⑴ 铸铁的焊接方法有几种
铸铁的焊接方法有三种:
1、热焊法
焊前把铸件预热到600~700℃,焊接过程保持在400℃以上,焊后缓慢冷却至室温。采用热焊法可有效减小焊接接头的温差,从而减小应力,同时还可以改善铸件的塑性,防止出现白口组织和裂纹。
2、冷焊法
焊前不对工件进行预热,或预热温度不超过300℃。常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊,根据铸铁工件的要求,可选用不同的铸铁焊条。如补焊一般灰铸铁零件非加工面选用Z100焊条。
3、加热减应焊法
不事先加热焊件,在施焊前和施焊中加热焊件的“加热减应区”,使其不阻碍焊缝的收缩,从而减少内应力,避免产生裂纹。
(1)铸造焊接用的什么电弧扩展阅读
注意事项
1、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。应采取短弧,特别是低氢焊条,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。
2、焊接速度
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。
3、焊丝选用的要点
焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部件的质量要求、焊接施工条件(板厚、坡口形状、焊接位置、焊接条件、焊后热处理及焊接操作等待)、成本等综合考虑。
⑵ 铸铁件如何焊接,采用哪种焊接方式哪种焊条具体操作过程是什么可以的话请举例说明。
铸铁零件的常用焊接方法
由于铸铁的一些优点,在汽车制造材料中占有很大的比重。铸铁零件大多是加工精度高、价格昂贵的基础零件,如气缸体、气缸盖、变速器壳体等。铸铁零件在制造及使用过程中,经常会出现裂纹、气孔、损坏等情况。据统计,汽车在正常使用情况下,这类零件达到磨损极限时,其尺寸变化只有0.08%~0.40%,质量损失只有0.1%~1.8%,此时将零件报废,无疑是非常浪费的。因此,研究和利用先进的修理经验,合理地修复铸铁零件是十分必要地。焊接就是一种非常有效地修复铸铁零件的方法。
铸铁含炭量高、杂质多,并具有塑性低、焊接性差、对冷却速度敏感等特性,焊补后容易出现白口组织和产生裂纹。为改善铸铁零件的焊补质量,可采取以下方法。
1.热焊法
焊前将工件整体或局部预热到600~700℃,补焊过程中不低于400℃,焊后缓慢冷却至室温。采用热焊法可有效减小焊接接头的温差,从而减小应力,同时还可以改善铸件的塑性,防止出现白口组织和裂纹。
常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊。气焊常用铸铁气焊丝,如HS401或HS402,配用焊剂CJ201,以去除氧化物。气焊预热方法适于补焊中小型薄壁零件。焊条电弧焊选用铸铁芯铸铁焊条Z248或钢芯铸铁焊条Z208,此法主要用于补焊厚度较大(大于10mm )的铸铁零件。
热焊法的焊接设备主要有加热炉、焊炬、电炉(油炉或地炉)等,焊接工艺如下:
1)焊前准备和预热:清除缺陷周围的油污和氧化皮,露出基体的金属光泽:开坡口,一般坡口深度为焊件壁厚的2/3,角度为70°~120°;将焊件放入炉中缓慢加热至600~700℃(不可超过700℃)。
2)施焊:采用中性焰或弱碳化焰(施焊过程中不要使铁水流向一侧),待基体金属熔透后,再熔入焊条金属;发现熔池中出现白亮点时,停止填入焊条金属,加入适量焊剂,用焊条将杂物剔除后再继续施焊;为得到平整的焊缝,焊接后的焊缝应稍高出铸铁件表面,并将溢在焊缝外的熔渣重新熔化,待降温到半熔化状态时,用焊丝沿铸件表面将高出部分刮平。
3)焊后冷却:一般应随炉缓慢冷却至室温(一般需48h以上),也可用石棉布(板)或炭灰覆盖,使焊缝形成均匀的组织,同时防止产生裂纹。
2.冷焊法
此方法是焊前不对工件进行预热,或预热温度不超过300℃。常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊。根据铸铁工件的要求,可选用不同的铸铁焊条,如补焊一般灰铸铁零件非加工面选用Z100焊条,补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁零件选用Zll6或Z117焊条。
冷焊法的焊接设备为普通的电弧焊设备,焊接工艺如下:
1)焊前准备:清除焊修表面的油污及杂质,使其露出基体的金属光泽:如果存在裂纹,应在裂纹两端各钻一个止裂孔,以免施焊时裂纹延伸;沿裂纹开出坡口,其型式和大小由焊修部位的厚度和工艺要求而定。如果是大型铸件,还可以在焊缝处拧上一定数量的螺钉,使接头得到加强。螺钉直径一般不超过16mm(如果壁厚小于15mm,则螺钉直径应小于或等于6mm ),螺钉的数量可按断面面积计算,即螺钉的总断面面积不大于铸件裂纹断面面积的25%,且这些螺钉应均匀分布在裂纹两边。
2)焊修规范的选择:焊条直径由焊修部位的厚度确定,一般应尽量选用小直径的焊条,以减少输入焊件的热量:在保证焊条金属与基体熔合的情况下,焊修电流也应尽量选用小的,以免焊件温度过高产生应力;电弧长度一般是焊条直径的0.5~1.1倍,以保证燃烧稳定:如果采用直流电源,则一般选焊件为负极,以免焊件受热,温度过高。
