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但表面氧化膜较致密 时可进行化学清理
发布时间:2021-01-24 22:19    文章作者:亚美游戏

  常用金属材料的点焊 金属材料焊接性 焊接性用来相对衡量金属材料在一定焊接工艺 条件下,实现优质接头的难易程度。 ? 判断金属材料点焊焊接性的主要标志: 1.材料导电性与导热性 决定焊点的形状、 尺寸,结晶特点及近缝区组织变化; 2、材料高温塑变能力 塑变能力差的材料焊接 时,易出现裂纹等不允许的缺陷; 3、材料对热循环的敏感性 易生成与热循环作 用有关缺陷的材料,其焊接性较差; 4、熔点与线膨胀系数 熔点高,线膨胀系数 大的金属材料、其焊接性一般较差。 ? 低碳钢的点焊特点 焊接性介绍 ? 这类钢的点焊焊接性良好,焊接参数范 围宽。在常用厚度范围内(0.5—3.0mm)一 般无需特殊措施,采用单相工频交流电 源,简单焊接循环即可获得满意结果。 低碳钢的焊接技术要点 试板清理:冷轧板焊前无需专门清理,热轧板则 必需清除表面上的氧化层、锈蚀等杂质。如经冲 压加工,则需清除冲压过程中沾上的油污。 ? 电极:选用中等电导率、中等强度的Cr-Cu或CrZr-Cu合金电极。 ? 焊机与焊接参数 ? – 如设备容量许可,建议采用硬的焊接参数,以提高热效 率和生产率,并可减少变形。 – 表面清理质量较差或冲压精度较差而刚度较大时,可考 虑采用调幅电流(渐升)或加预热电流的措施来减少飞溅。 – 板厚超过3mm时,焊接电流较大,通电时间较长。为改 善电极工作条件,可采用多脉冲焊接电流。 可淬硬钢的点焊特点 焊接性介绍 ? ? ? ? ? 这类钢的碳当量大于0.3%,淬硬性很强,一般在调 质状态下应用。这类材料有碳钢(如45,50),合金 钢(如65Mn,30CrMnSiA,2Crl3)等。 这类钢在点焊热循环作用下,熔核和邻近熔核的热 影响区易产生马氏体组织,硬度高,脆性大; 当接头应力较高时如厚板点焊时有可能产生冷裂纹; 在离熔核较远处则因加热至超过回火温度而软化; 可淬硬钢点焊时因强度高易发生前期飞溅,厚板点 焊时易产生缩孔和疏松等缺陷。 可淬硬钢焊接技术要点 试板清理:与低碳钢相同 ? 电极:这类钢的热物理性能接近低碳钢,高温强度 适中,一般采用Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金电极。 ? 焊机与焊接参数 –材料在退火状态点焊: –厚度小于3mm时 可采用单脉冲软的焊接参数,通 电时间约为同厚低碳钢点焊时的3-4倍,电极压力 为同厚度低碳钢点焊时1.5-1.7倍,电流需相应减 小;但板厚较大时,常采用带缓冷双脉冲点焊工 艺。 –当板厚大于3mm时 建议采用增大顶锻力的加压方 式,顶锻力约为焊接时电极压力的2-2.5倍。 ? 可淬硬钢焊接技术要点 –材料在调质状态钢点焊:应采用带回火双脉 冲的点焊工艺。带回火双脉冲点焊的工艺是 指在焊接之后待焊件冷却到完成马氏体转变 之后再使其局部回火的工艺。两脉冲的间隔 时间不能太短以免一次加热不能冷却到Ms点 以下。 –厚板材料在调质状态钢点焊:采用多脉冲回 火热处理工艺(马氏体组织须充分回火,并 降低焊接应力)。为防止疏松、裂纹等缺陷, 当板厚大于3mm时,也采用增大顶锻力的加 压方式。 带回火双脉冲点焊的组织分布 示意图 不锈钢的点焊特点 焊接性介绍 不锈钢按组织可分为奥氏体型、马氏体型、铁 素体型三类。 ? 奥氏体型与铁素体型不锈钢易于点焊。马氏体 型不锈钢焊后硬度高、性能脆,焊接时需精确 控制焊接参数,焊后常需作热处理,焊接性与 可淬硬钢接近。 ? 奥氏体型不锈钢的电阻率为低碳钢的4-7倍, 热导率仅为低碳钢的1/2—1/3。可用较小的 焊接电流、较短的通电时间进行点焊。 ? 不锈钢的高温强度与硬度远比低碳钢高,因此 必须采用比焊低碳钢时高得多的电极压力来避 免飞溅和缩孔。电极材料亦需选用高温硬度高 的材料.以免严重压馈。 ? 不锈钢焊接技术要点 试板清理:可用酸洗、砂布打磨或毡轮抛光等 方法进行焊前表面清理 ? 电极与冷却:电极压力应提高40%-80%,为 此需采用软化温度高、硬度高的材料作电极。 一般推荐Be-Co-Cu合金电极,尤其当点焊较厚 板时,电极的冷却极为重要,可采用外水冷却。 ? 焊机与焊接参数: 1)为保证耐晶间腐蚀的性能,应尽量减少在敏 化温度区停留(450-850度),宜选用硬的焊 接参数,焊接时间一般比相同厚度低碳钢短些。 2)因电阻率大、热导率小,焊接电流可比相同 厚度低碳钢小些。 ? 不锈钢焊接技术要点 4)前点对后点的分流现象比点焊相同厚度低碳 钢板时小,最小点距可减小。 5)线%,易变形,应 尽量采用较小的熔核直径,一般推荐不大于板 厚的4倍。强度不够宁可增加点数。 6)当板厚大于3mm的奥氏体不锈钢点焊时,常 采用多脉冲焊接电流来改善电极工作状况。其 脉冲较点焊等厚低碳钢时短且稀。这种多脉冲 措施亦可用于后热处理。 镀层钢板的点焊特点 焊接性介绍 ? 镀层钢板主要有镀锌板、镀铝板、镀铅板、镀锡板 和贴塑板。 ? 镀层钢板点焊的难点在于: 1)镀层金属熔点低,早于钢板熔化。熔化的镀层金 属流人缝隙,增大接触面.降低电流密度,因此需 增大电流。 2)镀层金属与电极在升温时往往能组成固溶体或金 属间化合物等合金.一旦发生上述现象,电极端部的 导电、导热性能下降,温度进一步上升,加速电极 的粘污损坏,同时亦破坏了零件的镀层。 3)镀层金属如进入熔化的钢质熔池将产生结晶裂纹 和气孔,因此需在钢板熔化前把镀层挤出焊接区。 4)贴塑板焊接时,除保证必要的强度外还应保正贴 塑面不被破坏,因此必须采用单面点焊和较短时间 焊接,在大多数情况下采用凸焊。 镀层钢板焊接技术要点 ? 试板清理:不需清理 ? 电极与冷却:采用Cr-Zr-Cu合金电极或弥散强化电极。 要加强冷却,允许外水冷。二次修磨间的焊接点数仅 为焊低碳钢时的1/10-1/20。薄板(1.2mm)点焊时可 采用嵌钨电极。 ? 焊机与焊接参数: ? 与等厚低碳钢相比电流应增大30%-50%,镀层熔点越低, 增加越多。电极压力则增大30%即可; ? 电极粘污,是产生质量问题的主要原因。故在结构允 许条件下改用凸焊是解决电极粘污的最佳方案; ? 采用缓升或直流波形较好; ? 锌、铅等元素的金属蒸气和氧化物尘埃对人体有毒, 需加强通风。 铝及铝合金的点焊 焊接性介绍 ? 铝及铝合金的电阻率低(低碳钢的1/4-1/2).热 导率高(低碳钢的2.4倍)。焊接时需采用大电流焊 接,通电时间要短,以免散热过多。一般需要焊 接等厚低碳钢时的4-5倍电流,通电时间则约为 焊接等厚低碳钢的1/10。 ? 铝及铝合金在空气中容易生成致密的氧化膜,因 此焊前必须很好清理。清理以化学法为佳.清理 后应在短期内完成焊接以免再次氧化。 ? 与纯铝相比,铝合金的优良塑性变形温度区窄, 线膨胀率大,因此须精确控制焊接参数才能避免 裂纹和缩孔。 铝及铝合金焊接技术要点 试板清理:铝及铝合金焊前必须严格清理。推荐用化学法清 理工件以保证接触电阻值稳定。清理后应及时焊接,存放期 不应大于72h。 ? 电极与冷却: ? 采用电阻率低的Cd-Cu合金球面电极。 ? 焊接时必须加强水冷,有条件时可采用外加水冷以提高电极 寿命。 ? 