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釬焊范圍在200~350℃的鋁軟釬料﹐可以使焊劑﹐也可以讓鋁和其它金屬連接。
(II)銀釬:
根據釬材的種類﹐釬焊可在620~900℃范圍內焊接﹐但除Al,Mg以外。
(III)黃銅釬:
銀釬可焊接材料的范圍在820~980℃這種釬材如照片2-23(a)的一般釬焊以及(b)所示的流動釬焊(銅焊)。
(IV)磷銅釬:
在各種釬焊方法中可進行700~900℃的釬焊作業﹐主要是銅以銅合金。
這種釬材可使用焊劑。
(V)鎳釬:
熔點為1000℃﹐使用於高溫下的接頭或真空零部件的釬焊。
(二)焊劑的選擇與使用方法
在眾多釬焊作業中,為了得到好的釬焊結果,必須對照釬材選用合適的焊劑。
基本的各釬材相應的焊劑成分選擇基准如表2-8所示。
焊劑在釬焊中的作用是防止母材和釬材氧化以及清除生成的氧化物不使用焊劑釬材的母材表面會產生大面積的球狀現象,而使用了焊劑則產生良好的濕潤現象。
焊劑除了有清除之個氧化物的作用之外,還有穩定釬溫度的作用,穩定釬焊的溫度在釬焊作業非常重要,釬材從熔化開始前到滲透整個接頭,焊劑的除氧和防氧化作用是必不可少的。
表2-8釬用的焊劑
釬材
適合的母材
焊劑成分
鋁釬
鋁及鋁合金
氯化物,氟化物
銀釬
鋁,鎂以外的金屬
硼酸,硼氯酸,氧化物,硼氟化物濕溫劑
黃銅釬
釬,鎂以外的金屬
硼酸,硼氯酸,氬化物,硼氟化物濕潤劑
磷銅釬
銅及銅合金
氯化物,氯化物,硼氯酸,潤滑劑
鎳釬
鋁,鎂,銅以外的金屬
硼砂,硼酸,硼酸氯濕潤劑
焊劑濃度越高﹐釬焊作業越容易﹐即固定熱源的一點﹐對於加熱母材中心位置而局部溫度上升的狀況﹐使用濃度有活性的焊劑就可以控制溫度上升﹐為擴散母材的釬焊溫度區域﹐起到了一個有效的穩定溫度的作用。
所以焊劑有清潔母材的作用﹐清潔之后還可以保持有控制母材的加熱狀態等作用。
(1)釬焊接頭的設定
為了得到良好的釬焊接頭﹐除了合適的釬材和焊劑外﹐設定接頭的形狀和接頭的間隙也是非常重要的。
基本的釬焊接頭有﹕1.重疊接頭2.對接接頭3.嵌接接頭﹐強度最大氣密性最好的是重疊接頭﹐嵌接接頭和對接接頭次之﹐接頭的形態在釬焊部要求盡可能應力集中﹐以便達到焊接要求的強度。
接頭間隙和接頭強度的關系﹐任何一種接頭形狀都是間隙越小﹐接頭強度越大。
接頭強度要求很高時﹐應該將間隙設定為0.05~0.1mm﹐用稍高一些的溫度進行釬焊。
(2)各種釬焊法的注意事項
(I)TORCH釬焊:
TORCH釬焊是以吹管中可烯性氣體燃燒的氣焰為熱源的釬焊法。
一般是手工作業時使用﹐現在多用於專用的自動釬焊裝置上﹐這種可能會在局部加熱﹐所以作業時應該觀察釬焊現象防止發生變形﹐特別是手工作業時﹐應該相當熟練才能得到良好的釬焊效果。
熟練和不熟練不同結果的比較﹐熟練者作業時﹐母材加熱狀態下各測試點的差別很少﹐幾乎是平衡的溫度﹐所以釬焊的效果整體情況很好。
相反﹐如果是不熟練者﹐加熱不均衡﹐使母材各位置的溫度相差過大﹐部分位置過熱致使焊劑和釬材受到破壞﹐母材加熱不足。
