焊接成型工艺

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焊接成型技术

陈茂爱

绪论

一、连接的分类1)机械连接：利用铆钉、螺钉、螺栓、销钉等进行的连接。依靠机械力实现的连接,非永久性连接。一般用于需要经常拆卸的场合，铆钉连接除外。3)粘接：通过粘接剂与工件之间的物理和化学作用将工件粘接起来。主要是分子作用力-范德华力。

3)焊接：主要学习的内容另外，切割、堆焊、喷涂等也属于焊接行业的范畴。主要从事切割和焊接工作。焊接被称为工业裁缝。

二、焊接的本质及分类一)、焊接本质焊接是通过适当的物理化学方法，使两个分开的固体通过原子间的结合力结合起来的一种连接方法。1)焊接的对象：固体结合金属—金属金属—非金属2)非金属—非金属焊接本质：依靠原子间的结合力通过原子间的结合力将两个固体连接起来，对于金属来说，必需产生金属键，也就是说，被连接表面要接近到原子晶格间距(0.30.5nm)。

3)

手段：要通过一定的物理、化学过程加热：熔化焊、钎焊加压：冷压焊加热+加压：电阻焊、扩散焊

dd要求达到：0.30.5nm

因此采取必要的措施:放大油污和氧化物

加热加压

加热+加压

1-10m

二)焊接的分类：根据采用的手段利用一定的热源，使构件的被连接部位熔化焊：局部熔化成液体，然后再冷却结晶成一体的方法称为熔焊。压力焊：利用摩擦、扩散和加压等物理作用，战胜两个连接表面的不平度，除去氧化膜及其它污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现连接的方法。钎焊：采用熔点比母材低的材料作钎料，将焊件和钎料加热至高于钎料熔点、但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料充满接头间隙，熔化钎料润湿母材表面，冷却后结晶形成冶金结合。

焊接

加热

加热钎料

熔化焊

钎焊

加压

压力焊：

利用摩擦、扩散和加压等物理作用

电弧焊气焊铝热焊电渣焊熔化焊：根据热源来分类

根据热源

电子束焊激光焊电阻点焊电阻缝焊

焊条电弧焊(MMA)埋弧焊(SAW)熔化极电弧焊熔化极氩弧焊(MIG/MAG)CO2气体保护焊电弧焊：螺柱焊

钨极氩弧焊(GTAW、TIG)

非熔化极电弧焊等离子弧焊(PAW)

电源

电极(焊丝、焊条及钨极)

工件

电弧焊系统

1、电弧2、熔滴过渡3、焊缝成形4、各种电弧焊方法及设备

5、压力焊6、钎焊7、电源8、熔焊原理、材料的焊接性9、焊接结构

二、焊接的特点：

与机械连接相比1)焊接可将各个零部件直接连接起来，无需其他附加件，接头强度一般也能达到与母材一致，因此，焊接产品的重量轻、成本

低。2)焊接接头是通过原子间的结合力实现的连接，均匀性及整体性好、刚度大，在外力作用下不像机械连接那样产生较大的变形。3)焊接结构具有良好的气密性、水密性，这是其他连接方法无法比较的。

与锻件及铸件相比4)可连接不同类型的金属材料、不同形状及尺寸的材料，可使金属结构中材料的分布更合理。

5)可将结构繁杂的大型构件分解为大量小型零部件分别加工，然后再将这些零部件焊接起来，这样就简化了金属结构的加工工艺、缩短了加工周期。

6)焊接是一种“柔性〞加工工艺，既适用于大批量生产，又适用于小批量生产。

第一章

焊接电弧

一基本要求熟练把握本章的基本概念，理解并把握最小电压原理、电弧力。了解电弧各个区域的组成、导电机构、产热机构、交流电弧的特点以及阴极斑点的特点及其对焊接质量的影响。二基本概念电弧、气体放电、电离、电子发射、阴极斑点、阳极斑点、刚直性、磁偏吹、电离能、逸出功、电离电压、逸出电压三难点1)最小电压原理2)电弧的导电机构四重点1)电弧、电离、气体放电、刚直性、磁偏吹等一些基本概念。2)电弧力。3)电弧的产热机理。4)阴极斑点的特点。5)最小电压原理。

1-1

电弧物理基础

一、电弧的基本概念1、电弧：电弧是一种气体放电现象，通过放电将电能转变为热能与机械能。不是燃烧。

2、气体放电：两极间的气体被击穿而导电的过程。非自持放电：放电本身不能产生导电所需的带电粒子(A+、e)。自持放电：放电本身能产生导电所需的带电粒子(A+、e);有暗放电、辉光放电、电弧放电等三种。

电弧A+

+非自持放电自持放电

e

UUa

暗放电暗放电辉光放电电弧放电电流大于2A导体导电

I

Ia

二、带电粒子的产生产生方式：电离：气体中性原子或分子(A)分开为正离子(A+)和电子(e)的过程。电子发射：金属表面逸出电子的现象(一)电离与鼓舞1、电离：在一定条件下中性原子分开成A+及e的现象。A→A++e-WiAA++e

电离能：原子或分子电离所需要的能量,单位为ev或J电子伏eV:一个电子被1V的电压所加速得到的能量。电离电压：电离能/电子带电量。

其他条件一致时,电离能小的物质可增加电弧稳定性

+

激发

电离

-

-

一次电离：A→A++en次电离：A(n-1)+→An+e

2、鼓舞：气体原子得到的一定的能量，虽然小于Wi,但可使电子从低能级跃迁到高能级。这种现象叫鼓舞。

鼓舞能：所需的最小外加能量叫鼓舞能We。鼓舞电压：鼓舞能Ue=We/e。3、能量传递方式1

)碰撞：粒子间通过相互碰撞而交换能量弹性碰撞：仅发生动能再分派非弹性碰撞：交换的能量→势能，从而导致电离或鼓舞A+AeAAeheUiA

2)

光幅射：在光的辐射下，中性粒子直接吸收光量子的能量。

4、电离的分类：1)热电离：气体粒子受热的作用而产生电离实质：中性粒子通过与电子碰撞，接收电子能量而电离。电离度：电离了的粒子数量与电离前离子数量之比。最大0.12%热解离：在热量的作用下，多原子分子分解为原子。解离能：分子热解离所需要的能量

2)电场作用下的电离：A+、e在电场作用下被加速、与A碰撞使其电离的过程。主要是e的作用：电子获得的能量是A+的4倍。3)光电离：A直接捕获光量子并吸收其能量而电离。波长越小越易促进光电离，电弧波长包括红外线、紫外线可见光、可使K、Na原子光电离。但不能使Ar、He、Fe等电离。

(二)电子发射1、基本概念1)电子发射：电子从金属表面逸出的现象。对电弧导电起作用的主要是阴极的发射。2)逸出功(