1、焊接部分思考題解答1熔焊、壓焊和釬焊的實(shí)質(zhì)有何不同？ 解：熔焊的實(shí)質(zhì)是金屬的熔化和結(jié)晶，類似于小型鑄造過程。 壓焊的實(shí)質(zhì)是通過金屬欲焊部位的塑性變形，擠碎或擠掉結(jié)合面的氧化物及其他雜質(zhì)，使其純凈的金屬緊密接觸，界面間原子間距達(dá)到正常引力范圍而牢固結(jié)合。 釬焊的實(shí)質(zhì)使利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件。2焊條藥皮由什么組成？各有什么作用？ 解： 1）穩(wěn)弧劑 主要使用易于電離的鉀、鈉、鈣的化合物，如碳酸鉀、碳酸鈉、大理石、長(zhǎng)石和鉀（或鈉）水玻璃等，以改善引弧性能，提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。2）造渣劑 其組成是金紅石、大理石、鈦百粉、長(zhǎng)石、菱苦土、鈦鐵礦、錳礦等，其主要作用

2、是在焊接過程中形成具有一定物化性能的熔渣覆蓋于熔池的表面，不讓大氣侵入熔池，且有冶金作用。3）造氣劑 用糊精、淀粉、纖維素等有機(jī)物，或碳酸鈣等無機(jī)物做造氣劑。這些物質(zhì)在電弧熱的作用下分解出CO和H2等氣體包圍在電弧與熔池周圍，起到隔絕大氣、保護(hù)熔滴和熔池的作用，并影響熔滴過渡。4）脫氧劑 主要應(yīng)用錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鋁鐵和石墨等，脫去熔池中的氧。錳鐵還兼起脫硫作用。5）合金劑 主要應(yīng)用錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和鎢鐵等鐵合金，向熔池中滲入合金元素，使焊縫得到必要的化學(xué)成分。6）粘結(jié)劑 常使用鉀、鈉水玻璃。將上述各種藥皮成分按配比制成粉末，有粘結(jié)劑調(diào)和后牢固地涂在焊芯上，從而制成焊條。3酸性焊條

3、和堿性焊條在特點(diǎn)和應(yīng)用上有何差別？ 解：酸 性 焊 條堿 性 焊 條熔渣呈酸性熔渣呈堿性保護(hù)氣體是H2與CO，H2占50%左右保護(hù)氣體是CO與CO2，H25%，因此稱低氫焊條電弧穩(wěn)定，可用交流或直流焊接藥皮中氟化物惡化電弧穩(wěn)定性，需用直流焊接，藥皮中增加穩(wěn)弧劑后，方可交直兩用焊接電流大，焊縫成形好，但熔深較淺焊接電流較小（10%）、焊縫成形稍差、易堆高，熔深較深可長(zhǎng)弧操作，要求不嚴(yán)須短弧操作，電流適當(dāng)，否則產(chǎn)生氣孔對(duì)水銹產(chǎn)生的敏感性不大，焊條在焊前經(jīng)150200烘干1小時(shí)即可，若不吸潮，可不烘干對(duì)水銹產(chǎn)生氣孔的敏感性較大，焊條在使用前應(yīng)經(jīng)300350烘干12小時(shí)，而后放保溫筒中保存使用熔渣呈玻

4、璃狀，易脫渣熔渣呈結(jié)晶狀，坡口第一層脫渣較困難焊接時(shí)煙塵較少焊接時(shí)煙塵稍多，產(chǎn)生HF有讀性氣體，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)藥皮成分氧化性強(qiáng)、易腐蝕有用合金，合金元素過渡性差藥皮成分有還原性、合金燒蝕少，合金元素過渡效果好脫硫、脫磷能力差，抗裂性差有較多CaO，脫硫、脫磷能力強(qiáng)，抗裂性好焊縫中含氫量高，易生“白點(diǎn)”，影響塑性焊縫中含氫量低焊縫常溫沖擊韌度一般焊縫常溫、低溫沖擊韌度較高用于一般鋼結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)率高用于鍋爐壓力容器的受壓元件與正要結(jié)構(gòu)4與手弧焊相比，埋弧自動(dòng)焊有什么特點(diǎn)？ 解： 埋弧自動(dòng)焊與手弧焊相比，有以下特點(diǎn)： （1）生產(chǎn)率高 埋弧自動(dòng)焊使用的光焊絲可通過較大的電流（100A以上），能得到計(jì)較高的熔

