机械制造基础项目9零件的焊接加工

《机械制造基础项目9零件的焊接加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造基础项目9零件的焊接加工（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、数控系统机床结构编码器机械制造基础主讲人：目 录1熟悉金属材料的性能2认识非合金钢3选用钢的热处理方法4合金钢的选用5其他常用工程材料选用6典型零件的选材与热处理工艺 分析7零件的铸造加工 8零件的锻压成型目 录9零件的焊接加工 1 0机械加工常用刀具选用1 1金属切削原理分析1 2常用金属切削机床1 3车削加工1 4铣削加工1 5磨削加工1 6其他切削加工方法09零件的焊接加工项目导读本项目主要介绍了手工电弧焊、气体保护 焊及其他常用熔焊、压力焊和钎焊的工艺 分析，并对金属的焊接性和常用金属材料 的焊接性进行了分析。知识目 标能力目标 手工电弧焊的焊接过程、特点、应用及焊接 操作过程。 埋弧

2、焊、CO气体保护焊、氩弧焊、气焊和气 割的焊接过程、特点及应用范围。 各种常用金属材料的焊接性及其特点、焊接 过程中容易出现的问题及其解决措施。 正确选择手工电弧焊的焊接工艺参数，并能 够熟练地掌握手工电弧焊的基本操作技术。 使用CO气体保护焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、 熔化极氩弧焊、电阻焊和钎焊进行焊接操 作。 根据给定的某种常用金属材料，正确选择焊 接材料、焊接方法并制定合理的焊接工艺。任务9.1 工电弧焊加工方法任务9.2 其它熔化焊方法选用任务9.3 压力焊工艺分析任务9.4 钎焊工艺分析任务浏览任务9.5 金属焊接性能分析任务9.1工电弧焊加工方法 9.1.1手工电弧焊过程分析1.手工电

3、弧焊焊接过程 手工电弧焊又称焊条电弧焊，是指用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。图9-1为手工电弧焊的过程。2.焊条电弧焊的特点 （1）优点 设备简单，维护方便。 操作灵活，适应性强。 待焊接头装配要求低。 应用范围广。 （2）缺点 对焊工操作技术要求高。 劳动条件差。 生产效率低。3.手工电弧焊的设备及工具 手工电弧焊的焊接设备主要有弧焊电源、焊钳和焊接电缆，此外，还有辅助设备及工具面罩、敲渣锤、钢丝刷 和焊条保温筒等。 4.焊条 焊条是由焊芯和药皮两部分组成的。焊条长度一般为250450 mm，其规格是以焊芯直径来表示的，常用的有 1 6 mm，2 0 mm，2 5 mm，3 2 mm，4

4、 0 mm和5 0 mm几种规格。任务9.1工电弧焊加工方法9.1.2手工电弧焊工艺方法分析1.焊接接头形式、坡口和焊缝（1）接头形式用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称接头）。焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。焊条电弧焊常用的基本接头形式有对接接头、搭接接 头、角接接头和T形接头四种，如图9 - 3所示。（2）坡口 坡口是根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加 工成具有一定几何形状并经装配后构成的沟槽。根 据焊件的厚度不同，综合考虑焊接方法和焊接位置 等因素，对接接头常用的坡口形式有I形、Y形、X形 和带钝边U等，如图9-4所示。为保证焊缝质量，焊接时必须选择合理的焊接工艺 参数，焊条电

5、弧焊的焊接工艺参数通常包括： （1）焊条直径的选择 （2）焊接电流的选择 （2）焊接电流的选择 （4）电弧电压的选择 （5）焊接速度的选择2.焊接工艺参数及选择3.手工电弧焊的基本操作技术（3）焊缝形式 按焊缝在空间位置的不同可分为平焊缝、立焊 缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。 按焊缝结合形式不同可分为对接焊缝、角焊缝及 塞焊缝三种形式。手工电弧焊的基本操作技术主要包括： （1）引弧方法 引弧方法根据操作手法不同可分为直击引弧法和划 擦引弧法两种。 （2）运条方法 焊接过程中，焊条相对焊缝所做的各种动作的总称 叫作运条。在电弧引燃后，焊条要有三个基本方向 的运动，才能使焊缝成形良好。这三个方向的运

6、动 如图9-6所示。（3）焊缝的连接方法 焊缝的连接有以下四种情况，如图9-7所示。 （4）收尾（熄弧）方法 焊缝的收尾是指一条焊缝焊完后如何收弧（熄弧 ）。焊接结束时，如果简单地直接将焊条提起熄灭 电弧，则在焊缝收尾处的表面留有凹陷较深的弧坑 ，为克服弧坑缺陷，可采用下述方法。 画圈收尾法 反复收尾法。 回焊收尾法。任务9.2其他熔化焊方法选用9.2.1气体保护焊选用1.二氧化碳气体保护焊2.氩弧焊（1）CO2焊的焊接过程 CO2焊的焊接过程如图9-8所示，焊接电源的两输出端 分别接在焊枪和焊件上，盘状焊丝由送丝机构带动， 经软管与导电嘴不断向电弧区域送给，同时，CO2气 体以一定的压力和流

