1. 钛及其合金的焊接特点有哪些?
焊接特点如下:
(1)钛(Ti)的化学活性大,在400℃以上的高温固态,特别是在熔化状态极易被空气、水分、油脂等污染。它吸收氧、氮、氢、碳等杂质,使焊接接头的塑性和韧性显著降低,并易产生气孔。因此,焊接时对熔池、焊缝及温度超过400℃的热影响区都要严格加以保护。
(2)由于Ti的熔点高,热容量、导热性差,导致焊接接头金属晶粒有长大倾向(特别是β钛合金),从而引起接头塑性降低。因此,对焊接线质量要严格控制,焊接时采用小电流、快焊速。
(3)在氢和焊接残余应力的作用下,可导致冷裂纹,所以要控制接头的含氢量。对复杂的结构焊后应进行消除应力处理。
(4)Ti的弹性模量比钢约小1/2,因此,焊接变形大,矫正时也较困难。
2. 要保证钛材的焊接质量,应采取哪些措施?
要保证钛材的焊接质量,应采取的措施有:
(1)母材及焊丝中的杂质含量必须在技术条件允许的范围内。
(2)采用高纯度的氩气进行焊接。
(3)焊前对工件及焊丝进行认真的处理。
(4)根据不同母材及性能要求,正确选用焊丝、焊接规范及焊后热处理。
(5)加强保护措施。对处于400℃以上的熔池、后部焊缝及热影响区均应采用氩气保护,焊缝背面也应采取保护措施。
3. 钛及其合金的氩弧焊工艺要点有哪些?
工艺要点如下:
(1)焊前用丙酮认真清理焊件、焊丝,防止有害杂质进入焊接区。
(2)提高保护气体纯度,增强保护效果,控制有害气体的含量。
(3)正确选择焊丝,尽量选择与母材成分相当的焊丝。为满足高塑性要求,应选用纯钛焊丝,因为纯钛焊丝的强度较低。
(4)选择合适的焊接规范。在保证焊透的情况下,要小电流,快速焊。
(5)焊后需进行热处理。
4. 铅焊接时有哪些特点?
铅的焊接特点有:
(1)易烧穿。铅的熔点很低(327℃),导热性差,因此,在焊接时要求热源温度低。否则易使金属过热而造成下塌或烧穿。
(2)易形成未焊透和夹渣。铅熔化后,表层极易氧化,生成一层氧化铅薄膜,熔点高达1525℃。它妨碍了铅的熔化和熔合,造成未焊透和形成夹渣。
(3)防止铅中毒。铅的沸点低,只有1619℃。焊接时铅蒸气与空气中的氧化合,生成有毒的氧化物。因此,焊接过程中要加强焊接区的通风,防止铅中毒。
(4)不易形成裂纹。铅的再结晶温度为15~20℃,焊后不会在热影响区内产生硬化。铅的塑性好,故焊接后不易产生裂纹。
5. 怎样堆焊轴承钨金瓦?
局部脱落的钨金瓦堆焊方法如下:
(1)把脱落的钨金彻底清除。
(2)准备好氯化锌、锡条(锡30%、铅70%或锡50%、铅50%)和钨金条。
(3)将轴瓦放入碱水中(10%苛性钠或苛性钾)煮5~10min后用清水冲洗。对大轴瓦,也可用热碱水刷洗,再用清水冲洗,然后用钢丝刷将瓦面刷干净。
(4)用氧化焰把瓦面烧一遍,以清除残留的石墨和油垢,然后用中性焰或微碳化焰加热瓦面挂锡。挂锡的过程:加热到300℃左右时,将氯化锌涂在瓦面上,用锡条摩擦加热面,锡溶化后薄薄地覆盖于瓦面,直到全部表面挂匀为止,挂上的锡呈暗银色。
(5)挂锡后接着堆焊钨金。若脱落面积大,应分成若干小块,一块块地堆焊,连成整体。先加热挂锡后的瓦面,并用钨金条摩擦。钨金熔化并能与锡熔在一起时,即可填加钨金,同时向前移动。第一遍不宜太厚,以后用同样方法堆焊,直到厚度符合要求。挂锡和堆焊钨金时,一定要控制好温度,切忌过热。
(6)进行切削加工。
6. 怎样钎焊硬质合金刀具?
