材料成型工艺基础-焊接(机类)1PPT课件.ppt

1、第三章 连接成形概述一、实现连接的方法有哪些？二、焊接本质 焊接是通过加热或加压，或两者并用，使工件达到原子间结合的一种成型方法。 三、焊接方法分类 金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 熔焊 将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。 压焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法称为压焊。 钎焊 采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶化温度，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连接焊件的方法。熔焊-气焊压焊-点焊钎焊-烙铁钎焊四、焊接热源焊接热源有哪些？ 古代焊接技术长期停留在

2、铸焊、锻焊和钎焊的水平上，使用的热源都是炉火，温度低、能量不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊接，只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。 19世纪初，英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源； 18851887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳； 20世纪初，碳极电弧焊和气焊得到应用，同时还出现了薄药皮焊条电弧焊，电弧比较稳定，焊接熔池受到熔渣保护，焊接质量得到提高，使手工电弧焊进入实用阶段，电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。电弧焊爆炸焊五、焊接特点上部的铸件需要在三个面上造型、钻孔并加工成圆锥台，如果把三个管状件与一个加工好的立方体用螺纹配合起来，再使用硬钎焊，

3、事情就容易多了。 例 液化天然气储罐六、焊接应用焊接应用 电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。 它包括有：手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。 在形成接头时，可以采用也可以不采用填充金属。所用的电极是在焊接过程中熔化的焊丝时，叫作熔化极电弧焊，所用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时，叫作不熔化极电弧焊，诸如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。第一节 电弧焊电弧适合于焊接的特性电极材料电弧热Q=U*I阴极区、阳极区、弧柱区电弧温度分布、热量分布（一）焊接电弧一、焊接冶金过程与电焊条等离子弧与普通电弧的比较直流电源焊接时的正接和反接1. 电源的要求 焊条电弧焊电源应具有适

4、当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。焊条电弧焊电源 焊接时，电弧沿焊件逐渐移动并对焊件进行局部加热。焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝。焊缝及其邻近区域的总称叫焊缝区。（二）焊接冶金过程焊接冶金过程光焊丝焊接的问题解决方法（焊接过程中的质量保护措施）机械保护冶金处理（三）焊条1. 焊条的组成和作用 焊条是涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，由药皮和焊芯两部分组成。 焊芯-导电的电极，-本身又熔化作为填充金属，与熔化的母材共同形

5、成焊缝金属；药皮-是压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过程中造气，起保护作用，防止空气进入焊缝；同时具有冶金作用，如脱氧、脱硫、脱磷等；并具有稳弧、脱渣等作用。电焊条 (1) 按熔渣的化学性质分 1） 酸性焊条 溶渣呈酸性，药皮中含大量SiO2、TiO2、MnO等氧化物。 2） 碱性焊条 熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCO3和CaF2。 2. 焊条的分类（2）焊条按用途可分为十一大类碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条。牌号与型号：焊条行业统一的焊条代号； 国标中的焊条代号

6、E5016：50是熔敷金属抗拉强度的最小值，Kgf/mm2 1是焊条焊接位置，0全位置；2平焊，平角焊；4向下立焊。 第34数字组合表示焊接电流种类及药皮类型。牌号与型号（1） 按强度等级和化学成分选用 1） 焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近。 2） 焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。 3） 焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。3. 焊条的选用（2） 按焊件的工况条件选用焊条 1） 焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。 2） 焊接承受静载的结构件时

7、，应选用酸性焊条。 3） 焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。 4） 焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。（3） 按焊件形状、刚度及焊接位置选用焊条 1） 厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条。 2） 厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊结构件，应选用适当的酸性焊条。 3） 除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条。4） 焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。 5） 焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条。 二

8、、焊接接头组织和性能焊接接头的定义工件上温度变化过程 1. 焊缝金属区 焊缝金属区指在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。 焊接加热时，焊缝金属区的温度在液相线以上，母材金属和填充金属熔化后共同形成液态熔池。冷却结晶是以熔池和母材交界处半熔化状态的母材金属晶粒为结晶核心，沿着垂直于散热面的反方向生长，成为柱状晶的铸态组织。焊缝金属区焊缝与母材交接的过渡区 此区温度在固相线和液相线之间，焊接过程中母材金属部分熔化，故亦称半熔化区。 熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化的金属因加热温度过高成过热粗晶，其塑性和韧性明显变差，容易产生裂纹和脆性破坏。 2. 熔合区 是焊接或切割过程中，材料因受热的影响（

