【正文】 焊接人 免費(fèi)下載 第三章 熔化焊接頭組織與性能 焊接接頭具有與母材不同的特點(diǎn) ①兩種以上金屬在高溫下混合且伴隨各種化學(xué)冶金反應(yīng)，使焊縫金屬和母材成分、組織、性能發(fā)生很大變化 ②熱影響區(qū)發(fā)生組織變化 ③化學(xué)冶金不均勻，造成接頭成分不均勻，存在偏析與性能差異 ④焊接熱效應(yīng)不均勻，造成組織梯度 焊接人 免費(fèi)下載 一、焊縫金屬的結(jié)晶 結(jié)晶特點(diǎn) （與鑄造結(jié)晶相似，但有自己特點(diǎn)） (1)加熱溫度高，冷卻速度快 (2)熱源移動，結(jié)晶連續(xù)進(jìn)行且隨熔池前進(jìn) (3)熔池中溫度不均勻性大，中心過熱 (4)熔池原始成分不均勻 (存在時間短，來不及均勻 ) 焊接人 免費(fèi)下載 焊縫金屬凝固過程 非均勻形核，依靠現(xiàn)成表面：①懸浮質(zhì)點(diǎn)（一般作用不大），②熔合區(qū)加熱到半熔化狀態(tài)基體金屬的晶粒表面 開始結(jié)晶時，從靠近熔合線處的母材晶粒上 聯(lián)生長大 焊接人 免費(fèi)下載 優(yōu)先生長的方向與散熱最快的方向一致時，有利于生長，形成粗大的柱狀晶。 類比于鑄造縮孔采用冒口消除。 焊接人 免費(fèi)下載 氣泡上浮條件 氣泡上浮能力與氣泡和現(xiàn)存表面接觸角有關(guān)。 產(chǎn)生結(jié)晶裂紋原因：①液態(tài)薄膜 ②拉伸應(yīng)力 液態(tài)薄膜 — 根本原因 拉伸應(yīng)力 — 必要條件 焊接人 免費(fèi)下載 二、焊接結(jié)晶裂紋的影響因素 1）冶金因素 ①結(jié)晶溫度區(qū)間 ：合金狀態(tài)圖脆性溫度區(qū)的大小隨著該合金的整個結(jié)晶溫度區(qū)間的增加而增加。液化裂紋屬于晶間開裂性質(zhì)，裂紋斷口呈典型的晶間開裂特征。 (搶時間 ) 目的：消除殘余應(yīng)力，消除擴(kuò)散 H，改善組織 焊接人 免費(fèi)下載 第四節(jié) 焊接再熱裂紋 焊后再加熱 ,消除應(yīng)力退火，高溫工作時 500~600℃ 過程中產(chǎn)生裂紋稱再熱裂紋。另外，焊前的準(zhǔn)備工作量較大，對焊件坡口加工、接縫裝配均勻性等要求較高。 電子束焊一般不加填充金屬，如要求焊縫有突出表面的堆高可在接縫預(yù)加墊片。 實(shí)現(xiàn)深熔焊 ①表面金屬短時升至沸點(diǎn)，金屬熔化、氣化 ②蒸汽一定速度離開熔池，反作用力使熔池凹陷，在激光束光斑下產(chǎn)生小凹坑 ③凹坑處繼續(xù)加熱氣化， 小凹坑進(jìn)一步加深，另一方面將熔化金屬擠向熔池四周 ④上述過程不斷進(jìn)行，形成細(xì)長的孔洞。 濕潤角能否為 0？ 釬料的毛細(xì)填縫能力 釬焊時，要求液態(tài)釬料盡可能填滿釬縫的全部間隙。 C下熔化，并分解成硼酐和偏硼酸鈉： Na2B4O7→B2O3+2NaBO2 。 ? B A C 焊接人 免費(fèi)下載 （２）釬料為合金系時，是否形成化合物不但與狀態(tài)圖有關(guān)，還取決于組分濃度及木材親和力 如一組分能與母材形成化合物，但親和力小于釬料基體與母材親和力，即使?jié)舛雀咭膊恍纬苫衔? 一組分能與母材形成化合物，且與母材親和力遠(yuǎn)大于釬料基體與母材親和力，即使?jié)舛鹊鸵踩菀仔纬苫衔? 焊接人 免費(fèi)下載 第六節(jié) 釬料、釬劑及其選用 一、釬料及其選用 釬料的基本要求（一般要求） 合適熔點(diǎn)，其液相線溫度低于母材固相線 4050℃ 在釬料溫度下具有良好濕潤作用，充分填隙 與母材的物理化學(xué)作用應(yīng)保證形成牢固結(jié)合 成分穩(wěn)定，燒損盡量少 滿足釬焊接頭物理化學(xué)及力學(xué)性能 焊接人 免費(fèi)下載 二、釬劑及其選用 作用： （ 1）去氧化膜 （ 2）表面活性作用，既改善濕潤能力 （ 3）保護(hù)母材及釬料在加熱過程中不被進(jìn)一步氧化 組成 ： 基質(zhì)：決定釬劑熔點(diǎn)，且是釬劑其它組分的溶劑 去膜劑： 活性劑： 各組分作用不是單一的，而是共同起三方面作用的 焊接人 免費(fèi)下載 要求： （ 1）具備足夠去膜能力 （ 2）熔化溫度及最低活性溫度，稍低于釬料熔化溫度 （ 3）足夠濕潤能力，活性溫度范圍覆蓋整個釬料溫度 活性溫度：釬劑穩(wěn)定有效發(fā)揮去膜能力的溫度 （ 4）良好的熱穩(wěn)定性，不能分解 （ 5）腐蝕性小，易清除 ?