版1ec0-12w00
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利用焊条与焊件之间产生的电弧热,将工件和焊条熔化而进行焊接的手工操作.
一 焊接过程及特点
1 焊接过程: 回忆实习
2特点: 优点: 设备简单. 接头形式、焊缝形状、焊接位置、长度不受限制。缺点：有弧光，劳动条件下降，质量不稳，生产率低。
3 应用：单件小批，碳钢，低合金钢，不锈钢，铸铁焊补。
适宜板厚３～２０ｍｍ。
二 焊接冶金过程特点
（焊条和局部被焊接金属在电弧高温作用下的再熔炼过程高于一般冶金温度，可以看成是一个冶金过程）
1 焊接电弧和熔池温度高：造成金属氧化烧损，电弧区气体分解，增大气体活拨性，氧化、氮化（Fe4N、Fe2N）易形成气孔、夹渣等缺陷。降低焊缝的塑性、韧性。水分解成H，熔入熔池，形成“氢脆”
2 熔池体积小：冷速快，各种化学反应不平衡, 使化学成分不均，气体熔渣不易浮出。形成气孔，夹渣。
3 熔池金属不断更新：电弧移动，不断有新的熔渣和金属也进入熔池，使焊接冶金过程更复杂。
∴ 要得到一个合格的焊缝也不是一件容易的事。
# 采取措施：
1 保护焊区（药皮，焊药，保护气体等）
2 添加合金元素，保护化学成分稳定。（在手工电弧焊中这些保护措施主要靠电焊条实现）
三 焊条
1） 焊芯：作用：电极、导电、填金属、添加合金元素。
焊芯牌号：H08A（E） H—焊 08—平均0.08%C，A—优质 E—高级优质。
H08Mn2Si 0.08%C 2%Mn <1%Si
2） 药皮：作用；稳弧、保护焊区、添加合金元素。
分类: 9种类型1~6、8交、直流，7、9 直流
3） 焊条分类
结构焊条J 不锈钢焊条B 堆焊焊条D 铸铁焊条Z 低温钢焊条W 耐热钢R 镍及镍合金N 铜及铜合金T 铝及铝合金L 特殊用途钢TS
4） 牌号
符号+数1+数2 符号—焊条大类 数1—小类 数2—药皮
如J422 结构钢焊条，焊缝抗拉强度不低于420Mpa，2型药皮，交直流
# 为什么有的焊条不能用直流焊机？
∵碱性焊条里含大量莹石（CaF2）F是阻碍气体电离的元素，降低了电荷空间的电离度，使导电能力差，电弧不稳定。
用交流焊机时，电流的方向在不断变化，此时若用碱性焊条电弧易熄灭
四 焊接接头的组织与性能
1 焊接工件上温度的变化与分布
1） 距焊缝中心不同，受热最高温度不同。
2） 各点到达最高温度的时间不同。
3） 各点均经过冷--热—冷，相当于受到一次不同规范的热处理。因此，必然有相应的组织和性能的变化。
2 接头组织与性能的变化
以低碳钢为例 P92
1） 焊缝金属
（1）熔化温度在1500℃以上。（2）形成柱状晶，约与池壁垂直（铸造）
∵ 药皮渗合金，焊缝中硅，锰合金元素可能高于母材，且药皮保护。
∴ 焊缝性能一般不低于母材（尤其强度）
2） 溶合区 焊缝与母材交界区，∵局部熔化（半熔化区）
组织：铸造组织+受热长大的粗晶。∴晶粒大小不均，化学成分不均（尤其异种金属）
性能；接头中性能最差。∴决定接头性能
3） 过热区：温度远高于相变温度，晶粒产生急剧长大。过热组织。
性能：塑性韧性↓ 对于易淬硬钢材，危害更大。接头中性能较差
4） 正火区：组织：发生重结晶，晶粒细化，正火组织
性能：机械能提高
5）部分相变区：组织：部分相变（F、P）晶粒不均（部分F和P重结晶成为较细晶粒，未转变的F长大）
性能：稍差
3）~5）为热影响区
l 总之，熔合区与热影响区中的过热区对焊接质量影响最大，应尽量减少它们的宽度。
l 热影响区大小和组织变化程度决定于焊接方法、焊接规范、接头形式、焊后冷却等因素，在保证焊接质量的前提下，增加焊接速度，减少焊接电流，减少热影响区尺寸。
l 措施：焊后热处理，正火，退火---细化晶粒
§2 焊接应力与变形
一 产生应力与变形原因
根本原因：加热不均, 各处热胀量不同，又是整体，各部分互相限制
（与铸造热应力联系讲）内应力通过变形自发释放趋势，拉应力部分缩短，压应力部分伸长。
二 焊接变形基本形式
1） 收缩变形：纵 横
2） 角变形：V型坡口对接时，因焊缝截面上下不对称，焊后收缩不均引起。
3） 弯曲变形：如丁字梁，焊缝在一端
4） 波浪变形；薄板焊缝收缩板材失稳（联系自由锻高坯镦粗、拉深起皱）
5） 扭曲变形：如工字梁，焊接顺序不当。
三 防止和减少焊接变形措施
1 合理结构设计
1） 尽量减少焊缝，焊缝长度，截面厚的件两面开坡口。
2） 焊缝对称
3） 避免密集交叉
4） 利用型材、冲压件代替，减少焊缝。
2 工艺措施
1) 加余量法： 在工件尺寸加大，通常0.1~0.2%
2) 反变形法:焊前使焊件处于反变形位置,以抵消焊后变形.(联系冲压弯曲)
3) 刚性固定法: 将工件固定夹紧, 或点焊在工作台上, 焊后变形大大减少. 这种方法适于塑性好的低碳钢件.
4) 选择合理的焊接顺序: 对称两侧都有焊缝,尽量使收缩能互相抵消.
5) 焊前预热: 工件预热150~350℃, 减少温差,显著减少焊接应力.
四 焊接变形的矫正方法
基本原理: 新变形抵消焊接变形.
1 机械矫正法: 用机械力矫正, 压力机 手锤敲击.
2 火焰矫正法: 乙炔焰加热焊件,使其产生反向等量变形.主要低碳钢,部分低合金钢.
五 减少和消除焊接残余应力的方法
1 焊前预热,减少温差
2 焊后退火(去应力退火) 600~650℃ 保温 80~90%残余应力消除, 可整体,局部
§3 埋弧自动焊
埋弧—电弧埋在焊剂下,弧光不外露.
自动焊---引燃电弧, 送焊丝,移动电弧,最后灭弧----机械
一 焊接过程
自动焊机头将光焊丝自动送入,保证弧长. 电弧在焊剂下燃烧,靠焊机移动(或工件动). 焊剂从漏斗中不断流出,撒在焊丝前工件上,焊剂熔化成熔渣,部分未熔可回收.
焊丝---相当于焊芯. 焊剂---相当于药皮. 常用焊剂见书上.
二 特点
1 生产率高, 比手工高5~10倍(V↑ I↑ 不换焊丝)
2 焊接质量高，且稳定。[（1）冷却速度慢，有利于气体、杂质上浮。（2）焊区保护好。（3）规范控制好。]
3 节省金属材料。[（1）没焊条头。（金属飞溅少，≤25mm不开坡口。）
4 劳动条件好。（看不到弧光，焊接烟雾少，机械操作。）
三 工艺
1 下料，准备坡口，装配要严格准确。
2 焊前工件焊缝两侧50—60mm内的一切油污、铁锈除去，以免产生气孔。
3 一般适于长规则平焊、对接、搭接、丁字接头，规则环焊缝。
应用：碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢，中、厚板平焊长直缝，大直径 d≥250mm环缝。
§4 气体保护焊
一 氩弧焊
用氩气做保护气体，电弧发生在电极和焊件之间，在电弧周围通以氩气。
1 不熔化极氩弧焊
电极：钨or钨合金，（熔点：3380—3600℃）只导电产生电弧，必要时需另加焊丝。
（1） 直流正接： ∵阴极3000℃，阳极4200℃＞钨熔点，∴钨→阴极，
工件→阳极，以减少钨损耗。
（2） 交流或直流反接：焊铝镁及其合金，∵在焊件和熔池表面易形成熔点很高的氧化物薄膜，阻碍金属熔合和电弧稳定燃烧，∴采用“阳极破碎”—用较大氩正离子撞击氧化膜，使之破碎以利于焊合，多用交流，I不能太大，钨极氩弧焊口适用于δ≤6mm薄板。
2 熔化极氩弧焊
用焊丝做电极，并填焊缝，I可大，δ=3—25mm均可焊，多直流反接：电弧稳定，自动、半自动焊接。
3 特点
1） 焊区保护，焊接质量好。
2） 电弧稳、飞溅少（Ar导热小，电弧热损失少）
3） 电弧在压缩气流下燃烧，热量集中，熔池小，热影响区小，焊接变形小。
4） 明弧可见，便于操作，可自动全位置焊接。
5） 适于焊各类合金钢，易氧化的有色金属。
6） 焊前工件清理严格，设备价高，氩气贵，成本高。
7） 只在室内（防保护气流破坏）
二 CO2焊
CO2做保护气体，
电极：焊丝
CO2→CO+O2 O2进入熔池，会使Fe、 C、Mn、Si和其它合金元素氧化烧损，降低焊缝力学性能，∴用Si、Mn较高的焊丝，或合金钢焊丝。
特点：1）成本低，是手工、埋 40%
2）质量较好，（低H，Mn↑、S↓，抗裂，热量集中，热影响区小）
3）生产率高（自动送焊丝，I大，v↑，比手工提高1—4倍）
4）操作性好（明弧可见，适于各位置）
5）飞溅大，弧光强，焊缝不美观，易产生气孔。
应用：低C钢，低合金钢，δ=0.8—4mm，最厚30mm。
§5 其它熔化焊
1 等离子弧焊
利用一些装置使自由电弧的弧柱受到压缩，弧柱中的气体就完全电离，产生温度比自由电弧高得多的等离子电弧。
机械压缩（喷嘴压缩）：通入一定压力和流量的氩气或氮气时，冷热压缩，气流均匀包围着电弧，使弧柱外围受冷，带电粒子向弧心移动。
电磁压缩：带电粒子在弧柱中的运动，会产生电磁力，使带电粒子相互靠近。
特点：（1）热力集中，12mm不开坡口，变形小。
（2） 电流，电弧仍稳定，可焊箔材、薄板。
（3） 焊接质量好（电弧稳定，Ar保护）
2 真空电子束焊
在真空室，利用电子束将金属加热熔化。
特点：1）能量集中，可达200mm，厚件不开坡口，不变形。
2）真空中焊，不氧化，焊接质量好。
3）电子束大小可调，薄件也可焊。
应用：焊高熔点金属（钨、钼、钽、铌、钛）。
缺点：焊件大小受真空室限制。
3 激光焊
利用激光焊接
主要优点：热量集中，激光可反射、聚焦、改变方向，适于不同位置焊接。
多用焊薄板，细丝。
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