硬质合金刀片中主要的合金元素有钨、钛、钴等,硬度非常高,用于切削加工工具。利用气焊、钎焊法焊接。焊接时的主要问题是保证焊牢(刀片和刀杆之间牢固结合),亦应注意以下几个问题:
(1)做好钎焊前的清洗工作。应彻底清除刀杆和刀片结合面之间的杂质和氧化物等。
(2)刀片和刀杆之间预留间隙小于0.2mm。
(3)采用料104。
(4)采用60%脱水硼砂加40%硼酸作为钎焊熔剂。钎焊含碳化钛较多的刀片时,可在硼酸中加10%氟化钾或氟化钠以提高熔剂的活性。
(5)采用中性焰或微碳化焰。
(6)钎焊加热时,先把刀杆的焊接处加热到600℃左右(暗红色),立即把钎料撒到加热处,待钎料熔化后再把刀片放上去钎接。
(7)钎焊时,火焰离焊件表面约50mm左右,利用外焰的热量使刀杆和刀片加热。加热速度不能太快,因加热太快,刀片会产生较大的应力而开裂。刀片的加热温度不能超过800℃,温度太高,合金元素要烧损。
(8)刀片与刀杆之间的钎料不宜过多。趁钎料尚未凝固之前用棒轻轻拨动刀片,使之位置摆正,并用力压住刀片,与此同时,火焰慢慢离去,让钎料凝固。
(9)焊后,刀具放在石棉粉或石棉灰内缓冷,或在350~380℃炉中回火6~8h。
7. 钢筋可采用哪些方法进行焊接?
钢筋除了用焊条电弧焊进行焊接外,对于空间构架和交叉钢筋可以采用接触点焊;对接钢筋可采用闪光对焊;钢筋和钢板的垂直焊可采用埋弧凸焊。对焊接性较差的钢筋如44Mn2Si等,用手弧焊容易出现裂纹,必须选用闪光对焊。
8. 钢筋闪光对焊的工艺方法有几种?怎样操作?
钢筋闪光对焊的工艺方法有连续闪光焊、预热闪光焊、闪光—预热闪光焊三种:
连续闪光焊,适用于
以下的钢筋。操作时,先使两钢筋端面轻微接触。开始闪光,徐徐移动钢筋,直至烧化到规定的长度后,以适当的压力,迅速顶锻。它的焊接过程是闪光—顶锻。
预热闪光焊,适用于端面平整的
以上的钢筋。操作时,先使两端面交替地接触和分开,发生断续闪光而预热,待达到规定长度时,即进行闪光—顶锻。
闪光—预热闪光焊,适用于端面不平整的
以上的钢筋。操作时,先使两钢筋端面的凸出部分接触,开始闪光。待两端面闪平为准,即进行预热—闪光—顶锻。
9. 埋弧凸焊怎样操作?
埋弧凸焊是在焊剂层下进行焊接,见下图。钢筋1和钢板3作为两极,在焊剂层2下,先激发电弧,后顶锻焊成。
操作时,先将钢筋轻微提起,激发电弧。电弧热使钢筋、钢板、焊剂发生熔化。熔渣保护焊接区,防止外界空气的侵入。待钢筋和钢板端面熔化后,迅速加压顶锻。
埋弧凸焊示意图
1—钢筋;2—焊剂;3—钢板
10. 金属粉末覆盖作为防护层有些什么特点?覆盖技术有哪些?
金属粉末覆盖作为防护层与化学热处理相比,生产率高,又不受母材金属化学成分的影响,可随意改变覆盖层的成分和厚度。它与堆焊工艺相比,母材金属表面熔化极少或根本不熔化,覆盖层的稀释度很小,从而表层不需要很厚也能满足使用要求。
粉末覆盖技术根据热源不同,大致可分为:
(1)火焰法。有效温度范围为3000℃以下,粉粒飞行速度达150~200m/s;
(2)电弧法。有效温度范围为5000℃以下,粉粒飞行速度达150~200m/s;
(3)等离子法。有效温度范围为16000℃以下,粉粒飞行速度达300~350m/s;
(4)爆炸法。有效温度范围为3000~3500℃以下,粉粒飞行速度达700~800m/s。
爆炸法目前我国尚很少应用。电弧法和等离子法虽有应用,但工艺装备较复杂,技术要求较高,又要一定的保护气氛,因此,应用受到限制。火焰法设备简单,操作方便,工艺灵活,不需要保护气氛,因而,近年来获得广泛的应用。
11. 汽轮机缸体裂纹补焊时的主要问题有哪些?
