熔化焊与热切割基础知识.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,熔化焊与热切割基础知识,第一节 焊接与热切割基础知识,焊接基本原理及分类,：,焊接是通过加热或加压或两者兼用，可以用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种,加工方法,。,焊接的本质是使两个分离的物体产生原子间结合，使之连接成一体的连接方法,零件,零件,零件,螺栓,零件,零件,零件,螺母,铆钉,机械联接,焊接,可拆卸联接,永久连接,焊缝,焊接方法分类,：,烙铁钎接,高频感应钎接,火焰钎接,电阻钎接,炉中钎接,盐浴钎接,爆炸焊,冷压焊,超声波焊,气压焊,电阻焊,锻焊,摩檫焊,对焊,滚焊,点焊,激光焊,气电焊,电子束焊,电渣焊,等离子弧焊,铝热焊,电弧焊,气焊,惰性气体保护焊,活性气体保护焊,自动埋弧焊,手工电弧焊,硬钎焊,软钎焊,钎焊,压力焊,熔化焊,焊接,切割方法分类：,切割方法,火焰切割,电弧切割,冷切割,氧乙炔气割,液化石油气切割,氢氧源切割,氧熔剂切割,等离子弧切割,碳弧气割,激光切割,水射流切割,气割,碳弧气割,等离子弧切割,水射流切割,激光切割,焊接与切割技术的发展概况：,我国是最早应用焊接技术的国家之一。,远在战国时期的一些金属制品就已采用了焊接技术。,在宋代科学家沈括所著的,梦溪笔淡,一书，就提到了焊接方法。,在明代科学家宋应星所著的,天工开物,一书中，对锻焊和钎焊技术作了详细叙述。,1892,年出现氧,氢混和气焊（,2000,左右）,，,由于温度较低只用于薄板焊接,。,1895,年发明了电石后又发现了乙炔和氧气混和燃烧温度高（,3200,）,，,1903,年被广泛运用到金属焊接上。,20,世纪初手工电弧焊问世。,20,年代后期电阻焊获得应用。,40,年代后期埋弧焊；惰性气体保护焊相继获得应用。,50,年代,CO,2,气电焊、电渣焊、摩擦焊、电子束焊、超声波焊发展应用。,60,年代等离子弧焊、激光焊、光束焊相继出现。,近年来，太阳能焊机、冷压焊机等新型焊机开始研制，焊接生产自动化及计算机在焊接切割生产中有很大发展。,公元前,3000,多年埃及出现了,技术。,公元前,2000,多年中国的殷朝采用 制造兵器。,公元前,200,年前，,中国已经掌握了青,铜的及铁,器的工艺。,锻焊,铸焊,钎焊,锻焊,1881,年：法国人,阿尔萨斯,(De Meritens),发明了最早期的,。,碳弧焊机,1888,年：俄罗斯人发明。,金属极电弧焊,1917,年：,第一次世界大战期间使用修理了,109,艘从德国缴获的船用发动机，并使用这些修理后的船只把,50,万美国士兵运送到了法国。,电弧焊,大约,1920,年：第一艘使用制造的油轮,波基普西,（,Poughkeepsie Socony,）号在美国下水。,焊接方法,1930,年：前苏联,罗比诺夫发明了,。,埋弧焊,氩弧焊,焊缝,1941,年：美国人,马里帝兹,(,Meredith),发明了,（氦弧焊）。,氩弧焊焊缝,钨极惰性气体,保护电弧焊,1947,年：前苏联,Bopoe,（沃罗舍维奇）,发明。,电渣焊,扩散焊：将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对位移的固态焊接方法。,改善焊缝熔深形状及外观。,01的纯铜称无氧铜，用“TU”（铜无）表示，如TU1、TU2等。,（3）青铜：把除黄铜以外的铜合金称作青铜。,焊接材料的脱氧性，基本金属,工业上使用的大多数合金属于机械混合物，如钢、生铁、铝合金、黄铜、青铜等。,（1）纯铜：纯铜常被称作紫铜。,熔化焊工艺及其方法简介,（3）容易产生热裂纹。,（4）奥氏体（A）奥氏体是碳和其它合金元素在-Fe中的固溶体。,金属材料的基本一般知识,降低焊接成本。,熔化极氩弧焊通常采用惰性气体氩、氦或它们混合气体作为焊接区的保护气体。,操作简便：比MMA容易操作、适于自动焊（robot）,粗大的魏氏组织使钢材的塑性和韧性下降，使钢变脆。,金属材料的基本一般知识,有色金属除钢铁材料以外的各种金属材料，又称非铁材料。,1988,年：,焊接机器人开始在汽车生产线中大量应用。,1993,年：,使用机器人控制,CO2,激光器成功的焊接了美国陆军,艾布拉姆斯,(,Abrams),型主战坦克。,焊接机器人,1996,年：,以乌克兰巴顿焊接研所,洛博格维夫,(B.K.Lebegev),院士为首的三十多人的研制小组，研究开发了,。,2001,年：,成功应用于临床。