一、概述
利用局部加热的方法把两个或两个以上的金属元件联接一个坚固、均质的整体,这种联接方式叫做焊接,
焊接
。在工程领域中有多种焊接方法,其中最常用的是电焊。
电焊分为电阻焊和电弧焊两种。
电阻焊原理
电阻焊是当电流通过导体时,由于电阻产生热量。当电流不变时,电阻愈大,产生的热量愈多。当两块金属相接触时,接触处的电阻远远超过金属内部的电阻。因此,如有大量电流通过接触处,则其附近的金属将很快地烧到红热并获得高的塑性。这时如施加压力,两块金属即会联接成一体。
电阻焊接按其完成焊缝的方式,又可分为:电阻对焊、电阻点焊和电阻线焊。
电弧焊原理
利用电焊机的低压电流,通过电焊条(为一个电极)与被焊件(另一个电极)间形成的电路,在两极间引起电弧来熔融被焊接部分的金属和焊条,使熔融的金属混合并填充接缝而形成电弧焊缝。
本节只概略介绍有关电弧焊的基本知识及焊缝强度计算的一般方法。
焊接与铆接相比较有下列优点:
1) 减轻结构重量,焊缝的金属重量比铆钉的重量小;
2) 工艺过程简单,费用低;
3) 焊缝气密性和液密性优于铆缝;
4) 劳动条件较铆接好。
电弧焊接二、电弧焊缝的基本形式、特性 焊缝的主要式样有二种,当两个金属元件对齐联接时,采用对接焊缝,当一元件搭在另一元件上的联接时,采用角焊缝。
对接焊缝是最主要和最合理的焊缝。进行焊接前被焊件的边缘要制成坡口,坡口形状决定于焊接方法(自动焊接和手工焊接)和元件的厚度。一般说来,元件越厚,坡口应越大,这样才不会发生“未焊透”的缺陷。但坡口大,容积金属的重量就多,这就增高了成本。自动电焊由于较大的熔深,在同样厚度下坡口的开度比手工电焊时大,焊缝主要还依靠母体金属的熔化形成的。
角焊缝用于联接在不同平面内的元件。角焊缝按元件的联接方式分为:正接角焊缝、搭接角焊缝、卷边焊缝和切口焊缝。塞焊缝也称电铆焊缝,它是先在元件上钻出一些直径d≈2δ的孔,然后用熔融金属把孔充满。主要用于增加外廓已焊住的宽板的贴合紧密性。
三、焊接件常用材料及焊条
1、金属结构件的焊接常用材料
Q215、Q235、Q255等
2、机械零件的焊接材料
Q275、15钢、20钢、35钢、45钢、50钢、50Mn、50Mn2、50SiMn2等
3、焊条
焊条的种类很多,应针对具体要求从手册中选取,
工程
《焊接》(http://meiwen.anslib.com)。常用的焊条型号为:E4301、E4303、E5001、E5003等。
型号中前二位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度极限,如“43”表示:σB≈430MPa;第三位“0”或“1”表示适用于各种位置的焊接,第四位表示焊条药皮类型及焊接电源,第三、四位组合时,01表示钛铁矿型,03表示钛钙型,二者的电源为交流或直流正反接。
四、焊缝的受力及破坏形式
1、对接焊缝
对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉(压)力或弯矩,对接焊缝的破坏形式是沿焊缝断裂;
2、搭接角焊缝
垂直于作用力的角焊缝叫做正面角焊缝;平行与作用力的角焊缝叫做侧面角焊缝;焊接处既有正面角焊缝又有侧面角焊缝的叫做混合角焊缝。
通常正面角焊缝只用来承受拉力;侧面角焊缝和混合角焊缝可用承受拉力或弯矩。
实践证明,在静载荷作用下,搭接角焊缝的破裂通常沿着与垂直平分线重合的最小剖面上开始。因此角焊缝的危险截面的宽度为ksin45°≈0.7k(k=δ)。
五、焊接件的工艺及设计注意要点
1、焊缝应按被焊件厚度制成相应坡口,或进行一般的侧棱、仰边工艺。在焊接前,应对坡口进行清洗整理;
2、在满足强度条件下,焊缝的长度应按实验结构的情况尽可能地取得短些或分段进行焊接,并应避免焊缝交叉;
3、在焊接工艺上采取措施,使构件在冷却时能有微小自由移动的可能;
4、焊缝在焊后应经热处理(如退火),消除残余应力;
5、在焊接厚度不同的对接板件时,应使对接部位厚度一致,以利于焊缝金属均匀熔化;
6、设计焊接件时,注意恰当选择母体材料和焊条;
7、合理布置焊缝及长度;
8、对于那些有强度要求的重要焊缝,必须按照有关行业的强度规范进行焊缝尺寸校核,明确工艺要求和技术条件,并焊后仔细进行质量检验。
六、焊接在机器零件中的应用
随着焊接技术的发展,许多零件已改变了它们的传统制造方法。一向是铸造出的机座、机壳、大齿轮等零件,已有很大一部分改用了焊接。图示为焊接的齿轮结构和减速箱体、绳轮。