5、敷速度和較大的熔深；焊絲很長(zhǎng)，卷成盤狀，焊接過程中連續(xù)施焊，節(jié)省了更換焊條的時(shí)間。所以，它比手弧焊的生產(chǎn)率提高510倍。（2）焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定 埋弧自動(dòng)焊焊劑供給充足，電弧區(qū)保護(hù)嚴(yán)密，熔池保持液態(tài)時(shí)間較長(zhǎng)，冶金過程進(jìn)行得較為完善，氣體和雜質(zhì)易于浮出，同時(shí)，焊接規(guī)范自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，所以，焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定，焊縫成形美觀。（3）節(jié)省焊接材料 對(duì)于較厚的焊件（3025mm），可不開坡口，一次焊透，焊絲填充量減少，節(jié)約了由于加工坡口而消耗的金屬材料；而且沒有焊條頭的浪費(fèi)，飛濺很少。（4）改善了勞動(dòng)條件 埋弧自動(dòng)焊看不見弧光，焊接煙霧很少。焊接時(shí)，只要焊工調(diào)整管理埋焊機(jī)就自動(dòng)進(jìn)行焊接。由于以上特點(diǎn)，埋弧自

6、動(dòng)焊在工業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用，它最適于焊接批量較大的長(zhǎng)直焊縫和較大直徑的環(huán)形焊縫。但埋弧焊也有不足之處，如焊短焊縫和曲折焊縫時(shí)，不如手弧焊靈活；在焊接位置上僅用于平焊；對(duì)于狹窄位置及薄板焊接，埋弧自動(dòng)焊也受到一定限制。5CO2焊和氬弧焊各有什么特點(diǎn)？ 解： CO2焊有以下特點(diǎn)： （1）成本低 可采用廉價(jià)易得的CO2氣體代替焊劑或藥皮，焊接成本僅是埋弧焊或手弧焊的40%左右。（2）生產(chǎn)率高 自動(dòng)送進(jìn)焊絲，電流密度大，電弧熱量集中，熔深比手弧焊大，可減少施焊層數(shù)和角焊縫焊角尺寸，焊后沒有熔渣，節(jié)省了清渣的時(shí)間，可比手弧焊提高生產(chǎn)率13倍。（3）操作性好 CO2焊是明弧焊，清楚地看到焊接過程，容易

7、發(fā)現(xiàn)問題而及時(shí)調(diào)整，并且象手弧焊一樣靈活，適于各種焊接位置。（4）質(zhì)量較好 選用合適的焊絲并注意操作時(shí)，焊接質(zhì)量還是比較好的。由于電弧在壓縮下燃燒，熱量集中，因而變形和產(chǎn)生裂紋的傾向較小。焊接薄板時(shí)，由于氣焊。但是，CO2的氧化作用時(shí)熔滴飛濺較為嚴(yán)重，因此，焊縫成形不夠光滑。另外，焊接煙塵較大，弧光強(qiáng)烈；如果控制不當(dāng)，很容易產(chǎn)生氣孔。 氬弧焊特點(diǎn)： （1）由于用惰性氣體保護(hù)，所以適用于焊接各類合金鋼、易氧化的有色金屬，以及鋯、鉬等稀有金屬。（2）氬弧焊電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密，表面沒有熔渣，而且成形美觀，焊接變形小。（3）明弧可見，便于操作，容易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接。（4）鎢極脈沖氬弧焊可焊接