,人体组织的焊接技术,人体组织焊接,焊接与切割的应用：,焊接是一种应用范围很广的金属加工方法。,造船,石油,电站,桥梁,冶金,航天,汽车,矿山机械,在世界主要的工业国家里每年钢产量的,45,左右用于焊接结构。,在制造一辆小轿车时，需要焊接,5000,12000,个焊点，一艘,30,万吨油轮要焊,1000km,长的焊缝，一架飞机的焊点多达,20,30,万个。,随着工业的发展，被焊接的材料种类也愈来愈多，除了普通的材料外，还有如超高强钢、活性金属、难熔金属以及各种非金属的焊接。,由于各类产品日益向着高参数（高温、高压、高寿命）、大型化方向发展，焊接结构越来越复杂，焊接工作量越来越大，这对于焊接生产的 质量，效率等提出了更高的要求。同时也推动了焊接技术的飞速发展，使它在工业生产中的应用更为广阔。,随着生产的发展，焊接技术的应用愈来与广泛，与此同时，伴随出现的各种不安 全、不卫生的因素严重地威胁着焊工及其它生产人员的安全与健康。,学习焊接切割安全技术的必要性,为切实保护工人的安全与健康，国家经贸委于,1999,年发布的第,13,号主任令,特种作业人员安全技术培训考核管理办法,和国家标准,GB5306,85,特种作业人员安全技术考核管理规则,中都明确规定：,金属焊接（气割）作业是特种作业，直接从事特种作业者，称特种作业人员。,特种作业人员，必须进行与工种相适应的、专门的安全技术理论学习和实际操作训练，并经考核合格取得国家安全生产监督管理总局统一制作的安全技术操作证后方准独立作业。,学习焊接切割安全技术的必要性,特种作业是指容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、他人及周围设施的安全有重大危害的作业。直接从事这些作业的人员，即特种作业人员的安全技术素质及行为对于安全状况是至关重要的，许多重大、特大事故就是因为这些作业人员的违章造成的。鉴于特种作业人员在安全生产中的重要性，,劳动法,、,矿山安全法,、,煤炭法,等法律法规都对特种作业人员的培训、考核、管理提出了要求。原劳动部曾发布了,特种作业人员安全技术培训考核管理规定,（劳安字,【1991】31,号）、,矿山特种作业人员安全操作资格考核规定,（劳部发,【1996】35,号）等规章。特种作业人员的培训、考核发证工作，已经成为安全生产监督管理的一项基本内容。,学习焊接切割安全技术的必要性,锰中毒的树身斑点,职工在焊接切割工作过程中需要与各种易燃易爆气体、压力容器和电机电器接触。焊接过程中会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、高频电磁场、噪声和射线等。上述危害因素在一定条件下可能引起爆炸、火灾、烫伤、急性中毒,（锰中毒）,、血液疾病、电光性眼炎和皮肤病等职业病症。此外还可能危及设备、厂房和周围人员安全，给国家和企业带来不应有的损失。,学习焊接切割安全技术的必要性,学习焊接安全技术的目的,在于使有关的管理人员、操作工人掌握焊接操作的基本原理，操作安全及防护的方法，严格执行国家标准,焊接与切割安全,（,GB9448,88,）及各项有关安全操作规程，保证安全生产以及遇到紧急情况时能及时做出适当处理，从而保护操作者自己和周围人员及厂房设备不遭到损害。,随着焊接新技术的不断出现,劳动保护的措施也要不断的发展才能适应安全工作的需要,.,焊接安全技术研究的主要内容是,防火、防爆、防触电以及在尘毒、磁场、辐射等条件下如何保障工人的身心健康实现安全操作。,焊接工人只有详细地了解和掌握生产过程的特点和焊接工艺、工具及操作方法,才能深刻地理解和掌握焊接安全技术的措施，严格地执行安全规程和实施防护措施，从而保证安全生产，避免发生事故。,第二节金属学及热处理基本知识,金属晶体结构的一搬知识：,金属：,世界上的元素按性质分两大类,非金属：,具有不透明、有光泽、有延展 性、良好导电性和导热性。常见金属元,素有铁、铝、铬、镍、钨等。,特征与金属相反。常见非金属有碳、氧、氢、氮、硫、磷等。,晶体的特点,食盐、水结成的冰都是晶体。,固态金属及合金也是晶体。,松香、玻璃之类不是晶体，属于非晶体。,晶体与非晶的区别不在外形、而在内部的元子排列。在晶体中，原子按一定规律排列很整齐。而在非晶体中，原子则是散乱分布，至多有些局部的短程规则排列。,由于晶体与非晶体中原子排列不同，因此性能也不相同。,食盐晶体,水结成冰晶体,松香,玻璃,晶体的外观,典型的金属晶体结构,金属的原子按一定方式有规则地排列成一定空间几何形状的结晶格子，称为晶体。