材料成型技术 - 第四章焊接4.2.ppt

1、4.2 焊接方法,4.2.1 熔焊 熔焊： 利用热源局部加热的方法，将两工件接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池，冷凝结晶，形成牢固接头。 应用：适于各种金属材料，任何厚度焊件。 主要方法： 如电弧焊、电渣焊、堆焊、气焊等。,1.电弧焊: 即利用电弧作为热源的熔焊方法。 特点: 热量集中、温度高、设备较简单、使用方便。 常用的有: 焊条（手工）电弧焊 ，埋弧焊，气体保护焊等。 （1）手工电弧焊（焊条电弧焊） 指用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。,特点： 1）设备简单，容易维护； 2）操作灵活，应用广泛； 可以实现全位置焊接 (平焊、立焊、横焊、仰焊)； 3）生产率低，产品质量不够稳定； 4）

2、对焊工操作技术要求较高， 劳动条件差。 应用：单件小批生产和修复， 适于2以上各种常用金属的焊接。,(2)埋弧焊,即电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。 1）特点： 电流大、熔深大，效率高； 对熔池保护作用好，焊接质量高， 表面光滑美观，节省焊接材料和电能。 但设备投资较高，且只适用于平焊位置。,安徽工程科技学院机械系,A U T S,用颗粒状焊剂取代焊条药皮 用连续自动送进的焊丝卷取代焊芯 用暗弧取代明弧 用自动焊机取代焊工的手工操作,2）工艺改进 （与手弧焊比）,3）应用： 成批生产时焊接碳钢、低合金结构钢、 不锈钢等材料的中、厚板（660mm） 结构上的长直焊缝及直径大于250mm 的大环

3、缝的平焊。,安徽工程科技学院机械系,A U T S,（3）气体保护焊,用气体作保护的电弧焊,焊缝,焊丝,喷嘴,保护气体（CO2或Ar）,熔池,焊件,电弧,导电嘴,1）熔化极气体保护焊:,即采用实心焊丝或药芯焊丝作电极的气体保护焊。常用的保护气：CO2、Ar等。 特点: 熔深大，焊接速度快，生产率高； 明弧可见，易于操作； 焊缝含氧量低，质量好； 工艺适应性强，可全位置焊接； 焊接材料利用率高，能耗低。,安徽工程科技学院机械系,A U T S,二氧化碳气体保护焊：,粗丝CO2焊（焊丝1.6 5.0mm）,细丝CO2焊（焊丝0.5 1.2mm）,CO2保护焊,适合焊 530 mm的中厚板,适合焊

4、0.8 4.0 mm的薄板,以CO2气体保护熔池的电弧焊。 以焊丝为电极, 可实现自动送进；焊丝中还需加入 硅、锰等脱氧剂, 常用牌号为 H08MnSiA。,CO2焊成本低、质量好、效率高，可实现自动焊、全位置焊。主要适用于焊接低碳钢和低合金结构钢的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等。,2）钨极惰性气体保护焊:,即用纯钨或活化钨电极的惰性气体保护焊。 特点： 可确保熔池金属不发生冶金反应且几乎可焊接所有的金属及合金； 电弧燃烧相当稳定； 焊接过程明弧可见，便于操作； 焊缝金属含氧量极低，成本较高。,安徽工程科技学院机械系,氩弧焊： 氩弧焊是以氩气 Ar（惰性气体）来保护熔池的电弧焊。,氩弧焊,钨

5、极氩弧焊：用钨合金作电极， 钨极不熔化，需另加焊丝。 适合焊 4 mm以下的薄板。,熔化极氩弧焊：以焊丝作电极， 适合焊 325 mm的中厚板。,氩弧焊热量集中、电弧稳定，焊速快、变形小，气体保护效果好，接头质量高，能适应各种焊位，便于实现自动焊，但成本高。 主要用于焊接铝、镁、铜、钛等有色金属和有色合金以及焊不锈钢、耐热钢等合金钢。,2.电渣焊 即利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊接的方法. 特点:不易产生气孔夹渣等缺陷; 焊接应力小，但热影响区宽、组织粗大； 焊后一定要正火以细化晶粒; 只适于厚板和立焊位置焊接 。 应用：电渣焊主要用于板厚40mm的低、中碳钢和合金结构钢的长直焊缝及大

6、环缝的立焊。 (任何厚度都可不开坡口一次焊成),3.堆焊 即为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。 特点: 可提高零件的寿命，易于调节熔敷金属的成分和组织，可获得耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能；熔敷速度快，效率高，且可利用已有的焊接设备。 堆焊材料：合金钢、合金铸铁、钴基和镍基合金、碳化钨等。 方法: 可采任何一种熔焊方法，焊条电弧焊和氧乙炔焰堆焊应用最多。 应用：各种机械零件和工具、模具的制造和修复。,4.2.2 压焊 压焊是通过施加压力（加热或不加热），使金属产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，形成焊接接头。 常用的压焊方法有电阻焊和摩擦焊等。 压焊的要素：

7、热源：电阻热；高频热；摩擦热。 力：静压力；冲击力；爆炸力。,1.电阻焊: （压紧、通电、塑变） 特点： 1）焊接速度快，变形小； 2）生产率高，劳动条件好； 3）易于实现机械化和自动化； 4）设备复杂，耗电量大。 分类： 电阻焊可分为点焊、缝焊、对焊三类。,安徽工程科技学院机械系,A U T S,（1）电阻点焊 适用焊无气密性要求的薄板（0.05 6 mm）结构，如汽车外壳等。,安徽工程科技学院机械系,A U T S,（2）缝焊 适用焊有气密性要求的薄板（3mm）容器和管道等，如汽车水箱、油箱。,A U T S,（3）对焊 1）电阻对焊 适用焊截面简单的（方、圆）、 直径或边长小于 20 m

8、m且强 度要求不高的杆件、管材等。,电阻对焊接头外形匀称， 但接头强度较差，焊前对焊接面的清理要求高。,固定 电极,移动 电极,工件,2）闪光对焊 （通电、靠近、闪电、最后压紧塑变）,适用于焊各种大小的等截面的重要工件， 可以是同种金属或异种金属，尤其适合 细丝的对接或特别粗大的金属棒、管或 异型材料的对接。如焊接重要的管道、 钢轨、锚链、刀具、钢筋等。,电阻对焊和闪光对焊一般要求焊件截面形状 应尽量相同，圆棒直径、方料边长、管子壁厚之 差不应超过15%。,2摩擦焊：利用焊件接触面相互磨擦所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接。 （1）特点：1）焊接质量好，生产率高； 2）焊接

9、变形小，成本低； 3）可实现异种金属的对接； 4）设备投资大。 （2）应用：圆形、管形截面焊件的对接， 如：圆柄刀具、拖拉机轴瓦等。 被焊件可以等截面或不等截面，可以是同种或异种金属，但必须有一个是圆形截面。,4.2.3 钎 焊,利用液态钎料润湿母材（工件不熔化），填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接。 1特点 （1）接头光滑平整，组织和力学性能变化小； （2）生产率高； （3）可焊异种金属； （4）接头强度低，耐热性差。,2.应用 用于硬质合金刀具、仪表、电机、电器部件等。 3.工艺过程 焊前准备（除油、清理） 装配零件、安置钎料 加热、钎料熔化 冷却形成接头 焊后清理 检验。 4.加热方法

10、 （1）烙铁；（2）电阻；（3）红外线； （4）火焰；（5）感应；（6）激光等。 钎焊接头形式 ： 常用对接和搭接形式。,5.焊接材料（钎料与钎剂） （1）钎料：即钎焊时用作填充金属的材料。 1）软钎料：熔点低于450，接头强度较低，b70MPa。如：锡铅基、锌基、铅基等。 2）硬钎料：熔点高于450，接头强度较高，b200MPa。如：铝基、铜基、银基等。 （2）钎剂 即钎焊时使用的熔剂。 1）松香、氯化锌水溶液等，用于软钎焊； 2）硼砂、硼酸配制而成，用于硬钎焊。,安徽工程科技学院机械系,A U T S,6.钎焊类型,软钎焊 钎料熔点450（锡基、铅基等）， 接头强度低，适用于焊受力不大或工

11、 作温度较低的工件。如各种电器导线 的连接，仪表、仪器元件的焊接等。,硬钎焊 钎料熔点450（银基、铜基等）， 接头强度高，适用于焊受力较大或工 作温度较高的工件。如车刀、铣刀上 硬质合金刀片与中碳钢刀体的连接。 常采用铜钎焊，金银首饰常用银钎焊。,钎 焊,4.2.4 其它焊接方法 1.等离子弧焊 利用等离子弧进行焊接的方法。 （1）等离子弧：通过机械压缩，热压缩和电磁压缩效应，使气体完全电离。 （2）等离子弧特点：温度高，能量密度大，穿透能力强。 （3）应用： 等离子弧焊接主要用于焊铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等薄壁结构。而其更主要的用途是切割板料。,2电子束焊 利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊体所产生的热能进行焊接的方法。 3激光焊 以聚焦的激光束作为能源轰击焊体所产生的热量进行焊接，也可手于切割。 特点： 能量密度高，焊缝窄、熔深大，热影响区及变形小；可利用光学原理到达焊炬难以到达之处完成焊接，特别是可透过