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焊接技术

焊接工艺基础知识

时间:2015/4/1 11:33:07   作者:   来源:   阅读:3375   评论:0

1、焊接的特点与分类

    焊接与铆接等其他加工方法相比,具有减轻结构重量,节省材料;生产效率高,易实现机械化和自动化;接头密封性好,力学性能高;工作过程中无噪音等优点。其不足之处是会引起焊接接头组织、性能的变化,同时焊件还会产生较大的应力和变形。

    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,焊接也常用于制造机械零件,如重型机械的机架、底座、箱体、轴、齿轮等。

    焊接方法的种类很多,按焊接过程的特点,可归纳为三大类,即熔焊、压焊和钎焊。

    熔焊是将两个焊件局部加热到熔化状态,并加入填充金属,冷却凝固后形成牢固的接头,常用的熔焊有电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子弧焊等。

    压焊是在焊接时,不论焊件是否加热,必须对焊件施加一定的压力,使两者结合面紧密接触并产生一定的塑性变形,从而将两焊件焊接在一起。常用的压焊有电阻焊、摩擦焊、扩散焊、爆炸焊、冷压焊和超声波焊等。

    钎焊是指采用比焊件熔点低的钎料和焊件一起加热,使钎料熔化,焊件不熔化,钎料熔化后填充到与焊件连接处的间隙,待钎料凝固后,两焊件就被连接成整体的方法。常用的钎焊有锡焊、铜焊等。

    主要焊接方法分类见下图所示。

焊接工艺基础知识

2、焊接接头的组织与性能

(1)焊缝的组织与性能

    用焊接方法连接的接头称焊接接头,简称接头。

    焊接接头由焊缝区、熔合区、热影响区三部分组成的。焊缝两侧因焊接热作用而导致母材的组织和性能发生变化的区域称为焊接热影响区。焊缝和母材的交界线称为熔合线,熔合线两侧有一个比较窄小的焊缝与热影响区的过渡区,称为熔合区。

    焊缝组织是由熔池金属结晶得到的柱状铸态组织,由铁素体和少量珠光体组成。铸态组织晶粒粗大,组织不致密。但由于焊接熔池体积小,冷却速度快,焊条药皮、焊剂或焊丝在焊接过程中的渗合金作用,使得焊缝金属中锰、硅等合金元素含量可能高于母材,所以焊缝金属的力学性能不低于母材,特别是强度容易达到。

(2)热影响区及熔合区的组织与性能

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    右图为低碳钢焊接接头的组织变化情况。图中(a)是被焊工件焊接接头各点在焊接过程中被加热的最高温度曲线,(b)是铁碳合金状态图的一部分,用来对照分析。

1)熔合区

    也称半熔化区,化学成分不均匀,金属组织晶粒粗大,其力学性能最差。

2)热影响区

    由于热影响区各点温度不同,热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区等。

(1)过热区。焊接时被加热到Ac3以上100~200℃至固相线温度区间,奥氏体晶粒急剧长大,冷却后产生晶粒粗大的过热组织。因而其塑性及韧性很低,容易产生焊接裂纹。

(2)正火区。被加热到Ac3至Ac3以上100~200℃区间,金属发生重结晶,冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织,其力学性能优于母材。

(3)部分相变区。被加热到Ac1~Ac3温度区间,珠光体和部分铁素体发生重结晶,晶粒细化;部分铁素体来不及转变。冷却后晶粒大小不均匀,其力学性能较差。

    综上所述,熔合区和过热区是焊接接头中比较薄弱的部分,对焊接质量影响最大。因此在焊接过程中尽可能减小其宽度。

    焊接接头组织和性能的好坏主要与焊接材料、焊接方法和焊接工艺有关,其中焊接工艺是影响焊接接头组织和性能的主要因素。


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