第一章 焊接3

1、1第一篇第一篇 连接成形理论基础连接成形理论基础2一、压焊定义及分类一、压焊定义及分类二、电阻焊二、电阻焊三、摩擦焊三、摩擦焊第第3节节 压焊压焊（Pressure Welding）3一、压焊定义及分类一、压焊定义及分类1 1、定义、定义 压焊压焊：利用加压、磨擦、扩散加压、磨擦、扩散等物理作用克服连接表面的不平度，挤除氧化膜等污物，在固态条件固态条件下实现连接。 由于必须加压，又称压力焊。42 2、压焊的实质、压焊的实质 通过金属欲焊部位的塑性变形，挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质，使其纯净的金属紧密接触，界面间原子间距达到正常引力范围而牢固结合。熔焊的实质？熔焊的实质？53 3、压焊分类

2、、压焊分类 压焊的压焊的热源形式热源形式：电阻热、高频热、摩擦热等。：电阻热、高频热、摩擦热等。 压力作用形式压力作用形式：静压力、冲击力（锻压力）和：静压力、冲击力（锻压力）和爆炸力等。爆炸力等。 压焊分类压焊分类：电阻焊电阻焊( (点焊、缝焊、对焊点焊、缝焊、对焊) )、磨擦磨擦焊焊、扩散焊、爆炸焊、超声波焊等、扩散焊、爆炸焊、超声波焊等6p1 1电阻焊的原理及过程电阻焊的原理及过程 电阻焊是利用电阻焊是利用电阻热电阻热为热源，并在电极施加的为热源，并在电极施加的压压力力下通过下通过塑性变形塑性变形和和再结晶再结晶而实现焊接的。而实现焊接的。二、电阻焊二、电阻焊7电阻焊的特点：电阻焊的特点

3、： 生产率高、变形小；生产率高、变形小； 劳动条件好，不需另加焊接材料、易操作。劳动条件好，不需另加焊接材料、易操作。 但设备复杂，耗电量大。但设备复杂，耗电量大。电阻焊分类：电阻焊分类： 电阻焊分电阻焊分点焊点焊、对焊对焊和和缝焊缝焊三种形式。三种形式。8（1） 热源热源 电阻热：电阻热：Q=I2Rt ，电流和时间是外因，电阻是内因。 焊接区的总电阻为：焊接区的总电阻为：R=Rc+2Rcw+2Rw。其中，Rc焊件接触电阻，Rcw电极与焊件间的接触电阻，Rw焊件电阻。电阻很小，要迅速电阻很小，要迅速加热必须采用大电加热必须采用大电流流( (几千至几万安培几千至几万安培) )9影响接触电阻的因素

4、：影响接触电阻的因素： 工件表面状态工件表面状态 表面愈粗糙、氧化愈严重、接触电阻愈大。 电极压力电极压力 压力愈高增大工件与工件、工件与电极间的接触面积，从而使接触电阻愈小。 焊前预热焊前预热 焊前预热将会使粗糙表面的凸点接触面接大，数量增多，从而降低电阻。10 （2） 压力压力 静压力静压力用来调整电阻大小，改善加热。产生塑性变形或在压力下结晶。 冲击力冲击力（锻压力）用来细化晶粒，焊合缺陷等。其压力变化形式有平压力，阶梯压力和马鞍形压力，其中马鞍形压力较为理想。11（3） 电阻焊过程电阻焊过程 预压、通电加热、在压力下冷却结晶或塑性变形预压、通电加热、在压力下冷却结晶或塑性变形和再结晶。

5、和再结晶。12p2电阻点焊电阻点焊（1）定义：）定义：电阻点焊是将工件装配电阻点焊是将工件装配成搭接接头，用圆柱电极压成搭接接头，用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。点的电阻焊方法。13（2 2）点焊时的熔核偏移）点焊时的熔核偏移 在焊接不同厚度或不同材料时，因薄板或导热性好的材料，吸热少，而散热快，导致熔核偏向厚板或导热差的材料的现象称为熔核偏移熔核偏移。防止熔核偏移的措施防止熔核偏移的措施采用特殊电极和工艺垫片(由导热性差的材料制作)的措施。14防止熔核偏移的措施防止熔核偏移的措施采用特殊电极和工艺垫片(由导热性差的材料制作)的措施。15（3 3）点

6、焊工艺参数）点焊工艺参数 点焊的工艺参数为电流、压力和时间。点焊的工艺参数为电流、压力和时间。 大电流，短时间称为强规范。大电流，短时间称为强规范。 小电流，长时间称为弱规范。小电流，长时间称为弱规范。16焊接电流焊接电流I I 焊接电流对产热的影响比电阻和通电时间大，它焊接电流对产热的影响比电阻和通电时间大，它是平方正比关系，因此是必须严格控制的重要参数。是平方正比关系，因此是必须严格控制的重要参数。 当焊接电流较小，热源强度不足，此时不能形成当焊接电流较小，热源强度不足，此时不能形成熔核，因此，焊点的拉剪载荷较低且不稳定；熔核，因此，焊点的拉剪载荷较低且不稳定； 随着电流的提高，内部热源急

