学术资料第九章连接成型工艺基础

第三篇金属的连接成型连接成型：将简单型材或零件连接成复杂零件和机器部件的加工工艺根据连接成型原理不同，分为①机械连接②冶金连接③物化连接机械连接：利用螺钉、螺栓和铆钉连接成型接头可以拆卸，主要用于装配1课件物化连接：利用粘接剂，通过物理、化学作用将材料连接成型接头不可拆卸。主要用于异种材料冶金连接：通过加热或加压（或既加热又加压），使分离表面的原子间距足够小形成金属键而获得永久性接头主要用于金属材料的连接2课件第九章焊接理论基础与焊接质量焊接特点：1.节省材料，结构重量轻2.焊接接头具有良好的力学性能3.可以实现不同材料间的连接成型4.可以生产要求密封性的连接成型缺点：有些材料焊接困难；焊接不当，易产生缺陷；接头组织、性能不均匀；易产生残余变形3课件原理：通过加热，加压或加热加压，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法分类：按焊接过程的特点分为①熔化焊②压力焊③钎焊4课件§9.1电弧焊的本质电弧焊：用电弧作为热源使焊件金属局部熔化，形成熔池，随着电弧的移动，熔池中的液态金属冷却结晶，形成焊缝，实现焊接。焊接的本质：小范围的金属熔炼与铸造5课件

6课件§9.2焊接工艺基础熔焊：将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法是最基本的焊接方法，焊接生产中占主导有电弧焊；气焊；电渣焊；电子束焊；激光焊其中电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法7课件一、焊接电弧电弧是两电极之间持久而强烈的气体放电现象。其宏观表现是发出强光，释放大量的热量电弧组成：阴极区：发射电子区阳极区：正离子区，并接受电子弧柱区：气体电离区8课件电弧产生的过程：当两电极接触时，因高温，金属很快熔化，并蒸发。当两极产生距离时，阴极表面金属发射大量电子；阳极表面发生电离；在弧柱区电子与原子、分子间的碰撞产生大量热量并导致电离。同时部分离子与电子间还会复合成原子或分子，并发光9课件电弧放电的特点是：电压低，电流大，温度高，能量密度大，可满足焊接的要求正接：焊件接正极，焊条接负极反接：焊件接负极，焊条接正极10课件二、焊接冶金金过程电弧焊时，母母材和焊条受受到高温作用用而熔化，形形成熔池。熔熔池可看作是是一个微型冶冶金炉，其内内要进行一系系列物理、化化学过程其冶金过程有有以下特点：：1.金属熔熔池很小，且且四周是冷金金属，熔池处于液态态的时间很短短11课件1）由于化学学反应难于在在如此短的时时间内达到平平衡状态，所所以成分不均均匀2）气体和杂杂质来不及浮浮出，导致容容易产生气孔孔和夹杂等缺缺陷3）焊缝金属属组织结晶后后易产生粗大大的柱状晶12课件2.熔池金金属温度高于于一般冶炼温温度因此金属元素素蒸发和烧损损强烈13课件三、焊接三要要素1.热源要求能量集中中，温度高，，以保证金属属快速熔化，减小高高温对金属性性能的影响2.熔池的的保护与净化化保护：采用熔熔渣、惰性气气体、真空等等保护措施施，将熔池与与大气隔离，，阻止焊缝金金属氧化与杂杂质进入焊缝缝14课件净化：降低焊焊缝中氧、硫硫、磷等元素素的含量3.填充金金属一方面可保证证填满焊缝，，另一方面可可向焊缝过渡渡有益的合金金元素，以弥弥补金属的烧烧损，并调整焊缝金金属的化学成成分，满足性性能要求.15课件§9.2焊焊接接头组织织与性能焊接接头包括括焊缝、熔合合区、热影响响区热影响区：焊焊缝附近组织织、性能发生生变化的区域域熔合区：焊缝缝与热影响区区之间的过渡渡区16课件一、焊接工件件上的温度分分布焊缝周围被加加热、冷却，，每一点被加加热的温度不不同，达到高高温的时间也也不同，冷却却速度也不同同17课件二、焊接接头头的组织与性性能低碳钢焊接接接头18课件1.焊缝熔池凝固成焊焊缝●焊缝金属属的结晶是从从熔池底壁开开始向中心长长大，冷却速速度较快，晶晶粒呈垂直于于熔池壁的柱柱状晶●焊缝成分不不均匀，焊缝缝中心区容易易偏析硫、磷磷等杂质，导导致力学性能能变差19课件2.熔合区区焊缝于母材交交接的过度区区其加热温度介介于液—固两两相线之间加热时，金属属处于半熔化化状态，其成成分不均匀，，组织粗大，，塑性、韧性性很差是焊接接头中中性能最差的的区域20课件3.热影响响区焊接过程中，，被焊材料受受热（但未熔熔化）后，金金相组织和力力学性能发生生变化的区域域。