PDF《应用说明》

应用说明 焊接件的金相制备 直到19世界末, 金属部件都是通过热 锻工艺进行连接, 这种工艺称为锻焊.

如今, 已开发出各种不同的实用焊接工 艺. 焊接已经成为一种制造工艺, 广泛 应用于不同成分、 不同形状、 不同尺寸 的部件之间的连接. 许多类型的制造工业都广泛地采用各 种焊接工艺. 这些制造工业包括: ? 航空航天业, 如机翼和机身的制造 ? 造船与航海工业, 如甲板及甲板上 部结构用板的制造 ? 陆路运输与汽车工业 ? 采油和石化工业, 如海洋采油平台 与管道系统的制造 ? 家用电器制造业, 如大型家用电 器与金属家具的制造 为了进行过程控制、 研究及失效分析, 金相检测技术广泛应用于焊接各个领 域, 如在典型工件上焊道的数目及尺 寸、 熔深、 热影响区的大小, 以及气孔 和裂纹之类的缺陷. 由于不同材质的焊 焊接件金相试样制备的困难 在切割过程中必须避免引入任何类型的热损伤, 因为这些热损伤可能改变焊接 部位的显微结构和性能. 必须对金相制备过程有一个全面的了解. 只有这样, 才能更好处理在焊接部位 和焊接件截面因材料性能变化所导致的各种困难, 才能保证不同硬度的显微组 织显示在同一个平面上. 解决方案 选择合适的砂轮和切割参数非常重 要. 只有这样, 才能避免试样热损伤 的产生. 应根据焊接件材料的种类选择并优化 金相制样方法, 以使焊接区软硬相、 热 影响区和母材之间的浮突减至最小. 钢材焊接件上的热损伤 抛光与浸蚀后的截面显示出热损伤的渗透深度. 明场, 50x 接件性质不同, 因此, 选择一种适宜的 金相制备方法是必要的. 焊条电弧焊 多道次奥氏体不锈钢焊接件抛光及着色浸蚀后的截 面.根据Lichtenberger和Bloech方法进行着色浸 蚀. 明场, 6.5x 的 通常, 焊接被认为是两个或多个金属部件之 间的连接, 连接过程中, 这些部件表面必须 被加热到塑性状态(如图3所示的摩擦焊) 或液态, 焊接过程中可附加第三种金属也 可不附加, 可以加压或者不加压. 这些焊接工艺中的每一种都具有其自身特 性, 这些特性包括熔深、 焊接速度、 熔渣生 成、 热量输入、 焊接件特性等, 而这些特性 又会反过来影响材料的显微组织特征. 热连接工艺 用于金属及合金连接目的的工艺方法有以 下几种: ? 软钎焊* ? 硬钎焊** ? (焊接)熔焊 区分(焊接)熔焊与软钎焊及硬钎焊的特 征为: ? 软钎焊 (图1) 和硬钎焊 (图2)是在工件之 间通过熔化熔点较低的焊料从而连接工 件, 它无须熔化工件 ? 熔焊则是在焊接部位处将工件材料加热 到高于其熔点的温度, 以实现熔合的目的 ? 上述的熔焊工艺过程将会导致材料的焊 接部位附近发生化学上及冶金上的改变 ? 这些显微组织变化可对焊接件的性能及 服役性能产生深远影响 焊接工艺 *软钎焊: 软钎焊是这样一种工艺, 两个金属部件采用 熔点相对较低的第三种金属或合金进行连接. 软钎焊 是以第三种金属或合金的熔点低为明显特征, 这些第 三种金属或合金的熔点一般都低于450° C(840° F). 软钎焊所使用的这些第三种金属或合金称为焊料. **硬钎焊: 硬钎焊通常采用如下熔点的填料 (如对于青 铜合金而言, 熔化温度为870° C到980° C或1600° F 到1800° F), 这些填料的熔化温度远低于基材的熔点 (如对于低碳钢而言, 其熔点为1600° C (2900° F)). 图1: PCB中铜导线间的钎焊点抛光截面. 明场, 100x. 图2: 铜/不锈钢钎焊点的抛光截面. DIC, 100x. 因此, 对于任何一种特定焊接工艺效果的 研究都需要对典型的焊接件试样进行仔 细的金相检测, 无论这些检查的目标是焊 接件宏观组织、 焊接件的显微组织/性能 关系, 还是为了鉴定缺陷的特征及来源. 因此, 显微组织分析及诠释的准确性将依 赖于试样的制备, 制样的整个过程中不能 引入任何制样失误生成的赝象. 机器人焊接 图3: 压力摩擦焊接低合金钢上的熔合界面显示出热 影响区与相关的塑性变形. 明场, 25x 下表列出了一些比较常用的焊接工艺 金属焊条惰性气体 保护焊(MIG) 活性气体保护电弧 焊(MAG) 混合气体保护焊 二氧化碳气体保护焊 电弧覆盖电极 亚弧焊 钨极惰性气体保护 焊(TIG) 等离子焊 缝焊点电阻凸焊 缝焊 自耗电极焊 电子束焊 激光焊 非自耗电极焊 旋转焊 搅拌摩擦焊 搭接电阻焊 平接电阻焊 电弧焊 焊接 熔焊 摩擦焊 电阻焊 压力焊 电阻对焊 闪光焊 管道焊接 图中指明了单道焊接件 中热影响区的不同区域 可能出现的焊接缺陷 镍基合金的电子束焊接件横截面显示出焊接柱状显微 组织及少数分散气孔. 明场, 50x 选取焊接件检测截面 可采用金相学原理及惯例对焊接断面进 行检验以达到相关目标;