焊接工程学(第二章)--3

1、四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第二章 常见的焊接方法常见的焊接方法四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊 钨极氩弧焊是以难熔金属钨或其合金作为电源一极，采用惰性气体氩作为保护气体，

2、利用钨极与工件之间产生的电弧热作为热源，加热并熔化工件和填充金属的一种电弧焊方法。 一、概一、概 述述四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊 图图25 25 钨极氩弧焊示意图钨极氩弧焊示意图1-1-电缆电缆 2-2-保护气导管保护气导管 3-3-钨极钨极 4-4-保护气体保护气体 5-5-熔池熔池 6-6-焊缝焊缝 7-7-工件工件 8-8-填充焊丝填充焊丝 9-9-喷嘴喷嘴四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Scie

3、nce and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊钨极氩弧焊的优点能焊接除熔点非常低的铅、锡以外的绝大多数金属和合金能焊接除熔点非常低的铅、锡以外的绝大多数金属和合金能焊接化学活泼性强和形成高熔点氧化膜的铝、镁及其合金能焊接化学活泼性强和形成高熔点氧化膜的铝、镁及其合金焊接时无飞溅，且免去了焊后去渣工序焊接时无飞溅，且免去了焊后去渣工序某些场合可不加填充金属某些场合可不加填充金属能全位置焊接和薄板焊接能全位置焊接和薄板焊接能脉冲焊接，减少热输入能脉冲焊接，减少热输入123456明弧，能观察到电弧及熔池明弧，能观察到电弧及熔池7四川大学制造科学与工程

4、学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊钨极氩弧焊的缺点1234焊接速度低5熔敷率小需要采用防风措施焊缝金属易受钨的污染消耗氩气，成本较高四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊电弧稳定性较好电弧稳定性较好氩的热导率较低，电弧引氩的热导率较低，电弧引燃后热损失较小，容易保持弧柱温度，可在较燃后热损失较小，容易保持弧柱温度，可在较低的电弧电压下维

5、持燃烧低的电弧电压下维持燃烧引弧特性较差引弧特性较差由于氩的电离电势较高，引由于氩的电离电势较高，引燃电弧需要更多的能量燃电弧需要更多的能量四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛钨极氩弧焊由于具有良好的电弧稳定性和保护性能，钨极氩弧焊由于具有良好的电弧稳定性和保护性能，可广泛应用于有色金属及其合金、不锈钢、高温合金可广泛应用于有色金属及其合金、不锈钢、高温合金和难熔活性金属的焊接和难熔活性金属的焊接特别适合于不开坡口、不加填充金属的薄板及全位置焊接特别适合于不开坡口、不加填充金属的薄

6、板及全位置焊接对于低熔点和易挥发金属（如铅、锡、锌），由于其对于低熔点和易挥发金属（如铅、锡、锌），由于其熔点远低于电弧温度，难以控制焊接过程，故常不用熔点远低于电弧温度，难以控制焊接过程，故常不用钨极氩弧焊进行焊接钨极氩弧焊进行焊接第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊 一般地，手工钨极氩弧焊适合于焊接形状复杂的一般地，手工钨极氩弧焊适合于焊接形状复杂的焊件、难以接近的部位或间断短焊缝；自动钨极氩焊件、难以接近的部位或间断短焊

7、缝；自动钨极氩弧焊适宜于焊接有规则的长焊缝如纵缝、环缝或曲弧焊适宜于焊接有规则的长焊缝如纵缝、环缝或曲线焊缝。线焊缝。 从钨极氩弧焊所焊板材的厚度看，由于承载能从钨极氩弧焊所焊板材的厚度看，由于承载能力的限制，其能够焊接的最大板厚为力的限制，其能够焊接的最大板厚为6mm6mm左右的工件，左右的工件，一般只适宜于焊接薄板，其可以焊接的最小板厚为一般只适宜于焊接薄板，其可以焊接的最小板厚为0.1mm0.1mm；或用于工件的打底焊。；或用于工件的打底焊。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛

8、剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊空气自冷式焊枪空气自冷式焊枪主要用于小电流焊接（主要用于小电流焊接（100A100A）水冷式焊枪水冷式焊枪主要用于大电流焊接（主要用于大电流焊接（100A100A），结），结构比较复杂构比较复杂钨极氩弧焊的焊枪分两类钨极氩弧焊的焊枪分两类四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊 由于纯钨在发射电子时，其逸出功较高，同时，当长期使用大电流焊接时，纯钨的电流承载能力和抗损耗能力不够，烧损明显。因此，在纯钨中常加入一些可以降低逸出功

9、的元素（如钍、铈、锆、镧或其氧化物），可明显提高电极发射电子的能力，改善电极的使用性能。 目前钨极氩弧焊广泛使用的是含有1%3%氧化钍（ThO2）的钍钨棒和2%左右氧化铈（CeO）的铈钨棒。钍是放射性元素，有害健康，故目前多用铈钨棒。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊二、钨极氩弧焊的电流种类和极性二、钨极氩弧焊的电流种类和极性 交流 直流 脉冲电流钨极氩弧焊有三种焊接电源铝、镁及其合金的焊接常采用交流电铝、镁及其合金的焊接常采用交流电源，其它金属常采用

10、直流正极性源，其它金属常采用直流正极性直流电源分正极性和反极性两种直流电源分正极性和反极性两种四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊工件为正极工件为正极，接受电子轰击时放出的全部能，接受电子轰击时放出的全部能量，产热量大于阴极，熔深大，变形小量，产热量大于阴极，熔深大，变形小作为阴极的钨棒作为阴极的钨棒发热量小，不易过热，可提发热量小，不易过热，可提高使用电流，或选择较小直径的钨棒高使用电流，或选择较小直径的钨棒直流正直流正极性极性四川大学制造科学与工程学

11、院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊图图26 26 直流正极性电流波形直流正极性电流波形四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊直流反极性时，钨棒的产热量大于工件直流反极性时，钨棒的产热量大于工件当散热条件较差时，钨棒当散热条件较差时，钨棒容易过热熔化且电弧不稳，容易过热熔化且电弧不稳，故必须减少使用电流故必须减少使用电流 由于工件产热量小，

12、焊缝熔深由于工件产热量小，焊缝熔深浅而宽，生产率低。故直流反浅而宽，生产率低。故直流反极性钨极氩弧焊只能用于焊接极性钨极氩弧焊只能用于焊接3mm3mm以下铝、镁及其合金薄板以下铝、镁及其合金薄板直流反极性直流反极性钨棒为正极，工件为负极，工件表面温度较钨棒为正极，工件为负极，工件表面温度较高的斑点处发射电子，同时由于正离子轰击工件表面，使表高的斑点处发射电子，同时由于正离子轰击工件表面，使表面氧化膜破碎气化而除去面氧化膜破碎气化而除去当焊件表面覆盖有难熔氧化膜的铝、镁及其合金时能获得光当焊件表面覆盖有难熔氧化膜的铝、镁及其合金时能获得光洁的表面，形成良好焊缝洁的表面，形成良好焊缝四川大学制造科

13、学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊图图27 27 直流反极性电流波形直流反极性电流波形四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊交流钨极氩弧焊时，在电流的交流钨极氩弧焊时，在电流的负极性半波负极性半波，工件为，工件为阴极，有阴极清理作用，可以去除表面的氧化膜阴极，有阴极清理作用，可以去除表面的氧化膜在在正极性区间正极性区间，钨棒为阴

14、极，产热量较低，为发射，钨棒为阴极，产热量较低，为发射足够电子需付出大量逸出功，故有冷却钨棒的作用足够电子需付出大量逸出功，故有冷却钨棒的作用交流钨交流钨极氩弧极氩弧焊焊交流钨极氩弧焊兼有直流反极性的阴极清理交流钨极氩弧焊兼有直流反极性的阴极清理作用和直流正极性的电弧稳定、熔深良好等作用和直流正极性的电弧稳定、熔深良好等优点，故常用于铝、镁及其合金的焊接优点，故常用于铝、镁及其合金的焊接四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊图图28 28 交流钨极氩弧焊的

15、正弦波和方波交流钨极氩弧焊的正弦波和方波四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 接头及坡口形式：常根据被焊材料、板厚及工艺要求等决定，接头形式有对接、搭接、角接、T形接和端接五种基本形式1 1、焊前准备、焊前准备第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊三、钨极氩弧焊工艺三、钨极氩弧焊工艺四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛图图29 29 钨极氩弧焊五种基本接头形式钨极氩弧焊五种基本接

