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一、焊接基本概念
焊接工艺基础知识
焊接:是通过加热或加压或两者并用,用(或不用)填充材料将同种(或异种)金属材料实现原子之间结合的加工方法。
促进原子或分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加热,或两者并用。
两件可为同种或异种材料(金属和非金属)。
二、焊接方法分类
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根据在焊接过程中金属材料所处的状态,焊接方法分熔焊、压焊和钎焊等三大类。
熔焊:将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。
常见的有电弧焊、气焊、电渣焊、埋弧焊及各种气体保护焊、激光焊等。
其中又分为熔化极和非熔化极:
熔化极有焊条电弧焊、药芯焊丝电弧焊(MAG)、氩弧焊(MIG)、气保焊;
非熔化极有钨极氩弧焊(TIG)、等离子弧焊等。
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压焊:在焊接过程中,必须对焊件施加压力(加热或不加热),以完成焊接的方法,称为压焊。
加热压焊有电阻焊、气压焊、高频焊、锻焊、接触焊、摩擦焊等;
不加热压焊有的方法有冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。
钎焊:是硬钎焊和软钎焊的总称,是采用比母材熔点低的金属作填充材料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔点的温度,利用液态钎料湿润母材,并填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
硬钎焊:采用硬钎料,钎料熔点在450℃以上;
软钎焊:采用软钎料,钎料熔点在450℃以下。
常见的钎焊方法有烙铁钎焊和火焰钎焊。
主要特点是母材不熔化。
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热作用局部性:与热处理不同,属于不均匀加热。
瞬时间性:热源以一定速度(300mm/min左、右)移动,加热速度快,可达到1500℃/S,短时间内可将大量热量从加热源传递到焊接工件上,而母材迅速将热量导出而冷却降温。
焊接加热过程对焊缝质量的影响:
影响熔池金属的理化反应,造成不完全偏析,形成气孔、夹杂等缺陷。
由于热传导过程,使焊缝区域金属产生淬硬、脆化、软化等。
由于不均匀加热及冷却,产生不均匀应力状态和变形,导致裂纹。
三、焊接过程特点及影响
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焊缝熔池的一次结晶:在焊接过程中,当焊接热源离开后金属有液体转变成固体的过程为一次结晶;特点为:
熔池体积小,冷却速度快,电弧焊时熔池体积为30cm3,质量约为200g;冷速大约为100℃/S,当含C量高、合金元素较多的钢材将较易产生淬硬组织(马氏体),产生结晶裂纹。
熔池液态金属处于过热状态,温度为1770±100℃,超过金属熔点,合金元素烧损严重。
熔池在运动过程状态下结晶,熔池与热源作同速移动,熔池前半部处于熔化,后半部处于结晶状态,熔池在运动下结晶。
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偏析:合金钢中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。
在一次结晶过程中,冷速快,已凝固金属中的化学成分来不及扩散,造成分布不均匀,从而产生偏析。
偏析分为显微偏析、区域偏析、层状偏析等三种。
二次结晶:当高温焊缝冷却到室温时,需要经过一系列的组织相变过程称为二次结晶。
焊接过程中,熔滴过渡形态有粗滴过渡、短路过渡和喷射过渡。
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目的:对焊接区域进行保护的目的是防止空气侵入熔滴和熔池,以减少焊缝金属中的H、N、O等含量。保护一般分为三种:
气体保护:Ar、CO2等(目前公司主要采用富氩气体保护,成分为80%Ar+20%CO2);
渣保护:埋弧焊(采用焊剂HJ431、HJ330 等);
气—渣联合保护:焊条电弧焊(焊接材料采用电焊条)。
四、焊接过程中的保护原理及方法:
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焊接方法表示法
焊接方法的英文缩写: 电弧焊——AW CO2气体保护焊——CO2W 埋弧自动焊——SAW 钨极氩弧焊——GTAW
电阻焊——RW(其中:电阻点焊——RSW;电阻缝焊——RSEW)
焊接方法数字表示法:
无气体保护的电弧焊——11(其中:手工电弧焊——111)
埋弧焊——12(其中:丝极埋弧自动焊——121)
熔化极气体保护电弧焊——13(其中:CO2气体保护焊——135)
非熔化极气体保护焊——14(其中:钨极氩弧焊——141)
电阻焊——2(其中:电阻点焊——21;电阻缝焊——22;电阻对焊——25)
气焊——3
五、几种常用焊接方法的表示法
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概念:金属材料的焊接性能是指材料对焊接加工的适应性;即指金属用一定的焊接方法和工艺要求下能否获得优良的接头的性能和该接头能否在使用条件下可靠地运行。
使用焊接性:焊接接头或整个结构满足产品技术要求条件规定的使用性能和要求。
焊接性不仅与材料本身的固有性能有关,同时也与许多焊接工艺条件有关。
通过焊接试验来评定的主要标准,是产生裂纹的可能性和裂纹的多少,以及有无气孔的产生。
六、常用金属材料的焊接性能
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