7、剧增大，熔核尺寸随着电流的提高，内部热源急剧增大，熔核尺寸稳定增加，焊点的拉剪载荷不断提高；稳定增加，焊点的拉剪载荷不断提高； 当电流过大时，会引起金属过热和喷溅，接头性当电流过大时，会引起金属过热和喷溅，接头性能反而降低。能反而降低。 通电时间通电时间 焊接时间对接头性能的影响与焊接电流相似。焊接时间对接头性能的影响与焊接电流相似。 1718电极压力电极压力 过小时，电流密度过大，加热速度增大而产生喷溅；过小时，电流密度过大，加热速度增大而产生喷溅；过大时将使焊接区总电阻和电流密度均减小，焊接散热增过大时将使焊接区总电阻和电流密度均减小，焊接散热增加，熔核尺寸下降，接头性能降低。加，熔核尺寸

8、下降，接头性能降低。 为了使焊接热量达到原有水平，保持焊点强度不变，为了使焊接热量达到原有水平，保持焊点强度不变，在增大电极压力的同时，应适当增大焊接电流或延长焊接在增大电极压力的同时，应适当增大焊接电流或延长焊接时间以弥补电阻减小的影响。时间以弥补电阻减小的影响。 在确定电极压力时，还必须考虑到备料或装配质量，在确定电极压力时，还必须考虑到备料或装配质量，如果工件已经变形，以致焊接区不能紧密接触，则需采用如果工件已经变形，以致焊接区不能紧密接触，则需采用较高的电极压力以克服这种变形。较高的电极压力以克服这种变形。19电极形状及其材料电极形状及其材料 接触面积决定电流密度和熔核的大小；电极材接

9、触面积决定电流密度和熔核的大小；电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失。料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失。合适的电极强度和硬度，减少变形和损耗。合适的电极强度和硬度，减少变形和损耗。 电极头端面尺寸增加，焊接区电流密度减小，电极头端面尺寸增加，焊接区电流密度减小，散热增强导致熔核尺寸减小，接头承载能力降低。散热增强导致熔核尺寸减小，接头承载能力降低。 20焊件表面状况焊件表面状况 焊件表面上带有氧化物、铁锈或其他杂质等不均焊件表面上带有氧化物、铁锈或其他杂质等不均匀覆层时，会因接触电阻的不一致，各个焊点产生的匀覆层时，会因接触电阻的不一致，各个焊点产生的热量就会大小不一致，引起

10、焊接质量的波动。热量就会大小不一致，引起焊接质量的波动。 所以焊前彻底清理待焊表面是获得优质焊接接头所以焊前彻底清理待焊表面是获得优质焊接接头的必备条件。的必备条件。21焊接参数间相互关系及选择焊接参数间相互关系及选择 焊接电流与焊接时间的配合焊接电流与焊接时间的配合点焊时，为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间和焊接电流在一定范围内可以互为补充，总热量既可通过调节电流也可通过调节焊接时间来改变。但传热情况与时间有关。 大电流和短时间强条件（硬规范）焊接； 小电流和长时间弱条件（软规范）焊接。 在生产中选用强条件还是弱条件要取决于金属的性质、厚度和所用焊接电源的功率。 22硬规范特点：硬规范特点

11、： 加热不平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性高，焊点强度加热不平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性高，焊点强度稳定性差；稳定性差； 温度场分布不平稳，塑性区小，接头缩孔、裂纹倾向大温度场分布不平稳，塑性区小，接头缩孔、裂纹倾向大 有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向大；有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向大； 设备容量大，设备价格高；设备容量大，设备价格高； 焊点压痕小，接头变形小，表面质量高；焊点压痕小，接头变形小，表面质量高； 电极磨损小，生产效率高。电极磨损小，生产效率高。 适用于铝合金、适用于铝合金、A A不锈钢、低碳钢及不不锈钢、低碳钢及不等厚板材的焊接等厚板材的焊接 23软规范特点：软规范特点：