(Ⅱ)爐中釬焊:
這種釬焊法是均行加熱材料的同時調整溫度,一爐加可同時釬焊多件,所以效率高品質好.由于不用清除釬焊后的焊渣。
所以說相對TORCH釬焊法﹐是均衡加熱材料的同時﹐調整溫度﹐一爐可同時釬焊多件﹐所以效率高品質好。
由於不用清除釬焊后的焊劑,所以用爐中的氣體在材料和釬材中釬焊可良好地焊接。
(Ⅲ)MIG釬焊:
板金加工焊接時﹐最主要的是將薄板焊接時的變形控制到最小﹐上述的TORCH釬焊難免會產生變形﹐所以為了提高熱源的集中性﹐可以利用電弧電源方法進行電弧釬焊﹐高效率釬焊的MIG釬焊。
這種方法主要是在MIG焊的電極焊絲中使用釬材﹐MIG釬焊時為了達到長弧狀態應該設定稍高一些的電壓提高焊接速度。
(IV)其他釬焊:
除了上述的釬焊外﹐還有高周波釬焊﹐電阻釬焊﹐浸沾釬焊等等,高周波釬焊與TORCH釬焊相比加熱效果好﹐但價格昂貴﹐設備費高給成本帶來很大的問題﹐電阻釬焊比點焊復雜﹐焊接銅和銅合金時﹐按照點焊的方法操作﹐浸沾釬焊是將工件浸入到熔入到熔化的釬料和焊劑中的焊接方法。
D.點焊
焊件装配成搭接接头﹐并压紧在两电极之间﹐利用电阻热熔化母材金属﹐形成焊点的电阻焊方法。
點焊調整中最主要的因素是﹕加壓力﹐焊接電流﹐通電時間以及電極。
一、一般的接头形成过程
(1)预压阶段:
预压阶段的机电过程特点是Fw>
0﹐I=0﹐其作用是在电极压力作用下清除一部分接触表面的不平和氧化膜﹐形成物理接触点﹐这就为以后焊接电流的顺利通过及表面原子的键合作好准备。
(2)通电加热阶段:
通电加热阶段的机电特点是Fw>
0﹐I>
0﹐其作用是在热与机械(力)作用下形成塑性环---熔核﹐并随着通电加热的进行而长大﹐直到获得需要的熔核尺寸。
(3)冷却结晶阶段:
冷却结晶阶段的机电特点是Fw>
0﹐I=0﹐其作用是使液态熔核在压力作用下冷却结晶。
二、判断金属材料点焊焊接性的主要标志﹕
(1)材料的导电性和导热性﹔电阻率(ρ)小而热导率(λ)大的金属材料其焊接性较差。
(2)材料的高温塑性及塑性温度范围。
高溫屈服強度大的材料,點焊時塑性變形困難、易產生噴濺,這就要求選用熱硬性好的電極和能提供大壓力的設備。
塑性溫度區間較窄的材料(如鋁合金),對點焊規范參數的波動非常敏感,這就對設備及其控制裝置提出較高的要求。
因此,高溫塑性差、塑性溫度區間窄的金屬材料其焊接性較差。
(3)材料对热循环的敏感性。
由于點焊熱循環的作用,接頭中出現某些焊接缺陷(淬硬組織及冷裂紋、熱裂紋、軟化…………..)使接頭承載能力降低,故易生成與熱循環有關的焊接缺陷的金屬材料其焊接性較差。
熔点高﹑线胀系数大﹑硬度高等的金属材料焊接性一般也较差。
E.電焊
利用藥皮焊條做焊接材料的電弧焊方法。
藥皮的作用是提供焊接時的保護環境同時對焊縫金屬起物理/化學冶金作用﹐改善/增強焊縫的力學/化學性能。
英文名稱SMAW,SHIELDEDMETALARCWELDING。
MIG/MAG焊使用的保護氣體及其被保護材料
保護氣體
焊接材料
Ar
除鋼材外的一切金屬
Ar+He