16、头形式a a、对接、对接 b b、搭接、搭接 c c、角接、角接 d d、T T形接形接 e e、端接、端接第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊一般薄板（一般薄板（3mm3mm以下）对接接头常采用卷边焊接，不以下）对接接头常采用卷边焊接，不加填充金属一次焊透加填充金属一次焊透板厚板厚6-25mm6-25mm对接，可采用对接，可采用V V形坡口形坡口板厚大于板厚大于12mm12mm时，可采用双时，可采用双Y Y形坡口的双面焊接形

17、坡口的双面焊接四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛图图30 30 钨极氩弧焊对接接头的坡口形式钨极氩弧焊对接接头的坡口形式 a a、形坡口形坡口 b b、镦边坡口、镦边坡口 c c、卷边坡口、卷边坡口 d d、Y Y形坡口形坡口 e e、双、双Y Y形坡口形坡口第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛焊前清理：由于钨极氩弧焊采用惰性气体保护，而惰

18、性气体既无氧化性，也无还原性，因此焊接时对油污、水分、氧化皮等比较敏感焊前必须对焊丝、焊件坡口及坡口两侧至少20mm范围内的油污、水分等进行彻底清理。可用有机溶剂（如丙酮、汽油或专门的工业清洗剂）清除油污和灰尘；用机械清理和化学清洗（如砂布打磨、钢丝清理、刮刀清理、酸碱清洗等）除去氧化膜清理后应尽快施焊，放置时间不应超过24小时，否则必须重新清理第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 钨极氩弧焊时可采用填充焊丝或不填充焊丝的方法形成钨极氩弧焊时可采用填充焊

19、丝或不填充焊丝的方法形成焊缝。不填充焊丝法常用于薄板焊接。填充或不填充焊焊缝。不填充焊丝法常用于薄板焊接。填充或不填充焊接时二者的差异如下接时二者的差异如下2、工艺参数选择图图31 31 钨极氩弧焊焊缝截面形状钨极氩弧焊焊缝截面形状 a a、不填充焊丝、不填充焊丝 b b、加填充焊丝、加填充焊丝第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛b、电弧电压：电弧拉长，电弧电压增大，焊缝的熔宽和加热面积略有增大。但电弧长度增大到一定值后，会因电弧热量的分散而造成熔宽和熔

20、化面积减小。不加填充焊丝焊接时，弧长一般为1-3mm；加填充焊丝时，弧长应为3-6mm。a、焊接电流：焊接电流是决定焊缝熔深的最主要工艺参数。焊接电流增大，熔透深度增大，焊缝余高增加。若电流太大，易造成焊缝焊漏等缺陷；若焊接电流太小，易造成未焊透。第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛d、钨极直径：取决于焊件的厚度、焊接电流大小、电源种类和极性。焊件厚度越大，焊接电流越高，钨极直径就越大；相同直径钨极，直流正极性时电流值最大，交流次之，直流反极性最小。c、

21、焊接速度：在其它焊接参数不变时，焊接速度的大决定单位长度焊缝热输入量的大小（焊接线能量）。焊接速度越大，线能量越小，焊接凹陷深度、熔透深度、熔宽都相应减小，焊缝可能还会出现未焊透等；若焊接速度太小，焊缝易出现咬边和焊穿。第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛不同钨极直径所允许的电流范围钨极直径/mm直流/A交流/A正极性反极性1-265-15010-2020-1003140-18020-40100-1604250-34030-50140-2205300-4

22、0040-80200-2806350-50060-100 250-300第五节 钨极氩弧焊钨极氩弧焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第六节 等离子弧焊等离子弧焊等离子弧焊是在钨极氩弧焊基础上发展起来的一种焊接方法，即将产生钨极氩弧的钨极缩入到焊枪喷嘴内部，并在喷嘴内通入等离子气（常为氩气），强迫电弧从喷嘴的孔道通过，经过

23、机械压缩、热压缩和磁压缩后，获得温度、能量密度、等离子体流速显著增大的电弧，即等离子电弧。一、概一、概 述述四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊图图32 32 等离子弧的形成等离子弧的形成四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊等离子弧是一种受到约束的非自由电弧，也称压缩电弧，等离子弧是一种受到约束的非自由电弧，也称压