3)操作工艺要求:一般应遵循“先内后外(先孔内,后机体外侧,再后机体上平面)、短段、断续、分散焊、多层多道(第一层焊完后,用砂轮在整个焊缝上磨去一些焊肉,检查确实不存在气孔、裂纹后再焊第二层;每层先从坡口两侧焊起,后焊中间)、小电流、锤击焊缝”的原则。
①将整条焊缝分成若干小段,不可连续施焊,每段长度视焊件厚度而定,一般在10~50mm:每段焊完后,应冷却至室温再焊下一段:每个小焊波不要横跨到坡口两侧,这样有利于未焊部分自由收缩,并避免电弧在坡口两侧停留太久。
②焊后金属温度在800℃左右时,应锤击焊缝,使其表面呈麻点状,以松弛焊接应力,清除裂纹和气孔:温度低于300℃时不能再锤击,以免产生冷脆裂纹。
③施焊中以直线划小圈式运条手法为佳,焊缝应与母材呈圆滑过渡,以利于焊缝应力走向。
3.加热减应焊法
此方法是不事先加热焊件,而在施焊前和施焊中加热焊件的“加热减应区”,使其不阻碍焊缝的收缩,从而减少内应力,避免产生裂纹。加热减应区可选取一处或多处,其选取原则为:
1)应是阻碍焊缝膨胀的部位。当该部位加热冷却时,使焊缝有获得自由热膨胀和冷收缩的可能。
2)应是与其它部位联系不多且强度较大的部位。
3)自身的变形对其它部位应无很大影响,不至于因它的变形而损坏其它部位。
在选择焊接方法时应注意以下原则:
①针对不同的切削加工性、颜色、强度等选择不同的焊接方法。焊条电弧焊热焊法对于要求质量高、切削加工性好的铸件最适合,焊条电弧焊冷焊法则适宜于机加工的表面及不便于预热的大型铸件。
②针对不同的焊件体积、形状、厚度及使用条件等选择不同的焊接方法。对于中小型薄壁零件(如气缸)采用气焊、冷焊、热焊均可,对于较大的零件应采用气焊热焊法
⑶ 焊接铸铁用哪种方法焊接最好
铸铁常用的补焊方法有以下几种,纯现场铸铁焊接经验总结;
1、从焊接后的使用强度上来说最好的也是最常用的就是手工电弧焊,渣源销配套的焊条用普通的J506或者Z308,重要的铸铁对于抗裂性能要求高一些的就用进口WEWELDING777铸铁焊条。
2、铸铁铸造缺陷,特别是灰口铸铁铸造缺陷的焊接用WEWELDING777TIG的氩弧焊丝焊接, 提醒一下氩弧焊接铸铁终究是不如手工电弧焊来的效果好,主要是指抗裂性能和焊接后的强度,一把氩弧用于修复微小气孔裂升或者小尺寸的磨损修复。
3、冷焊机,一般火花机来修复铸造的缺陷,优点是温度不高,缺点是强度要差一些,所以铸造针眼缺陷修复还是可以的。
4、气体保护焊接铸铁是不推荐的,这种的焊接效果强度不如手工电如游弧焊,小缺陷不如氩弧或者冷焊机。
⑷ 铸铁件如何焊接采用哪种焊接方式哪种焊条
铸铁件从焊接成功率高抗拉强度高特理想的是WEWELDING777铸铁焊条,冷焊工艺焊接,用手工电弧焊接。
WEWELDING777特种铸铁焊条的特性
WEWELDING777具有特殊药皮作用,焊接过程中能够产生类似脉冲的柔和的电弧,对各类铸铁母材的热影响非常小,特殊的脉冲电弧能够清除各类铸铁表面的杂质,甚至对于油污和长期油浸的铸铁件的焊接也具有很好的渗透性而不会产生气孔或者夹杂,而热影响区硬度不会变得非常高,利用冷焊工艺焊接的成型焊缝具有非常优秀的抗裂性,能够应对各种恶劣的母材环境。
WEWELDING777特种铸铁焊条的应用
适合全方位冷焊工艺焊接,可以焊接几乎所有的铸铁母材 ,并且很容易实现铸铁与碳钢的异种焊接,解决如基体断裂、裂纹、磨损、补洞的缺陷,焊接后完全可以进行机械加工,很多场合应用在引擎壳体、汽缸盖、机器基座、铸造齿轮的轮齿等各类铸铁件。
向左转|向右转
WEWELDING777特种铸铁焊条的技术参数
抗拉强度:≥70,000 PSI (≥482牛顿/平方毫米)
屈服强度:一般62,000 (≥427牛顿/平方毫米)
硬度(HB):185HB
与母材颜色搭配:相似电源选择:交直流两用,直流时直流反接
工艺参数
直径(毫米) φ2.4 φ3.2 φ4.0
电流(安培) 60-100 85-110 90-140
包装重量(磅) 2 2 2
WEWELDING777(简称威欧丁777)使用工艺提示
1、焊前有必要做适当的表面清理,焊接接头最好斜切成一个U形的凹槽。
2、裂纹两端处打止裂孔,以防止焊接过程中裂纹的扩大。
3、修复角度不好时,可以选用WEWELDING100电焊条冷开槽形成有效的U型或者V型坡口。
4、尽量小电流进行焊接,中等弧长,向焊接方向微微倾斜。
5、建议焊道采用短而细的焊珠和窄的横向摆动的焊炬,在停止弧焊之前,填满焊口,通常不需进行热处理,允许零件缓慢冷却。
⑸ 铸铁有什么方法能实现焊接吗
铸铁可以通过电弧焊的方法来焊接实现,常规的有氩弧焊接,手工电弧焊,火焰钎焊,其中要属手工电弧焊的效果比较理想,热影响相对比较小,可控性更加强一些,而从铸铁焊接的工艺来说主要分为热焊工艺和冷焊工艺两种。
热焊工艺:可以将铸铁预热到550度左右的温度,然后采用J56或者Z308的焊条快速无摆动焊接,焊接后放石灰堆或者保温炉正常缓冷即可。这种工艺比较适合有预热焊接条件的场合下使用,比如铸造厂,对于修复的工件比较零碎批量的修复铸铁件。
冷焊工艺:这种一般就是省却热处理工艺,直接焊接的一种方式,配套选用适合冷焊工艺的铸铁焊条比如WEWELDING777,焊接过程中时刻控制好热量输出,减少热影响,小电流小规范焊接,相对热焊来说稳定性和抗裂效果会更加理想,这种工艺比较适合重要设备的现场机械设备的裂纹或者断裂或者磨损的焊接修复抢修工作。
⑹ 铸造铝合金怎样焊接
铝及铝合金的焊接方法
1.铝及铝合金的焊接特点
(1)铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。
