资源描述
常用钢材的可焊性
刚号
可焊性
特点
等级
概略指标(%)
合金元素总含量
含碳量
Q195,Q215,Q235;
08,10,15,25,ZG25;
Q345,16MnCu,Q390;
15MnTi,Q295,09Mn2Si,20Mn;
15Cr,20Cr,15CrMn;
0Cr13,1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,2Cr18Ni9,
0Cr17Ti,0Cr18Ni10,0Cr18Ni9Ti,0Cr17Ni13Mo2Ti,
1Cr18Ni10Ti,1Cr17Ni13Mo2Ti,Cr17Ni13Mo3Ti,
1Cr17Ni13Mo3Ti
Ⅰ(良好)
1以下
0.25以下
在任何普通生产条件下都能焊接,没有工艺限制,对于焊接前后的热处理及焊接热规范没有特殊要求。焊接后的变形容易矫正。厚度大于20mm,结构刚度很大时要预热
低合金钢预热及焊后热处理。1Crl8Ni9,lCrl8Ni9Ti须预热焊后高温退火。要做到焊缝成形好,表面粗糙值小,才能很好的保证耐腐蚀性能
1~3
0.20以下
3以上
0.18以下
Q255,Q275;
30,35,ZG230-450;
30Mn,18MnSi,20CrV,20CrMo,30Cr,20CrMnSi,
20CrMoA,12CrMoA,22CrMo,Cr11MoV,1Cr13,
12CrMo,14MnMoVB,Cr25Ti,15CrMo,12CrMoV
Ⅱ(一般)
1以下
0.25~0.35
形成冷裂倾向小,采用合理的焊接热规范可以得到满意的焊接性能。在焊接复杂结构和厚板时,必须预热
1~3
0.20~0.30
3以上
0.18~0.25
Q275;
35,40,45;
40Mn,35Mn2,40Mn2,20Cr,40Cr,35SiMn,30CrMoSi,
30Mn2,35CrMoA,25Cr2MoVA,30CrMoSiA,2Cr13,
Cr6SiMo,Cr18Si2
Ⅲ(较差)
1以下
0.35~0.45
在通常情况下,焊接时有形成裂纹的倾向,焊前应预热,焊后应热处理,只有有限的焊接热规范可能获得较好的焊接性能
1~3
0.30~0.40
3以上
0.28~0.38
Q275;
50,55,60,65,85;
50Mn,60Mn,65Mn,45Mn2,50Mn2,50Cr,30CrMo,
40CrSi,35CrMoV,38CrMoAlA,35SiMnA,35CrMoVA,
30Cr2MoVA,3Cr13,3Cr13,4Cr9Si2,60Si2CrA,
50CrVA,30W4Cr2VA
Ⅳ(差)
1以下
0.45以上
焊接时很容易形成裂纹,但在采用合理的焊接规范、项热和好后热处理的条件下,这些钢也能够焊接
1~3
0.40以上
3以上
0.38以上
铸铁的可焊性
焊接金属
焊接方法与焊接接头的特点
可焊性
备注
灰铸铁
电弧冷焊
铸铁焊条:加工性一般,易出现裂纹,只适于小中型工件中较小缺陷的焊补,如小砂眼、小气孔及小裂缝等
良好
复杂铸件均应整体加热,简单零件用焊炬局部加热即可
铜钢焊条:加工性较差,抗裂纹性好,强度较高,能承受较大静荷及一定动载荷,能基本满足焊缝致密性要求。对复杂的、刚度大的焊件不宜采用
镍铜焊条:加工性好,强度较低,用于刚度不大、预热有困难的焊件上
铸铁焊条气焊:加工性良好,接头具有与工件相近的机械性能与颜色,焊补处刚度大,结构复杂时,易出现裂纹,适于焊补刚度不大、结构不复杂、待加工尺寸不大的焊件的缺陷
铸铁焊条热焊及半热焊:加工性、致密性都好,内应力小,不易出现裂纹,接头具有与母材相近的强度,但生产率低,主要用于修复,焊后须加工,对承受较大静载荷、动载荷、要求致密性等的复杂结构中,大的缺陷且工件壁较厚时,用电弧焊,中小缺陷且工件较薄用气焊
铸铁焊条电渣焊补:加工性、强度及紧密性良好,但在焊补复杂及刚度大的工件时,易发生裂纹
可锻铸铁
球墨铸铁
手工电弧焊
低碳钢焊条:容易产生裂纹
较差
镍铁焊条冷焊:加工性良好,接头具有与母材相等的强度
气焊:用于接头质量要求高的中小型缺陷的修补
白口铸铁
很难
硬度高,脆性大,容易出现裂纹
有色金属的可焊性
焊接金属
可焊性
