《材料成形工艺 教学课件 ppt 作者 周述积 第三篇材工焊接 第十二章 焊接方法(84)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成形工艺 教学课件 ppt 作者 周述积 第三篇材工焊接 第十二章 焊接方法(84)（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章 焊接方法,问题：三类焊接方法有何本质上的不同？,熔焊属于液相焊接。焊缝类似铸态组织。 压焊属于固相焊接，一般需要同时加压和加热。加热 温度不得超过母材熔点。 钎焊属于固-液相焊接，加热 温度高于填充钎料熔化温度，但也不得超过母材熔点。,问题：选用焊接方法的基本思路是什么？,选用焊接方法的基本思路依然是 根据 “质 量、效率、成本”三准则，针对焊接构件的材 料性能、结构特征、产品使用条件、技术验 收标准、生产节拍、设备和工艺装备状况等 各种因素来系统分析，科学地制定焊接工艺 方案，正确选用焊接方法。,第一节 熔 化 焊,问题：您对各种焊接方法的特征、设备、 工艺和使用要求究竟了解了多少
2、？,本节重点介绍埋弧焊、氩弧焊、等离子弧焊 和 CO2气体保护焊。 对电渣焊、电子束焊、气 焊 只作一般了解。 对焊条电弧焊，大家已经比较熟悉，本节不 再重点讲解，但必须懂得其应用和学会制定工艺。,一、先回顾和讨论一下焊条电弧焊！,对于焊条电弧焊，您最起码应该了解些什么呢？,（请大家讨论） 问题：1、用在什么地方？ 2、用什么设备？您会接线吗？用直流焊 机还是交流焊机？ 3、用多粗的焊条？（d= ？ ）用酸性焊 条还是碱性焊条？ 4、选多大的电流（I=Kd）？K= ？ 5、可用哪几种接头形式？ （参见教材P384P386）,二、埋弧自动焊 （录象一）,1、什么是埋弧自动焊 ？,电弧在焊剂层下燃
3、烧 ；焊丝自动送进。,埋弧焊接过程示意图,图中：1-电弧；2-母材；3 -焊剂；4 -焊丝；5-焊剂漏斗； 6-导电嘴；7-熔渣；8-金属熔池；9-渣壳；10-焊缝。,2、埋弧自动焊是如何进行的？,焊丝充填焊缝金属；焊剂熔渣对金属熔池起保护和调整焊缝金属的合金成分（脱氧、合金化）,3、埋弧自动焊有哪些应用特点？,焊缝质量好。减少了合金元素的烧损，焊缝 内在质量好；飞溅少，表面光整平直、美观。,生产效率高。用较大的电流（ 100A），有 高的熔敷率，熔深大；工艺参数可以自动调 节，电弧工作稳定；焊丝自动送进。,生产成本低。表现为焊材利用率高。焊接一些 中厚钢板可不开坡口，节约机加工成本。,劳动条
4、件得到改善。排除了电弧光对工作环境 的危害。对焊工的操作技术要求不高。,适合于焊低碳钢、低合金钢和低碳不锈钢 。碳当量一般不大于 0.30.4 并要求含 S、P量低。 还可用来焊接铜合金、镍合金，但不适合焊接铝、钛合金。 最适合于焊接中厚板（6mm以上）的长直和连续环形焊缝，但只适合于焊接平焊缝。 埋弧自动焊广泛应用于造船、压力容器、石化、桥梁、重型机器等行业。,4、埋弧自动焊怎么用？,主要考虑以下内容： 合理选用焊接材料，包括焊剂和焊丝； 科学规范工艺参数，包括电流、电弧电 压与焊接速度等； 确立工艺和质量保证措施；,5、埋弧自动焊工艺应考虑哪些内容？,1）埋弧焊焊接材料的选用,（一） 焊剂
5、,（二） 焊剂与焊丝的配用原则（焊普通结构钢）,（三）高Mn高Si焊剂的作用与渣系反应,说明： 渣系反应中被还原出来的 Si 、Mn 通过熔 渣扩散进入熔池金属内。 熔滴过渡中，金属熔滴伴随有碳的氧化烧损，有利于减少熔池中的溶氢量。,焊接电流 焊接电流主要影响 焊缝形状与尺寸。 熔深H 与电流I成正 比，即 H = Km I Km - 熔深系数。,2）埋弧焊焊接工艺参数的选用,电弧电压 加大电弧电压不会 带来什么好处。相反， 将使电弧增长，会造 成电弧不稳定，熔宽 增加，余高减小，可 能出现咬边。,焊接速度 焊接速度必须选择 适宜。 若过快，即线能量小， 使得熔深浅，余高低，焊 缝窄并影响焊材
