什么叫焊接?什么是焊接?

2011-08-16 22:44:58来源: 互联网

焊接的定义

焊接是通过加热、加压,或两者并用,用或不用填充材料,使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属。

通过加热或加压或两者并用,并且用或不用填充材料,使焊件达到结合的一种方法叫焊接。

焊接不仅可以解决各种钢材的连接,而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接,因而已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。据工业发达国家统计,每年仅需要进行焊接加工之后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。

焊接前的准备工作

1、检查装配间隙和坡口角度。焊件边缘开坡口的目的是为了保证施焊过程中焊件全部厚度内充分焊透,以形成牢固的接头。正确地加工坡口,是保证焊接质量的必要条件。

2、清理坡口表面。为了保证焊缝质量,在焊接以前必须把坡口表面的油、漆、锈等杂质清除干净,范围是焊缝两侧各20—30mm,必须使坡口表面出现金属光泽。

3、焊条、焊剂按规定烘干、保温;焊丝需去油、锈;保护气体应保持干燥。

4、选择焊机及其极性;规定焊接规范;确定焊接顺序。

5、用定位焊的方法固定焊件间的相对位置,防止焊件在焊接过程中变形,使焊接作业能正常进行。

6、为了使焊件在焊接以后缓慢而均匀地冷却,防止焊缝及热影响区出现裂纹,要对焊件进行预热。

7、组装后,应对接头进行检验,合格后方可施焊。

焊接的常识

1、一般根据钢材强度等级来选相应的焊条,同时考虑焊接结构尺寸、形状、坡口、工作条件、受力情况、综合分析选用需要的焊条和工艺措施。

2、对焊缝冷却速度快,使强度增高,焊缝易产生裂纹的情况,可选用比母材强度低一级的焊条。

3、遇厚板多层焊或焊后正火处理等情况,须防止焊缝强度过低现象出现。

4、对同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用,主要考虑工件结构形状、钢板厚度、工作条件等,一般要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强,要选用碱性(低氢)焊条。

5、对于碳钢与低合金钢或低合金钢与低合金钢之间的异种钢焊接,一般选用与强度等级较低的钢材相对应的焊条。

6、对中碳钢的焊接,由于钢材含碳量较高,增大了焊接裂纹倾向,可选用低氢焊条。并采取预热和缓冷措施。

7、铸钢的焊接,铸钢含碳量很高,且厚度大,形状复杂,极易产生焊接裂纹,当铸钢中合金元素含量较多时更为突出,一般选用低氢焊条,一定采取预热和相应的工艺措施。

8、提供电焊条的电流范围,仅供参考。工件预热可比正常电流低5%~15%,采用直流时可比交流小10%左右,立焊和仰焊比平焊电流小10%~15%左右。

焊接实用知识

焊接设备

1、发电式直流弧焊机代号AX,因电弧稳定,适合空间360°的全位置焊接而被广泛应用。该机具有正反两种接法。正接时适合厚块板的焊接。(正接即:正极接工件,负极接焊钳)反接时则可焊接薄板(<2㎜)铸铁,有色金属及合金,低氢型焊条(T507)等。(反接:即正极接焊钳,负极接工件),但该机结构复杂,能耗大,使用成本高。

2、整流弧

焊机代号ZX造价低,焊接范围广(具有正反接法),高效低耗,稳弧被广泛使用。

3、交流弧焊机代号BX低价方便,操作性差。有动铁芯式和动圈式两类。

4、CO2气体保护焊,使用圈焊丝作为电极,用外加气体做为电弧介质,保护气体对电弧及熔池进行保护。CO2焊成本低,生产率高热变形小,抗裂性好,操作灵活,可全位置焊接。可焊低碳钢、低合金钢,广泛用于各类钢结构制造。但焊接时飞溅较大,焊缝成形较差。

