熔焊原理及金属材料焊接

熔焊原理及金属材料焊接

什么是焊接：焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。

宏观上焊接的两个特点：

1.需要外界能量。

2.焊接结合的不可拆卸性。

微观上的特点：焊接件之间达成原子间的结合。即就是原来分开的工件，经过焊接后在为微观上形成一个整体。（两工件间建立了金属键）

我们主要学习研究与熔焊有关的基本理论及应用

焊接接头示意图：1.焊缝 2.熔合区 3.热影响区 4.母材 焊缝：焊接时焊件经过焊接形成的结合部分。

热影响区：母材因受热的影响（但未熔化）而发生组织与力学性能的变化区域叫热影响区。

熔合区：焊缝与热影响之间的过渡区。

第一章 焊接区温度的变化

1.焊接区温度的变化

加热是是实现熔焊的必要条件。

通过对焊件进行局部加热，使焊接区的金属熔化、冷却后形成牢固接头。但加热也必将引起焊接区金属的成分、组织与性能的变化，

其结果必将决定焊接的质量。上述变化的程度则主要取决于温度变化的情况，。因此能主动控制焊接质量，首先就应掌握焊接区温度变化的规律，即掌握温度与空间位置和温度与时间的关系。

焊接热源：电弧热、化学热、电阻热、摩擦热、等离子热、电子束、激光束、高频感应热等。

热源的性能不仅影响焊接质量，而且对焊接生产率有着决定性的作用。

理想的焊接热源应该是具有加热面积小、功率密度大、加热温度高等的特点。

2.焊接温度场

热量的传导共有对流、对流和辐射三中基本方式。

在熔焊过程中三种方式都存在，热源的热量传递主要通过对流与辐射，母材与焊丝获得热量后在内部的传递则以传导为主。

影响焊接温度场的因素：

热源的性质、焊接参数、被焊金属的热物理性能、被焊金属的几何尺寸。

3.焊接热循环：

在焊接热源的的作用下，焊件上某一点的温度随时间的变化。叫做焊接热循环。

焊接热循环讨论的对象是焊件上某一点的温度与时间的关系。 这一关系决定了改点的加热速度、保温时间和冷却速度，对接头的组织与性能都有明显的影响。

影响焊接热循环的基本因素：

1. 焊接线能量与预热温度

2. 焊接方法

3. 焊接尺寸

4. 接头形式

5. 焊道长度

调整焊接热循环的方法：

1. 根据被焊金属的成分选择适用的焊接方法

2. 合理选用焊接参数

3. 采用预热、保温或缓冷等措施降低冷却速度。

4. 调整多层焊的层数或焊道长度，控制层间温度。

第二章 焊接化学冶金过程

焊接化学冶金过程：主要指熔焊时焊接区内各种物质之间在高温条件下的相互作用。其中不仅化学变化，而且包括物质在各个参加反应物（如气体、溶渣、液体金属）间的迁移和扩散。

