机械制造基础-第三篇-焊接成形-第一讲-焊接的基本原理课件

§3焊接成形一、焊接的实质：利用加热或加压等手段，使用或不使用填充材料，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来二、焊接的用途：主要用于制造结构件和零部件。三、分类：按照焊接过程的特点，焊接可分为熔焊、压焊、钎焊三大类：1§3焊接成形一、焊接的实

1、熔焊：对两工件结合处局部加热到熔化状态，形成共同的熔池；一般另加填充金属，冷却后牢固地连成一整体（不加压力）

21、熔焊：对两工件结合处局部加热到熔化状态，形成共

2、压力焊：对两工件加压（或同时加热），产生一定的塑性变形，使原子形成新的结晶，将两工件紧密牢固地连成一整体（通常加温加压）3、钎焊：对工件和钎料（填充金属）作适当加热，工件金属不熔化，熔点低的钎料被熔化后填充到工件之间，将两工件连成一整体32、压力焊：对两工件加压（或同时加热），产生一定的塑§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接电弧1、接触引弧2、电弧的组成

4§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接电弧43、正接与反接53、正接与反接5§3–1–2焊接过程一、焊接冶金过程的特点：1、高于一般冶炼温度，有烧损或形成有害杂质2、熔池体积小，四周为冷金属，液态时间短①焊接冶金反应不平衡，成分不均匀②气体和杂质不易浮出，易产生气孔和夹渣等缺陷③机械性能，尤其是塑性和韧性，远比母材低6§3–1–2焊接过程一、焊接冶金过程的特点：6二、常见焊接缺陷7二、常见焊接缺陷7

三、保证焊缝质量的措施：1、造成有效的保护，使液态金属与空气隔开（如：气体保护焊、埋弧焊）2、向熔池中添加合金元素，保证焊缝化学成分3、进行脱氧、脱硫、脱磷等(一般在焊条药皮中加入硅、锰脱硫和磷)，4、焊前应清除焊接件表面的铁锈、油污并烘干焊条的潮气8三、保证焊缝质量的措施：8§3–1–3焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布

焊缝附近区各点温度曲线9§3–1–3焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化二、焊接接头的组织和性能：（一）焊缝：10二、焊接接头的组织和性能：10（二）焊接热影响区焊接热影响区是指焊缝两侧金属因焊接作用而发生组织和性能变化的区域。下图为低碳钢的热影响区1.熔合区：焊缝与基体金属的交界处(固液共存区)2.过热区：在Ac3(GS)以上100~200ºC至固相线温度3.正火区：在Ac3至Ac3以上100~200ºC区间4.部分相变区：在Ac1~Ac3之间11（二）焊接热影响区111212

（三）影响焊缝性能的因素1、焊剂与焊丝2、焊接方法3、焊接参数4、接头的形式5、焊后热处理13（三）影响焊缝性能的因素13§3–1–4焊接应力与变形一.焊接残余应力的产生:如图示，加热和冷却时的应力与变形14§3–1–4焊接应力与变形一.焊接残余应力的产生:14二、焊接残余应力的分布1、焊缝因受热冷却收缩时，受到周围冷金属的拘束而受拉应力，而母材及边缘受压应力；2、焊件变形愈大，残余内应力愈小，否则愈大。

15二、焊接残余应力的分布15三、焊接残余应力引起变形的基本形式

1.收缩变形：焊缝纵、横向收缩，尺寸缩小2.角变形：V形坡口对焊时，焊缝截面形状上下不对称，焊后横向收缩不均匀引起3.弯曲变形：丁字梁焊接时，焊缝布置不对称，焊缝纵向收缩后，引起工件向焊缝一侧弯曲4.扭曲变形：焊缝在横截面上布置不对称或工艺不合理而产生

5.波浪形变形：焊薄板时，在厚度方向丧失稳定性所至16三、焊接残余应力引起变形的基本形式16四、减少焊接应力的措施1、避免焊缝密集交叉和焊缝过大、过长2、选择合理的焊接次序，使焊缝能够自由收缩3、预热法：将工件预热到350~400ºC，然后再焊接4、采用小能量焊接方法，分层焊5、锤击焊缝：当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，能减小焊接残余应力6、焊后去应力退火处理：将工件加热到500~650ºC，保温一定时间后缓冷。退火后可以消除80%左右的焊接残余应力17四、减少焊接应力的措施17五、预防焊接变形的措施1、预防焊接应力的产生2、反变形法：先确定变形方向，将工件放在相反方向的位置上焊接