5、氩弧焊:氩气做为保护气体的电弧焊,焊接时氩气从喷咀中连续喷出,由于氩气是惰性气体对液态金属起保护作用,电弧稳定焊接质量好,焊速快,熔深大,变形小。可焊铜、铝、钛及合金,不锈钢、耐热钢高强度钢。主要用于重要结构及薄板的焊接。

6、气焊(氧-乙炔混合气体焊)气焊火焰由焰心、内焰、外焰组成,调节氧气与乙炔的混合比可得到三种性质和用途各异的火焰。

中性焰:O2/C2H2=1-1.2时内焰温度为3050-3150℃可焊低碳钢、中碳钢、纯铜、铝及铝合金等。

碳化焰:O2/C2H2<1.1火焰温度2700-3000℃,有较强的还原性,对焊缝有渗碳作用,适于高碳钢、高速钢、硬质合金、铸铁等的焊接。

氧化焰:O2/C2H2>1.2温度3100-3300℃,仅用于黄铜、青铜的焊接。

7、气割(氧-乙炔混合气体切割)也称热切割,气割是利用高温时金属能在纯氧中燃烧来实现切割。切割时用中性焰将割缝附近的金属加热至燃点,开启高压纯氧切割阀门使燃烧的金属成为熔渣而被高压氧流吹走。随着割炬的移动完成切割。

8、等离子切割是一种利用高速、高温和高能的等离子气流加热并熔化材料的切口部位从而实现切割,主要用于金属和非金属的切割。

9、电阻焊:是利用电流通过工件间产生的电阻热将接触面局部加热至塑性状态或熔融状态,在加力的情况下完成焊接的方法。按工艺可分为点焊、缝焊、闪光对焊三种。特点是焊接时间短,电流大,生产率高,变形小,适合于机械化,自动化生产。

焊接材料的名称、牌号及作用

1、电焊条是手弧焊的焊接材料,是一种涂有药皮的熔化电极,由焊芯和药皮组成。焊芯是专用金属丝,有一定的长度和直径。作用是做为电极传导电流和熔化后作为填充金属与母材一起熔化组成焊缝。按GB标准规定常用碳素结构钢焊芯牌号有H08、 H08A、 H08E 和H10Mn2等,H表示焊芯08为含碳量。

2、药皮是挤压涂在焊芯表面的涂料层,主要作用是起弧并使电弧稳定燃烧,燃烧时产生的CO2气体及渣用来保护液态金属不被氧化,去除缝中有害元素,添加有益合金元素,提高焊缝塑性,改善焊缝质量。

焊条药皮可分为七类

高钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、锰型、低氢钾型和低氢钠型。上述低氢钾型和低氢钠型属碱性焊条,其余为酸性焊条。焊条低氢钠型需直流反接焊。其余皆可交直两用。

3、焊条型号及牌号:

以目前使用的酸性焊条E4303为例,E4303为国家标准型号 。其中 E表示电焊条,43表示抗拉强度(43㎏f/mm2),0表示全位置焊接,3表示钛钙型药皮。这种焊条的牌号是J422 ,J表示结构钢,42表示抗拉强度(420兆帕),2表示钛钙型药皮(交直两用)。

焊接缺陷与焊接变形

1、焊接缺陷 因工艺不合理和操作不当,往往会在焊接接头处产生缺陷。不同的方法焊接产生缺陷的原因不同。熔化焊常见的缺陷有焊缝外形与尺寸不符合要求,咬边焊瘤,未焊透,夹渣、气孔、裂纹等。


2、焊接变形 由于局部受热不均,导致材料膨胀与收缩使焊件产生应力导致变形。变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等。

焊接的工艺:

金属焊接方法有40种以上,主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
  熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
  在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。
  为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。
  压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。
  各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短,因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
  钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。
  焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
  另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力,矫正焊接变形。
  现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。
  对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素。
  厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接。
  搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。
  采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。
  角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处。
  焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。
  在近代的金属加工中,焊接比铸造、锻压工艺发展较晚,但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%,铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。
  未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。
  另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件。

