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焊接工艺基础知识
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一、焊接基本概念
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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)。
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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