8、0.8mm以下的薄板及某些異重金屬。6電渣焊的特點(diǎn)是什么？ 解：（1）可一次焊成很厚的焊件 這樣能改變重型機(jī)器制造的工藝過程，用鑄焊、鍛焊的復(fù)和結(jié)構(gòu)，來代替巨大的鑄造或鍛造整體結(jié)構(gòu)，節(jié)約大量的金屬材料和鑄、鍛設(shè)備的投資。 （2）生產(chǎn)率高、成本低 焊接厚度在40mm以上的焊件時(shí)，不需開坡口，只要使焊接端面之間保持2535mm的間隙就可一次焊成。（3）焊縫金屬比較純凈 電渣焊的熔池保護(hù)嚴(yán)密，而且液態(tài)保持的時(shí)間較長(zhǎng)，因此冶金過程進(jìn)行的比較完善，熔池中的氣體和雜質(zhì)有較充分的時(shí)間浮出。由于冷卻條件，焊縫金屬的結(jié)晶方向也利于排出低熔點(diǎn)雜質(zhì)，故焊縫金屬不易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。（4）適于焊接中碳鋼與金屬構(gòu)鋼

9、 焊縫區(qū)焊后冷卻速度較慢，焊接應(yīng)力小，對(duì)于焊接碳當(dāng)量較高的鋼材不易出現(xiàn)淬硬組織，因而適于焊接塑性較差的中碳鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼。但因焊縫區(qū)在高溫停留時(shí)間較長(zhǎng)，晶粒粗大，因此，一般都要進(jìn)行焊后熱處理，如火處理，以改善其性能。7等離子弧是怎樣得到的？解：等離子弧是通過三種壓縮效應(yīng)得到的。（1）熱收縮效應(yīng) 當(dāng)鎢極與焊件之間的電弧通過水冷噴嘴時(shí)，受到噴嘴孔壁及不斷流過的等離子氣流的冷卻作用，弧柱外圍溫度較低，導(dǎo)電截面縮小，電流集中于弧柱中心通過，其密度大大增加。（2）機(jī)械壓縮效應(yīng) 電弧通過噴嘴的細(xì)孔時(shí)受到的壓縮作用。（3）電磁收縮效應(yīng) 電弧可看成是一束平行的“導(dǎo)線”，其中通過同一方向的電流，其自身磁場(chǎng)所產(chǎn)生

10、的電磁力，使這些導(dǎo)線互相吸引靠近，弧柱又進(jìn)一步被壓縮。8請(qǐng)說明激光焊的特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合。 解： 激光焊的特點(diǎn) （1）加熱過程極短（以毫秒記），精度高，熱影響小，變形小，可在大氣中焊接，而不需氣體保護(hù)或真空環(huán)境。（2）激光束可用反光鏡改變方向，焊接過程中不用電極去接觸焊件，因而可以焊接一般點(diǎn)焊工藝難以焊到的部位。（3）激光可對(duì)絕緣材料直接焊接。焊接異種金屬材料比較容易，甚至能把金屬與非金屬焊接在一起。（4）功率小，焊接厚度受到一定限制，主要用于焊接0.5mm以下的金屬板材和直徑為0.6mm以下的金屬線材。激光焊的應(yīng)用激光焊特別適用于焊接微型、密集排列、精密、受熱敏感的工件。大功率二氧化碳?xì)怏w介質(zhì)

11、激光器的連續(xù)激光焊，能成功地焊接不銹鋼、硅鋼、鋁、鎳、鈦等金屬及其合金。9點(diǎn)焊兩件薄厚不同或?qū)嵝圆煌暮讣r(shí)，應(yīng)怎樣進(jìn)行焊接？解：點(diǎn)焊兩件厚度不同的焊件時(shí)，由于厚件內(nèi)部電阻較大，產(chǎn)生較多的熱量；而薄件內(nèi)部電阻較小，產(chǎn)生較少的熱量。另一方面，兩焊件間的接觸面離電極的距離也不同：厚件一邊離電極的表面較遠(yuǎn)，散熱較少；而薄件一邊則相反，散熱較多，結(jié)果使熔核偏向厚件。當(dāng)兩焊件的厚度差別愈大，則偏向也愈大，甚至使熔核全部在厚件內(nèi)，從而使焊接完全失效。至于兩焊件的導(dǎo)熱性不同時(shí)，導(dǎo)熱性好的材料可作為薄件看待。焊接時(shí)，應(yīng)在厚件一邊采用工作表面直徑或球面半徑較大的電極，在薄件的一邊則相反；或在薄件一邊采用電阻較

