热加工实习教学

1、L o g oL o g o热加工实习基础知识L o g oL o g o基本内容基本内容金属材料与热处理金属材料与热处理L o g oL o g o金工实习 金属材料及其钢的热处理金属材料及其钢的热处理L o g oL o g o金属材料及其钢的热处理金属材料及其钢的热处理 钢的分类钢的分类l按化学成分分类按化学成分分类工业纯铁工业纯铁(C0.04%)低碳钢低碳钢( 0.6%C)低合金钢低合金钢(合金元素合金元素10%)碳素钢碳素钢合金钢合金钢钢钢结构钢：结构钢：工具钢：工具钢：特殊性能钢：特殊性能钢：l按用途分类按用途分类调质钢、超高强度钢、弹簧钢、轴承钢、工调质钢、超高强度钢、弹簧钢、轴

2、承钢、工程构件用钢程构件用钢刃具钢、模具钢、量具钢刃具钢、模具钢、量具钢不锈钢、耐热钢不锈钢、耐热钢L o g oL o g o金属材料及其钢的热处理金属材料及其钢的热处理钢的分类钢的分类按钢的质量分普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢SSS0055%;0040%;0030%;. P0.045% P0.040% P0.035%L o g oL o g o金属材料及其钢的热处理金属材料及其钢的热处理 碳素钢牌号牌号 如如 Q215B，表示，表示 s 215 MPa（厚度（厚度 16mm），），B级质量。级质量。 碳素结构钢的牌号和化学成分碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)(GB

3、/T700-1988)牌号牌号等级等级化学成分化学成分脱氧脱氧方法方法w(C)%w( Mn)%w( Si)%w(S )%w( P)%不大于不大于Q1950.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A / B0.09-0.150.25-0.550.300.050 / 0.0450.045F,b,Z Q235 A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.03

4、50.035TZQ255A / B0.18-0.280.40-0.700.300.050 / 0.0450.045ZQ2750.28-0.380.50-0.800.350.0500.045ZGB/T700-1988 GB/T700-1988 标准标准 GB700-79 GB700-79 标准标准化学成分和力学性能均须保证化学成分和力学性能均须保证 A A 类钢类钢 保证力学性能，保证力学性能， B B 类钢类钢 保证化学成分，保证化学成分， C C 类钢类钢 保证化学成分及力学性能。保证化学成分及力学性能。Q195 Q195 A1A1；B1B1Q215 Q215 A2A2；C2C2Q235 Q

5、235 A3A3；C3C3Q255 Q255 A4A4；C4C4Q275 Q275 C5C5碳素结构钢碳素结构钢 新、老标准钢号对照新、老标准钢号对照碳素结构钢的机械性能碳素结构钢的机械性能(GB/T700-1988)(GB/T700-1988)牌牌号号等等级级拉拉 伸伸 试试 验验冲击试验冲击试验屈服点屈服点 s ，MPa抗拉抗拉强度强度 b b / /MPa伸长率伸长率 s , , %温度温度V V型冲型冲击功击功( (纵向纵向) )J钢材厚度钢材厚度( (直径直径) )，mm钢材厚度钢材厚度( (直径直径),), mm164060100150150164060100150150不小于不小

6、于不小于不小于不小于不小于Q195195315-39033Q215A/B215195175165335-41031292726/20/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221/200/-20/27Q255A/B255235215205410-51024222019/20/27Q275275255235225490-61020181615L o g oL o g o用途钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。 热处理：热处理：热轧空冷热轧空冷组织：组织：SF多边型角钢多边型角钢螺钉、铆钉螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢钢筋、螺纹

7、钢建筑构件钢桥梁金属材料及其钢的热处理金属材料及其钢的热处理 L o g oL o g o2优质碳素结构钢优质碳素钢牌号优质碳素钢牌号 如如 45 钢，含钢，含C量为量为 45 / 10000 = 0.45 % 。 优质碳素钢的化学成分和性能优质碳素钢的化学成分和性能钢号钢号化学成分，化学成分，% s ，MPaCMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800

8、.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0352530；ZG：6080u型芯头：查设计手册型芯头：查设计手册u铸造工艺图举例铸造工艺图举例v工艺参数的选择工艺参数的选择砂型铸造砂型铸造铸造工艺图的制定铸造工艺图的制定 L o g oL

