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1、焊接原理基础解释 焊接定义： 焊接通常是指金属的焊接。是通过加热或 加压，或两者同时并用，使两个分离的物 体产生原子间结合力而连接成一体的成形 方法。 焊接的分类： 熔焊： 将工件焊接处局部加热到熔化状态（通常还加入 填充金属），形成熔池，冷却结晶后形成焊缝。 压焊 ： 无论加热与否，均需对工件施加压力，使工件在 固态或半固态的状态下实现连 接。 钎焊 ： 采用熔点低于被焊金属的钎料熔化后，填充接头 间隙，并与被焊金属相互扩散实现连 接。 焊接方法分类 熔焊 气焊 电弧焊 焊条电弧焊 埋弧焊 气体保护焊 氩弧焊 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 二氧化碳气体保 护焊 等离子弧焊 电渣焊 电子束焊 激光
2、焊 压焊 摩擦焊 爆炸焊 电阻焊 搭接电阻焊 电焊 缝焊 对接电阻焊 电阻对焊 闪光对焊 扩散焊 超声波焊 钎焊 软钎焊锡焊 硬钎焊 铜焊 银焊 电弧焊基础解释之焊接电弧 焊接电弧概念： 电弧的热源，是在电极与工件间强烈而持久的气体 放电现象，即在电极与工件间的气体介质中有大量 电子流通过的导电现象。 电弧的特点： 电流大、温度高、能量密度大、移动性好。一般20 30V的电压就能维持电弧的稳定燃烧，电弧中的电 流可以从几十安培到几千安培，温度可达5000K以 上。 电弧焊基础解释之电弧冶金 过程： 电弧焊冶金过程： 在焊接电弧作用下，母材和焊条不断熔化 形成熔池， 在高温下，液态金属、熔渣和周
3、围气体发生一系列的冶 金反应，是金属再冶炼的过程。 冶金过程特点： 当电弧中有空气侵入时，液态金属发生强烈的氧化和氮 化反应，空气中的水分和工件表面的油、锈、水在电弧 高温下分解出的氢原子溶入液态金属中，导致接头塑形 和韧度降低（氢脆），甚至产生裂纹；焊接熔池小，冷 却速度快，各种冶金反应不平衡，化学成分不均匀，熔 池中的气体、氧化物来不及浮出，易形成气孔、夹渣等 缺陷。 电弧焊基础解释之焊接接头的 组织和性能： 热影响区概念： 在焊接过程中，靠近焊缝的金属受到焊缝热传导的 作用，相当于受到一次不同规范的热处理，组织和 性能发生变化，形成热影响区。 焊缝和热影响区统称焊接接头。 电弧焊基础解释
4、之焊接接头的 组织和性能： 焊缝的组织和性能: 焊缝组织是由熔池金属冷却结晶后得到的铸态组 织。熔池金属的结晶一般从液固交界处形核，垂 直于熔池侧壁向熔池中心生长成为柱状晶粒。但由 于熔池冷却速度较大，所以柱状晶粒并不粗大，加 上焊条杂质含量低及合金化作用，使焊缝化学成分 由于母材，所以焊缝金属的力学性能一般不低于母 材。 电弧焊基础解释之焊接接头的 组织和性能： 热影响区的组织和性能: 根据各点受热温度的不同， 热影响区可分为熔合区、 过热区、正火区、 不完全结晶区和再结晶区。 电弧焊基础解释之焊接接头的 组织和性能： 热影响区的组织和性能: 熔合区： 受热温度在液相线与固相线之间，熔化金属
5、与未熔化母材金属共 存，冷却后组织为 部分铸态组织 和部分过热组织 ，塑形差、强 度低、脆性大。是焊接接头中力学性能最差的薄弱部位。 过热区： 受热温度在固相线至1100之间，奥氏体晶粒严重长大 ，冷却后得到晶粒粗大的过热组织 ，塑形和韧度差。也 是热影响区中性能最差的部位。 正火区： 电弧焊基础解释之焊接接头的 组织和性能： 热影响区的组织和性能: 不完全重结晶区： 再结晶区： 电弧焊基础解释之焊接接头的 组织和性能： 课外知识: 固相线温度：开始熔化的温度，在此温度以下钢为固 体。 液相线温度：熔化终了的温度，在此温度以上钢为液 体。 Ac3 、Ac1 ：热处理中一个温度代号，不同含碳量
6、的钢种、不同合金元素含量的钢种，其热处理Ac3 、 Ac1 是不同的。法语中A代表临界点，c代表加热，在铁 碳相图上，命名230（渗碳体的居里点）为A0，727度 （铁碳相图的PSK线）为A1，770度（铁素体的居里点 ，磁性转变点）为A2，727912 （铁碳相图的GS线 ）为A3，13941495度为A4（铁碳相图上面的NJ线 ）。 电弧焊基础解释之焊接应力与 变形 概念： 焊接应力是焊接过程中对焊件的不均匀加热 和冷却，存在于焊件中的内应力。由焊接而 引起的焊件尺寸的改变称为焊接变形。 焊接应力和变形是同时存在的。 电弧焊基础解释之焊接应力与 变形 焊接变形的本质是焊缝区的压缩塑性变形，