24、缩电弧，由以下三大压缩效应形成：由以下三大压缩效应形成：1、机械压缩效应、机械压缩效应利用等离子弧发生器的喷嘴孔道来约利用等离子弧发生器的喷嘴孔道来约束电弧，使气体的导电通道被限制在喷嘴孔道内束电弧，使气体的导电通道被限制在喷嘴孔道内2 2、热压缩效应、热压缩效应采用一定流量的冷却水冷却喷嘴，以降采用一定流量的冷却水冷却喷嘴，以降低喷嘴温度。当弧柱通过喷嘴孔道时，较低的喷嘴温度使喷低喷嘴温度。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嘴内壁形成一层冷气膜，迫使弧柱导电截面进一步减小3 3、磁压缩效应、磁压缩效应电弧电流自身产生的磁场使弧柱向中心收电

25、弧电流自身产生的磁场使弧柱向中心收缩，从而使弧柱截面减小。电流密度越大，磁收缩越强缩，从而使弧柱截面减小。电流密度越大，磁收缩越强四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊三种压三种压缩作用缩作用喷嘴孔径的机械压缩是前提喷嘴孔径的机械压缩是前提热收缩效应则是电弧被压缩的最主要原因热收缩效应则是电弧被压缩的最主要原因电磁收缩效应是必然存在的，它对电弧电磁收缩效应是必然存在的，它对电弧的压缩也起到一定的作用的压缩也起到一定的作用电弧被压缩的程度取决于离子气的成分与

26、流量、喷嘴孔道形状和尺寸及电弧电流大小等因素四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊能量密度大能量密度大温度高温度高能量分布均匀能量分布均匀等离子弧的热源特性等离子弧的热源特性等离子弧的最高温度可达等离子弧的最高温度可达24000-50000K24000-50000K，能量密度可达，能量密度可达10105 5-10-106 6W/cmW/cm2 2，且等离子弧几乎在整个弧长上都具有高温，且等离子弧几乎在整个弧长上都具有高温钨极氩弧焊的最高温度为钨极氩弧焊的最

27、高温度为18000-24000K18000-24000K，能量密度，能量密度10104 4W/cmW/cm2 2以下以下四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊 图图33 33 钨极氩弧焊与等离子弧的比较钨极氩弧焊与等离子弧的比较1 1、24000-50000K 224000-50000K 2、18000-24000K 18000-24000K 3 3、14000-18000K 414000-18000K 4、10000-14000K10000-14000K

28、（钨极氩弧（钨极氩弧200A200A，15V15V；等离子弧；等离子弧200A200A，30V30V，压缩孔径：，压缩孔径：2.4mm2.4mm）四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第六节 等离子弧焊等离子弧焊等离子弧按供电方式的不同，分为三种：1、非转移型等离子弧 电极接电源负极，喷嘴接正极，母材不参与导电，电弧在电极和喷嘴之间产生。此时温度低，能量密度低，又称间接电弧。图图34 34 非转移型等离子弧非转移型等离子弧二、等离子弧的分类二、等离子弧的分类四川大学制造科学与工程学

29、院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛2、转移型等离子弧电极接电源负极，母材接正极，等离子弧在电极和母材之间产生。此时弧的温度和能量密度较高，但弧的形成困难，必须先引燃非转移弧，然后使电弧从喷嘴转移到工件上，又称直接电弧。 第六节 等离子弧焊等离子弧焊图图35 35 转移型等离子弧转移型等离子弧四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛3、联合型（混合型）等离子弧转移型弧和非转移型弧同时存在，需要两个

30、电源独立供电，电极接两个电源的负极，喷嘴和母材分别接各电源的正极。 第六节 等离子弧焊等离子弧焊图图36 36 联合型等离子弧联合型等离子弧四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊与钨极氩弧焊相比，等离子弧焊有以下工艺特点三、等离子弧的工艺特点三、等离子弧的工艺特点焊接生产率高，焊件变形小焊缝成形好，质量高适用范围广等离子弧的温度高、能量密度大、熔透能力强，可用比钨等离子弧的温度高、能量密度大、熔透能力强，可用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度施焊，可以提高焊接生