6、和母材的 熔合，易出现气孔、未焊 透、咬边和焊缝不规则等 缺陷。 若过慢，即线能量大， 会使熔池扩大，容易出现 夹渣。,焊接速度对焊缝成形的影响,对于埋弧自动焊，应采用以下工艺措施 ： 焊丝送进方向正常与焊件水平工作面垂 直，但有 时也保持一定倾角。倾角方向、大小对熔深、熔 宽、焊缝余高均有影响。 焊件倾斜会形成上坡焊或下坡焊，也将影响熔深、 熔宽、焊缝余高。 问题： 焊丝倾角和焊件倾斜对熔深、熔宽、焊缝余高等 焊缝形成参数与焊接质量会带来怎样的影响呢？ 请大家分析和讨论。,2）埋弧自动焊的工艺措施, 对于平放角焊缝，有条件时应置于船 形位置进行焊接，即采用船形焊。采 用船形焊 可使焊缝均匀，
7、成形美观， 电弧稳定。, 焊剂层厚度的控制 被熔化的焊剂质量应等于同时被熔化的焊丝质量。 焊剂层太厚，会使焊缝中间上凸，出现峰形，焊剂 层太薄，电弧外露，保护性不好。 添置引弧板和引出板，保证焊缝始端、末端获 优质焊缝。 必要时，工件焊缝 底面需要添置板状衬 垫，以保证焊透和焊 缝背面成形良好。,三、氩弧焊 （录象二）,分类： 按电极类型 分为 非熔化极（钨极）氩弧焊（TIG焊 ） 熔 化 极 氩 弧 焊 （MIG焊 ）,氩弧焊是一种用惰性气体-氩气作为电弧介质以求保护焊接电弧和熔池的焊接方法。,1、钨极氩弧焊（TIG焊 ）,1）钨极氩弧焊原理,钨极4 和工件7 分别 作为电弧电极。焊丝 1熔
8、化后填充熔池，氩气保护电弧和熔池。,2）钨极材料 W-Th或W-Ce合金。,特性： 耐高温； 载流能力强； 发射电子能力强。,3）钨极氩弧焊焊枪,空气自冷式: 用于小电流（100A）焊接； 水冷式: 用于大电流焊接。,钨极氩弧焊焊枪结构示意图,气冷式,水冷式,4）钨极氩弧焊设备与控制系统配套,手工钨极氩弧焊设备与控制系统配套组成示意图,图中：1-填充焊丝；3-焊枪（炬）；8-冷却水系统； 11-供气系统；12-焊接电源； 13-控制系统。, 钨极不熔化，电弧稳定；熔滴不通过电弧区， 无飞溅；但使用电流有限，熔深浅。 只适合于薄板（6mm）。 焊接质量好。明弧操作，易于控制。 对焊材污染很敏感。
9、焊前务必对焊材和母材清 理干净。 手工钨极氩弧焊生产率低。自动钨极氩弧焊要 加焊枪（炬）移动装置。 因使用氩气保护，相对成本比较高。,5）钨极氩弧焊的工艺特点,6）钨极氩弧焊的应用,主要用来焊接Al、Mg、Ti等活泼金属及Mo、Zr、Nb等难熔活性金属与合金。,7）钨极氩弧焊的操作技术要点, 对焊接夹具精度要求高，因产品多属薄壁拼焊结 构，容易变形，故焊前装配必须严格一致。 一般采用直流正接。但焊接Al、Mg合金则宜于 用交流TIG焊。 焊接电流、焊接速度将依据工件材料、厚度、接 头形式、焊接位置和电流极性等因素来确定。 电弧长度15mm；气体流量6 15 L/min。,2、熔化极氩弧焊（MI
10、G焊 ）,思路： 以可熔化的焊丝 替代不可熔化的钨极并 填充金属。原理上类似 埋弧焊，只是这里用氩 气保护，而埋弧焊是用 熔渣保护。,图中：3-焊丝；4-导电嘴； 5-喷嘴；6-送丝机构。,熔化极氩弧焊示意图,特点: 电流密度高，母材熔深大， 适合中厚板焊接。,熔化极氩弧焊（MIG焊 ）除使用氩气作保 护性气体外，也可以用氩、氦两种气体混合。 因为惰性气体不与液态金属发生冶金反应， 故电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳。 在焊接钢铁材料时，为了节约惰性气体用 量和改善焊缝成形状况，可在惰性气体中加 入少量氧化性气体CO2 或O2 。 惰性气体中加入氧化性气体CO2 的混合气体 保护焊称为MAG焊。,装
11、备系统 半自动熔化极 氩弧焊的装备也 不外乎是电源3、 送丝机4、控制箱 5、焊炬（枪）1、 气瓶 8 等。,熔化极氩弧焊装备示意图,四、 CO2 气体保护焊,合金元素烧损、气孔及飞溅是CO2 气体保护焊质量控制中的三大主要问题。,效率高、明弧可见易控制， 变形小，CO2成本低是其优点。,CO2 气体保护焊主要用来焊接低碳钢、普通低合金钢。,1、合金元素的氧化烧损及CO的生成,CO2,Me（Fe、Si）+CO2=MeO+CO （合金元素与 C02 作用） Me +0 = Me0 （合金元素与 0 作用） Mn+FeO=MnO+Fe （合金元素与Fe0作用） Si02、Me0 浮于熔池上表面；
