焊接成形技术焊接基本概念与方法教学材料

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1、材料成型技术基础,焊接成形技术(一),童幸生 2004年8月,焊接基本概念与方法,焊接基本概念 熔化焊工艺方法 压力焊工艺方法 钎焊工艺方法,焊接基本概念,一、金属的连接方法：,四、焊接的特点： 结构重量轻、省工省料、密封性好等特点。在制造业中，材料焊接技术是一种十分重要的加工工艺，已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、右油化工、航空航天、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。,熔化焊工艺方法,熔化焊： 利用局部加热的方法,将工件的焊接处加热到熔化状态,形成 熔池，然后冷却结晶，形成焊缝的焊接方法 。 由于所用热源的不同，熔化焊分为： （1）气焊 (2)电弧焊 （3）激光焊 (4) 激

2、光切割 （5）电子束焊 （6）电渣焊 （7）等离子弧焊,(2)电弧焊 一、什么叫焊接电弧： 它是在具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，气体介质 产生强烈而持久的放电现象。 二、电弧的实质： 它是一种气体放电。气体在一般情况下是不导电的。要使气体导电，须将两个电极之间的气体电离，并在两电极间加上一定的电压，使这些带电离子在电场作用下作定向运动，两个电极间的气体中能连续不断地通过很大的电流，从而形成的电弧。电弧导电时，产生大量的热量，同时发出强烈的弧光。,1、电弧的构造 2、焊条在电弧下的熔化及焊缝的成形过程。,电弧的构造,在钢焊条的电弧中，电弧弧柱区的温度高达5000K以上。 阴极区和阳极区的

3、温度较低，分别约为2400K和2600K。 阴极区和阳极区的几何长度很小，仅为104105cm。 我们所看到的电弧实际上是电弧的弧柱区。 阴极区和阳极区虽然几何长度很小，但是对于焊接时 热量的产生很重要。在阴极区和阳极区所产生的热量 占电弧产热的近80。弧柱区产生的热量仅约占20。,三、电弧焊的类型： 电弧焊接时由于对电弧与焊缝的保护方法的不同，电弧焊可分为以下三种： 、手工电弧焊：是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的工艺方法。 （1）手工电弧焊焊接过程 （2）手工电弧焊的主要优点有： 1)操作灵活，高焊接各种空间位置的焊缝。 2)焊接质量受焊工技术水平，施工条件等影响

4、， 变动幅度大。 3)焊接辅助时间长，生产效率底。 4)焊接生产率低。,、埋弧自动焊：在焊接过程中，焊接电弧将焊剂,焊丝及工件焊接处熔化后形成熔池，熔池冷却后形成焊缝。液态熔渣形成焊渣，焊后履盖在焊缝表面起保 护焊缝的作用。 （1）埋弧自动焊的焊接过程 （2）与手工焊相比埋弧自动焊的主要优点有： 1)生产率高：埋弧自动可用的电流比手工电弧焊大，所以生产率高。 2)焊接质量好：由于电弧被液态溶渣泡所包围，可以防止空气的浸害， 因而焊缝质量好。 3)电弧的热量损失小，能量集中。 4)节省金属与电能：由于焊丝连续送进，从而节省金属材料，节省辅 助时间。埋弧焊熔化深度大。因而也节省了电能。 5)改善了

5、劳动条件：埋弧焊焊接时没有弧光。送入与运条又实现了机 械械化，从而减少了工人的劳动强度。改善了劳动条件。 6)适合中等厚度的板材的直、长缝或大圆圈环形焊缝的手工焊缝焊接。 （3）压力容器的焊接的现场图片,压力容器环焊缝的焊接,压力容器的封头与筒体组焊,埋弧焊接压力容器纵焊缝,埋弧焊压力容器施工现场图：,、气体保护焊：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，称为气体保护焊。外加气体有以下二种：氩气与二氧化碳气体保护焊 1、氩弧焊：氩气是惰性气体，不与金属起化学反应；不溶解于液体金属。所以，氩气是一种可靠的保护介质。氩弧焊可以获得高质量的焊缝.氩弧焊是焊接不锈钢的主要方法，也广泛用于焊接