7、量送入焊枪，通过喷嘴后，形成 一股保护气流，使熔池和电弧与空气隔绝，随着焊枪 的移动，熔池金属冷却凝固成焊缝。（2）CO2焊的分类 CO2气体保护焊按所用焊丝直径不同，可分为细丝 CO2气体保护焊（焊丝直径为0 51 2 mm）和粗丝 CO2气体保护焊（焊丝直径为1 65 0 mm）。 按操作方式不同又可分为半自动CO2焊和自动CO2 焊。（3）CO2气体保护焊的特点 优点：生产效率高、抗锈能力强、焊接变形小， 冷裂倾向小，采用明弧焊熔池可见性好，而且适 用范围广、CO2焊可进行各种位置的焊接，不仅适 用焊接薄板，还常用于中、厚板的焊接，也用于 磨损零件的修补堆焊。 缺点：使用大电流焊接时，飞

8、溅较多；很难用交 流电源焊接或在有风的地方施焊；不能焊接容易 氧化的有色金属材料。（4）CO2焊的焊接材料 CO2气体。焊丝。氩弧焊是使用氩气作为保护的一种气体保护焊方 法。氩弧焊过程如图9 - 9所示。 氩弧焊按所使用的的电极不同，分为非熔化极（ 钨极）氩弧焊即钨极氩弧焊（TIG焊）和熔化极氩 弧焊（MIG焊）两种。（1）钨极氩弧焊（TIG焊） 常采用熔点较高的钍钨极棒或铈钨极棒作为电极 ，焊接过程中电极本身不熔化，故不属于熔化极 电弧焊。钨极氩弧焊又分为手工焊和自动焊两 种。钨极氩弧焊的电流种类与极性的选择是：焊接 镁、铝及其合金时，采用交流电；焊接其他金属 （低合金钢、不锈钢、耐热钢、钛

9、及钛合金、铜 及铜合金等）时，采用直流正接。（2）熔化极氩弧焊（MIG焊） 熔化极氩弧焊是以连续送进的焊丝作为电极，电弧产生 在焊丝与工件之间，焊丝不断送进，并熔化过渡到焊缝 中去，因而焊接电流可大大提高。熔化极氩弧焊可分为半自动焊和自动焊两种，一般采用 直流反接法。MIG焊和TIG焊一样，几乎可焊接所有的金属，尤其适合 于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料，主 要用于中、厚板的焊接。任务9.2其他熔化焊方法选用9.2.2其他常用熔化焊方法选用1.埋弧自动焊2.等离子弧焊3.电渣焊4.气焊与气割埋弧自动焊是指电弧掩埋在焊剂层下燃烧进行焊接的方 法。（1）埋弧自动焊的焊接过程 埋弧自动焊

10、时，焊剂由给送焊剂管流出，均匀地堆敷在装 配好的焊件（母材）表面。焊丝由自动送丝机构自动送进 ，经导电嘴进入电弧区。焊接电源分别接在导电嘴和焊件 上，以便产生电弧。给送焊剂管、自动送丝机构及控制盘 等通常都装在一台电动小车上。小车可以按调定的速度沿 着焊缝自动行走，如图9-10所示。（2）埋弧自动焊的特点 主要优点是：焊接生产率高、焊缝质量好、焊接成本较低 和劳动条件好。 主要缺点是：难以在空间位置施焊、对工件装配质量要求 高以及不适合焊接薄板和短焊缝。 （3）埋弧焊的分类 埋弧焊按送丝方式、焊丝数量及形状、焊缝成形条件等分 成多种类型。（1）等离子弧的形成 等离子弧的产生原理如图9-11所示

11、。钨极与工件之间加一高 压，经高频振荡器的激发，使气体电离形成电弧，电弧通 过细孔喷嘴时，弧柱截面缩小，产生机械压缩效应；喷嘴 内通入高速保护气流（如氩气、氮气等），此冷气流均匀 地包围着电弧，使弧柱外围受到强烈冷却，于是弧柱截面 进一步缩小，产生了热压缩效应。（2）等离子弧焊接 借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等 离子弧进行焊接的方法，称为等离子弧焊。按焊接电流大小的不同，等离子弧焊分为穿透型等离子弧 焊、熔透型等离子弧焊和微束等离子弧焊。（3）等离子弧焊接的应用 现在等离子弧焊已广泛应用于化工、原子能、精密仪器仪 表及尖端技术领域的不锈钢、耐热钢、铜合金、铝合金、 钛合金及

