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1、項目二 熱加工工藝,任務,3,焊接工藝,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,項目二 熱加工工藝,任務,2,鍛壓工藝,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,項目二 熱加工工藝,任務,2,鍛壓工藝,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,金屬材料熱處理與加工應用,緒 論,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五
2、級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三
3、級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,手 段,原 理,產品,鍛造,外力：沖擊力,/,壓力,塑性變形,原材料、毛坯或零件,鑄造,液態(tài)金屬澆入型腔,冷卻凝固,毛坯或零件,焊接,加熱或加壓,原子的結合與擴散,不可拆接頭,一、概述,公元前,3000,多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技
4、術。公元前,2000,多年中國的殷朝采用鑄焊制造兵器。公元前,200,年前，中國已經掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。,1801,年，英國的,Sir Humphrey Davies,發(fā)現(xiàn)兩碳極間產生的電弧。,1836,年，,Edmund Davy,發(fā)現(xiàn)乙炔氣,(Acetylene),。這兩項發(fā)明被譽為現(xiàn)代焊接技術的基礎。,大約,1912,年 美國福特汽車公司為了生產著名的,T,型汽車，在自己工廠的實驗室里完成了現(xiàn)代焊接工藝。,焊接,1.,實質,通過焊接使焊件達到了原子結合，從而將原來分開的物體構成一個整體，這是任何其它連接形式所不具備的。,2.,特點,節(jié)約材料與工時，減輕結構的質量；焊接接頭的
5、致密性好，可以制造密封容量，以及雙金屬結構；生產率高，便于機械化、自動化生產；但焊接接頭組織性能不均勻，易產生焊接應力、變形及焊接缺陷。,通過,加熱或加壓,，或兩者并用，并且用或不用填充金屬，使焊件間達到原子結合,（永久性聯(lián)結）,的一種加工方法。,應用,制造金屬結構件；,制造機器零件和工具；,修復。,種類,焊接,熔焊,壓焊,（固相焊）,釬焊,電弧焊,等離子,弧焊,電渣焊,氣體,保護焊,氣焊,手弧焊,埋弧焊,CO2,氣體,保護焊,氬弧焊,氫原子焊,電阻焊,摩擦焊,超聲波焊,電焊,縫焊,對焊,方法,壓力焊,摩擦焊,超聲波焊,爆炸焊,擴散焊,高頻焊,釬焊,軟釬焊,硬釬焊,熔,焊,電弧焊,電渣焊,等離
6、子弧焊,電子束焊,激光焊,手弧焊,氣體保護焊,埋弧焊,電阻焊,二、電弧焊,利用電弧的熱量，使金屬熔化而進行焊接的一種焊接方法。,正極,負極,焊條電弧焊，又稱為“手工電弧焊”；是利用焊條和工件間的電弧熱，將工件和焊條熔化而進行焊接的方法。,特點,：,設備簡單、操作靈活,，適用于,全位置焊接,。,材料適應性廣,，適于焊接高強度鋼、鑄鋼、鑄鐵和非鐵金屬，其焊接接頭強度和母材接近，是焊接生產中應用,最為廣泛,的焊接方法。,二、電弧焊,面罩,手套,腳套,手錘,鋼刷,母材被焊的工,件或者基體金屬。,接頭,兩個工件,連接處。,（一）焊接電弧,由焊接電源供給，在,電極與工件之間的,氣體介質中 產生強烈持,久的
7、放電現(xiàn)象。,電弧放電電壓最低，電流最大，溫度最高，發(fā)光最強。將電弧放電用作焊接熱源，,既安全，加熱效率也高,。,向外發(fā)射電子的部分，熱量占,36%,，溫度約為,2400 K,。,位于陽極區(qū)和陰極區(qū)之間的氣體空間區(qū)域，中心溫度達,6000K 8000K,。,接收電子的部位，熱量占,43%,，溫度約為,2600 K,；,（一）焊接電弧,由于電弧產生的熱量在陽極和陰極上有一定的差異，,在使用直流電焊機焊接時，有兩種接線方法：,直流正接：,焊件接正極，焊條接負極（厚板、酸性焊條）,直流負接：,焊件接負極，焊條接正極（薄板、堿性低氫焊,條、低合金鋼和鋁合金）,（二）焊接冶金過程,指在熔化焊接過程中所發(fā)生