常见金属晶格有体心立方晶格和面心立方晶格。,体心立方晶格,面心立方晶格,体心立方晶格：,晶胞是一个正六方体，立方体的八个角上和立方体的中心各有一个原子。,面心立方晶格：,晶胞是一个正六方体，立方体的八个角上和立方体的六个面的中心各有一个原子。,铁属于立方晶格，随着温度的变化，铁可以由一种晶格转变为另一重晶格。这种晶格的转变，称为同素异晶转变。纯铁在常温下是体心立方晶格（称为,Fe,）；当温度升高到,910,时，纯铁的晶格由体心立方晶格转变为面心立方晶格（称为,Fe,）；再升温度到,1390,时，面心立方晶格又重新转变为体心立方晶格（称为,Fe,），然后一直保持到纯铁的熔化温度。,纯铁的这种特性非常重要,是钢材所以能通过各种热处理方法来改变其内部组织，从而改善性能的内在因素之一，也是焊接热影响区中各个区域与母材相比，具有不同组织和性能的原因之一。,典型的金属晶体结构,合金的组织和结构,合金的组织,两种或两种以上的元素（其中至少一种是金属元素），组合成的金属，叫做合金。根据两种元素相互作用的关系，以及形成晶体结构和显微组织的特点可将合金的组织分为三类：,（）,固溶体,固溶体是一种物质的原子均匀地溶解在另一种物质的晶格内，形成单相晶体晶结构。根据原子在晶格上分布的形式，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。,在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变脆，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。,第一节 焊接与热切割基础知识,电子束焊与激光焊电子束焊：属于高能束流焊接，它是利用加速和聚集的电子束轰击置于真空或非真空的焊件所产生的热能进行焊接的方法。,A-100,焊接的本质是使两个分离的物体产生原子间结合，使之连接成一体的连接方法,这种晶格的转变，称为同素异晶转变。,电弧钎焊：借助于电弧热传给焊件和钎料进行钎焊的一种方法。,中温回火后得到回火屈氏体组织,提高了钢的韧性极限和屈服强度,同时也有较好的韧性。,晶粒长大快，碳化物容易在,在世界主要的工业国家里每年钢产量的45左右用于焊接结构。,由于晶体与非晶体中原子排列不同，因此性能也不相同。,（3）由于焊接高温的影响，,合金的组织和结构,（,2,）,化合物,两种元素的原子按一定比例相结合，具有新的晶体结构，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的，叫化合物。,通常化合物具有较高的硬度，低的塑性，脆性也较大。,渗碳体晶格,合金的组织和结构,（,3,）,机械混合物,固溶体和化合物均为单相合金，若合金是由两种不同的晶体结构彼此机械混和组成，称为机械混合物。,它往往比单一的固溶体合金有更高的强度、硬度和耐磨；塑性和压力加工性能则较差。,工业上使用的大多数合金属于机械混合物，如钢、生铁、铝合金、黄铜、青铜等。,XCE,金,4,相显微镜,JVC,彩色摄像机,计算机图像,采集设备,铁碳合金的基本知识,钢中常见的显微组织,（,1,）,铁素体,（,F,）铁素体是少量的碳和其它合金元素固溶于,Fe,中的固溶体,。,-,铁为体心立方晶格,，碳原子以填隙状态存在，合金元素以置换状态存在。,其性能是强度、硬度很低，塑性、韧性好。,显微组织是明亮的多边形晶粒。,填隙状态,置换状态,铁素体显微组织,铁碳合金的基本知识,钢中常见的显微组织,（,2,）,渗碳体,（,Fe,3,C,）渗碳体是铁与碳的化合物，分子式是,Fe,3,C,。,其性能与铁素体相反，硬而脆，随着钢中含碳量的增加，钢中渗碳体的量也增多，钢的硬度、强度也增加，而塑性、韧性则下降。,渗碳体,二次渗碳体,三次渗碳体,铁碳合金的基本知识,铁碳合金的基本知识,珠光体,铁碳合金的基本知识,钢中常见的显微组织,（,4,）,奥氏体,（,A,）奥氏体是碳和其它合金元素在,-Fe,中的固溶体,。奥氏体为面心立方晶格。,奥氏体,奥氏体的强度和硬度不高,塑性和韧性很好。另一特点无磁性。,铁碳合金的基本知识,钢中常见的显微组织,（,5,）,马氏体,（,M,）马氏体是碳在,-Fe,中的过饱和固溶体,。一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体。,奥氏体转变为马氏体时体积要膨胀。,高碳淬火马氏体具有很高的硬度和强度，但很脆，延展性很低。,低碳回火马氏体则具有相当高的强度和良好的塑性和韧性相结合的特点。