材料成形技术基础焊接部分复习

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资源描述

1.焊接:通过加热或加压或二者并用,用或不用填充材料,使两个分离的工件(同种或异种金属,也可以是非金属)产生原子的结合而形成永久性连接的工艺过程。2.实现焊接的基本条件:外界提供相应的能量3.熔焊:将焊接接头局部加热至熔化状态,形成熔池,熔池中发生冶金反应,冷却结晶形成焊缝。4.压焊:利用加压、摩擦、扩散等物理作用克服连接表面的不平度,挤除氧化膜等污物,使连接面上的原子相互接近到晶格距离,通过再结晶过程中晶界的迁移、原子的扩散,在固态条件下实现连接。5.钎焊:采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度,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。6.焊接的热源种类:电弧热;化学热;电阻热;摩擦热;电子束;激光束;7.电弧焊:焊条与焊件之间的电弧将焊条和焊件局部熔化,焊条端部熔化后的熔滴和熔化母材融合形成熔池,焊条药皮熔化形成熔渣并放出气体,在气、渣联合保护下,熔池金属发生冶金反应,冷却形成焊缝。8.电弧焊特点及应用:(1)操作简单,适应能力强(2)工艺灵活,便于消除焊接应力(3)电弧温度高,焊接速度快(4)安全9.埋弧焊:电弧在颗粒状焊剂层下燃烧,焊丝、焊剂和焊件局部熔化,形成熔池,电弧和熔池被熔渣包围和保护,没有电弧辐射,熔池发生冶金反应,冷却形成焊缝。10.埋弧焊优点:(1)生产率高,适合大型结构焊接;(2)自动化程度高,焊接质量高;(3)无金属飞溅、弧光,烟尘很少;(4)劳动条件好。缺点:(1)无法进行立焊、横焊或仰焊;(2)灵活性差,无法焊接不规则的焊缝;(3)无法焊接1mm以下的薄板。11.MIG焊(熔化极惰性气体保护焊):连续送丝与焊件之间的电弧为热源,形成熔池,以惰性气体保护熔池的弧焊方法。12.MIG焊接特点:(1)可以焊接各种金属,尤其适合铝、铜和不锈钢;(2)可以使用大电流,生产率高,熔深较大,可以焊接厚板;(3)焊接铝合金等有色金属,焊丝熔滴过渡均匀和稳定,及阴极雾化作用,熔池表面杂质去除作用,焊缝成形均匀、美观;(4)电流调节范围较宽,焊接工艺性好,焊接效率高;(5)电弧气氛的氧化性很弱,甚至无氧化性,因此,适合于焊接活泼金属及其合金(铝及铝合金、镁及镁合金等)。13.MAG(熔化极活性气体保护焊):在氩气中加入氧化性气体(氧气,二氧化碳),焊缝杂质少,电弧稳定性好,焊缝质量高。14.MAG特点(与MIG焊对比):(1)提高了熔滴过渡的稳定性,焊缝质量好;(2)稳定了阴极斑点,提高电弧燃烧的稳定性;(3)增大了电弧的热功率,熔覆率高;(4)降低了焊接成本等;(5)主要适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属的焊接。15.TIG焊(钨极氩弧焊):在氩气保护下,利用钨极与焊件之间的电弧加热熔化母材和填充焊丝实现焊接的一种气体保护焊16.氩弧焊特点:(1)电弧稳定,能量集中,操作灵活,可进行微区焊接,薄壁件焊接;(2)氩气具有极好的保护作用,焊接质量好;(3)交流氩弧焊可去除焊件表面氧化物,可以焊接化学活性强的金属;(4)不产生飞溅,焊缝成形美观;(5)生产效率低,不易室外焊接。17.氧乙炔焊:利用乙炔燃烧加热被焊件,熔化焊丝或加钎料。特点及应用:(1)焊接设备简单、方便,适应能力强,可以焊接、切割和热处理;(2)焊接温度不够高,一般用于钎焊;(3)焊接热影响区较大;(4)焊接成本高,效率低。18.电阻焊:利用电流通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热,将焊件加热至塑性或局部熔化状态,再施加压力形成焊接接头的焊接方法。19.电阻焊特点:(1)焊接速度快,焊接质量好,热影响区小;(2)生产环境好、且无噪声和有害气体;(3)操作比较简便、易于实现自动化;(4)能量利用率高,低成本、节省材料;(5)一般只用于焊接直径小于20mm、截面简单和受力不大的工件,以及薄壁件。20.