一切金屬,尤其適合于銅和鋁的合金的焊接
He
Ar+O20.5%~1%
鋁
Ar+O21%
高合金鋼
Ar+O21%~3%
合金鋼
Ar+O21%~5%
非合金鋼及低合金鋼
Ar+CO225%
非合金鋼
Ar+CO21%~3%
鋁合金
Ar+N20.2%
Ar+H26%
鎳及鎳合金
Ar+N215%~20%
銅
N2
CO2
CO2+O215%~20%
水蒸氣
Ar+O23%~7%+CO213%~17%
常用富氬混合氣體的特點及應用范圍
被焊材料
焊接方法
特點和應用范圍
碳鋼及低合金鋼
Ar+O220%
熔化極
采用射流過渡,使熔滴細化,降低了射流過渡的臨界電流值,提高了熔池的氧化性,提高抗N2氣孔的能力,降低焊縫含H2﹑含O2量及夾雜物,提高焊縫的塑性及抗冷裂能力,用于焊縫要求較高的場合
Ar+CO220%~30%
可采用各種過渡形式,飛濺極小,電弧燃燒穩定,焊縫成形較好,有一定的氧化性,克服了單一Ar保護時陰極漂移及金屬粘稠的現象,改善蘑菇形熔深,焊縫力學性能優于純Ar保護
Ar+CO215%+O25%
可采用各種過渡形式,飛濺小,電弧穩定,成形好,有良好的焊接質量,焊縫斷面形狀及熔深理想。
是焊接碳鋼及低合金鋼的最佳混合氣體
不銹鋼及高強度鋼
Ar+O21%~2%
----
提高熔池的氧化性,降低焊縫金屬含H2量,增大熔深,成形好,液體金屬粘度及表面張力有所降低,不易產生氣孔及咬邊,克服陰極漂移現象
Ar+CO25%+O22%
提高了氧化性,熔深大,焊縫成形良好,但焊縫可能有少量增碳
鋁及其合金
Ar+He(≦100%)
Ar+He10%~75%
鎢極
射流及脈沖射流過渡,電弧熱量大,溫度高,飛濺較小,電弧穩定,增加和改善熔深,減少氣孔,提高焊接速度和生產率。
當He含量大于10%時,飛濺較大。
適于焊接厚鋁板
Ar+CO22%
可簡化焊前清理工作,電弧穩定,飛濺小,抗氣孔能力強,焊縫力學性能較高
銅及其合金
Ar+N220%
穩定的射流過渡,電弧溫度比純Ar高,提高了熱功率,降低了預熱溫度,但飛濺較大,焊縫表面粗糙
Ar+He50%~70%
采用射流過渡及短路過渡,提高熱輸入量,減少預熱溫度
鈦鋯及其合金
Ar+He25%
適于短路、射流及脈沖射流過渡,提高了熱輸量,改善了熔深及提高了焊縫金屬的潤濕性
鎳基合金
Ar+He15%~20%
提高熱輸入量,改善熔化特性,提高及改善熔深﹑形狀,提高焊縫焊縫潤濕性
Ar+He60%
提高了熱功率,金屬流動性好,焊波美觀,鎢極損耗少,壽命長,能抑制和消除焊縫中的CO氣孔
焊縫符號的表示方法
焊縫符號是供焊接結構圖上使用的統一符號或代號﹐它是一種工程語言。
各國的焊縫符號不盡相同。
在我國﹐焊縫符號由國家標準GB/T324-1988<
<
焊縫符號表示法>
>
規定(與國際標準ISO02553-84<
焊縫在圖樣上的符號表示方法>
基本相同﹐可以等效采用)。
國家標準規定的焊縫符號包括基本符號﹑輔助符號﹑補充符號和焊縫尺寸符號。
焊縫符號一般由基本符號與指引線組成﹐必要時還可以加上輔助符號﹑補充符號和焊縫尺寸符號。
