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1、第三章 材料的连接成形熔焊高能焊堆焊与喷涂电渣焊电弧焊气焊激光焊电子束焊等离子弧焊气体保护焊埋弧焊焊条电弧焊对焊缝焊点焊压焊钎焊爆炸焊超声波焊电阻焊扩散焊摩擦焊真空钎焊感应钎焊炉中钎焊电阻钎焊盐浴钎焊火焰钎焊烙铁钎焊3.1.2 焊接成形工艺基础熔焊是最重要的焊接工艺方法，熔化焊是焊接最基本的焊接方法。 根据焊接能源种类、能源传递介质和方式的不同，熔化焊可分为 电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。 1 焊接电弧的产生焊接电弧是在焊条与工件之间产生的 强烈、持久又稳定的气体放电现象。焊接 引弧时，焊条和工件瞬间接触形成短路， 强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化 甚至蒸发，当焊条提
2、起时，在电场作用下， 热的金属发射大量电子，电子碰撞气体使 之电离，正、负离子和电子构成电弧。图4-1 电弧的结构示意图三、焊条（一） 对焊条的基本要求1.其熔敷金属具有良好力学性能。2.其熔敷金属具有规定的化学成分。3.具有良好的焊接工艺性能。4.焊接时其端部药皮能形成“喇叭”状保护，不成块脱落。5.熔渣粘度适当，流动性好，易于脱渣。第3章 材料的连接成形(第二次课)三、预防和减少焊接变形的工艺措施（一）设计方面的措施1）选择合理的焊缝尺寸和形状，焊缝截面和长度要尽可能小。2）尽可能减少的焊缝数量。3）尽可能避免焊缝集中两条平行焊缝一般要求相距100mm以上。4）合理安排焊缝位置只要结构上允
3、许，应尽可能使焊缝对称于焊件截面的中性轴或者接近中性轴，可以使焊接弯曲变形消除或减小到最小。第3章 材料的连接成形(第二次课)三、预防和减少焊接变形的工艺措施（一）设计方面的措施5）焊接接头的厚薄处要逐渐过渡。6）采用刚性较小的接头形式采用翻边式连接代替插入式连接，即减小焊接应力，有可以简化操作。第3章 材料的连接成形(第二次课)三、预防和减少焊接变形的工艺措施（二）工艺方面的措施1）焊前预热、焊后缓冷。2）采用合理的焊接顺序和方向 使焊缝较自由的收缩。第3章 材料的连接成形(第二次课)三、预防和减少焊接变形的工艺措施（二）工艺方面的措施3）反变形法4）采用刚性固定法利用夹具或其他一些工具与方
4、法，将焊件强制固定在正常位置上，从而减少焊接变形5）焊后及时消除应力焊后进行去应力退火，消除焊接残余应力。第3章 材料的连接成形(第二次课)四、矫正变形的方法1、机械矫正法在冷态或热态下利用外力使焊件产生变形的部位再产生相反的塑性变形以抵消原来的变形，使焊件恢复正常。2、火焰矫正法利用火焰局部加热，使受热区的金属在冷却后收缩，达到矫正变形的目的。机械矫正法火焰矫正法熔焊高能焊堆焊与喷涂电渣焊电弧焊气焊激光焊电子束焊等离子弧焊气体保护焊埋弧焊焊条电弧焊第3章 材料的连接成形(第二次课) 熔焊 二、气体保护焊-氩弧焊 气体保护电弧焊简称气体保护焊或气电焊。它是利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊
5、接区的电弧焊，简称气体保护焊。根据所用保护气体的不同，气体保护焊可分为：氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、氦弧焊等。（一）氩弧焊 氩弧焊是以氩气作为保护气体的气体保护焊。氩弧焊分为非熔化极（钨极）氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。氩弧焊的应用：几乎可以用于所有钢材和非铁金属及其合金。通常多用于在焊接过程中易氧化的铝、镁、钛及其合金、不锈钢、耐热合金等。第3章 材料的连接成形(第二次课)熔焊 二、气体保护焊-氩弧焊 视频演示5第3章 材料的连接成形(第二次课) 熔焊 二、气体保护焊-氩弧焊 氩弧焊的特点： 焊缝金属纯净，用于合金钢、易氧化的非铁合金及稀有金属。 焊接过程稳定，所有焊接参数都能精确控制，明弧操作
6、，容易实现 机械化、自动化生产。 电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，周围气流对焊缝有冷却作用， 因此焊接接头的热影响区小，焊后变形小，可对3mm以下薄板进行焊接。 氩气价格较贵，焊件成本高。第3章 材料的连接成形(第二次课) 熔焊 二、气体保护焊-CO2 二氧化碳气体保护焊是用二氧化碳气体作为保护气体的气体保护焊。 二氧化碳气体保护焊的应用：主要用于焊接低碳钢和低合金钢薄板。第3章 材料的连接成形(第二次课)熔焊 二、气体保护焊-CO2 CO2气体保护焊的特点： 成本低 生产效率高 质量好 操作性能好CO2气体保护焊的缺点是飞溅大，成形较差，烟雾多 ，弧光强烈，容易产生气孔。电弧焊OVER第3章