,马氏体显微组织,(a),低碳钢中的板条马氏体,(,X,80),(b),高碳钢中的针状,(,片状,),马氏体,(,X,400),铁碳合金的基本知识,钢中常见的显微组织,（,6,）,魏氏组织,魏氏组织是一种过热组织,是由彼此交叉的,60,的铁素体针嵌入基体组织。,碳钢过热，晶粒长大后,，高温下晶粒粗大的奥氏体以一定的速度冷却时，很容易形成魏氏组织。粗大的魏氏组织使钢材的塑性和韧性下降，使钢变脆。,亚共析钢中的魏氏组织铁素体,过共析钢中的魏氏组织渗碳体,有色金属的基本知识,有色金属,除钢铁材料以外的各种金属材料，又称非铁材料,。,有色金属的特点强度高导电性好耐蚀性及导热性好,有色金属的基本知识,铜面心立方结构，密度,3,，熔点,1083,。,铜的分类（,1,）黄铜：由铜和锌组成的合金。特点：耐磨性能高、强度高、硬度大、切削工艺好、耐化学腐蚀。,有色金属的基本知识,白铜：铜镍合金，呈银白色。特点：与其他铜合金相比，其机械性能和物理性能较好，尤其是耐热和耐腐蚀性能。,青铜：除铜锌和铜镍合金外的所有铜合金的统称。特点：熔点低、硬度大、可塑性强，适用于铸造各种器具。,有色金属的基本知识,铝面心立方结构，密度,3,熔点,661.,特点：密度小塑性好易加工抗腐蚀性好,有色金属的基本知识,铝的分类：纯铝铝合金：铸造铝、变形铝、不能热处理强化铝合金、可热处理强化铝合金,热处理,钢的热处理：,将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定的冷却速度冷却到室温，这个过程称为热处理。,（一）,淬火,将钢加热到,A,1,（对过共析钢）或,A,3,（对亚共析钢）以上,30,70,，在此温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解和合金元素的扩散而形成马氏体组织，称为淬火。,淬火后可以提高钢的硬度及耐磨性。,在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变脆，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。,热处理,钢的热处理：,（二）,回火,淬火后进行回火,，,可以在保持一定强度的基础上恢复钢的韧性。回火温度在,A,1,以下，按回火温度的不同可分为低温回火,(150,250,),、中温回火,(350,450),、高温回火（,500,650,）、低温回火后得到回火马氏体组织,硬度稍有降低,韧性有所提高,。,中温回火后得到回火屈氏体组织,提高了钢的韧性极限和屈服强度,同时也有较好的韧性,。,高温回火后得到回火索氏体组织,可消除内应力,降低钢的强度和硬度,提高钢的塑性和韧性。,钢在淬火后再进行高温回火,这一复合热处理工艺称为调质。调质能得到韧性和强度最好的配合,获得良好的综合力学性能。,热处理,钢的热处理：,（三）,正火,将钢加热到,A,3,或,Acm,以上,50,70,，保温后，在空气中冷却，称为正火。,许多碳素钢和低合金结构钢经正火后，各项力学性能均较好，可以细化晶粒，常用来作为最终热处理。,对于焊接结构，经正火后，能改善焊接接头性能，可消除粗晶组织及组织不均匀等。,热处理,钢的热处理：,（四）,退火,将钢加热到,A,3,以上或,A,1,左右一定范围的温度，保温一段时间后，随炉缓慢而均匀地冷却，称为退火。,退火可降低硬度，使材料便切削加工，能消除内应力等。,焊接结构焊接以后会产生焊接残余应力，容易导致产生延迟裂纹，因此重要的焊接结构焊后应该进行消除应力退火处理。消处应力退火属于低温退火，加热温度在,A1,以下，一般采用,600,650,，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却。亦称焊后热处理。,金属材料的基本一般知识,一金属材料的性能,（一）金属材料的物理化学性能,1,密度,物质单位体积所具有的质量称为密度，用符号,表示,。,2,导电性,金属传导电流的能力叫做导电性,。,银,、,铜,、,铝导电性好,。,3,导热性,金属传导热量的性能称为导热性,。,一般来说导电好导热也好,。,4,热膨胀性,金属受热时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀,。,5,抗氧化性,金属材料在高温时抵抗氧化性气氛作用的能力称为抗,氧化性,。,6,耐腐蚀性,金属材料抵抗各重介质,（,大气,、,酸,、,碱,、,盐等,）,侵蚀,的 能力称为耐腐蚀性,。