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1、概 述 可拆卸连接（螺纹连接等） 金属连接方式： 不可拆卸连接（焊接、铆接） 一 定义 焊接是利用加热或加压力，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固连接的工艺 二 分类：按实现原子间产生结合的方式不同 熔化焊利用金属熔化和凝固时的相互结晶而形成的连接 压力焊依靠压力使接头处金属材料产生塑性变形而形成 原子间的结合 钎焊依靠低熔点钎料熔化后，与高熔点被焊金属在一定 温度下相互产生一定的物理化学作用而形成原子间的连接,第四篇 焊 接,第四篇 焊接（42）,第一章 电弧焊 第一节 焊接电弧 一 定义：电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象 二 电弧产生与存在条件： 1 气体电离 2
2、 阴极发射电子（电源） 三 电弧的构造与极性 1、构造 阳极区 热量占43 温度 2600K 弧柱区 21 6000K 8000K 阴极区 36 2400K,图3-1电弧的构造 1-电极 2-直流电源 3-弧柱区 4-工件 5-阳极区 6-阴极区,第四篇 焊接（43）,2 极性 直流反接：焊件（）焊条（）熔池小，工件温度低 用于焊接薄板、有色合金、不锈钢、铸铁 直流正接：焊件（）焊条（）熔池深，工件温度高 用于焊接高熔点金属或厚大的焊件 注意：交流弧焊机不存在正接、反接问题 四 电弧的静特性 1 电压：引弧电压弧焊机的空载电压（50-90V） 电弧电压电弧稳定燃烧时的电压（1635V） 与电弧
3、长度（焊条与工件间的距离)有关 电弧长度电弧电压 2 电流：在电弧长度一定时，电弧两端的电压与电弧中通过的电流 之间的关系称为电弧的静特性。（焊接电弧的电阻是非线性电阻） 电弧的静特性曲线不同，要求电源的输出特性也不同。,五 电弧对电源的要求 1 应有适当的空载电流 2 焊接电流应能方便的调节 六 焊接设备 1 直流电焊机 2 交流电焊机,第四篇 焊接（411）,第二节 焊接接头的组织与性能 焊接接头： 中心部分焊缝区 紧接焊缝的母材热影响区 一 焊缝区： 在焊接过程中，焊缝经受了一次冶金过程 二 热影响区： 焊缝两侧因焊接热作用而发生性能组织变化 热影响区受到一次不规范的热处理。 1 熔合区
4、：焊缝和基体金属交界区，性能最差 2 过热区：塑性、韧性低，脆性大，性能差 3 正火区：力学性能优于母材 4 部分相变区：力学性能比正火区稍差 强度越高、淬硬倾向越大的钢种，熔合区和过热区硬度峰值越高，塑性越低，产生焊缝裂纹的倾向越大。,低碳钢焊接时热影响区内的组织变化,1 液态线温度； 2 固态线温度； 3 1100C 4 GS(A3)线温度 5 727 C,第四篇 焊接（412）,第四篇 焊接（45）,第三节 焊接应力与变形 一 熔焊冶金过程与特点 1 熔池温度高且处于大气之中，熔池发生氧化反应 Fe+O FeO Mn +O MnO Si +O SiO 2 熔池体积小且存在运动下结晶 二
5、保证焊缝质量的措施 1 对熔池和电弧区域形成有效的保护 2 向熔池不断添加有益的合金元素,第四篇 焊接（415）,三 改善焊接接头组织和性能的措施 1 对焊缝渗透合金成分，加强脱氧、脱硫、脱磷，加强对焊缝的保护。 2 正确选择焊接方法和焊接工艺，控制焊接加热温度和加热时间，尽量减少热影响区的宽度。 3 焊接后及时热处理（正火）改善焊接接头性能，消除焊接应力。 四 焊接应力与变形(防止和消除焊接压力的措施) 1 选用塑性好的材料，避免焊缝过长、截面过大和密集交叉， 2 确定正确的焊接次序，焊前预热，采用小能量焊接方法和锤击焊缝。 3 采用焊后去应力退火。,焊接变形的基本形式,不同的焊缝位置、焊接