焊接方法与焊接接头的特点
备注
铜
一般
通常采用气焊和氩弧焊并选好用焊丝以达到焊接要求的焊接接头
大的复杂的铸件,焊前须预热
黄铜(Cu—Zn)
良好
薄的轧制黄铜板不须预热,大的复杂的结构、厚板须预热。铸造黄铜工件须全部或局部预热
硅青铜,磷青铜
锡青铜,铝青铜
较差
主要用于焊补铸件,焊前须预热,焊后应缓慢冷却
纯铝L2,L3
L4,L5
良好
铝镁LF,LF3,
LF4,LF6
锰铝
一般
焊缝>18mm容易出现裂纹
硬铝
较差
Al—Zn—Mn—Cu
高强度铝合金
很难
结晶裂缝倾向大
异种金属间的可焊性
被焊材料牌号
气焊
氢原子焊
二氧化碳保护焊
手工电弧焊
氩弧焊
20十30CrMnSiA
√
√
√
√
√
20十30CrMnSiNi2A
√
√
√
20十1Crl8Ni9Ti
√
√
√
√
30CrMnSiA十1Crl8Ni9Ti
√
√
√
√
30CrMnSiA十30CrMnS5Ni2A
√
√
√
1Crl8N59Ti十1Crl9Ni11Si4AlTi
√
√
LF21十LF2
√
√
LF21十LF3
√
LF21十ZL一101
√
√
LF3十LF6
√
焊缝坡口基本形式与尺寸(摘自GB/T985-1988)(手工电弧焊、气焊及气体保护焊)
序号
工件厚度δ/mm
名称
符号
坡口形式
焊缝形式
坡口尺寸/mm
说明
α(β)/(°)
b
p
H
R
1
1~2
卷边坡口
-
-
-
-
1~2
大多不加填充材料
2
1~3
Ⅰ形坡口
-
0~1.5
-
-
-
-
3~6
0~2.5
3
2~4
Ⅰ形带垫板坡口
-
0~3.5
-
-
-
-
4
3~26
Y形坡口
40~60
0~3
1~4
-
-
-
5
>16
V形带垫板坡口
(5~15)
6~15
-
-
-
-
6
6~26
Y形带垫板坡口
45~55
3~6
0~2
-
-
-
7
>20
VY形坡口
60~70
(8~10)
0~3
1~3
8~10
-
-
8
20~60
带钝边U形坡口
(1~8)
0~3
1~3
-
6~8
-
9
12~60
双Y形坡口
-
-
1~3
-
-
-
10
>10
双V形坡口
40~60
0~3
-
δ/2
-
-
11
2/3双V形坡口
-
δ/3
-
-
12
>30
双U形坡口带钝边
(1~8)
0~3
2~4
(δ-p)/2
6~9
-
13
UY形坡口
40~60
(1~8)
-
14
3~40
单边V形坡口
35~50
0~4
-
-
-
-
-
15
>16
单边V形带垫板坡口
12~30
6~10
-
-
-
-
16
6~15
V形带垫板坡口
30~40
3~5
-
-
-
-
>15
20~30
5~8
-
17
>16
带钝边J形坡口
10~20
0~3
2~4
-
4~8
-
18
>30
带钝边双J形坡口
-
-
19
>10
双单边V形坡口
35~50
0~3
-
δ/2
-
-
-
20
2~8
Ⅰ形坡口
-
0~2
-
-
-
-
-
21
4~30
错边Ⅰ形坡口
-
-
-
-
α值由设计决定
22
12~30
Y形坡口
40~50
-
0~3
-
-
-
-
23
6~30
带钝边单边V形坡口
35~55
0~3
1~3
-
-
-
-
-
24
20~40
带钝边双边V形坡口
-
-
-
-
-
-
25
20~40
带钝边双单边V形坡口
40~50
0~3
1~3
-
-
-
26
2~30
Ⅰ形坡口
-
0~2
-
-
-
仅适用于薄板
27
-
-
-
-
i值由设计决定
28
1~3
锁边坡口
(30~60)
(0~8)
-
-
-
-
-
29
>2
塞焊坡口
-
-
-
-
-
孔径φ≥(0.2~0.8)且≤10,若为长孔L由设计确定,塞焊点间距由设计决定
焊缝坡口基本形式与尺寸(摘自GB/T985-1988)(埋弧焊)
序号
工件厚度δ/mm
名称
符号
坡口形式
焊缝形式
坡口尺寸/mm
说明
α(β)/(°)
b
p
H
R
1
3~10
Ⅰ形坡口
-
0~1
-
-
-
焊缝有效厚度值由设计者确定
2
3~6
-
-
-
-
封底焊道允许采用任何明弧焊
3
6~20
-
0~2.5
-
-
-
