金属工艺学-焊接-总结

焊接是应用最广泛的金属不可拆卸连接方法。用加热或加压力（或两者并用）等手段，使分离的金属构件通过金属原子的结合与扩散作用牢固地连接起来的方法。焊接成形的分类熔化焊：将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等压力焊：通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成焊接的方法。电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热温度高于钎料低于母材熔点的情况下，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。软钎焊、硬钎焊焊接成形的特点接头牢固、密封性好。可化大为小、化复杂为简单，以小拼大、拼简单成复杂。可实现异种金属的连接。重量轻、加工装配简单。焊接结构不可拆卸。焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。焊接成形的应用（1）制造金属结构件：船体、桥梁、机床床身、横梁、各种容器、管道等。（2）制造机器零件和工具：轧辊、飞轮、大型齿轮、电站设备中的部件、切削刀具等。（3）联接电气导线：电子管和晶体管电路、变压器绕组及输配电线路中的导线等。（4）修复：铸铁件的缺陷补焊等。第四篇焊接电弧焊其他常用焊接方法常用金属材料的焊接焊接结构设计第一章电弧焊1-1焊接电弧电弧焊焊接过程引弧、形成熔池、形成焊缝焊接电弧的概念在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。1-2焊接接头的组织与性能焊件上温度的变化与分布1.距焊缝中心不同，受热最高温度不同。2.各点到达最高温度的时间不同。3.各点均经过冷--热—冷，相当于受到一次不同规范的热处理。因此，必然有相应的组织和性能的变化。焊缝区：熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。焊接热影响区：焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。（包括熔合区、过热区、正火区、部分变相区）热影响区大小和组织变化程度的决定因素：焊接方法、焊接规范、接头形式、焊后冷却等因素，在保证焊接质量的前提下，增加焊接速度，减小焊接电流，减小热影响区尺寸。改善焊接热影响区组织和性能的方法：①小电流、快速焊接；②采用先进的焊接方法；③焊前预热、焊后热处理（正火）焊接接头的主要缺陷：气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透1-3焊接变形与应力焊接应力状态：焊缝区域—拉应力两侧冷金属—压应力焊接应力与变形产生的根本原因：焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。焊接变形与应力的危害工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产生不利影响。产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产生一定的变形，使构件尺寸不稳定。所以减少和防止焊接变形和应力是十分必要的。焊接应力及变形的预防、消除措施焊缝不要密集交叉，截面和长度应尽可能小。合理选择焊接顺序。采用反变形法。焊前预热150℃~350℃焊后热处理:去应力退火焊接变形的矫正:机械矫正火焰矫正1-4焊条电弧焊焊接过程：工件+焊芯，然后熔化、熔池、焊缝电焊条的组成及作用焊条芯：填充焊缝、导电药皮：脱氧保护作用、冶金作用、稳定电弧作用电焊条的分类碳钢焊条、低合金钢焊条；不锈钢焊条；堆焊焊条；铸铁焊条；铜及铜合金焊条；铝及铝合金焊条；1-5埋弧焊特点：生产率高；焊接质量稳定；节省金属材料；改善了劳动条件；只能在水平位置焊接。应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径环形焊缝焊接。压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体、起重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。1-6气体保护焊一.氩弧焊利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。氩弧焊的特点：机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊接质量优良。电弧燃烧稳定，飞溅小。焊接热影响区和变形小。可进行全位置焊接。氩气昂贵，设备造价高。应用：适用所有金属材料的焊接。二.CO2气体保护焊以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。CO2气体保护焊的特点①生产率高（是手弧焊的1~3倍）。②成本低（是手弧焊的40%）。③焊接热影响区和变形小。④可进行全位置焊接。⑤氧化、飞溅严重，气孔倾向大，焊缝成形差。应用：适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等。第二章其它常用焊接方法2-1电阻焊利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。分为点焊、缝焊、对焊2-2摩擦焊适用于黑色金属、有色金属；也适用于特种材料、异种材料焊接。2-3钎焊是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。分为软钎焊、硬钎焊软钎料：锡铅合金(焊锡)硬钎料：铝基、铜基、银基、镍基合金等。钎料的作用：连接填充溶剂的作用：★清理作用去除表面氧化皮★降低表面张力改善液态钎料对焊件的湿润性。★保护作用应用：主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝异种金属的焊接。2-4电渣焊利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法。电渣焊特点：1.大厚度工件可一次焊成。2生产率高，成本低。3焊接质量好。不易产生夹渣、气孔等缺陷4热影响区大—焊后热处理。2-5真空电子束焊接2-6激光焊接2-7高频焊高频焊(high-frequencywelding)是以固体电阻热为能源。焊接时利用高频电流在工件内产生的电阻热使工件焊接区表层加热到熔化或接近的塑性状态，随即施加（或不施加）顶锻力而实现金属的结合。因此它是一种固相电阻焊方法。高频焊具有下列特点：1、由于电流高度集中于焊接区，加热速度极快，因而焊接速度可高达150～200m/min。2、因焊接速度快，焊件自冷作用强，故不仅热影响区小，而且还不易发生氧化，因此焊缝的组织和性能十分优良。3、焊前焊件表面可以不进行清理工作，因而提高了效率。4、能焊的金属种类广，产品的形状规格多。第三章常用金属材料的焊接3-1金属材料的焊接性一.金属材料的焊接性被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。工艺焊接性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性使用焊接性：焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能二.影响焊接性的因素1）焊接方法2）焊接材料3）焊件化学成分3-2碳钢的焊接一.低碳钢的焊接二.中碳钢的焊接三.高碳钢的焊接焊接性由良好-较差-差。3-3合金结构钢的焊接低强度普通低合金结构钢：焊接性良好。高强度普通低合金结构钢：焊接性较差。3-4铸铁的焊补一、铸铁焊补的特点（困难）1.熔合区易产生白口组织和淬硬组织；2.焊缝区易产生裂纹；3.焊缝区易产生气孔；4.熔池金属易流失；二、铸铁焊补的方法1.热焊法：焊前将焊件整体或局部预热至600~700℃并施焊，焊后缓冷。2.冷焊法：400℃）的焊补方法。3-5有色金属的焊接1.铜及铜合金的焊接特点1）难熔合；2）易氧化；3）易产生气孔；4）易变形开裂；2.铜及铜合金的焊接方法：氩弧焊、气焊、钎焊。二、铝及铝合金的焊接1.铝及铝合金的焊接特点1）易氧化；2）易产生气孔；3）易变形开裂；4）接头易软化；2.铝及铝合金的焊接方法：氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。第四章焊接结构的设计4-1焊接结构件材料的选择1.优先选用低碳钢和低强度的低合金钢；2.对于重要件应优先选用镇静钢（脱氧）；3.尽量选用同一牌号的材料；4.材料的厚度最好相等；5.尽量选用型材。（焊接方法应和材料的焊接性、焊件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素相适应）4-2焊接接头的工艺设计一、接头形式的设计1.对接接头2.搭接接头3.角接接头4.T字接接头三、焊缝的布置焊缝布置应尽量分散焊缝的位置应尽可能对称布置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避开机械加工表面焊缝位置应便于焊接操作