焊接成形理论基础课件.ppt

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1、焊接技术概论液态金属与气相的相互作用液态金属与熔渣的相互作用液态金属的净化与精炼焊接热影响区的组织与性能焊接成形理论基础10/4/20211焊接发展概况1921年，第一艘全焊远洋船；30年代，大规模制造焊接结构；60年代，焊接结构空前普及；中国：上海金茂大厦；葛洲坝船闸闸门；三峡水电站船闸闸门；三峡工程水轮机转子；九江长江大桥、芜湖长江大桥等。10/4/2021210/4/2021310/4/2021410/4/202151-1焊接及其冶金特点1、焊接（welding)的实质借助加热或加压，或者同时实施加热和加压以实现材料之间的原子结合。加热：电弧：电弧焊等离子焊化学热：氧－

2、乙炔焊电子束：电子束焊光束（包括激光束）：光束焊激光焊加压：冷焊加压/加热：锻焊、电阻焊、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊10/4/20216从冶金角度液相焊接：基材和填充材料熔化－液相互溶－材料间原子结合。固相焊接：压力使连接表面紧密接触－表面之间充分扩散－实现原子结合。固－液相焊接：待接表面不接触，通过两者之间的毛细间隙中的液相金属在固液界面扩散，实现原子结合。（钎焊）10/4/202172、焊接方法的分类（1）熔化焊(fusionwelding)（2）固态焊(solidstatewelding)/压力焊（3）钎焊(brazing,soldering)10/4/2021810/4

3、/2021910/4/20211010/4/20211110/4/202112焊丝母材熔池焊道导电嘴保护气体溶滴电弧气体保护焊10/4/2021133、熔化焊焊接接头特点热过程特点：热作用集中性(局部熔化)、热作用的瞬时性(热源移动)化学冶金过程熔焊时，液态金属、熔渣及气相之间进行一系列的化学冶金反应。焊接物理冶金过程凝固结晶、固态相变10/4/202114焊接接头示意图焊缝熔合区热影响区未变化母材10/4/202115熔化焊的本质:在焊接条件下的小熔池熔炼和冷凝，金属熔化和结晶的冶金过程。焊接接头（weldedjoint）的组成：母材（basemetal）热影响区（heat

4、affectzone）熔合线（bondline）焊缝（weld）熔化焊的冶金特点：1）反应区的温度高于一般的冶炼温度2）熔池小冷却速度快，液态金属高温停留时间短3）冶金条件差10/4/202116第七章液态金属与气相的相互作用主要内容：1、气体的来源与产生2、气体在金属中的溶解3、气体对金属的氧化4、气体的影响与控制10/4/2021177.1气体来源与产生一）气体来源1）焊接材料：焊条药皮、焊剂、氧化物和水分等2）气体保护焊：保护气体及其杂质（水、氧、氢等）3）空气4）焊接材料表面水、油、锈等10/4/2021181）有机物分解与燃烧焊条制造过程中采用淀粉、纤维素等做造气剂

5、、涂料增塑剂，当加热到220~250℃时，发生氧化分解，产生CO2、CO、H2、烃和水气；2）碳酸盐和高价氧化物的分解a）碳酸盐（CaCO3、MgCO3和BaCO3）高温完全分解CaCO3→CaO+CO2↑MgCO3→MgO+CO2↑b）高价氧化物（Fe2O3、MnO2）逐级分解Fe2O3→O2↑+Fe3O4→O2↑+FeOMnO2→O2↑+Mn3O4→O2↑+MnO3)材料中低佛点物质的蒸发H2O、Zn、Mg、KF、NaF4）化学反应FeO→Fe+CO↑气体的产生10/4/202119二）气体的分解1）简单气体的分解N2、H2、O2等双原子气体在热作用下分解为单原子、离子和

6、电子进入金属液体；2）复杂气体的分解H2O、CO2分解为O2、H2及其单个原子，增加气相的氧化性10/4/202120二）气相的成分焊接区的主要气相成分气体：CO2、CO、H2O、O2、H2、N2金属和熔渣的蒸汽；气体分解或电离的原子或离子对焊接质量影响大的气体：H2O、O2、H2、N2和CO210/4/2021217.2气体在金属中的溶解一、气体的溶解过程气体的存在形式：分子、原子和离子溶解方式：气体分子：向金属液界面运动气体被金属吸附；分子分解穿过金属表层向金属内部扩散；原子、离子：直接溶解N2N2↓→2N↓2[N]N22N↓→2N↓2[N]10/4/202122二、气

7、体的溶解度气体在金属液中的溶解度溶解度：在一定温度和压力下，气体溶入金属的饱和浓度。压力的影响：平方根定律10/4/202123温度对溶解度的影响与溶解过程反应类型有关，吸热反应，为正值，溶解度随温度升高增加，如铁及其合金对氮气，铁及其合金、Ni、Al、Cu、Mg、Cr、Co等金属及其合金对氢。放热反应时，为负值，溶解度随温度升高降低。如Ti、Zr、V等，这类合金低温对气体的吸附能力强。10/4/202124相变对气体溶解度的影响凝固使气体溶解度显著降低共析转变使气体溶解度显著降低，奥氏体中N的溶解度随