(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。
(3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下,可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi条(硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。
(4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。
(5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊缝中氢气的重要来源。因此,对氢的来源要严格控制,以防止气孔的形成。
(6)合金元素易蒸发、烧损,使焊缝性能下降。
(7)母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时,焊接热会使热影响区的强度下降。
(8) 铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通过相变来细化晶粒。
2.焊接方法
几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气)
⑺ 氩弧焊是什么
氩弧焊,是使用氩气作为保护气体的一种焊接技术。又称氩气体保护焊。就是在电弧焊的周围通上氩气保护气体,将空气隔离在焊区之外,防止焊区的氧化。
氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上,利用氩气对金属焊材的保护,通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成熔池,使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术,由于在高温熔融焊接中不断送上氩气,使焊材不能和空气中的氧气接触,从而防止了焊材的氧化,因此可以焊接不锈钢、铁类五金金属。
工作原理
氩弧焊在主回路、辅助电源、驱动电路、保护电路缓侍宽等方面的工作原理是与手弧焊是相同的。在此不再多叙述,而着重介绍氩弧焊机所特有的控制功能及起弧电路功能。
特点
效率高,电流密度大,热量集中,熔敷率高,焊接速度快。另外,容易引弧。需加强防护因弧光强烈,烟气大,所以要加强防护。
氩弧焊
保谈基护气体,最常用的惰性气体是氩气。它是一种无色无味的气体,在空气的含量为0.935%(按体积计算),氩的沸点为-186℃,介于氧和氦的沸点之间。氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。
中国均采用瓶装氩气用于焊接,在室温时,其充装压力为15MPa。钢瓶涂灰色漆,并标有“氩气”字样。纯氩的化学成分要求为:Ar≥99.99%;He≤0.01%;O2≤0.0015%;H2≤0.0005%;总碳量≤0.001%;水分≤30mg/m2。
氩气是一种比较理想的保护气体,比空气密度大25%,在平焊时有利于对焊接电弧进行保护,降低了保护气体的消耗。氩气是一种化学性质非常不活泼的气体,即使在高温下也不和金属发生化学反应,从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。氩气也不溶于液态的金属,因而不会引起气孔。氩是一种单原子气体,以原子状态存在,在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。氩气的比热容和热传导能力小,即本身吸收量小,向外传热也少,电弧中的热量不易散失,使焊接电弧燃烧稳定,热量集中,有利于焊接的进行。
氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时,电弧的引燃较为困难,但电弧一旦引燃后就非常稳定。
优点
氩弧焊之所以能获得如此广泛的应用,主要是因为有如下优点。
1、氩气保护可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响,减少合金元素的烧损,以得到致密、无飞溅、质量高的焊接接头;
2、氩弧焊的电弧燃烧稳定,热量集中,弧柱温度高,焊接生产效率高,热影响区窄,所焊的焊件应力扰亮、变形、裂纹倾向小;
3、氩弧焊为明弧施焊,操作、观察方便;
4、电极损耗小,弧长容易保持,焊接时无熔剂、涂药层,所以容易实现机械化和自动化;
5、氩弧焊几乎能焊接所有金属,特别是一些难熔金属、易氧化金属,如镁、钛、钼、锆、铝等及其合金;
6、不受焊件位置限制,可进行全位置焊接。
缺点
1、氩弧焊因为热影响区域大,工件在修补后常常会造成变形、硬度过高、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。在精密铸件缺陷的修补领域可以使用冷焊机来替代氩弧焊,由于冷焊机放热量小,较好的克服了氩弧焊的缺点,弥补了精密铸件的修复难题。
2、氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些,氩弧焊的电流密度大,发出的光比较强烈,它的电弧产生的紫外线辐射,约为普通焊条电弧焊的5~30倍,红外线约为焊条电弧焊的1~1.5倍,在焊接时产生的臭氧含量较高,因此,尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。
