特種焊接技術(shù)論文(2)
特種焊接技術(shù)論文
特種焊接技術(shù)論文篇二
金屬的焊接技術(shù)
摘要: 介紹焊接技術(shù)的相關(guān)知識(shí)、原理及分類。
關(guān)鍵詞: 金屬;焊接技術(shù);等離子弧焊
材料的性能是零件設(shè)計(jì)中選材的主要依據(jù),也是技術(shù)工人在加工過(guò)程中合理選擇加工方法的重要保證。我們常用的金屬材料具有四大性能:即物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能及加工工藝性能。物理性能是指金屬材料在各種物理?xiàng)l件作用下所表現(xiàn)出的各種性能,主要包括熔點(diǎn)、密度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、磁性等?；瘜W(xué)性能是指金屬材料在室溫或高溫下抵抗外界介質(zhì)化學(xué)侵蝕的能力,主要包括抗氧化性和耐腐蝕性。力學(xué)性能是指金屬材料在承受機(jī)械載荷而不超過(guò)許可變形或不被破壞的能力,主要包括強(qiáng)度、沖擊韌性、塑性、疲勞強(qiáng)度、硬度等。工藝性能是指金屬材料對(duì)不同加工工藝方法的適應(yīng)性,主要包括焊接性能、鍛壓性能、鑄造性能、熱處理性能和切削加工性能。
金屬的焊接性能是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下,能夠獲得高質(zhì)量焊接接頭的難易程度,也就是對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。
隨著金屬的更多的應(yīng)用,焊接技術(shù)也應(yīng)時(shí)而現(xiàn),像中國(guó)古代就有了鍛焊、鑄焊和釬焊。例如在商朝,工匠制造出的鐵刃銅鉞,其實(shí)就是銅與鐵的鑄焊件,在鐵刃銅鉞的表面,鐵與銅的熔合線雖然蜿蜒曲折,但接合良好。我們?cè)诳脊胚^(guò)程中發(fā)現(xiàn)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的曾侯乙墓中,有許多的盤(pán)龍盤(pán)旋在其建鼓銅座上,這是由分段釬焊連接而成的。同時(shí)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期制造的刀、劍等,刀背為熟鐵,刀刃為鋼,這是經(jīng)過(guò)加熱鍛焊而成的。又如傳說(shuō)中的世界三大名刀之一大馬士革刀在中世紀(jì)也曾用過(guò)鍛焊工藝。
目前金屬焊接方法的種類很多,按照焊接過(guò)程的特點(diǎn)區(qū)分,可以分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。熔焊可分為:電弧焊、氣焊、等離子弧焊、電渣焊、激光焊、電子束焊、鋁熱焊等。壓焊可以分為爆炸焊、接觸焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、高頻焊、真空擴(kuò)散焊等。釬焊可分為烙鐵釬焊、火焰釬焊、爐中釬焊、感應(yīng)釬焊、浸漬釬焊、電阻釬焊、特種釬焊等。
熔焊是利用局部熱源將填充金屬材料(有時(shí)不用填充金屬材料)置于焊件的接合處進(jìn)行熔化,不外加壓力而使其互相熔合,冷卻凝固后而形成牢固的接頭。壓焊是指焊件不論是否加熱,均施加一定壓力,使結(jié)合面接觸緊密而產(chǎn)生結(jié)合作用,從而使焊件連接在一起。釬焊與熔焊相似,但本質(zhì)上有一定不同,它是采用的釬料是比母材熔點(diǎn)低的金屬材料,焊件和釬料加熱溫度是低于母材熔點(diǎn)而高于釬料熔點(diǎn)的溫度,使液態(tài)得釬料潤(rùn)濕母材,填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。目前我們常用焊接方法有焊條電弧焊,埋弧焊,手工鎢極氬弧焊、CO2氣體保護(hù)焊,氧氣-乙炔焊,等離子弧焊,電阻焊等。
1 焊接材料
焊接時(shí)所消耗材料通稱為焊接材料,比如焊劑、焊絲、保護(hù)氣體、鎢極、焊條等。
1.1 焊劑
焊劑是埋弧焊工藝用的主要焊接材料,按照制造方法可分為熔煉焊劑、粘結(jié)焊劑和燒結(jié)焊接;按照焊劑中添加合金劑、脫氧劑可分為中性焊劑、活性焊劑和合金焊劑;按照焊劑的酸堿度可分為堿性焊劑、中性焊劑和酸性焊劑。焊劑可回收,但回收后需要經(jīng)過(guò)篩選、加熱去濕,再與進(jìn)過(guò)了加熱去濕新的焊劑均勻攪拌后使用。
1.2 焊絲
焊絲是指焊接過(guò)程中作為填充金屬或同時(shí)作為導(dǎo)電用的金屬絲焊接材料。按照使用的焊接工藝方法可分為埋弧焊用焊絲、電渣焊用焊絲、氣焊用焊絲、氣體保護(hù)焊用焊絲和堆焊用焊絲;按照制造方法不同可分為藥芯焊絲和實(shí)芯焊絲(藥芯焊絲又分為自保護(hù)焊絲和氣保護(hù)焊絲);按照被焊的材料性質(zhì)可分為不銹鋼焊絲、鑄鐵焊絲、碳鋼焊絲、有色金屬焊絲和低合金焊絲。
1.3 保護(hù)氣體
在焊接過(guò)程中用惰性氣體保護(hù)金屬熔滴、熔池及焊縫區(qū)的金屬在高溫下免受外界氣體的侵害,我們稱為這些惰性氣體為保護(hù)氣體。在焊接工藝中,保護(hù)氣體主要有氬氣、氦氣、二氧化碳?xì)?、氮?dú)獾取?/p>
1.4 鎢極
