第二章焊接Welding.ppt
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1、第二章 焊接 Welding,概述 Summarization 焊接的实质:通过加热或加压(或两者并用),用或不用填充金属,使焊件形成原子间结合的一种连接方法。不可拆卸的连接。 焊接方法的分类Classification 熔焊方法常以热源的种类命名, 气焊(气体火焰为热源) 电弧焊(电弧为热源) 电渣焊(熔渣电阻热为热源) 激光焊(激光束为热源) 电子束焊(电子束为热源) 等离子弧焊(压缩电弧为热源)。 钎焊:利用熔点比母材低的填充金属熔化以后,填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种方法. 压力焊:如电阻焊:焊接过程中需要加压的一类焊接方法.,焊接的特点及应用,焊接生产的特点:优点是
2、:连接性能好;省工省料成本低;重量轻;可简化工艺。缺点是:不可拆卸;焊接接头组织和性能要变坏;要产生焊接应力、变形和缺陷。 焊接生产的应用 制造金属结构 机器零部件和工具 修补,2-1 冶金连接成形基础,一、焊接熔池的化学冶金 1. 熔焊过程中杂质的溶入及其有害作用,氧化(高温下氧和氮分解) Fe+OFeO C+OCO Si+2OSiO2 Mn+OMnO 2Cr+3OCr2O3 氧化使焊缝金属中的合金元素烧损;而焊缝金属中的氧使焊缝金属的强度、塑性和韧性均下降.如图所示.,氮能以原子的形式溶于金属中,如图所示.当熔池结晶时,氮的溶解度急剧下降,来不及逸出金属表面的氮气便成为气孔,还会形成Fe4
3、N化合物,分布在晶界和固溶体内.氮使焊缝金属的强度和硬度增加而塑性和韧性下降. 氢如同氮一样,除产生气孔外,还要引起氢脆和冷裂纹.如图所示.,氢原子的溶解和析出 氮的溶解和析出,2.对熔化金属的保护和冶金处理,对焊接区采取机械保护,如采用焊条药皮,防止空气污染熔化金属,焊前还要严格清理. 对熔池采用冶金处理,清除已经进入熔池中的有害杂质,增添合金元素,在焊条药皮中加铁合金. 脱氧反应 Mn+FeOFe+MnO Si+2FeO2Fe+SiO2 脱硫反应 Mn+FeSFe+Mn MnO+FeSFeO+MnS CaO+FeSFeO+Ca MgO+FeSFeO+MgS 3.焊接熔池化学冶金的特点 温度
4、高,金属元素发生强烈的蒸发和烧损 冷却快,熔池金属在焊接过程中温度变化很快,各种化学冶金反应难以充分进行,二、焊接接头的组织和性能 Microstructure and Properties of Welding Joint .由焊缝区、熔合区和热影响区组成.,1. 焊缝 (1) 焊接热循环Weld Thermal Circle 在焊接热源作用下,焊件上某点的温度随时间变化的过程。 特点: 加热速度、冷却速度很快 (100/s) 温度不均匀 对焊接质量起重要影响的参数是:,最高加热温度 在过热温度(1100度)的停留时间 冷却速度:t 8/5, 焊缝weld bead,在焊接接头横截面上测量的
5、焊缝金属的区域,即焊缝表面和熔合线所包围的区域。 结晶过程特点 :冷却速度快,过热,运动状态下结晶,非均质形核 偏析 一次结晶 二次结晶 结晶从熔池底部许多半个晶粒开始垂直底部向中心生长,呈树状枝晶。,组织:铸态组织,粗大柱状晶,焊缝组织是从液态结晶的铸态组织,存在着各种铸造缺陷,但由于冷却快,通过渗合金等还可以满足使用要求. 焊缝结晶过程要产生偏析,宏观偏析与焊缝成形系数有关(即焊道的宽度与厚度之比)。成形系数小,形成中心线偏析。,2. 热影响区heat-affect zone,受焊接热循环的影响,焊缝附近的母材组织或性能发生变化的区域为焊接热影响区。如图所示。,过热区 Overheated
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