目前高压汽轮机缸体材料较常见的是20铬钼钒铸钢,其补焊时的主要问题有:
(1)20铬钼钒铸钢的焊接性差,焊后在焊缝或近缝区易产生脆性组织。
(2)汽缸体壁厚较大(100mm以上),焊后残余应力较大。
(3)对缸体的变形要求严,汽缸体经补焊后接合面的总挠度不得超过0.5mm。
(4)缸体工作条件差,温度高,压力大,并在使用过程中经常发生变化,因此对焊补质量要求较高。
12. 焊补汽轮机缸体的裂纹时,有哪些方案?各有何优缺点?
汽轮机缸体裂纹的补焊一般有两种方案,即采用与缸体成分相当的珠光体耐热钢焊条(如E5515-B2,E5515-B2-V等)或采用奥氏体不锈钢焊条(如E2-26-21-15、E1-26-21Mo2-16等)。
采用珠光体耐热钢焊条焊补时,必须预热,焊后进行热处理,这样要引起附加变形。焊接时工序繁多,工艺复杂,工作条件恶化。但是,处理得当,可得到与母材金属相当的力学性能,且组织稳定。
采用奥氏体不锈钢焊条补焊时,由于焊缝金属在焊接热过程中不发生相变,而且本身塑性又好,故焊前可不预热,焊后不作热处理。既简化了工序,又减少了缸体焊后的变形和应力。奥氏体的焊缝组织具有极好的抗裂性,同时对氢的溶解度较大,不会因氢的析集而产生裂纹。但也存在一些问题。如在焊补区附近的母材金属上将因焊补后产生淬硬组织;缸体的刚性很大,导致焊后残余应力很大;焊补区属于异种钢接头,还存在异种钢接头固有的一些问题。
13. 汽轮机叶片(2铬13)的补焊有哪些方法?
叶片的补焊方法有两种:手工电弧焊和手工氩弧焊。无论使用哪种补焊方法,叶片在补焊前都应查明裂纹的长度和深度,然后在裂纹的两端钻止裂孔。为了保证焊透和减少变形,根据裂纹的深度(或厚度)开适当的坡口。坡口不宜过大,尽可能双面开,并采用小规范焊接。焊接时,一般都应使用引弧板,焊接方向如下图所示。焊接终了,要注意填满弧坑。熄弧亦应在熄弧板上或叶片最厚处。
叶片补焊
(a)坡口;(b)焊接方向
(1)焊条电弧焊。焊条的选择:一是选用奥氏体不锈钢焊条(如E0-19-10Nb-15);二是选用与母材相,当的焊条(如E1-13-15)。E0-19-10Nb-15焊条补焊叶片,一般焊前可不预热,但是由于母材的淬硬性较强,也可预热到200℃左右。回火温度选择在400℃或600℃。铬207或E1-13-15焊条补焊叶片,焊前预热200~300℃,焊后回火680~720℃,保温3~6min。
(2)手工氩弧焊。焊丝材料可用叶片切条,宽度为1.6~2mm,构成同类接头。焊补时钨极直径声
,电流70~90A,氩气流量6~7L/min。根层可不加焊丝,其余各层加丝焊补。焊前无需预热,焊后回火720℃,保温3min。
14. 手工电弧焊焊补汽轮机叶片时可选用哪些焊条?各有何特点?
叶片(2Cr13)补焊,可选用与叶片化学成分相同的铬不锈钢焊条(如E1-13-15);也可选用与叶片化学成分不相同的铬镍不锈钢焊条(如E0-19-10Nb-15)。
选用E1-13-15碱性低氢型铬不锈钢焊条,构成同类接头。焊缝与熔合区组织一致,均为马氏体组织。E1-13-15焊条的含碳量较1Cr13和2Cr13钢的含碳量低,焊缝既可以得到足够的强度极限、屈服极限和冲击韧性,又具备较高的疲劳极限和良好的塑性。只要掌握好焊接和热处理工艺,可以获得令人满意的焊接接头。
选用E0-19-10Nb-15铬镍不锈钢焊条补焊也是可行的。在工艺上比用铬不锈钢焊条还容易掌握。但焊缝组织为奥氏体加铁素体两相组织,熔合区为马氏体加铁素体两相组织,构成了异类接头,性能较差。
15. 汽轮机叶片表面的硬质合金片怎样焊接?