12、大的電極，而厚件一邊采用電阻較小的電極。10等離子弧切割與氣割相比有什么特點(diǎn)？試述其應(yīng)用。解：利用等離子弧可迅速將金屬欲切部位熔化并立即吹掉而形成切口，與氣割相比，等離子弧切割的特點(diǎn)是：切口窄、切割邊質(zhì)量好、切割速度快、熱影響區(qū)小及變形小。等離子弧切割主要用于氣割所不能切割的材料，如不銹鋼、高合金鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金以及非金屬。11焊接接頭有幾個(gè)區(qū)域？各區(qū)域的組織性能如何？ 解：焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三部分。 （1）焊縫 焊縫金屬的結(jié)晶形成柱狀的鑄態(tài)組織，由鐵素體和少量珠光體組成。焊接時(shí)，熔池金屬受電弧吹力和保護(hù)氣體的吹動(dòng)，使熔池底壁的柱狀警惕成長(zhǎng)受到干擾，因此，柱狀晶體呈傾斜

13、層狀，晶粒有所細(xì)化。又因焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬中錳和硅等合金元素的含量可能比母材金屬高，所以焊縫金屬的性能不低于母材。（2）熔合區(qū) 該區(qū)被加熱到固相線和液相線之間，熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，而未熔化的金屬因加熱溫度過高而成為過熱的粗晶粒，致使該區(qū)強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，并引起應(yīng)力集中，是產(chǎn)生裂紋、局部脆性破壞的發(fā)源地。在低碳鋼焊接接頭中，熔合區(qū)雖然很窄，但在很大程度上決定著焊接接頭的性能。（3）熱影響區(qū) 由于焊縫附近各點(diǎn)受熱情況不同，熱影響區(qū)又分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。1）過熱區(qū) 焊接熱影響區(qū)中，具有過熱組織火晶粒明顯粗大的區(qū)域，稱為過熱區(qū)。過熱區(qū)被加熱到AC3以上100200至

14、固相線溫度區(qū)間，奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大，形成過熱組織，因而該區(qū)的塑性及韌性降低。對(duì)于易淬火硬化的鋼材，此區(qū)脆性更大。2）正火區(qū) 該區(qū)被加熱到AC3至AC3以上100200之間，金屬發(fā)生重結(jié)晶，冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織（正火組織），其力學(xué)性能優(yōu)于母材。3）部分相變區(qū) 該區(qū)被加熱到AC1AC3之間的溫度范圍內(nèi)，材料產(chǎn)生部分相變，即珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，使晶粒細(xì)化；部分鐵素體來不及轉(zhuǎn)變，具有較粗大的晶粒，冷卻后致使材料晶粒大小不均，因此，力學(xué)性能稍差。12闡述產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的原因。如何防止和減小焊接變形？解：金屬材料具有熱脹冷縮的基本屬性。由于焊件在焊接過程中是局部受熱且各部

15、分材料冷卻速度不同，因而導(dǎo)致焊件各部分材料產(chǎn)生不同程度的變形，引起了應(yīng)力。焊接時(shí)局部加熱是焊件產(chǎn)生應(yīng)力與變形的根本原因。防止與減小焊接變形的工藝措施（1）反變形法 用試驗(yàn)或計(jì)算方法，預(yù)先確定焊后可能發(fā)生變形的大小和方向，在焊前將工件安置在與變形相反的位置上，以抵消焊后所發(fā)生的變形。（2）加余量法 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在焊件下料時(shí)加一定余量，通常為工件尺寸的0.1%0.2%，以補(bǔ)充焊后的收縮，特別是橫向收縮。（3）剛性夾持法 焊前將焊件固定夾緊，焊后變形即可大大縮小。但剛性夾持法只適用于塑性較好的低碳鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)淬硬性較大的鋼材及鑄鐵不能使用，以免焊后產(chǎn)生裂紋。（4）選擇合理的焊接順序 如果在構(gòu)件的對(duì)稱兩側(cè)