6、铝合金、钛合金、锆合金等材料；用于航空航天、核工业等部门。 （1）氩弧焊的焊接过程及主要优缺点 2、二氧化碳气体保护焊：是以CO2气体作为保护介质的气体保护焊方法。 （1）二氧化碳气体保护焊的特殊性： *因为CO2气体是一种氧化性气体，在焊接过程中会使焊缝金属氧化.故须采取脱氧措施。 *由于CO2气体的特殊的物理性质，熔滴过渡的形式是短路过渡。为了使焊接过程稳定,需要对焊机电路进行特殊设计。 （2） 汽车传动轴的焊接 （3）二氧化碳气体保护焊的优缺点： 生产率高比手工电弧焊高15倍。工作时连续焊接,不需要换焊条,不需要敲渣. 成本低 CO2气体是很多工业部门的副产品，成本较低. 二氧化碳气体保

7、护焊是一种重要的焊接方法，主要用于焊接低碳钢和低合金钢.在汽车行业和其他工业部门中广泛应用。,（5）电子束焊 随着科学技术的最新发展，尤其原子能和导弹技术的发展。大量应用了锆、钛、钽、铂、镍及其合金。焊接这些金属用一般的气体保护焊常不能得到满意的结果。电子束焊接研制成功才顺利地解决了上述稀有和难熔金属的焊接问题。 图-1为真空电子束焊接示意图。 电子枪、焊件及焊具全部装在真空室内。电子枪由加热灯丝、阴极。阳极及聚焦装置等组成。当阴极被灯丝加热到2600度时，能发出大量电子。这些电子在阴极与阳极（焊件）间的高电压作用下，经电子透镜聚焦成电子流束，以极大的速度（可达160000kmS）射向焊件表面

8、，电子的动能变为热能。能量密度比普通电弧可大5000倍，它使焊件金属迅速熔化甚至气化。根据焊件的熔化程度，逐渐移动焊件，即能得到要求的焊接接头。,真空电予束焊接的特点： （1）在真空中进行焊接，金属不会氧化氮化。且无金属电极沾污，所以能保证焊缝金属的高纯度。表面平滑洁净，没有孤坑或其他表面缺陷。焊缝内部熔合得好，无气孔夹渣 （2）热源能量密度大、熔深大、焊速快、焊缝深而窄，焊缝深宽比可达20：1，能单道焊厚件。焊接热影响区很小，基本上不产生焊接变形。可防止难熔金属焊接时易产生的裂纹和泄漏。 （3）焊接时一般不加填充金属。因而接头要加工得平整清洁、装配紧密，不留间隙。任何厚度的工件都不开坡口。

9、（4）电子束参数可在较宽范围内调节、控制灵活、精度高、适应性强。 （5）真空电子束焊接的缺点是设备复杂、造价高。使用维护技术要求高、焊件尺寸受真空室限制，对焊件清整装配质量要求严格，因而其应用受到一定限制。 （点击 观看动画）,（6）电渣焊 电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源来进行焊接的，一般总是在垂直立焊位置进行焊接，其焊接过程示意图如32-4所示。 两个工件位于垂直位置，相距25-35mm，工件待焊端面两侧，装有冷却铜滑块、使液态熔渣及金属不会外流，冷水从其内部通过，迫使熔池冷却凝固成为焊缝。固态焊剂熔化以后形成的渣池具有较大的电阻，当电流通过时产生大量电阻热，使渣池温度保

10、持在1700一2000。焊丝与工件被渣池加热熔化而形成熔池。焊接过程中，焊丝不断送进并被熔化，熔池及渣池逐渐上升（冷却滑块也同时逐渐上升），下面的一金属则逐渐凝固组成焊缝民从而使立焊缝一次焊成。,由于渣池热量多，温度高，与熔渣接触的金属都被熔化，而且焊丝在焊接时还可左右缓慢摆动，因此很厚的工件也可用电渣焊一次焊成。,电渣焊与其他焊接方法比较有以下特点： （1）很厚的工件也可一次焊成。这就从根本上改变了重型机械制造的工艺，可用铸一锻一焊组合结构拼小成大以代替巨大的铸、锻整体结构， （2）生产率高，焊接材料消耗少。电渣焊时任何厚度的工件都不需开坡口，只要使焊接面之间保持；25-35mm的间隙就可一