7、常见 的焊接变形有以下几种： 电弧焊基础解释之焊接应力与 变形 常见的焊接变形（续表）： 电弧焊基础解释之焊接缺陷 电弧焊基础解释之焊接缺陷 续表： 电弧焊基础解释之焊接缺陷 56D 807 109B 属于热裂纹 裂纹示意图： 电弧焊基础解释之焊接缺陷 咬边示意图： 电弧焊基础解释之焊接缺陷 未焊透示意图： 电弧焊基础解释之焊接缺陷 气孔分类： 内部气孔 产生在焊缝 内部 表面气孔 在外部开口的气孔 电弧焊基础解释之焊接缺陷 常 见 的 焊 缝 气 孔 氢气孔 氮气孔 一氧化碳气孔 电弧焊基础解释之焊接缺陷 氢气孔： 主要由氢气引起，对于低碳钢氢气孔多数出 现在焊缝表面上，气孔的断面形状多为螺
8、钉 状，从焊缝表面呈圆喇叭口形，并在气孔四 周有光滑内壁。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 氢气孔产生的原因： 焊丝及母材的坡口表面有锈、油脂、水分或 气体保护焊时保护气体不纯，含水量高时都 会产生氢气孔。 减少避免氢气的措施： 母材破口去锈、去油，焊丝、焊剂、焊条经 一定温度的烘干去除水分。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 氢气孔示意图： MS前保 电弧焊基础解释之焊接缺陷 氮气孔： 当焊接时对焊缝保护不好空气通过电弧区， 使焊缝内浸入更多氮气，产生氮气孔；氮气 孔多在焊缝表面，有时成堆出现与蜂窝相似 ，一般成熟焊接工艺下，焊缝保护正常就不 会出现氮气孔。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 CO气孔： 焊接冶金
9、反应产生的CO结晶时来不及逸出残 留在焊缝内形成气孔，特点是CO气孔在焊缝 内沿结晶方向分布，像条虫状表面光滑。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 电弧焊基础解释之焊接缺陷 CO气孔示意图： 电弧焊基础解释之焊接缺陷 CO气孔示意图： 56D 807 109 电弧焊基础解释之焊接缺陷 其他焊接缺陷： 疏松：焊接熔池凝固结晶时由于熔池金属体积收 缩，在形成的树枝晶间有较多的低熔点物质，这 些低熔点物质沿结晶浸润、扩散形成孔洞，或者 是一些气体相析出造成的孔隙。 疏松经常是密集在焊缝中心处，因为熔池中心夹 杂物很难浮出，或者某些气体在液相中的溶解度 高，凝固时溶解度降低析出气体，这些气体在焊 接熔池中心处
10、即焊道中心造成疏松。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 其他焊接缺陷： 冷隔、冷豆：自动焊时，由于飞溅的金属颗 粒，落入焊接熔池内，后落入的金属颗粒温 度低，尚未达到熔化时就被结晶金属包围到 焊缝中，这后落入的金属颗粒与焊缝金属不 能构成一体而分离开来。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 其他焊接缺陷： 弧坑：焊缝收尾处产生的下陷现象。主要原 因是熄弧时间过短或薄板焊时使用电流过 大。 弧坑的危害：使焊缝的断面减小，严重削弱 焊缝强度，更重要的是经常在焊缝弧坑处产 生火口裂缝。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 其他焊接缺陷： 烧穿：在焊缝上形成穿透性孔洞，造成熔化 金属往下流漏，使焊缝的连续性和致密性受 到破坏。 原因：焊接电流过大，焊接速度太慢，接头 组装间隙太大，钝边太小。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 其他焊接缺陷： 缩孔：由于焊缝熔化金属在凝固结晶过程中 的收缩，产生的残留于熔池中的孔穴。常发 生在焊缝熔池的上半部，因凝固结晶时，最 后凝固部分的收缩没有液相金属补充所致。 电弧焊基础解释之焊接缺陷 缩孔示意图： 谢谢
