第3章 材料连接成形

1、 第3章 材料的连接成形金属连接的形式可拆卸连接：螺栓、键、楔不可拆卸连接：铆接、焊接、胶接铆接、焊接比较节约金属、密封性好、质量高 、简化修理工作、生产力高。3.1 焊接成形3.1.1 慨述定义：将两块分离的金属用加热或加压，或既加热又加压的方法，使其借助于原子间的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来的工艺过程。距离污染与氧化层用途：船舰、高炉壳体、压力容器、建筑构架和车厢等都是用焊接方法制造的。种类：液相、固相、固液相按焊接过程的特点分为熔化焊、压力和钎焊三大类。 其中应用最普遍的是熔化焊中的电弧焊。气焊手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊电弧焊电渣焊电子束焊激光焊等离子弧焊熔化焊点焊

2、对焊缝焊电阻焊摩擦焊超声波焊压力焊硬钎焊软钎焊钎焊焊接方法 3.1.2 3.1.2 焊接成形工艺基础焊接成形工艺基础3.1.2.1 焊接电弧 焊接电弧是在具有一定电压的电极与工件之间的气体介质中，产生的强烈而持久的放电现象。 焊接设备电弧的静特性：电弧在稳定燃烧下，其电流与电压的关系。欧姆定律 V=IR 电弧柔性电阻外特性：电源的负载特性。电源供给的电流与电压的关系。陡降的外特性IV5mm2mm3.1.2.2 焊接冶金过程及特点一、焊接过程手工电弧焊 熔池视作一微型冶金炉，但冶炼条件差： (1)温度高，反应快，氧化、吸气、金属蒸发烧损严重 (2)熔池小，冷速快，冶金反应不充分，排气去渣来不及

3、易产生气孔、夹渣、裂纹、脆性、力学性能下降等缺陷 保证焊缝质量措施： (1)使熔池与空气隔开，保护熔池 (2)加脱氧剂，脱氧造渣 (3)增添有益合金元素，补偿烧损 3.1.2.3 电焊条焊条的组成：由焊条芯和药皮组成焊条芯作用：1、导电2、填充焊缝质量要求高，特殊冶炼而成2、焊条药皮保证焊缝金属质量的主要因素作用：(1)稳定电弧 添加钾、钠、锑使其易电离，以增加导电性(2)造气 防止空气的有害影响(3)造渣 使金属与空气隔离，保证液态金属不被氧化、氮化；使焊缝金属缓冷，减少焊接应力；保证脱氧，脱S、P、H。(4) 渗入合金元素药皮的种类: 分为酸性焊条和碱性焊条手弧焊特点：操作灵活，适应性强生

4、产力低，质量不稳对工人技术要求高3.1.2.4 焊接接头组织与性能 焊缝和热影响区统称焊接接头 焊缝区 熔合区很窄，仅0.10.4mm宽，组织极不均（部分铸态，部分过热），力学性能最差（塑性差、强度低、脆性大），属接头薄弱部位 过热区13mm宽，晶粒粗大，塑性、韧度差，也属性能最差部位 正火区1.24mm宽，晶粒均匀细小，塑性、韧度较高，是热影响区中力学性能最好的区域 部分正火区即不完全重结晶区，晶粒大小不均，力学性能较正火区差 再结晶区只在焊前经过冷塑性变形（如冷轧、冷冲压等）的母材中出现，塑性提高 3.1.2.5 焊接应力与变形一. 产生的原因和典型示例在焊接过程中对焊件进行局部的不均匀加

5、热会产生焊接应力与变形常见的几种基本形式：(1)收缩变形(2)角变形(3)弯曲变形(4)扭曲变形(5)波浪形变形二、减少焊接应力与变形的工艺措施防止和减少焊接变形的工艺措施(1)反变形法：(2)选择合理的焊接次序：(3)刚性夹持法：(4) 矫正法：(4) 矫正法：3.1.3 熔焊3.1.3.1埋弧焊一、焊接过程 二、特点1、生产率高2、质量稳定3、节省材料4、改善了劳动条件三、埋弧焊的焊丝与焊剂四、埋弧焊工艺 3.1.3.2 氩弧焊一、焊接过程1、不熔化极氩弧焊2、熔化极氩弧 3.1.3.3 二氧化碳气体保护焊 3.1.3.4 电渣焊 利用电流通过熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。 可焊接很厚

6、的工件，不用开坡口。 气焊3.1.4 压焊 3.1.4.1 电阻焊一、点焊分流现象 二、缝焊 三、对焊 3.1.4.2 摩擦焊利用工件间相互摩擦产生的热量，同时加压而进行的焊接 .1.5 钎焊一、硬钎焊一、硬钎焊二、软钎焊二、软钎焊 3.1.10 焊接技术的新进展3.1.10.1真空电子束焊以极高速电子流束冲击工件（将动能转变为热能）的焊接方法。 3.1.10.2 等离子弧焊接与切割自由电弧：未受外界约束的电弧机械压缩效应热压缩效应电磁收缩效应 3.1.10.3激光焊接 3.1.10.4扩散焊：互相接触的表面，在高温高压下，被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形，经过一定时间后，结合层原子间互相