8、的“氣體-熔渣-金屬”之間的物理、化學變化，熔化金屬的結晶凝固，以及由于焊接熱循環(huán)造成的焊接熱影響區(qū)內金屬的組織和性能的變化。,特點：,同一時間各點溫度不同。同一點在不同時間的溫度不同。,各點加熱冷卻速度不同,加熱冷卻速度快，易變形、應力、裂紋。,1.,焊接工件溫度的變化與分布,總之，焊縫的形成是一次,冶金過程,，焊縫附近區(qū)域金屬相當于受到一次不同區(qū)域的熱處理，必然會產生相應的組織和性能的變化。,離焊縫越遠，被加熱達到的峰值溫度越低。,3.,熱影響區(qū),4.,母材,1.,焊縫金屬；,2.,熔合區(qū),2.,焊接接頭的組織與性能,熔焊熱源的高溫集中融化焊縫區(qū)金,屬，并向工件金屬傳導熱量，必然,引起焊縫
9、及附近區(qū)域金屬的組織和,性能發(fā)生變化。,焊縫區(qū),在焊接接頭橫截面上測量的焊縫金屬的區(qū)域。,熱影響區(qū),-,受焊接熱循環(huán)的影響，焊縫附近的母材因焊接熱作用發(fā)生。,熱影響區(qū)中的,過熱區(qū),，對焊接接頭有不利影響，應使之盡可能減小,。,正火區(qū),，加熱時金屬發(fā)生重結晶，得到均勻而細小的組織，性能優(yōu)于母材。,部分相變區(qū),比正火區(qū)稍差些。,熔合區(qū),是焊縫與基體金屬的交界區(qū)。成分不均，組織為粗大的過熱組織或淬硬組織，是焊接接頭中的最差的部位。在,低碳鋼焊接接頭,中，熔合區(qū)很窄，但因強度、塑性和韌性都下降，而且此處接頭斷面變化，引起應力集中，在很大程度上決定焊接接頭的性能。,組織或性能,變化,的區(qū)域,2.,焊接接
10、頭的組織與性能,2.,焊接接頭的組織與性能,焊縫熱影響區(qū),2.,焊接接頭的組織與性能,焊接熱影響區(qū)的大小、組織和性能取決于,焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式和焊后冷卻速度,。,同一焊接方法，不同焊接參數(shù)，熱影響區(qū)大小也不同。在保證焊接質量條件下，,增加焊速或減小焊接電流,都能減小熱影響區(qū),。,3.,改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法,焊接接頭上塑性和韌性最低的區(qū)域在熔合區(qū)和過熱區(qū)，是焊接接頭中,最薄弱的部位,，它們往往成為裂紋發(fā)源地。,產生原因：,粗大的過熱組織所造成,改善焊接接頭組織和性能的,主要措施,有：,（,1,）盡量選擇低碳且硫、磷含量低的鋼材作為焊接結構材料。,（,2,）使熱影響區(qū)的冷卻速
11、度適當。,（,3,）采用多層焊，利用后層對前層的回火作用，使前層的組織和性能得到改善。,（,4,）進行焊后熱處理。,（三）焊條,（,1,）焊芯：起,導電和填充金屬,作用。,（,2,）藥皮：保證,焊接順利進行并使焊縫具有一定的化學成分和力學性能,（物理冶金作用）,。,焊條由心部的金屬,焊芯,和表面,藥皮,涂層組成,1.,焊芯,是組成焊縫的主要材料,。,材料,：碳素鋼絲、合金鋼絲、不銹鋼絲。,元素,：,C,、,Si,含量較低，,S,、,P0.03%,。,牌號,：,H08 H08A H08E,C%=0.08%,，,H-,焊接用鋼絲，,A-,高級優(yōu)質鋼，,E-,特級優(yōu)質鋼。,鋼芯直徑即焊條直徑，焊條直