9、o g ou加工余量：查表确定加工余量：查表确定u拔模斜度：拔模斜度：0.53u收缩率：收缩率：HT 0.7%；ZG 1.3%2.0%； Al 0.8%1.2%；锡青铜锡青铜1.2%1.4%u铸孔：铸孔：HT：2530；ZG：6080u型芯头：查设计手册型芯头：查设计手册u铸造工艺图举例铸造工艺图举例v工艺参数的选择工艺参数的选择砂型铸造铸造工艺图的制定 返回返回L o g oL o g ov熔模铸造熔模铸造v金属型铸造金属型铸造v压力铸造压力铸造v离心铸造离心铸造特种铸造铸造铸造L o g oL o g ou外形复杂的小铸件（涡轮发动机的叶片、叶轮），特别适宜生外形复杂的小铸件（涡轮发动机的

10、叶片、叶轮），特别适宜生产高熔点、难切削的合金钢铸件产高熔点、难切削的合金钢铸件熔模铸造v熔模过程熔模过程v特点特点v应用应用u铸件表面质量和尺寸精度铸件表面质量和尺寸精度 u金属种类不限金属种类不限u生产周期生产周期 （415天），成本天），成本（砂铸）砂铸） 结构工艺性结构工艺性壁厚适当，力求均匀壁厚适当，力求均匀避免小孔、复杂内腔避免小孔、复杂内腔避免避免大平面大平面增设工艺孔、加强筋 准备蜡模制造蜡模型壳焙烧回收蜡模制造压型熔失蜡模制造型壳熔焊模组铸件检验清理浇注型壳金属熔化铸造铸造L o g oL o g o熔模铸造过程示意图铸造铸造L o g oL o g ov金属型铸造工艺特点金

11、属型铸造工艺特点 金属型铸造uT T浇浇 T T浇砂浇砂u确保金属型工作温度（有利于液态金属充型，增加铸型寿确保金属型工作温度（有利于液态金属充型，增加铸型寿命），强制冷却命），强制冷却u严格控制开型时间（铸型退让性严格控制开型时间（铸型退让性，停留时间，停留时间，收缩，收缩，内应力内应力，易形成裂纹），易形成裂纹）u耐铸性耐铸性u机械性能机械性能u加工余量加工余量u生产率生产率u铸件成本铸件成本，无退让性，排气困难，无退让性，排气困难 生产特点生产特点 L o g oL o g ov工艺特点工艺特点 v生产特点生产特点 压力铸造uT T浇浇 s s（材料屈服强度）。（材料屈服强度）。L o

12、g oL o g ov方法方法）锻造）锻造 自由锻造和模膛锻造自由锻造和模膛锻造L o g oL o g o）板料冲压（又称薄板冲压和冷冲压）板料冲压（又称薄板冲压和冷冲压）L o g oL o g o）冷拔和冷镦）冷拔和冷镦L o g oL o g o ）轧制、挤压等）轧制、挤压等L o g oL o g o概述 v压力加工的特点压力加工的特点v压力加工的应用压力加工的应用v 改善材料的组织和性能改善材料的组织和性能v 节省原材料节省原材料v 精度较高精度较高v 生产率较高（冷镦、冷挤压）生产率较高（冷镦、冷挤压）M12螺栓、冷镦螺栓、冷镦210/分（自动冷镦机）分（自动冷镦机）M12螺母、

13、冷镦螺母、冷镦150/分（自动冷镦机）分（自动冷镦机）但：但：锻件的复杂程度不如铸件锻件的复杂程度不如铸件（具有复杂内腔的零件：箱体件、汽缸体等（具有复杂内腔的零件：箱体件、汽缸体等 铸件）铸件）v 承受重载、使用要求高的机器零件，薄板件，日用品承受重载、使用要求高的机器零件，薄板件，日用品返回返回L o g oL o g o塑性变形对金属组织和性能影响塑性变形对金属组织和性能影响 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。 晶粒沿最大变形的方向伸长；晶粒沿最大变形的方向伸长； 晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；