,金属材料的基本一般知识,（二）金属材料的力学性能,金属材料受外部负荷时,从开始受力直至材料破坏的全部过程为耐腐蚀性,.,化工、热力设备中许多部件是在腐蚀条件下长期工作的，所以选材时必须考虑钢材的耐腐蚀性。,1,强度,金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂的抗力，它用单位截面上所受的力（称为应力）来表示。,（,1,）,屈服强度,钢材在拉伸过程中，,当拉应力达到某一数值而不再增加时，,其形变却再继续增加，这个拉应力,值成为屈服强度。以,Rel,表示。,（,2,）,抗拉强度,金属材料在破坏,前所承受的最大拉应力，以,R,m,表示。,强度单位是,MPa,（兆帕）。,圆形拉伸试样,拉伸曲线,金属材料的基本一般知识,2,塑性,塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示金属材料塑性性能有伸长率、断面收缩率及冷弯角。,（,1,）,伸长率,金属材料受拉力作用破断时,，,伸长量与原长度的百分比叫做伸长率，以,A,表示。,A,-,100,式中,试样的原标定长度,，。,试样拉断后标距部分的长度,，。,（,2,）,断面收缩率,金属材料受拉力作用破断时，拉断处横截面缩小的面积与原始截面积的百分比叫做断面收缩率，以,Z,表示。,Z,1,-,0,100,式中,试样拉断后,，拉断处横截面面积，。,试样标距部分原始的横截面面积,，。,（,3,）,冷弯角,冷弯角也叫弯曲角，一般是用长条形试样，根据不同的材质、板厚，按规定的弯曲半径进行弯曲，在受拉面出现裂纹时试样与原始平面的夹角，叫做冷弯角，以,表示,。,2,2,试样安放位置,冲击试验,金属材料的基本一般知识,3,冲击韧性,冲击韧性是衡量金属材料抵抗动载荷或冲击力的能力，冲击试验可以测定材料在突加载荷时对缺口敏感性，冲击值是冲击韧性的一个指标，以,表示,。,k,A,k/F,式中,A,冲击吸收功,，,J,；,F,试验前试样刻槽处的横截面积,，,2,。,冲击值,，,J,2,4,硬度,金属材料抵抗表面变形的能力,。,常用的硬度有,布氏硬度,HBW,、洛氏硬度,HRC,、维氏硬度,HV,三种。,2,2,布氏硬度实验原理图,洛氏硬度实验原理,（三）金属材料的工艺性能,金属材料的工艺性能是指承受各种冷热加工的力。,1,切削性能,切削性是指金属材料是否易于切削的性能。,2,铸造性能,金属的铸造性能主要是指金属在液态时的流动性以及液态金属在凝固过程中的收缩和偏析程度,。,3,焊接性能,焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。,焊接性评定方法很多，其中广泛使用的方法是碳当量法。,常用碳当量的计算公式：,CE,C,Mn,6,（,Cr,Mo,V,）,5,（,Ni,Cu,）,15,当,CE,0,.,4,时，钢材的淬硬倾向不明显，焊接性优良，焊接时不必预热。,当,CE,0.6,时，淬硬倾向逐渐明显，需采取适当预热措施。,当,CE,0.6,时，淬硬倾向强，较难焊接，需采取较高预热,温度和严格工艺措施。,金属材料的基本一般知识,钢材和有色金属的焊接性能,（三）钢材的性能及焊接特点：,1,低碳钢的焊接特点,低碳钢由于含碳量低，强度、硬度不高，塑性好，所以应用非常广泛，焊接常用的低碳钢有,Q235,、,20,号钢、,20g,和,20R,等。其焊接具有下列特点：,（,1,）淬硬倾向小，焊缝和近缝区不易产生冷裂纹，可制造各类大型构件及受压容器。,（,2,）焊前一般不预热，但对大厚度结构或寒冷地区焊接时，需将焊件预热至,100,150,左右。,（,3,）镇静钢杂质很少，偏析很小，不易形成,低熔点共晶，所以对热烈纹不敏感。沸腾,钢中硫、磷等杂质较多，产生热裂纹的可,能性要大些。,（,4,）如果工艺选择不当，可能出现热影响区,晶粒长大现象，而且温度越高，热影响区在,高温停留时间越长，则晶粒长大越严重。,（,5,）对焊接电源没有特殊要求，可采用交、,直流弧焊机进行全位置焊接，工艺简单。,20g,焊条电弧焊,钢材的焊接性,2,中碳钢的焊接特点,中碳钢含碳量比低碳钢高，强度较高，焊接性较差。常用的有,35,、,45,、,55,号钢。中碳钢焊条电弧焊及其铸件焊补的主要特点如下：,（,1,）热影响区容易产生淬硬组织。含碳量越高，板厚越大，这种倾向也越大。如果焊接材料和工艺规范选用不当，容易产生冷裂纹。,（,2,）由于基本金属含碳量较高，,所以焊缝的含碳量也较高，,容易产生热裂纹。