改变整个晶体的结构及对称性等。但微观结构上如节点的形状、大小可能随成分的变化而改变。固溶体分为三种：置换固溶体、间隙固溶体和缺位固溶体。,一、熔化焊与热切割基础知识,钢的几种显微组织形态 （1）铁素体（F）：少量的碳和其他合金元素固溶于-Fe中的固溶体。强度和硬度低，但塑性和韧性好。 （2）渗碳体（Fe3C）：铁与碳的化合物，性能与铁素体相反。 （3）珠光体（P）：铁素体和渗碳体的机械混合物，性能介于铁素体和渗碳体之间，结构钢很多是珠光体。 （4）奥氏体（A）：碳和其他合金元素在-Fe中的固溶体。在一般钢材中，只有高温
5、时存在。奥氏体为面心立方晶格，因此其强度、硬度不高，塑性、韧性好。奥氏体没有磁性，常用不锈钢大多为奥氏体。 （5）马氏体（M）：碳在-Fe中的过饱和固溶体，一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体。高碳淬火马氏体具有很高的硬度和强度，但很脆；低碳回火马氏体具有很高的强度和良好的塑性、韧性相结合的特点。 （6）魏氏组织：一种过热组织，微观组织粗大，可使钢材的塑性和韧性下降，使钢变脆。,一、熔化焊与热切割基础知识,钢的四把“火”（常用热处理工艺方法） （1）退火：将金属缓慢加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢地冷却到室温。可以降低温度，能消除内应力。 （2）正火：将金属加热到临界温度以上3050 ，保温
6、适当时间后，在空气中冷却的热处理工艺。能改善焊接接头性能，消除粗晶组织，促使组织均匀。 听起来，正火和退火很像，但还是有区别的，正火的冷却速度稍快，生产周期短。 （3）淬火：将金属加热到临界点以上，保温一段时间，金属内部的结构和状态就会发生变化（奥氏体化），然后以大于临界冷却速度冷却，得到马氏体组织。 淬火得到的组织硬度高，但塑性、韧性差，脆性也大，因此淬火后的金属不会作为成品出厂，此时就应用到了回火。 （4）回火：在金属被脆硬后，将其加热到临界温度以下的某一温度，保温一段时间，让金属内组织能够均匀地分配，之后再冷却到室温。以此得到既有一定强度、硬度，又有一定塑性、韧性的成品。,一、熔化焊与热
7、切割基础知识,典型试题 （1）【判断题】焊接工艺只属于金属材料的焊接。（ ） （2）【判断题】冷压焊是使工件分子相互接近而获得牢固压挤接头的连接方式。 （ ） （3）【判断题】气焊和堆焊都是电弧焊。 （ ） （4）【选择题】中碳钢焊接时，由于母材金属含碳量较高，所以焊缝的含碳量也较高，容易产生（ ）。 A.冷裂纹 B.热裂纹 C.延迟裂纹,一、熔化焊与热切割基础知识,B,勘误 （1）【P34，第79题】下列焊接方法中，属于压力焊的是 （ ） A.气保焊 B.超声波焊 C.爆炸焊 答案选C （2）【P38，第144题】按照焊接过程中金属所处的状态及工艺特点，可以将焊接方法分为 （ ） A.压力焊
8、 B.氩弧焊 C.熔化焊 D.电阻焊 答案选ACD,一、熔化焊与热切割基础知识,BC,AC,关于焊条电弧焊 焊条电弧焊是利用电弧放电所产生的热量将焊条和工件熔化，焊条与工件互相熔合、二次冶金后冷凝成焊缝，从而获得焊接接头。 焊条电弧焊焊接低碳钢或低合金钢时，电弧中心部分的温度可达600013000 。 焊条电弧焊可进行平焊、立焊和仰焊等多位置焊接，而且设备轻便，可以在任何有电源的地方进行焊条电弧焊焊接作业。,二、焊条电弧焊与碳弧气刨,关于碳弧气刨 碳弧气刨是利用碳极电弧的高温，把金属的局部加热到熔化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达到对金属进行去除或切割的一种加工方法。 该过程中
9、压缩空气的主要作用是把碳极电弧高温加热而熔化的金属吹掉。压缩空气流量过大时，将会使被熔化的金属温度降低，而不利于对所要切割的金属进行加工。,二、焊条电弧焊与碳弧气刨,典型试题 （1）【判断题】焊条焊接时，焊芯的化学成分，不会影响焊缝的质量。 （ ） （2）【选择题】下列说法正确的是（ ）。 A.焊接技术的应用范围非常广泛 B.焊条电弧焊已经不是焊接工作中的主要方法 C.焊条不影响电弧的稳定性 （3）【勘误】【P158，第59题】焊条电弧焊所用焊机的种类包括（ ）。 A.交流弧焊机 B.直流弧焊机 C.弧焊整流器 D.逆变弧焊机 答案选ABCD,二、焊条电弧焊与碳弧气刨,A,AB,关于几种气体保
10、护电弧焊类别 （1）非熔化极氩弧焊（TIG焊）：它是用纯钨或活化钨（钍钨或铈钨等）作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊，利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法。其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣，质量高但速度较慢。 （2）熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）：使用熔化电极，以外加惰性气体（通常为Ar或He）作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。 （3）熔化极活性气体保护焊（MAG焊）：以惰性气体与氧化性气体（O2、CO2）混合气为保护气时，或以CO2或CO2+O2混合气为保护气时的一种焊接方法。,三、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护