14、晶粒产生碎晶。晶粒产生碎晶。 冷作硬化冷作硬化 现象：强度、硬度上升，现象：强度、硬度上升，而塑性、韧性下降。而塑性、韧性下降。 原因：滑移面附近的晶粒原因：滑移面附近的晶粒碎晶块，晶格扭曲畸变，增大碎晶块，晶格扭曲畸变，增大滑移阻力，使滑移难以进行。滑移阻力，使滑移难以进行。L o g oL o g o 回复与再结晶回复与再结晶 回复：回复： 冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子获得热状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子获得热能，热运动加剧，当加热温度能，热运动加剧，当加热温度T

15、 T回回( (用用K K氏温标氏温标) ) T T回回= =（0.250.30.250.3）T T熔熔 使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到部分消除。部分消除。 L o g oL o g o 再结晶：再结晶： 当加热温度当加热温度T T再再： T T再再=0.4T=0.4T熔熔 原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式心构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行的，故称再结晶。进行的，故称再结晶。 再结晶后清除了全部加工硬化。再结晶后清除了

16、全部加工硬化。 再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。加工硬化的利用、消除加工硬化的利用、消除 利用：冷加工后使材料强度利用：冷加工后使材料强度硬度硬度。如冷拉。如冷拉 钢，不能热处理强化的金属材料。钢，不能热处理强化的金属材料。 消除：再结晶退火消除：再结晶退火 650750650750L o g oL o g o金属的纤维组织及锻造比 v纤维组织纤维组织：L o g oL o g o金属的纤维组织及锻造比 v纤维组织：纤维组织：热处理和再结晶无法消除 合理利用 锻造比 Y = FF0拔长前坯料的横截面积拔长前坯料的横截面积拔长后坯料的横截面积拔长后坯料

17、的横截面积锻造比 变形量，性能，各向异性 并非越大越好 L o g oL o g ov 目的：目的：锻造性能（锻造性能（ ，变抗），获得再结晶组织变抗），获得再结晶组织v 方法：以方法：以Fe-C合金状态图为基准，参照钢的塑性图、合金状态图为基准，参照钢的塑性图、变形抗力图、再结晶立体图综合确定变形抗力图、再结晶立体图综合确定v 原则：锻造性能原则：锻造性能，力学性能，力学性能 ，温度范围，温度范围v 温度范围温度范围金属的锻造性能v锻造温度范围的选择锻造温度范围的选择 C钢的钢的锻造温度范围锻造温度范围 （T始始 - T终终）T始始尽量高尽量高，T终终尽量低尽量低 (锻造性能，锻造性能，锻造

18、时间，锻造时间，加热火次加热火次) 不产生过热、过烧不产生过热、过烧 不产生加工硬化（再结晶组织），否则，晶粒粗大，内应力不产生加工硬化（再结晶组织），否则，晶粒粗大，内应力 T始：AE150200 T终： 750800 L o g oL o g o自由锻造 v定义：利用冲击力或静压力使金属在上、定义：利用冲击力或静压力使金属在上、下砧之间产生塑性变形（自由变形）下砧之间产生塑性变形（自由变形）v分类分类 手工锻造：手工锻造：劳动强度劳动强度，生产率，生产率 机器锻造：机器锻造：劳动强度劳动强度，生产率，生产率 空气蒸汽自由锻锤（冲击力）空气蒸汽自由锻锤（冲击力） 水压机（静压力）水压机（静压

19、力） 设备设备 小型：小型：大、中型大、中型 空气锤（冲击力）空气锤（冲击力）L o g oL o g o自由锻造 v特点特点v应用应用 工具简单，实用性强，灵活性工具简单，实用性强，灵活性 设备所需功率设备所需功率 锻件精度锻件精度（最大偏差（最大偏差70-80 mm） 生产率生产率，劳动强度，劳动强度 单件、小批量生产，特别适宜大型锻件（万吨水单件、小批量生产，特别适宜大型锻件（万吨水压压 机立柱，大型发电机主轴）机立柱，大型发电机主轴）L o g oL o g o自由锻造 v自由锻设备简介自由锻设备简介 静压成形特点：变形速度慢，锻造性能静压成形特点：变形速度慢，锻造性能， 但机构庞大，

