焊接基本原理要点.pdf
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1、焊接:被焊工件的材质(同种或异种),通过加热或加压或两者并 用,并且用或不用填充材料, 使工件的材质达到原子间的结合而形成 永久性连接的工艺。 比热流:单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。 焊接温度场:焊件上包括内部某瞬时的温度分布称为温度场。 稳定温度场:焊接温度场各点的温度不随时间而变动时,称为稳定 温度场;随时间而变动时,称为非稳定温度场。 准稳定温度场:经过一段时间后达到饱和状态,形成暂时稳定的温 度场。 焊接线能量:电弧在单位焊缝长度上所释放的能量。 熔滴比表面积:熔滴的表面积与其质量之比 . R VA /3 /S 短渣:随温度升高粘度急剧下降,随温度下降粘度急剧上升。(适 用所有
2、焊) 长渣:随温度升高粘度下降缓慢的熔渣。 联生结晶:焊接过程中,焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半融 化的晶粒为核心 向 内生长,生长方向为散热最快方向, 最终长成柱状 晶粒。晶粒前沿伸展到焊缝中心,呈柱状铸态组织,此种结晶方式为 联生结晶。 竞争生长:晶粒长大具有一定结晶位向,当晶粒最大结晶位向与散 热最快方向一致,最有利于晶粒长大,晶粒优先得到生长,当这两个 方向不一致时,晶粒长大停止。 短段多层焊: 多层焊时每道焊缝长度在50 至 400mm , 在这种情况下, 前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。 长段多层焊:多层焊时每道焊缝长度在1m以上,在这种情况下, 前层焊缝冷却到较低
3、温度才开始焊接下一道焊缝。 焊接热循环:焊接过程中热源沿焊件移动时,焊件上某点温度由低 而高,达到最高值后,又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。 碳当量:把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含 量。 焊接热影响区:在焊接热循环作用下,焊缝两侧处于固态的母材发 生明显的组织和性能变化的区域,称为焊接热影响区。 焊接拘束度:R 单位长度焊缝,在根部间隙产生单位长度的弹性位 移所需要的力。 焊接拘束应力:热应力、组织应力、结构自身拘束条件所造成的应 力,三种应力的综合作用统称为拘束应力。 焊接的优点:成形方便、生产成本低、适应性强 1、节省材料,减轻结构重量,经济效益好; 2、生产周期
4、短、效率高; 3、结构强度高,接头密封性好; 4、易实现机械化和自动化。 1、CO2气体保护焊接低合金钢应采用何种焊丝?为什么? 答:CO2保护可防 N,但不能去 O 。根据硅锰联合脱氧原则应采 用 Si,Mn 高的焊丝或药芯焊丝,以利于脱氧。 2、焊接化学冶金过程的特点是什么? 答:1、焊条熔化及熔池形成;(焊条的加热及熔化、熔池的形 成) 2、焊接过程中对金属的保护;(保护的必要性、保护的方 式和效果) 3、焊接化学冶金反应区及其反应条件;(药皮、熔滴和熔 池反应区) 4、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系;(熔合比与熔滴 过渡特性的影响) 5、焊接化学冶金系统及其不平衡性; 3、低氢型焊条
5、为什么对于铁锈、油污、水份很敏感? 答:低氢焊条的特点是焊缝金属含氢量极低,焊缝的塑性、韧性 较高,适用于各种重要焊接结构和大多数低合金钢。由于这类焊条的 熔渣不具有氧化性,一旦有氢侵入熔池将很难脱出。 4、焊接时为什么要进行保护,常用措施有哪些? 答:无保护的危害: 1、焊接工艺性能变差、 2、焊缝成分显著变化(有益合金元素减少、有害杂质增加) 3、焊缝力学性能降低、 措施: 1)、气体保护(惰性气体、CO2 、混合气体) 2)、熔渣保护(埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯 焊丝焊接) 3)、渣气联合保护 4)、真空保护 5)、自保护 5、熔池的形状和尺寸和焊接工艺参数的关系? 答:
6、6、熔渣的作用 1) 、机械保护作用; 2) 、改善焊接工艺性能作用; 3) 、冶金处理作用 7、选择脱氧剂的原则 1) 、 脱氧剂在焊接温度下对氧的亲和力应比被焊金属对氧的亲和 力大; 2) 、脱氧的产物应不溶于液态金属,其密度也应小于液态金属密 度; 3) 、必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性能的影响 8、焊接时金属氧化的途径有哪些?焊条电弧焊时熔滴过渡 特性焊接区气体的来源? 答:金属氧化途径: 1、自由氧对金属的氧化、 2、CO2对金属的氧化、 3、水蒸气对金属的氧化、4、混合气体对金属的氧化 焊接区气体的来源: 1 、焊接材料、 2、热源周围空气、 3、焊条和焊件表面存在铁
7、锈、油漆和吸附水等 4、母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体 9、为什么不锈钢焊条的长度较短? 答:不锈钢电阻较大,焊接过程中产生的电阻热较高,导致焊条 药皮发红乃至脱落,焊接区得不到保护,导致焊接工艺性能、冶金性 能和机械性能变差。 10、为什么酸性焊条用Mn脱氧而碱性焊条用Si 、Mn 、Ti 联 合脱氧? 答:酸性焊条含SiO2 多,与 MnO2 形成复合氧化物降低氧含量, 使渣中 MnO2含量降低,浓度降低,从而使熔敷金属中的氧化物向渣 中过度,达到脱氧目的。 在碱性渣中 MnO 的活度系数较大,不利于Mn脱氧,而碱性渣中 Si 的脱氧效果较好, Si 的脱氧能力比 Mn大,但生成的
8、SiO2熔点高, 不易聚合为大的质点,不易从钢中分离易造成夹杂,Mn和 Si 按适当 比例加入金属中进行联合脱氧时可以得到较好的脱氧效果。 11、S、P对焊接质量的危害?控制措施?为什么碱性渣有利 于脱 S、P。 答: S的危害:降低冲击韧性和抗腐蚀性、产生结晶裂纹倾向更大。 措施: 1)、限制焊接材料含S量:母材、焊丝、药皮或焊剂 2)、用冶金方法脱S P 的危害:减弱晶粒间结合力、 冲击韧度降低、 脆性转变温度升高。 措施:限制母材、填充金属、药皮和焊剂中的含P量。(药皮和 焊剂中的锰矿是导致焊缝增磷的主要来源) 脱 S:碱度大,则 MnO 、CaO 等碱性氧化物就多,从而与系统中的 S形
9、成 CaS等不溶于钢液的物质,有利于脱S。 脱 P:增加熔渣的碱性可减少焊缝中的含P量。 12、N、H、O对焊接质量有哪些影响?控制焊缝中N、H、O量的主要 措施是什么? 答:N促使焊缝产生气孔、促使焊缝金属时效脆化、提高焊缝金 属强度、降低塑性韧性。 措施: 1、焊接区的保护(主要来源于周围的空气) 2、焊接工艺参数(尽量采用短弧焊、增加焊接电流和焊 丝直径) 3、合金元素(增加焊丝和药皮中的含C量可降低焊缝中 的含 N量) H对焊缝的影响:氢脆(室温或低于室温发生)、白点(鱼眼)、 气孔、冷裂纹。 措施: 1、减少氢的来源(限制焊接材料中的H、清除气体中的 水份、清除焊件表面的油污和杂质)
10、 2、焊接过程中利用冶金加以去除(药皮焊剂中加入氟化 物、加入稀土) 3、工艺处理 4 、焊后脱氢处理 O对焊缝的影响:随着含氧量的增加,其强度、塑性、韧性都 明显下降、引起热脆、冷脆和时效硬化、形成气孔、影响焊接过程的 稳定性。(为了减少焊缝含氢量,改进电弧特性有时故意加入一定量 的氧化剂 ) 措施: 1、纯化焊接材料 2 、控制焊接工艺参数 3 、脱氧 13、手工电弧焊冶金过程分几个阶段,个反应阶段条件有何 不同,主要进行哪些物理化学反应? 答:1、药皮反应区,主要物化反应:水分的蒸发、某些物质的分 解、铁合金的氧化。 2、熔滴反应区,特点:熔滴温度高、接触面积大、时间短、熔 滴与熔渣发生
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