11、焊,关于几种过渡形式 （1）短路过渡：采用较小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中 。 （2）细颗粒过渡：对于一定直径的焊丝，当增大焊接电流并配以较高的电弧电压时，焊丝熔化以颗粒状态非短路形式过渡到熔池中。这种颗粒过渡的电弧穿透力强，熔深大，飞溅小，适合于中厚板或大厚板焊接。,三、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊,关于二氧化碳气体保护电弧焊 二氧化碳气体保护电弧焊，简称CO2焊，本质上属于MAG焊。现已在很多工艺部门中代替了焊条电弧焊和埋弧焊。 特点： （1）CO2电弧的穿透力强，厚
12、板焊接时可增加坡口的钝边，减小坡口；焊接电流密度大（通常为100300A/mm2），故焊丝熔化率高；焊后一般不需要清渣，所以CO2焊的生产效率比焊条电弧焊高约13倍。 （2）纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡，加入混合气体后才有可能实现射流过渡。 （3）采用短路过渡技术可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。 （4）抗锈能力强，焊缝含氢量低。 （5）气体价格便宜，焊前对焊件的清理可以从简。 （6）焊接过程中金属飞溅较多。,三、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊,关于混合气体保护电弧焊 采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如Ar+CO2，Ar+O2，Ar+O2+CO2
13、等作为保护气体的一种气体保护电弧焊方法。 特点： （1）混合气体中气体的混合比例适当时，在焊接过程中产生的飞溅很少，焊丝的熔敷效率很高。 （2）与CO2焊相比，混合气体保护焊的合金元素过渡系数较大，元素烧损程度较轻。 （3）与CO2焊相比，混合气体保护焊焊缝金属中的含氧量较低。 （4）焊接薄板时，混合气体保护焊的工艺参数范围更大，比CO2焊更容易控制。 （5）采用混合气体保护焊获得的焊缝表面光滑。成形美观。,三、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊,典型试题 （1）【判断题】二氧化碳焊的缺点之一就是不能全位置焊接。 （ ） （2）【判断题】在0和1atm下氧气密度比空气大。 （ ） （3）【选择
14、题】关于氧气，下述说法错误的是（ ）。 A.氧气在常温常压下是一种无色、无臭、无味、无毒的气体 B.氧气在常温下可以燃烧 C.在0和1atm（101325Pa）下氧气密度为1.43kg/m3 （4）【多项选择题】二氧化碳焊短路过渡焊接所用的焊丝较细，若焊丝伸出过长，则（ ）。 A.该段焊丝的电阻热大，易引起成段熔断 B.喷嘴至工件距离增大，气体保护效果差 C.飞溅严重，焊接过程不稳定 D.熔深浅并且气孔增多,三、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊,B,ABCD,关于非熔化极氩弧焊 电弧在非熔化极（通常是钨极）和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体（常用氩气），形成一
15、个保护气罩，使钨极端头、电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，防止发生氧化和吸收有害气体，从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。 关于熔化极氩弧焊 熔化极氩弧焊焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接。 两种氩弧焊的区别： （1）非熔化极氩弧焊采用保护气体作电极。 （2）熔化极氩弧焊采用焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝。,四、氩弧焊,关于氩弧焊的特点： （1）电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接。 （2）焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊接基本上不需清渣。 （3）电弧在保护气流压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小。 （4）有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。 （5）可以焊接化学性质活泼和已形成高熔点氧化膜的镁、铝、钛及其合金。 （6）可以焊接薄板。 （7）室外作业时，防风效果不佳。 （8）电弧的光辐射很强。 （9）焊接设备比较复杂，成本比焊条电弧焊高。,四、氩弧焊,典型试题 【判断题】流量太小，容易变成紊流，使空气卷入，也会降低保护效果。 （ ） 【勘误】【P185，第43题】下列有关氩气瓶的安全使用要求，错误的是（ ）。 A.氩气钢瓶规定