20、造价高（供水，操纵系统）但机构庞大，造价高（供水，操纵系统） 吨位：吨位：所能产生的最大压力所能产生的最大压力(50015 000 t) 大型锻件大型锻件 V变变 0.10.3 m/s 空气锤空气锤 吨位：吨位： 50100 Kg 中、小型锻件中、小型锻件 蒸汽锤蒸汽锤 空气空气蒸汽锤蒸汽锤 吨位：吨位：0.55 t 中、大型锻件中、大型锻件 V变变 78 m/s 锻锤锻锤 （冲击力）（冲击力） 水压机水压机 （静压力）（静压力） 吨位：吨位：落下部分质量落下部分质量 L o g oL o g o自由锻造 v自由锻基本工序自由锻基本工序自由锻工序自由锻工序 辅助工序：压钳口、倒棱、压肩辅助工序

21、：压钳口、倒棱、压肩 基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移 1.25 H/D 垫环内径，齿轮）垫环内径，齿轮）局部镦粗局部镦粗（局部变形，坯料直径（局部变形，坯料直径 套筒内径，螺钉）套筒内径，螺钉）变形特点变形特点：横截面：横截面，高度，高度 目的目的： 锻制盘类件；锻制盘类件； 冲孔前的预备工序冲孔前的预备工序 精整工序：校直、精压精整工序：校直、精压L o g oL o g o自由锻造 v自由锻基本工序自由锻基本工序自由锻工序自由锻工序 辅助工序：压钳口、倒棱、压肩辅助工序：压钳口、倒棱、压肩 基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯

22、曲、切断、扭转、错移基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移 拔长拔长 普通拔长普通拔长 芯轴拔长芯轴拔长 内径不变，壁厚内径不变，壁厚，长度，长度 目的目的： 锻制长轴类锻件；锻制长轴类锻件； 改善材料性能改善材料性能 平砧拔长平砧拔长 锻造性能锻造性能 V型砧拔长型砧拔长 锻造性能锻造性能 变形特点：横截面变形特点：横截面，长度，长度 精整工序：校直、精压精整工序：校直、精压L o g oL o g o自由锻造 v自由锻基本工序自由锻基本工序自由锻工序自由锻工序 辅助工序：压钳口、倒棱、压肩辅助工序：压钳口、倒棱、压肩 基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移基本工序：

23、镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移 精整工序：校直、精压精整工序：校直、精压 冲孔冲孔 实心冲孔：实心冲孔：25 mm450 mm 变形力变形力 扩孔扩孔 长度不变，内径长度不变，内径，壁厚，壁厚 弯曲弯曲 圆角部位变形量圆角部位变形量 L o g oL o g ov工序：工序： 镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切断等；镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切断等；L o g oL o g o自由锻造 v自由锻工艺规程制订自由锻工艺规程制订 v 绘制锻件图绘制锻件图 (加工余量、余块、公差加工余量、余块、公差)v 选择锻造工序选择锻造工序 v 确定坯料质量和尺寸确定坯料质量和尺寸 粗实线粗实线(锻件形状锻件形

24、状)双点划线双点划线(零件形状零件形状)L o g oL o g o自由锻造 v自由锻工艺规程制订自由锻工艺规程制订 v 绘制锻件图绘制锻件图 (加工余量、余块、公差加工余量、余块、公差) v 选择锻造工序选择锻造工序(表表) v 确定坯料质量和尺寸确定坯料质量和尺寸 轴类和杆类锻件轴类和杆类锻件 盘类或空心锻件盘类或空心锻件 弯曲锻件弯曲锻件 拔长拔长压肩压肩拔长拔长弯曲弯曲 拔长（截面差拔长（截面差）镦粗、拔长、压肩（截面差镦粗、拔长、压肩（截面差） 镦粗镦粗-（冲孔）（冲孔） 扩孔扩孔（圆环类）（圆环类）压肩，芯轴拔长压肩，芯轴拔长（圆筒类）（圆筒类） 坯料质量：坯料质量：m坯坯 = m

25、锻锻 + m损损坯料尺寸坯料尺寸(依据锻造工序和变形程度综合确定依据锻造工序和变形程度综合确定)返回返回L o g oL o g o锻造温度范围返回返回L o g oL o g o金工实习 焊接焊接L o g oL o g o焊接基本理论焊接基本理论v焊接电弧焊接电弧 发生在电极与工件之间的强烈、持久的气体放发生在电极与工件之间的强烈、持久的气体放电现象电现象v焊接冶金过程焊接冶金过程 焊接熔池的金属、熔渣、气体之间产生焊接熔池的金属、熔渣、气体之间产生物理化学反应，如同微型冶金炉物理化学反应，如同微型冶金炉 v焊接接头的金属组织与性能焊接接头的金属组织与性能v焊接应力与变形焊接应力与变形 焊