热影响区分分为：①过过热区②②正火区③部分相变变区④④再结晶区区21课件1）过热区区具有过热组组织或晶粒粒显著粗大大的区域固相线～1100℃℃性能：塑性性、韧性很很低，尤其其是冲击韧韧性较低，，是热影响响区中性能能最差的区区域2）正火区区相当于受到到正火处理理的那部分分区域1100℃℃～AC3冷却后获得得正火组织织，力学性性能好22课件3）部分相相变区发生部分相相变AC3～AC1之间间，仅部分分组织发生生相变冷却后晶粒粒大小不均均匀力学性能比比母材差4）再结晶晶区AC1～450℃之之间，发生生再结晶，，硬度降低低经过冷塑性性变形的母母材才有再再结晶区23课件热影响区的的大小和组组织性能变变化的程度度取决于焊焊接方法、、焊接规范范、接头形形式等因素素。热源集中，，焊接速度度快时，热热影响区小小热影响区往往往是焊接接件开始破破坏的地方方24课件三、影响焊焊接接头组组织和性能能的因素1.焊接接材料2.焊焊接接方方法法3.焊焊接接工工艺艺4.焊焊后后热热处处理理25课件件9.3焊焊接接应应力力和和焊焊接接变变形形焊接接过过程程中中由由于于热热源源对对焊焊接接件件局局部部不不均均匀匀加加热热，，使使焊焊接接件件产产生生应应力力和和变变形形一、、焊焊接接应应力力于于变变形形产产生生的的原原因因受不不均均匀匀加加热热和和冷冷却却1.纵向焊焊接应力自由伸缩的假假想小板条，，焊接中自由由伸缩但实际情况是是，假想条相相结合，相互互牵制26课件加热：只加热热中间一条，，是模拟的焊焊缝因超过塑性温温度，伸长两两被压缩冷却：中间条条压缩，被两两边牵制，产产生拉应力；两边条条被中间条压压缩，产生压应力27课件2.横向焊焊接应力及变变形往往比较复杂杂，分几种情情况讨论1）由纵向变变形引起的横横向应力及变变形钢板单边施焊焊时，焊后焊焊接边缩短，，向焊接边发发生侧弯将焊缝看成为为，将两个板板连接在一起起焊缝中部出现现横向拉应力力，两侧出现现压应力28课件29课件2）由焊缝冷冷却先后不同同形成的横向向应力焊缝中，有三三个焊接点●焊接第一个个点A：A点点冷却后钢板板的间隙变化化不大，因为为钢板可以自自由伸缩●焊接B点：：受热膨胀时时，上端间隙隙被撑大，B点附近的金金属没有受到到明显的压缩缩变形，冷却却后间隙没有有明显的缩小小30课件31课件●焊接点C加热：C点不不能自由伸缩缩，受到A、、B的阻碍，，因此C点受受压，B点受受拉，A点受受压冷却：C点被被压缩，产生生塑性变形，，焊点C处的的间隙变小，，但受到A、、B处的阻碍碍C点受拉，B受压，A点点受拉焊缝冷却先后后不同，对横横向应力有影影响32课件33课件二、减小和防防止焊接应力力的措施1.采取合合理的焊接顺顺序使焊缝的收缩缩自由，不受受大的约束1）先焊收缩缩量较大的焊焊缝，使其一一开始能够比比较自由收缩缩变形2）先焊工作作时受力大的的焊缝，使其其承受压应力力臂厚不均时，，先焊臂薄处处3）拼焊时，，先焊错开的的短焊缝，后后焊直通的长长焊缝34课件2.焊前预预热或加热减减应区35课件3.采用小小线能量、快快速焊4.锤击或辗辗压焊缝5.焊后热热处理6.焊后拉拉伸或振动工工件36课件三、预防与矫矫正焊接变形形的措施1.预防措措施1）合理选择择焊缝的尺寸寸和形式在保证承载力力的前提下尽量减小焊缝缝尺寸减小焊缝尺寸寸的设计37课件2）尽可能减减少不必要的的焊缝3）合理‘安安排焊缝位置置38课件4）采用能量量集中的热源源、对称焊、、分段焊和多多层多道焊39课件5）预先反变变形40课件6）焊前刚性性固定41课件7）散热法通过强迫冷却却减小焊缝及及其附近的受受热量42课件2.矫正焊焊接变形方法法设法造成新的的变形，抵消消残余变形1）机械矫正正法利用机械力的的作用2）火焰加热热矫正法不均匀加热的的方式引起结结构变形，矫矫正原有的变变形43课件§9.4焊焊接质量检验验缺陷的存在降降低承载力，，且导致应力力集中，陈胜胜裂纹一、焊接接头头缺陷有外观缺陷和和内部缺陷外观缺陷：焊焊瘤、咬边、、未焊透内部缺陷：裂裂纹、气孔、、夹杂44课件二、焊接质量量检验1.检验过过程1）焊前检验验2）生产过程程中的检验3）成品检验验45课件2.检验方方法1）外观检检验以肉眼或低倍倍放大镜2）磁粉检检查3）渗透探伤伤（着色探伤伤）4）超声波波探伤5）射线探探伤6）密封性检检验7）耐压检验验8）焊焊接接接头力力学性性能检检验46课件47课件48课件49课件50课件51课件电弧焊焊：利利用电电弧作作为热热源，，使分分离的的金属局局部熔熔化，，随着着电弧弧的移移动，，熔池中中的液液态金金属冷冷却结结晶，，形成成焊缝，，实现现焊接接件的的连接接电弧焊焊的本本质是是，小小范围围内的的金属属熔炼炼与铸造焊接过过程包包含有有：热热过程程；冶冶金过过程；；结晶晶过程程52课件三、电电焊条条1.