焊接专业讲课

金属连接成形——焊接共8学时，4次课材料加工工艺2要点1.材料连接2.基本概念3.焊接发展方向4.电弧及其特性5.几种焊法简介目的：将同种或异种材料结合在一起形成具有某些特定功能的机构或构件。31.1材料连接机械连接螺纹连接铆接14胶接目的：将同种或异种材料结合在一起形成具有某些特定功能的机构或构件。1.1材料连接15目的：将同种或异种材料结合在一起形成具有某些特定功能的机构或构件。1.1材料连接1焊接认识材料成型专业中一分支，学科结构之一任务、最终目标装配，稳固连接焊接领域焊接方法与设备材料的焊接焊接结构61.2焊接金属连接17金属连接11.2焊接---焊接设备8金属连接1.2焊接---焊接结构19要点1.材料连接2.基本概念3.焊接发展方向4.电弧及其特性5.几种焊法简介焊接：金属材料实现原子间结合而形成一体的加工方法。——中国焊接学会10一是熔化；一是扩散，在一定温度下，原子由高浓度向低浓

度方向的运动。如何促进原子间结合？2基本概念22焊接：金属材料实现原子间结合而形成一体的加工方法。——中国焊接学会11加工方法？焊接方式族系法熔化焊压力焊钎焊2基本概念熔化焊：

金属材料局部发生熔化后冷却结晶而互成一体方法。1.1手工电弧焊基本认识12基本概念2.1熔化焊——手工电弧焊手工焊条焊2熔化焊：

金属材料局部发生熔化后冷却结晶而互成一体方法。1.2手工电弧焊基本认识13基本概念2.1熔化焊——手工电弧焊手工氩弧焊手工氩弧填丝焊2立焊14基本概念2.1手工电弧焊灵活性平焊横焊2.1熔化焊——手工电弧焊215基本概念2.2手工电弧焊灵活性仰焊2.1熔化焊——手工电弧焊2操作方便，使用灵活，适应性强。焊接质量取决于焊工水平。由于手工操作，生产效率低，焊工的劳动强度也比较大。16基本概念3.手工电弧焊设备焊接过程的必要条件：焊接设备；焊接材料；安全防护；※2.1熔化焊——手工电弧焊2设备简单，使用维护方便。基本概念2.1熔化焊——手工电弧焊24.手工电弧焊特点1）操作方便，使用灵活，适应性强。2）焊接质量取决于焊工水平。3）手工操作，生产效率低，焊工的劳动强度也比较大。4）设备简单，使用维护方便。18气焊枪头基本概念2.1熔化焊——气焊小型气焊设备1.气焊装置219基本概念2.气焊原理图2.1熔化焊——气焊气焊特点：设备简单，操作灵活方便，火焰易于控制，不需要电源。适用无电源的野外作业。小于3mm以下的低碳钢薄板。220激光焊接机激光束特点：单色性；方向性；亮度高。基本概念2.1熔化焊——特种熔化焊21.激光焊接设备激光焊枪头与焊件21基本概念2.1熔化焊——特种熔化焊22.激光焊接原理3.可以对非金属，如玻璃，有机玻璃，陶瓷等进行焊接。激光焊接特点：焊接速度高；易于实现自动化；焊缝细小。22基本概念2.1熔化焊——特种熔化焊21.电子束焊接设备电子束焊接设备电子束焊工件23在真空与大气中状态比较2.电子束焊接原理基本概念2.1熔化焊——特种熔化焊2电子束焊特点：功率密度高（109W/cm2），焦点直径0.1mm；穿透能力强，适用于精密加工。压力焊：采用摩擦、扩散和加压的方法，使两种材料达到原子间结合，成为一体的加工方法。电阻点焊24基本概念22.2压力焊——电阻点焊点焊原理25电阻点焊特点：大电流，时间短，加压力；无需保护气体；操作简单。基本概念22.2压力焊——电阻点焊26摩擦焊的两种类型：基本概念22.2压力焊——摩擦焊感应摩擦焊搅拌摩擦焊27钎焊：

