陕西科技大学期末考试复习题第二十七期
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陕西科技大学期末考试复习题——第二十七期(压力容器制造篇）陕西科技大学编机电过控系审基本焊接第一篇焊接基础知识焊接方法一、焊接焊接时利用原子间的扩散与结合，使分离的金属材料牢固地连接起来，成为一个整体的过程。
原子之间的扩散与结合，通常采用加热、加压或两者并用。
可以用填充材料（或不用），将金属加热到熔化状态。
二、焊接方法的分类焊接方法分类如图：电弧焊属熔化，并形成一种永久接头的过程，称为电弧焊。
（1）手工电弧焊焊接规范的选择：A、常用的焊条直径为3～5mm，平焊对接可选用较粗焊条，立焊的焊条直径不宜超过5mm，仰、横焊的焊条直径不宜超过4mm，对于多层焊的第一层焊道，焊条直径不应超过3.2mm，以保证根部焊透。
B、焊接电流过小，电弧不稳定，会造成未焊透和夹渣等缺陷，而且生产效率低。
电流过大，则焊缝容易产生咬边和焊穿等缺陷。
C、电弧电压也是工作电压，它的大小是由电弧长度来决定的。
电弧长，则电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。
在焊接过程中，电弧不宜过长，否则会出现电弧燃烧不稳定，增加金属飞溅，减少熔深，以及产生咬边等缺陷，而且还会由于空气中氧、氮的侵入，使焊缝产生气孔。
故应尽量使用短弧，弧长最好不超过焊条直径。
手工电弧焊特点：手工电弧焊能广泛应用，主要是它具有：工艺灵活，适用性强，对各种位置、常用钢种、不同厚度的工件都能适用。
特别是对不规则的焊缝、短焊缝、仰焊缝、高空和狭窄位置的焊接，更显得灵活机动。
手工电弧焊的缺点：生产效率低，焊接质量受焊工水平的影响，劳动强度大等。
（2）埋弧自动焊埋弧自动焊焊缝的形成过程埋弧自动焊即在焊剂层下进行的电弧焊。
焊丝末端和工件之间产生电弧后，电弧热时周围焊剂熔化，焊剂在金属和高温下的蒸汽将熔化的熔渣排开，形成一个封闭空间，使电弧与外界空气隔绝，电弧在此空间内继续燃烧，焊丝熔化低落下来与熔化的母材混合成液态金属熔池，电弧不断向前移动，熔池也随之冷却而凝固形成焊缝，比重较轻的熔渣浮在熔池表面，冷却形成渣壳，覆盖焊缝金属。
熔化的焊剂对焊缝金属熔池起保护作用。
埋弧自动焊的优点：非熔化极(钨极)氩弧焊熔化极氩弧焊焊丝氩气电弧焊缝熔池钨极喷嘴氩电弧喷嘴焊丝熔池焊缝氩弧焊钨极氩弧焊熔化极氩弧手工钨极氩弧焊自动钨极氩弧焊熔化极自动氩弧焊熔化极半自动氩弧焊A、生产效率高。
因焊接电流大，焊丝熔化快，电弧穿透力强，焊缝熔深大，电弧热量集中利用率高，焊接速度快，故焊接生产率比一般手工焊高5-10倍。
B、焊缝质量好。
因自动焊焊接过程稳定，保护可靠，减少了空气对熔池的不利影响，焊缝外观整齐、光洁，消除了手工焊因焊工技术水平和更换焊条而引起的一些缺陷。
C、节省焊接和电能。
由于埋弧焊熔深大，故可以不开坡口或者开小坡口进行焊接，节约焊丝和由于加工坡口及填充坡口所消耗的金属核电能。
D、焊件变形小。
埋弧焊的热量集中，焊接速度快，焊接热影响区小，因此焊接的变形也就小。
E、改善了焊工的劳动条件。
埋弧焊无弧光的有害作用，有害气体少，自动化减轻了劳动强度。
气体保护电弧焊1．气体保护电弧焊的特点气体保护电弧焊是采用气体将空气和熔化金属机械的隔开，免受空气的氧化与氮化的焊接方法，所用的保护气体应不与熔化金属起有害作用。
常用的气体有氩气、二氧化碳气体等。
气体保护电弧焊的优点：（1）它是明弧焊，电弧和熔池清晰可见，便于调整焊接参数，控制焊接质量。
（2）由于保护气体对弧柱的压缩作用，使电弧热量集中，熔池小，结晶块，利于空间位置和薄板焊接。
（3）焊接过程没有熔渣，便于实现机械化、自动化，同样降低了成本，减少了辅助劳动，提高了工效。
（4）采用氩、氦等惰性气体保护焊接活泼金属时，具有良好的焊接质量。
2．氩弧焊（1）氩弧焊的原理氩弧焊是以氩气作保护气体的一种电弧焊方法。