焊焊条条组成成由焊芯芯和药药皮组组成焊芯：：即是是电极极，又又是填填充金金属药皮皮：：涂涂在在焊焊芯芯表表面面上上的的涂涂料料层层作用用：：①①提提高高电电弧弧的的稳稳定定性性②产产生生保保护护熔熔渣渣的的气气体体③保保证证焊焊缝缝金金属属的的脱脱氧氧、、硫硫、、磷磷④向向焊焊缝缝渗渗加加必必要要的的合合金金元元素素53课件件2.焊焊条条种种类类按用用途途划划分分为为十十大大类类3.焊条选选用有以下原则①根据被焊的的金属材料类类别选择相应应的焊条种类类②结构钢焊条条的力学性能能应满足焊缝缝与焊接件等等强度要求54课件对特殊钢，保保证接头的特特殊性能，应应具有相同或或相近的成分分③焊接结构件件在较差的条条件下工作时时，应选用碱碱性焊条④对几何形状状复杂、厚度度大、焊接时时易产生较大大应力和裂纹纹的焊接件，，应选用抗裂裂性好的碱性性焊条⑤焊条工艺性性能要满足施施焊操作要求求55课件9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。13:06:2313:06:2313:0612/8/20221:06:23PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2213:06:2313:06Dec-2208-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。13:06:2313:06:2313:06Thursday,December8,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2213:06:2313:06:23December8,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。08十十二二月20221:06:23下下午13:06:2312月月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二月221:06下午午12月-2213:06December8,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/813:06:2313:06:2308December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。1:06:23下下午1:06下下午13:06:2312月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。13:06:2313:06:2313:0612/8/20221:06:23PM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2213:06:2313:06Dec-2208-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。13:06:2313:06:2313:06Thursday,December8,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2213:06:2313:06:23December8,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。08十十二二月20221:06:23下下午13:06:2312月月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荆门门九派派通。。。。十二月月221:06下下午午12月月-2213:06December8,202216、少年十五五二十时，，步行夺得得胡马骑。。。2022/12/813:06:2413:06:2408December202217、空山新雨雨后，天气气晚来秋。。。1:06:24下下午1:06下下午13:06:2412月-229、杨柳柳散和和风，，青山山澹吾吾虑。。。12月月-2212月月-22Thursday,December8,202210、阅读读一切切好书书如同同和过过去最最杰出出的人人谈话话。13:06:2413:06:2413:0612/8/20221:06:24PM11、越是是没有有本