允许后焊侧采用碳弧气刨清根
4
6~12
-
0~4
-
-
-
需采用HD和TD保护熔池
5
6~24
-
-
-
-
采用HD保护熔池同序号3
6
3~12
Ⅰ形带垫板坡口
-
0~5
-
-
-
-
7
10~20
带钝边单边V形坡口
(35°~50°)
0~4
5~8
-
-
同序号4
8
0~2.5
6~10
-
-
同序号3
9
10~30
带钝边单边V形带垫板坡口
(20°~40°)
2~5
0~4
-
-
-
10
16~30
带钝边单边V形锁边坡口
-
-
-
11
20~50
带钝边J形坡口
(6°~12°)
0~2
6~10
-
-
-
12
10~24
Y形坡口
(50°~80°)
0~2.5
5~8
-
-
同序号4
13
10~30
(40°~80°)
6~10
-
-
同序号3
14
10~30
Y形带垫板坡口
40°~60°
2~5
2~5
-
-
-
15
16~30
Y形锁边坡口
40°~60°
2~5
2~5
-
-
-
16
6~16
反Y形坡口
60°~70°
0~3
-
5~10
-
坡口侧采用手工明弧焊同序号3
17
30~60
V,Y形复合坡口
(8°~12°)
65°~72°
-
1~3
8~12
-
底焊缝采用任何明弧焊,全焊透至H高度
18
20~30
带钝边双单边V形坡口
β=45°~60°
β1=40°~50°
0~2.5
5~10
-
-
允许采用不对称坡口
19
24~60
双Y形坡口
α=50°~80°
α1=50°~60°
-
-
允许采用角度不对称,高度不对称,角度高度都不对称的双“Y”坡口
20
50~160
双U形坡口带钝边
(5°~12°)
0~2.5
6~10
-
6~10
允许采用角度不对称,高度不对称,角度高度都不对称的双“U”坡口
21
40~160
UY形坡口
(5°~10°)
70°~80°
0~2.5
2~3
9~11
8~11
同序号2
22
60~250
摘间隙坡口
(1°~3°)
70°~80°
0~2
1.5~2.5
1、窄间隙坡口适用于首层焊道,以后每层焊两道
2、内坡口采用任何明弧焊
23
6~14
Ⅰ形坡口
-
0~2.5
-
-
-
同序号2
24
10~20
带钝边单边V形坡口
(35°~45°)
0~2.5
0~3
-
-
同序号2
25
26~40
带钝边双面单边V形坡口
β=35°~45°
β1=40°~50°
0~2.5
1~3
0~10
-
同序号2
26
30~120
带钝边J形单边V形组合坡口
β=10°~20°
β1=40°~50°
7~10
同序号2
27
2~60
Ⅰ形坡口
-
0~3
-
-
-
-
28
-
0~2
-
-
-
-
29
10~24
带钝边单边V形坡口
(35°~45°)
0~2.5
3~7
-
-
同序号2
30
10~40
带钝边双单边V形坡口
(10°~50°)
3~5
-
-
允许采用对称坡口
31
30~60
带钝边双J形坡口
(30°~50°)
-
5~7
同序号3
32
3~12
搭接接头
-
-
0~1
-
-
搭接长度L根据具体情况定
铝合金焊缝坡口形状与尺寸
接头类型
焊缝形式
坡口形状
母材厚度δ/mm
焊接层数
尺寸
备注
TIG焊时
MIG焊时
板的对接接头
Ⅰ形
<6
1~2
b≤3
c≤2
使用垫板时c≤t
-
V形
4~12
1~4
b≤3p≤3
α=(60°~90°)±5°
(下、立向)
α=(70°~90°)±5°
(提向)
α=(90°~110°)±5°
(上向)
b≤3p≤3
α=60°±5°
可以使用非永久性垫板或进行背焊
V形带垫板
>4
1~4
-
b=3~6
p≤6
α=(45°~60°)±5°
δ'=4~6
b'=20~50
也可用TIG焊
X形
8~25
>2
b≤3p≤3
α=(60°~90°)±5°
-
管的对接
V形
壁厚3~10
外径30~300
>1
b≤6p≤3
α=(70°~75°)±5°(水平旋转)
α=(75°~110°)±5°(垂直和水平固定)
b≤6p≤2
α=75°±5°
使用垫或垫板
U形(类U形)
壁厚3~10
外径30~300
>1
c≤0.5
c'=6~10
p=1.5~2.5