11、次焊成。 （3）焊缝金属比较纯净。电渣焊时，金属熔池上面覆盖着一定深度的渣池，可避免空气与金属熔池接触。另外，金属熔池在液态存在的时间较长，熔池中的气体与杂质有较充分的时间 出。由于冷却条件，焊缝金属结晶的方向也有利于排出低熔点杂质。因此焊缝金属比较纯净 （4）由于较厚工件用电渣焊焊接是一次焊成，所以焊接速度比较慢，焊缝区在高温停留较长的时间。热影响区比其他焊接方法都定，晶粒粒大、易产生过热组织，机械性能有显著下降所以对较重要的构件，焊后须进行正火处理。 （点击 观看动画）,（7）等离子弧焊,等离子弧焊和切割 等离子弧实质是一种导电截面被压缩得很小、能量转换非常激烈、电离度很大、热量非常集中的

12、压缩电弧。这种电弧受三种压缩作用： 一、 是两极间的电弧通过喷嘴细孔道的机械压缩，称为机械压缩效应； 二、 是水冷喷嘴使弧往外层冷却，迫使带电粒子流向孤往中心收派称为 热压缩效应； 三、 是无数根平行导体所产生的自身磁场，使弧柱进一步压缩，称磁压 缩效应。 这样就将电弧压缩成能量高度集中的高温等离子弧，温度可达2400050000K，能量密度可达l00000-1000000W/平方厘米。弧柱内的气体被充分电离，形成离子化的导电气体，即等离子体，故称等离子孤。等离子弧焰流速可达数倍音速，表现出强大的冲击力。等离子弧技术可以应用于等离于弧切割。这是利用等离子孤的高温将被割件熔化，并借助弧焰的机械冲

13、击力把熔融金属强制排除，从而形成割缝以实现切割。由于等离子弧的上述特点，等离子切割特别适用于切割高合金钢、铸铁、铜、铝、镍、钛及其合金、难熔金属.,（点击 观看动画）,压力焊工艺方法,压力焊： 在焊接过程中，对焊件施加一定压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。 压力焊的主要方法有： 【电阻焊】【 摩擦焊】【扩散焊】 【爆炸焊】 （）爆炸焊原理 （）爆炸焊生产过程,电阻焊 电阻焊是利用电流通过焊件时产生的电阻热，作为热源，加热焊件，在压力下进行焊接的。电阻焊接头的形状不同分为点焊，缝焊和对焊等。 一、点焊：点焊是利用上、下电极对焊件施加压力，通电加热在压力下成形焊接的。 1、焊点的形成过程 2

14、、点焊是应用最广的焊接工艺之一，点焊汽车驾驶室 二、缝焊：是利用滚盘对焊件进行加压，通电进行焊接的。缝焊最适合焊接要求密封件的薄板件生产，例如: 1、汽车油箱的焊接 2、自行车钢圈的生产与缝焊的过程 三、对焊：是被焊工件两端面连接的电阻焊。它分为闪光对焊与电阻对焊 、闪光对焊：是将二件夹在两电极间经通电-爆裂闪光-移动工件-连续 产生爆裂 闪光-快速加压-切断电流-形成焊接。 *闪光对焊的焊接过程 *自行车钢圈的焊接 2、电阻对焊：是将二件夹在两电极间经加压，通电，顶锻将焊件焊接起来。 *大功率三极管的外壳 *铁锚链,钎焊工艺方法,钎 焊：利用熔点比工件材料低的填充金属熔化以后， 填充接头间隙并与工件材料相互扩散实现连接的焊接方法。 【钎焊的定义】 钎焊的主要方法有： (1）硬钎焊：钎料的熔点大于450度的钎焊。 【 车刀的焊接 】 【 铣刀的焊接】 【 自行车三角架盐液钎焊】 (2）软钎焊：钎料的熔点小于450度的钎焊。 【锡焊】【印刷电路板的波峰焊接】,