各种焊接方法及切割.ppt
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道虽迩,不行不至;道虽迩,不行不至;事虽小,不为不成。
事虽小,不为不成。
荀子荀子修身修身播种行为就收获习惯,播种习惯就收获性格,播种性格就收获命运。
焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。
焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。
焊接成形技术的焊接成形技术的本质本质在于:
利用在于:
利用加热加热或者或者同同时加热加压时加热加压的方法,使分离的金属零件形成的方法,使分离的金属零件形成原子间的结合,从而形成新的金属结构。
原子间的结合,从而形成新的金属结构。
连接方法分类连接方法分类可拆式连接:
可拆式连接:
螺纹联接、摩擦联接等螺纹联接、摩擦联接等不可拆式连接:
不可拆式连接:
焊接焊接、粘接、铆接等、粘接、铆接等第四篇第四篇焊接焊接教教学学重重点点电弧焊过程、特点及应用,常用金电弧焊过程、特点及应用,常用金属材料的焊接,焊接结构设计等。
属材料的焊接,焊接结构设计等。
教教学学难难点点本篇重点与难点常用金属材料的焊接,焊接结构设常用金属材料的焊接,焊接结构设计,焊接应力与变形等计,焊接应力与变形等。
用用加热加热或或加压力加压力等手段,借助金属原子的等手段,借助金属原子的结合与扩散作用,使分离的金属材料牢固结合与扩散作用,使分离的金属材料牢固地连接起来的方法。
地连接起来的方法。
焊接动画焊接动画第四篇第四篇焊接焊接熔(化)焊熔(化)焊:
将待焊处母材将待焊处母材金属金属熔化熔化以形以形成焊缝的焊接成焊缝的焊接方法。
主要包方法。
主要包括:
括:
电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等。
压力焊:
压力焊:
焊接过程焊接过程中,必须对焊件施中,必须对焊件施加加压力压力(加热或不(加热或不加热),以完成焊加热),以完成焊接的方法称为压焊。
接的方法称为压焊。
主要包括:
主要包括:
电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等。
钎焊:
钎焊:
钎焊是硬钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。
和软钎焊的总称。
采采用比母材金属熔点低用比母材金属熔点低的金属(称为钎料),的金属(称为钎料),将焊件和钎料加热到将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于高于钎料熔点、低于母材熔化温度,利用母材熔化温度,利用液态钎料填充接头间液态钎料填充接头间隙并与固态母材通过隙并与固态母材通过扩散实现连接焊件的扩散实现连接焊件的方法。
方法。
焊接成形的分类焊接成形的分类主要焊接方法主要焊接方法压压力力焊焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎钎焊焊软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊熔熔焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊手工电弧焊手工电弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊焊接成形的特点焊接成形的特点接头牢固、密封性好、接头牢固、密封性好、承承压能力高压能力高。
可化大为小、以小拼大可化大为小、以小拼大。
可实现可实现异种金属的连接异种金属的连接。
省料、省料、重量轻、加工装配重量轻、加工装配简单。
简单。
焊接结构焊接结构不可拆卸不可拆卸。
11)焊焊接接结结构构是是不不可可拆拆卸卸的的,更换修理不便更换修理不便;22)焊焊接接接接头头的的组组织织和和性性能能往往要变坏;往往要变坏;33)要要产产生生焊焊接接残残余余应应力力和和焊接变形;焊接变形;44)会会产产生生焊焊接接缺缺陷陷,如如裂裂纹纹、未未焊焊透透、夹夹渣渣、气气孔孔等等。
优点:
优点:
缺点:
缺点:
焊接主要用于制造各种金属构件,如建筑结构、船焊接主要用于制造各种金属构件,如建筑结构、船体、车辆、锅炉及各种压力容器。
此外,焊接也常用于体、车辆、锅炉及各种压力容器。