26、件冷却至室温所保留的变形和应力焊件冷却至室温所保留的变形和应力涉及焊接冶金学、焊接力学、电工、电子、自动化、机械、材料等 L o g oL o g o焊接电弧焊接电弧 v电弧的引燃电弧的引燃手工电弧焊过程：手工电弧焊过程： 接触接触 短路短路 ID Q(Q I2Rt) T 焊条提起焊条提起 d 场强场强EU/d 气体电离气体电离 阳离子阳离子 阴极阴极 自由电子自由电子 阴离子阴离子 阳极阳极电弧电弧(接触引弧接触引弧) 电电 弧弧电火花电火花 本质一样，但不同本质一样，但不同 电火花：强烈、不持久电火花：强烈、不持久日光灯：持久、不强烈日光灯：持久、不强烈 弧焊机弧焊机 大电流大电流 (金属

27、迅速熔化金属迅速熔化) 低电压：空载低电压：空载5090 V，工作，工作1535 V (安全安全) 带电粒子从无到有的过程带电粒子从无到有的过程电弧特性电弧特性L o g oL o g o焊接电弧焊接电弧 v电弧的燃烧电弧的燃烧带电粒子的产生、运动、消失的动态平衡动态平衡 气体电离气体电离 阳离子阳离子 阴极阴极 自由电子自由电子阳极阳极阴离子阴离子 正、负粒子复合正、负粒子复合 光和热光和热 L o g oL o g o焊接电弧焊接电弧 v电弧的分区电弧的分区v焊接极性焊接极性 (直流弧焊机直流弧焊机) v 阴极区阴极区(2 4003 500K)占电弧热占电弧热36(发射大量电子而消耗能发射

28、大量电子而消耗能量，热量量，热量)v 阳极区阳极区(2 6004 200K)占电弧热占电弧热43(阳极表面受高速电子的阳极表面受高速电子的撞击，传入热量撞击，传入热量)v 弧柱区弧柱区(6 0008 000K)占电弧热占电弧热21左右左右工件工件 焊条焊条 应用：应用：中、厚钢板中、厚钢板 工件工件 焊条焊条 应用：应用： 薄板薄板、铸铁铸铁、有色金属有色金属、低氢型焊条低氢型焊条 (易烧穿易烧穿) (易氧化易氧化) (电弧稳定、不易飞溅电弧稳定、不易飞溅) 阳离子阳离子(质量质量)撞击工件表面撞击工件表面 正接极正接极反接极反接极L o g oL o g o焊接冶金过程焊接冶金过程 v特点特

29、点焊接熔池的金属、熔渣、气体之间产生物理化学反应，焊接熔池的金属、熔渣、气体之间产生物理化学反应，如同微型冶金炉如同微型冶金炉 反应温度高，接触面积大，冷却速度快反应温度高，接触面积大，冷却速度快保护措施（保护措施（焊条、焊剂焊条、焊剂）焊条熔化焊条熔化,滴入熔池滴入熔池 成份不均匀成份不均匀 裂纹起源裂纹起源 承载能力承载能力 内应力内应力产生产生偏析偏析、夹杂夹杂、气孔气孔、裂纹裂纹 (2 6004 200K) 气体易分解，溶入熔池气体易分解，溶入熔池 ； 焊接缺陷；合金烧损焊接缺陷；合金烧损； 焊缝性能焊缝性能L o g oL o g o焊接冶金过程焊接冶金过程 v措施措施保护保护 去杂

30、质去杂质(脱脱O、S、P) 渗合金渗合金 等强度原则等强度原则 焊缝金属与母材等强度焊缝金属与母材等强度同成分原则同成分原则 焊缝金属与母材的化学成分相同焊缝金属与母材的化学成分相同(近近)抗裂纹原则抗裂纹原则 碱性焊条碱性焊条(抗裂性抗裂性)抗气孔原则抗气孔原则 酸性焊条酸性焊条(抗气孔能力抗气孔能力) 低成本原则低成本原则 工艺性能工艺性能、成本、成本焊件厚度、焊缝位置焊件厚度、焊缝位置 焊条直径焊条直径( (焊件焊件，焊条直径，焊条直径) 电焊条电焊条焊芯焊芯(电极、填充金属电极、填充金属)药皮药皮(稳弧、保护、脱氧、渗合金、改稳弧、保护、脱氧、渗合金、改 善工艺性善工艺性)酸性焊条酸性

