机械制造基础 第2版 第四章 焊接.pptx

第4章焊接;;;第一节焊接成形基础;;;能溶解在液态金属中的氧化物（如氧化亚铁），冷凝时因溶解度下降而析出，严重影响焊缝质量，如图3-3所示；而大部分金属氧化物（如硅、锰化合物）不溶于液态金属，可随渣浮出，净化熔池，提高焊缝质量。

氢易溶入熔池，在焊缝中形成气孔，或聚集在焊缝缺陷处造成氢脆。

其次空气中的氮气在高温时大量溶于液体金属，冷却结晶时，氮溶解度下降，如图3-4所示；析出的氮在焊缝中形成气孔，部分还以针状氮化物（Fe4N）形式析出；焊缝中含氮量提高，使焊缝的强度和硬度增加，塑性和韧性剧烈下降。;焊缝的冶金过程与一般冶金过程比较，具有以下特点：

1）金属熔池体积小，熔池处于液态时间短，冶金反应不充分；

2）熔池温度高，使金属元素强烈的烧损和蒸发，冷却速度快，易产生应力和变形，甚至开裂。;（三）焊接热循环;;;;;;二、金属的焊接性能;2、金属焊接性的间接评价方法

碳当量法：在粗略估计碳钢和低合金结构钢的焊接性能时，把钢中的合金元素（包括碳）的含量按其对焊接性影响程度换算成碳的相当含量，其总和叫碳当量。其计算公式如下：;;一般情况下，焊件塑性好，结构刚度小时，焊件收缩容易，焊件变形大，焊接应力小；反之焊接变形小，焊接应力大。焊接变形的基本形式如表4-1所示。;;焊接变形的防止和消除措施

1）结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度要尽可能小，与防止应力一样也是减少变形的有效措施；

2）焊前组装时，采用反变形法，如图4-11，4-12所示；

3）刚性固定法，但会产生较大的残余应力，如图4-13所示；

4）采用合理的焊接规范；

5）选用合理的焊接顺序，如图4-10的对称焊，图4-14的分段退焊。

6）采用机械或火焰矫正发来减少变形。如图4-15，4-16所示。;思考题

1、焊接接头包括那几个部分，低碳钢焊接接头各部分的性能如何？

2、解释下列名词：焊接热循环、金属的焊接性、碳当量。

3、焊接应力和变形有哪些危害，产生原因是什么？;;;一、熔焊;（二）埋弧焊;3、埋弧焊特点及应用

优点：

1）生产率高、节省焊接材料，成本低；

2）焊接质量好；

3）劳动条件好；

缺点：

1）适应性较差，焊前准备工作量大；

2）焊接电流强度大，不适于3mm以下薄板；

3）难以完成铝、钛等强氧化性金属及合金的焊接；

4）设备一次性投资较大。;;熔化极氩弧焊采用焊丝作为电极，可使用大电流，适于中厚板焊接。

氩弧焊设备由送丝系统、主电路系统、供气系统、水冷系统、控制系统、焊枪等组成。如图4-21所示。

（2）电源种类和极性

钨极氩弧焊一般采用直流正接，以减少钨极烧损，但焊接铝、镁金属时，为去除氧化物而利用“阴极破碎”可采用直流反接。

熔化极氩弧焊一般采用直流反接。

（3）惰性气体保护焊的特点及应用

1）可焊化学性质活泼的非铁金属及其合金或特殊性能钢；

2）电弧燃烧稳定、飞溅小，表面无熔渣，焊缝成形美观，质量好。;;;（四）电渣焊

电渣焊是利用电流通过熔渣产生的熔渣电阻热加热熔化母材与电极（填充金属）的一种焊接方法。按电极形状可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊和熔管电渣焊。

丝极电渣焊过程如图4-23所示。焊接过程为先引弧，形成渣池，电弧过程变为电渣过程，熔化金属凝固成形。

电渣焊的特点:

1）可一次焊成很厚的焊缝；

2）生产率高，焊接材料消耗少，不需开破口；

3）焊缝金属较纯净，渣池覆盖住熔池，保护良好，有利于气体和杂质浮出。

4）接头金属在高温下停留时间长，过热区大，接头金属组织粗大，焊后应进行正火处理。 ;主要用于厚壁压力容器和铸—焊、锻—焊、厚板拼焊等大型构件的制造，厚度应大于40mm的碳钢、合金钢和不锈钢等。;2）等离子切割：它利用能量密度高的高温高速的等离子流，将切割金属局部熔化并随即吹除，形成整齐的切口。常用于切割不锈钢、铝、铜、钛、铸铁及钨、锆等难熔金属和非金属材料。;;;;;;;二、压焊;1、点焊

点焊：利用电流通过两圆柱形电极和搭接的两焊件产生电阻热，将焊件加热并局部熔化，形成一个熔核（其周围为塑性状态），然后在压力下熔核结晶，形成一个焊点的焊接方法。如图4-28所示，点焊的接头形式如图4-29所示，均为搭接接头，焊接前应清理。

点焊的主要焊接参数是电极压力、焊接电流和通电时间；压力过大、电流过小，会使热量少，焊点强度下降；压力过小、电流大会使热量大而不稳定，易飞溅，烧穿。

点焊时会发生点焊分流现象，如图4-30所示，故焊点间距不宜过小。;2、缝焊：

缝焊与点焊同属于搭接电阻焊，焊接过程与点焊相似，采用滚盘作电极，边焊边滚，相邻