此外,焊接也常用于制造机械零件,如重型机械的机架、底座、箱体、轴、制造机械零件,如重型机械的机架、底座、箱体、轴、齿轮等。
齿轮等。
焊接成形的应用焊接成形的应用气门芯气门芯第四篇第四篇焊接焊接电弧焊电弧焊其他常用焊接方法其他常用焊接方法常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接焊接结构设计焊接结构设计主主要要内内容容1-11-1焊接电弧焊接电弧一、电弧焊焊接过程一、电弧焊焊接过程形成熔池形成焊缝第一章第一章电弧焊电弧焊熔化熔化工件工件焊芯焊芯手手工工电电弧弧焊焊是是利利用用焊焊条条与与工工件件间间产产生生的的电电弧弧热热,将将工工件件熔熔化化而而进进行行焊焊接接的的。
焊焊接接时时,焊焊工工手手握握夹夹着着焊焊条条的的焊焊钳钳进进行行焊焊接接,在在电电弧弧高高热热的的作作用用下下,被被焊焊金金属属局局部部熔熔化化,在在电电弧弧的的吹吹力力作作用用下下,被被焊焊金金属属上上形形成成了了凹凹坑坑。
这这个个凹凹坑坑称称为为熔熔池池。
焊焊条条作作为为一一个个电电极极,其其端端部部在在电电弧弧的的作作用用下下不不断断被被熔熔化化,形形成成熔熔滴滴,焊焊条条金金属属熔熔滴滴借借重重力力和和电电弧弧气气体体吹吹力力的的作作用用逐逐渐渐过过渡渡到到熔熔池池当当中中,随随着着电电弧弧的的向向前前移移动动,熔熔池池尾尾部部液液态态金金属属逐逐步步冷冷却却结结晶晶,最最终终形形成成焊焊缝缝。
电电弧弧热热还还使使焊焊条条的的药药皮皮熔熔化化或或燃燃烧烧。
药药皮皮燃燃烧烧后后与与液液体体金金属属起起物物理理化化学学作作用用,所所形形成成的的熔熔渣渣和和气气体可防止空气中氧、氮的侵入,其保护熔化金属的作用。
体可防止空气中氧、氮的侵入,其保护熔化金属的作用。
二、焊接电弧二、焊接电弧1.1.焊接电弧的概念焊接电弧的概念在焊条末端和工件两极之间的气体介质中,在焊条末端和工件两极之间的气体介质中,产生强烈而持久的放电现象。
产生强烈而持久的放电现象。
电弧焊电弧焊手工电弧焊手工电弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊熔化焊熔化焊焊接时,先将焊条与焊件瞬时接触,发生短路短路.强大的短路电流流经少数几个接触点,致使接触点处温度急剧升高并熔化,甚至部分发生蒸发。
当焊条迅速提起时当焊条迅速提起时,焊条头温度已升得很高,在两电极间的电场作用下,产生了热电子发射。
飞速的电子撞击焊条端头与焊件间的空气,使之电离成正离子和负离子。
电子和负离子流向正极,正离子流向负极。
这些带电质点的定向运动形成了焊接电弧。
焊接电弧的最高温度可达6000-8000K,并发出大量紫外线和红外线,对人体有害,因此应用面罩及手套保护眼睛和皮肤等。
焊接电弧的产生焊接电弧的产生2.2.焊接电弧的构造及热量分布焊接电弧的构造及热量分布阴极区阴极区:
电子发射区电子发射区阳极区:
阳极区:
受电子轰击区域,受电子轰击区域,弧柱区:
弧柱区:
阴、阳两极间区域,阴、阳两极间区域,热热量量约约占占36%,平平均均温度温度2400K;热热量量约约占占43%,平平均均温温度度2600K;几乎等于电弧长度,热量几乎等于电弧长度,热量21%,弧柱中心温度可达,弧柱中心温度可达60008000K。
焊焊接接电电弧弧分分三三个个区区域域
(2)2)交流电源焊接交流电源焊接时,不存在正、反接问题。
(1)直流电源焊接正接法:
焊件接电源正极,焊条接负极。
反接法:
焊件接电源负极,焊条接正极。
选择极性时,主要根据焊条的性质与焊件的厚度主要根据焊条的性质与焊件的厚度。
正接时正接时,工件上热量较大,可保证有较大的熔深,用于厚件厚件焊接(酸性焊条)酸性焊条);反接法反接法用于薄板薄板和有色金属焊接(碱性低氢焊条碱性低氢焊条)。
3.3.电弧的极性及应用电弧的极性及应用1-21-2焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能焊接接头焊接接头焊缝区焊缝区焊接热影响区焊接热影响区11焊缝区焊缝区熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。
22焊接热影响区焊接热影响区焊缝两侧的母材,由于焊接热的作用,其组织和性其组织和性能发生变化的区域能发生变化的区域。
焊接热影响区焊接热影响区熔合区过热区正火区部分相变区焊缝热影响区焊缝热影响区熔合区熔合区焊缝和母材金属的交界区。
(0.1-1mm)加热温度:
T液T固强度、塑性、韧性极差,是强度、塑性、韧性极差,是裂纹和局部脆断的发源地。
裂纹和局部脆断的发源地。