31、产率，极氩弧焊高得多的焊接速度施焊，可以提高焊接生产率，减小熔宽，增大熔深，减小热影响区宽度和焊接变形。减小熔宽，增大熔深，减小热影响区宽度和焊接变形。 等离子弧的形态近圆柱形，挺度好，当弧长发生波动时熔等离子弧的形态近圆柱形，挺度好，当弧长发生波动时熔池表面的加热面积变化不大，对焊缝成形的影响较小，容池表面的加热面积变化不大，对焊缝成形的影响较小，容易得到均匀的焊缝成形。由于钨极内缩在喷嘴里，焊接时易得到均匀的焊缝成形。由于钨极内缩在喷嘴里，焊接时钨极与焊件不接触，故可减少钨极烧损和防止焊缝夹钨。钨极与焊件不接触，故可减少钨极烧损和防止焊缝夹钨。等离子弧一般使用氩气作离子气和保护气，可用于焊

32、接几等离子弧一般使用氩气作离子气和保护气，可用于焊接几乎所有的金属和合金，如碳钢、低合金钢、不锈钢、镍及乎所有的金属和合金，如碳钢、低合金钢、不锈钢、镍及其合金、钛及其合金等。由于等离子弧的稳定性好，使用其合金、钛及其合金等。由于等离子弧的稳定性好，使用很小的焊接电流也能保证等离子弧的稳定，故可焊接超薄很小的焊接电流也能保证等离子弧的稳定，故可焊接超薄件。低熔点和低沸点金属如铅、锌等的焊接，则不适合。件。低熔点和低沸点金属如铅、锌等的焊接，则不适合。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊

33、剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊四、等离子弧的焊接工艺四、等离子弧的焊接工艺用于等离子弧焊接的通用接头形式为对接接头，其坡口形式也因焊件厚度不同而异，可开单面V形和双面V形、单面U形和双面U形坡口。此外，也可用角接接头和T形接头。 接头形式 通常采用直流电源。但在焊接铝、镁及其合金时，常采用交流电源，以利用其阴极清理作用。焊接电源等离子弧所用气体等离子弧焊时，除向焊枪输入离子气外，还要输入保护气，以充分保护熔池不受大气污染。目前应用最广的离子气为氩气，适用于所有金属。为提高焊接生产率和改善接头质量，不同金属可在氩气中加入其它气体。如：焊接钛及钛合金时，可在氩气中加入体积分数为50-75%的氦气

34、。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第六节 等离子弧焊等离子弧焊 材材 料料厚度厚度/mm/mm电流电流/A/A电压电压/V/V焊焊 速速坡口形式坡口形式气体流量气体流量/L/min/L/mincm/mincm/min离子气离子气保护气保护气碳碳 钢钢3.23.2185185282831316.16.12828低合金钢低合金钢4.24.26.46.420020027527529293333252536365.75.77.17.128282828不锈钢不锈钢2.42.43.23.2

35、4.84.86.46.4115115145145165165240240303032323636383861617676414136362.82.84.74.76.16.18.58.51717171721212424钛合金钛合金3.23.24.84.89.99.912.712.718518517517522522527027021212525383836365151333325252525V V3.83.88.58.515.115.112.712.72828282828282828铜和黄铜铜和黄铜2.42.43.23.26.46.41801803003006706702828333346462

36、525252551514.74.73.83.82.42.4282828282828焊接工艺参数四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊电阻焊是利用电流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，同时对焊接处加压完成焊接的一种方法。电阻焊可广泛应用于各种结构钢、钛合金、铜合金、铝合金、镁合金、难熔合金和许多烧结材料的焊接，其机械化和自动化程度较高。一、概一、概 述述四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Scien

37、ce and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊 1、点焊将被焊工件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊件时产生的电阻热熔化母材金属，冷却后形成焊点。图图37 37 点焊点焊 电阻焊的分类 按工艺方法，电阻焊可分为点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊和闪光对焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊2、缝焊用圆形焊轮取代点焊电极，焊轮压紧工件并连续或断续滚动，同时通以连续或断续电流脉冲，形成一系列焊点组成焊缝。缝焊是点焊

