焊接与切割基础知识ppt课件

1、.,第一章 焊接与切割基础知识,.,第一节 焊接与切割概述 一、焊接与切割的基本原理及分类 （一）基本原理 1、金属结构件联接的形式 （1）螺栓联接，特点：可拆卸，属机械性联接 （2）铆钉联接，特点：可拆卸，属机械性联接 （3）焊接联接，特点：永久性，属分子性联接 2、焊接：通过加热或加压、或两者并用、并且用或不用填充材料，使工件达到结合的方法。 在外力的作用下，利用分子或原子的结合与扩散作用，从而获得牢固的结合。 3、焊接的特点：节省材料，重量轻，简化加工装配工序，接头致密性好，强度高，改善了劳动条件。,.,（二）焊接方法的分类 1.熔化焊：将金属联接处加热至熔化状态，不加压完成的焊接方法。 2.压焊：将金属联接处加热至熔化状态或塑性时施加一定压力完成的焊接方法。 3.钎焊：用比母材熔点低的金属材料作钎料，将被焊接金属和钎料加热至高于钎料熔点低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材填充接头间隙，并与母材相互扩散实现联接的焊接方法。,.,（三）切割的方法和分类 切割：将整块材料分割成人们所需要的形状和大小部分的加 工方法 1.气割：利用气体火焰热能将工件气割处预热到一定温度后喷出高速切

2、割纯氧气流，使其燃烧并放出热量实现气割的方法。 2.电弧切割：利用电弧热能熔化工件切割处金属，而实现切割的方法。 3.冷切割：利用拘束能量穿透金属而实现切割的方法。,.,二、焊接安全卫生技术的构成 1、焊接安全技术：主要研究焊接作业中可能引起的机械损伤、爆炸、火灾、触电、高处坠落、水下窒息事故等不安全因素产生的原因和消除方法。其中包括安全操作规程的制度和安全教育等管理措施。 2、焊接的作业环境：主要研究污染焊接环境有害因素的形成原理和条件，以及从焊接技术角度减少有害因素产生的措施。 3、焊接劳动卫生：主要研究焊接作业对人体健康的影响和个人防护，减少有害因素对人体健康的影响。,.,三、学习焊接切割安全技术的必要性 1、特种作业：指容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、他人及周围设施的安全有极大的危害的作业。 2、学习的必要性：焊工在操作过程中，要与各种易燃易爆气体、压力容器和电机电器设备接触。焊接过程中又会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、高频电磁场、噪声和射线等。 上述危害因素在一定条件下又会引起爆炸，火灾、触电、烫伤、急性中毒、血液疾病、电光性眼炎和皮肤病等职业病。还可能危及设备、厂房

3、和周围人员安全。所以焊工必须学习焊接切割安全技术。,.,三、学习焊接切割安全技术的必要性 3、学习焊接安全技术的目的： 使有关管理人员，操作工人掌握操作的基本原理、操作安全及防护的方法。严格执行焊接与切割安全的标准及各项有关安全操作规程、保证安全生产以及遇到危机情况时，能及时做出适当的处理，从而保护操作者自己和周围人员及厂房设备不遭到损害。 4、要实现安全操作必须做到： 详细了解焊接生产过程的特点和焊接工艺、工具及操作方法。深刻理解和掌握焊接安全技术的措施，严格执行安全规程和实施防护措施、避免事故发生。,.,第二节 金属学及热处理基本知识 一、金属晶体结构的一般知识 物质 金属元素：特点有固定熔点，光泽、延展性、导电、导热，温 度升高，导电性能下降。 非金属元素：特点无固定熔点，温度升高，导电性能提。 晶体：在物质内部，原子作用有序有规则排列，并有固定熔点， 其性能各向异性。,.,第二节 金属学及热处理基本知识 一、金属晶体结构的一般知识 非晶体：在物质内部，原子呈无序的堆积 ，并无固熔点，其性能各向同性。 （一）晶体的特点：在物质内部，原子按一定规律排列整齐，并有固定熔点，性能各向异

4、性。 （二）典型的金属晶体结构 晶格：原子在晶体中排列规律的空间格架。 晶胞：能够完整反应晶格特征的最小几何单元。 金属原子按一定方式有规律地排列成一定空间几何形状的结晶格子。,.,1、体心立方：原子位于立方体的八个顶角和立方体的中心各含有一个铁原子。 2.面心立方：原子位于立方体的八个顶角和六个面的中心各含有一个铁原子。 例：纯铁在常温下是体心立方晶格（-Fe).当升温到910时，有体心立方晶格转变为面心立方晶格（r-Fe)，在升温到1390时，面心立方晶格又重新转变为体心立方晶格（-Fe),然后一直保持到纯铁的熔化温度。,.,同素异晶转变：是金属在固态下随温度的变化，由一种晶格转变为另一种晶格的现象。 结晶：金属由液态转变为固态的过程。 过程：由晶核产生和晶核长大。（原子由不规则排列的液体到原子规则排列的晶体过程）。,.,二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识 （一）合金的组织 合金：由两种金属元素或非金属元素组成的金属。 组元：组成合金最基本的独立物（金属元素、非金属元素 、稳定化合物）。 1、固溶体：是一种物质的原子均匀地溶解在另一种物质晶格内，形成单相晶体结构。 1）间隙固

5、溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中。 2）置换固溶体：溶质原子代替了溶剂晶格中的原子。溶质原子的溶入使溶剂晶格发生畸变，提高了金属材料的力学性能。,.,二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识 （一）合金的组织 2、金属化合物：两种元素的原子按一定比例相互作用，形成一种具有金属特性的物质。 特点：熔点高、 硬度高、脆性大。,.,（二）钢中常见的显微组织1.铁素体（F）：碳溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体。溶解碳的能力差，在723时，溶解0.02%的碳，室温时0.006%。特点：强度和硬度低，塑性和韧性好。（低碳钢） 2.渗碳体（Fe3C)(cm):含碳量为6.6%的铁与碳的化合物。特点：熔点1227，硬而脆。 3.珠光体（P）：是铁素体和 渗碳体的混合物。含碳0.8%，只有在723才存在。特点：在铁素体和渗碳体之间。,.,（二）钢中常见的显微组织 4.奥氏体(A):碳溶解在r-Fe 中形成的间隙固溶体。溶解碳的能力强，在1148时溶解2.11%的碳。温度下降溶解度降低，在727时溶解0.77%的碳。特点：强度，硬度不高，塑性，韧性好，无磁性。 5.来氏体（Ld）：是含碳量为4. 3%

6、的合金，在1148时 从液相中结晶出来奥氏体和 渗碳体的混合物。室温时来氏体是珠光体和渗碳体组成（Ld)。特点：硬度高，塑性差。 6.马氏体（M）：碳在 -Fe中过饱和固溶体。,.,低碳马氏体 特点：回火后有强度高，塑 马氏体 性，韧性好。 高碳马氏体 溶解过多碳，使-fe晶格严重畸变，塑性应力增大。 （三） 铁碳合金平衡状态图 钢：含碳量小于2.1% 铁碳合金 铸铁：含碳量在2.1%6.7% 1538 A D 1227 E 1148 F 912 G p S 727 k 0 0.77 2.11 4.3 6.69,.,三、钢的热处理 将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定的冷却速度到室温的过程。 （一）淬火 将钢加热到A1或A3以上某一温度，保持一定时间，然后以适当的速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的 热处理工艺。（主要以高、中碳钢） 目的：把奥氏体化的钢件淬成马氏体，提高钢的硬度、强度及耐磨性。,.,（二） 回火 钢淬火后，再加热到A1以下的某温度，保温一定时间，然后冷却到室温的过程。 目的：减少或消除产生的应力，防止工件变形和开裂，提高钢的韧性，稳定组织。 低温回火：150