过热区过热区加热温度:
T固1100塑性和韧性很低,是裂纹的发源地。
塑性和韧性很低,是裂纹的发源地。
在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。
(1-3mm)正火区正火区在热影响区内相当于受到正火处理的区域。
(1.2-4mm)力学性能优于母材。
力学性能优于母材。
部分相变区部分相变区在热影响区内发生部分相变的区域。
力学性能较母材稍差。
力学性能较母材稍差。
力学性能最差的区域:
力学性能最差的区域:
熔合区熔合区和和过热区过热区n在焊接过程中热影响区是不可避免的。
熔合熔合区与过热区对焊接质量影响最大,应尽量减少它区与过热区对焊接质量影响最大,应尽量减少它们的宽度们的宽度。
对于普通焊接结构件,热影响区造成的不利影响对使用功能影响不大,因此焊后不用特别处理。
但对于重要结构件,则必须采取措施,保证焊接性能。
n1)一般采用)一般采用焊后正火热处理焊后正火热处理,改善焊缝及热影响区,改善焊缝及热影响区的组织性能,使其晶粒细化。
的组织性能,使其晶粒细化。
2)对于焊后不能热处理的结构件,则必须采用恰当)对于焊后不能热处理的结构件,则必须采用恰当的焊接方法及焊接工艺。
如的焊接方法及焊接工艺。
如:
小电流、快速焊接;小电流、快速焊接;采用先进的焊接方法。
采用先进的焊接方法。
改善热影响区组织性能的方法改善热影响区组织性能的方法低低碳碳钢钢焊焊接接接接头头的的组组织织、性性能能变变化化如如右右图图所所示示,熔熔合合区区和和过过热热区区性性能能最最差差,热热影影响响区区越越小小越越好好,其其影影响响因因素素有有焊焊接接方法、焊接规范、接头形式方法、焊接规范、接头形式等。
等。
3.3.影影响响焊焊接接接接头头性性能能的的因因素素焊焊接接接接头头的的力力学学性性能能决决定定于于它它的的化化学学成成分分和和组组织织。
具具体体有:
有:
11)焊接材料、焊丝和焊剂都要影响焊缝的化学成分。
)焊接材料、焊丝和焊剂都要影响焊缝的化学成分。
22)焊焊接接方方法法,一一方方面面影影响响组组织织粗粗细细,一一方方面面影影响响有有害害杂杂质含量。
质含量。
低碳钢焊接接头的性能分布低碳钢焊接接头的性能分布33)焊焊接接工工艺艺。
焊焊接接时时,为为保保证证焊焊接接质质量量而而选选定定的的诸诸物物理理量量(如如焊焊接接电电流流、电电弧弧电电压压、焊焊接接速速度度、线线能能量量等等)的的总总称称,叫叫焊焊接接工工艺艺参参数数。
线线能能量量:
指指熔熔焊焊时时,焊焊接接能能源源输输入入给给单单位位长长度度焊焊缝缝上上的的能能量量。
显显然然焊焊接接工工艺艺参参数数,影影响响焊焊接接接接头头输输入入能能量量的的大大小小,影影响响焊焊接接热热循循环环,从从而而影影响响热热影影响响区区的的大大小小和和接头组织粗细。
接头组织粗细。
44)焊后热处理:
)焊后热处理:
如正火,能细化接头组织,改善性能。
如正火,能细化接头组织,改善性能。
55)接接头头形形式式、工工件件厚厚度度、施施焊焊环环境境温温度度和和预预热热等等均均会会影影响响焊后冷却速度,从而影响接头的组织和性能。
焊后冷却速度,从而影响接头的组织和性能。
焊接接头的主要缺陷焊接接头的主要缺陷气孔气孔焊接时熔池中的气泡焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸在焊缝凝固时未能逸出而形成的空穴。
出而形成的空穴。
夹渣夹渣夹渣是焊后残留在夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。
焊缝中的熔渣。
未焊透未焊透未焊透是焊接接头未焊透是焊接接头根部未完全熔透的根部未完全熔透的现象。
现象。
焊接裂纹焊接裂纹是由于焊接残余应力是由于焊接残余应力较大而在焊缝或热影较大而在焊缝或热影响区产生的裂纹。
响区产生的裂纹。
1-31-3焊接应力与变形焊接应力与变形焊接过程中焊接过程中工件局部的不工件局部的不均匀加热和冷却均匀加热和冷却是产生焊接应是产生焊接应力与变形的力与变形的根本原因根本原因。
焊接过程的加热和冷却受到周焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束,不能自由膨胀和围冷金属的拘束,不能自由膨胀和收缩。
收缩。
在焊接结构中,焊接应力与在焊接结构中,焊接应力与变形既同时存在,又相互制约。
要变
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