9、但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。按其组织特征又可分为以下四个区域： （1） 过热区 （2）正火区 （3） 不完全重结晶区 （4） 再结晶区3. 热影响区（1）过热区（2）正火区（3）不完全重结晶区三、焊接应力和变形产生原因消除和矫正的措施 焊接时，在任何情况下焊接应力总是存在的。当焊接应力超过该材料相应温度的屈服应力时，焊件将产生变形；超过材料的断裂应力时，焊件将会产生裂纹甚至断裂。 焊接裂纹包括纵向裂纹、横向裂纹、内部裂纹、根部裂纹等； 焊接变形的基本形式有角变形、弯曲变形、波浪变形、收缩变形、扭曲变形、错边变形等。焊接裂纹与焊接变形的形式 1.焊前预热合理设计焊接结构2.选择

10、合理的焊接顺序 3. 反变形法 4. 刚性固定法 采用工装夹具或定位焊固定，此法可显著减小但不能完全消除焊后残余变形。5.尽量减少焊缝及焊缝的长度和截面积，并尽量使结构中的所有焊缝对称，避免交叉焊缝。 预防和减少应力和变形的措施消除焊接应力锤击焊缝法 焊后热处理1. 机械矫正法 即用机械的方法将变形矫正过来，生产中常用的设备有辊床、压力机、矫直机等；薄板焊接最常见的变形为波浪变形，其矫正较难，一般用锤击法进行矫正 。 2. 火焰矫正法 采用局部加热焊件的某些部位，使其受热时膨胀，受周围冷金属制约引起长度方向被压缩，冷却时收缩而矫正变形。焊接变形的矫正 四、常用电弧焊方法（一）手工电弧焊 电弧焊

11、是利用电弧作为热源的熔焊方法。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。 具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广的焊接方法。主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和对铸铁的补焊等。手工电弧焊 1930年前， 美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。 1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊接机械化得到进一步发展。(二)埋弧焊与手工电弧焊比较：特点、适用场合问题1：埋弧焊克服了手工电弧焊的什么缺点？问题

12、2：为什么埋弧焊的焊接效率这么高呢？ 手工 埋弧 8-10mm钢板对接6-8m/h 30-50m/h 质量 高（保护好、自动焊、冶金时间长） 劳动条件 好：没有弧光，减轻手工操作 省材 好（20-25mm以下不开坡口；焊条头没有浪费，飞溅很小） 与手工电弧焊比较：问题：为什么埋弧焊的焊接效率这么高呢？ 答：焊芯和药皮分开，导电长度短，所以电流大，常常为1000A以上； 且不用换焊条，焊接可以连续进行； 而手工电弧焊电流为20-500A，厚度一般在3-20mm之间。 所以：提高生产率5-10倍。 与手弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好，焊接速度高。 因此，它特别适于焊接大型工件的直缝的环缝。而且

13、多数采用机械化焊接。 埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。埋弧焊克服了手工电弧焊的什么缺点缺点： 焊接位置有限； 设备费用高；工艺准备复杂。 不适合焊接小于1mm的薄板埋弧焊应用40年代，为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。（三）气保焊与手工电弧焊比较：特点、适用场合问题：气体保护焊克服了埋弧、手工焊的什么不足？熔化极氩弧焊（MIG、MAG）不熔化极氩弧焊（TIG） 通常用的保护气体有：氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。 以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊（在国际上简称为MIG焊）； 以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)

14、混合气为保护气体时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊（在国际上简称为MAG焊）。 1.熔化极气体保护电弧焊熔化极气体保护电弧焊优点：可以方便地进行各种位置的焊接，焊接速度较快、熔敷率高。可适用于大部分主要金属，包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。 2.不熔化极气体保护焊-钨极氩弧焊在国际上通称为TIG焊。 由于能很好地控制热输入，所以它是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。 几乎可以用于所有金属的连接，尤其适用于焊接铝、镁这些能形成难熔氧化物的金属以及象钛和锆这些活泼金属。 焊缝质量高，但： 与其它电弧焊相比，其焊接速度较慢。氩弧焊机氩弧焊设备包括焊枪、焊接电源、惰性气源、焊接面罩以及劳保服。 一台典型