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什么叫焊接?什么是焊接?

2018-06-21

焊接的定義:
焊接是通過加熱、加壓,或兩者并用,用或不用填充材料,使兩工件產生原子間結合的加工工藝和聯接方式。焊接應用廣泛,既可用于金屬,也可用于非金屬。
通過加熱或加壓或兩者并用,并且用或不用填充材料,使焊件達到結合的一種方法叫焊接。
焊接不僅可以解決各種鋼材的連接,而且還可以解決鋁、銅等有色金屬及鈦、鋯等特種金屬材料的連接,因而已廣泛應用于機械制造、造船、海洋開發、汽車制造、石油化工、航天技術、原子能、電力、電子技術及建筑等部門。據工業發達國家統計,每年僅需要進行焊接加工之后使用的鋼材就占鋼總產量的45%左右。
焊接前的準備工作
1、檢查裝配間隙和坡口角度。焊件邊緣開坡口的目的是為了保證施焊過程中焊件全部厚度內充分焊透,以形成牢固的接頭。正確地加工坡口,是保證焊接質量的必要條件。
2、清理坡口表面。為了保證焊縫質量,在焊接以前必須把坡口表面的油、漆、銹等雜質清除干凈,范圍是焊縫兩側各2030mm,必須使坡口表面出現金屬光澤。
3、焊條、焊劑按規定烘干、保溫;焊絲需去油、銹;保護氣體應保持干燥。
4、選擇焊機及其極性;規定焊接規范;確定焊接順序。
5、用定位焊的方法固定焊件間的相對位置,防止焊件在焊接過程中變形,使焊接作業能正常進行。
6、為了使焊件在焊接以后緩慢而均勻地冷卻,防止焊縫及熱影響區出現裂紋,要對焊件進行預熱。
7、組裝后,應對接頭進行檢驗,合格后方可施焊。
焊接的常識
1、一般根據鋼材強度等級來選相應的焊條,同時考慮焊接結構尺寸、形狀、坡口、工作條件、受力情況、綜合分析選用需要的焊條和工藝措施。
2、對焊縫冷卻速度快,使強度增高,焊縫易產生裂紋的情況,可選用比母材強度低一級的焊條。
3、遇厚板多層焊或焊后正火處理等情況,須防止焊縫強度過低現象出現。
4、對同一強度等級的酸性焊條或堿性焊條的選用,主要考慮工件結構形狀、鋼板厚度、工作條件等,一般要求塑性好、沖擊韌性高、抗裂能力強,要選用堿性(低氫)焊條。
5、對于碳鋼與低合金鋼或低合金鋼與低合金鋼之間的異種鋼焊接,一般選用與強度等級較低的鋼材相對應的焊條。
6、對中碳鋼的焊接,由于鋼材含碳量較高,增大了焊接裂紋傾向,可選用低氫焊條。并采取預熱和緩冷措施。
7、鑄鋼的焊接,鑄鋼含碳量很高,且厚度大,形狀復雜,極易產生焊接裂紋,當鑄鋼中合金元素含量較多時更為突出,一般選用低氫焊條,一定采取預熱和相應的工藝措施。
8、提供電焊條的電流范圍,僅供參考。工件預熱可比正常電流低5~15,采用直流時可比交流小10左右,立焊和仰焊比平焊電流小10~15左右。
焊接實用知識
焊接設備
1、發電式直流弧焊機代號AX,因電弧穩定,適合空間360的全位置焊接而被廣泛應用。該機具有正反兩種接法。正接時適合厚塊板的焊接。(正接即:正極接工件,負極接焊鉗)反接時則可焊接薄板(2㎜)鑄鐵,有色金屬及合金,低氫型焊條(T507)等。(反接:即正極接焊鉗,負極接工件),但該機結構復雜,能耗大,使用成本高。
2、整流弧
焊機代號ZX造價低,焊接范圍廣(具有正反接法),高效低耗,穩弧被廣泛使用。
3、交流弧焊機代號BX低價方便,操作性差。有動鐵芯式和動圈式兩類。
4、CO2氣體保護焊,使用圈焊絲作為電極,用外加氣體做為電弧介質,保護氣體對電弧及熔池進行保護。CO2焊成本低,生產率高熱變形小,抗裂性好,操作靈活,可全位置焊接??珊傅吞间?、低合金鋼,廣泛用于各類鋼結構制造。但焊接時飛濺較大,焊縫成形較差。
5、氬弧焊:氬氣做為保護氣體的電弧焊,焊接時氬氣從噴咀中連續噴出,由于氬氣是惰性氣體對液態金屬起保護作用,電弧穩定焊接質量好,焊速快,熔深大,變形小??珊搞~、鋁、鈦及合金,不銹鋼、耐熱鋼高強度鋼。主要用于重要結構及薄板的焊接。
6、氣焊(氧-乙炔混合氣體焊)氣焊火焰由焰心、內焰、外焰組成,調節氧氣與乙炔的混合比可得到三種性質和用途各異的火焰。
中性焰:O2/C2H2=1-1.2時內焰溫度為3050-3150℃可焊低碳鋼、中碳鋼、純銅、鋁及鋁合金等。
碳化焰:O2/C2H21.1火焰溫度2700-3000℃,有較強的還原性,對焊縫有滲碳作用,適于高碳鋼、高速鋼、硬質合金、鑄鐵等的焊接。
氧化焰:O2/C2H21.2溫度3100-3300℃,僅用于黃銅、青銅的焊接。
7、氣割(氧-乙炔混合氣體切割)也稱熱切割,氣割是利用高溫時金屬能在純氧中燃燒來實現切割。切割時用中性焰將割縫附近的金屬加熱至燃點,開啟高壓純氧切割閥門使燃燒的金屬成為熔渣而被高壓氧流吹走。隨著割炬的移動完成切割。8、等離子切割是一種利用高速、高溫和高能的等離子氣流加熱并熔化材料的切口部位從而實現切割,主要用于金屬和非金屬的切割。
9、電阻焊:是利用電流通過工件間產生的電阻熱將接觸面局部加熱至塑性狀態或熔融狀態,在加力的情況下完成焊接的方法。按工藝可分為點焊、縫焊、閃光對焊三種。特點是焊接時間短,電流大,生產率高,變形小,適合于機械化,自動化生產。
焊接材料的名稱、牌號及作用
1、電焊條是手弧焊的焊接材料,是一種涂有藥皮的熔化電極,由焊芯和藥皮組成。焊芯是專用金屬絲,有一定的長度和直徑。作用是做為電極傳導電流和熔化后作為填充金屬與母材一起熔化組成焊縫。按GB標準規定常用碳素結構鋼焊芯牌號有H08、H08A、H08E和H10Mn2等,H表示焊芯08為含碳量。
2、藥皮是擠壓涂在焊芯表面的涂料層,主要作用是起弧并使電弧穩定燃燒,燃燒時產生的CO2氣體及渣用來保護液態金屬不被氧化,去除縫中有害元素,添加有益合金元素,提高焊縫塑性,改善焊縫質量。
焊條藥皮可分為七類:
高鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、錳型、低氫鉀型和低氫鈉型。上述低氫鉀型和低氫鈉型屬堿性焊條,其余為酸性焊條。焊條低氫鈉型需直流反接焊。其余皆可交直兩用。