α=60°±5°
-
无垫或垫板场合使用
丁接接头
角焊缝
>1
>1
b≤2
板厚不同时,以薄者为准
单边V形
4~12
1~3
b≤2p≤2
α=50°±5°
-
单边V形带垫板
>4
>2
b=3~6
β=(45°~50°)±5°
δ'=3~6
b'=15~30
-
双边V形(K形)
8~25
>1
b≤2p≤2
β=50°±5°
-
搭接
角焊缝
>3
>1
α=(80°~100°)±5°
板与板的间隙<0.5mm
角接
角焊缝
>2
>1
α=(80°~100°)±5°
可以采用与T接头相同的坡口形状
边接
Ⅰ形或V形
>1
>1
α=(90°~180°)±5°
板与板的间隙<0.5mm
对接
卷边
1左右
1
h=(2~3)δ
只适用于TIG,不用填充焊丝
U形
>8
>2
b≤2 α=(30°~50°)±5°
p=1.5~3
R=4~8
-
双U形
>16
>2
b≤2 α=(30°~50°)±5°
p=4~5
R=6~8
进行背焊后,从背面进行焊接
丁接
J形
>10
>3
b≤2
p=2~4
p'≤6 α=(30°~45°)±5°
R=4~6
-
搭接
榫接
3~8
1~2
l=(1.8~2.0)δ
-
塞接
1~6
-
d=4~12 α=(0°~90°)±5°
板与板的间隙<0.5mm
纯铜焊缝坡口形状与尺寸
坡口形状
尺寸
氧乙炔气焊
电弧焊、手弧焊、氩弧焊
自动埋弧焊
δ
b
p
α
δ
b
p
α
δ
b
p
α
<2
0~2
-
-
2~3
3.5~5
5~10
0~2
2~4
4~8
-
-
8~10
2~4
-
-
3~10
1~3
1~3
70°~90°
≥5
≥5
0~2
2~4
1~3
2~4
60°~80°
8~10
12~16
18~24
1~3
2~3
3~4
4~5
6~8
6~8
70°~90°
5~30
2~4
1~3
70°~90°
≥12
0~2
1.5~2
60°~80°
>20
1~3
4~5
70°~90°
焊接件结构设计应注意的问题
序号
图例
注意事项
说明
改进前
改进后
1
节省原料
用钢板焊制零件时,尽量使所用板料形状规范,以减少下料时产生边角废料
设计时设法搭配各零件的尺寸,使有些板料可以采用套料剪裁的方法制造,原设计底板冲下的圆板为废料,改进后,可以利用这块圆板制成零件顶部的圆板,废料大为减少
2
减少焊接工作量
减少拼焊的毛坯数,用一块厚板代替几块薄板
用钢板焊接的零件,如改为先将钢板弯曲成一定形状再进行焊接较好
3
焊缝位置应便于操作
手工焊要考虑焊条操作空间
自动焊应考虑接头处便于存放焊剂
点焊应考虑电极伸人方便
4
焊缝位置布置应有利于减少焊接应力与变形
焊缝应避免过分密集或交叉
不要让热影响区相距太近
焊接端部应去除锐角
焊接件设计应具有对称性,焊缝布置与焊接顺序也应对称
5
注意焊缝受力
断面转折处不应布置焊缝
套管与板的联接,应将套管插入板孔
焊缝应避免受剪力
焊缝应避免集中载荷
6
焊缝应避开加工面
加工面应距焊缝远些
焊缝不应在加工表面上
7
不同厚度工件焊接
接头应平滑过渡
关于焊接方式的总结
2008/11/3/15:21
一、焊条电弧焊
(一)、焊接电弧
电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。
1.电弧的形成
(1)焊条与工件接触短路
短路时,电流密集的个别接触点被电阻热Q=I2Rt所加热,极小的气隙的电场强度很高。
结果:①少量电子逸出。②个别接触点被加热、熔化,甚至蒸发、汽化。③出现很多低电离电位的金属蒸汽。
(2)提起焊条保持恰当距离
在热激发和强电场作用下,负极发射电子并作高速定向运动,撞击中性分子和原子使之激发或电离。
结果:气隙间的气体迅速电离,在撞击、激发和正负带电粒子复合中,其能量转换,发出光和热。
2.电弧的构造与温度分布
电弧由三部分构成,即阴极区(一般为焊条端面的白亮斑点)、阳极区(工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区)和弧柱区(为两电极间空气隙)。
3、电弧稳定燃烧的条件
(1)应有符合焊接电弧电特性要求的电源