激光焊:以聚焦的激光束作为能源热量进行焊接的方法。激光焊主要特点:(1)能量密度大,速度快,深度大,变形小;(2)可焊接难熔材料,如钛和石英等,以及异种材料等;(3)非接触焊接,特殊环境焊接,如电子管灯丝焊接;(4)焊接接头纯净,强度甚至高于基体;(5)激光器成本较高,一次性投资大。思考题:1、汽车覆盖件采用激光焊接连接的优势?2、飞机蒙皮间的连接一般采用什么方式?为什么?3、钢铁大桥的制造过程中,最多的连接方式是什么?为什么?4、激光焊接、电子束焊接,在设备、应用方面的区别?21.焊条电弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、低温用钢、铜及铜合金等金属材料的焊接以及铸铁补焊和各种材料的堆焊。活泼金属(如钛、铌、锆)和难熔金属(如钽、钼等)由于机械保护效果不够理想,焊接质量达不到要求,不能采用焊条电弧焊。低熔点、低沸点的金属(如铅、锡、锌等)及其合金则由于电弧温度太高,引起蒸发而不能用焊条电弧焊焊接。22.焊条药皮成分的作用保护作用。冶金作用。稳弧作用。改善焊接工艺性能。23.大理石:在焊接过程中,主要的作用是造渣和造气,其次还有稳弧和提高熔渣的碱度以及脱硫等作用。24.萤石(CaF2)在焊接过程中所起的作用:(1)为强稀释剂,它能降低渣的熔点,粘度和表面张力,增加渣的流动性,使焊缝中气体易于逸出。(2)能脱氢、脱硫,与氢结合成HF而挥发,减少氢白点倾向。(3)属高电离元素,破坏电弧稳定,含量大于10%就会使交流焊接困难,必须加入很强的稳弧剂(碳酸钠:Na2CO3),才有可能用交流电。(4)与氢结合生成的HF易挥发且有毒,在密封容器内使用需加强劳动保护,但萤石本身无毒。25.天然金红石(TiO2):(1)能与氧化铁结合成为钛酸盐(FeO和TiO2的复合物)进入熔渣起脱氧作用。(2)热脱渣性好(高温粘度低,形成短渣)。(3)电弧稳定,熔池平静。(4)使金属以细雾状过渡。(可用于酸性焊条,交流焊接)(5)方向性焊接性好。(形成短渣)(6)焊缝成型美观,熔渣覆盖好。26.酸性焊条:药皮中含有多量酸性氧化物(TiO2、SiO2等)的焊条称为酸性焊条。酸性焊条能交直流两用,焊接工艺性能较好,电弧和飞溅小、熔渣流动性好、易于脱渣、焊缝外表美观,因药皮中含有较多氧化钛,氧化铁和硅酸盐等,氧化性较强,但焊缝的力学性能,特别是冲击韧度较差,适用于一般低碳钢和强度较低的低合金结构钢的焊接,是应用最广的焊条。27.碱性焊条:药皮中含有多量碱性氧化物(CaCO3、CaF2、Na2O等),称为碱性焊条。(也叫低氢型焊条,因为碱性氧化物难以电离,故碱性焊条不易起弧,电弧不稳定,所以最好或必须用直流焊接电源。)碱性焊条主要靠碳酸盐(如大理石中的CaCO3等)分解出CO2作为保护气体,在弧柱气氛中H的分压较低,而且萤石中的CaF2在高温时与H结合成氟化氢HF,从而降低了焊缝中的含氢量,故碱性焊条又称为低氢焊条。碱性渣中的CaO数量多,熔渣脱S能力强,抗热裂性能较好,由于O和H含量低,非金属杂物较少,故有较高塑性和韧性,及较好的抗冷裂性能。碱性焊条主要用于重要结构(如锅炉、压力容器和合金结构钢等)的焊接。28.酸性焊条和碱性焊条特性的比较:1)酸性焊条药皮组分氧化性强;而碱性焊条药皮组分氧化性弱。2)酸性焊条对水、锈产生气孔的敏感性不大;而碱性焊条对水、锈产生气孔的敏感性较大。3)酸性焊条电弧稳定,可用交流或直流施焊;而碱性焊条由于药皮中含有氟化物,恶化电弧稳定性,必须用直流施焊,直流反接时稳弧效果更好,只有当药皮中加稳弧剂后才可交、直流两用。29.直流正接钨极氩弧焊:用直流正接(焊件接直流电源正极)焊接时,钨电极接直流电源的负极,其发热量较小,因而不易烧损,对于同一直径钨电极许用电流较大;由于焊件接电源正极,其发热量较大,获得的熔深大,生产率高。由于钨极为阴极,热电子发射能力强,电弧稳定,因此,大多数金属的焊接都选用直流正接。30.直流反接钨极氩弧焊:用直流反接(焊件接直流电源负极)焊接时,钨电极接直流电源的正极,其发热量大,钨电极易过热熔化,所以同一直径的钨电极许用电流要比直流正接小得多;焊件接负极发热量小,获得的熔深浅,一般不推荐使用。但是,这种接法具有去除焊件表面氧化膜的作用。