焊接基础知识讲义课件

1、焊 接第一节 绪论一、常用的金属连接方法第一节 绪论二、定义：利用加热或加压，或两者并用，填充或不填充金属，借助于原子间的结合以达到连接金属的一种加工方法。三、优点节约材料，降低成本；生产率高；能化大为小，拼小成大；不同材料、不同厚度拼接；具有良好的密封性。四、焊接方法分类：以焊接时的物理冶金特征进行分类，即以两材料发生结合时的物理状态为焊接过程最主要的特征：熔化焊(液相)压力焊(固相)钎焊(固相兼液相）气焊电弧焊电阻焊：点焊、缝焊、对焊摩擦焊感应焊：高频焊、中频焊爆炸焊、超声波焊、扩散焊、冷压焊等等离子焊、电渣焊、电子束焊、激光焊等手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊氩弧焊CO2气体保护焊软钎焊：

2、锡焊硬钎焊：铜焊、银焊第一节 绪论第二节 手工电弧焊一、原理和方法电弧在焊条与工件（母材）之间燃烧电弧热使母材熔化形成熔池焊条金属芯熔化滴入熔池焊条药皮熔化后形成熔渣保护熔池不受空气侵害药皮分解产生气体环绕在电弧周围，隔绝空气，保护电弧、熔池金属二、焊接电弧电弧的产生：焊条和工件之间产生的强烈、持久、稳定的气体放电现象电弧的结构：阴极区、阳极区和弧柱区第二节 手工电弧焊弧柱区的温度高达5000K以上；阴极区和阳极区的温度较低，分别约为2400K和2600K；阴极区和阳极区的几何长度很小，仅为104105cm；我们所看到的电弧实际上是电弧的弧柱区三、焊条（1）焊条的组成焊芯：作为电极传导电流；熔

3、化后作为填充金属与母材形成焊缝药皮：改善焊接工艺性；保护作用（2）焊条的分类、型号及牌号焊条分类按用途分：结构钢焊条；低温钢焊条；不锈钢焊条等按药皮性质分：酸性焊条；碱性焊条焊条型号：国家标准碳钢焊条型号由字母“E”和四位数字组成，如“E4301”焊条牌号：行业标准第二节 手工电弧焊三、焊接应力和变形 1、焊接应力和变形的形成及危害第三节 焊接应力和变形（1）焊接应力和焊接变形形成第三节 焊接应力和变形第三节 焊接应力和变形（2）焊接应力和焊接变形的危害焊接应力和焊接变形相互制约焊接应力：导致热裂纹；残余应力影响结构的机械加工精度，降低承载能力、引发冷裂纹，甚至导致结构脆断事故的发生。焊接变形

4、：降低结构的装配精度、可能引起应力集中和附加应力，使结构的承载能力下降；焊接变形过大会导致结构报废3、控制和矫正焊接变形的措施（1）结构设计应合理 减少不必要焊缝； 焊缝截面和长度尽量小； 焊缝布置和坡口型式尽量对称 （2）反变形法第三节 焊接应力和变形（3）刚性固定法第三节 焊接应力和变形（4）选择合理的装配焊接顺序（5）选择合理的焊接方法和焊接工艺系数第三节 焊接应力和变形4、焊接缺陷一、碳钢的焊接1、低碳钢：优2、中、高碳钢：焊前预热；焊后缓冷二、低合金结构钢的焊接 焊前预热，焊后缓冷 不锈钢采用氩弧焊四、铸铁的焊补主要是焊补：热焊法、冷焊法第四节 金属材料的焊接性能五、有色金属的焊接1

5、、铜及铜合金容易产生气孔和焊不透；膨胀系数大，易产生焊接应力和变形；氩弧焊、气焊、焊条电弧焊及钎焊；电阻值很小，不宜进行电阻焊；2、铝及铝合金容易产生气孔和不良夹渣；膨胀系数大，易产生焊接应力和变形，甚至开裂；氩弧焊、气焊、电阻焊及钎焊；第四节 金属材料的焊接性能第五节 其他常用焊接方法一、埋弧自动焊第五节 其他常用焊接方法埋弧自动焊的特点（1）生产率高 焊接电流比手工电弧焊时大得多，可以高达1000A，一次熔深大，焊接速度大，且焊接过程可连续进行，无需频繁更换焊条，因此生产率比手工电弧焊高520倍。 （2）焊接质量好 熔渣对熔化金属的保护严密，冶金反应较彻底，且焊接工艺参数稳定，焊缝成形美观

