焊接技术-知识点(金属热处理)

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1、焊接一、焊接定义与分类通过加热或加压或两者并用，并且用（或不用）填充材料使零部件达到原子结合的永久性连接的加工工艺熔化焊：焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法压力焊：焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完成焊接的方法钎焊：是指将比母材熔点低的填充金属熔化之后填充于工件接头间隙，并与固态母材相互扩散实现连接工艺焊接方法的特点节省材料与工时：焊接代替铆接可节省金属材料15～20%。铆接工序较多，需几个人同时操作，若用焊接代替铆接，便可节省大量的工时与劳动力。能化大为小，拼小成大：制造大型结构或复杂的机器零部件时，可以用化大为小、化复杂为简单的办法来准备坯料，然后用逐

2、次装配焊接的方法拼小成大。可实现不同材料间的连接成型：Cu-Al连接，HSS-碳钢连接，碳钢-合金钢连接可生产要求密封性的构件：可焊接锅炉、高压容器、储油罐等重量轻、密封性好、工作时不渗漏的空心构件二．焊接工艺基础1.焊接电弧焊接电弧是由焊接电源供给的，是具有一定电压的两电极间或电极与工件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象1)直流电弧产生三阶段电极与被焊工件瞬时接触而产生很大的短路电流，在短时间内产生了大量的热量，使电极末端与工件温度迅速升高。将电极提起一定距离，在电场力的作用下，阴极的电子快速飞向阳极，途中与中性的气体分子碰撞，促使气体分子电离成电子和正离子（此时电极与工件之间

3、的高温气体极易被电离)。带电粒子运动途中和到达两极表面时不断碰撞与复合，从而产生大量的热和弧光，形成电弧。2)直流焊接电弧三组成阴极区：电弧紧靠负电极的区域阴极斑点:电弧放电时负电极表面上集中发射电子的小区域弧柱区：电弧阴极区和阳极区之间的部分阳极区：电弧紧靠正电极的区域阳极斑点：电弧放电时正极表面接收电子的微小区域3)直流焊接连接法与应用连接法：①正接法：焊条(负)工件（正）应用（厚件焊接）②负接法：焊条（正）工件（负）应用（薄件焊接）4)交流焊接连接法交流弧焊电源焊接时，由于电弧极性不断交替变化，故不存在正、反接问题2.焊条涂有药皮的供焊条电弧焊用的电极★焊芯★药皮1)焊芯主要作用作

4、为一个电极起传导电流和引燃电弧的作用熔化后作为填充金属与熔化后的母材一起形成焊缝。焊条的直径用焊芯的直径表示规格：Φ1.6、Φ2.5、Φ3.2、Φ4、Φ5、Φ6mm2)药皮主要作用稳弧作用：改善引弧性能，提高电弧燃烧的稳定性能。K2CO3,CaCO3(稳弧剂)造气作用：燃烧产生一定量的气体，保护焊接熔滴与熔池。淀粉，木屑(造气剂)造渣作用：高温下造成具有一定物理化学性能的熔渣保护焊缝CaO(造渣剂)脱氧作用：脱除金属中的氧Mn-Fe,Si-Fe(脱氧剂)合金化：补偿焊接中被烧损的合金元素和调整焊缝成分Mn-Fe,Si-Fe,V-Fe,W-Fe,Cr-Fe(合金剂)粘结作用：使各种药皮成分

5、互相粘结并牢固地粘到焊芯上水玻璃(粘结剂)3.焊接的冶金过程：焊接时，母材和焊条受到电弧高温作用而熔化形成熔池。金属熔池类似于小冶金炉。炉内将进行熔化、氧化、还原造渣、精炼及合金化等一系列物理化学过程4.焊接接头的三组成及组织性能焊缝熔合区热影响区1)焊缝(L)定义：焊缝是指工件焊接后形成的结合缝组织特点：焊接加热时，填充金属与工件从熔池底壁开始向焊缝中心冷却结晶，而得到柱状的铸态组织力学性能：焊缝是晶粒较粗大的铸态组织，成分组织不均匀，塑性较差，易产生热裂纹。但由于药皮的合金化作用，使焊缝金属的力学性能一般不低于母材。2)熔合区(L+S)定义：熔合区是指焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区

6、域焊接加热时，此区的温度在液相线和固相线之间，只有部分金属熔化-半熔化区组织特点：其组织由部分铸态组织和晶粒粗大的过热组织成力学性能：该区的塑性、韧性很差，化学成分不均匀，虽然熔合区只有0.1～0.4mm，但对接头性能影响最大3)热影响区(S)过热区：Ts～1100℃，宽为1～3mm。高温造成晶粒粗大的过热组织，使其塑性、韧性明显下降。焊接刚度大的结构时，易在此区产生裂纹正火区：1100℃～Ac3，宽度约1.2～4.0mm。因焊后空冷可得到均匀细小的正火组织。正火区的力学性能优于母材部分相变区：Ac3～Ac1，只有部分组织发生转变冷却后晶粒大小不均匀，力学性能较差。再结晶区：Ac1～45

7、0℃，空位、位错数量大大降低，力学性能略低于母材三．焊接应力与变形1.焊接变形基本形式收缩变形：焊接后纵向（沿焊缝方向）和横向（垂直于焊缝方向）收缩引起的变形角变形：V形坡口对接焊后，由于焊缝截面形状上下不对称，焊缝收缩不均而引起的变形弯曲变形：焊接T形梁时，由于焊缝布置不对称，焊缝纵向收缩引起的变形扭曲变形：焊接工字架时，由于焊接顺序和焊接方向不合理而引起的变形波浪变形：焊接薄板时，由于焊缝收缩使薄板局部产生较大压应力失去稳定所导