3、焊缝对称分布：18五、预防焊接变形的措施184、刚性夹持法：焊前两端夹紧工件(焊或用胎模夹具)，不许变形注：对淬硬性较大的钢结构件及铸铁件不能使用

194、刚性夹持法：焊前两端夹紧工件(焊或用胎模夹具)，不5、从焊接工艺上采取措施：①两侧对称焊，使两侧收缩相互抵消

②工字梁与矩形梁—交叉对角焊205、从焊接工艺上采取措施：20

③长焊缝—分段退焊21③长焊缝—分段退焊21

④多层多道焊22④多层多道焊22六、焊接变形的矫正方法1、机械矫正法：利用外力(如机械、手锤)矫正

23六、焊接变形的矫正方法232、火焰矫正法：利用氧—乙炔火焰在适当部位加热，冷却时产生相反方向的塑性变形来抵消原变形。242、火焰矫正法：利用氧—乙炔火焰在适当部位加热，冷§3焊接成形一、焊接的实质：利用加热或加压等手段，使用或不使用填充材料，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来二、焊接的用途：主要用于制造结构件和零部件。三、分类：按照焊接过程的特点，焊接可分为熔焊、压焊、钎焊三大类：25§3焊接成形一、焊接的实

1、熔焊：对两工件结合处局部加热到熔化状态，形成共同的熔池；一般另加填充金属，冷却后牢固地连成一整体（不加压力）

261、熔焊：对两工件结合处局部加热到熔化状态，形成共

2、压力焊：对两工件加压（或同时加热），产生一定的塑性变形，使原子形成新的结晶，将两工件紧密牢固地连成一整体（通常加温加压）3、钎焊：对工件和钎料（填充金属）作适当加热，工件金属不熔化，熔点低的钎料被熔化后填充到工件之间，将两工件连成一整体272、压力焊：对两工件加压（或同时加热），产生一定的塑§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接电弧1、接触引弧2、电弧的组成

28§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接电弧43、正接与反接293、正接与反接5§3–1–2焊接过程一、焊接冶金过程的特点：1、高于一般冶炼温度，有烧损或形成有害杂质2、熔池体积小，四周为冷金属，液态时间短①焊接冶金反应不平衡，成分不均匀②气体和杂质不易浮出，易产生气孔和夹渣等缺陷③机械性能，尤其是塑性和韧性，远比母材低30§3–1–2焊接过程一、焊接冶金过程的特点：6二、常见焊接缺陷31二、常见焊接缺陷7

三、保证焊缝质量的措施：1、造成有效的保护，使液态金属与空气隔开（如：气体保护焊、埋弧焊）2、向熔池中添加合金元素，保证焊缝化学成分3、进行脱氧、脱硫、脱磷等(一般在焊条药皮中加入硅、锰脱硫和磷)，4、焊前应清除焊接件表面的铁锈、油污并烘干焊条的潮气32三、保证焊缝质量的措施：8§3–1–3焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布

焊缝附近区各点温度曲线33§3–1–3焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化二、焊接接头的组织和性能：（一）焊缝：34二、焊接接头的组织和性能：10（二）焊接热影响区焊接热影响区是指焊缝两侧金属因焊接作用而发生组织和性能变化的区域。下图为低碳钢的热影响区1.熔合区：焊缝与基体金属的交界处(固液共存区)2.过热区：在Ac3(GS)以上100~200ºC至固相线温度3.正火区：在Ac3至Ac3以上100~200ºC区间4.部分相变区：在Ac1~Ac3之间35（二）焊接热影响区113612

（三）影响焊缝性能的因素1、焊剂与焊丝2、焊接方法3、焊接参数4、接头的形式5、焊后热处理37（三）影响焊缝性能的因素13§3–1–4焊接应力与变形一.焊接残余应力的产生:如图示，加热和冷却时的应力与变形38§3–1–4焊接应力与变形一.焊接残余应力的产生:14二、焊接残余应力的分布1、焊缝因受热冷却收缩时，受到周围冷金属的拘束而受拉应力，而母材及边缘受压应力；2、焊件变形愈大，残余内应力愈小，否则愈大。

39二、焊接残余应力的分布15三、焊接残余应力引起变形的基本形式

1.收缩变形：焊缝纵、横向收缩，尺寸缩小2.角变形：V形坡口对焊时，焊缝截面形状上下不对称，焊后横向收缩不均匀引起3.弯曲变形：丁字梁焊接时，焊缝布置不对称，焊缝纵向收缩后，引起工件向焊缝一侧弯曲4.扭曲变形：焊缝在横截面上布置不对称或工艺不合理而产生

5.波浪形变形：焊薄板时，在厚度方向丧失稳定性所至40三、焊接残余应力引起变形的基本形式16四、减少焊接应力的措施1、避免焊缝密集交叉和焊缝过大、过长2、选择合理的焊接次序，使焊缝能够自由收缩3、预热法：将工件预热到350~400ºC，然后再焊接4、采用小能量焊接方法，分层焊5、锤击焊缝：当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，能减小焊接残余应力6、焊后去应力退火处理：将工件加热到500~650ºC，保温一定时间后缓冷。退火后可以消除80%左右的焊接残余应力41四、减少焊接应力的措施17五、预防焊接变形的措施1、预防焊接应力的产生2、反变形法：先确定变形方向，将工件放在相反方向的位置上焊接

3、焊缝对称分布：42五、预防焊接变形的措施184、刚性夹持法：焊前两端夹紧工件(焊或用胎模夹具)，不许变形注：对淬硬性较大的钢结构件及铸铁件不能使用

434、刚性夹持法：焊前两端夹紧工件(焊或用胎模夹具)，不5、从焊接工艺上采取措施：①两