焊接硬质合金片的方法有两种,即钎焊和气焊。
(1)钎焊。进行银钎焊的钎料为料303,钎料的熔点为660~725℃。在钎焊过程中应该注意:①不能使叶片的组织发生相变,即温度不允许超过叶片的Ac1点;②不能让合金片的硬度降低到HRC40以下;③要防止钴铬钨合金片开裂。
用银钎料焊接合金片时,钎接缝处强度低,且影响叶片的疲劳强度。
(2)气焊。气焊前,用刚性好的夹具将叶片固定,以防止变形。然后预热600℃。采用中性或弱还原性的氧—乙炔焰进行焊接,以防止合金片脱碳而开裂。气焊用的熔剂成份为:硼酸25%、硼砂25%、萤石50%,焊后回火700℃。
16. 怎样焊接汽轮机叶片拉金?
叶片拉金焊接的原则:在拉金和叶片均不熔化、不过热的前提下,将两者钎焊成一体,以保证连接处有足够的强度。
钎焊的实质是用低熔点合金(钎料),在低于叶片和拉金材料Ac1温度,不破坏母材金属金相组织的情况下,将两者钎焊在一起。可选用料303,配合钎剂104。
钎焊时应注意下列各点:
(1)焊件与钎料均须在焊前用砂纸打磨光亮,再用四氯化碳擦洗一遍,绝不能留有油污等。
(2)由于氧化焰中的过剩氧易在高温下生成氧化铬,影响叶片和拉金的连接,所以应选用中性焰或微碳化焰。
(3)火嘴选用小号,火焰要尖细,使热量集中,这样既能保证母材金属不过热,又能很快完成钎焊工作。
(4)保证钎料熔化后渗入到拉金孔与拉金的缝隙中去,形成良好的钎接缝。
17. 对阀门密封面的堆焊材料有些什么要求?
阀门处于高温介质下工作,长期受水和蒸汽的浸蚀作用,密封面很易损坏。故对密封面的堆焊材料要求具有较高的综合性能。具体要求如下:
(1)要求有较高的“红硬性”,即在运行温度下,有较高的硬度,而在室温时硬度不很高,便于切削加工;
(2)要求堆焊金属的组织稳定;
(3)要求在运行温度下有高的耐磨性、抗冲击、抗氧化、抗腐蚀性等;
(4)压差很大的流体介质通过时,有好的抗冲蚀性;
(5)要求在温度波动时,有好的抗热疲劳性。
18. 怎样用堆焊法来修复各类阀门的密封面?
不同介质温度下使用的阀门,堆焊时选用不同的堆焊材料。
(1)介质温度450℃以下的阀门堆焊。采用EDCr-B-15焊条,堆焊金属为2Cr13。为了获得良好的堆焊金属层,至少堆焊两层。
堆焊前,焊条要烘干,烘焙温度250℃,烘焙1h,焊件需预热300℃以上。焊接时,电流要尽量小,以减少母材金属的熔化。焊接过程中应避免在475℃左右温度下停留时间过长,以减少475℃脆性。焊后空冷,硬度大于HRC45。
此时须用硬质合金刀具进行机械加工,也可以经750~780℃退火。加工后再经950~1000℃空冷或油冷,重新淬硬。
(2)介质温度600℃以下的阀门堆焊。采用EDCrNi-B-15、EDCrNi-C-15焊条,堆焊金属为铬镍硅合金。堆焊金属依靠硅进行强化,得到奥氏体加铁素体组织,具有优良的抗磨、抗蚀和抗氧化性能。堆焊层不少于三层,加工后不少于5mm。
堆焊前,焊条需在250℃下烘焙1h,焊件预热450℃。采用短弧小电流进行焊接,一次焊完,不允许冷后再焊,以防开裂。焊后,要求缓慢冷却,硬度大于HRC40。
(3)介质温度650℃以下的阀门堆焊。采用堆817焊条,堆焊金属为钴铬钨(司特立)合金。堆焊时,焊条需在250℃下烘焙1h。焊前焊件需预热500~600℃,并要求整个焊接过程中保持这一温度。采用小电流、短弧直线运条。每次堆焊的焊缝长度不超过50~70mm为宜。焊后需回火,温度600~700℃,保温1h,缓冷。
19. 什么叫磁性、磁场、磁力线和磁通量?