31、焊条(氧化性氧化性) 应用应用：一般结构件的焊接：一般结构件的焊接碱性焊条碱性焊条(抗裂性抗裂性) 应用应用：重要结构件的焊接：重要结构件的焊接(直流反接直流反接)v焊条的选用原则焊条的选用原则 L o g oL o g o焊接接头的金属组织与性能焊接接头的金属组织与性能v焊接接头焊接接头焊缝焊缝 热影响区热影响区 焊缝金属焊缝金属(铸态组织铸态组织) 焊丝母材焊丝母材 ( 性能性能 母材母材) 热影响区热影响区 熔合区熔合区 b，过热区过热区 b，正火区正火区 机械性能机械性能 母材母材 部分相变区部分相变区 组织不均组织不均焊接方法、焊接规范焊接方法、焊接规范 热影响区宽度热影响区宽度 热

32、影响区尺寸热影响区尺寸焊焊 接接 方方 法法气气 焊焊手手 弧弧 焊焊埋埋 弧弧 焊焊电电 渣渣 焊焊等离子弧焊等离子弧焊真空电子束焊真空电子束焊过热区总宽度过热区总宽度(mm)热影响区总宽度热影响区总宽度(mm)21.027.02.26.00.81.22.51820253001.42.500.050.75不同焊接方法焊接低碳钢时热影响区平均尺寸不同焊接方法焊接低碳钢时热影响区平均尺寸 L o g oL o g o焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接应力与变形：焊接应力与变形：v 产生原因：产生原因： 整体均匀受热整体均匀受热(自由膨胀、收缩自由膨胀、收缩) 一端刚性固定一端刚性固定,一端自由

33、收缩一端自由收缩(加热受阻膨胀，冷却自由加热受阻膨胀，冷却自由 收缩收缩) 两端刚性固定两端刚性固定(加热受阻膨胀，冷却受阻收缩加热受阻膨胀，冷却受阻收缩)无变形和应力无变形和应力无应力，有变形无应力，有变形无变形，有应力无变形，有应力焊缝和近缝区受拉，低温区受压焊缝和近缝区受拉，低温区受压应力方向：应力方向：变形方向：变形方向：焊件冷却至室温所保留的变形和应力焊件冷却至室温所保留的变形和应力不均匀加热和冷却不均匀加热和冷却受拉内凹，受压外凸受拉内凹，受压外凸L o g oL o g o焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式收缩变形收缩变形 角变形角变形 弯曲变形

34、弯曲变形 波浪变形波浪变形 扭曲变形扭曲变形措施：措施： 变形变形 采用合理焊序采用合理焊序L o g oL o g o焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式收缩变形收缩变形 角变形角变形 弯曲变形弯曲变形 波浪变形波浪变形 扭曲变形扭曲变形措施：措施： 变形变形 加裕量法加裕量法反变形法反变形法刚性固定法刚性固定法(内应力内应力)采用合理焊序采用合理焊序L o g oL o g o焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式收缩变形收缩变形 角变形角变形 弯曲变形弯曲变形 波浪变形波浪变形 扭曲变形扭曲变形措施：措施： 变形变形 采用合理

35、焊序采用合理焊序加裕量法加裕量法反变形法反变形法刚性固定法刚性固定法(内应力内应力)L o g oL o g o焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接焊接变形的矫正变形的矫正机械矫正法机械矫正法 应用应用：刚性刚性、厚度、厚度的板结构的板结构 火焰加热矫正法火焰加热矫正法 氧乙炔火焰氧乙炔火焰(T加加:600800) 局部不均匀加热局部不均匀加热 产生新变形产生新变形 抵消原变形抵消原变形 L o g oL o g o焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接变形的矫正焊接变形的矫正机械矫正法机械矫正法 应用：刚性应用：刚性、厚度、厚度的板结构的板结构 火焰加热矫正法火焰加热矫正法 氧乙炔火焰氧乙炔火

