机械制造基础-焊接工艺常识详解.pdf
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1、第四讲:焊接工艺常识机械制造基础 2004金工教研室机械制造基础第四讲:焊接工艺常识焊接工艺-永久性连接-起源于一次世界大战后(凡尔赛公约)现代工业的基础工艺-造船、航空、锅炉、化工、机械、汽车基本焊接方法-电弧焊:属于熔化焊其他焊接方法:压力焊、钎焊 2004金工教研室机械制造基础本讲内容 一、电弧焊工艺常识一 二、焊条电弧焊一 三、特种焊接工艺方法二 四、金属材料的焊接性一 五、焊接结构设计一 六、连接技术中 2004金工教研室机械制造基础一、电弧焊工艺常识 1、焊接电弧-气体介质中导电现象 2004金工教研室机械制造基础焊接电弧的热量热量来源于-阳极43%-阴极36%-弧柱21%热量扩散
2、-65%85%加热熔化金属-其余散失在电弧周围飞溅的金属液弧柱阳极阴极 2004金工教研室机械制造基础2、正接和反接温度:-阳极:2600K-阴极:2400K-电弧中心:6000K-800 0K直流焊接-正接法:工件温度高-反接法 交流焊接:两极温度均 为2500K 引弧电压:50-90V 电弧电压:16-35V 2004金工教研室机械制造基础3、焊接接头的组织与性能焊接工件上温度的变化与分布?/躯嵋时间/s 2004金工教研室机械制造基础焊接接头组织/熔合区7/0.77 2J1匕二/焊接热影响区WJ%2004金工教研室机械制造基础4、焊缝从熔池底向中心凝固-各个方向凝固速度不同-柱状铸态组织
3、-铁素体+少量珠光体-杂质集中在焊缝中心,影响焊缝质量 2004金工教研室机械制造基础焊舞的热影响区 1-融合区-O.llmm,关键 2-过热区-脆性比融合区更大 3-正火区-力学性能优于母材 4-部分相变区|-比正火区稍差不同焊接方法热影响区 宽度不同焊后正火改善接头性能 2004金工教研室机械制造基础5、焊接应力与变形极不平衡的热循环过 程应力分布规律先冷受压,后冷受拉(a)纵向应力(C)径向应力(b)横向应力 2004金工教研室机械制造基础消除焊接应力 提高母材塑性 避免焊缝交叉 避免焊缝过宽过长 合理焊接顺序-先焊短焊缝-后焊长焊缝 预热焊件、振动焊缝 焊后退火值)正确(b)不正确 2
4、004金工教研室机械制造基础焊接变形 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形波浪变形 2004金工教研室机械制造基础防止焊接变形减小焊接应力提高结构刚度对称焊缝分布焊前反变形蚓焊前反变形一&)焊后平板焊的反变形防止壳体婢接局部塌陷的反变形(a)焊前预弯反变形(b)燥后 2004金工教研室机械制造基础防止焊接变形合理焊接操作-平衡温度分布-利用变形e J(b)不合理双丫型坡口焊接次序 2004金工教研室机械制造基础防止焊接变形焊后校正火焰矫正法机械矫正法 2004金工教研室机械制造基础二、焊条电弧焊焊条电弧焊过程药皮燃烧:-电弧周围气体:co2 co、h2-熔池中熔渣,冷却形 成渣壳-保护熔池中的
5、熔化金 属 2004金工教研室机械制造基础1、电焊条焊芯-导电和填充焊缝-焊接用钢丝低碳钢、合金结构钢、不锈钢药皮-焊接过程顺利进行-焊缝化学成分、力学性能表4-2碳素钢焊接钢丝的牌号和成分钢号化学成分/%用 途碳镒硅福银硫磷H080.30-0.550.030.200.300.040.04一般焊接结构H08A0/100.307).53事口.030.200.300,030,03重要的焊接结构H08MiiA0300.80-1.100.070.20(0.300.030.03用作埋弧自动焊钢丝 2004金工教研室机械制造基础焊条药皮作用-提高电弧燃烧的稳定性-防止空气对熔化金属的有害作用-对熔池脱氧、