6、顺序和工件自身的情况会引起如右图所示的各种焊接变形。,第四篇 焊接（44）,第四节 焊条电弧焊 一、手工电弧焊接的过程及特点 1 焊接过程 引弧焊条送接焊条移动 2 焊接特点 （1）设备简单，维修方便，操作简便灵活 （2）适用性广，焊接形状、被焊材料和焊接位置均不限 （3）焊接质量取决于焊工操作水平 （4）生产率低，劳动条件差，劳动强度大,第四篇 焊接（46）,二、电焊条 1、组成 （1） 焊芯：成分同焊缝金属， 作用传导电流，形成焊缝（占5070） （2） 药皮： 成分稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、 稀渣剂、粘结剂 作用提高电弧稳定性； 形成保护层隔开空气； 对熔池脱O、 S、 P
7、； 添加合金元素。 2、电焊条分类 （1） 按用途分：碳钢焊条、低合金钢、不锈钢、铸铁、 铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金 （2） 按药皮熔渣的酸碱性分：酸性焊条 碱性焊条,第四篇 焊接（47）,酸性焊条 1 氧化性较强，合金元素烧损严重，焊缝机械性能差。 2 工艺性能较好，焊前清理和焊条烘干要求不严， （50100C烘干1小时即可，若不吸潮可不烘） 3 交直流两用，劳动条件好（应用焊接一般的钢结构） 碱性焊条 1 氧化性较小，（还原性较好）焊缝机械性能优良 2 工艺性能较差，焊前清理和焊条烘干要求很严， （300350C烘干12小时，放在保温筒中保存使用） 3 需直流电焊机并反接。 4 劳
8、动条件差，烟尘多，产生HF有毒气体，应加强排风。 （应用焊接承受动载荷和要求高强度的重要结构件）,第四篇 焊接（48）,3、 焊条选用原则 （1） 等性能原则：焊条强度要稍高于基体强度（注意：钢的 强度以屈服强度表示，焊条强度以抗拉强度表示） （2） 焊件工作条件：对要求塑性、冲击韧性好，抗裂能力强或低温性能好的焊件，应选用碱性焊条。 （3） 焊件结构特点：厚度较大、形状复杂、很容易产生焊接裂纹的工件和选用碱性焊条。 （4） 按被焊接材料种类：铸钢用碱性焊条；低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低的钢材选用焊条 （5） 焊接不锈钢、耐热钢等特殊性能材料，应选用相应的专用焊条。,4、焊条型号、牌
9、号和种类 焊接位置 0、 1用于全位置 （1）型号 E 4 3 03 2 平焊，平角焊接 4 向下立焊 焊条 金属抗拉强度等级 （2)牌号 J 4 2 2 药皮类型（15酸性，67碱性） 结构钢 抗拉强度420MPa （焊芯直径即表示焊条直径） （3）种类 按化学成份分为7大类 碳钢 焊条 低合金钢焊条 不锈钢焊条 铸铁焊条 堆焊焊条 铜及铜其合金焊条 铝及铝合金焊条,第四篇 焊接（49）,表3-2 两种焊条分类的对应关系,第四篇 焊接（416）,第一节 埋弧焊（熔剂层下电弧焊） 一 焊接过程 1 焊丝自动送入，工件与焊丝相对匀速移动。 2 电弧在颗粒状焊剂下燃烧，焊剂不断流出撒在被焊部位 3
10、 部分焊剂形成熔渣覆盖焊缝表面，其他焊剂不熔化，可回收重复使用。 二 特点及应用 1 生产率高，劳动条件好，节约金属。 2 焊接质量高而且稳定。 3 设备费用高，工艺复杂，焊位和焊缝形状受限制，灵活性差。 应用：大批量生产长的直焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝,图4-15 埋弧焊时焊缝的形成 1-焊丝；2-焊件；3-焊剂；4-液态金属；5-液态焊剂；6-焊缝；7-焊渣,第四篇 焊接（417）,图4-16 埋弧自动焊的焊接过程,1-焊件；2-V形坡口；3-垫板；4-焊剂；5-焊剂斗；6-焊丝7-送丝轮； 8-导电器；9-电缆；10-焊丝盘；11-焊剂回收器；12-焊渣；13-焊缝；,第四篇 焊接（4