3、对于低熔点和易蒸发的金属(如铅、锡。锌),焊接较困难。
⑻ 手弧焊焊补铸铁工件时采用直流焊接的原因是什么
手弧焊焊补铸铁尘团前工件时采用直流焊接的原因是什么:
1、交流焊机采用的是50HZ工频交流电,这就意味着焊接电弧每秒要燃烧熄灭重复100次。过程中难免出现气孔,夹渣,裂纹等缺陷。交流焊机属于特种变压器,受输入电压或中波动焊接电流输出有一定的波动。
2、如果采用J507(呃派清017)等低氢钠型碱性焊条,只能采用直流焊机焊接。该类焊条不含稳弧剂。
直流焊机输出的是平滑直流电,焊接电弧柔和,电弧较交流焊机短。
⑼ 铸件件怎么焊
焊接
焊接是通过加热、加压,或两者并用,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。
焊接技术的发展历史
焊接技术是随着金属的应用而出现的,古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺,就是铁与铜的铸焊件,其表面铜与铁的熔合线婉蜒曲折,接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙,是分段钎焊连接而成的。经分析,所用的与现代软钎料成分相近。
战国时期制造的刀剑,刀刃为钢,刀背为熟铁,一般是经过加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著《天工开物》一书记载:中国古代将铜和铁一起入炉加热,经锻打制造刀、斧;用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上,分段煅焊大型船锚。中世纪,在叙利亚大马士革也曾用锻焊制造兵器。
古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊和钎焊的水平上,使用的热源都是炉火,温度低、能量不集中,无法用于大截面、长焊缝工件的焊接,只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。
19世纪初,英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源;1885~1887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳;1900年又出现了铝热焊。
20世纪初,碳极电弧焊和气焊得到应用,同时还出现了薄药皮焊条电弧焊,电弧比较稳定,焊接熔池受到熔渣保护,焊接质量得到提高,使手工电弧焊进入实用阶段,电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。
在此期间,美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度,制成自动电弧焊机,从而成为焊接机械化、自动化的开端。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊,焊接机械化得到进一步发展。40年代,为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要,钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。
1951年苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊,成为大厚度工件的高效焊接法。1953年,苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊,促进了气体保护电弧焊的应用和发展,如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。
1957年美国的盖奇发明等离子弧焊;40年代德国和法国发明的电子束焊,也在50年代得到实用和进一步发展;60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现,标志着高能量密度熔焊的新发展,大大改善了材料的焊接性,使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。
其他的焊接技术还有1887年,美国的汤普森发明电阻焊,并用于薄板的点焊和缝焊;缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法,随着缝焊过程的进行,工件被两滚轮推送前进;二十世纪世纪20年代开始使用闪光对焊方法焊接棒材和链条。至此电阻焊进入实用阶段。1956年,美国的琼斯发明超声波焊;苏联的丘季科夫发明摩擦焊;1959年,美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊;50年代末苏联又制成真空扩散焊设备。
焊接工艺
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。
(塑料)焊接 采用加热和加压或其他方法使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法。