《焊接成形工艺 》课件

焊接成形工艺焊接是一种常见的金属加工工艺,通过熔化和凝固金属来将零件永久连接。掌握焊接技术对于制造业至关重要,可以实现复杂结构的高效生产。本课件将详细介绍焊接成形工艺的基本原理和常见应用场景。课程简介专业知识课程深入介绍焊接成形的概念、特点和分类,帮助学习者全面掌握焊接成形的基础知识。实践应用课程重点关注焊接变形的预防和控制措施,以及焊接工艺参数对焊接成形的影响,提高学习者的实践操作能力。案例分析通过典型焊接成形案例的分析,帮助学习者深入理解各种焊接成形工艺的原理和应用。焊接成形的定义焊接成形是指利用焊接的方式将金属板材或管材进行变形,从而制造出各种形状的金属构件或制品的工艺过程。这种成形方式通过局部的熔焊,利用热应力和残余应力来改变金属的形状,最终得到预定的几何尺寸和外形。焊接成形的特点高效率焊接成形工艺可以在较短的时间内完成成形任务,提高了生产效率。宽泛应用适用于各种金属材料,可成形复杂形状的零件。精度可控通过合理的工艺参数控制,可实现较高的尺寸精度。经济节约相比传统的机械成形工艺,焊接成形具有较低的设备和工具投入。焊接成形的分类电弧焊接成形采用电弧焊机进行的焊缝成形工艺,包括手工电弧焊、自动化电弧焊等。广泛应用于机械制造等领域。机器人焊接成形利用焊接机器人进行自动化焊接,提高生产效率和焊缝质量。适用于大批量规模化生产。激光焊接成形采用高能量密度的激光进行焊接,能够实现精细和复杂的焊接成形,广泛用于航空航天等领域。拼焊成形多样性拼焊成形可应用于制造各类复杂形状的金属构件,如压力容器、桥梁和船舶等。精度控制通过合理的拼焊顺序和参数设置,可有效控制焊接变形,确保最终产品尺寸精度。结构优化拼焊工艺可根据结构需求对焊缝位置和尺寸进行优化设计,提高产品强度和刚性。卷焊成形连续性卷焊成形可以连续进行,实现高效生产。多样性可制造出各种复杂的圆柱形、圆锥形等构件。自动化卷焊成形工艺可实现高度自动化,提高生产效率。一致性连续性工艺可确保焊接质量的稳定和一致性。特殊成形工艺爆炸成形利用高速爆炸波对金属板料进行成形,可生产出复杂的零件外形。电磁成形利用高强度电磁场的冲击力对金属板料进行快速成形,适用于制造薄壁零件。液压成形利用液压力对金属板料进行静态成形,可制造出复杂的三维外形。冷作成形在常温下利用塑性加工手段对金属进行成形,无需加热,可提高生产效率。焊接变形的产生原因热量集中焊接过程中局部集中的大量热量会导致热胀冷缩,从而产生变形。不均匀加热焊接过程中的不均匀加热会导致局部温度差异,进而引起变形。金属相变焊接过程中金属的相变会引起体积变化,从而导致变形。外部约束焊接件周围的外部约束会限制焊接区域的收缩变形,产生其他方向的变形。焊接变形的类型横向缩小这种变形是由于焊件两侧收缩,导致宽度减小的现象。通常出现在薄板焊接中。纵向收缩这种变形是由于焊缝冷却收缩,导致焊件长度减小的现象。常见于大型焊件。翘曲变形这种变形是由于焊缝两侧收缩不均匀,导致焊件翘曲变形的现象。常见于薄板焊接。焊接变形的预防措施预热与控制冷却速度通过预热焊件和缓慢冷却,可以减少温度变化造成的热应力,从而降低变形。合理排列焊缝顺序采用对称焊序、循环焊序等方法,可以平衡内部应力,有效降低变形。使用适当夹具合理设计夹具,限制焊件在焊接过程中的变形,有助于控制最终变形。采取热处理适当的热处理可以消除或降低焊接残余应力,从而减少变形。焊接应力的产生热应力的产生焊接过程中,焊缝及其附近区域产生高温,导致该区域金属发生热胀冷缩,从而产生热应力。这些热应力会导致焊件出现局部变形或残余应力。应力分布规律焊缝及其附近区域的应力分布是非均匀的,应力值在焊缝处最大,逐渐向外递减。这种应力分布特点会影响焊件的变形和强度。金属组织变化焊接过程中,金属在高温下发生相变,使其组织和性能发生变化,从而导致局部应力分布不均匀,产生应力集中。焊接应力的测量方法1应变测量通过贴设应变片,可以直接测量焊接件上的应变,并计算出相应的应力值。2X射线衍射利用X射线衍射分析焊接件表面晶体结构的变化,可以反映出焊接应力的分布情况。3光学应力分析利用光弹性原理,可以测量焊接件表面的应力分布状态,并可视化展示。焊接应力的控制措施1预热预应力控制通过合理的预热,可以减小焊接过程中的温度梯度,从而有效降低焊接应力。2合理设计焊接顺序合理确定焊接顺序,可以平衡焊接区域的收缩变形,减小应力集中。3采用焊接夹具使用专门设计的焊接夹具,可以有效限制工件的变形,削减焊接应力。