36、焰(T加加:600800) 局部不均匀加热局部不均匀加热 产生新变形产生新变形 抵消原变形抵消原变形 采用合理焊序采用合理焊序锤击焊缝法锤击焊缝法焊前预热，焊后焊前预热，焊后热处理热处理 (9 m球罐：喷汽油，燃烧，冷却球罐：喷汽油，燃烧，冷却) 加热加热“减应区减应区”法法 (使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形 内应力内应力) 应力应力(使焊缝能够自由收缩：先横后纵使焊缝能够自由收缩：先横后纵)L o g oL o g o焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接变形的矫正焊接变形的矫正机械矫正法机械矫正法 应用：刚性应用：刚性、厚度、厚度的板结构

37、的板结构 火焰加热矫正法火焰加热矫正法 氧乙炔火焰氧乙炔火焰(T加加:600800) 局部不均匀加热局部不均匀加热 产生新变形产生新变形 抵消原变形抵消原变形 采用合理焊序采用合理焊序锤击焊缝法锤击焊缝法焊前预热，焊后焊前预热，焊后热处理热处理 (9 m球罐：喷汽油，燃烧，冷却球罐：喷汽油，燃烧，冷却) 加热加热“减应区减应区”法法 (使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形 内应力内应力) 应力应力去应力退火去应力退火(应力去除应力去除80 90)(使焊缝能够自由收缩：先横后纵使焊缝能够自由收缩：先横后纵)L o g oL o g o何谓何谓“减应

38、区减应区”如何确定如何确定“减应区减应区”焊接应力与变形焊接应力与变形v 焊接变形的矫正焊接变形的矫正机械矫正法机械矫正法 应用：刚性应用：刚性、厚度、厚度的板结构的板结构 火焰加热矫正法火焰加热矫正法 氧乙炔火焰氧乙炔火焰(T加加:600800) 局部不均匀加热局部不均匀加热 产生新变形产生新变形 抵消原变形抵消原变形 采用合理焊序采用合理焊序锤击焊缝法锤击焊缝法焊前预热，焊后焊前预热，焊后热处理热处理 (9 m球罐：喷汽油，燃烧，冷却球罐：喷汽油，燃烧，冷却) 加热加热“减应区减应区”法法 (使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形 内应力内应力

39、) 应力应力去应力退火去应力退火(应力去除应力去除80 90)(使焊缝能够自由收缩：先横后纵使焊缝能够自由收缩：先横后纵)焊前加热，内应力焊前加热，内应力加热后使裂纹张开加热后使裂纹张开顺着裂纹方向，寻找裂纹两端顺着裂纹方向，寻找裂纹两端返回返回L o g oL o g o常用焊接方法常用焊接方法v电弧焊电弧焊v其他常用焊接方法其他常用焊接方法v 手工电弧焊手工电弧焊v 埋弧自动焊埋弧自动焊 v 气体保护焊气体保护焊 v 电渣焊电渣焊v 电阻焊电阻焊v 钎焊钎焊 利用电弧作为热源的熔化焊方法利用电弧作为热源的熔化焊方法L o g oL o g o手工电弧焊手工电弧焊v特点特点 设备简单，操作灵

40、活，适用面设备简单，操作灵活，适用面(各种焊接位置、各种焊缝各种焊接位置、各种焊缝) 生产率生产率，工作环境，工作环境，劳动强度，劳动强度 不适宜焊接铝、钛等活泼金属，难熔金属及低熔点金属不适宜焊接铝、钛等活泼金属，难熔金属及低熔点金属 平焊、立焊、横焊、仰焊平焊、立焊、横焊、仰焊 直缝、环缝、短小焊缝等直缝、环缝、短小焊缝等 L o g oL o g o手工电弧焊手工电弧焊v特点特点v应用应用 设备简单，操作灵活，适用面设备简单，操作灵活，适用面(各种焊接位置、各种焊缝各种焊接位置、各种焊缝) 生产率生产率，工作环境，工作环境，劳动强度，劳动强度 不适宜焊接铝、钛等活泼金属，难熔金属及低熔点

41、金属不适宜焊接铝、钛等活泼金属，难熔金属及低熔点金属 平焊、立焊、横焊、仰焊平焊、立焊、横焊、仰焊 直缝、环缝、短小焊缝等直缝、环缝、短小焊缝等 维修、多方位大量焊接的场合。维修、多方位大量焊接的场合。 (船体的焊接，船体的焊接，“火束银花不夜天火束银花不夜天”) 生产率生产率 (更换焊条；更换焊条；I，药皮脱落；厚板开坡口，药皮脱落；厚板开坡口) 材料消耗材料消耗(焊条头；开坡口焊条头；开坡口) 劳动条件劳动条件(强烈弧光强烈弧光)缺点缺点L o g oL o g o埋弧自动焊埋弧自动焊v特点特点v应用应用v焊剂焊剂利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法利用连续送进的焊丝在