6、，焊接质量稳定。 （3）劳动条件好 焊接时没有弧光辐射，焊接烟尘小，焊接过程自动进行。 缺点：埋弧自动焊一般只适用于水平位置的长直焊缝和直径250mm以上的环形焊缝，焊接的钢板厚度一般在660mm；不适合薄板和曲线焊接；适焊材料局限于钢、镍基合金、铜合金等，不能焊接铝、钛等活泼金属及其合金。 第五节 其他常用焊接方法埋弧焊的衬垫和手工封底 引弧板和熄弧板 第五节 其他常用焊接方法用气体将电弧、熔化金属与周围的空气隔离，防止空气与熔化金属发生冶金反应，以保证焊接质量。保护气体主要有Ar、He、CO2、N2等。 二、气体保护焊（1）按电极是否熔化非熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊 （2）按保护气

7、体的性质惰性气体保护焊CO2气体保护焊 第五节 其他常用焊接方法钨极氩弧焊示意图（自动焊） 1-熔池 2-焊丝 3-送丝滚轮 4-焊丝盘 5-钨极 6-导电嘴 7-焊炬 8-喷嘴 9-保护气体 10-电弧优点：（1）采用纯氩气保护，焊缝金属纯净，特别适合于非铁合金、不锈钢、钛及钛合金等材料的焊接。 （2）焊接过程稳定，所有焊接参数都能精确控制，明弧操作，易实现机械化、自动化。 （3）焊缝成形好，特别适合3mm以下的薄板焊接、全位置焊接和不用衬垫的单面焊双面成形。 钨极氩弧焊第五节 其他常用焊接方法熔化极氩弧焊示意图（自动焊） 1-焊接电弧 2-保护气体 3-焊炬 4-导电嘴 5-焊丝 6-送丝

8、滚轮 7-焊丝盘 8-喷嘴 9-熔池第五节 其他常用焊接方法在电弧的高温作用下，CO2会分解为CO和O，因而具有较强的氧化性；会使Mn、Si等合金元素烧损，焊缝增氧，力学性能下降，还会形成气孔；电弧稳定性差、金属飞溅大、弧光强、烟雾大等缺点；只适合焊接低碳钢和低合金结构钢，不能用于焊接高合金钢和非铁合金。 CO2气体保护焊的优点： （1）CO2气体保护焊的成本仅为手工电弧焊和埋弧焊的40%50%； （2）CO2电弧穿透能力强，熔深大，生产率比手工电弧焊高14倍； （3）焊缝氢含量低，焊丝中Mn含量高，脱硫作用好，因而焊接接头的抗裂性好。 二氧化碳气体保护焊第五节 其他常用焊接方法利用电流通过焊

9、件及其接触处产生的电阻热，将连接处加热到塑性状态或局部熔化状态，再施加压力形成接头的焊接方法。四、电阻焊点焊缝焊电阻对焊闪光对焊第五节 其他常用焊接方法（1）点焊工件搭接后放在柱状电极间，通电加压，由于两工件接触面处电阻较大，通电后迅速加热并局部熔化形成熔核，熔核周围为塑性状态，然后在压力的作用下熔核结晶形成焊点。焊接第二点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称点焊分流现象。因此在实际生产中对各种材料在不同厚度下的焊点最小间距有一定的规定。 主要用于4mm以下的薄板冲压壳体结构及钢筋结构的焊接，尤其是汽车和飞机制造。 影响因素：焊接电流、电极压力、通电时间等点焊接头形式第五节 其他常用焊接方法

10、（2）缝焊缝焊分流作用较大，对于材料、厚度相同的焊件，所需焊接电流一般比点焊增加15%40%。由于缝焊所需的焊接电流较大，所以只适用于3mm以下有气密性要求的薄板结构，如油箱、管道等。第五节 其他常用焊接方法（3）对焊电阻对焊：电阻对焊一般仅用于断面简单、截面积小于250mm2和强度要求不高的杆件对接，材料以碳钢、纯铝为主。 电阻对焊的接头形式 第五节 其他常用焊接方法闪光对焊：a.不仅能焊接同种金属，还能焊接异种金属（如铝-铜、铜-钢、铝-钢等）。b. 焊件烧损较多，且焊后有毛刺需要清理。c.焊接单位面积焊件所需的焊机功率较电阻对焊小，有利于焊接大截面的焊件，从直径0.01mm的金属丝到直径