采用比母材熔点低的金属材料，加热至熔化。利用液态材料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。电路板锡钎焊感应钎焊基本概念22.3钎焊28焊接方法选择几个原则：充分了解各种焊接方法特点；待焊材料自身特性，如成分、组织、性能、外形结构、技术要求等；尽可能选择焊接效率高，成本低，节能环保的。小结如何使用什么是焊接？焊接方法分为哪几类？举例说明。29要点1.材料连接2.基本概念3.焊接发展方向4.电弧及其特性5.钨极氩弧焊焊接发展方向：焊接设备朝着自动化、智能化；探索新型节能、高效热源；研发焊接性能高的材料，提高接头综合机械性能。3033焊接发展方向31要点1.材料连接2.基本概念3.焊接发展方向4.电弧及其特性5.几种焊法简介32意义：电弧焊是目前工业生产中最为常见，最为普遍的一种焊接方法。其应用比例远高于其它类型的焊接方法。简史：1885年，俄罗斯人别那尔道斯(Бенардо)发明碳弧焊之后出现的。20世纪30年代出现厚药皮优质焊条后，焊接质量明显提高，电弧焊才逐渐取代铆接成为一种连接金属的主要手段。4电弧及其特性433目的：了解电弧焊接方法的特性。问题：

什么是电弧，电弧的形成条件？电弧具有哪些特性，特点？4.1电弧电弧及其特性由电源供给的，在两极间产生气体放电现象叫电弧。电弧属于气体放电的一种形式。434气体中性电流产生气体电离电离：中性分子或原子在一定条件下分离成带电粒子的过程。定向运动4.2电弧特点电弧电弧及其特性电弧的形成原理435电弧特点：（1）电弧中带电粒子的产生方式气体电离电子发射加热、加电场、加光4.2电弧特点电弧及其特性4电弧及其特性36提供正离子，接收电子电弧阴极阳极阴极压降区阳极压降区弧柱区5000-50000KUaUKUCUA4.2电弧特点（2）电弧区域组成提供电子，接收正离子437正、负离子流离子流充足是否电弧稳定燃烧阴、阳极斑点电极两端形成电流密度极高的点，称之为阴、阳极斑点。（2）电弧区域组成电弧阴极阳极4.2电弧特点电弧及其特性4（2）电弧区域组成斑点作用，阴极：清理表面氧化膜，从而有利于焊接过程的进行。

阳极：熔化焊丝、焊条，如熔化极氩弧焊，稳定焊接过程。384.2电弧特点电弧及其特性439（3）最小电压原理电弧具有保持最小能量消耗的特性。

电极与待焊材料间距离一定，且电弧稳定燃烧时，弧柱直径（D）或温度（T）应使弧柱电场强度（E）具有最小值。此时电弧消耗能量最小。电弧TIG焊枪板材D4.2电弧特点电弧及其特性440（4）电弧的

静

特性曲线

电弧稳定燃烧的条件下，电极与待焊材料间电压与电流关系。电流4.2电弧特点TIG焊枪电弧及其特性441（5）电弧的动

特性曲线

在一定弧长条件下，电流变化很快时，电弧电压与电流瞬时关系。对电弧的动、静特性曲线的了解，意在实现对电弧的有效地控制。4.2电弧特点电弧及其特性442问题：电弧是用哪个区在给工件加热？弧柱区正离子数量只占～0.1%；电子是传送电流的主要部分；电能转化的热能大部分损失，只有很少的一部分传递给工件或者焊丝。（6）电弧的产热机理4.2电弧特点电弧及其特性443（6）电弧的产热机理4.2电弧特点电弧阴极阳极电弧及其特性TIG焊枪444阴极区产热机理：Pk=I*(Uk-Uw-Ut)阳极区产热机理：Pa=I*(UA+Uw+Ut)工件、焊丝热量主要来源：（6）电弧的产热机理4.2电弧特点电弧阴极阳极电弧及其特性4电弧的热效率与能量密度

对于钨极氩弧焊——TIG，加热工件和焊丝的有效功率为：Q=η*IUa，η为电弧热效率系数，（0～1）45焊接方法η有效系数药皮焊条手工焊0.65～0.85埋弧自动焊0.8～0.9CO2气体保护焊0.75～0.9钨极氩弧焊0.65～0.7熔化极氩弧焊0.7～0.84.2电弧特点（6）电弧的产热机理电弧及其特性446焊接方法能量密度电弧102～104

W/cm2气焊1～10W/cm2激光焊104~105

W/cm2电子束106～107W/cm2能量密度：当采用某热源加热工件时，单位有效面积上的热功率称为能量密度。4.2电弧特点（6）电弧的产热机理电弧及其特性447（7）