11、18）,图4-17 埋弧自动焊机,第四篇 焊接（419）,环缝自动焊示意图,第四篇 焊接（420）,第二节 气体保护焊 一 特点： 1 明弧焊接，熔池可见度好，操作方便，易实现自动化。 2 电弧受到保护气流压缩，热量集中，焊接速度快，熔池小而深，热影响区窄。焊后变形小。适用于薄件及有色件的焊接。 3 焊缝表面无渣，可以节约大量清渣时间 4 可进行全位置焊接 5 气体保护焊接设备复杂，焊接时容易受气流干扰 二 种类 1 氩弧焊： 不熔化电极氩弧焊（ 钨极氩弧焊） 熔化电极氩弧焊（连续送进的焊丝作为电极）,图3-16 钨极氩弧焊示意图（自动焊） 1-熔池 2-焊丝 3-送丝滚轮 4-焊丝盘 5-钨
12、极 6-导电嘴 7-焊炬 8-喷嘴 9-保护气体 10-电弧,图3-17 熔化极氩弧焊示意图（自动焊） 1-焊接电弧 2-保护气体 3-焊炬 4-导电嘴 5-焊丝6-送丝滚轮 7-焊丝盘 8-喷嘴 9-熔池,1.焊丝或电极 2.导电嘴 3.喷嘴 4.进气管 5.氩气流 6.电弧 7.工件 8.填充焊丝 9.送丝辊轮,第四篇 焊接（421）,（1）氩弧焊应用 采用直流正接法：用于焊接低合金钢、不锈钢、耐热钢等 采用交流电源：用于焊接铝镁合金 （2）氩弧焊特点： 保护效果最好，可焊接易氧化的有色金属、稀有金属、高强度合金及一些特殊性能的合金钢。但氩气成本高。 2 CO2气体保护焊 特点 （1）成本
13、低，生产率高，操作简便，焊接质量较好 （2）由于CO2的氧化性，需要用脱氧元素较高的焊丝， 焊缝不够光滑。 应用：30mm以下的低碳钢和普通低合金钢，尤其适用于薄板焊接。,图4-25 钨极氩弧焊,1-钨极；2-导电嘴；3-绝缘套；4-喷嘴；5-氩气流； 6-焊丝；7-焊缝；8-工件；9-进气管,第四篇 焊接（422）,图3-18 CO2气体保护半自动焊示意图 1-焊接电源及控制箱 2- CO2钢瓶 3-加热器 4-送丝机构 5-焊枪 6-焊件,第四篇 焊接（423）,第二章 其他常用焊接方法 第一节 电阻焊 一、定义：利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻热，将焊 件局部加热到塑性或熔化状态，然
14、后在压力下形成焊接接头的工艺 二、特点及应用 1 生产率高，焊接变形小， 2 不开坡口，不用填充金属，无需保护。 3 操作简单，劳动条件好，易实现自动化 4 设备复杂，耗电多，焊件尺寸受限制。 应用：成批大量生产 三、电阻焊分类： 1点焊（柱状电极）焊接非密封的薄板冲压件（S4mmm） 2缝焊（滚轮电极）焊接有密封要求的薄壁结构S3mmm 3对焊（整个接触面） 电阻对焊焊接截面形状简单、直径小于20mm强度要求不高工件 闪光对焊焊接重要工件、异种金属，直径可大可小， 焊接断面尽量相同,图3-25 电阻焊示意图 a)点焊 b）缝焊 c）电阻对焊 d）闪光对焊 1-电极 2-焊件 3-变压器,图4
15、-24 最简单点焊,图4-25 点焊过程 图4-26 点焊机,第四篇 焊接（427）,图3-26 点焊接头形式,3 对焊（利用焊接热使两个工件在整个断面上焊接起来） 1）电阻对焊（加压通电加压） 接头性能较差，用于对接头强度和质量要求不高的焊接。 2）闪光对焊（通电闪光送进加压） 焊接质量好，生产率高，可焊接同种金属和异种金属。 应用：用于焊接重要的管道、钢轨、锚链、刀具、钢筋等。,第四篇 焊接（428）,图3-28 闪光对焊的接头形式,图3-27 电阻对焊的接头形式,图电阻对焊机工作示意图,第四篇 焊接（419）,第四篇 焊接（425）,电阻对焊机 电阻点焊机,第四篇 焊接（424）,第二节 摩擦焊 （利用工件间相互摩擦产生热量同时加压进行焊接） 一 焊接过程：加压接触旋转摩擦骤停加压 二 特点： 1 加热温度低，焊接质量稳定，精度高，可焊接异种金属 2 生产率高，成本低，耗电少，劳动条件好，无弧光烟尘 3 要求被焊工件应有一件是旋转体。焊接设备一次性投资大。 应用：各种回转体焊接，成批大量生产。可取代电弧焊、电阻焊等,图3-29 摩擦焊示意图,第四篇 焊接（429）,第三节 钎焊 一 钎焊过程：工件搭接加热钎料熔化充满间隙冷凝 二 钎焊种类 1 硬钎焊：I450接头强度高， 用于受力较大、工作温度高的工件如：刀具、冰箱压缩机管道等 2 软钎焊 I450接头强