12、 加热平稳，焊接质量对参数波动敏感性低，焊点强度稳定；加热平稳，焊接质量对参数波动敏感性低，焊点强度稳定； 温度场分布平稳，塑性区宽，压力作用下接头缩孔、裂纹倾向温度场分布平稳，塑性区宽，压力作用下接头缩孔、裂纹倾向小，但易变形；小，但易变形； 有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向小；有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向小； 设备容量小，控制精度不高，设备价格便宜；设备容量小，控制精度不高，设备价格便宜； 焊点压痕深，接头变形达，表面质量差；焊点压痕深，接头变形达，表面质量差； 电极磨损快，生产效率低，能耗大。电极磨损快，生产效率低，能耗大。 适用于低合金钢、可淬硬钢、耐热合金及适用于低合金钢、可淬硬钢、

13、耐热合金及钛合金等焊接钛合金等焊接 24 焊接电流与电极压力的配合焊接过程中不产生喷溅为焊接过程中不产生喷溅为主要原则。主要原则。25(4)(4)点焊接头形式点焊接头形式( (搭接、折接搭接、折接) )在设计点焊结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便地抵达工件的焊接部位。同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。26 边距最小值取决于被焊金属种类，厚度和焊接条件。对屈服强度高的金属、薄件可取较小值。 27搭接量是边距的两倍，推荐的最小搭接量：搭接量是边距的两倍，推荐的最小搭接量： 28 点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、点距即相邻两点的中心距，其最小

14、值与被焊金属的厚度、导电率，表面清洁度及熔核的直径有关，推荐的最小点距：导电率，表面清洁度及熔核的直径有关，推荐的最小点距： 29 装配间隙尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部装配间隙尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又分电极压力，使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而引起各焊点强度的显著差异，过将使焊接压力波动，从而引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，通常为度和厚度，刚度、厚度越大，许用

15、间隙越小，通常为0.1-0.1-2mm2mm。30 点焊排数一般不多于点焊排数一般不多于3 331（5 5）应用）应用点焊主要用于汽车、飞机等点焊主要用于汽车、飞机等薄板结构的大批量生产。薄板结构的大批量生产。32p3.电阻缝焊电阻缝焊 缝焊是连续的点焊过程，用连续转动的盘状电缝焊是连续的点焊过程，用连续转动的盘状电极代替了柱状电极，焊后获得相互重叠的连续焊缝。极代替了柱状电极，焊后获得相互重叠的连续焊缝。 缝焊分流严重，通常采用缝焊分流严重，通常采用强规范焊接，焊接电流比点强规范焊接，焊接电流比点焊大焊大1.52倍。倍。 缝焊主要用于低压容器，缝焊主要用于低压容器，如汽车、摩托车的油箱、如汽

16、车、摩托车的油箱、气体静化器等的焊接。气体静化器等的焊接。33p4 4对焊对焊（1）电阻对焊）电阻对焊 将工件夹紧并加压，将工件夹紧并加压，通电使接触面温度达到通电使接触面温度达到塑性温度。在压力下塑塑性温度。在压力下塑变和再结晶形成固态焊变和再结晶形成固态焊接接头。对接处焊前严接接头。对接处焊前严格清理，焊件截面积较格清理，焊件截面积较小，小，常用于钢筋对接焊。常用于钢筋对接焊。34 （2）闪光对焊）闪光对焊 先通电，后个别点接触，通过的电流密度很高，瞬间熔化先通电，后个别点接触，通过的电流密度很高，瞬间熔化或汽化，形成液态过梁。过梁上存在电磁收缩力、引力及斥力或汽化，形成液态过梁。过梁上存

17、在电磁收缩力、引力及斥力使过梁爆破飞出，形成闪光。闪光排除了氧化物和杂质并使对使过梁爆破飞出，形成闪光。闪光排除了氧化物和杂质并使对口处的温度迅速升高。口处的温度迅速升高。主要主要用于钢轨、锚链、管子等的焊接，也可用于异种用于钢轨、锚链、管子等的焊接，也可用于异种金属的焊接。金属的焊接。因接头中无过热区和铸态组织，所以性能高。因接头中无过热区和铸态组织，所以性能高。35p1.1.摩擦焊定义摩擦焊定义利用焊件接触面相对旋转运动中相互利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦摩擦所产生所产生的热，使端部达到的热，使端部达到塑性塑性状态，然后迅速状态，然后迅速顶锻顶锻，完成焊，完成焊接的一种压焊方法。接的

18、一种压焊方法。三、磨擦焊三、磨擦焊36焊件尺寸精度高，可以实现直接装配焊接。焊件尺寸精度高，可以实现直接装配焊接。焊接生产率高，是闪光焊的焊接生产率高，是闪光焊的4 45 5倍。倍。节能，与闪光对焊比较，节省电能节能，与闪光对焊比较，节省电能80%80%90%90%左右。左右。变形小，焊前不需特殊清理，变形小，焊前不需特殊清理，不需要填充材料和保护气不需要填充材料和保护气体体，加工成本显著降低。，加工成本显著降低。容易实现机械化，自动化，操作技术简单。容易实现机械化，自动化，操作技术简单。没有火花，弧光、有害气体，有利于环境保护。没有火花，弧光、有害气体，有利于环境保护。接头的焊接质量好、稳定

