26-48620-焊接治金学

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1、焊接冶金学（基本原理）李慕勤佳木斯大学材料工程学院二000年3月15日84结论一、焊接过程的物理本质1、焊接定义被焊工件的材质通过加热或加压或二者并用，用或不用添充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。定义掌握三个要点：一是材料，可以是金属、非金属；可以是同种材料、异种材料。二是达到原子间的结合。三是永久性。2、金属连接的障碍1）金属表面只有个别微观点接触；2）材料表面存在着氧化膜、油、杂质、污物、锈等。3、解决的方法1）加热加热到熔化状态——熔化焊2）加压（加热或不加热）——压力焊4、分类1）冶金角度

2、分：液相焊接：指熔化焊，利用热源加热侍焊部位，使之发生熔化，利用液相的相溶，达到原子间的结合。它包括电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。固相焊接：指压力焊，是焊接时必须使用压力，使待焊部位的表面在固态下达到紧密接触，并使待焊表面的温度升高（一般低于材料的熔点），通过调解温度、压力和时间，造成接头处材料进行扩散，实现原子间的结合。它包括电阻焊、磨擦焊、超声波焊等。固-液相焊接：待焊表面并不直接接触，通过两者毛细间隙中的中间液相联系。在待焊的同质或异质材质固态母材与中间液相之间存在两个固-液界面，由于固液相间能充分进行扩散，可实现原

3、子间的结合。2）从焊接方法上分：一是熔化焊：a、电弧焊：手工电弧焊、埋弧焊、气电焊。b、气焊c、电渣焊d、等离子焊e、真空电子束焊f、激光焊二是压力焊：a、磨擦焊、b、接触焊：点焊、对焊、闪光焊、缝焊等。84a、超声波焊b、扩散焊三是钎焊：真空钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等。一、焊接热源种类及其特性1、热源的发展上个世纪80年代发现碳弧焊；1891年金属极电弧焊；本世纪初薄皮焊条电弧焊和氧乙炔气焊；30年代，厚皮焊条电弧焊、氢原子焊、氦气保护焊；40年代，埋弧焊和电阻焊；50年代，CO2气体保护焊和电渣焊；60年代，电子束焊和等离子弧焊与

4、切割；70年代，激光焊焊接与切割；80年代，逐步完善电子束焊接和激光焊接工程；90年代，寻找新能源，如太阳能、微波等。从发展的趋势来看，焊接技术逐步向高效率、高质量、低成本、自动化、低消耗方向发展。焊接热源要能量高度集中，快速实现焊接过程，并保证得到致密而强韧的焊缝和热影响区。2、热源种类1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次

5、电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。如高频焊管等。5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。二、焊接冶金及金属焊接性的特点以熔化焊为例，焊接过程经过了加热—熔化—冶金反应—结晶—固态相变—接头。1、焊接热过程贯穿整个焊接过程，决定焊接应力、应

6、变、冶金反应、结晶、相变。2、焊接化学冶金过程熔化金属、熔渣、气相进行系列的化学冶金反应。841、焊接时金属结晶和相变过程2、焊接接头的特征焊接接头是指整个焊接区，不仅包括结合区，也包括其周围区域。结合区既是焊缝（WM），结合区邻近区既是母材中组织或性能发生变化的区，称为热影响区（HAZ）。过渡区是指母材与焊缝交界处，也称为熔合区。接头的质量包括焊缝与热影响区与熔合区。第一章焊接化学冶金第一节焊接化学冶金过程特点焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。要点：各种物质包括气体、液态金属、熔渣。普通化学冶金

7、过程是对金属熔炼加工过程，在放牧特定的炉中进行。焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当高炉。二者共同点：金属冶炼加工。不同点：1）原材料不同。普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁等。焊金材料：焊条、焊丝、焊剂等。2）目的不同普冶：提炼金属；焊冶：对金属再熔炼，以满足构件性能。一、焊条熔化及熔池的形成（一）焊条的加热及熔化1、焊条的加热所用热能有电阻热、电弧热、化学反应热。电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量。1）电阻加热手工电弧焊

8、，小电流时电阻热不是主要的；大电流时电阻热是主要的，过大，造成危害。一是焊条药皮脱落、开裂；二是化学元素损失，冶金性能变化；三是熔化过分激烈，飞溅严重；四是焊缝成型来好，易产生缺陷。84自动焊、半自动焊时，适当增加电流密