电弧作用力TIG焊枪电流4.2电弧特点电磁收缩力：带电粒子流定向运动的结果。等离子流力：加入保护气氛的结果。电弧及其特性448（7）

电弧作用力电极斑点力：正、负粒子的撞击力电磁收缩力金属蒸气反作用力此外，电弧还会受到熔滴爆破力等。4.2电弧特点电弧阴极阳极电弧及其特性449气体介质：导热性强的气体原子组成的气体，引起电弧收缩，增加电弧力。电极极性：对于钨极氩弧焊而言，直流正接，电弧收缩程度要大于直流反接的。4.2电弧特点电弧及其特性（8）

电弧作用力影响因素4504.2电弧特点电弧及其特性直流电弧两种形式：直流正接，直流反接（8）

电弧作用力影响因素4512001000电弧压力/PaTIG焊钨极直径4mm正接反接距电弧中心距离4.2电弧特点电弧及其特性（8）

电弧作用力影响因素452焊接电流、电压

弧长的增加，意味着电压增大，不利于电弧力的增加。4.2电弧特点电弧及其特性（8）

电弧作用力影响因素453电弧周围的磁场强度是对称的，则焊接电弧具有刚直性与指向性，

即电弧挺度好。当电弧周围磁场分布不均时，会产生电弧偏向一侧的现象，

即称为磁偏吹。（8）

电弧作用力影响因素4.2电弧特点电弧及其特性454（8）

电弧作用力影响因素4.2电弧特点4电弧及其特性解决磁偏吹方法：条件允许时，使用交流电源；对于大尺寸工件，采用两边接地方式；焊接前消除工件剩磁；避免电弧周围出现磁性物质。磁偏吹的两种表现及解决方法什么是电弧、电离，电弧分几个区域？什么是电极斑点，产生原因？描述电弧两条曲线是什么，如何描述？电弧用哪个区来熔化材料？电弧会受到几种力的作用？电弧挺度，磁偏吹概念？55小结561.金属连接2.基本概念3.焊接发展方向4.电弧及其特性5.几种焊法简介要点575钨极氩弧焊钨极氩弧焊（TungsternInertGas--TIG或GTAW）

5采用难溶的金属钨（W）或其合金作为电极，与金属材料之间形成电弧，将板材熔化实现原子间结合的一种焊接方法。在焊接过程中钨极不发生或只发生极少量的熔化。585.1基本认识钨极氩弧焊(1)TIG焊接设备组成5595.1基本认识钨极氩弧焊(1)TIG焊接设备组成之一，保护气氩气特征：无色无味，单原子气体，不分解，不与金属反应，不溶于液态金属，密度比空气大氩气Ar纯度在99.9～99.99%内：普氩：99.9%；高纯氩：99.99%5605.1基本认识钨极氩弧焊(1)TIG焊接设备组成之一，保护气流速调节5615.1基本认识钨极氩弧焊(1)TIG焊接设备组成之二，TIG焊枪结构钨极材料：W，熔点～3600℃；高温时易于发射电子；种类：钍钨极，铈钨极，两者区别？？5625.1基本认识钨极氩弧焊(1)TIG焊接设备组成之二，TIG焊枪结构钨极可接入电流类型：直流交流II脉冲5635.1基本认识钨极氩弧焊(1)TIG焊接设备组成之二，TIG焊枪结构电流类型对钨极尖端形貌的影响：尖端适用于直流、直流脉冲平端适用于交流5645.1基本认识钨极氩弧焊(1)TIG焊接设备组成之三，焊机焊机操控面板5655.1基本认识钨极氩弧焊(1.1)TIG焊接之工艺规范焊接电流、电弧长度、焊接速度、钨极直径确定上述工艺参数后，还要进行试焊，对参数进行修正566

熔池：在热源作用下，焊件上形成的具有一定形状的液态金属。5.2板材的TIG焊钨极氩弧焊(2)TIG焊接过程演示视频1：TIG焊接过程视频2：熔池作用567前部后部L2长度与热输入Q成正比与焊接速度无关；焊速越大L1越小，与热输入Q关系不大。(3)熔池内熔体运动5.2板材的TIG焊钨极氩弧焊568(4)焊缝表面质量5.2板材的TIG焊钨极氩弧焊不同焊接条件下的焊缝形貌5695.2板材的TIG焊钨极氩弧焊(5)焊接结构与坡口接头形式5705.2小结小结5钨极氩弧焊设备构成有几大部分？保护气体是什么，分几种类型？钨极有几种类型？钨极可以通过几种类型电流？焊接参