第十三章---常用金属材料的焊接

湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering第十三章常用金属材料的焊接湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering问题：零件结构材料不同，其焊接性不同。为了保证焊接质量，那又如何来考虑其焊接技术呢？要解决这一问题，请注意以下三个要点：1）确定零件结构材料，正确配用焊材2）分析材料焊接特点和缺陷倾向3）制定焊接工艺方案，规范操作技术湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering一、低碳钢焊接低碳钢焊接性很好。一般的焊接方法都可以采用。母材大都选用Q235钢。根据不同焊接方法配选焊条、焊丝或焊剂。焊接工艺与技术：1、清除接口油污、水分，烘干焊条、焊剂。2、对于厚度大的零件，为防止裂纹倾向，建议采用焊前预热，不宜快冷。预热温度为100～150℃。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering汽车冲焊结构采用低碳钢，主要用点焊和MIG焊等焊接方法，焊接性好。一般从效率上考虑较多。生产线上多数用机器人操作。焊接机器人湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering中碳钢又称调质钢，含碳量为0.4％～0.6％，主要用作轴、杆、轮及重载零件。高碳钢的含碳量＞0.6％，一般作为高硬度、高耐磨件的材料。二、中、高碳钢焊接它们的共同特点是焊接性不好。表现在什么地方呢？大家来讨论一下。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering中、高碳钢焊接中的主要问题是易在热影响区内形成硬脆的马氏体组织，冷、热裂纹敏感性强烈，也容易产生气孔和出现软化点。怎么办？1）清除接口油污、水分，烘干焊条、焊剂，减少外界氢的侵入。2）焊前预热，控制冷却速度，抑制马氏体相变。3）采用低氢焊条。减小线能量输入。4)焊后缓冷或后热等。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering合金结构钢中含有较多的合金元素，碳当量大，焊接性不好。焊接中的主要问题依然是冷、热裂纹敏感性和热影响区性能的脆化。合金结构钢的焊接工艺要点建议为：1、减少焊接材料中的合金成分含量，控制含碳量在最低范围内，只要求力学性能与母材匹配。2）焊前预热，控制冷却速度，抑制马氏体相变。3）保持一定的焊接层间温度。焊后缓冷。4）及时回火热处理，消除内应力，减小脆性。三、合金结构钢的焊接湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering对不锈钢与耐热钢的焊接，不仅有力学性能要求，还要有物理化学性能的要求，比如耐腐蚀或高温抗氧化性等。四、不锈钢与耐热钢的焊接不锈钢与耐热钢中主要合金成分是高Cr、高Ni。焊接时会遇到什么麻烦呢？主要问题还是冷、热裂纹敏感性、热影响区性能脆化以及晶间腐蚀等。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering对不锈钢与耐热钢零件，怎么焊？一般焊接方法都可以用于焊不锈钢。TIG焊用于焊不锈钢薄板。但焊耐热钢则有所不同。实施小电流、低电压、窄焊缝、快速焊。焊前严格清除油污、尘土、水分等。坡口必须整齐光滑。对奥氏体不锈钢，一般焊前不预热，焊后不热处理。焊接耐热钢时，可要依据其种类和合金成分的不同而选择不同的焊接方法和工艺。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering铸铁不好焊接！一般只用于焊补。是何道理呢？大家可以从焊后组织、裂纹倾向、热影响区性能变化等方面来共同分析。（参见教材P439）焊接方法和工艺，在此就不作具体讨论了。五、铸铁的焊接湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering随着汽车轻量化的深入和航空、航天工业的发展，铝及铝合金构件的焊接已越来越受到人们的高度重视。铜及铜合金的焊接也不容分说。堆焊在机械制造和维修中得到广泛应用。下面重点介绍三个问题：六、非铁金属的焊接铝及铝合金的焊接铜及铜合金的焊接金属材料的堆焊湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering讨论：铝及铝合金的焊接性基于铝的物理化学性能—与氧的亲和力强，线膨胀系数大，导热性好。这样，在焊接中会带来一些问题。1、铝及铝合金的焊接什么问题呢？主要是：1）液态下溶氢量大。凝固时氢在铝中的溶解度又陡然下降，最容易形成晶间针孔。2）焊缝中出现热裂纹。3）接头强度和耐腐蚀性降低。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering如何解决？1）常用交流TIG焊和MIG焊。2）采用同质焊丝。3）焊前清洗，去氧化皮，清除油污、水分。4）焊时尽量减小热输入。焊后针对不同合金种类和成分适当采取时效或自然时效处理。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering被焊铜件多系纯铜，又称之为紫铜。铜合金包括黄铜、青铜和白铜。白铜为铜镍合金。2、铜及铜合金的焊接湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering铜的焊接具有什么难点呢？1）接头难以熔合，易变形。因铜的热导率大，散热快，当热输入量不够时，接头就难以熔合。铜的线收缩率是铁的两倍，焊接应力相当大。2）焊缝中容易出现热裂纹，由低熔点共晶（Cu+Cu2O）引起。3）焊缝中易产生气孔。主要还是氢气。4）接头力学性能和导电性降低。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering铜件要怎么焊才能保证质量？对焊接方法使用的局限性不太明显。主要根据产品尺寸、板厚和生产效率来考虑。焊接时，在焊接材料中加入一些脱氧剂，如铜焊粉等。焊厚大件时，预热温度稍高。焊前应对焊件、焊材严格清理，去除油污、尘土、水分等。焊材要烘干。湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering在零件表面熔敷一层特性金属，使之具有高硬度、高强度、耐磨、耐热和耐蚀等高贵性能，并保持零件本体的良好塑性和韧性。3、金属材料的堆焊这只能用堆焊的方法去解决。粉末火焰喷涂层零件表面喷涂射流喷嘴氧气氧乙炔气氧乙炔焰堆焊湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering堆焊方法有好多种：氧乙炔焰堆焊埋弧堆焊单丝多丝带极串联湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering双丝等离子弧堆焊湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering粉末火焰喷涂等离子弧喷涂湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering根据零件不同使用要求去选用！1）低碳低合金钢质堆焊合金，用以恢复零件尺寸。易加工，抗裂性好。2）中碳钢质堆焊合金（0.3％～0.6C）。属于马氏体钢。耐磨性好。有一定裂纹倾向。堆焊前预热250～350℃。3）高碳低合金钢质堆焊合金（0.6％～1.0％C）。也属于马氏体钢。耐磨性好，堆焊层硬度高达60HRC。易出现热、冷裂纹。堆焊前预热350～400℃。4）碳化钨。耐磨料磨损性能最好。5）钴基堆焊合金。含Co、Cr、W、C。又称“司太立”（Stellite）合金。有很高的耐腐蚀性和抗氧化性。高温下抗蠕变。如何选用堆焊合金材料？湖北汽车工业学院材料工程系DepartmentofMaterialsEngineering复习题1）对比分析低碳钢、中、高碳钢和合金结构钢的焊接性。2）说明中、高碳钢和合金结构钢的焊接工艺和操作技术要点。3）说明不锈钢与耐热钢的焊接性和焊接工艺特点。4）为什么铸铁不好焊接？请进行具体分析。5）分析非铁金属的焊接性和焊接工艺要点。6）简述堆焊的实用意义、方法和合金材料。