4进行焊后热处理合理的焊后热处理可以缓解焊件内部的残余应力,提高焊接质量。焊接工艺参数对成形的影响焊接电流焊接电流的大小直接影响熔池的形状尺寸及熔敷金属的数量,从而影响焊缝几何尺寸和变形程度。焊接电压焊接电压决定了熔池的流动性,影响焊缝熔深和熔宽,进而影响变形情况。焊接速度焊接速度决定了单位时间内熔融金属的数量,影响热输入量,从而影响变形。焊接姿态不同焊接姿态下,重力的作用不同,影响熔池的流动性和凝固过程,进而影响变形。焊接电源对成形的影响输出功率焊接电源的输出功率直接影响焊接熔池的大小及形状，从而影响焊接变形。功率过高可能导致烧穿，功率过低则焊缝凝固不充分。电弧稳定性电源稳定性好的焊机可以提供稳定的电弧，减少因电弧波动而引起的局部过度熔融或不足熔融。焊接电压合适的焊接电压有助于保持焊缝形状的一致性，避免出现过高或过低的熔凝形变。焊接电流合理的焊接电流可以确保熔池温度及形状，从而减少局部过度熔融或不足熔融造成的变形。焊材对成形的影响焊材成分不同成分的焊材可影响焊缝的流动性和凝固特性,进而影响焊接变形。焊材包覆焊材的包覆种类和性能也影响焊缝流动和冷却速度,进而影响变形。焊材尺寸焊材尺寸不同会改变焊缝几何形状,从而影响焊件的变形趋势。焊材热输入焊材的热输入量大小会直接影响焊缝的冷却速率和残余应力分布。夹具设计对成形的影响定位精度精密的夹具设计可以确保工件保持正确的位置和角度,从而最大限度地减少焊接变形。散热效果适当的夹具设计可以有效地导热和分散焊接产生的热量,抑制热变形。应力释放合理的夹具设计能为工件提供足够的约束,在焊后及时释放应力,避免焊接变形。工艺优化夹具设计可以优化焊接工艺参数,降低焊接热输入,从而减少变形发生。焊接顺序对成形的影响合理的焊接顺序焊接顺序的选择应综合考虑工件的结构、变形特点和焊接工艺参数,遵循从中间到两端、从内到外的原则。应力均衡合理的焊接顺序可以使焊接应力在工件上均衡分布,减少局部应力集中,有效控制焊接变形。精确的工艺控制合理的焊接顺序还需要严格的工艺参数控制,包括焊接电流、焊接速度、预热温度等,以确保变形最小化。焊缝形状对成形的影响焊缝形状的多样性焊缝形状可以是平直、凸形、凹形等,每种形状都会对焊接变形产生不同的影响。焊缝形状与变形的关系平直焊缝容易产生纵向收缩变形,凸形焊缝易导致侧向弯曲变形,凹形焊缝则可以减少变形。焊缝断面形状的影响焊缝断面形状包括U型、V型等,形状的选择也会影响焊接变形的程度和方式。焊接过程控制参数调整实时监控焊机参数并根据焊接情况及时调整电流、电压、焊速等参数。焊接路径根据工件形状和焊缝位置选择合理的焊接顺序和路径，避免变形。焊接夹具合理设计并使用焊接夹具,确保工件固定稳定,减小变形。焊接冷却控制焊缝冷却速度,调整焊缝预热温度,降低残余应力。焊接后处理1应力消除通过热处理降低残余应力2表面修整去除焊缝上的焊渣和毛刺3防腐防护涂覆防腐涂料保护焊接件焊接后处理是确保焊接质量的重要步骤。通过应力消除、表面修整和防腐防护等措施,可以有效降低焊接残余应力、美化焊接外观和提高焊接件的使用寿命。这些处理技术需要根据焊接件的用途和使用环境进行选择和实施。焊接质量检查1外观检查检查焊缝形状、尺寸、表面质量是否符合标准要求。2理化检测对焊缝材料进行硬度、化学成分等指标的检测。3无损检测采用探伤、X射线等方法对焊缝内部缺陷进行检查。4力学性能测试通过拉伸、弯曲等试验评估焊缝的力学强度。焊接质量问题及解决措施焊接缺陷问题焊接过程中可能出现的常见问题包括孔洞、裂缝、气孔、未熔合等,这些都会影响焊接质量和产品使用安全。焊接后变形问题由于焊接产生的热应力,焊接件很容易出现挠曲、收缩等变形,需要采取相应的预防措施。焊接残余应力问题焊接过程中会产生局部的残余应力,这可能导致焊接件开裂或变形,需要采取应力释放措施。焊接工艺参数问题如焊接电流、焊接速度、预热温度等参数的选择不当也会影响焊接质量,需要根据实际情况进行调整。焊接成形案例分析我们来分析一个典型的焊接成形案例。该案例涉及制造一个复杂的金属外壳,要求高度精确的尺寸和光洁度。在焊接过程中,仔细控制了焊接参数、夹具设计和焊接顺序,有效地管理了变形和残余应力,最终产品达到了客户的严格要求。通过对该案例的深入分析,我们总结出了一些关键的焊接成形控制措施,为后续的复杂制造提供了有价值的经验。总结与展望总结通过本课程的学习，我们深入了解了焊接成形工艺的定义、特点和分类。掌握了拼焊成形、卷焊成形等主要成形工艺，以及焊接变形、焊接应力的产生原因及预防措施。展望随着制造业的不断发展，焊接成形工艺将