焊接技术基础

学期末焊接工程基础复习大纲总结一、名词解释1.金属焊接性:金属能否适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。它的内涵:①是否适合焊接加工,金属在焊接加工中是否容易形成缺陷.②焊后使用可靠性,性能焊成的接头在一定的使用条件下可靠使用的能力。2.熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。3.焊接热影响区：简称HAZ（heataffectzone）在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。焊接接头是由焊缝、熔合区和热影响区三个部分组成的。4.焊接技术：高温或高压条件下，使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。5.合金过渡:在焊接过程中，焊条或焊丝中的合金元素通过冶金反应进入到母材中称为合金过渡。所谓合金过渡系数是指焊接材料中的合金元素过渡到焊缝金属中的量与其原始含量的百分比，可以下式表示：η=Cw/Cc式中η—某元素的合金过渡系数(%)；Cw—某元素在焊缝金属中的质量分数(%)；Cc某元素在焊接材料中的原始质量分数(%)。合金过渡系数的大小，反映了焊缝金属合金化过程中某元素的利用率。由于过渡过程中总有一部分被氧化、烧损或蒸发，故η肯定小于100%。焊条电弧焊时焊接材料中主要合金元素的过渡系数，碱性药皮的过渡系数远比酸性药皮为高。6.焊接热循环:在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程。焊接热循环主要参数:加热速度，最高加热温度，在相变温度以上停留的时间和冷却速度。7.焊条的熔敷系数：熔焊过程中，单位电流、单位时间内，焊芯（或焊丝）熔敷在焊件上的金属量（G/(A·H)）8.电弧的磁偏吹:焊接电弧是电极和熔池间的柔性气体导体。焊接过程中，在电极和电弧周围及被焊金属中产生磁场。如果这些磁场不对称分布在电弧周围，就会使电弧偏斜，使焊接过程发生困难，即产生磁偏吹现象。直流电弧焊时，因受焊接回路中电磁力的作用而产生的电弧偏吹叫磁偏吹，防止磁偏吹的措施一般有：(l)采用短弧小电流进行焊接；(2)适当改变焊件上接地线的部位和采用双接地线；(3)调整焊条角度，使之向偏吹一侧倾斜；(4)焊接较小工件时，可将焊接电缆在焊件上缠绕两三圈使之产生与磁偏吹磁场反方向的磁场。9.阴极清理作用:即为交流钨极氩弧焊,采用输出按一定周期交化的电流，用钨电极作为焊接电极，高纯度氩气作为保护气体的焊接工艺，简称交流氩弧焊（TIG），常用于有色金属（铝、镁、铜等）及黑色金属（不锈钢、碳钢等）的焊接。惰性气体中的电弧在以金属板（丝）为阴极的情况下，阴极斑点在金属板（丝）上扫动，除去金属表面上的氧化膜，使其露出清洁金属面，称作电弧的阴极清理作用或氧化膜的破碎作用。10.短路过渡：在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定尺寸就与熔池接触，形成短路，于是电弧熄灭，熔滴在各种力的作用下过渡到熔池中，电弧从新引燃，重复这一过程，形成稳定的短路过渡过程。二，细小知识汇总1.常见的焊接裂纹：热裂纹(结晶裂纹高温液化裂纹多边化裂纹)、冷裂纹(延迟裂纹淬硬脆化裂纹（淬火裂纹）低塑性脆化裂纹)、层状撕裂(由于轧制母材内部存在有分层的夹杂物(特别是硫化物夹杂物），在焊接时产生的垂直轧制方向的应力，使热影响区附近地方产生呈“台阶”状的层状断裂并沿穿晶发展。)、再热裂纹(由于重新加热（热处理）过程中产生称再热裂纹—消除应力处理裂纹。)、应力腐蚀裂纹(金属材料在某些腐蚀介质和拉应力共同作用下所产生的延迟破裂现象，称应力腐蚀裂纹。)2.在焊接过程中，有关液态熔渣的结构，目前有两种理论：分子理论（内容：①熔渣是由电中性的分子组成的。②分子间的作用力为范德华力。③在一定条件下，熔渣中的简单氧化物分子与复杂化合物分子间处于动态平衡。④熔渣的性质主要取决于自由氧化物的浓度，只有自由氧化物参加与熔渣中其它组元的化学反应。缺陷：①不能运用分子理论进行定量计算。②分子理论不能解释FeO在脱硫中的作用。③分子理论与熔渣性能间缺乏有机的联系，无法解释熔渣的导电性。④只有在稀溶液的情况下，熔渣才能被视为理想溶液。）离子理论（内容：①熔渣具有电导值，其电导随着温度升高而增大。②熔渣可以电解。③在熔渣–熔锍体系中存在电毛细现象，说明熔渣具有电解质溶液的特性。④可以测出硅酸盐熔渣中K、Na、Li、Ca、Fe等阳离子的迁移数，说明熔渣中的最小扩散单元为离子。⑤X射线结构分析表明，组成炉渣的简单氧化物和复杂化合物的基本单元均为离子。⑥统计热力学为离子理论的建立提供了理论基础。缺陷：①不少复合离子的结构是人为的揣测和假定。②熔渣中同时存在游离的离子、游离氧化物和类似于化合物分子的络合物，它们之间同时存在着热离解平衡和电离平衡。）3.导致被焊金属产生冷裂纹的主要原因：①焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。②扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹）③存在较大的焊接拉应力。预防措施:①选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性。②减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水）。③避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度）。④降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等。⑤焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6小时左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。4.