机械制造基础第九章PPT文档格式.ppt

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（33）适应性好；

可实现特殊结构的生产；

）适应性好；

（44）满足特殊连接要求；

可实现不同材料间的连）满足特殊连接要求；

可实现不同材料间的连接成型；

接成型；

（55）降低劳动强度，改善劳动条件。

）降低劳动强度，改善劳动条件。

焊接方法的应用：

（11）制造金属结构件；

）制造金属结构件；

（22）制造机器零件和工具；

）制造机器零件和工具；

（33）修复。

）修复。

焊接方法焊接方法压压力力焊焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎钎焊焊及及封封粘粘软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊封接封接粘接粘接熔熔焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊手弧焊手弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊气门芯气门芯4.14.1熔焊工艺熔焊工艺4.1.14.1.1熔焊原理及过程熔焊原理及过程4.1.24.1.2焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能4.1.34.1.3焊接变形和焊接应力焊接变形和焊接应力4.1.44.1.4熔焊方法及工艺熔焊方法及工艺本节重点：

本节重点：

熔化焊焊接接头的组织性能熔化焊焊接接头的组织性能本节难点：

本节难点：

焊接应力与变形焊接应力与变形4.1.1熔焊原理及过程熔焊原理及过程熔焊的本质及特点熔焊的本质及特点熔化焊的本质是小熔熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。

属熔化与结晶的过程。

熔池存在时间短，温熔池存在时间短，温度高；

冶金过程进行度高；

冶金过程进行不充分，氧化严重；

不充分，氧化严重；

热影响区大。

冷却速度快，结晶后冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。

易生成粗大的柱状晶。

熔化焊的三要素熔化焊的三要素热源热源能量要集中，温度要高。

以保证金属快速熔化，减小能量要集中，温度要高。

以保证金属快速熔化，减小热影响区。

满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、热影响区。

满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。

电子束和激光。

熔池的保护熔池的保护可用渣保护、气保护和渣可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。

以防止氧化，气联合保护。

以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。

并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。

填充金属填充金属保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。

力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。

焊接电弧焊接电弧电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。

电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。

电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。

将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。

电弧的三个区电弧的三个区阴极区、阳极区和弧柱区阴极区、阳极区和弧柱区焊接电弧的温度焊接电弧的温度CC和热量分布和热量分布温度温度C热量分布热量分布阳极区：

阳极区：

260043弧柱区：

弧柱区：

6000800021阴极区阴极区：

240036由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：

在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：

直流正接：

焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）直流负接：

直流负接：

焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）条、低合金钢和铝合金）电弧焊的焊接过程：

电弧焊的焊接过程：

手手工工电电弧弧焊焊是是利利用用焊焊条条与与工工件件间间产产生生的的电电弧弧热热，将将工工件件熔熔化而进行焊接的。

化而进行焊接的。

电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件（基本金电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件（基本金属）和焊条同时熔化成为熔池，焊条金属熔滴借重力和电属）和焊条同时熔化成为熔池，焊条金属熔滴借重力和电弧气体吹力的作用逐渐过渡到熔池当中。

弧气体吹力的作用逐渐过渡到熔池当中。

电弧热还使焊条的药皮熔化或燃烧。

药皮燃烧后与液体金电弧热还使焊条的药皮熔化或燃烧。

药皮燃烧后与液体金属起物理化学作用，所形成的熔渣和气体可防止空气中氧、属起物理化学作用，所形成的熔渣和气体可防止空气中氧、氮的侵入，其保护熔化金属的作用。

氮的侵入，其保护熔化金属的作用。

电弧焊的冶金过程特点：

电电弧弧和和熔熔池池金金属属温温度度高高于于一一般般的的冶冶炼炼温温度度。

使使金金属属元元素素强强烈烈蒸蒸发发，并并使使电电弧弧区区的的气气体体分分解解成成原原子子状状态态，增增大大了了气体的活泼性，导致金属烧损或形成有害杂质。

气体的活泼性，导致金属烧损或形成有害杂质。

金金属属熔熔池池体体积积小小，熔熔池池四四周周是是冷冷金金属属，熔熔池池处处于于液液态态的的时时间间很很短短，一一般般在在秒秒左左右右。

导导致致各各种种化化学学反反应应难难以以达达到到平平衡衡状状态态，化化学学成成分分不不够够均均匀匀，气气体体和和杂杂质质来来不不及及浮出易产生气孔和夹杂等缺陷。

浮出易产生气孔和夹杂等缺陷。

熔熔池池不不断断更更新新，有有害害气气体体容容易易进进入入熔熔池池，形形成成氧氧化化物物、气孔杂质等缺陷。

气孔杂质等缺陷。

焊剂是由焊剂是由SiO2，MnO、MgO及及CaF等组成的硅酸盐。

等组成的硅酸盐。

焊剂保护的效果焊剂保护的效果形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大减少形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。

焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。

延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。

的析出。

4.1.1.1熔池的保护熔池的保护渣保护渣保护为了使熔池与空气隔离，为了使熔池与空气隔离，可在熔池上覆盖一层熔渣可在熔池上覆盖一层熔渣一方面防止金属氧化和吸气一方面防止金属氧化和吸气另一方面向熔池过渡合金元另一方面向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能素，提高焊缝性能同时，还可以减少散热，提同时，还可以减少散热，提高生产率，防止强光辐射高生产率，防止强光辐射气保护气保护用于保护熔池和溶滴的气用于保护熔池和溶滴的气体应是惰性气体，并在高体应是惰性气体，并在高温下不分解，或是低氧化温下不分解，或是低氧化性的不溶于金属液体的双性的不溶于金属液体的双原子气体原子气体（如如Ar或或CO2）。

喷嘴结构应尽可能使气体喷嘴结构应尽可能使气体以层流流出。

以层流流出。

CO2气体气体COCO22为无色无味气体，密度是空气的为无色无味气体，密度是空气的1.51.5倍，在常温下很稳定，但在高倍，在常温下很稳定，但在高温下易分解。

温下易分解。

COCO22气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。

和电弧方面，效果良好。

但但COCO22气体为氧化性气体，在高温下将分解为气体为氧化性气体，在高温下将分解为COCO和和OO22：

COCO22CO+OCO+O22所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。

所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。

氩气氩气氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。

应，因此，氩气是一种理想的保护气体。

由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。

氩弧焊一般要求氩气纯度氩弧焊一般要求氩气纯度达达99.9%99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度可，我国生产的工业纯氩，其纯度可达达99.9%99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。

，完全合乎氩弧焊的要求。

氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。

影响焊缝质量。

渣渣-气联合保护气联合保护利用渣的良好的冶金反应利用渣的良好的冶金反应和焊缝成型特点以及气体和焊缝成型特点以及气体的优良电弧热效率和稳弧的优良电弧热效率和稳弧作用，可获得良好的熔池作用，可获得良好的熔池保护效果。

如焊条的药皮保护效果。

如焊条的药皮及二氧化碳加药芯。

及二氧化碳加药芯。

填充金属填充金属填满焊缝，提高焊缝性能，填满焊缝，提高焊缝性能，使使焊缝与母材等强度焊缝与母材等强度，用焊，用焊丝和焊芯（填充金属）过渡丝和焊芯（填充金属）过渡合金元素。

合金元素。

常用的焊条钢芯为碳素钢丝、常用的焊条钢芯为碳素钢丝、合金钢丝和不锈钢丝。

合金钢丝和不锈钢丝。

HH代表焊接用钢丝，其后的代表焊接用钢丝，其后的两位数字代表含碳量的万分两位数字代表含碳量的万分之几；

之几；

AA为高级优质钢为高级优质钢；

EE代代表特级优质钢。

表特级优质钢。

4.1.1.2电焊条电焊条电焊条的组成及作用电焊条的组成及作用组成：

组成：

焊芯和药皮焊芯和药皮作用：

作用：

焊芯焊芯填充金属填充金属药皮药皮稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。

稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。

药皮必须含有造气剂和造渣剂。

药皮中还应含有稳弧剂和合金化剂，以及脱氧剂、脱硫剂和去氢剂等。

焊条的种类和编号焊条的种类和编号种种类类：

结结构构钢钢焊焊条条、钼钼及及铬铬钼钼耐耐热热钢钢焊焊条条、不不锈锈钢钢焊焊条条、堆堆焊焊焊焊条条、低低温温钢钢焊焊条条、铸铸铁铁焊焊条条、钛钛及及钛钛合合金金焊焊条条、铝铝及及铝铝合合金金焊焊条条、铜铜及及铜铜合合金金焊条、特殊用途焊条。

焊条、特殊用途焊条。

编号：

以结构钢焊条为例：

422422其中：

其中：

结构钢焊条结构钢焊条焊缝金属抗拉强度大于等于焊缝金属抗拉强度大于等于药皮类型（钛钙型）和电源种类（交直流）药皮类型（钛钙型）和电源种类（交直流）50775077低氢，直流低氢，直流酸性药皮与碱性药皮两者的性质酸性药皮与碱性药皮两者的性质酸性药皮工艺性好，而酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差碱性药皮工艺性差。

碱性药皮中有益元素多，碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能提高能使焊接接头力学性能提高。

碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。

可以提高焊可以提高焊缝金属的抗裂性。

缝金属的抗裂性。

碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞溅和溅和CO气孔。

气孔。

碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（HF等），因等），因而应注意通风。

而应注意通风。

电焊条的选用原则电焊条的选用原则等等强强度