工程材料第九章

第9章焊接焊接是一种永久性连接金属的方法。焊接过程的实质是利用加热或加压力等手段，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。焊接也是一种成形制造方法，焊接的性能取决于接头组织焊接是机器制造和工程结构建造不可缺少的生产工艺焊接生产的应用:船舶工程、桥梁工程、化工工程、建筑工程、机械工程等领域。焊接生产的特点：在制造大型结构件或复杂机器部件时，更显得优越，它可以用化大为小、化复杂为简单的办法来准备坯料，然后用依次装配焊接的方法拼小成大、拼简单成复杂。这是其他工艺方法难以做到的。常用焊接工艺电弧焊、电阻焊、摩擦焊、钎焊等9.1电弧焊9.1.1焊条电弧焊即手工电弧焊,是利用焊条与工件间产生电弧热,将工件和焊条熔化而进行焊接的工艺方法.焊条电弧焊的特点

设备简单，使用灵活，应用广泛。1.焊接电弧电弧的产生电弧电压：16~35V2.焊条电弧焊的原理及过程焊条（焊芯和药皮）熔化形成熔池熔池凝固成焊逢特点:温度高易烧损冷速快易形成焊接缺陷焊接冶金过程得不到充分的保护3.电焊条（1）焊芯焊芯的作用：填充焊逢焊芯的严格的成分要求和直径系列，见有关国家标准（2）焊条药皮药皮的作用：提高电弧稳定性，保护焊接过程药皮的种类及应用见有关手册（3）焊条的种类及型号按成分分：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条堆焊焊条、铸铁焊条及丝、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。例：《碳钢焊条》及《低合金钢焊条》E4303药皮类型和电流种类适用焊接位置焊接强度（kgf/mm2）焊条按熔查性质分：酸性焊条和碱性焊条，注意具体的应用（4）焊条的选用原则：焊接低碳钢和普通低合金钢时按强度等级来选用相应的焊条酸碱性焊条的选用主要看具体的应用情况不同钢种进行焊接可按强度低的一方选择焊条铸钢件一般选用碱性焊条焊接特殊钢时选用专用焊条9.1.2埋弧焊埋弧焊的焊接过程埋弧焊的特点

1）生产率高2）焊接质量高而稳定

3）节省金属材料

4）改善劳动条件

5）设备费用高，工装复杂，其应用受到限制4.埋弧焊工艺焊前准备工艺措施9.1.3气体保护焊氩弧焊氩弧焊是以氩气作为保护气体的电弧焊（1）不熔化极氩弧焊(铈钨棒为电极)

但因电极所能通过的电流有限,只适合焊接6mm以下的工件（2）熔化极氩弧焊可焊接25mm以下的工件主要特点：适用于各类合金钢，易氧化人非铁金属电弧稳定，飞浅小，焊逢致密，表面质量好明弧可见，易于操作热影响区和工件变形小2.二氧化碳气体保护焊原理与过程存在合金元素的烧损注意选用合适的焊丝特点：成本低生产效率高操作性能好质量较好9.1.4等离了弧焊接与切割一般电弧焊中的电弧为自由电弧等离子弧是受压缩控制的电弧三种压缩效应机械压缩效应热压缩效应电磁压缩效应等到离子弧焊特点弧能密度大，穿透力强，可焊厚度大电流很小时仍能稳定工作，可焊箔材设备复杂，消耗气体多，只适宜室内焊接9.2电阻焊

电阻焊是利用电流通过焊件接触处所产生的电阻热使之局部熔化并在压力作用下形成焊接接头的方法电阻焊的特点:1.生产效率高，焊接变形小。2.劳动条件好，操作简单，无需焊料，易实现机械化，但设备复杂，耗电量大。3.接头形式和焊接厚度受到限制.9.2.1点焊焊接方法影响焊接质量的因素：焊接电流通电时间电极压力表面状态点焊的接头形式9.2.2缝焊缝焊的应用特点9.2.3对焊电阻对焊直径小于20mm,强度要求不高2.闪光对焊质量好强度高损耗大环境差对焊件大小不受限制推荐的接头形式:9.2.4凸焊1.凸焊的焊接过程2.凸焊与点焊比较可同时焊接多个焊点不受点距限制。可在较小电流下进行焊接，焊点小而可靠，强度均匀。表面状态影响较小。9.3摩擦焊、钎焊9.3.1摩擦焊摩擦焊是利用工件间相互摩擦产生热量,同时加压进行焊接的方法摩擦焊的特点：焊接面状态好，接头组织致密，缺陷少。可焊金属范围广，可焊异类金属。设备简单，耗能小。9.3.2钎焊钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作填充金属,加热时钎料熔化而将焊件连结起来的焊接方法1.硬钎焊熔点450ْC，接头强度200MPa以上钎料：铜基，银基，镍基应用：钢铁及铜合金件，工具和刀具等2.软钎焊熔点450ْC以下，接头强度不超过70MPa钎料：锡铅合金应用：受力不大的电器仪表，金属构件钎焊一般都加助焊剂钎焊有多种加热方式钎焊的特点：工件热影响小，可焊金属范围广，焊接工艺灵活，设备简单，投资少9.4其它焊接方法9.4.1电渣焊利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行焊接的方法电渣焊工艺过程电渣焊的特点可一次焊成很厚的工件生产效率高，成本低焊缝金属比较纯净焊后冷却速度较慢，应力小焊接热影响区大，需作焊后热处理电渣焊应注意的问题：侧面加工，工件相对固定，引入与导出电渣焊的应用：大型重型机械制造9.4.2真空电子束焊接(1956)真空电子束焊接工作原理真空电子束焊接的特点:无氧化、无污染焊接质量好能量密度大，焊接速度快，热影响区小焊接处必须加工，预先装配好电子束可调，焊接过程可控设备复杂，维护费用高，可焊尺寸受限制9.4.3激光焊接受激辐射产生，有固体激光器和气体激光器激光焊接工作原理激光焊接的特点能量释放迅速，焊速极快无氧化，无需保护热影响区小，无焊接变形激光束可弯曲、偏转和聚焦，可实现一些高难焊接焊接材料应用广泛9.4.4高频焊高频焊是用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热加热，并在施压下实现连接的一种焊接方法。高频焊的特点焊接速度高热影响区小焊前可不进行表面清理焊接材料应用广泛，产品的形状规格多9.4.5爆炸焊是以炸药为能源进行焊接的方法爆炸焊原理爆炸焊的特点几乎可将任意金属进快速强固焊合工艺简单,容易掌握费用少，见效大可进行点线面焊接爆炸焊的主要应用:解决物理和化学性质相差悬殊金属的焊接问题可用于生产各种金属复合材料9.4.6超声波焊接基本原理:工件在静力及弹性振动能的共同作用下,将机械能转变成工件间摩擦功、形变能和随之而产生的温升，从而使工件在固态下实现焊接。超声波焊接的特点可适用于多种复合材料的焊接为固态焊接，无高温污染及损伤容易焊接高导热率及高导电率的材料耗能少但焊接强度不高对工件表面清洁要求不高只能焊细薄件9.4.7扩散焊扩散焊是在一定温度各压力下使待焊表面相互接触,通过微观塑性变