19、，废品率低。接头的焊接质量好、稳定，废品率低。适于焊接异种钢和异种金属，如铜适于焊接异种钢和异种金属，如铜- -不锈钢、铝不锈钢、铝- -铜等。铜等。p2. 摩擦焊的优点摩擦焊的优点37二、粘接二、粘接一、钎焊一、钎焊第第4节节 钎焊与粘接钎焊与粘接38钎焊与粘接是物理和化学连接。在低于构件熔点钎焊与粘接是物理和化学连接。在低于构件熔点的温度下，采用填缝材料，在的温度下，采用填缝材料，在液态液态下充填缝隙，通过下充填缝隙，通过毛细作用毛细作用及及表面化学反应表面化学反应，待填缝材料结晶或固化后，待填缝材料结晶或固化后，将两个分离的表面连接形成不可拆接头。将两个分离的表面连接形成不可拆接头。39

20、钎焊：钎焊：利用熔点比焊件低的利用熔点比焊件低的钎料钎料作填充金属，适当作填充金属，适当加热后，钎料熔化将固态焊件连接起来的一种焊接方法。加热后，钎料熔化将固态焊件连接起来的一种焊接方法。一、钎焊一、钎焊钎焊的实质钎焊的实质使利用液态钎料润湿母材，填充接头使利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现焊件连接。间隙，并与母材相互扩散实现焊件连接。40p 1硬钎焊硬钎焊(brazing) 钎料熔点在钎料熔点在450以上，接头强度较高，都在以上，接头强度较高，都在200MPa以以上，属于这类的钎料有铜基、银基和镍基等。上，属于这类的钎料有铜基、银基和镍基等。p 2软钎焊软钎焊(sold

21、ering)钎料熔点为钎料熔点为450以下，接头强度较低，一般不超过以下，接头强度较低，一般不超过70MPa，只用于钎焊受力不大、工作温度较低的工件。常用，只用于钎焊受力不大、工作温度较低的工件。常用的钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。的钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。41钎剂钎剂的作用：的作用：清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质，改善钎料的润湿性改善钎料的润湿性，保护钎料及焊件不被氧化保护钎料及焊件不被氧化。 软钎焊时，软钎焊时，常用的钎剂为松香或氯化锌溶液。常用的钎剂为松香或氯化锌溶液。硬钎硬钎焊时，焊时，钎剂种类较多，主要由硼砂、硼酸、氟化物、氯化钎剂种类较多

22、，主要由硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等组成，根据钎料种类选择。物等组成，根据钎料种类选择。42粘接粘接是利用是利用胶粘剂胶粘剂把两种性质相同或不同的把两种性质相同或不同的物质牢固地粘合在一起的连接方法。胶粘剂能物质牢固地粘合在一起的连接方法。胶粘剂能通过本身在被粘接材料的连接面上产生机械、通过本身在被粘接材料的连接面上产生机械、物理和化学作用而具有粘附力。物理和化学作用而具有粘附力。二、粘接工艺二、粘接工艺43粘接的优点粘接的优点粘接对材料的适应性强，适用于各种金属、非金属。粘接对材料的适应性强，适用于各种金属、非金属。能减轻结构重量。与铆接、焊接相比减轻结构重量。能减轻结构重量。与铆接、焊接相

23、比减轻结构重量。接头应力分布均匀，应力集中较小，耐疲劳性能好。接头应力分布均匀，应力集中较小，耐疲劳性能好。粘接接头的密封性能好，并有耐磨蚀和绝缘等性能。粘接接头的密封性能好，并有耐磨蚀和绝缘等性能。工艺简单，操作容易，效率高，成本低。工艺简单，操作容易，效率高，成本低。粘接的缺点粘接的缺点粘接强度比较低，承载能力依赖于较大的粘接面积。粘接强度比较低，承载能力依赖于较大的粘接面积。使用温度低，一般长期工作温度只能在使用温度低，一般长期工作温度只能在150150以下。以下。粘接接头长期与空气、热和光接触时，易老化变质。粘接接头长期与空气、热和光接触时，易老化变质。粘接质量受多种因素影响不够稳定，质量难检验。粘接质量受多种因素影响不够稳定，质量难检验。44一、填空题一、填空题1.1.按所用气体的不同，气体保护电弧焊有按所用气体的不同，气体保护电弧焊有 和和 气体保护焊等气体保护焊等2.2.焊接按焊接的过程特点可分为焊接按焊接的过程特点可分为 、 、三大类三大类二、选择题二、选择题1.1.下列符合焊接特点的是下列符合焊接特点