氩气从焊枪或焊炬的喷嘴中喷出。
在焊接区域形成连续封闭的氩气层，对电极和焊接熔池起着机械保护的作用。
（2）氩弧焊的分类（1）钨极氩弧焊它是采用高熔点的钨棒作为电极，在氩气的保护下，依靠钨棒和焊件间产生的电弧热，来熔化基本金属及填充焊丝的一种焊接方法。
（2）熔化极氩弧焊它是采用连续送进的焊丝作电极，在氩气的保护下，依靠焊丝和焊件间产生的电弧热，来熔化基本金属及填充焊丝的一种焊接方法。
3.二氧化碳气体保护焊二氧化碳（CO2）气体保护焊是一种先进焊接方法，有自动和半自动两种。
它具有快、好、省的特点。
与其他焊接方法相比，具有的优点：（1）生产效率高。
采用的电流密度大，熔敷率高，熔甚大，没有熔渣，节省了清渣时间。
（2）成本低。
（3）抗裂性好。
CO2气体在高温时具有强烈氧化性，可以减少金属熔池中游离态氢的含量，降低焊后出现冷裂纹的倾向。
CO2气体保护焊对锈污敏感性小，焊前对工件的清理要求不高。
CO2气体保护焊多用于低碳钢和低合金钢的焊接。
焊接材料一、对电焊条的要求1.引弧容易，保证电弧稳定；2.药皮熔化应稍慢于药芯，要均匀；3.熔渣比重应小于熔化金属的比重，凝固温度也应低于金属；4.具有渗透合金和冶金处理作用；5.适用于各种位置的焊接。
二、焊芯焊芯即与工件产生电弧并熔化为焊缝的填充金属。
焊接的专用钢丝分为三类：碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢。
三、药皮1.药皮的作用（1）提高焊接电弧的稳定性；（2）造气、造渣、防止空气入侵熔滴和熔池；（3）保证焊接金属顺利脱氧、脱硫和脱磷；（4）向焊缝金属渗入合金元素，提高机械性能。
2.药皮的组成。
根据原料的作用特点可分为：稳弧剂、脱氧剂、造渣剂、造气剂、合金剂、粘结剂、增塑剂及稀释剂等。
手工电弧焊焊条药皮分为八种类型，即氧化钛型、氧化钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型、石墨型、盐基型。
按药皮的酸碱性可分为，酸性焊条和碱性焊条。
酸性焊条即药皮成分中含碱性氧化物较少，这类焊条有氧化钛型、氧化钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型等五种。
碱性焊条药皮中多含碱性较强的大理石、萤石等。
由于这类焊条在焊接时产生的保护气体中含氢量较少，因此又叫低氢型焊条。
碱性焊条形成的焊缝，机械性能良好，抗裂性能强，但容易产生气孔。
因此焊接时需采取必要的工艺措施，如焊前烘干焊条，清理焊件的铁锈、油污、水分和采用短弧焊接等。
焊条的烘烤受潮后的焊条工艺性能变坏，而且水分中的氢容易使焊缝产生气孔和裂纹，故焊条在使用前必须烘干。
特别是低氢焊条使用前必须按规定烘干，以降低焊缝的含氢量。
1.碱性低氢性焊条------烘干温度为380～420℃，保温1～2小时，然后放在另一个温度控制在80～100℃的烘箱内保温，随用随取。
2.酸性焊条------烘干温度为150～200℃，保温1～2小时。
金属材料的可焊性一、金属材料的焊接性能金属材料的焊接性能，又称为可焊性。
是指金属材料在一定的工艺条件下通过焊接形成优质街头的性能。
金属的可焊性通常分为工艺可焊性和使用可焊性两大类：1.工艺可焊性，主要指在一定的焊接条件下，焊接接头中出现各种裂纹及其它缺陷的可能性。
2.使用可焊性，主要指在一定的焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的可靠性。
包括焊接接头的机械性能（如强度、塑性、韧性、硬度以及抗裂纹扩展的能力等）和其它特殊性能（如耐热、耐腐蚀、耐低温、抗疲劳等）。
钢的可焊性主要决定于它的化学成分。
含碳量越高，可焊性就越差，含碳量小于0.3%的碳钢、含碳量小于0.2%的普通低合金钢一般都具有良好的可焊性。