焊缝金属的构成

焊件后所形成的结合部分就是焊缝。

1. 焊条的加热与熔化。

2. 母材的熔化与熔池。

3. 焊缝金属的熔合比。

焊接化学冶金过程的特点

1. 焊接时的焊缝金属保护

2. 焊接化学冶金反应区

1） 药皮反应区的特点

2） 熔滴反应区

3） 熔池反应区

焊接参数与焊接化学冶金的关系

焊接熔渣

主要了解熔渣的作用成分和分类：

焊缝金属的合金化

焊缝金属的合金化的目的：

1． 补偿焊接中因氧化和蒸发所引起的合金元素的损失

2． 消除某些焊接工艺缺陷，改善焊接缝金属的组织及力学性能

3． 获得具有特殊性能的堆焊层

第三章 焊接冶金缺陷

焊接过程中，在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象，叫做焊接缺陷。

优质的焊接接头应具备两个条件：

１． 使用性能不低于母材

２． 没有技术条件中规定不允许存在的缺陷

焊缝中的气孔

焊接时熔池中的气泡在凝固未能逸出而残留下来所形成的空穴，叫做气孔。

气孔形成的过程与影响因素

１． 气孔形成的过程

（1） 熔池中吸收了较多的气体而达到过饱和状态

（2） 气体在一定条件下聚集形核

（3） 气泡核心长大为具有一定尺寸的气泡

（4） 气泡上浮受阻残留在凝固后的焊缝中而形成气孔

２． 影响气孔生成的因素和控制措施

（1） 冶金因素对气孔胡影响

1） 熔渣氧化性的影响

2） 焊条药皮与焊剂组成物的影响

3） 铁锈及水分等的影响

（2） 工艺因素对气孔的影响

1） 焊接线能量

2） 电流的种类和极性

3） 点固焊或定位焊

4） 其它操作上的因素

焊缝中的夹杂物

１． 夹杂物的种类及危害

1） 氧化物夹杂

2） 硫化物夹杂

3） 氮化物夹杂

２． 防止焊缝中形成夹杂物的措施

1） 选用合适的线能量，保证熔池有必要的存在时间

2） 多层焊时，每一层焊缝（特别是打底焊缝）焊完后，必须彻

底清理焊缝表面的焊渣，以防止残留的焊渣在焊接下一层焊缝时进入熔池而形成夹杂物

3） 焊条电弧焊时，焊条作适当摆动以利于夹杂物的浮出。

4） 施焊时注意保护熔池，包括控制电弧长度。

焊接裂纹的分类及其基本特征

１． 焊接裂纹的危害

焊接裂纹是焊接生产中比较常见而且危害性十分严重的焊接缺陷，它不仅会造成废品，而且可能酿成灾难性事故。

２． 焊接裂纹的分类

（1） 焊接热裂纹

（2） 焊接冷裂纹

（3） 消除应力裂纹

（4） 层状撕裂

第四章 焊接材料

焊接材料是焊接时所消耗材料的统称，包括焊条、焊丝、焊剂、气体等。

焊条

１． 焊条的分类

（1） 按焊条用途分类

1） 碳钢焊条

2） 低合金钢焊条

3） 钼和铬钼耐热钢焊条

4） 低温钢焊条

5） 不锈钢焊条

6） 堆焊焊条

7） 铸铁焊条

8） 镍及镍合金焊条

9） 铜及铜合金焊条

10） 铝及铝合金焊条

11） 特殊用途焊条

２． 按熔渣碱度分

（1） 酸性焊条

（2） 碱性焊条

焊条的工艺性能

１． 焊接电弧的稳定性

２． 焊缝成形性

３． 各种位置焊接的适应性

４． 脱渣性

５． 飞溅

６． 焊条的熔化速度

７． 药皮发红

８． 焊接发尘量

焊丝

１． 按用途分

（1） 碳钢焊丝

（2） 低合金钢焊丝

（3） 不锈钢焊丝

（4） 硬质合金堆焊焊丝

（5） 铜及铜合金焊丝

（6） 铝及铝合金焊丝

（7） 铸铁气焊焊丝

２． 按焊接方法分类

（1） 气焊用焊丝

（2） 埋弧焊用焊丝

（3） 气体保护焊用焊丝

（4） 电渣焊用焊丝

３． 根据焊丝截面形状及结构分

（1） 实芯钢焊丝

（2） 药芯焊丝

焊剂

１． 焊剂的分类

（1） 按焊剂制造方法分类

1） 熔炼焊剂

2） 非熔练焊剂

〈1〉 粘结焊剂

〈2〉 烧结焊剂

（2） 按焊剂化学成分分类

1） 按氧化性质 可分为酸性焊剂、中性焊剂和碱性焊剂

2） 按SiO2含量 可分为高硅焊剂、中硅焊剂和低硅焊剂

3） 按MnO含量 可分为高锰焊剂、中锰焊剂和低锰焊剂

4） 按CaF2含量 可分为高氟焊剂、中氟焊剂和低氟焊剂

（3） 按焊剂的氧化性分类

1） 氧化性焊剂

2） 弱氧化性焊剂

3） 惰性焊剂

焊条的发展

我国对焊条的发展进行了大量的研究工作，主要围绕以下三个方面：

1） 提高焊条的质量

2） 提高焊接效率

3） 配合新钢种，研制与新钢种配套的焊条

１． 低尘低毒焊条

２． 超低氢焊条

３． 抗吸潮焊条

４． 铁粉焊条

５． 重力焊条

６． 立向下焊条

７． 底层焊条

８． 管接头全位置下行焊条

焊丝的发展

１． 低碳钢用药芯焊丝

２． 不锈钢用药芯焊丝

３． 低温钢用药芯焊丝

４． 金属型药芯焊丝

第五章 合金结构钢、不锈钢的、铸铁等的焊接

一、 热轧及正火钢的焊接性分析

１． 焊接裂纹

（1） 焊缝中的结晶裂纹

（2） 冷裂纹

（3） 计

（4） 层状撕裂

２． 热影响区性能的变化

（1） 过热区脆化

（2） 热应变脆化

二、 热轧及正火钢的焊接工艺

焊接工艺包括焊接方法与焊接材料的选用、焊前准备、焊接参数的确定及焊后热处理等内容。对一定的产品而言，合理的焊接工艺，对保证产品质量，提高生产率，降低成本有着决定性的作用。 １． 焊接材料的选用

２． 预热温度

焊接技术考试题

焦化分厂 姓名：

1. 什么是焊接？

2.

3.

4. 影响焊接热循环的几个基本因素？ 焊接化学冶金过程是什么？ 什么是焊接缺陷？

5. 焊接过程中气孔形成的过程与影响因素？ 6. 焊接材料包括那些东西？

7. 试述复合钢板的焊接程序？