38、的一种演变。图图38 38 缝焊缝焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊 3、凸焊利用零件原有型面的倒角、底面和预制的凸点作为上下两工件的接触面，施加压力并通以电流，达到在凸点处焊合的方法。图图39 39 凸焊凸焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊 4、电阻对焊将被焊工件装配成对接接头，使其端面紧密接触后通电，利用电阻热加热

39、至塑性状态，然后施加顶锻力使之发生塑性连接的方法。图图40 40 电阻对焊电阻对焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 5、闪光对焊将被焊工件装配成对接接头，置于钳口中夹紧，接通电源后使其端面逐渐移近并达到逐步接触，利用电阻热加热接触点产生闪光，使端面金属熔化，直到端部在一定深度范围内达到预定温度分布时，迅速施加顶锻力使之发生塑性连接。 第七节 电阻焊电阻焊图图41 41 闪光对焊闪光对焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science an

40、d Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊 a a、点焊、凸焊、缝焊、点焊、凸焊、缝焊搭搭接接头形式，为搭接电阻接接头形式，为搭接电阻焊，液相连接焊，液相连接 b b、电阻对焊、闪光对、电阻对焊、闪光对焊焊对接接头形式，为对对接接头形式，为对接电阻焊，多为固相连接接电阻焊，多为固相连接 五种电阻焊五种电阻焊共同点共同点内部电阻热加热，内部电阻热加热，压力下焊合压力下焊合 不同点不同点四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊电阻焊可加

41、热到熔化状态（如点焊、凸焊、缝焊、闪光对焊），焊缝由熔化金属组成，焊缝具有铸状组织电阻焊也可加热到高温塑性状态（如电阻对焊），使焊缝呈锻状组织四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊电阻焊的主要优点4焊接生产率高。如：快速点焊机每分钟可焊500点以上；缝焊厚度为1-3mm的薄板时，焊速可达0.5-1m/min操作简便。一般使用机械化或自动化焊接，焊接过程没有弧光辐射，也不产生有害气体，劳动条件好焊接成本低。不需要焊条和焊丝等填充材料，也不使用保护气焊缝质量好。焊缝在

42、压力作用下结晶而致密，冶金过程简单，焊缝化学成分基本不变；为内部热源且热量集中，加热范围小，热影响区和焊接变形小四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊电阻焊的主要缺点4设备价格高，一次性投资大闪光对焊时有飞溅电阻焊只适用于薄板搭接或紧凑截面的对接，故焊件厚度、形状和接头形式受限制目前尚无可靠、易行的无损检测方法检测焊接接头的质量，只能靠工艺试样和焊件的破坏性检验来检查；由于电阻焊过程很快，焊接过程中工艺因素发生变化时往往来不及调整而影响接头质量四川大学制造科学与工

43、程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊 材料导电、导热性能的影响 材料的导电性越好，导热性也越好，即电阻率越小，焊接区产生的热量就少，焊接加热越困难 材料高温、常温强度的影响 材料的高温、常温强度越高，焊接区的变形抗力越大，所需电极压强越高，对焊接设备的要求高，焊接越困难二、焊接材料自身特性对电阻焊焊接性的影响二、焊接材料自身特性对电阻焊焊接性的影响四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接

44、工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊材料线膨胀系数的影响 材料的线膨胀系数越大，体积的变化越大，在加热熔化阶段焊接区金属可能因剧烈膨胀而易产生飞溅；在冷却结晶阶段却因剧烈收缩而易产生裂纹和缩孔材料与电极粘损倾向的影响 若电极与工件中的某些元素在焊接工作温度下形成固溶体或金属间化合物，将使电极表面的电阻率大大提高，导致电极发热量增加，温度上升，从而加快固溶体或金属间化合物的形成和扩散，导致电极粘损严重。此时，应加强电极水冷，并需经常修磨电极四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七

45、节 电阻焊电阻焊 一般而言，材料电阻焊的焊接性优于熔化焊。其中，材料凸焊的焊接性优于点焊；点焊的焊接性优于缝焊；闪光对焊的焊接性优于电阻对焊。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊 1、点焊：点焊是在电极压力作用下，通过电阻热加热焊件形成熔核，断电后在压力作用下结晶而形成焊点。每焊接一个焊点称为一个点焊循环。点焊是一种快速、经济的连接方法，它适用于可以采用搭接接头不要求气密、厚度为3mm以下的冲压、轧制的薄板构件的焊接。三、点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊和闪光对焊三