軟釬劑（ 450℃ 以下釬焊用的釬劑）較少 ?硬釬劑（大部分） 硼砂、硼酸及其混合物：活性溫度高于 800℃ ，殘渣難清除。 焊接人 免費(fèi)下載 第七節(jié) 釬焊工藝及釬接接頭質(zhì)量控制 一、釬焊工藝程序 1）表面處理 2）裝備接頭及固定 3）釬料和釬劑的位置選擇及預(yù)置（便于釬料填縫） 4）釬焊（溫度、升溫速度、冷卻速度） 5）釬焊后清洗（清洗腐蝕性釬劑殘留物） 二、釬焊接頭裝配形式與間隙 接頭形式 1）搭接接頭 （基本形式） 通常通過增加搭接面積可保證接頭達(dá)到與焊件相匹配的承載能力。 T1釬焊時，組成為 固相 +液相 ， 液相流走，剩余固相 溶析 ?措施：較高溫度釬焊（ T2以上） ② T2以上溫度釬焊，如升溫速度太慢，先熔化部分填縫流走，剩余部分熔化溫度提高，也可能產(chǎn)生溶析 ?措施：適當(dāng)提高升溫速度 A B 釬料另一組元 a T1 T2 焊接人 免費(fèi)下載 溶蝕 釬焊時，在釬料安置處母材向釬料中過度溶解所造成的 溶蝕 溶穿 一般過共晶釬料時可能性較大 AlSi釬料釬焊 Al合金時 ①過共晶釬料時 釬焊時，低熔點(diǎn)部分先流走，余下高熔點(diǎn)部分較多。 焊接人 免費(fèi)下載 晶間滲入（略，前面已講） 母材自裂 釬焊過程中，在應(yīng)力作用下， 被液態(tài)釬料濕潤過 的地方，發(fā)生的一種開裂。 必須在高溫下施加壓力，使顯微凸出部分塑性變形，同時氧化膜破壞，實(shí)際緊密接觸面積增加。 ② 高活性金屬（ Mg）將鋁表面氧化膜還原。 焊接人 免費(fèi)下載 三、影響擴(kuò)散連接質(zhì)量的因素 表面狀態(tài) ①清潔問題：去除氧化膜，盡量避免采用機(jī)械方法，因產(chǎn)生加工硬化層，阻礙微觀塑性變形。（ 90~95%） 剩余部分演變?yōu)榭锥础? （捶擊、劃痕、冷作硬化的焊件、加熱不均勻件等易產(chǎn)生顯微裂紋） 預(yù)防措施： ①退火代替淬火 （去應(yīng)力） ②冷作 硬化的焊件先退火（去應(yīng)力） ③降低接頭的剛性，使接頭加熱冷卻時能自由膨脹和收縮 （降低拘束應(yīng)力） ④降低加熱速度，盡量采用均勻加熱 （降低熱應(yīng)力） 焊接人 免費(fèi)下載 第七章 擴(kuò)散連接 待連接工件緊壓在一起，在真空或保護(hù)性氣氛下加熱至母材熔點(diǎn)以下溫度，對其施加壓力，使兩連接面微觀凸凹不平處產(chǎn)生微觀塑性變形達(dá)到緊密接觸，再經(jīng)保溫，原子擴(kuò)散而形成牢固冶金結(jié)合的一種連接方式。 ②共晶釬料時 釬料在固定溫度下溶解，而后鋪展填縫，母材來不及向釬料堆積處溶解，溶蝕可能性小。 焊接人 免費(fèi)下載 2）對接接頭 3） T型接頭 強(qiáng)度太低，一般不使用 裝配間隙 通過影響釬料的毛細(xì)填縫過程、釬劑殘渣及氣體的排出、母材與釬料的互擴(kuò)散過程以及釬縫合金層受力時塑性流動的機(jī)械約束作用而對釬接接頭性能產(chǎn)生影響。 焊接人 免費(fèi)下載 ?鋁合金用釬劑 （由于鋁合金表面氧化膜致密且穩(wěn)定，需用專門釬劑） ①鋁用軟釬劑 （釬焊溫度低）易喪失活性，但殘渣腐蝕性低 ：含大量重金屬（ Zn、 Sn）等的氯化物 ZnCl SnCl2等，這些氯鹽加熱時滲過氧化膜裂縫，破壞其結(jié)合進(jìn)而發(fā)生反應(yīng)，析出 Zn、 Sn等，從而提高釬料的濕潤能力。因此，其去膜機(jī)制是典型的溶解去膜機(jī)制。 釬接接頭要保證小的間隙。 釬焊接頭的形成包括兩個過程： ⑴ 釬料熔化和流入 、 填充接頭間歇形成釬料充滿焊縫的過程； ⑵ 液態(tài)釬料與釬焊金屬相互作用 。 五、高能密度焊 電子束焊 焊接熱源功率密度（單位時間、單位面積上的能量）高， ?105 W/cm2 電子束焊、激光焊、等離子弧焊 特點(diǎn)： ① 能實(shí)現(xiàn)深熔焊接 ② 一般不使用填充材料 焊接人 免費(fèi)下載 (2)電子束焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 ① 焊縫純度高：真空，保護(hù)效果好，避免氮化、氧化等，焊縫質(zhì)量高。 ? 難以焊接 Al、 Ti等氧化性極強(qiáng)金屬及合金。應(yīng)力松弛導(dǎo)致的變形集中于晶界。 很難消除，只能采用熔點(diǎn)低于晶間液膜的焊縫金屬，滲入過熱區(qū)的液化裂紋中起愈合作用 焊接人 免費(fèi)下載 焊接人 免費(fèi)下載 焊縫金屬中存在很多高密度的位錯，在高溫和應(yīng)力的共同作用下，位錯極易運(yùn)動，在不同平面上運(yùn)動的刃型位錯遇到障礙時可能發(fā)生攀移，由原來的水平組合變成后來的垂直組合，即形成“位錯壁”就是多邊化現(xiàn)象。共晶點(diǎn)、裂紋傾向最小。 ①凝固速度： 凝固速度 大，不利于浮出，易產(chǎn)生氣孔 ②液態(tài)金屬粘度：粘度大，氣泡上浮阻力大， 易產(chǎn)生氣孔 ③液態(tài)金屬密度：密度小，氣泡上浮速度小， 易產(chǎn)生氣孔 ④氣泡尺寸：氣泡尺寸越大，越有利于浮出 原始?xì)怏w不足以使氣泡尺寸增大，產(chǎn)生氣孔可能性大 原始?xì)怏w數(shù)量很多 ? 氣泡半徑大 ? 完全浮出 ? 不產(chǎn)生氣孔 焊接人 免費(fèi)下載 二、氣孔類型及其成因 分類 根據(jù)形態(tài)：球狀氣孔、條蟲狀氣孔 根據(jù)分布：孤立狀氣孔、均布狀氣孔 根據(jù)來源：析出型氣孔、反應(yīng)型氣孔 析出型氣孔 熔池金屬凝固時氣體的溶解度突然降低所產(chǎn)生 平衡凝固時： H在 Al 中 H在 Fe中 25ml/100g降至 8ml/100g 鋁比鋼鐵更容易產(chǎn)生氫氣孔。 焊接人 免費(fèi)下載 (2)微觀偏析 晶界、晶內(nèi)的亞晶和樹枝晶之間存在不同程度的顯微偏析。 隨著成分過冷的進(jìn)一步加大，樹枝晶生長的方式逐漸占主導(dǎo)地位，在到達(dá)熔池尾端結(jié)束凝固時，成分過冷度最大，有可能形成等軸樹枝晶區(qū)。 (SiO2)+[Fe] ? [FeO]+[Si] ，若熔渣 B2?，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行， 增 Si (MnO)+[Fe] ? [FeO]+[Mn] ，若熔渣 B2?，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行， 增 Mn (2)影響 FeO分配 若熔渣 B2?， FeO易于集中于熔渣中 若熔渣 B2?， FeO易向金屬中分配 焊接人 免費(fèi)下載 (4)影響控 [H]作用 CaF2+SiO2 ?CaSiO3+SiF4 (1) SiF4+H ?SiF+HF (2) SiF4+H2O ?SiO2+HF (3) 若熔渣 B2?，反應(yīng) (1)有利于向右進(jìn)行，有利于 控 [H]反應(yīng) (3)影響 S分配 除 S反應(yīng)生成物 FeS呈酸性 若熔渣 B2? ? S 易向熔渣中分配 焊接人 免費(fèi)下載 第三節(jié) 焊接化學(xué)冶金反應(yīng) 一、焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn) “氣體 熔渣 熔融金屬”之間產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng) 焊接冶金分區(qū)、連續(xù)進(jìn)行 藥皮焊條焊接冶金反應(yīng)分為三區(qū)：藥皮反應(yīng)區(qū)，熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū) 熔化極氣體保護(hù)焊：熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū) 分開，而又連續(xù) 超高溫特征，有利于冶金反應(yīng)強(qiáng)烈進(jìn)行 焊接冶金反應(yīng)的界面大，可促使冶金反應(yīng)充分進(jìn)行 焊接反應(yīng)過程短，不利于達(dá)到平衡狀態(tài) 熔池中對流和攪拌現(xiàn)象，有利于熔池成分均勻化和冶金反應(yīng)進(jìn)行 焊接人 免費(fèi)下