12、徑最小,1.6mm,，最大為,8mm,。,3.2,5mm,最為常用。,2.,藥皮,主要作用,是：穩(wěn)定電弧、防止空氣侵入焊縫，對熔池脫氧和添加合金元素，以保證焊縫的化學成分和力學性能。,3.,焊條的分類和編號,種類,：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條及焊絲、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條等七大類。,焊條型號：,國家統(tǒng)一標準,中的焊條代號,GB5117-85,。如,E4303,、,E5016,等。,E,：代表焊條；,前兩位（,43,）,：代表焊縫金屬的抗拉強度；,第三位（,0,）,：代表焊接位置（“,0”,或“,1”,代表全位置焊接，“,2”,表示適用于平焊及平角焊，“,4”
13、,表示適用于立向下焊）,第三位和第四位組合：,表示電源種類和藥皮類型。,03,鈦鈣型藥皮，交直流；,15,低氫鈉型藥皮，直流反接；,16,低氫鉀型藥皮，交直流反接。,3.,焊條的分類和編號,焊條牌號,是,焊條行業(yè),統(tǒng)一的焊條代號。,表示方法：,一個大寫字母,+,三位數(shù)字,1,、,一個大寫字母,代表焊條的大類，如,J,、,A,、,Z,等；,2,、后面,三位數(shù)字,分別代表：,前兩位,代表焊縫的最低抗拉強度等級。,后一位,數(shù)字代表，該焊條的藥皮類型和電源種類。,以結構鋼焊條為例：,422,其中：,結構鋼焊條,42,焊縫金屬抗拉強度大于等于,a,藥皮類型（鈦鈣型）和電源種類（交直流）,3.,焊條的分類
14、和編號,焊條還可按,熔渣的性質,分為酸性焊條,（酸性氧化物為主）,和堿性焊條,（堿性氧化物和螢石,CaF,2,為主）,。,酸性焊條,優(yōu)點,：,工藝性能較好，一般交直流兩用。適用各種電源，操作性較好，電弧穩(wěn)定，成本低；,缺點,：,焊縫抗裂性能較差，塑、韌性稍差，滲合金作用弱，故,不宜焊接承受動載荷和要求高強度的重要結構件,。,堿性焊條,優(yōu)點,：,抗裂性能較好，一般直流專用。焊縫塑、韌性好，抗沖擊能力強；,缺點,：,工藝性能較差，操作性差，電弧不夠穩(wěn)定，價格較高，故,只適合焊接重要結構件,。,4.,焊條選用,總的原則是,“,同合金，等強度,”,。,等強度原則,：低碳鋼和普通低合金鋼構件，一般都要求
15、焊縫金屬與母材等強度，因此可根據鋼材強度等級來選用相應的焊條。,同一強度等級的酸性焊條和堿性焊條的選用。主要應考慮：,焊接件的結構形狀、鋼板厚度、載荷性質和抗裂性能而定,。,低碳鋼與低合金結構鋼焊接，可按某一種鋼接頭中,強度較低的鋼材,來選用焊接材料，按,較高一側,選工藝,.,鑄鋼含碳量較高，剛度大，結構復雜，通常選,堿性焊條,，且采取,必要的工藝措施,進行焊接。,焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應選用,相應的專用焊條,。,（四）焊接應力與變形,1.,焊接應力與變形產生的原因：,焊接是一個不平衡加熱過程，因此,不均勻加熱以及不均勻冷卻,是產生焊接應力和變形的根本原因。,焊接過程的加熱
16、和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。,受熱不均勻,+,熔敷金屬收縮,內應力,+,形狀尺寸變化,2.,焊接應力與變形的危害,工件焊接后產生變形和應力對結構的制造和使用會產,生不利影響。,焊接殘余應力：,（,1,）增加內應力,降低承載力，造成脆斷,。,（,2,）應力腐蝕現(xiàn)象加劇,減少焊件使用期限，產生裂紋而報廢。,（,3,）應力衰減,增大變形,使構件尺寸不穩(wěn)定,。,焊接變形,：,尺寸,不合要求,組裝困難，間隙不一致；,形狀,變化,產生附加應力，降低承載力。,3.,減小焊接應力的措施,（,1,）選用塑性好的材料；,（,2,）合理布置焊縫；避免焊縫交叉、避免焊縫截面過大、過長；,（,3,）合理安排焊接次序；焊前預熱、小能量焊接方法和錘擊焊縫等方法均可減小應力；,（,4,）重要的焊件，采用焊后去應力退火及時消除應力。,焊接次序對焊接應力的影響,4.,焊接變形的防止與消除,（,1,）基本變形形式,縱橫向受拉應力,橫向收縮不均勻,縱向收縮不均勻,橫縱向收縮不均勻,薄板厚度方向失穩(wěn),4.,焊接變形的防止與消除,（,2,）焊接變形的防止方法,1,）當對焊縫的變形有較高限定時，結構設計采用,對
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