7、 材料的连接成形(第二次课) 熔焊 三、气焊 利用可燃气体与助燃气体氧混合燃烧形成的焰作为热源进行熔化焊气焊火焰的种类及应用第3章 材料的连接成形(第二次课) 熔焊 四、电渣焊 电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热而进行焊接的方法。电渣焊分为丝极电渣焊、熔嘴电渣焊和板极电渣焊三种。电渣焊的应用主要用于厚壁压力容器纵缝的焊接和大型铸焊、锻焊结构的制造。适合于电渣焊的金属材料有非合金钢、耐热钢、不锈钢、铝及铝合金等。 第3章 材料的连接成形(第二次课)熔焊 四 、电渣焊 （一）电渣焊焊接过程视频演示8电渣焊的特点： 焊接厚板时，生产效率高，成本低 焊缝金属洁净 热影响区宽，晶粒较粗大电渣焊O
8、VER电阻焊简介43第一节电阻压焊的实质、分类及特点一、电阻焊(resistance welding)的实质定义：将被焊工件压紧于两电极之间，利用流经工件接触面及邻近区域产生的 电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成接头的一种焊接方法。二、电阻焊的分类 按接头特点分：点焊（spot welding）缝焊（beam welding）对焊（ Butt Resistance Welding）44三、电阻焊的特点优点：生产率高焊接质量好焊接成本低劳动条件好缺点： 对参数波动敏感焊后难于无损检测结构受较多限制设备功率大、复杂四、电阻焊的应用材料：碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金等结构：广泛（多为轻型接头
9、）45第三节点焊、凸焊与缝焊46一、点焊（spot welding）（21）点焊是一种高速、经济的连接方法。它适用于制造可以采用搭接接头、不 要求气密、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。点焊有时也用于连接厚度6mm的金属板，但与熔焊的对接相比较，点焊的承载能力低，搭 接接头增加了构件的重量和成本，且需要昂贵的特殊焊机，因而是不经济的。1. 点焊接头形成过程（如图）点焊循环：预压 通电 锻压 休止（可以是复杂的循环图）2. 点焊接设计接头形式： 搭接 折边接头设计时应注意考虑：点距、边距、搭接量、分流、装配间隙等。视频演示11视频演示12 三、缝焊 工件装配成搭接接头，并置于两滚轮电极之间，
10、滚轮加压工件并滚 动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。形式电流电极特点应用1. 缝焊的分类的特点连续缝焊连续导通连续旋转设备简单、生产率高， 但电极磨损严重小功率焊机非 重要结构断续缝焊断续导通连续旋转应用广泛，（黑 色金属）步进缝焊断续断续设备复杂，要求高，电极磨 损少，焊接质量高多用于铝，镁合 多）47第四节 对焊（Butt resistance welding）一、对焊的特点和方式 对焊：以整个对接接触面焊合的电阻焊方法。 特点：效率高、易于实现自动焊 形式：电阻对焊 闪光对焊 滚对焊二、电阻对焊（upset butt welding） 接头形成过程： 预压形成导电回路，保
11、证接头紧密接触 通电加热使接头一定范围内达到塑性状态 顶锻挤出氧化物、使接头在压力下形成共 同晶粒48视频演示13三、闪光对焊（FBW ：flash butt welding）（24）49连续闪光对焊：闪光 顶锻预热闪光对焊（241）：预热 闪光 顶锻50钎焊知识51钎焊定义：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将 焊件和钎料加热到高于钎料熔点、但低于母材熔点的 温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与 母材相互扩散而实现连接焊件的方法。钎焊是一种古老的焊接方法。52第一节 钎焊原理及特点一、钎焊原理钎焊是利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母 材相互溶解和扩散以及在母材间隙中润湿、毛细流动