7、250 硬度降低，韧性提高。 回火 中温回火： 350450 提高弹性和屈服度 高温回火： 500600 降低强度、硬度。提高塑性和韧性，消除应力。 （三） 正火 将钢加热到A1或A，保温后，然后冷却到室温的过程。（5070） 目的：细化组织，提高力学性能。 （四） 退火 将钢加热 到A3以上或A1保持一段时间，然后随炉缓慢冷却的过程。（600 650 ） 目的：降低硬度，消除应力，均匀钢的组织及成分。,.,第三节 常用金属材料的一般知识 一、金属材料的性能： 指物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能。 （一） 金属材料的物理化学性能 1、密度：单位体积内的质量。 P g/cm3 (克/立方厘米) 2、导电性：金属传导电流的能力。电阻率越小导电性越好。 3、导热性： 金属传导热量的性能。W/(mk)热导率越大，导热性能越好。,.,第三节 常用金属材料的一般知识 一、金属材料的性能： 4、热膨胀性：金属受热时体积膨胀的现象。 金属体膨胀系数是线膨胀系数的3倍。=3t 5、熔点：金属和合金以固态向液态转变时的温度。 6、抗氧化性：金属在高温时抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力。 7、 耐腐蚀性：

8、金属抵抗各种介质侵蚀的能力。 （大气、碱、酸、盐）,.,（二） 金属材料的力学性能 金属在外力作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度。 1、强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破裂的能力。 抵抗能力越大，强度越高。 1）屈服强度：钢在拉伸过程中，当拉应力达到某一数值不再增加时，其变形却在继续增加的现象。 （N/mm2） 2）抗拉强度：钢材拉伸时，在拉断前所能承受的最大拉应力。 （N/mm2 ）,.,2、塑性：金属在外力作用下产生永久变形的能力。 1) 伸长率：材料拉断时，伸长量与长度的百分比。 2)断面收缩率：试样拉断后截面积的减小量与原面积的百分比。 3)冷弯角：试样按规定的弯曲半径进行弯曲，在断裂时的角度。 越大，塑性越好。 3、冲击韧性：金属材料抗击载荷不致被破坏的能力。 k 越大，韧性越好。 4. 硬度：金属材料抵抗表面变形的能力（塑性变形、压痕、划 痕）。布氏HBS、洛氏HR、维氏HV、,.,(三) 金属材料的工艺性能 工艺性能：指承受各种冷热加工的能力。 1、切削性能：金属是否容易切削的性能。若刀具磨损小，切削力小，切削工件表面好，则此材料的切削性能

9、好。 2、铸造性能：指金属在液态的流动性及液态金属在凝固过程中的收缩和偏析程度。,.,(三) 金属材料的工艺性能 3、 焊接性能：在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。 1）接合性：在一定焊接工艺条件下，一定金属形成焊接缺陷的敏感性。 2）使用性：在一定焊接工艺条件下，一定金属形成焊接接头对使用要求的适应性。 焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求的影响。 3）影响焊接性的因素：一是碳，二是合金元素。 a.当含碳量增加时，钢的塑性急剧下降，并在高应力的作用下，产生焊接裂纹的倾向也增大。 b.当合金元素增加时，焊接接头的热影响区在焊接过程中产生硬化倾向也增大，使焊接性变差。,.,二、钢材和有色金属的分类、编号及性能 （一）钢材的分类 钢：含碳量在2.11%以下的铁碳合金。 黑色金属 铸铁：含碳量2.11%6.67%的铁碳合金。,.,1、按化学成分： 低碳钢：含碳量小于0.25% 碳素钢 中碳钢：含碳量在0.25%0.6% 高碳钢：含碳量大于0.6% 低合金钢：含金总量小于5% 合金钢 中合金钢：含金总量在5%10% 高合金钢：含金总量大于10% 2、按用途： 碳素结构钢 结构钢 含C0.7% 合金结构钢 碳素工具钢 工具钢 含C0.7% 合金工具钢 特殊钢 ：不锈钢、耐热钢,.,3. 按品质 普通钢：含硫、磷量小于0.045% 优质钢：含硫、磷量小于0.03% 高优质钢：含硫、磷量小于0.02% （二）刚才的编号 钢中的化学元素采用化学元素符号，钢材名称用途、冶炼和浇注方法用汉语拼音字母。 例：H焊接用钢 F沸腾钢 g锅炉钢 R压力容器用钢 A优质钢 E特级钢 1.碳素钢的编号 1).碳素结构钢：指含碳量小于2%的铁碳合金。一般结构钢、热轧钢板、型钢等。 例： Q 235AF 沸腾钢 质量等级为优

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