基本符號是表示焊縫橫截面形狀的符號。
國標中規定的一些熔焊基本符號如圖(五)所示﹕
輔助符號是表示焊縫表面形狀特征的符號。
它往往要與基本符號配合使用﹐當對焊縫表面形狀有明確要求時采用﹐輔助符號如圖(六)所示﹕
圖(五)焊縫基本符號
圖(六)焊縫輔助符號
焊縫補充符號是為了說明焊縫某些特征而采用的符號。
常見的有以下几種﹕
焊縫符號的標注方法
焊縫符號和焊接方法代號必須通過指引線及有關規定才能正確地表示焊縫。
指引線一般由箭頭和兩條基準線(一條為實線﹐另一條為虛線)兩部分組成(如圖七所示)。
國標GB/T324—1988中規定﹐箭頭線相對焊縫的位置一般沒有特殊要求﹐但是在標注V形﹑單邊V形﹑J形等焊縫時﹐箭頭應指向帶有坡口一側的工件﹐必要時允許箭頭線彎折一次。
基準線的虛線可以畫在基準線的實線的上側或下側﹐如果焊縫和箭頭線在接縫的同一側﹐則將焊縫基本符號標注在基準線的實線側﹔相反﹐如果焊縫和箭頭線不在接頭的同一側﹐則將焊縫基本符號標注在基準線的虛線側。
此外﹐國標還規定﹐必要時焊縫基本符號可附帶及數據﹐其標注原則如下圖所示,
這些原則有﹕
1)焊縫橫截面上的尺寸標注在基本符號的左側﹔
2)焊縫長度方向上的尺寸標注在基本符號的右側﹔
3)坡角度﹑坡口面角度﹑根部間隙等尺寸標注在基本符號的上側或下側﹔
4)相同數量符號標注在尾部﹔
5)當需要標注的尺寸數據較多又不易分辨時﹐可在數據前面增加相應的尺寸符號。
常用的焊接檢驗方法
1.非破壞性試驗
1.外觀檢查
2.無損檢測
1.射線檢測(x,y射線﹔高能射線)2.超聲波檢測3.滲透檢測(熒光﹐著色)
4.磁粉檢測5.渦流檢測6.其它
3.致密性試驗
4.水壓試驗
5.應力測量
6.其它
2.破壞性試驗
1.力學性能檢驗
1.拉伸試驗2.彎曲試驗3.硬度試驗4.沖擊試驗5.斷裂韌性試驗6.疲勞試驗7.蠕變持久試驗8.爆破試驗9.其它
2.化學分析及試驗
1.化學分析2.腐蝕試驗3.含氫測定
3.金相檢驗
1.宏觀斷口﹐組織2.微觀斷口﹐組織
4.焊接性試驗
5.其它檢驗
NWE現有焊接設備組成及其焊接能力
1.點焊機
固定式C型點焊機﹕
奇龍100KVA交流IC同步控製點焊機6台
松下100KVA交流微電腦控製次級電流補償點焊機10台(日本技術唐山松下產)
以上點焊機可點焊鍍鋅鋼板、冷軋鋼板、不鏽鋼板、馬口鐵、熱
軋鋼板﹐板厚范圍0.3mm-6mm兩板搭接
NASTOA變頻直流50KVA微電腦控製點焊機1台(日本產)
可點焊板件范圍為0.3mm-3.5mm
懸掛式點焊機﹕
詮興牌48KVA懸掛式點焊機(台灣產)1台
可點焊板件范圍為0.2-3mm兩板搭接
電容儲能式點焊機﹕
鵬煜威4500J電容儲能式點焊機1台
可點焊鋁及鋁合金板厚為0.4mm-3.0mm
三相次級整流點焊機﹕
美通牌3X100P三相次級整流點焊﹐可點焊鋁及鋁合金板厚0.4~4.5mm﹐銅及銅合金0.2~4mm。
2.MIG手工焊機
有OTC350P直流脈沖MIG焊機1台﹐美國飛馬特MIG350A焊機