6、加入合金元素保证焊缝金属的化学成分和力学性能-稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、稀渣、粘接原料种类原料名称作用稳弧剂碳酸钾、碳酸钠、长石、大理石、钛白粉、钠水玻璃、钾水玻璃改善引弧性能、提高电弧燃烧的稳定性造气剂淀粉、木屑、纤维素、大理石造成一定量的气体,隔绝空气,保护焊接 熔滴与熔池造渣剂大理石、长石、里石、麦占石、镒矿、钛铁 矿、粘土、钛白粉、金红石造成具有一定物理化学性能的熔渣,保护 焊缝,碱性渣中的CaO可脱硫、磷 2004金工教研室 机械制造基础焊条药皮的作用原料种类原 料 名 称作用稳弧剂造气剂造渣剂脱辄剂合金剂 稀渣剂 粘结剂碳酸钾、碳酸钠、长石、大理石、钛白粉、钠水玻璃、钾水玻璃淀
7、粉、木屑、纤维素、大理石大理石、萤石、菱苦土、长石、钛矿、钛快 矿、粘土、钛白粉、金红石镭铁、硅铁、钛铁、铝铁、石墨保铁,硅铁、珞铁、笆铁、钮铁、筲铁萤石、长石、钛白粉、钛铁种钾水玻璃、钠水玻璃改善引弧性能,提高电弧燃烧的稳定性造成定量的气体,隔绝空气,保护焊接熔 滴与熔池造成具有定物理-化学性能的熔渣,保护 焊缝。碱性渣中的CaO还可起脱硫、磷作用降低电弧气氛和熔渣的氧化性,脱除金履中 的氧。链还起脱硫作用使焊缝金属获得必要的合金成分增加熔渣流动性,降低熔渣粘度将药皮牢固的粘在钢芯上 2004金工教研室机械制造基础焊条种类按化学成分分成七大类-碳钢、低合金钢、不锈钢、堆焊、铸铁、铜 及铜合金
8、、铝及铝合金焊条型号-E4303:E碳钢焊条 43:焊缝抗拉 43 kgf/mm2 0:(0/1)全位置焊接、(2)平焊、(4)向下立焊 03:3、4为组合表示焊接电流种类和药皮类型,03为钛钙型药皮、交流或直流 2004金工教研室机械制造基础焊条种类焊条牌号-J422、J507 J:结构钢焊条(奥氏体不锈钢A、铸铁Z)42:抗拉强度等级MPa(50、55、60、70、80)2:药皮和电流种类衰4-4焊条药皮类型和电源种类编号编号12345678药皮类型钛型钛钙型钦铁矿型氧化铁型纤维素型低氧岬型低氢钠型石墨型电源种类直流或交流交、直流交、直流文、直流交、直流交、直流直流交、直流 2004金工教
9、研室机械制造基础焊条种类按熔渣性质-酸性焊条 酸性氧化物比碱性氧化物多 适合各种电源、易操作、电弧稳定、成本低 焊缝塑性韧性差、不宜用于重要构件-碱性焊条焊缝塑性韧性好、抗冲击能力强要求直流电源、操作性差、电弧不够稳定、价 格高,适于重要构件 2004金工教研室机械制造基础焊条选用原则 选择依据:根据焊件-化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀耐高温性能-结构形状、受力情况、焊接设备条件 低碳钢和低合金钢构件:根据强度(两构件强 度较低者为准)酸性/碱性:根据重要性 铸铁:碱性焊条和适当工艺(预热)不锈钢和耐热钢:特殊、专用焊条 2004金工教研室机械制造基础2、埋弧焊埋弧焊演示熔池 焊缝 200
10、4金工教研室机械制造基础埋弧焊特点 大电流(1000A)、生产率高 焊接质量高且稳定 节约金属-热量集中、可无坡口、无焊条头、飞溅少 改善劳动条件-无弧光、烟雾 自动化程度高 工艺装备复杂,适合批量生产 2004金工教研室机械制造基础焊丝与焊剂 焊丝焊剂决定焊缝化学成分、力学性能 熔炼焊剂、陶质焊剂裹4-5国产焊剂使用范围及配用焊丝牌 号煤剂类型配用焊丝使用范围HI130无锌高硅低氟H10Mn2低碳钢及低合金结构钢如Q345(即16Mn)等印230低链高硅低氟H08MnA,H10Mn2低碳钢及低合金结构钢HJ250低镒中硅中氟H08MnMoA,H08Mn2MoA姆接 15MnV、14MnMoV