16、都有焊縫，應(yīng)設(shè)法使兩側(cè)焊縫的收縮互相抵消或減弱。13減小焊接應(yīng)力的工藝措施有那些？解：（1）選擇合理的焊接順序 焊接平面形工件上的焊縫，應(yīng)保證焊縫的縱向余橫向能比較自由地收縮，如收縮受阻，焊接應(yīng)力就要加大。（2）預(yù)熱法 即在焊前將工件預(yù)熱到350400，然后再進(jìn)行焊接。預(yù)熱可使焊接金屬和周圍金屬的溫差減小，焊后又比較均勻地同時(shí)緩慢冷卻收縮，因此，可顯著減小焊接應(yīng)力，也可同時(shí)減小焊接變形。（3）焊后退火處理 這也是最常用的、最有效的消除焊接應(yīng)力的一種方法。整體退火處理一般可消除80%90%的焊接應(yīng)力。14下圖a)所示的拼接大塊鋼板的焊縫布置是否合理？為什么？若不合理，請(qǐng)加以改正。為減少焊接應(yīng)力和

17、變形，其合理的焊接順序是怎樣的？ 解： 圖a)所示的焊縫位置是不合理的在，因?yàn)槠浜缚p是交叉布置的，會(huì)造成金屬局部熱量過分集中，待冷卻收縮時(shí)，可能由于雙向拉應(yīng)力的出現(xiàn)以及應(yīng)力值過大而使其產(chǎn)生裂紋。 應(yīng)采用圖b)的方式布置焊縫，即錯(cuò)開焊縫，這樣，可減少拘束應(yīng)力和應(yīng)力集中，從而避免裂紋。 為減少焊接應(yīng)力和變形，其合理的焊接順序見圖b)的數(shù)字。15試比較下列鋼材的焊接性。 鋼 號(hào)主要化學(xué)成分WE×100工件板厚 （mm）CMnCuVMo09Mn2Cu0.11.40.31009MnV0.121.20.15014MnMoV0,121.50.150.550 解：低合金結(jié)構(gòu)鋼常用的碳當(dāng)量公式為 故0

18、9Mn2Cu的碳當(dāng)量為 09MnV的碳當(dāng)量為 14MnMoV的碳當(dāng)量為 因?yàn)镃eq值越大，焊接性就越差，且工件板厚越厚，焊接性也越差，所以，根據(jù)已給的板厚和計(jì)算的Ceq值，便可判斷：09Mn2Cu的焊接性最好，09MnV的焊接性較好，14MnMoV的焊接性較差。16用灰鑄鐵材料制作的機(jī)床床身其導(dǎo)軌面有缺陷，其缺陷情況如下：（1）加工前發(fā)現(xiàn)鑄件有大砂眼；（2）使用中導(dǎo)軌面研傷。若對(duì)上述情況進(jìn)行鑄鐵補(bǔ)焊，各應(yīng)采用何種焊接方法？解：（1）若加工前發(fā)現(xiàn)鑄件有大砂眼，應(yīng)采用熱焊法。因?yàn)殍T件補(bǔ)焊后要進(jìn)行機(jī)加工，這就要求補(bǔ)焊處硬度不能太高，否則，切削加工困難。采用熱焊法可使焊接接頭無白口組織及裂紋，補(bǔ)焊質(zhì)量

19、較好，補(bǔ)焊區(qū)有較好的切削加工性。 （2）若使用中導(dǎo)軌面研傷，而導(dǎo)軌不宜拆卸，不能機(jī)加工，故應(yīng)采用冷焊法。焊后焊接接頭有一定的白口，硬度高，耐磨，然后用砂輪打磨修平即可。17用下列板材制作圓筒形低壓容器，各應(yīng)采用哪種焊接方法？（1） Q215-A鋼板，厚20mm，批量生產(chǎn)；（2） 20鋼板，厚2mm，批量生產(chǎn)；（3） 45鋼板，厚6mm，單件生產(chǎn)；（4） 紫銅板，厚4mm，單件生產(chǎn)；（5） 鋁合金板，厚20mm，單件生產(chǎn)；（6） 16Mn，厚20mm，單件生產(chǎn)；（7） 不銹鋼板，厚10mm，小批生產(chǎn)；解：（1）采用埋弧自動(dòng)焊； （2）采用縫焊；（3）采用手弧焊或熔化極氬弧焊；（4）采用鎢極氬弧焊；（5）采用熔化極氬弧焊；（6）采用埋弧焊或手弧焊；（7）采用熔化極氬弧焊。18中壓容器的外形和尺寸如下圖所示，材料全部用15MnVR（