42、焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法 连续送进的焊丝连续送进的焊丝 焊条焊条 颗粒状的焊剂颗粒状的焊剂 药皮药皮 L o g oL o g o埋弧自动焊埋弧自动焊v特点特点v应用应用v焊剂焊剂利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法 连续送进的焊丝连续送进的焊丝 焊条焊条 颗粒状的焊剂颗粒状的焊剂 药皮药皮 L o g oL o g o埋弧自动焊埋弧自动焊v特点特点v应用应用v焊剂焊剂利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法 连续送进的焊丝连续送进的焊

43、丝 焊条焊条 颗粒状的焊剂颗粒状的焊剂 药皮药皮 生产率生产率 (焊接焊接I, 1 000 A；焊速；焊速；无需更换焊条；无需更换焊条；6 mm，开坡口，开坡口熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊 I；一般采用直流反接；板厚；一般采用直流反接；板厚 6 mm，开坡口，开坡口熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊 I；一般采用直流反接；板厚；一般采用直流反接；板厚 6 mm，开坡口，开坡口熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊 I；一般采用直流反接；板厚；一般采用直流反接；板厚 25 mm 特点特点：保护效果保护效果，热影响区，热影响区，焊后变形，焊后变形。但。但Ar成本成本，氩弧焊设备，氩弧焊设备 复杂复杂应用应用：Al,Mg,Ti

44、及其合金；不锈钢、高合金钢；薄板为主及其合金；不锈钢、高合金钢；薄板为主(0.525 mm)； 全焊位全焊位特点特点：生产率生产率；抗裂性能；抗裂性能；成本；成本。但易使合金元素烧损、焊缝吸氧。但易使合金元素烧损、焊缝吸氧应用应用：低碳钢、低合金钢；薄板为主低碳钢、低合金钢；薄板为主(0.830 mm)；全焊位。直流电源；全焊位。直流电源(室室 内焊接内焊接)利用利用CO2作为保护气体的气体保护焊作为保护气体的气体保护焊 L o g oL o g o其他常用焊接方法其他常用焊接方法 v电阻焊电阻焊 特点特点应用应用 电源电源I (QI2Rt I：5103105 A) 焊接变形焊接变形 ( I,

45、 v v加热加热 ) 生产率生产率、劳动条件、劳动条件 但设备费用高但设备费用高(加压、供水系统加压、供水系统)，耗电量，耗电量，清，清 理要求理要求 碳素钢、合金钢、有色金属；薄板、细棒碳素钢、合金钢、有色金属；薄板、细棒 (厚度厚度 I，压力，压力) 利用电流通过工件所产生的电阻热进行利用电流通过工件所产生的电阻热进行焊接的一种压力焊法焊接的一种压力焊法L o g oL o g o其他常用焊接方法其他常用焊接方法 v电阻焊电阻焊 分类分类L o g oL o g o电阻焊电阻焊 v点焊点焊施压施压 通电通电 (断电断电) 保压保压 去压去压 熔核焊点分流分流 焊点间距焊点间距 严格清理焊件

46、表面严格清理焊件表面 分流分流 有效有效 I，焊点强度，焊点强度 工件局部工件局部 I，易烧坏电极及工件，易烧坏电极及工件 应用：薄板冲压件应用：薄板冲压件( (4 mm)4 mm)，搭接接头，搭接接头 L o g oL o g o电阻焊电阻焊 v点焊点焊施压施压 通电通电 (断电断电) 保压保压 去压去压 熔核熔核焊点焊点分流分流 焊点间距焊点间距 严格清理焊件表面严格清理焊件表面 分流分流 有效有效 I，焊点强度，焊点强度 工件局部工件局部 I，易烧坏电极及工件，易烧坏电极及工件 应用：薄板冲压件应用：薄板冲压件( (4 mm)4 mm)，搭接接头，搭接接头 L o g oL o g o电阻焊电阻焊 v缝焊缝焊特点特点