这种作用被称为“阴极雾化”或“阴极破碎”作用。去除氧化膜的机理是,熔池表面被质量大的正离子撞击,致使氧化膜破碎而被去除。直流反接氩弧焊常用于铝合金、镁合金的焊接。31.正弦交流钨极氩弧焊:此方法主要用于焊接铝、镁及其合金和铝青铜。焊接电流负半波(焊件为负时),电弧有阴极清理作用,而焊接电流正半波(焊件为正)时,焊件发热量大,可形成较大熔深。此方法钨电极的许用电流介于直流正极性和直流反极性之间,熔深也介于两者之间,电弧稳定性比直流正极性差一些。32.熔化极气体保护焊原理:熔化极气体保护焊用连续送进的焊丝与被焊焊件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属,通过焊枪喷嘴输送保护气体,使电弧、熔化焊丝、熔池及其附近的母材金属免受周围空气的有害作用。从焊枪连续送进的焊丝不断熔化成熔滴形式过渡到熔池中去,与熔化的母材金属融合形成焊缝金属。33.焊丝熔滴过渡类型:熔化极气体保护焊焊丝金属的熔滴过渡类型主要有自由过渡、短路过渡和混合过渡。自由过渡:熔滴从焊丝端头脱落后,通过电弧空间自由运动一段距离后落入焊接熔池。短路过渡:在一个短路周期中,当焊丝端头熔化金属熔球长大到一定程度后就与焊接熔池直接接触,电弧熄灭。焊丝端头的液体金属靠焊接短路电流所产生的电磁收缩力及液体金属表面张力的作用被拉入焊接熔池,完成一次熔滴过渡。而后,电弧又重新引燃,加热与熔化焊丝端头金属,又为下一次短路过渡做准备。混合过渡:在一定条件下,熔滴过渡不是单一形式,而是自由过渡和短路过渡的混合形式。34.CO2气体保护焊与焊条电弧焊及埋弧焊相比具有以下特点:1)生产率高。CO2电弧的穿透力强,熔深大且焊丝的熔化率高。2)成本低。3)能耗低。4)适用范围广。不论何种焊接位置都可以施焊。5)抗锈能力强。CO2气体在电弧高温下分解,分解出的原子态氧具有强烈的氧化性。使电弧气氛中自由态的氢被氧化成不溶于金属的水蒸气或羟基(OH)从而减弱了氢气(由铁锈中结晶水受电弧高温分解而来的氢气)的有害作用,使焊缝含氢量低,抗裂性好,抗氢气孔能力强。6)明弧无渣,熔池便于监视和控制,有利于实现焊接过程的机械化和自动化。35.根据不同熔滴过渡形式下飞溅的不同成因,应采用不同的降低飞溅的方法:(1)在熔滴自由过渡时,应选择合理的焊接电流与焊接电压参数,避免使用大滴排斥过渡形式;同时,应选用优质焊接材料,如选用含C量低、具有脱氧元素Mn和Si的焊丝,避免由于焊接材料的冶金反应导致气体析出或膨胀引起的飞溅。(2)在短路过渡时,可以采用(ArCO2)混合气体代替CO2以减少飞溅。(3)焊接电流和电压在CO2电弧中,对于每种直径的焊丝,其飞溅率和焊接电流之间都存在一定的规律。在小电流区域(短路过度区域、滴状过渡)飞溅率较大,进入大电流区域后(细颗粒过度区域)飞溅率较小。(4)采用低飞溅率焊丝思考题:1、为什么在MIG焊中可以通过阴极雾化效果,改善黑色金属焊缝表面质量?2、酸性焊条如何脱氧?二氧化碳保护焊如何脱氢?3、为什么二氧化碳气体保护焊飞溅显著?如何减少二氧化碳保护焊的飞溅?4、为什么酸性焊条对油、水及锈不敏感?而碱性焊条对气孔敏感?5、全位置焊条为什么一般直流反接?6、为什么碱性焊条的焊缝合金过渡性好于酸性焊条?36.电阻焊按工艺特点主要分为点焊、缝焊、凸焊和对焊;按所用电流波形分为交流、直流和脉冲电流三大类。37.点焊:将焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,接通电流后利用电阻热将焊件局部熔化,形成焊点的方法。38.缝焊:焊件装配成搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间,滚轮加压焊件并转动,连续或断续送电,从而产生一连串熔核相互搭叠的密封焊缝的电阻焊方法。39.凸焊:在一个焊件的贴合面上预先加工出一个或多个凸起点,使其与另一焊件表面相接触加压并通电加热,凸点压塌后,使这些接触点形成焊点的一种电阻焊方法。40.对焊:把两焊件端部相对放置并沿轴线对准,利用焊接电流加热,然后加压完成焊接的电阻焊方法。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