3台可焊接軟鋼能力為板厚0.8mm以上﹐鋁及鋁合金2mm以上
FroniusTPS4000半自動MIG焊機1台﹐可焊接軟鋼能力為板厚0.8mm以上﹐鋁及鋁合金1mm以上
3.TIG手工焊機
日立HITACHI交直流兩用脈沖TIG焊機5台﹐可焊接軟鋼能力為板厚為0.4mm以上﹐鋁及鋁合金1.0mm以上。
PANASONIC300P交直流兩用脈沖TIG焊機2台﹐可焊接軟鋼能力為板厚為0.4mm以上﹐鋁及鋁合金1.0mm以上。
4.MIG焊接機器人
計有瑞典ABBMIG焊接機器人4台﹐日本YAKAWA公司生產MOTOMANWF200MIG焊接機器人1台;
可焊接鍍鋅鋼板、冷軋鋼板、不鏽鋼板、馬口鐵、熱軋鋼板﹐板厚范圍為0.8mm以上
瑞典ABBIRB1400AWI鋁焊接機器人1台﹐可焊接鋁及鋁合金板厚范圍為0.8mm以上
5.TIG焊接機器人
計有瑞典ABBTIG非填絲焊接機器人1台﹐可焊接0.4mm以上鍍鋅鋼板、冷軋鋼板、不鏽鋼板、馬口鐵、熱軋鋼板
MOTOMANUP20TIG填絲機器人1台﹐可焊接0.4mm以上鍍鋅鋼板、冷軋鋼板、不鏽鋼板、馬口鐵、熱軋鋼板、鋁及鋁合金
6.等離子焊接機
日本日鐵300ASR交直流等離子焊接機1台﹐可焊接0.1mm以上鍍鋅鋼板﹐冷軋鋼板﹐不鏽鋼板﹐馬口鐵﹐熱軋鋼板﹐鋁及鋁合金
電腦機箱﹐網絡機箱常用金屬材料及板厚范圍:
1.熱浸鍍鋅鋼板(GI)
板厚范圍為0.6~1.5mm﹐為最常使用之材料
2.電鍍鋅鋼板(EG)
板厚范圍為0.6~2.3mm﹐也為最常使用之材料
3.電鍍錫鋼板(馬口鐵SPTE)
板厚范圍為0.15~0.6mm,通常用作彈片
4.不鏽鋼板(奧氏體不鏽鋼)
板厚范圍為0.1~3.0mm
5.冷軋碳素鋼板(CRS)
板厚范圍為0.3~3.2mm
6.鋁及鋁合金
主要為純鋁1100及防鏽鋁合金5052﹐板厚范圍為0.5~3.0mm
7.熱軋鋼板(SPHC)
板厚范圍為2.0~5.0mm
薄板結構件加工(焊接及鉚接/粘接)知識
5.1焊接
5.1.1焊接和各種薄材金屬零件的結合法
用于進行切割、折弯及成形等塑性加工的金屬薄板零件﹐都可以組合成更複雜的部件。
表5.1.1所示為各種結合法及其特徵。
一般情況下,金屬薄板結構件在組合過程中﹐選擇焊接的比例比較多。
但是像鍍鋅鋼的連接﹑小型單層機殼的組裝﹐以及難度大且極易變形薄板的緊固安裝等,鉚接﹑鉚釘結合或粘接結合的方法也都會用到。
表5.1.1薄材金屬零件的結合技術
結合法
外觀
強度
不同材質結合
精度
再分離
大部件結合
熱影響
前後處理費
量產性
設備費
焊接
△-◎
○-◎
△
△-□
─
◎
□
釬焊
□-◎
□-○
○
△
鉚接
鉚釘結合
螺柱結合
△-○
粘接
“◎”最好“○”良好“□”一般“△”不好“─”不可能
強度高的構件,最適合連續焊接。
可是對于薄材來說﹐因為容易發生變形而難以進行連續焊接。
所以可以採用的較好方法是間斷弧焊、點焊等焊接方法。
鉚接、鉚釘緊固、螺柱結合等方法﹐一般用於不需要進行表面噴漆處理的毛坯材料及不銹鋼板等零件的加工。