3、焊條型號及牌號:
以目前使用的酸性焊條E4303為例,E4303為國家標準型號。其中E表示電焊條,43表示抗拉強度(43㎏f/mm2),0表示全位置焊接,3表示鈦鈣型藥皮。這種焊條的牌號是J422,J表示結構鋼,42表示抗拉強度(420兆帕),2表示鈦鈣型藥皮(交直兩用)。
焊接缺陷與焊接變形
1、焊接缺陷因工藝不合理和操作不當,往往會在焊接接頭處產生缺陷。不同的方法焊接產生缺陷的原因不同。熔化焊常見的缺陷有焊縫外形與尺寸不符合要求,咬邊焊瘤,未焊透,夾渣、氣孔、裂紋等。
2、焊接變形由于局部受熱不均,導致材料膨脹與收縮使焊件產生應力導致變形。變形的基本形式有收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形等。
焊接的工藝:
金屬焊接方法有40種以上,主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。
熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態,不加壓力完成焊接的方法。熔焊時,熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化,形成熔池。熔池隨熱源向前移動,冷卻后形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。
在熔焊過程中,如果大氣與高溫的熔池直接接觸,大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池,還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,惡化焊縫的質量和性能。
為了提高焊接質量,人們研究出了各種保護方法。例如,氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護焊接時的電弧和熔池率;又如鋼材焊接時,在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進行脫氧,就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進入熔池,冷卻后獲得優質焊縫。
壓焊是在加壓條件下,使兩工件在固態下實現原子間結合,又稱固態焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊,當電流通過兩工件的連接端時,該處因電阻很大而溫度上升,當加熱至塑性狀態時,在軸向壓力作用下連接成為一體。
各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程,因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素燒損,和有害元素侵入焊縫的問題,從而簡化了焊接過程,也改善了焊接安全衛生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短,因而熱影響區小。許多難以用熔化焊焊接的材料,往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優質接頭。
釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料,將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度,利用液態釬料潤濕工件,填充接口間隙并與工件實現原子間的相互擴散,從而實現焊接的方法。
焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用,而發生組織和性能變化,這一區域被稱為熱影響區。焊接時因工件材料焊接材料、焊接電流等不同,焊后在焊縫和熱影響區可能產生過熱、脆化、淬硬或軟化現象,也使焊件性能下降,惡化焊接性。這就需要調整焊接條件,焊前對焊件接口處預熱、焊時保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質量。
另外,焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程,焊接區由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮,冷卻后在焊件中便產生焊接應力和變形。重要產品焊后都需要消除焊接應力,矯正焊接變形。
現代焊接技術已能焊出無內外缺陷的、機械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭,接頭處的強度除受焊縫質量影響外,還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關。接頭的基本形式有對接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。
對接接頭焊縫的橫截面形狀,決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時,為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口,以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時,除保證焊透外還應考慮施焊方便,填充金屬量少,焊接變形小和坡口加工費用低等因素。
厚度不同的兩塊鋼板對接時,為避免截面急劇變化引起嚴重的應力集中,常把較厚的板邊逐漸削薄,達到兩接邊處等厚

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