46、、点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊和闪光对焊四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊点焊过程点焊过程预压预压目的是为了在通电前使焊件紧密接触，并使接触点产生塑性变形，破坏表面的氧化膜，获得稳定的接触电阻通电加热通电加热是为了形成一定尺寸的熔化核心锻压阶段锻压阶段可以使熔核在压力下冷却结晶，靠电极挤压使焊点致密，防止产生缩孔和裂纹点焊循环包括预压、通电加热、锻压和休止四个阶段点焊循环包括预压、通电加热、锻压和休止四个阶段四川大学制造科学与工程学院School of Manu

47、facturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊焊前焊前清理清理点焊前，必须将焊件表面的氧化膜、油污等杂质点焊前，必须将焊件表面的氧化膜、油污等杂质清理干净清理干净机械清理机械清理可用旋转钢丝刷、砂轮及喷丸处理。该法可用旋转钢丝刷、砂轮及喷丸处理。该法易使焊件表面划伤，清理质量不稳定且允许存放时易使焊件表面划伤，清理质量不稳定且允许存放时间短间短化学清理化学清理适合于大批量生产，清理过程包括去油、适合于大批量生产，清理过程包括去油、清洗、钝化等。该清理法质量稳定，允许存放时间清洗、钝化等。该清理法质量稳定，允许存放时间长长常用

48、的清理方法包括机械清理和化学清理常用的清理方法包括机械清理和化学清理四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊2 2、缝焊：、缝焊：缝焊即连续点焊，有三种形式缝焊即连续点焊，有三种形式123连续缝焊：圆盘状电极连续转动，焊件连续移动，电流连续通过。该法电极磨损严重，工件表面易于过热而造成焊缝下凹，故使用较少断续缝焊：盘状电极连续转动，焊件连续移动，电流断续通过。在电流休止时间内，电极和焊件得以冷却，克服了连续缝焊的缺点，应用广泛步进缝焊：盘状电极间歇转动，焊件断续移动

49、，电流在焊件静止时通过。由于熔核在整个结晶过程中都有电极压力存在，故焊缝比较致密。缺点是需要有使盘状电极间歇转动的复杂机械装置四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊缝焊用电极为圆形滚盘，滚盘直径一般为50-600mm，常用直径为180-250mm，滚盘厚度为10-20mm。接触表面形状有圆柱面和球面两种。圆柱面滚盘广泛用于焊接各种钢和高温合金；球面滚盘易于散热、压痕过渡均匀，常用于轻合金的焊接。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturi

50、ng Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛 第七节 电阻焊电阻焊3、凸焊：凸焊是点焊的变形，主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。板件凸焊最适宜的厚度为0.5-4mm。凸焊时凸点的存在限制了电流流经焊件的面积，减少了分流的影响，提高了焊接区的电流密度，使焊接区集中加热，有利于实现接头的连续。凸点形状以半球形和圆锥形应用最广。半球形凸点制作简单；圆锥形可以提高凸点的刚度，预防凸点过早压溃。四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊

51、凸焊接头的形成过程可分为预压、凸点压溃与成形三个阶段123第一阶段：预压时凸点在电极压力作用下开始变形第二阶段：通电后电流集中流过凸点接触面，加热集中，在极短时间内凸点所余高度全部被压溃，两板基本贴合第三阶段：自凸点被压溃、两板贴合开始，形成较大的加热区，个别接触点的熔化逐步扩大成足够尺寸的熔核和塑性区四川大学制造科学与工程学院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程学焊接工程学楊楊 剛剛第七节 电阻焊电阻焊1234凸焊的凸焊的优点优点在一个焊接循环内 可同时焊接多个点，生产率高由于电流密集于凸点，电流密度大，故可采用较小的电流焊接，并可能形成较小的熔核凸点的位置准确，尺寸一致，各点的强度均匀与点焊相比，外表面的污染层对凸焊质量的影响较小凸焊的缺点凸焊的缺点需要冲制凸点的附加工序，电极比较复杂。由于一次要焊多个焊点，需要使用高电极压力、