二、影响焊接接头性能的主要因素1.焊缝金属影响焊缝金属的主要因素为焊缝金属的化学成份和固态时的冷却条件。
焊缝金属的化学成份对机械性能的影响；碳----能提高焊缝金属的强度，但也是焊缝金属热裂纹的敏感元素。
锅炉压力容器用钢含碳量应低于25%锰----能提高焊缝金属的强度，改善冲击韧性。
当含锰量低于2%时可以细化晶粒，降低脆性转变温度，并有脱硫，降低对热裂纹的敏感型等作用。
硅----能提高焊缝金属的强度，含量不超过0.25～0.5%时，对冲击韧性影响不大。
它也是良好的脱氧剂。
硫----为杂质，能使焊接性能变坏，使产生热裂纹的敏感元素。
磷----为杂质，含量高会使钢的塑性、韧性下降，并导致焊缝及热影响区产生冷裂纹。
低碳钢低碳钢的焊接性能良好，不需要采用特殊的工艺措施就可以获得优质接头，只有在母材成份不合格（碳量偏高，硫、磷含量过高等）或施工环境恶劣，焊件刚性过大等，才有可能出现焊接裂纹。
低合金钢普通低合金钢是在低碳钢的基础上，通过添加少量金属元素（一般总量在5%以内）以提高其强度或改变其使用性能。
奥氏体不锈钢不锈钢具有优良的化学稳定性和一定的抗腐蚀性能。
合金中铬是提高抗腐蚀性能的主要元素，但钢中含铬量大于13%时才具有抗腐蚀性。
奥氏体不锈钢的韧性、塑性都较好，焊前不需预热，焊后不需热处理，可焊性良好。
但若焊接工艺不合理或焊接材料选用不当时，会降低抗晶间腐蚀能力及产生热裂纹。
异种钢焊接时存在的主要问题1.熔合区产生马氏体组织奥氏体钢与非奥氏体钢焊接接头的破坏，大多数发生在熔合区。
这是因为异种钢焊接时尽管焊缝区是奥氏体组织，在非奥氏体母材与奥氏体焊缝的分界面上却出现硬度很高的马氏体组织，在焊接时或使用中很可能形成裂纹。
2.熔合区的碳扩散异种钢接头在熔合区内还存在合金再分配，特别是碳的扩散。
由于碳的扩散，会使熔合区产生碳浓度不均匀，从而导致熔合区的组织和性能不均匀等。
3.异种钢接头的热应力由于异种钢的热膨胀系数不同（不锈钢的热膨胀系数比低合金钢约大30～50%），异种钢接头熔合区存在较大应力，这也是大部分异种钢接头破坏的原因之一。
焊接接头的缺陷及防止措施一、缺陷的分类焊接接头缺陷的类型很多，按在接头中的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两大类。
1.外部缺陷位于接头的表面，用肉眼或低倍放大镜就可看到，如咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔和裂纹等。
2.内部缺陷位于接头内部，必须通过各种无损检测方法或破坏性试验才能发现。
内部缺陷有未焊透、未熔合、夹渣、气孔、裂纹等。
二、内部缺陷产生的原因及防止措施1.未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象叫未焊透。
未焊透缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷。
产生的原因：坡口钝边间隙太小，焊接电流太小或焊条速度过快，坡口角度小，焊条角度不对及电弧偏吹等。
防止措施：合理选用坡口形式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。
2.未熔合熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分，点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。
产生原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。
防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。
3.夹渣、夹杂物夹渣：是指焊后残留在焊缝中的溶渣。
夹杂物：是指由于焊接冶金反应产生的、焊后残留在焊缝金属中的非金属杂质（如氧化物、硫化物等）。
