【正文】 ~3mm，焊絲直徑： ，噴嘴直徑： 8~10mm，焊接電流： 175~225A，氬氣流量： 6~10（ L∕ min），電源極性：直流正接，焊接速度： ∕ s，送絲速度： 2mm∕ s，破口形式：不銹鋼 45176。所以焊縫坡口形式就是焊接過(guò)程中重要的工藝參數(shù)之一。 TIG 焊實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 焊時(shí)所用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 材料板厚： 2~3mm，預(yù)熱溫度： 300℃ ， 鎢 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 極直徑： 2~3mm，焊絲直徑： ，噴嘴直徑： 8~10mm，焊接電流： 175~225A，氬氣流量： 6~10（ L∕ min），電源極性：直流正接，焊接速度： ∕ s，送絲速度： 2mm∕ s，破口形式：不開(kāi)坡口。 試驗(yàn)中選用的金相腐蝕液為氯化高鐵鹽酸水溶液：氯化高鐵：鹽酸：水為 30g： 100ml： 50ml，如圖 31 所示，應(yīng)用范圍：不銹鋼、 R4 HK40 等耐熱鋼、銅及銅合金焊件。這些配制 的試劑都有一定的腐蝕作用。檢查焊縫金屬與母材的融合情況，顯露焊接接頭的熔合線的位置。 焊 接接頭金相組織分析，一般先進(jìn)行宏觀分析，再進(jìn)行有針對(duì)性的顯微金相分析。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇 試驗(yàn)中將使用的設(shè)備如圖 2 2 24 所示： 圖 22數(shù)碼金相顯微儀 (XJP6A) 圖 23 P1型金相試樣拋光機(jī) 圖 24 鎢極氬弧焊焊機(jī) 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 本章總結(jié) 1. 焊接方法的選擇，本試驗(yàn)焊接方法選用鎢極氬弧焊（ TIG）焊。此外，還可采用電流衰減方法和逐步提高焊槍的移動(dòng)速度或工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以減少對(duì)熔池的熱輸入來(lái)防止裂紋。填充焊絲在熔池前均勻地向熔池送入，切不可擾亂氬氣氣流。平焊，橫焊或仰焊時(shí)，多采用左焊法。由于鎢極與焊件接觸，可能使鎢極端頭局部熔化而混入焊縫金屬中，造成夾鎢缺陷。這種引弧方法可靠性高，且由于鎢極不與焊件接觸，因而鎢極不致因短路而燒損，同 時(shí)還可防止焊縫因電極材料落入熔池而形成夾鎢等缺陷。下面介紹手工 TIG 焊基本操作技術(shù)。 TIG 焊時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)焊件材料的性質(zhì)與厚度參考現(xiàn)有資料確定適當(dāng)?shù)暮附与娏骱秃附铀俣冗M(jìn)行試焊。一般焊絲直徑大時(shí)送絲速度慢，焊 接電流、焊接速度接頭間隙大時(shí)，送絲速度快。當(dāng)焊接速度過(guò)快時(shí)，焊縫易產(chǎn)生未焊透、氣孔、夾渣和裂紋等缺陷。在一定限度內(nèi)，噴嘴到焊件的距離越短，則保護(hù)效果就越好。反之，焊接電流太小時(shí)，易形成未焊透焊縫。 （ 1） 焊接電流 焊接電流是 TIG 焊的主要參數(shù)。合理的焊接工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證。不同金屬材料所采用的化學(xué)清理劑與清理程序時(shí)不一樣的，可按焊接生產(chǎn)說(shuō)明書(shū)的規(guī)定進(jìn)行。 清除氧化膜 常用的方法有機(jī)械清理和化學(xué)清理兩種，或者兩者聯(lián)合進(jìn)行。 2. TIG 焊焊接工藝 （ 1）．焊前清理 焊前對(duì)焊件及焊絲必須清理干凈，不應(yīng)殘留油污、氧化皮、水分和灰塵等。明弧可見(jiàn)，便于操作。在焊接厚板、高熱導(dǎo)率或高熔點(diǎn)金屬等情況下，也可采用氦氣或氦氬混合氣作保護(hù)氣體。氬弧焊原理如圖 21 所示。它在石油化工、電力、電子、航空航天和食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 表 22 不銹鋼 化學(xué)成分 (Wt.%) 焊絲材料為 Ni基合金（我用的是銅焊絲 HS201），牌號(hào)為 MONEL67，成分如表 23 所示。產(chǎn)生了加工硬化的紫銅經(jīng)550~600℃ 退火，可使塑性完全回復(fù)。K),線膨脹 系數(shù) 17106/℃ ，電阻率（ 20℃ ） 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 2 章 實(shí)驗(yàn)方法設(shè)備與材料 引言 在某些工程結(jié)構(gòu)中，如啤酒生產(chǎn)用的糊化鍋以及電渣熔鑄冷凝器等均出現(xiàn)紫銅與不銹鋼的焊接，這樣可節(jié)約銅材和降低產(chǎn)品成本，因此，對(duì)焊接過(guò)程中紫銅與不銹鋼的化學(xué)成分、組織和性能的變化規(guī)律，以及各種焊接缺陷的形成機(jī)理及影響因素等進(jìn)行過(guò)詳細(xì)研究。 (5)焊接接頭難于與母材金屬等性能 通常兩種不同金屬結(jié)合在一起會(huì)構(gòu)成腐蝕電偶，因而其耐蝕性要比其中任意金屬都低，此外，為了實(shí)現(xiàn)異種金屬的焊接，往往選用塑性好的焊接材料，以避免焊縫金屬開(kāi)裂或脆化，但可能會(huì)降低焊接接頭的強(qiáng)度。因此必須吧熱源的大部分熱量集中到純銅待焊處一側(cè)，以保證兩側(cè)的金屬均勻同步地熔化和凝固。 異種金屬熔焊的主要技術(shù)問(wèn)題： (1)金屬物理性能的不同 當(dāng)兩種線脹系數(shù)差別較大的金屬進(jìn)行焊接時(shí)，將會(huì)造成焊接接頭出現(xiàn)復(fù)雜的高內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)，可能導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，甚至還會(huì)導(dǎo)致焊縫與母材金屬 剝離。兩元素之間的相互作用決定于他們的電子層結(jié)構(gòu)、價(jià)電子數(shù)、原子大小、負(fù)電性以及晶體點(diǎn)陣、點(diǎn)陣常數(shù)諸因素。而為了提高其在不 同腐蝕環(huán)境的耐腐蝕性，對(duì)化學(xué)成分也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。當(dāng)對(duì)耐腐蝕性要求高時(shí)，含鉻量必須達(dá)到 W(Cr)16%以上。常用的銅合金分為黃銅、青銅、白銅 3 大類(lèi)。它在石油化工、電力、電子、航空航天和食品工業(yè)等行業(yè)中得到 廣泛應(yīng)用。 (3)耐蝕性能下降 銅合金的耐蝕性能是依靠鋅、錫 、錳、鎳、鋁等元素的合金化而獲得的，熔焊過(guò)程中這些元素的蒸發(fā)和氧化燒 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 損都會(huì)不同程度地使接頭耐蝕性能下降。 銅及銅合金在熔焊過(guò)程中，由于晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大，雜質(zhì)及有害元素的參入，有益合金元素的氧化、蒸發(fā)等，使接頭性能發(fā)生很大的變化。而且 Cu2O 能與 Cu 形成熔點(diǎn)略低于銅的低熔共晶物，會(huì)導(dǎo)致焊接熱裂紋的產(chǎn)生。采用氬弧焊，必須采用強(qiáng)規(guī)范才能熔化母材，否則需 要高溫預(yù)熱后才能進(jìn)行焊接。銅及銅合金熔焊時(shí)已出現(xiàn)的缺陷主要有 1) 難于熔化及形成。磷雖然也可能與銅形成脆性化合物，但當(dāng)其含量不超過(guò)它在室溫銅中最大溶解度時(shí)，可以為一種良好的脫氧劑。銅及銅合金的種類(lèi)和性能：按化學(xué)成分和表面顏色可將銅及其合金分為純銅、黃銅、青銅及白銅四大類(lèi)別，工業(yè)純銅中常見(jiàn)的雜質(zhì)元素有氧、硫、鉛、砷及磷等。由奧氏體和少量的鐵素體構(gòu)成的焊縫組織比單相奧氏體組織的抗裂性能好。這是因?yàn)椋?1) 奧氏體不銹鋼的熱導(dǎo)率小和線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻下，接頭在冷卻過(guò)程中易形成較大的拉應(yīng)力； 2) 奧氏體不銹鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 強(qiáng)的柱狀晶組織，促使形成晶間液膜； 3) 奧氏體鋼焊縫的合金成分組織復(fù)雜， S、 P、 Sn 和 Pb 等雜質(zhì)元素或者 Si、 Nb 等有線溶解度元素都可能形成低熔點(diǎn)共晶液膜，導(dǎo)致產(chǎn)生熱裂紋。焊縫中心部位也會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕，其主要原因是 Cr 和 Mo 的偏析。 2) 雙相不銹鋼中含有 Mo 元素， Cr 含量也很高，耐點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂缺乏起始點(diǎn)。不銹鋼的腐蝕形式主要有均勻腐蝕和局部腐蝕，局部腐蝕包括晶間腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。 本文在對(duì)異種材料焊接（銅與不銹鋼的焊接）選用的焊接方法為鎢極氬弧焊（ TIG）焊進(jìn)行研究與討論，并得出在何種參數(shù)下形成的焊接接頭強(qiáng)度及性能更加優(yōu)質(zhì)，其結(jié)果對(duì)異種材料焊接接頭質(zhì)量及成型有著重要的意義。 異種金屬焊接復(fù)合構(gòu)件的特點(diǎn)是：能夠最大限度地利用材料的各自優(yōu)點(diǎn)， 受 到“物盡其用”的效果。