a)当电流过小时,气隙间气体电离不充分,电弧电阻大,要求较高的电弧电压,方能维持必需的电离程度。
b)随着电流增大,气体电离程度增加,导电能力增加,电弧电阻减小,电弧电压降低。但当降低到一定程度后,为了维持必要的电场强度,保证电子的发射与带电粒子的运动能量,电压须不随电流增大而变化。
(2)做好清理工作,选用合适药皮的焊条。
(3)防止偏吹。
(4)电极的极性
在焊接中,采用直流电焊机时,有正接和反接两种方法。而大量使用的是交流电弧焊设备,电极的极性频繁交变,不存在极性问题,
1)正接——焊件接电源正极,焊条接负极。一般焊接作业均采用正接法。
2)反接——焊件接电源负极,焊条接正极。一般焊接薄板时,为了防止烧穿,采用反接法进行焊接作业。
(二)、焊条电弧焊的焊接过程
1.焊接过程
2.焊条电弧焊加热特点
(1)加热温度高,而且使局部加热。焊缝附近金属受热极不均匀,可能造成工件变形、产生残余应力以及组织转变与性能变化的不均匀。
(2)加热速度快(1500度/秒),温度分布不均匀,可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。
(3)热源是移动的,加热和冷却的区域不断变化。
(三)、电弧焊的冶金特点
(1)反应区温度高,使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。
(2)金属熔池体积小,处于液态的时间很短,导致化学成分均匀,气体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。
(四)、焊条
1.焊条的组成
手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。
(1)焊芯
①作为电弧焊的一个电极,与焊件之间导电形成电弧;
②在焊接过程中不断熔化,并过渡到移动的熔池中,与熔化的母材共同结晶形成焊缝;
(2)焊条药皮
①药皮的作用
a)对熔池造成有效的气渣联合保护;
b)使熔池内金属液脱氧、脱硫以及向熔池金属中渗合金,提高焊缝的力学性能;
c)起稳弧作用,以改善焊接的工艺性。
②药皮的组成
a)稳弧剂:主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物。
b)造渣剂:形成熔渣覆盖在熔池表面,不让大气侵入熔池,且起冶金作用。
c)造气剂:分解出CO和H2等气体包围在电弧和熔池周围,起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用。
d)脱氧剂:主要应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等,脱去熔池中的氧。
e)合金剂:主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金。
f)粘结剂:常用钾、钠水玻璃。
(3)焊条药皮的种类
a)酸性焊条——药皮中含有多量酸性氧化物,如SiO2、TiO2、Fe2O3等。
b)碱性焊条——药皮中含有多量碱性氧化物,如CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。
2.焊条的种类
焊条共分为十大类,即结构钢焊条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金
焊条和特殊用途焊条。
3.焊条的选用原则
(1)选择与母材化学成分相同或相近的焊条
(2)选择与母材等强度的焊条
(3)根据结构的使用条件选择焊条药皮的类型
(五)、焊接接头的金属组织和性能的变化
1.焊件上温度的变化与分布
焊缝区金属经受有偿稳状态开始被加热大较高的温度,然后在逐渐冷却到常温这样一个热循环。
2.焊接接头处的组织和性能的变化(以低碳钢为例)
3.焊接接头的主要缺陷
(1)气孔
气孔是焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸出而留下来形成的空穴。
防治措施:
a)烘干焊条,仔细清理焊件的带焊表面及附近区域;
b)采用合适的焊接电流,正确操作。
(2)夹渣
夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。
预防措施:
a)仔细清理带焊表面;
b)多层焊时层间要彻底清渣;
c)减缓熔池的结晶速度。
(3)焊接裂纹
a)热裂
热裂是焊接过程中,焊接接头的金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。
预防措施:
减小结构刚度、焊前预热、减小合金化、选用抗裂性好的低氢型焊条等。
b)冷裂
焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。
预防措施:
a)用低氢型焊条并烘干、清除焊件表面的油污和锈蚀;
b)焊前预热、焊后热处理。
(4)未焊透
未焊透是焊接接头根部未完全熔透的现象。
产生原因:
坡口角度或间隙太小、钝边过厚、坡口不洁、焊条太粗、焊速过快、焊接电流太小以及操作不当等所致。
(5)未溶合
未溶合是焊缝与母材之间未完全熔化结合的现象。
产生原因:
坡口不洁、焊条直径过大及操作不当等造成。
(6)咬边
咬边是沿焊趾的母材部分产生的沟槽或凹陷的现象。
产生原因:
焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当等所致。
(六)、焊接变形
1.焊接应力与变形的原因
焊接时局部加热是焊件产生焊接应力与变形的根本原因。
2.焊接变形的基本形式
3.防止与减小焊接变形的工艺措施
(1)反变形法
(2)加余量法
(3)刚性夹持法
(4)选择合理的焊接工艺
4.减小焊接应力的工艺措施
(1)选择合理的焊接顺序
(2)预热法
(3)焊后退火处理
二、埋弧自动焊
电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法,称为埋弧焊。埋弧焊的引弧、送进焊条一般均由自动装置来完成,因此又称为埋弧自动焊。
(一)、埋弧自动焊的焊接过程
(二)、埋弧自动焊的主要特点
1、生产率高
2、焊接质量高而且稳定
3、节约焊接材料
4、改善了劳动条件
5、适用于平焊长直焊缝和较大直径的环形焊缝。对于短焊缝、曲折焊缝、狭窄位置及薄板的焊接,不能发挥其长处。
(三)、焊丝和焊剂
(四)、埋弧自动焊的工艺特点
1、焊前准备工作要求严格
2、焊接熔深大
3、采用引弧板和引出板
4、采用焊剂垫或钢垫板
5、采用导向装置
五、等离子弧焊与切割
(一)、等离子弧的概念
1、一般焊接电弧为自由电弧,电弧区只有部分气体被电离,温度不够集中。
2、 当自由电弧压缩成高能量密度的电弧,弧柱气体被充分电离,成为只含有正离子和负离子的状态时,即出现物质的第四态——等离子体。
等离子弧具有高温(15000~30000K)、高能量密度(480千瓦/厘米2)和等离子流高速运动(最大可数倍与声速)
3、等离子弧焊的三种压缩效应
(1)机械压缩效应
在等离子枪中,当高频震荡引弧以后,气体电离形成的电弧通过焊嘴细小喷孔,受到喷嘴内壁的机械压缩。
(2)热压缩效应
由于喷嘴内冷却水的作用,使靠近喷嘴内壁处的气体温度和电离度急剧降低,迫使电弧电流只能从弧柱中心通过,使弧柱中心电流密度急剧增加,电弧截面进一步减小,这是对电弧的第二次压缩。
(3)电磁收缩效应
因为弧柱电流密度大大提高而伴生的电磁收缩力使电弧得到第三次压缩。
因三次压缩效应,使等离子弧直径仅有3mm左右,而能量密度、温度及气流速度大为提高。
(二)、等离子弧焊的特点
1、能量密度大,温度梯度大,热影响区小,可焊接热敏感性强的材料或制造双金属件。
2、电弧稳定性好,焊接速度高,可用穿透式焊接,使焊缝一次双面成型,表面美观,生产率高。
3、气流喷速高,机械冲刷力大,可用于焊接大厚度工件或切割大厚度不锈钢、铝、铜、镁等合金。
4、电弧电离充分,电流下限达0.1A以下仍能稳定工作,适合于用微束等离子弧(0.2~30A)焊接超薄板(0.01~2mm),如膜盒、热电偶等。
六、真空电子束焊
真空电子束焊是利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化,形成焊缝。
真空电子束焊的特点
1、在真空中进行焊接,焊缝纯净、光洁,呈镜面,无氧化等缺陷。
2、电子束能量密度高达108瓦/厘米2,能把焊件金属迅速加热到很高温度,因而能熔化任何难熔金属与合金。熔深大、焊速快,热影响区极小,因此对接头性能影响小,接头基本无变形。
七、激光焊
激光焊是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。
激光焊的特点:
1、激光焊能量密度大,作用时间短,热影响区和变形小,可在大气中焊接,而不需气体保护或真空环境。
2、激光束可用反光镜改变方向,焊接过程中不用电极去接触焊件,因而可以焊接一般电焊工艺难以焊到的部位。
3、激光可对绝缘材料直接焊接,焊接异种金属材料比较容易,甚至能把金属与非金属焊在一起。
4、功率较小,焊接厚度受一定限制。
八、电阻焊
电阻焊是在焊件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的工艺方法。
电阻焊的种类很多,常用的有点焊、缝焊和对焊三种。
(一)、点焊
点焊是将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。点焊主要用于薄板焊接。
点焊的工艺过程:
1、预压,保证工件接触良好。
2、通电,使焊接处形成熔核及塑性环。
3、断点锻压,使熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。
(二)、缝焊
缝焊是将焊件装配成搭接或对接接头,并置于两滚轮电极之间,滚轮加压焊件并转动,连续或断续送电,形成一条连续焊缝的电阻焊方法。
缝焊主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构,板厚一般在3mm以下。
(三)、对焊
对焊是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。
1、电阻对焊
电阻对焊是将焊件装配成对接接头,使其端面紧密接触,利用电阻热加热至塑性状态,然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法,
电阻对焊主要用于截面简单、直径或边长小于20mm和强度要求不太高的焊件。
2、闪光对焊
闪光对焊是将焊件装配成对接接头,接通电源,使其端面逐渐移近达到局部接触,利用电阻热加热这些接触点,在大电流作用下,产生闪光,使端面金属熔化,直至端部在一定深度范围内达到预定温度时,断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。
闪光焊的接头质量比电阻焊好,焊缝力学性能与母材相当,而且焊前不需要清理接头的预焊表面。闪光对焊常用于重要焊件的焊接。可焊同种金属,也可焊异种金属;可焊0.01mm的金属丝,也可焊20000mm的金属棒和型材。
九、摩擦焊
摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热量,使端面达到热塑性状态,然后迅速顶锻完成焊接的一种压焊方法。
摩擦焊的特点:
1、由于摩擦,焊件接触表面的氧化膜和杂质被清楚,使焊接接头组织致密,不产生气孔和夹渣等缺陷。
2、即可焊同种金属,更适合于异种金属的焊接。
3、生产率高。
十、钎焊
(一)、钎焊的种类
根据钎料熔点不同,钎焊分为硬钎焊和软钎焊两种。
1、硬钎焊
钎料熔点高于450℃的钎焊为硬钎焊。
硬钎料有铜基、银基、铝基等合金。
钎剂常用鹏砂、硼酸、氟化物、氯化物等。
加热方法有火焰加热、盐浴加热、电阻加热、高频感应加热等。
硬钎焊接接头强度高达490MPa,适用于受力较大及工作温度较高的工件。
2、软钎焊
钎料熔点低于450℃的钎焊为软钎焊。
常用软钎料为锡铅合金。
常用钎剂为松香、氯化铵溶液等。
常用烙铁及其它火焰加热。
(二)、钎焊的特点
1、焊件加热温度低,金属组织和力学性能变化小,焊件变形小,接头光滑平整,焊件尺寸精确。
2、可以焊同种或异种金属。
3、可焊由多条焊缝组成的复杂形状的焊件。
4、设备简单。
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