7、扩散而形成整体的可靠连接过程。3.1.10.5爆炸焊4.1切割1、气割2、等离子弧割3、激光切割4、高压水割 3.1.6 金属材料的焊接性3.1.6.1焊接性的概念和评定方法1、焊接性的概念：用来相对衡量金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质接头的难易程度评定标准：(1)工艺可焊性 产生工艺缺陷的倾向(2)使用可焊性 对使用要求的适应性 2 2、金属材料焊接性的评定方法、金属材料焊接性的评定方法用碳当量来评定用碳当量来评定定义：把各种元素都按相当于若干含碳量定义：把各种元素都按相当于若干含碳量的办法总和起来。计算公式如下的办法总和起来。计算公式如下: :W(W(c c) )当量当量= W(=

8、 W(c c) + W(M) + W(Mn n)/6+ W(C)/6+ W(Cr r)/5+ )/5+ W(MW(Mo o)/5+ W(V)/5+ W(N)/5+ W(V)/5+ W(Ni i)/15+ )/15+ W(CW(Cu u)/15)/15 根据经验：(1) W(c)当量0.6%: 淬硬倾向强，可焊性差需采用较高的预热温度和严格的工艺措施小型抗裂试验法试验法3.1.6.2 碳钢和合金钢的焊接一、碳钢的焊接1、低碳钢的焊接(C0.25%, 塑性好，无淬硬倾 向，可焊性好) (1)不需特殊工艺措施，一般也不需焊后热处理(板厚50mm除外) (2)可以用所有的焊接方法进行焊接 (3)焊条的

9、选择应保证焊缝与母材等强度2、中碳钢的焊接(C=0.250.6%,可焊性较差) (1)近缝区易产生淬硬组织及冷裂缝 (2)焊缝金属产生热裂纹倾向大。3、高碳钢的焊接 与中碳钢相似，但可焊性更差只用于修补工作。应采用更高的预热温度，更严格的工艺措施，才可进行焊接二、 合金钢的焊接低合金高强度钢焊接特点：(1).热影响区的淬硬倾向大(2).焊接接头的裂缝倾向大3.1.6.3 铸铁的补焊 1. 特点： 铸铁的焊接性能差(1)易形成白口组织，导致硬度高，焊后很难进行机械加工。 (2)焊接应力大易开裂(3)易产生气孔(液固相温度较接近，凝固时间短，气体来不及逸出。)(4)铸铁流动性好，立焊时溶池金属易流

10、失，故只适于平焊。因此铸铁一般用来焊补铸铁件，称为铸铁的焊补，按焊前是否预热可分为热焊法和冷焊法两大类。3.1.6.4 非铁金属的焊接一、铜及铜合金的焊接1、导热性高，热量极易散失2、易氧化，易开裂3、吸气性强，成气孔4、不易电阻焊氩弧焊、气焊、钎焊等二、 铝及铝合金的焊接性 特点： 铝及其合金的焊接性较差，主要问题是易氢化和易形成气孔，有的铝合金还有热裂缝的产生和机械性能下降。 常用的焊接方法： 氩弧焊、气焊、点焊、缝焊和钎焊3.1.7 焊接缺陷与检验3.1.7.1焊缝常见缺陷3.1.7.2焊接检验过程1、焊前检验2、生产过程检验3、焊后检验3.1.7.3焊接接头检验方法1、破坏检验方法2、

11、非破坏检验方法3.1.7.4 常用非破坏检验方法1、外观检查着色探伤荧光探伤磁粉探伤2、密封性检查煤油检验气密性检验水压检验3、无损探伤超声波探伤激光全息探伤3.1.8 焊接结构的工艺设计3.1.8.1 焊接结构设计的步骤与内容1、分析工作条件,提出性能要求2、提出设计方案，优化设计3、按照设计内容，分步进行设计3.1.8.2 焊接结构材料的选择1、尽量选用焊接性能好的材料2、注重材料的冶金质量3、尽量少用异种材料焊接4、优先选用型材5、合理选择材料的尺寸、形状和规格3.1.8.3 焊接方法的选用3.1.8.4焊接接头及坡口形式的确定1、接头形式3.1.8.5 焊缝的合理布置1、焊缝布置应尽量

12、分散2、焊缝的位置应尽可能对称3、焊缝布置应尽量避开最大应力断面和应力集中位置4、焊缝布置应尽量避开机械加工表面5、焊缝布置应便于焊接操作3、接头过渡形式4、其他焊接方法的接头与坡口形3.2 材料的其它连接成形方法3.2.1 胶接3.2.2 机械连接81 班作P183 3.21题82 班作液化气罐题各班长负责组织讨论，每班选出一个代表在课堂发言（必须做好PPT课件）。每个人须交讨论稿一份。第4章 非金属材料的成形4.1 高分子材料的成形高分子材料可分为塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂、涂料等。4.1.1 工程塑料的成形天 然 树 脂合 成 树 脂树 脂填 充 剂增 塑 剂稳 定 剂固 化 剂着 色 剂添 加 剂塑料是以高分子化合物为主要组份，在一定温度和压力下可塑制成型，并在常温下保持不变的一类材料。按受热时的行为可分为：热塑性塑料优点：易加工成型，力学性能较好。缺点：耐热性和刚性较差热固性塑料优点：耐热性高，抗蠕变性强。缺点：性硬而脆，力学性能不高按功能和用途可分为： 通用塑料 指产量大，价格低，多用于一般工农业生产和日常生活之中的塑料。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等六大品种。 工程塑料 通常是指力学性能较好，可代替金属材料制造工程构件的塑料。 特殊性能塑料 塑料制件的成型注射成型挤出成型压制成型浇注成型吹塑成型真空成型4.2 陶瓷材料