常见的几种焊接方法的工艺参数，焊接缺陷:Ⅰ钨极氩弧焊：以钨材料或钨的合金材料做为电极，在惰性气体的保护下进行焊接。优点：①能够实现高品质的焊接，焊缝优良，焊接操作容易进行。②保护气体的作用、电极和母材之间的电弧在惰性气体中极为稳定，焊缝美观平滑。③适用于手工和自动焊，可填充金属或不填充金属的焊接。④适合于全位置焊接，尤其是薄板焊接（最薄厚度0.02mm）。缺点：焊接效率低于其他方法，焊接成本较高。Ⅱ等离子弧焊接：通过外部的拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩形成的电弧。优点:①等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强。因此焊接厚度10～12mm的钢材可不开坡口，一次焊透双面成形。②等离子弧焊的焊接速度高，生产率高，焊后的焊缝宽度和高度较均匀一致，焊缝表面光洁。③当电流小到0.1A时，电弧仍能稳定燃烧，并保持良好的挺直度和方向性，故等离子弧焊可焊接很薄的箔材。主要工艺参数选择原则：1）电流选择依据材料和板厚；2）离子气流与电流匹配；3）焊接速度与焊接电流、离子气流匹配；4）喷嘴高度，控制在3~5mm.；5)保护气流量与离子气流量成比例。Ⅲ熔化极氩弧焊：采用熔化极焊丝做为电弧的一极，从焊枪喷嘴中流出的气体对焊接区及电弧进行保护，焊丝熔化的金属从端部脱落过渡到熔池，与母材熔化金属共同形成焊缝。一般采用氩气或氦气做为保护气体，有时也用两者的混合气体。熔化极氩弧焊的特点可以焊接几乎所有的金属，与TIG焊、等离子弧焊一致；与TIG焊相比，母材的熔敷效率高、焊接生产率高，母材熔深和焊接变形好于TIG焊；与CO2保护焊比，电弧稳定、熔滴过渡平稳、熔深大、几乎无飞溅；直流反接焊接铝及其合金，对母材表面的氧化膜具有良好的阴极雾化清理作用；焊丝中不需要添加特殊的脱氧剂，使用与母材同等成分的焊丝即可进行焊接；熔化极氩弧焊的不足使用氩气或氦气做为保护气体，焊接成本高于CO2气体保护焊，焊接生产率低于CO2气体保护焊；焊接准备工作要求严格，包括对焊接材料的清理和焊接区的清理；厚板焊接中的封底焊焊缝成形不如TIG焊。Ⅳ二氧化碳气体保护电弧焊：CO2气体保护电弧焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。这种方法以CO2气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害作用，从而获得优良的机械保护性能。生产中一般是利用专用的焊枪，形成足够的CO2气体保护层，依靠焊丝与焊件之间的电弧热，进行自动或自半动熔化极气体保护焊接。优点:①焊接生产率高。由于焊接电流密度较大，电弧热量利用率较高，以及焊后不需清渣，因此提高了生产率。②CO2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高2-4倍。③焊接成本低。CO2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低。通常CO2焊的成本只有焊条电弧焊的40％—50％。⑤焊接变形小。由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时CO2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。⑥焊接质量较高。对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好。⑦适用范围广。可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。⑧操作简便。焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。缺点:①飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题，这是主要缺点。②很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。③抗风能力差，给室外作业带来一定困难。④不能焊接容易氧化的有色金属。Ⅴ埋弧焊：优点：①生产率高；②焊接质量好；③节约材料与电能；④劳动条件好。缺点:①无法进行立焊、横焊或仰焊；②机动灵活性差，只适用于焊接较长的或圆周焊缝，无法焊接不规则的焊缝；③无法焊接1mm以下的薄板。Ⅵ电阻焊:是利用电流流经工件接触面及临近区域产生的电阻热将其加热到融化或塑性状态，同时对焊接处加压完成焊接的一种方法。电阻焊的优缺点:①热量集中，加热时间短，焊接变形小；②冶金过程单一，不需要填充材料，不需要保护气体；③工艺操作简单，焊接技能要求不高，易于机械化，自动化；④适应同种及异种金属焊接；⑤生产率高，成本低，劳动环境好，但电阻焊存在设备复杂，维修难，一次性投资大等。5.金属焊接性评定一般从哪些方面进行评定？6.合金钢，铸铁，耐热钢，奥氏体钢，铝合金等有色金属在焊接中存在的主要问题。7.常有的熔滴过渡方式有：8.焊缝中的偏析主要有：9.导致焊缝产生热裂纹的原因：10.常见的焊接变形种类：11.CO2焊接常见缺陷。12.钨极氩弧焊焊接工艺参数主要有哪些？13.熔化极氩弧焊的焊接工艺参数主要有哪些？三简答1.有色金属及合金在焊接过程中存在的主要问题及采取的措施。2.焊缝中产生气孔的主要原因和防止措施。3.如何通过调整焊接工艺改善焊缝性能。4.合金过渡的目的及方法。5.焊缝脱氧的目的和原则。6.焊缝中产生夹杂的危害和防止措施。7.焊接与热处理相比，具备哪些特点。四、分析题1试举例比较碱性焊条和酸性焊条的工艺性能。以J422，J507为例。2.试分析焊接冷裂纹产生的主要原因及防止措施。3.试分析焊接热裂纹产生的主要原因及防止措施。4.试分析合金钢的焊接工艺特点5.试分析铸铁的焊接工艺特点6.试分析有色金属的焊接工艺特点五、生产应用题（参看课件PPT的焊接实例或者文献资料）1.例举有色金属焊接的应用实例。2.试说明一种常用焊接方法在生产实际中运用3.试举例说明不锈钢的焊接。5.如何通过固溶强化和变质处理提高焊缝的性能。