,（,3,）由于含碳量的增高,所以,对气孔的敏感性增加。因此对,焊接材料的脱氧性，基本金属,的除油除锈，焊接材料的烘干,等，要求更加严格。,45,号钢焊接脆断,3,高碳钢的焊接特点,高碳钢由于含碳量高，焊接性能很差。其特点如下：,（,1,）导热性差，焊接区和未加热部分之间产生显著的温差，当熔池急剧冷却时，在焊缝中引起的内应力，很容易形成裂纹。,（,2,）对淬火更加敏感，近缝区极易形成马氏体组织。由于组织应力的作用，使近缝区产生冷裂纹。,（,3,）由于焊接高温的影响，,晶粒长大快，碳化物容易在,晶界上积聚、长大，是焊缝,脆弱，焊接接头强度低。,（,4,）高碳钢焊接时比中碳,钢更容易产生热裂纹。,高碳钢的堆焊修复,钢材的焊接性,钢材的焊接性,4,普通低合金钢的焊接特点,普通低合金高强度钢（简称普低钢）。与碳素钢相比，钢中含有少量合金元素，如锰、硅、钒、钼、钛、铝、铌、铜、硼、磷、稀土等。钢中有了一种或几种这样的元素后，使它具有强度高、韧性好等优点，由于加入的合金元素不多，故称为低合金高强度钢。常用钢号有,16Mn,、,16MnR,、,15MnVN,等。其焊接特点如下：,（,1,）热影响区的淬硬倾向,热影响区淬硬倾向是普低钢的重要特点之一。,影响热影响区淬硬程度的因素有：,材料及结构形式，如钢材的种类、板厚、接头型式及焊缝尺寸等；工艺因素，如工艺方法、焊接规范、坡口附近的起焊温度（环境温度或预热温度）。,（,2,）焊接接头的裂纹,焊接裂纹是危害性最大的焊接缺陷，冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹是焊接中常见的几种形态。,热裂纹,冷裂纹,再热裂纹,层状撕裂,钢材的焊接性,（四）铸铁的分类及焊补特点：,常用的铸铁含碳量在,%,%,还含有少量的锰,、硅、硫、磷等元素。按碳存在的状态及形式的不同，分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁等。主要是灰铁焊补，其特点：,（,1,）产生白口，使焊接区硬度升高，加工困难，焊补区呈白亮的片状或线状。,（,2,）产生裂缝，包括焊缝开裂、焊件开裂或焊缝与基本金属剥离。,焊补铸铁常用的方法：焊条电弧焊、气焊、钎焊、气体保护焊和手工电渣焊等。,按焊缝成分可分为铸铁型和非铸铁型焊缝，因而焊接材料可分为同质材料和异质材料。,根据铸件预热的温度，可分为热焊（,600,700,）、半热焊（,400,）和冷焊。,热焊和半热焊采用同质焊材，大电流连续焊或气焊。,冷焊要用异质焊材，小电流、断续、分散焊、并采用焊后立即锤击焊缝，消除焊接应力。,可采用栽丝法防止焊缝剥离。,有色金属的焊接性能,1,铝及铝合金的分类,（,1,）纯铝：纯铝按其纯度分为高纯度铝、工业高纯度铝和工业纯铝三类。焊接主要是工业纯铝，工业纯铝的纯度为,%,，其牌号有,L1,、,L2,、,L3,、,L4,、,L5,、,L6,等六种。,（,2,）铝合金：往纯铝中加入合金元素就得到了铝合金。根据铝合金的加工工艺特点，可将它们分作形变铝合金和铸造铝合金两类，形变铝合金塑性好，适宜于压力加工。按用途可分为防锈铝（,LF,）、硬铝（,LY,）、超硬铝（,LC,）和锻铝（,LD,）四种。焊接构应用最广（,Al,Mg,或,Al,Mn,合金）。其焊接特点：（,1,）表面容易氧化，生成致密的氧化膜，影响焊接。（,2,）,容易产生气孔。（,3,）容易产生热裂纹。,铝及铝合金常用焊接方法：惰性气体保护焊（,MIG,、,TIG,）、气焊、电阻焊等。,2,铜及铜合金的分类和焊接特点,（,1,）,纯铜,：纯铜常被称作紫铜。具有良好的导电性、导热性和耐蚀性。纯铜用字母“,T”,（铜）表示，如,T1,、,T2,、,T3,等。氧含量不大于,0.01,的纯铜称无氧铜，用“,TU”,（铜无）表示，如,TU1,、,TU2,等。,（,2,）,黄铜,：以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜用“,H”,（黄）表示如,H80,、,H70,、,H68,等。,（,3,）,青铜,：把除黄铜以外的铜合金称作青铜。常用的有锡青铜、铝青铜和铍青铜等。青铜用“,Q”,（青）表示。,铜及铜合金的焊接特点,：（,1,）难熔合及易变形；（,2,）容易产生热裂纹；（,3,）容易产生气孔。,主要采用的焊接方法：气焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、钎焊等。