山大焊接物理冶金PPT
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第10讲焊接冶金学(3).pptx
❖ 其中对焊接质量影响最大的是N2、H2、O2、 CO2和H2O等，必须加以控制。
30
3
1.气体的来源与产生 ⑴ 气体的来源
焊接区内气体来源于：
焊接材料：如焊条的药皮、焊剂和药芯中的造 气剂、高价氧化物和水分等
热源周围的空气 焊条（丝）和焊件表面存在铁皮、铁锈、油漆
和吸附水等 母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体
30
4
⑵ 气体的产生
焊接区内的气体除了外界侵入或人为直接输入 气体外，一般都是通过如下物化反应产生：
① 有机物的分解和燃烧 如焊条药皮中常用的淀粉、纤维素、糊精等有 机物作通气剂和增塑剂，受热后将发生热氧化分解 反应，产生CO、CO2、 H2和水气等气体。
30
5
② 碳酸盐和高阶氧化物的分解
在焊接冶金中常使用碳酸盐，如CaCO3、 MgCO3等，用来造气和造渣，也有利于稳定电弧。 当加热超过一定温度时，就开始发生分解，产上 CO2气体。
30
9
2. 气体分解 焊接区内的气体是以分子、原子及离子等状
态存在，一般以分子状态存在的气体须先分解成原 子或离子后才能溶解到金属中。
30
10
在焊接冶金中常见的气体有简单气体和复杂气 体两类：
简单气体：由同种原子组成分子的气体，如 N2、H2和O2等，多为双原子气体；
复杂气体：由不同原子组成分子的气体，如 CO2和H2O等。
量很少，因而气相的氧化性也很小。
30
14
⑵ 各种气体的分子、原子和离子在焊接区内的分 布与温度有关。
电弧的温度无论是轴向或径向分布都不均匀， 所以它们在电弧中的分布也是不个均匀的。由于 测试上的困难，日前尚未了解其分布规律。
30
15
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1.气体的来源与产生 ⑴ 气体的来源
焊接区内气体来源于：
焊接材料：如焊条的药皮、焊剂和药芯中的造 气剂、高价氧化物和水分等
热源周围的空气 焊条（丝）和焊件表面存在铁皮、铁锈、油漆
和吸附水等 母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体
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⑵ 气体的产生
焊接区内的气体除了外界侵入或人为直接输入 气体外，一般都是通过如下物化反应产生：
① 有机物的分解和燃烧 如焊条药皮中常用的淀粉、纤维素、糊精等有 机物作通气剂和增塑剂，受热后将发生热氧化分解 反应，产生CO、CO2、 H2和水气等气体。
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5
② 碳酸盐和高阶氧化物的分解
在焊接冶金中常使用碳酸盐，如CaCO3、 MgCO3等，用来造气和造渣，也有利于稳定电弧。 当加热超过一定温度时，就开始发生分解，产上 CO2气体。
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2. 气体分解 焊接区内的气体是以分子、原子及离子等状
态存在，一般以分子状态存在的气体须先分解成原 子或离子后才能溶解到金属中。
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在焊接冶金中常见的气体有简单气体和复杂气 体两类：
简单气体：由同种原子组成分子的气体，如 N2、H2和O2等，多为双原子气体；
复杂气体：由不同原子组成分子的气体，如 CO2和H2O等。
量很少，因而气相的氧化性也很小。
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⑵ 各种气体的分子、原子和离子在焊接区内的分 布与温度有关。
电弧的温度无论是轴向或径向分布都不均匀， 所以它们在电弧中的分布也是不个均匀的。由于 测试上的困难，日前尚未了解其分布规律。
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山大焊接物理冶金课件1接头的形成
电弧示意图 Part II 焊接化学冶金
§1.1 电弧的基本概念
分区：沿电弧方向电场强 度分布不均匀,分为三个 区域: 阴极区、阳极区和 弧柱区。
(1)阴极、阳极区尺寸很 小，约为10-2-10-6 cm
(2)电场分布的不均匀性 表明电弧电阻的非线性。
Part II 焊接化学冶金
§1.2 电弧的产热
gM gC gD 1 gD
gM gC
gM gC
药皮中金属添加剂可以减少焊芯金属的损失。
Part II 焊接化学冶金
§2.5 焊条的熔化
焊条的瞬时熔化速度取决于两方面 的因素：一是电弧在焊芯或焊丝端部析 出的热能，另一个就是通过熔滴传递到 焊芯或焊丝内的能量。前者越大，瞬时 熔化速度越快；反之，越慢。后者越大 ，瞬时熔化速度越慢，反之，越快。
焊条的加热主要靠电弧热，电弧用于加热和熔化焊
条的功率Qe为：Qe＝ηeUI。式中: ηe、U、I分别为焊
条加热有效系数、电压和电流。 焊条加热有效系数取决于焊接规范、电流极性、药
皮成分和焊芯金属的过渡形态。焊丝: ηe＝0.31~0.35; 焊条:ηe＝0.2~0.27。
