《工程材料与热加工基础》第十一章 焊接.ppt

《工程材料与热加工基础》第十一章焊接
机械工程系
金工教研室
引言
第一节焊接的基本原理
第二节焊条电弧焊
第三节其它焊接方法
第四节压焊与钎焊
第五节堆焊与热喷涂
第六节常用金属材料的焊接
第七节焊接结构设计
参考资料
第十一章焊接
引言
1、何为焊接?
焊接是通过加热或加压,或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件达到结合的一种方法。
1).熔焊将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。
2).压焊焊接过程中,必须对焊件施加压力(加热或加热),以完成焊接的方法称为压焊。
3).钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属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、低于母材溶化温度,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。
2、焊接分类
一、焊接的实质
二、焊接热过程对焊接接头组织、性能的影响
三、焊接应力与变形
第一节焊接的基本原理
一、焊接的实质
焊接的实质是使两个分离的物体通过加热或加压,或两者并用,在用或不用填充材料的条件下借助于原子间或分子间的联系与质点的扩散作用形成一个整体的过程。
1. 焊接电弧
由焊接电源供给、具有一定电压的两极间或电极与母材间,在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。电弧燃烧后,弧柱中充满了高温电离气体,放出大量的热能和强烈的光。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成。如图3-1所示。阴极区是电弧紧靠负电极的区域,阴极区很窄,-,温度约为2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域,阳极区较阴极区宽,约为10um-1um,温度约为2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱,弧柱区温度最高,可达6000K-8000K。焊接电弧两端间(指电极端头和熔池表面间)的最短距离称为弧长。
图11-1 焊接电弧示意图
2. 焊接的冶金特点
1)熔池中冶金反应不充分,化学成分有较大的不均匀性,常常发生偏析、夹杂等缺陷。
2)在高温电弧作用下,氧、氢、氮等气体分子吸收电弧热量而分解成化学性质十分活泼的原子或离子状态,它们很容易溶解在液体金属之中,造成气孔、氧化、脆化和其它缺陷。
3)在熔剂或药皮中加入比铁氧化能力强的硅铁、锰铁等物质,除起到渗入合金作用、补充烧损元素外,亦可起到脱氧作用。
4)%时,极易产生裂纹。因此,应选用含硫、磷低的焊接原材料,并通过在焊剂或药皮中加石灰石、氟石等脱硫脱磷,以保证焊缝质量。
图11-2 低碳钢焊接热影响区的组织变化
二、焊接热过程对焊接接头组织、性能的影响
(一) 焊接热循环
焊接时,电弧沿焊件逐渐移动并对焊件进行局部加热。焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝。焊缝及其邻近区域的总称叫焊缝区。
在焊接过程中,焊缝区金属从常温被加热到最高温度,然后再逐渐冷却到常温。由于焊件上各点所处的位置不同,其被加热的最高温度亦不相同;而热量的传递需要一定的时间,故各点达到其最高温度的时间亦不相同。在焊接热源作用下,焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。