這些方法不需要進行中間組裝﹐可以在組裝生產線上直接組裝。
雖然這些方法所用原材料價格昂貴,但與焊接不同的是﹐不需要在焊接後進行精加工和噴漆處理﹐所以不需要大型噴漆裝置。
由于省去焊接之後的噴漆作業環節﹐可以防止生產線上半成品積壓,達到降低綜合成本的目的。
噴漆前﹐構件要保持原來的框架狀態﹐噴漆面要按要求碼成平面狀﹐放置在組立現場的這些零部件通過採用類似裝配的方法﹐利用鉚釘進行小批集約﹐從而可以提高噴漆、搬運的效率和結構件(框體)的精度﹐也可以降低綜合成本。
加工薄材金屬容器時﹐主要也是採用焊接的結合法。
但是對強度要求不高的小容器﹐多採用鉚接、釬焊及粘接等結合方法。
對於需要氣密﹑水密的容器﹐一般是採用密封性好的焊接工藝。
具體選擇那種焊接工藝方法﹐還要考慮工件的結構尺寸﹑強度﹑材質及後處理等問題﹐最後選出能確保密封性要求的鉚接、釬焊或粘接的最佳(有效且整體成本低)的結合方法。
綜上所述﹐結合方法不但與材料材質有關﹐還將影響到整個生產流程的效率﹐所以有必要進行認真地檢討。
5.1.2焊接
焊接是將2個工件的接合部位相互熔融﹐並且是添加填充金屬的同時熔融﹐讓原子結合的結合方法。
接合的部分﹐基本上成為和母材保持同一強度的連接構材。
焊接一般採用電弧的熱源進行加熱。
包含電弧焊在內的各種焊接方法﹐因為都是採用對接觸部材料進行熔融後冷卻結合成一體的方法﹐所以在對局部進行的加熱、熔融、冷卻及凝固等處理後﹐必然會出現下列復雜的變形現象。
(1)產生殘留應力
加熱板材的一個部分時﹐雖然這個部分發熱膨脹會向周圍擴展﹐但這部分加熱時屈服應力變低了﹐周圍部分的變形不會擴張﹐變軟膨脹的部分會隆起﹐而焊接後隨著冷卻的進行﹐這部分收縮後會恢復到常溫時的強度﹐所以隆起部分不會變薄﹐導致周圍出現收縮﹑拉伸變形或拉伸殘留應力現象。
當加熱部熔融、凝固的時候﹐這部分殘留應力會隨之擴大。
焊接部位是對接焊﹑邊角搭接焊或其它接合方式焊時﹐在熔融、凝固過程中﹐由於工裝夾緊﹑板厚差異﹑焊縫有無開坡口﹑焊接填充金屬量等問題﹐會產生各種程度的變形收縮和殘留應力。
這些殘留應力﹑熔融和凝固組織是焊接部位的強度降低的原因。
板材較薄時﹐焊縫產生的收縮以及拉伸殘留應力與焊縫外部的平衡壓縮應力比較難以控制。
如圖5.1.1所示﹐板材的周邊會出現起伏不平的彈性縱向彎曲。
彈性縱向彎曲也不好控制。
要想不影響外觀是困難的﹐所以像這樣容易變形的工件焊接﹐只能選擇熱量輸入少﹑殘留應力少的焊接方法。
像圖5.1.1那樣縱向彎曲時﹐如果在圖中板材的兩側﹐有一道焊縫和平行的折彎綾線﹐就能防止縱向彎曲。
一般我們希望薄材結構件的焊接位置是截面形狀中有剛性的位置。
如果利用點焊、凸焊、鐳射(激光)束焊、電子束焊等熱量輸入小的焊接方法的話﹐就可以避免這個問題。
(2)焊道
熔融凝固的部分﹐變成了和母材不同組織的焊道﹐焊道有時比母材軟﹐有時比母材硬。
焊接薄板時﹐為防止燒穿應利用墊材﹐加熱寬度也應減
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