焊接的的特点
目前系统结构特点
  1. 机械装置
  点焊机系统由机械装置、供电装置、控制装置三大部分组成。点焊机为了适应焊接工艺要求,加压机构(焊钳)采用了双行程快速气压传动机构,通过切换行程控制手柄改变焊钳开口度,可分为大开和小开来满足焊接操作要求。通常状态为焊钳短行程张开,当把控制按钮切换到“通电”位置,扣动手柄开关则焊钳夹紧加压,同时电流在控制系统控制下完成一个焊接周期后恢复到短行程张开状态。
  2. 供电装置
  主电力电路由电阻焊变压器、可控硅单元、主电力开关、焊接回路等组成。目前,我们采用的焊接设备是功率200kVA、次级输出电压20V的单相工频交流电阻焊机。由于多种车型共线生产,焊钳要焊接高强度钢板和低碳钢薄板,焊钳枪臂要传递较大的机械力和焊接电流,因此焊钳的强度、刚度、发热要满足一定要求,并且要具有良好的导电和导热性,同时要求焊钳采用通水冷却,所以选择焊钳电极臂能够承受400kg压力的新型焊钳。
  3. 控制装置
  控制装置主要提供信号控制电阻焊机动作接通和切断焊接电流,控制焊接电流值,进行故障监测和处理。

焊接注意事项

一、焊条的吸潮

已吸潮的焊条在焊接时对焊接工艺性有极其不良的影响,吸潮大时要出现灭弧。可能引起熔渣不能很好地包覆熔潭,而影响焊缝金属的机械性能。对焊缝金属的机械性能影响最大是塑性,这是因为焊缝金属中溶解氢量增加的缘故。特别是低氢焊条吸潮时除上述影响外,对出现气孔的影响更为显著。

一般酸性焊条(系指钛钙型而言),在完整包装的情况下,6个月不会吸潮。如果气候条件好,而在干燥的仓库保存一年,也不会有什么变化。但经打开包装的焊条,直接与大气接触。如果是雨天或潮湿的气候,经过一天时间焊条药皮就有3%以上的水分吸入。已吸潮的酸性焊条建议在100~150℃烘烤30~60分钟后使用。低氢焊条在使用前都应经过350℃烘烤1小时左右再使用。

二、电弧的长度         

电弧的长度与焊条涂料种类和药皮厚度有关系。但都应尽可能采取短弧,特别是低氢焊条。电弧长可能造成气孔。短弧可避免大气中的O2、N2等有害气体侵入焊缝金属,形成氧化物等不良杂质而影响焊缝质量。

三、焊接速度

适宜的焊接速度是以焊条直径、涂料类型、焊接电流、被焊接物的热容量、结构开头等条件有其相应变化,不能作出标准的规定。保持适宜的焊接速度,熔渣能很好的覆盖着熔潭。使熔潭内的各种杂质和气体有充分浮出时间,避免形成焊缝的夹渣和气孔。在焊接时如运棒速度太快,焊接部位冷却时,收缩应力会增大,使焊缝产生裂缝。

四、焊波的幅度

根据焊接结构的接头形状,而焊波幅度的大小有相应的变化,一般焊波的幅度,在焊条外径的四倍以内较为合适。手弧焊接中,由涂料生成的熔渣和保护气体,只能在一定范围充分发挥机能。如果采取的焊波太宽时,电弧由一端移到另一端,而留下的一端受到周围温度差的影响,使熔渣粘稠化,而不能很好地复盖着熔融铁水,恶化了各种杂质和气体向上浮出条件。因此有可能使焊缝造成夹渣和气孔。有时将焊宽焊波为了增加熔潭热量,增大电流,从而强大的电弧流将熔潭吹大,熔渣吹向熔潭的边缘使之不能很好的复盖着熔潭铁水,而影响熔渣的保护作用和熔潭的冶金处理过程,往往因此造成焊缝的夹渣和气孔。

关键字:焊接

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0816/article_11415.html
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