电极粘损是影响电极寿命的主要因素,要频繁地用细砂布清 理电极工作面。在要求严格的场合,每几十个焊点甚至几个 焊点就需清理一次。 ? ? ? 焊机与焊接参数: 采用硬的焊接参数,大容量焊机。当板厚较小时,尚可采用 单相工频交流电源,但大厚度及要求高的铝合金构件一般采 用低频半波焊接工艺。大容量电容放电点焊机常用于点焊纯 铝。 厚板点焊建议采用变压式加压工艺(加顶锻力)。 ? 钛合金的点焊 焊接性介绍 ? 钛合金密度小,抗拉强度大,耐蚀性好,热强 性及低温韧性均优,所以广泛应用于航空、宇 航和化工领域。 ? 钛合金热物理性能与奥氏体不锈钢近似,但比 奥氏体不锈钢有更高的电阻率和更小的热导率, 因此可采用较小容量的焊机焊接。 ? 钛在高温时大量吸收氧、氮、氢而脆化,电弧 焊时需特殊保护措施,但点焊时熔化金属处于 塑性壳内与大气隔绝,故焊接性甚好,一般不 需保护气体。 钛合金焊接技术要点 ? ? 试板清理:一般可不进行表面清理,但表面氧化膜较致密 时可进行化学清理。 电极与冷却:用高温硬度好的Cr-Cu、 Cr-Zr-Cu或Be-CoCu合金电极,可进行内外水冷。 ? ? 焊机与焊接参数: 钛合金的线膨胀系数仅为奥氏体不锈钢的l/2,热导率又小, 所以焊接性好且表面不易过热,焊接过程中即使焊透率高 达90%也不致产生飞溅。 ? 其高温强度低于奥氏体不锈钢的高温强度,可采用比点焊 相同厚度奥氏体不锈钢时低的电极力,以避免产生凸肩、 深压痕。 ? 点焊时冷却速度很高,会产生针状马氏体组织,使硬度提 高、韧性下降。因此对α +β型钛合金(TC4)可以采用带回火 双脉冲。 ? 点焊后的变形较难矫正,故需正确考虑点焊次序,尽量减 小变形。 高温合金的点焊 焊接性介绍 高温合金具有很好的高温强度与热稳定 性,广泛应用于航天、航空工业。 ? 高温合金具有比奥氏体不锈钢更大的电 阻率、更小的热导率和更高的高温强度, 故可用较小的焊接电流,但需更大的电 极压力。 ? 高温合金焊接技术要点 试板清理:高温合金表面氧化膜致密性好,为 防止形成结合线伸入等缺陷,必须加强表面清 理工作。 ? 电极与冷却:用高温硬度好的Be-Co-Cu合金电 极。加强冷却,尽量避免反复加热,以减少近 缝区出现“胡须”状缺陷的机会。 ? 焊机与焊接参数: ? 采用软的焊接参数、大的电极压力,以提高电 极压力的压实效果。在有条件时应采用加大顶 锻力的焊接参数,以减少飞溅、防止产生裂纹、 疏松和缩孔等缺陷。 ? 铜及铜合金的点焊 焊接性介绍 ? ? ? 铜及铜合金分为:纯铜、黄铜、青铜和 白同 铜的导电和导热性能极好、因此焊接性 很差。 一般认为纯(紫)铜极难点焊,不能凸焊和 缝焊。某些铜合金由于加入合金元素后 导电、导热性能下降很多,硬度也有所 提高,故已成功地进行了点焊和凸焊。 铜及铜合金焊接技术要点 电极与冷却:铜和高电导率的铜合金点焊时, 需采用防止大量散热的电极,一般推荐用钨、 钼镶嵌型或铜钨烧结型电极,相对电导率小于 纯铜30%的铜合金点焊时可采用Cd-Cu合金电 极。 ? 焊机与焊接参数: ? 适当加大点距与搭边量,以防止过大的分流和 飞溅。 ? 推荐采用电容放电型焊接电源,以获得峰值高、 脉宽窄的电流波形。 ? 点焊过程中的缺陷 飞溅 飞溅包括前期飞溅、后期飞溅和外部飞溅 前期飞溅 金属熔化过程中,如果加热过急,而周 围塑性环还未形成时,被急剧加热的接触点由于温 度上升极快使内部金属气化,当内压力过大时便以 飞溅形式向板间缝隙喷射,这种现象称为前期飞溅 (指熔化核心尚未形成以前的飞溅)。 ? 后期飞溅 形成最小尺寸熔核后,继续加热,热场 不断扩展,熔化金属与塑性区温度的等温线也在不 断向外扩展,当熔化核心沿径向r的扩展速度大于 塑性区变形速度时则产生后期飞溅。 ? 外部飞溅 如果熔化核心轴向增长过高,在电极压 力作用下也可能冲破塑性环向表面喷射形成外部飞 溅。 ? 危害:降低接头力学性能 ? ? 结合线伸入 产生条件:当焊接高温合金或铝合金时,如清 理不佳,表面将残留过厚的熔点高、致密且硬 的氧化膜。 ? 定义:在熔核形成过程中,这层氧化膜未彻底 破碎,残留在焊件表面,不但在塑性环区界面 存在,而且在焊接时可能进入熔合区,且限制 了枝晶的生长,在熔核边缘形成突入熔核的晶 界夹杂物,称结合线伸人。 ? 危害:结合线伸人处存在应力集中,极易在运 行时扩展成裂纹,一般不允许存在。 ? 裂纹 裂纹的类型:结晶裂纹(在熔核内部) 、液化裂纹 (熔核边缘的半熔化区) ? 热裂纹一般发生在铝合金和镍基合金的点焊中。 ? 结晶裂纹金属凝固过程中,随作温度下降,枝晶不 断长大,结晶固相金属所占比例相当大,核心中剩 下的液态金属大为减少。这时,电极对核心内部所 加压力,大部分为已结晶的枝晶所吸收,因此,用 于使液态金属补充到枝叉缝隙中去的能量被减少, 而液态金属自由流动的阻力却在增大。随着温度不 断下降,拉伸变形在增加,当拉伸变形量一旦超过 材料的允许值时则形成结晶裂纹。 ? 裂纹 液化裂纹 ? 紧靠熔化核心边缘的金属层为半熔化区,金属 被加热到固—液相之间的温度晶粒失去原有轧 制状态,急剧长大,晶界面积相对减小,界面 合金成分浓度被提高。 ? 因加热速度极快,晶粒边界合金成分来不及向 晶内扩散,在半熔化区,甚至热影响区都会形 成富合金成分的暗色网状晶粒边界。 ? 晶粒边界在低于材料固相线温度时就开始熔化, 冷却中容易形成热影响区裂纹。 结晶裂纹 液化裂纹 防止裂纹的措施 1) 熔化核心凝固时,成倍地提高电极压 力,以使金属冷却中的电极压力所造成 的塑性变形速度始终大于材料在冷却收 缩中的变形增长率。因为用压缩变形去 抵消拉伸变形减弱了部分内应力,降低 了热裂纹倾向。 2)在凝固开始后,对焊接区再给予小幅度 附加电流(50-70%I)补充加热,使金属塑 性变形能力改善,使金属的凝固收缩率 降低,从而可减少热裂纹敏感性。 胡须 ? 某些材料如高温合金和铝合金其晶界聚 集低熔点杂质,加热时它首先熔化并在 压力下被挤出,而后熔核中的液态金属 又填满其空间,因此并没有破坏接头的 完整性。但在金相检别时因其腐蚀性能 与周围原有金属有差别而易误判为裂纹。 胡须的三种存在部位 熔核内部胡须A ? 由熔核边缘伸向热影响区的胡须B ? 稍离熔核、独立存在于热影响区的胡须C ? 胡须对接头性能的影响 ? 因填满铸态组织的胡须并未破坏金属的 连续性,经试验证实它对接头强度无影 响,所以生产中允许胡须存在,而不作 为焊接缺陷处理。 ? 但是,对未填满的胡须尽管很少发现, 当承受载荷时,特别在动载荷作用下, 仍如同裂纹一样有危险性,所以应作为 裂纹处理。 缩孔 ? ? ? ? ? 当液态金属结晶而收缩时,如果塑性区在电极压力作 用下的变形能补充核心金属的收缩,则得到致密核心 ; 如果冷速快,锻压力不足,塑性变形来不及补充,则 形成缩孔。 零件越厚,核心熔化金属体积越大,要求变形补充量 越大,这时内外温度差增大,就更容易形成缩孔。 材料高温强度越高,变形所要求的能量也越高,越容 易存在缩孔。 缝焊往往是在失压下完成结晶的,所以也容易产生缩 孔。缩孔减少了结合面上承力面积,有时与裂纹同时 产生。 一般零件不限制有缩孔的焊点数。对航空零件规定每 个焊点内的缩孔不超过一个,孔径不大于25%d。


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