11、500mm的管材、截面20000mm2的型材均可焊接。d. 用于杆状件对接，如刀具、管子、钢筋、钢轨、车圈等。闪光对焊的接头形式 第五节 其他常用焊接方法五、摩擦焊摩擦焊原理图摩擦焊接头形式第五节 其他常用焊接方法优点：（1）焊接质量稳定，焊件尺寸精度高，接头废品率低于电阻对焊和闪光对焊。（2）焊接生产率高，比闪光对焊高56倍。（3）适于焊接异种金属。（4）加工费用低，省电，焊件无需特殊清理。（5）易实现机械化和自动化，操作简单，焊接工作场地无火花，弧光及有害气体。 应用异种金属和异种钢产品，如电力工业中的铜-铝过渡接头，金属切削用的高速钢-结构钢刀具等；结构钢产品，如电站锅炉蛇形管、阀门、拖

12、拉机轴瓦等。 缺点：（1）靠工件旋转实现，焊接非圆截面较困难。盘状工件及薄壁管件，由于不易夹持也很难焊接。（2）受焊机主轴电机功率的限制，目前摩擦焊可焊接的最大截面为20000mm2。（3）摩擦焊机一次性投资费用大，适于大批量生产。第五节 其他常用焊接方法六、钎焊采用熔点低于母材的合金作钎料，加热时钎料熔化，并靠润湿作用和毛细作用填满并保持在接头间隙内，而母材处于固态，依靠液态钎料和固态母材间的相互扩散形成钎焊接头。钎焊对母材的物理化学性能影响小，焊接应力和变形较小。可焊接性能差别较大的异种金属，能同时完成多条焊缝。接头外表美观整齐，设备简单，生产投资小。但钎焊接头的强度较低，耐热能力差。应用

13、：硬质合金刀具、钻探钻头、自行车车架、换热器、导管及各类容器等；在微波波导、电子管和电子真空器件的制造中，钎焊甚至是唯一可能的连接方法。第五节 其他常用焊接方法钎焊接头第五节 其他常用焊接方法等离子弧焊与切割电子束焊激光切割与焊接第五节 焊接件的结构工艺性一、焊缝布置焊缝应尽量处于平焊位置焊缝应布置在便于施焊位置便于施焊第三节 焊接件的结构工艺性便于施焊尽量减少焊缝数量及长度焊缝布置应避免密集或交叉第三节 焊接件的结构工艺性焊缝布置应尽量对称焊缝布置应尽量避开应力集中位置第三节 焊接件的结构工艺性焊缝布置应避开机加工表面二、焊接接头设计1、接头形式设计第三节 焊接件的结构工艺性第三节 焊接件的

14、结构工艺性2、接头坡口形式设计第三节 焊接件的结构工艺性三、焊接方法的选择第三节 焊接件的结构工艺性 焊接接头使用性能及质量应符合结构技术要求 提高生产率，降低成本 焊接现场设备条件及工艺可能性第五章 粉末冶金第一节 概述 既是冶金的方法，又是直接制造零件的方法 特点可获得多组元材料可获得多孔材料可获得难熔材料和硬质合金可实现少或无切削加工第二节 粉末冶金工艺过程工艺流程制粉配料预压成形预烧结烧结成型后处理第七章 现代材料成形技术 第一节 现代铸造技术一、气压造型 将贮存在压力罐内的压缩空气突然释放出来，作用在砂箱里松散的型砂上面，使其紧实成型 优点：劳动生产率高，劳动条件改善二、实型铸造采用

15、泡沫聚苯乙烯塑料模样代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在灼热液体金属的热作用下，泡沫塑料汽化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间，冷却凝固后即可获得所需铸件。特点：无型腔和分型面优点：第二节 现代塑性成形技术一、超塑性成形金属在超塑性状态下呈现了极好的流动性、充填性和极好的成型性，易于压力加工超塑性气压成形超塑性拉深成形超塑性挤压成形超塑性无模拉拔成形二、高能率成形在极短的时间内将化学能、电能、电磁能或机械能传递给被加工的材料，使之迅速成形。爆炸成形电液成形电磁成形第三节 现代焊接和热切割技术一、等离子弧焊接和切割二、电子束焊三、激光焊接与切割四、扩散焊第八章 材料成形工艺自动化第一节 快速原型工艺（Rapid Prototyping)特点：高柔性设计制造一体化快速性自由成形制造材料的