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1、金属的焊接成型,将分离的半成品件或零件通过加热、加压（或加热加压）等方式，借助于原子间的扩散和结合，连接成不可拆卸的的整体零件。,焊接方法,熔化焊压力焊钎 焊,各种焊接方法的特征,焊接方法分类,能以小拼大，化大为小，简化了复杂的机器零部件，可获得最佳技术经济效果； 能制造多金属结构，充分利用了材料性能； 焊接接头的密封性好； 节省金属，材料利用率高； 不可拆卸，维修不方便；焊接应力和变形较大，且接头的组织性能不均匀。,焊接成型的特点：,8.1 焊接工艺基础,一.电弧焊基本概念 （以电弧焊为例，分析焊接基本原理）,电弧：两个电极之间的气体介质内产生的一种强烈而持久的放电现象。 焊接电弧：由焊接电
2、流供给的具有一定电压的两电极间（或电极、母材间）在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 电弧焊：利用电弧作为热源的焊接方法。 熔池：熔焊时，在焊接热源作用下，焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分。 焊缝：焊件经焊接后所形成的结合部分。,二.焊接原理和焊接冶金过程,1.焊接原理电弧形成的条件：正 负电极之间具有一定的电 压；两电极之间的气体介 质处于电离状态。,将两电极接通电源，短暂接触并迅速分离，接触时：发生短路，产生极大的短路电流，使接触点产生大量的热，电极表面迅速升温，两者均熔化；分离时：大量电子放射，形成电弧。,直流焊机,直流正接,直流反接,交流焊机无正接反接之分,电弧的极性构
3、造电弧的极性构造随着所用的电源类型不同而不同。直流电弧构造 交流电弧构造,直流正接 直流反接,直流电弧构造参数,交流电弧构造参数,2.焊接冶金过程电弧焊的焊接过程, 如同一座微型电弧炼钢炉 在炼钢一样，要进行一系 列的冶金反应过程。,电弧焊的冶金过程特点：,（1）金属熔池体积很小( 23 cm3 ) ，而且熔池处于液态的时间很短( 10秒钟以下 ) , 各种冶金反应进行得不充分。 （2）在电弧高温作用下,金属易氧化、氮化 ，形成有害杂质，如：FeO、SiO2、CO、MnO等 。,（3）在电弧高温作用下，有益金属元素发生剧烈的烧损和蒸发，降低了焊缝的性能。 （4）焊缝熔池周围被冷金属包围，温度梯
4、度很大，易使焊件产生较大的应力和变形，甚至产生裂缝。 3.采取措施 （1）限制空气侵入焊接区； （2）渗入有用的合金元素，提高焊缝的力学性能； （3）焊接时，清除焊件和焊条等表面的杂物（如：油，水，氧化皮等）。,2.焊接接头金属的组织与性能 （1）焊缝金属的组织与性能 组织：焊缝金属组织是由熔池 金属结晶得到的铸造组织, 晶 体的长大方向指向熔池中心, 形成柱状树枝晶。,三.焊接接头的组织与性能 1.焊件上温度的变化和分布,焊接接头由焊缝和热影响区两个部分组成。,性能：一方面，柱状晶比较细密，其性能不低于基本金属；另一方面，由于焊芯是高级优质材料以及焊条药皮的作用,可以使得焊缝金属的化学成分优
5、于母材,所以焊缝金属的性能一般高于母材。 （2）热影响区的组织与性能,热影响 区组织,熔合区,过热区,正火区,部分相变区,再结晶区,熔合区: 粗大的过热组织，在焊接接头中其性能很差。 过热区: 粗大的过热组织，是热影响区中性能最差的的部位, 易在此区产生裂纹。 正火区: 均匀细小的铁素体和珠光体组织, 其性能优于母材。 部分相变区: 晶粒大小不均匀，其性能较差。 再结晶区: 该区域金属的力学性能变化不大，塑性略有增加。（母材在焊接前若经过冷塑性变形，焊接过程中才会有再结晶现象；若没有经过冷塑性变形，则无此区域。）,性能：,焊接材料:主要是焊芯材料的化学成分。 焊条或焊丝熔化后直接影响焊缝金属的
6、成分，从而影响其性能。 焊接工艺参数:主要是焊接电流、电弧电压、焊接速度等。 通过影响焊接接头的热量输入，改变加热和冷却条件，从而改变热影响区的大小和接头的组织和性能。 焊接方法:主要是热影响区宽度。 不同的焊接方法，其保护效果和热影响区大小不同。热源越集中、焊接速度越快的焊接方法，热影响区越小。,3.影响焊接接头性能的因素,4.改善焊接接头组织与性能的措施 思路：使熔合区和过热区尽可能小。 措施： （1）母材尽量选择低碳钢（碳，硫，磷的含量均比较低）； （2）加快焊接速度，减小焊接电流； （3）对较大的焊缝采用多层焊； （4）焊后进行热处理，消除应力，细化晶粒，改善接头的力学性能；,四.焊接
7、应力与焊接变形 1.焊接应力与焊接变形的产生原因 在焊接过程中，对焊件进行局部的、不均匀的加热和冷却，是产生焊接应力与变形的根本原因。,平板对接焊时变 形与应力的形成 （ + ）拉应力 （）压应力,金属杆件在均匀加热和冷却时的变形和应力,（ + ）拉应力；（）压应力；,2.焊接变形的基本形式,（1）收缩变形：由于焊缝横向和纵向收缩而引起尺寸缩小； （2）角度变形：焊缝截面形状上下不对称，焊缝横向收缩不均匀而引起； （3）弯曲变形：焊,缝布置不对称，焊缝纵向收缩后引起工件向焊缝一侧弯曲； （4）扭曲变形：焊缝布置不对称或焊接工艺不合理，使工件产生纵向扭曲变形； （5）波浪变形：薄板件在焊接应力作
8、用下失稳。,3.预防和减小焊接应力与焊接变形的措施,焊前预热法在焊接之前，把工件全部或局部进行适当 预热，然后进行焊接。一般的预热温度为150 350。主要适用于塑性较低，容易产生裂缝的材料。例如,中碳钢、中碳合金钢、铸铁等。 焊后热处理法对于受力复杂的重要焊件，以及有精度要求 的零件，焊接之后应进行除应力退火, 一般温度 为600650，可消除焊件中8090%的残余应 力。,选择合理的焊接工艺和次序,尽量保证焊缝能自由收缩 先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝。 尽量使其变形能互相抵消或减弱,长焊缝采用分散对称焊工艺（使其变形能够互相抵消或减弱）,反变形法焊前组装时 注意焊后的变形 方向。,加热减应区焊缝应对称布置,刚性固定法,焊后热处理法对于受力复杂的重要焊件，以及有精度要求 的零件，焊接之后应进行除应力退火, 一般温度 为600650，可消除焊件中8090%的残余应 力。 锤击或碾压焊缝 变形的矫正,4.消除焊接应力和矫正焊接变形的方法,机械矫正,火焰矫正,思路：用新的变形抵消原来的变形。,