12、Fe0 部分进入液态金属，部分进入熔渣。 C0 的生成和逸出，促使C 烧损并将引起熔池 爆破，造成熔池、熔滴飞溅；还有可能在焊缝中形 成气孔。,问题：如何解决C02 气体保护焊中合金元素烧损、飞溅及气孔等质量潜在问题？,为使焊缝强度不至于因碳烧损而降低，焊材中还得适量加入Cr、Mo、V等强化元素。,2、相应的焊接冶金措施 在焊材中加入Al、Ti、Si、Mn等强脱氧剂，通过脱氧去除 FeO。通常采用Si、Mn联合脱氧。适当减少焊材的含碳量也是必要措施之一。,脱氧反应式如下：,3、 CO2 气体保护焊中的气孔问题,CO2 气体保护焊中的气孔主要为CO气孔、 N2气孔、 H2气孔。,CO气孔是因焊丝
13、脱氧元素不足而造成CO的形成，即 FeO + C =Fe + CO N2气孔是由于保护气氛遭到破坏，有空气侵入。需要加强保护或选用含固氮元素（Ti、Al）的焊丝。 H2气孔是因焊丝、工件表面油污或CO2 气体中水分的分解所致。,4、CO2 气体保护焊中的飞溅问题,产生的原因： 由焊接冶金反应形成CO膨胀爆破所引起。 操作时要求合理选用焊接工艺参数； 可在CO2中加入一定比例的Ar； 采用低飞溅焊丝。,5、C02气体保护焊的设备组成（自动焊机）,6、C02 气体保护焊在汽车工业中的应用实例,1） 货箱左、右板焊接 参数 1820V，110130A，10mm，500L/h。,2 ） 货箱前板,22
14、25V，180200A，直径1.2mm。,3） 贮气筒,环缝,1620V、150180A、1.6mm。,纵缝： 直径1.2mm，1921V，120140A，,4） 车 轮,5） 传动轴,6） 冲焊桥壳,等离子弧焊是基于钨极氩弧焊（TIG焊 ） 而发展起来的一种高温、高能量密度的焊接 方法。它还可用于金属切割。,五、 等离子弧焊,问题：何谓等离子弧？,等离子弧实际上是一种受到压缩作用的拘束电弧。 能量密度高达 10 6W/cm2以上； 最高温度可达2400050000K； 电弧扩散角小，5左右； 且电弧稳定，指向性好。,问题：等离子弧是如何形成的？,等离子弧的形成 基于电弧受到三种压缩作用：,水
15、冷喷嘴的外部拘束压缩,离子气流的冷却压缩,弧柱自身的电磁收缩,关键设备是等离子弧焊枪！,等离子弧焊枪喷嘴,几乎所有金属结构材料都可以用等离子弧焊接或等离子弧切割。但对板厚有一定限制，一般可焊 3 8 mm。 用微束等离子弧焊可焊接超薄金属材料。最薄可达 0.01 mm。 用等离子弧切割，不仅可切割各种金属材料，还可切割花岗岩、耐火砖、混凝土等非金属材料。 等离子弧还常用于堆焊与热喷涂。,问题：等离子弧焊接用在什么地方？,六、现代还用到哪些其他熔焊方法？,常用的其他熔焊方法还有：,电渣焊,气 焊,电子束焊,激光焊,1）电渣焊,电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热以进行焊接的方法。,电渣焊主要被
16、用来焊接厚大件,板厚一般在 30600 mm范围内； 熔渣温度可达到2000左右； 焊件无需开坡口，焊前留有2040mm的间隙； 焊丝不断送进，浮渣、熔池不断上升，熔池底部 金属不断结晶凝固； 热影响区晶粒粗大，焊后要进行正火或回火处理。,2）电子束焊,原理：利用高能电子束撞击焊件表面、轰击深处，金属熔化、结晶凝固，形成焊缝。,真空电子束焊机,高能量密度的电子束必须经过电子发射、加速、聚焦才能产生。设备复杂，价格贵重。 电子束加速电压可达150kV，电子束焦点直径为0.11mm，功率密度达10 6W/cm2以上。焊缝深宽比可达 501。 焊件装配、间隙要求严格。在非真空中焊接，质量难得稳定。电子束产生的X射线对人体有害，要严加防护。 电子束焊应用范围极广，涉及到各个领域，各行各业，各式金属与非金属材料。焊后不改变力学性能。,电子束焊的特点,利用聚焦后的激光束进行焊接称之为激光焊。 聚焦