11、、18MnMoNb 等HJ260低钛高硅中氟Crl9Nt9焊接不锈钢HJ33O中钱高硅低氟H)8MnA,H08Mn2篁要低碳钢及低合金钢,如15g、20g、16Mng等HJ35O中镭中硅中氟H08MnMoA,H08MnSi焊接含MnMo、MnSi的低合金高强度钢印431高镜高硅低氟HO8A.H08MnA低碳钢及低合金结构钢 2004金工教研室 机械制造基础埋弧焊工艺 仔细下料、准备(清理)坡口、装配引弧板与引出板-焊后去掉埋弧焊的引弧板与引出板 2004金工教研室机械制造基础防止烧穿-焊剂垫、垫板焊剂垫钢垫板铜垫板 2004金工教研室机械制造基础环舞焊接 2004金工教研室机械制造基础3、气体
12、保护焊-氮弧焊(a)不熔化极室弧蝗(b)熠化极量孤焊图4-19凝弧焊示意图1焊丝或电极;2导电嘴:3一喷嘴;4一进气管;5一室气流;6电弧;7工件;8填充焊丝;9一送丝混轮 2004金工教研室机械制造基础气体保护焊-CO2保护焊 2004金工教研室机械制造基础4、等离子弧焊接与切割电弧压缩-机械压缩-热压缩-电磁收缩中心区域温 度极高-16000K焊接/切割 熔点很高的 金属-不锈钢-钛、铝 2004金工教研室机械制造基础5、焊接自动化数控轨迹控制焊接质量监控电焊机微型计算机.二相输入图4-23利用微型计算机监控焊接质量示意图 2004金工教研室机械制造基础焊接机器人焊接机器人演示 2004金
13、工教研室机械制造基础用电弧焊焊接钢板的问题如图拼焊一张大钢板-焊缝布置合理吗?-如何改进?对称,错开-如何合理安排焊缝顺序?先短后长78 2004金工教研室机械制造基础三、特种焊接工艺方法简略了解其它焊接方法-电阻焊、摩擦焊、钎焊、电渣焊真空电子束焊接、激光焊接讨论-可以用于焊接的能源形式 2004金工教研室机械制造基础1、电阻焊电阻热-Q=I2Rt特点-生产率高、-操作简便、-设备复杂、-接头形式、焊接变形小易实现自动(汽车外壳焊接)耗电量大工件厚度受到限制点焊、缝焊、对焊 2004金工教研室机械制造基础点焊 局部高温焊合,分流现象焊点的分布最小距离限制 2004金工教研室机械制造基础点焊的
14、接头形式 硬规范 软规范 电极压力表面清洗 接头形式 2004金工教研室机械制造基础舞焊 2004金工教研室机械制造基础对焊(b)闪光对煤(a)电凰对焊 2004金工教研室机械制造基础对焊接头形式 2004金工教研室机械制造基础讨论这个问题铜及铜合金可以采用电阻焊吗?2004金工教研室机械制造基础2、摩擦焊 2004金工教研室机械制造基础摩擦焊的接头形式杆管管,管管-管管-板杆一杆信会3-一杆-板 2004金工教研室机械制造基础3、钎焊焊接过程示意图-毛细管作用图S-IOH轩焊过程示意图a)放置钎料井对钎料和母材加热b)钎料熔化,并开始流入接头间隙c)钎料填满间隙,凝周后形成钎焊接头 2004
15、金工教研室 机械制造基础钎焊硬钎焊450以上、接头强度200MPa以上-自行车架、工具、刀具软钎焊-450以下、接头强度70MPa以下-仪表、导电元件、各种低载荷构件加热方式-烙铁、火焰、电阻、感应 2004金工教研室机械制造基础钎焊的常见接头形式 2004金工教研室机械制造基础钎焊接头的比较差 蜉 蚪 n 2004金工教研室机械制造基础4、电渣焊1一工件;2一焊丝;3渣池;4一熔池;5一冷却铜滑块;6焊缝:7、8一冷却水进、出管 2004金工教研室机械制造基础5、真空电子束焊接h!电子束!工件.y电子枪直流高压电源工0直 七流8电 源交流电源真空室灯维阴极、阳极J聚焦透镜 r|偏转线圈 20
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- 机械制造 基础 焊接 工艺 常识 详解
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