12、钨、钼、钴、铬、镍、钛的焊接。电渣焊是利用电流通过液态熔渣时所产生的电阻热熔化母 材和填充金属进行焊接的方法。焊接过程如图9-12所示。（1）气焊 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合点燃后所形成的气体 火焰作为热源，加热局部母材和填充金属使其达到熔融状 态，冷却凝固后形成焊缝的工艺方法。气焊具有设备简单、操作方便、成本低和适应性强等优点 ，但由于火焰温度低、加热分散、热影响区宽、焊件变形 大且过热严重，因此，气焊接头质量不如焊条电弧焊容易 保证。（2）气割 气割是利用高温的金属在纯氧中燃烧而将工件分离的加工 方法。气割使用的气体和供气装置可与气焊通用。气割的优点：设备简单操作方便，生产效率高，成

13、本低， 并能在各种位置进行切割，能在钢板上切割各种形状复杂 的零件。目前，气割主要用于各种碳钢和低合金钢的切 割。任务9.3压力焊工艺分析9.3.1 电阻焊1.点焊2.凸焊3.缝焊4.对焊点焊是利用柱状电极在两块搭接工件接触面之间形成焊点 将工件焊在一起的焊接方法。点焊原理如图9 - 15所示。凸焊是在一个工件的接合面上预先加工出一个或多个凸起 点，使其与另一个工件表面相接触，然后加压并通电加热 ，凸起点压溃后，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。凸焊是在点焊基础上发展起来的，凸焊点的形成机理与点 焊基本相似，是点焊的一种变形。图9 - 16表示了一个凸焊 点的形成过程。缝焊就是将工件装配成搭接

14、或对接接头并置于两滚轮电极 之间，滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，形成一条 连续焊缝的电阻焊方法，缝焊即连续点焊。 缝焊原理如图9 - 17所示。对焊是把两工件相对放置，利用电阻热为热源，然后加压 将两工件沿整个端面同时焊接起来的电阻焊方法。对焊按加压和通电方式的不同可分为电阻对焊和闪光对 焊。任务9.3压力焊工艺分析 9.3.2 摩擦焊摩擦焊是利用工件接触端面相对运动中相互摩擦所产生的热量，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻完成焊 接的一种压焊方法。1. 摩擦焊的原理 在压力作用下，待焊界面通过相对运动进行摩擦，机械能转变为热能。2. 摩擦焊的特点 （1）优点 焊接效率高、接头质量高、工

15、件的尺寸精度高、异种材料的焊接性好、节能省材和易于实现机械化与自动化焊 接。 （2）缺点 摩擦焊接头毛刺难以清除和摩擦焊接头无损检测，对于非圆形截面焊接较困难。另外，设备复杂，焊机的一次 性设备投资较大。3. 摩擦焊的应用 摩擦焊具有优质、高效和低耗能的突出优点，目前已在各种工具、阀门、石油钻杆、电机与电力设备、工程机 械以及航空航天、船舶、 高速列车和汽车等制造领域拥有广阔的应用前景。任务9.4 钎焊工艺分析 9.4.1 钎焊的原理钎焊接头的形成包括： 填隙过程； 结合过程。9.4.2 钎焊的特点、分类及应用钎焊的特点： 钎焊接头平整光滑，外形美观。 钎焊时只有钎料熔化，而对母材的加热温度较

16、低，因此对母材的组织和性能影响较小。 钎焊时焊件变形小，尤其是采用整体加热的钎焊方法。如炉中钎焊，焊件的变形可减小到最低程度。 生产率高，某些钎焊方法一次可焊成几十条或几百条的焊缝。 可以实现连接异种金属或合金以及金属与非金属。钎焊的分类： 按钎焊加热温度的高低，钎焊可分为低温钎焊、中温钎焊和高温钎焊。通常将450 以下的钎焊称为软钎焊；450 以上的钎焊称为硬钎焊。 按加热方法不同，钎焊可分为火焰钎焊、烙铁钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、炉中钎焊及浸渍钎焊等。任务9.4 钎焊工艺分析 9.4.3钎焊材料1. 钎料钎料是钎焊时使用的填充金属。2.钎剂钎剂的主要作用是去除母材和液态钎料表面上的氧化物，保护母材和钎料在加热过程中不被进一步氧化，并 改善钎料对母材表面的润湿能力。任务9.4 钎焊工艺分析9.4.4 钎焊方法 烙铁钎焊 火焰钎焊 感应钎焊 电阻钎焊 炉中钎焊 浸渍钎焊9.4.4 钎焊工艺钎焊工艺包括焊前表面准备、