異種金屬材料的焊接技術(shù)已逐步被熟練掌握并廣泛應(yīng)用到化學(xué)工程、航空航天、造船、核工程、異種材料等各個(gè)領(lǐng)域，如航天發(fā)射架裝置、齒輪輪齒與輪輻材料的鏈接等應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 紫銅； 不銹 鋼； 焊接工藝 ； 金相分析 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract This paper studies in copper and stainless steel welding technology, Namely dissimilar material of welding technology research for the dissimilar materials copper and stainless steel welding to provide the theoretical foundation and experimental basis. The mainly welding processec is tungsten inert gas arc welding (TIG)welding. Stainless steel and copper alloy containing elements (Ni, Si, V) and impurities (O, S, P), in the welding process in the formation of lowmeltingeutectic and brittle pounds, severely weakening the metal in the temperature of crystallization binding force. thermal conductivity of copper due to greater than stainless steel, to use highpower heat, the heataffected zone width, the larger joints under stress, thermal weld cracks easily. seam zone near the side of easy to produce stainless steel Crack infiltration, which is caused by the liquid steel with copper on infiltration and the tensile stress. Through welding inspection, we can see that Weld has a good performance, the metallographic examination, the internal anization of uniform weld。 不銹鋼及銅中含有合金元素 (Ni， Si， V)和雜質(zhì) (O， S， P)，在焊接過(guò)程中易形成各種低熔點(diǎn)共晶體和脆性化合物，嚴(yán)重削弱了金屬在高溫時(shí)的晶間結(jié)合力。 主要采用的焊接方法為鎢極氬弧焊 (TIG)焊。 通過(guò)焊接檢驗(yàn)可知 ，焊縫具有良好的性能；經(jīng)金相檢驗(yàn)，焊縫內(nèi)部組織均勻；紫銅和紫銅熔合區(qū)過(guò)渡均勻，結(jié)合良好；紫銅與碳鋼熔合線平直，無(wú)孔洞，且 Cu 和 Fe 相互之間有一定程度擴(kuò)散，熔合區(qū)為冶金結(jié)合。 metallographic analysis 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目錄 摘 要 ............................................................... I Abstract ................................................................... II 第 1 章 緒 論 ...............................................................1 課題研究的目的及意義 ......................................... 1 不銹鋼、銅的焊接性分析 ....................................... 1 銅和不銹鋼在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 ................................ 5 銅及其合金材料在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域 ............. 5 不銹鋼材料在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域 ................. 5 異種金屬材料焊接存在的技術(shù)問(wèn)題及缺陷 ........................ 6 本章的主要研究?jī)?nèi)容 .......................................... 7 第 2 章 實(shí)驗(yàn)方法設(shè)備與材料 ................................................ 8 引言 ........................................................ 8 試材料選擇 .................................................. 8 焊接方法及設(shè)備的選擇 ....................................... 9 焊接方法的選擇及工藝 ................................... 9 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇 ..