机械制造焊接成形课件

1、机械制造焊接成形,1,机械制造基础,-焊接成形,机械制造焊接成形,2,4.1 概论,焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。焊接成形技术的本质在于：利用加热或者同时加热加压的方法，使分离的金属零件形成原子间的结合，从而形成新的金属结构。 1. 连接方法分类 可拆式连接：螺纹联接、摩擦联接 不可拆式连接：焊接、粘接、铆接 焊接方法种类很多。根据焊接过程的特点，可以把常用的焊接方法分为: 熔化焊 压力焊 钎焊,目录,机械制造焊接成形,3,1.引弧过程,焊接时,先将焊条与焊件瞬时接触,发生短路.强大的短路电流流经少数几个接触点,致使接触点处温度急剧升高并熔化,甚至部分发生蒸发。当焊条迅速提起时，焊条

2、头温度已升得很高，在两电极间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速,的电子撞击焊条端头与焊件间的空气，使之电离成正离子和负离子。电子和负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电质点的定向运动形成了焊接电弧。,动画：电弧的形成,目录,机械制造焊接成形,4,4.2.2 焊缝形成过程,焊缝形成过程如动画所示。焊接时，在电弧高热的作用下，被焊金属局部熔化，在电弧的吹力作用下，被焊金属上形成了卵形的凹坑。这个凹坑称为熔池。,由于焊接时焊条倾斜，在电弧的吹力作用下，熔池的金属被排向熔池后方，这样电弧就能不断地使深处的被焊金属熔化，达到一定的熔深。,动画：焊接过程,目录,机械制造焊接成形,5,视频：手弧焊焊接,

3、目录,机械制造焊接成形,6,4.3 其他焊接方法4.3.1 气焊与气割,气焊如视频所示，是利用气体火焰作为热源的焊接方法。常用氧-乙炔火焰作为热源。氧气和乙炔在焊炬中混合，点燃后加热焊丝和工件。气焊焊丝一般选用和母材相近的金属丝。焊接不锈钢、铸铁、铜合金、铝合金时，常使用焊剂去除焊接过程中产生的氧化物。 气焊在无电源的野外施工中应用很多，其他应用目前逐渐减少。,教学视频：气焊,目录,机械制造焊接成形,7,2.气割,气割又称氧气切割，是广泛应用的下料方法。气割的原理是利用预热火焰将被切割的金属预热到燃点，再向此处喷射氧气流。被预热到燃点的金属在氧气流中燃烧形成金属氧化物。同时，这一燃烧过程放出大

4、量的热量。这些热量将金属氧化物熔化,为熔渣。熔渣被氧气流吹掉，形成切口。接着，燃烧热与预热火焰又进一步加热并切割其它金属。因此，气割实质上是金属在氧气中燃烧的过程。金属燃烧放出的热量在气割中具有重要的作用。,教学视频：气割,目录,机械制造焊接成形,8,1. 钨极氩弧焊（TIG焊） 钨极氩弧焊的特点是用钨作为电极。钨的熔点较高。钨极在焊接时不熔化，仅起产生电弧、发射电子的作用。焊接时，在钨极与工件之间建立电弧，填充焊缝的焊丝从一侧进入。钨极氩弧焊一般用于焊接4mm以下的薄板。 钨极氩弧焊正极的发热量和温度高于负极。为了避免钨极过热，除了焊铝合金以外，钨极氩弧焊都采用直流正接。,动画：钨极氩弧焊,

5、目录,机械制造焊接成形,9,4.3.6 电阻焊,电阻焊是利用接触电阻热将接头加热到塑性或熔化状态，再通过电极施加压力，形成原子间结合的焊接方法。 由于材料的接触电阻很小。所以电阻焊所用的电流很大（几千到几十万安培）。,电阻焊可分为点焊、缝焊、凸焊、对焊。 1. 点焊 点焊如动画所示，在被焊工件上焊出单独的焊点。,动画：点焊,教学视频：电阻焊,目录,机械制造焊接成形,10,4.3.8 摩擦焊,摩擦焊的焊接过程如动画所示。摩擦焊的热能来源于焊接端面的摩擦。其焊接过程如下：工件1高速旋转工件2向工件1方向移动两工件接触时减慢移动速度，加压摩擦生热接头被加热到一定温度工件1迅速停止旋转进一步加压工件2

6、保压一定时间接头形成。,动画：摩擦焊,目录,机械制造焊接成形,11,2. 焊接变形的基本形式,不同的焊缝位置、焊接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。,72,目录,机械制造焊接成形,12,动画:火焰加热矫正,73,目录,机械制造焊接成形,13,4.6.3 焊缝结构和位置的设计,表4-2常见焊缝结构和位置的设计,目录,机械制造焊接成形,14,动画：等离子弧焊,(2)热压缩效应。采用一定流量的冷却水冷却喷嘴，以降低喷嘴的温度。当弧柱通过喷嘴孔道时，较低的喷嘴温度使喷嘴内壁形成一层冷气膜，迫使弧柱导电截面进一步减小，称为热压缩效应。 (3).磁压缩效应。电弧电流自身产生的磁场使弧柱向

7、心收缩，从而使弧柱截面减小。电流密度越大，磁压（收）缩作用越强，这种由电流自身磁场产生的收缩称为磁压缩效应。,目录,机械制造焊接成形,15,1.爆炸焊典型装置,爆炸焊典型装置有平行法和角度法两种。爆炸焊典型装置及金属流动见动画及教学视频。,教学视频：爆炸焊,动画：爆炸焊典型装置及金属流动,76,目录,机械制造焊接成形,16,4.8.6 扩散焊,扩散焊的焊接过程如下：首先使工件紧密接触，然后在一定的温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散完成焊接。扩散焊不影响工件材料原有的组织和性能，接头经过扩散以后，其组织和性能与母材基本一致。所以，扩散焊接头的力,学性能很好。扩散焊可以焊接异种材

8、料，可以焊接陶瓷和金属。对于结构复杂的工件，可同时完成成型连接，即所谓超塑成形-扩散连接工艺。,教学视频：扩散焊接,77,目录,机械制造焊接成形,17,2.等离子弧喷涂,动画：等离子弧喷涂,教学视频：等离子弧喷涂及堆焊,等离子弧喷涂是将喷涂材料加热到熔融状态，通过高速气流使其雾化（或粒化），并喷射到工件表面形成涂层，以赋予工件表面更高的耐磨等特殊性能。由于等离子弧焰流的温度高达1000以上，可喷涂几乎所有的固态工程材料。等离子焰流速度达1000m/s以上，熔融粉粒的飞行速度可达180600m/s以上，因而得到的涂层更致密，与基体的结合强度更高。,78,目录,机械制造焊接成形,18,4.8.11

9、 焊接机器人,近年来各国所安装的工业机器人中，大约一半是焊接机器人。焊接机器人大量使用在汽车制造等领域，适用于弧焊、点焊和切割。焊接机器人常安装在自动生产线上；或和自动上下料装置及自动夹具一起组成焊接工作站。,79,教学视频：汽车工业中的机器人,目录,机械制造焊接成形,19,教学视频：焊接机器人,工业机器人大量应用于焊接生产不是偶然的事情。这是由焊接工艺的必然要求所决定的。无论是电弧焊还是电阻焊，在由人工进行操作的时候，都要求焊枪或焊钳在空间保持一定的角度。随着焊枪或焊钳的移动，这个角度不断地由操作者人为地进行调整。也就是说，焊接时焊枪或焊钳不仅 需要有位置的移动，同时应该 有“姿态”的控制。满足这种要 求的自动焊机就是焊接机器人。 焊接机器人的应用，可以提高 焊接质量。改善工人的工作条 件，是焊接自动化的重大进