12、、 填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接的。点击：参看钎焊过程531、液态金属的填隙原理液体金属能填充接头间隙，必须具备一定的条件， 此条件就是润湿作用和毛细作用。 润湿作用 润湿液态物体与固态物体接触后相互沾附的现象。 可分为浸渍润湿、附着润湿和铺展润湿。当液体处于自由状态， 其将力图保持球形！当液体与固体接触，如 果内聚力附着力，液体就 不能沾附在固体表面不 润湿！ 54当液体的附着力大于其内聚力时，液体就能粘附在固 体表面发生润湿作用。衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液相与固相 接触时的接触夹角的大小来表示。55象, 毛细作用浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细 管里降低的
13、现象,叫做毛细现象。 。56在实际生产中，绝大部分钎焊过程是毛细钎焊过程， 即钎焊时液态钎料不是单纯地沿固态母材表面铺展，而 是流入并填充接头间隙。间隙通常很小，类似毛细管。 钎料就是依靠毛细作用而在间隙内流动的。（soldering 于450过900二、钎焊方法的分类1、按温度分：软钎焊（soldering）钎料液相线温度低于450； 硬钎焊（brazing）钎料液相线温度高于于450。 某些国家将钎焊温度超过900而又不使用钎剂的钎 焊方法（如真空钎焊、气体保护钎焊）称作高温钎焊。2、按反应特点分： 毛细钎焊大间隙钎焊反应钎焊 3、按热源分： 钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的 。57三
14、、钎焊的特点同熔焊方法相比，钎焊具有以下优点： 钎焊加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小；钎焊接头平整光滑，外形美观；焊件变形较小，尤其是采用均匀加热（如炉中钎焊） 的钎焊方法，焊件的变形可减小到最低程度，容易保 证焊件的尺寸精度；某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产率高；可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。但是，钎焊也有它本身的缺点：钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差，由于母 材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀58力较差及对装配要求比较高等。3.4 常用金属材料的焊接一、金属焊接性的概念1、焊接性概念焊接性是指在一定的焊接工艺条件下，材料获得优质 焊接接头的
15、难易程度。它包含两种基本性能： 接头的接合性：对产生焊接缺陷(如气孔、裂缝等)的 敏感性。 接头的使用性能：如机械性能、耐热、耐腐蚀、抗疲 劳等性能与母材性能的差异程度。接头的性能愈接近母 材性能愈好。2、影响材料焊接性的主要因素 母材化学成分与组织状态； 焊接方法及工艺； 施工环境； 结构复杂程度及刚性。评定不同材料的焊接性，必须在相同的焊接工艺条件下进行，才具 有可比性。材料的焊接性随着焊接技术的发展而变化。3、金属材料焊接性的评价方法：碳当量法(Ceq)国际焊接学会推荐用于碳钢和低合金钢的碳当量(Ceq)计算，公式：式中化学元素符号均表示元素在钢中的含量。 Ceq0.4% 焊接性良好CC
16、eq=0.4%0.6% 焊接性较差 Ceq0.6% 焊接性差二、常用金属材料的焊接1、低碳钢的焊接于0.25低碳钢的(C)小于0 25，焊接性良好，焊接时没有淬硬、冷裂倾向。常用焊 接方法：手弧焊、气焊、CO2保护焊、埋弧焊、电阻焊等，焊接材料按“等强度原 则”选择焊条和焊丝。一般不预热，即可保证焊接的质量。A 、在下列情况下也可能出现裂缝 对于厚板、刚性结构； 在低温（-10）下焊接； 钢材有严重的成分偏析(如C、S、P局部偏析)。2、中钢和高碳钢的焊接常用中碳钢：45、50、551) 焊接性分析(C)=0.250.6%，焊接性较差。主要问题：热影响区产生淬火组织马氏体(M)；焊缝和近缝区易产生热裂缝(C、SS偏析)；当焊缝含氢量高时，在焊缝和热影响区也可能产生冷裂缝。 焊前经过淬火处理的中碳钢零件，在热影响区可能出现回火软化现象。3、普通低合金结构钢