,铜及铜合金导热性好，所以焊接前一般应预热，并采用大线能量焊接。钨极氩弧焊采用直流正接。气焊时，紫铜采用中性焰或弱碳化焰，黄铜则采用弱氧化焰，防止锌的蒸发。,有色金属的焊接性能,第四节 熔化焊工艺及其方法简介,一 焊条电弧焊 用手工操纵焊条进行焊接工作的，有时也叫手工电弧焊。,优点：适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。设备轻便、搬运灵活。可以在任何有电源的地方进行焊接作业。,手工电弧焊：,熔化焊工艺及其方法简介,二 碳弧气刨利用碳极电弧的高温，把金属的局部加热到融化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹开，从而去除金属的一种热加工方法。,广泛应用于开坡口、去除硬面层、清理不规则多余金属等。,熔化焊工艺及其方法简介,三 埋弧焊利用电弧作为热源，电弧在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧不外露。,优点焊接生产率高。焊接质量好 。劳动条件好 。,熔化焊工艺及其方法简介,缺点一般只适用于平焊位置，其他位置焊接需采用特殊措施以保证焊剂能覆盖焊接区。不能直接观察电弧与坡口的相对位置，若没有焊缝跟踪装置，容易焊偏。电弧电场强度较大，电流,100A,时电弧不稳，因而不适于焊接厚度,1mm,的薄板。,熔化焊工艺及其方法简介,适用范围,:,适用于焊接中厚板结构的长焊缝。适用于压力容器、桥梁、车辆、机械、冶金、核电站、海洋结构等制作部门。适用于基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。适用于各种黑色金属及某些有色金属。,埋弧焊,熔化焊工艺及其方法简介,四 氩弧焊用氩气作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。,分类：钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊,钨极氩弧焊的优点：可以焊接几乎所有金属及其合金。可以焊接薄板及超薄板。可以进行全位置焊接。,熔化焊工艺及其方法简介,钨极氩弧焊的缺点：相对其他焊接方法，生产效率低。相对其他焊接方法，生产成本较高。,熔化极氩弧焊通常采用惰性气体氩、氦或它们混合气体作为焊接区的保护气体。由于焊丝表面没有涂料层，可以大大提高电流，所以就提高了生产效率。尤其适用于大、中厚板的焊接。,氩弧焊,五 二氧化碳气体保护焊,1,、优点：,焊接生产率高：比,MMA,高,2,4,倍,焊接成本低：是,MMA,或,SAW,的,40,50%,焊接变形小：尤适于薄板焊接,焊接质量高：对铁锈不敏感，焊缝含氢量低,适用范围广：全位置焊接能力好，打底,/,填充,/,盖面、厚,/,薄板均宜,操作简便：比,MMA,容易操作、适于自动焊（,robot,）,绿色环保：,CO,2,来自可再生资源,2,、“缺点”：,飞溅较大；（这一缺陷目前已经解决）,焊接设备较“复杂”；（用今天的眼光看，已不复杂）,抗风能力差；（所有气体保护焊的共同缺憾，但药芯焊丝,CO,2,焊无此问题）,不能焊接有色金属。,CO,2,焊的熔敷速度,熔化焊工艺及其方法简介,熔化极混合气体保护焊它是采用惰性气体中加一定量的活性体，如,Ar,Co,2,Ar+O,2,+Co,2,等作为保护气体的一种熔化极保护电弧焊方法。,特点,：（,1,）,稳定阴极斑点，提高电弧燃烧稳定性,。,(2),控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷,。,熔化焊工艺及其方法简介,提高熔滴过渡的稳定性,。,增大电弧的热功率,。,降低焊接成本,。,改善焊缝熔深形状及外观,。,混合气体可以是两种气体也可以是多种气体,。,熔化极混合气体保护焊的操作和二氧化碳气体保护焊基本一样。,熔化焊工艺及其方法简介,七 堆焊与热喷涂,堆焊：为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性的熔敷金属而进行的焊接。堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各行各业的零件制造修复中。,热喷涂：利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。