物体具有吸引铁屑的能力叫磁性。磁性作用的范围叫磁场。任何一磁铁均有两个磁极,一端叫北极,以N表示;另一端叫南极,以S表示。铁屑在磁场中,能够排列成闭合的回路,这种磁场作用叫做磁力,表示磁力方向(铁屑排列方向)的线叫磁力线。磁场内磁场强度的分布情况,可以引用磁力线来表示见下图。两磁极端的磁力线密度最大,所以磁场最强。在磁场内,通过某一面积(垂直于磁力线)的磁力线数量叫磁通量,用Φ表示,其单位为韦伯(Wb)。磁铁的特性是同性相斥,异性相吸。
条形磁铁的磁场
20. 什么叫磁化、剩磁?
能够被磁铁所吸引的材料称为铁磁材料。铁磁材料在外磁场的作用下产生了磁性,称为磁化。
铁磁材料磁化后,当外磁场消失时,还存在着一定的磁性,称为剩磁。
21. 什么叫电流的磁效应?
通电导线的周围与磁铁一样,也存在着磁场,这种由电流产生磁场的现象叫电流的磁效应。通电导线周围所产生的磁场方向可用右手螺旋定则来判断。
22. 什么叫电磁感应?
导体在磁场中作切割磁力线的运动,则在导线上会感应出电流来,这种现象叫作电磁感应。导线两端感应出来的电势叫感应电动势。若导线是闭合电路,则电路中就会产生感应电流。感应电动势的方向可按右手定则来判断,见下图。感应电流所建立起来的磁场方向与原磁场的方向始终相反。
电磁感应(右手定则)
23. 什么叫自感、互感?
将绕组接到交流电源上,绕组内部的磁通量随着电流的交变而变化,因而在绕组内产生感应电动势。这种因绕组本身电流的变化而在绕组内产生的感应电动势,叫做自感电动势,见下图(a)、(b)。这种现象称为自感。
将两个绕组放得很近或围绕在一个铁芯上,如图(c)、(d),第一个绕组(ω
1)通电后产生磁通(Φ
1),其中一部分磁通通过第二个绕组(ω
2)。当ω
1中的电流变化时,会引起通过ω
2中的磁通变化而感应出电动势。反之,当ω
2中的电流变化时,也会引起ω
1中的磁通变化而感应出电动势,该电动势叫做互感电动势。这种现象,称为互感。
自感与互感
(a)空心绕组电路的自感;(b)铁芯绕组电路的自感;
(c)空心绕组电路的互感;(d)铁芯绕组电路的互感
24. 电弧焊机分哪几类?
(1)按焊接电流种类分,有直流电焊机和交流电焊机两类。直流电焊机又可分为旋转式(焊接发电机)和整流式(焊接整流器、逆变焊机等)两种。
(2)按电焊机结构分,有旋转式直流电焊机、整流式直流电焊机和交流电焊机。
旋转式直流电焊机包括:三电刷裂极式、三电刷差复激式、间极磁分路式、它激式和平复激式等。目前此类焊机已被强制淘汰使用。
整流式直流电焊机包括:磁放式、动绕组式、动铁芯式、饱和电抗器式和可控硅式等。常用的有ZXG-300型磁放大式硅整流电焊机和广泛使用的ZX7-400逆变焊机。
交流电焊机包括:动铁芯式、动绕组式和同体式等。常用的有BX1-330型动铁芯式交流电焊机。
25. 电焊机型号是怎样标志的?
电焊机型号的标志方法如下:
(2)电焊机的大、小类名称及其代表符号见下表。
电焊机的大、小类名称及其代表
|
大类
|
小类
|
基本规格
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名称
|
简称
|
代表符号
|
名称
|
简称
|
代表符号
|
焊接发电机
|
发
|
A
|
下降特性 平特性 多用特性
|
下 平 多
|
X P D
|
额定电流值
|
焊接变压器
|
变
|
B
|
下降特性 平特性
|
下 平
|
X P
|
额定电流值
|
焊接整流器
|
整
|
Z
|
下降特性 平特性 多用特性
|
下 平 多
|
X P D
|
额定电流值
|
附加特征:如焊接发电机为柴油机拖动;焊接变压器为铝绕组;焊接整流器为硅整流器等。
特殊环境:如高原用的焊机;热带用的焊机等。