鎢極簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是氣體保護(hù)焊用的電極。在使用過(guò)程中我們要求鎢極具有以下特性:電流容量大、引弧性好、穩(wěn)弧性好、施焊損失小。按照其化學(xué)成分分類,鎢極可以分為鎢電極、釔鎢電極、鋯鎢電極、鈰鎢電極、釷鎢電極、鑭鎢電極及復(fù)合電極等。
1.5 焊條
我們將電焊或氣焊時(shí)熔化填充在焊接工件的接合處的金屬條稱之為焊條,它是將藥皮均勻的壓涂在金屬焊芯上,所以焊條由藥皮及焊芯兩部分構(gòu)成。藥皮在焊接過(guò)程中可以分解熔化后形成氣體和熔渣,它的作用是對(duì)焊縫起到機(jī)械保護(hù)、冶金處理及改善其工藝性能。焊芯可以傳導(dǎo)焊接電流,產(chǎn)生電弧可以把電能轉(zhuǎn)換成熱能,同時(shí)焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能,所以焊芯中的有害元素要盡量少。按照焊條藥皮的主要化學(xué)成分可以將電焊條分為:氧化鈦型焊條、鈦鐵礦型焊條、氧化鈦鈣型焊條、纖維素型焊條、氧化鐵型焊條、低氫型焊條、鹽基型焊條及石墨型焊條。按照焊條的用途可以將電焊條分為結(jié)構(gòu)鋼焊條、耐熱鋼焊條、低溫鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳和鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、堆焊焊條、鋁及鋁合金焊條以及特殊用途焊條。
按照焊條藥皮熔化后熔渣的特性進(jìn)行分類,可將電焊條分為堿性焊條和酸性焊條。
2 焊條電弧焊
焊條電弧焊是我們工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種焊接方
法,其原理是利用電弧燃燒所產(chǎn)生的熱量將焊條與工件相互融化后,冷凝形成焊縫,從而獲得良好接頭質(zhì)量的焊接工藝。焊條電弧焊的設(shè)備和工具包括焊機(jī)、電焊鉗、焊接電纜、防護(hù)手套及面罩等。
焊機(jī)可分為交流弧焊機(jī)和直流弧焊機(jī)。直流弧焊機(jī)與交流弧焊機(jī)相比,具有焊條適應(yīng)性強(qiáng)、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),不過(guò)直流弧焊機(jī)成本較高,制造維修比較復(fù)雜,重量也較重。但由于優(yōu)點(diǎn)明顯,所以直流弧焊機(jī)具有更大的發(fā)展前途。電焊鉗是夾持焊條并傳到焊接電流的操作器具,我們要求電焊鉗前段可以以任意角度夾緊焊條并導(dǎo)電良好,而手持端應(yīng)具有可靠的絕緣及良好的耐熱性能。焊接電纜應(yīng)根據(jù)焊機(jī)容量選取適當(dāng)?shù)碾娎|截面,但都要采用橡皮絕緣的多股軟電纜。防護(hù)手套、面罩、護(hù)腳、平光鏡等主要是起到保護(hù)操作工人人身安全作用。
3 CO2氣體保護(hù)焊
CO2氣體保護(hù)焊簡(jiǎn)稱CO2焊,其采用CO2氣體作為焊接時(shí)隔絕空氣的保護(hù)氣體,用來(lái)保護(hù)熔池不受外界因素影響。
CO2氣體保護(hù)焊可分為自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊和半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊。自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊是指在焊接過(guò)程中,引弧、送絲、移絲和滅弧全部由機(jī)械自動(dòng)完成。如果將其中的移絲動(dòng)作由操作人員手工操作完成,則稱為半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊。
CO2氣體保護(hù)焊具有生產(chǎn)效率高、焊接成本低、能耗少、焊接變形小、抗銹能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣等特點(diǎn),但CO2氣體保護(hù)焊有一個(gè)較大缺點(diǎn),即焊接過(guò)程中產(chǎn)生金屬飛濺。
4 等離子弧焊
利用等離子弧作為熱源的焊接方法我們稱為等離子弧焊。等離子弧是利用等離子槍將陽(yáng)極和陰極之間的自由電弧進(jìn)行強(qiáng)迫壓縮,使之獲得能量集中截面積小的電弧(即等離子弧)。
等離子弧焊所用電極一般為鎢極,有時(shí)還需填充金屬焊絲,采用直流正接法。根據(jù)電源的供電方式,等離子弧可分為轉(zhuǎn)移型等離子弧、非轉(zhuǎn)移型等離子弧和聯(lián)合型等離子弧。根據(jù)焊縫的成形原理,等離子弧焊方法可分為穿透型等離子弧焊、微束等離子弧焊和熔透型等離子弧焊。
由上述可知,現(xiàn)代金屬加工工藝的發(fā)展對(duì)新工藝手段的需求也促使了焊接技術(shù)的完善和創(chuàng)新。另一方面,在焊接過(guò)程中,在焊接熱量的作用下,金屬也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,這也滿足了當(dāng)代金屬加工過(guò)程中對(duì)新的工藝表現(xiàn)的需求。所以今天的焊接不單單是連接不同金屬的一般工藝,可以而且正在被作為一種獨(dú)特的藝術(shù)表現(xiàn)語(yǔ)言而著力加以表現(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
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