,熔化焊工艺及其方法简介,热喷涂技术可以在普通材料的表面制造一个特殊的工作表面，使其达到防腐蚀、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系列功能，从而达到节约材料，节省能源的目的。,熔化焊工艺及其方法简介,八 等离子弧焊接等离子弧：,自由电弧经过压缩（机械压缩、热压缩、磁压缩）而成的。又称压缩电弧。,等离子弧特点：能量集中，温度高，再加上小孔效应，焊接中薄板时容易得到充分熔透，反面成形均匀的焊缝。电弧挺度好，弧长变化对焊缝成形的影响不大。适宜快速焊接薄板。,熔化焊工艺及其方法简介,等离子弧的种类小孔型等离子弧焊：又称穿孔、锁孔或穿透等离子弧焊（只适用于薄板）。熔透性等离子弧焊：在焊接过程中只熔化工件而不产生小孔效应。（用于薄板加单面焊双面成形及厚板的多层焊）。微束等离子弧焊：,15,30A,以下的熔入型等离子焊接。（用于金属薄萡的焊接）。,熔化焊工艺及其方法简介,电子束焊与激光焊电子束焊：,属于高能束流焊接，它是利用加速和聚集的电子束轰击置于真空或非真空的焊件所产生的热能进行焊接的方法,。激光焊：,以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。,第五节 压焊及其工艺特点,压焊：在加热或不加热条件下，通过对焊件施加压力完成的焊接方法。又称压力焊。,压焊工艺简介电阻焊：工件组合后通过电极压力，利用电流通过接头的接触及邻近区产生的电阻热进行焊接的方法。（点焊、缝焊、凸焊、对焊、电渣压焊）。,压焊及其工艺特点,摩擦焊：利用焊件表面相互摩擦所产生的热量，使端面达到热塑状态，然后迅速顶锻而完成的焊接方法。,扩散焊：将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对位移的固态焊接方法。使用这种方法时，结合面间可预置填充金属。,超声波焊：利用超声波的高频振荡 能对焊件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力而完成的一种焊接方法。,压焊及其工艺特点,爆炸焊：利用炸药爆炸产生的冲击力造成焊件的迅速碰撞，实现连接焊件的一种焊接方法。,冷压焊：在室温下对结合处加压使之产生显著变形而焊接的固态焊接方法。,气压焊：用氧燃气加热结合区并加压使整个接合面的焊接方法。,压焊及其工艺特点,高频焊：利用,10,500kHz,的高频电流流经金属连接面产生电阻热并施加（或不加）压力达到金属结合的一种焊接方法。,电容储能点焊：利用电容储存电能，然后迅速释放进行加热完成点焊的方法。（螺柱焊是电容储焊的典型应用）。,第六节 钎焊工艺方法简介,钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔化温度，低于母材母材温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的焊接方法。,钎焊特点：钎焊是焊接工艺中焊后唯一可拆卸的方法。钎焊时只熔化钎料，母材不熔化。,钎焊工艺方法简介,钎焊工艺简介,火焰钎焊：可燃气体、可燃固体或液体燃料的气化物与氧或空气混合燃烧所形成的火焰对工件和钎料进行加热的一种钎焊的方法。,电阻钎焊：利用电流通过焊件、钎料或钎料与焊接接触面所产生的电阻热加热焊件和熔化钎料的一种焊接方法。,钎焊工艺方法简介,感应钎焊：将焊件的待焊部位置于交变磁场中，使之在交变磁场中产生感应电流，通过电流热效应来实现加热焊件和钎料的一种焊接方法。,炉中钎焊：将装配好钎料的焊件放在炉中加热并进行钎焊的方法。,电弧钎焊：借助于电弧热传给焊件和钎料进行钎焊的一种方法。,钎焊工艺方法简介,浸渍钎焊：把焊件局部或整体地浸入盐混合物或液态钎料中，依靠这些液体介质的热量 把焊件加热到钎焊温度来实现钎焊过程。（盐浴钎焊和熔化钎料中浸渍钎焊）。,碳弧钎焊：碳棒与工件间产生的电弧加热母材，并将钎料熔化，实现母材连接的一种钎焊方法。,第七节 热切割工艺方法简介,热切割：采用热能、电能或化学能将金属加热到其熔化温度以上，并使金属保持在熔化或半熔化状态，再利用流体动力将金属去除、吹开或燃烧，达到切割或去除金属目的的工艺方法。,热切割共同的特点：作业时必定产生大量的热、金属氧化物、烟雾、灰尘、噪声和光污染。,热切割工艺方法简介,热切割工艺简介,火焰切割：利用可燃气体和助燃气体混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的过程。,实质：铁在纯氧中燃烧的过程，而不是熔化的过程。,谢谢观看,谢谢观看,