PPT《3 金属的焊接》

3 金属的焊接 主讲:赵秀荣

3 金属的焊接 3-1 电弧焊3-2 其它焊接方法3-3 金属材料的焊接

3 金属的焊接 材料连接成形方式有机械连接、物理化学连接和冶金连接.

机械连接是指用螺钉、螺栓和铆钉等紧固件将两分离型材或零件连接成一个复杂零件或部件的过程.物理化学连接是用粘胶和钎料通过毛细作用和分子间力作用或者相互扩散及化学反应作用,将两个分离表面连接成不可拆接头的过程;

冶金连接,通常称焊接,是通过加热或加压(或两者并用)使两个分离表面的原子达到晶格距离,并形成金属键而获得不可拆接头的工艺过程.

3 金属的焊接 金属的焊接是实现材料或零件连接成零件或部件的方法之一 焊接在现代工业中获得了广泛的应用.它具有连接性能好,省料、省工,成本低,重量轻,简化工艺等优点. 但焊接结构是不可拆卸的,焊接的不均匀加热和冷却过程使焊接件产生应力与变形以及焊接缺陷等. 焊接主要用于制造金属结构、机器零件、部件和工具等. 3-1 电弧焊

一、焊接冶金过程电弧焊时,焊接区受到电弧高温作用而熔化形成熔池.金属熔池内要进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等一系列冶金反应.这些冶金反应与一般冶金反应相比,有以下特点:(1)熔池金属温度高于一般冶金温度,金属元素蒸发较为强烈,并使电弧区的气体分解成原子状态,增大了金属的活性,导致金属元素烧损或形成有害杂质.(2)熔池体积小,且周围是冷金属,冷却较快,熔池处于液态的时间短(约3s左右).因各种化学反应难于在如此短的时间内达到平衡,所以化学成分不均匀,且气体和杂质来不及浮出,容易产生气孔和夹渣等缺陷. 3-1 电弧焊 焊接过程中不注意或加以保护,就会出现下列问题:(1)空气及杂质中分解出的氧、氢和氮等气体会侵入焊接区. 在高温电弧作用下这些气体分子将分解成原子状态的氧、氮和氢.它们将与熔融金属发生反应.结果会造成钢中一些元素被氧化,形成FeO・SiO

2、MnO・SiO2等熔渣,焊缝中C、Mn、Si等大量烧损.(2)由于熔池迅速冷却,造成部分氧化物熔渣残存在焊缝金属中,形成夹渣、气体,使焊缝力学性能下降. 3-1 电弧焊 为保证焊缝质量,采取主要工艺措施:(1)减少有害元素进入熔池. 主要措施是机械保护,如气体保护焊中的保护气体(CO

2、Ar)、埋弧焊焊剂所形成的熔渣及焊条药皮所产生的气体和熔渣等. 选用气体或熔渣保护,能使电弧空间的熔滴和熔池与空气隔绝,防止空气进入. 此外,还应清理坡口及两侧的锈、水、油污,并烘干焊条,去除水分等. 3-1 电弧焊 (2) 渗入合金元素. 通常是在焊条药皮(或焊剂)中加入锰铁等合金,焊接时通过扩散渗入焊缝金属中,以弥补某些合金元素的烧损.(3) 清除已进入熔池中的有害元素, 通过添加一些铁合金等,进行脱氧、脱硫、脱磷,从而保证和调整焊缝的化学成分, 如添加锰铁硅铁等材料.如MnO与SiO2形成复合物MnO・SiO2进入熔渣中,可达到脱氧目的 . 3-1 电弧焊

二、焊接接头的组织与性能 (1) 焊接热循环 焊接时,电弧沿工件逐渐前移并对工件进行局部加热,因此,在焊接过程中,焊缝附近的金属都将由常温状态被加热到较高的温度,然后在逐渐冷却到室温. 由于各点所在的位置不同,与焊缝中心的距离不相同,各点的最高加热温度是不同的,它们所达到最高温度的时间亦不同. 焊缝及其母材上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环 . 3-1 电弧焊 热循环使焊缝附近金属相当于受到一次不同规范的热处理.焊接热循环的特点主要是加热速度和冷却速度都很快,对于易淬火钢,焊后会发生空冷淬火,产生马氏体组织;