Qe中有一部分能量用于熔化药皮、焊芯端部液态金
Variation with time
t: 20 ms, Max. temperature: 19600 K
MAG电弧温度分布(SUS304不锈钢)
Part II 焊接化学冶金
§1.4 电弧的能量密度
三、能量密度
采用某热源加热工件时, 单位面积上的有效热 功率, 单位为：W/cm2。 ✓ 同一工艺在不同的位置 上的能量密度也不同;
Part II 焊接化学冶金
3、熔滴过渡
3.1 熔滴过渡的定义、意义 3.2 熔滴上的作用力 3.3 熔滴过渡的主要形式 3.4 熔滴的特征参数
焊接冶金原理02焊接热过程课件2
2.2焊接温度场
2.2.4焊接温度场的有限单元法 1、温度场有限单元法理论基础（略）
➢ 有限差分法无论是在空间还是时间上均采用插商的方法迭代求取 不同时间与不同位置的节点温度值；而有限单元法是通过整体的 观点利用变分原理求取空间上某一时刻的所有节点温度值，而温 度场随时间的变化采用差分法迭代求解。
➢ 有限差分法不含有网格内部的温度信息，仅求取节点温度；而有 限元法通过插值函数能够比较精确地反应单元内部任意一点的温 度信息；
3、高温停留时间
➢高温持续时间可以是相变温度停留时间； ➢分为加热过程的停留时间t’和冷却过程的停留时间t’’。
4、冷却速度
➢ 冷却速度是决定热影响区组织性能最重要的参数之一； ➢ 常采用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响区组织性能的变
化，如采用800~500℃的冷却时间t8/5，800~300℃的冷却时间t8/3 和从缝值温度Tm冷却至100℃的冷却时间t100等
焊缝边界t8/5与线能量E之间的关系
峰值温度TP与线能量E及T0的关系
3、预热温度的影响
2.4 焊接热循环
焊缝边界附近热循环曲线特性与E及T0的关系
4、接头尺寸形状的影响
2.4 焊接热循环
接头尺寸形状对t8/5的影响
5、焊道长度的影响
2.4 焊接热循环
焊道长度对瞬时冷却速度ωc的影响 （E=19kJ/cm）
1、浮力
熔池内部浮力对流原理示意图
采用计算的方法可以对铝合 金定点熔池的浮力对流进行 大概估计： ➢ 液体金属沿着熔池轴线向
上流动，沿着熔池边界向 下流动； ➢ 最大速度是沿着熔池轴向 的，大约2cm/s； ➢ 由于加热熔化时金属膨胀， 熔池表面比工件表面略高。
2.3焊接对流传热
2.2.4焊接温度场的有限单元法 1、温度场有限单元法理论基础（略）
➢ 有限差分法无论是在空间还是时间上均采用插商的方法迭代求取 不同时间与不同位置的节点温度值；而有限单元法是通过整体的 观点利用变分原理求取空间上某一时刻的所有节点温度值，而温 度场随时间的变化采用差分法迭代求解。
➢ 有限差分法不含有网格内部的温度信息，仅求取节点温度；而有 限元法通过插值函数能够比较精确地反应单元内部任意一点的温 度信息；
3、高温停留时间
➢高温持续时间可以是相变温度停留时间； ➢分为加热过程的停留时间t’和冷却过程的停留时间t’’。
4、冷却速度
➢ 冷却速度是决定热影响区组织性能最重要的参数之一； ➢ 常采用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响区组织性能的变
化，如采用800~500℃的冷却时间t8/5，800~300℃的冷却时间t8/3 和从缝值温度Tm冷却至100℃的冷却时间t100等
焊缝边界t8/5与线能量E之间的关系
峰值温度TP与线能量E及T0的关系
3、预热温度的影响
2.4 焊接热循环
焊缝边界附近热循环曲线特性与E及T0的关系
4、接头尺寸形状的影响
2.4 焊接热循环
接头尺寸形状对t8/5的影响
5、焊道长度的影响
2.4 焊接热循环
焊道长度对瞬时冷却速度ωc的影响 （E=19kJ/cm）
1、浮力
熔池内部浮力对流原理示意图
采用计算的方法可以对铝合 金定点熔池的浮力对流进行 大概估计： ➢ 液体金属沿着熔池轴线向
上流动，沿着熔池边界向 下流动； ➢ 最大速度是沿着熔池轴向 的，大约2cm/s； ➢ 由于加热熔化时金属膨胀， 熔池表面比工件表面略高。
2.3焊接对流传热
第三章焊接过程中的冶金反应原理PPT课件
采用冶金方法对液态金属进行脱氮、脱氧、脱氢等除气 处理，是降低金属中气体含量的有效方法。
合金元素含量wMe /% 氮在二元系铁合金中的溶解度（1600℃）
23
三、氧化性气体对金属的氧化
主要讨论O2、CO2、H2O等气体对金属的氧化。
1、金属氧化还原方向的判据 2、氧化性气体对金属的氧化
24
1、金属氧化还原方向的判据
在由金属、金属氧化物和氧化性气体组成的系统中，采 用金属氧化物的分解压 Po2作为金属是否被氧化的判据。
（2）氢主要来源于水分，包括原材料（母材、焊接材料 等）本身含有的水分、材料表面吸附的水分以及铁锈或 氧化膜中的结晶水、化合水等。材料内的碳氢化合物和 材料表面的油污等也是氢的重要来源。 限制措施：焊材存放中防吸潮、焊前烘干和去除杂质 和油污。
35
✓ 限制气体的来源
（3） 氧主要来源于焊材或矿石，在焊接要求比较 高的合金钢和活泼金属时，应尽量选用不含氧或氧 含量少的焊接材料，如采用高纯度的惰性保护气体， 采用低氧或无氧的焊条、焊剂等。
5.92 62.72 31.36
31.36 ×10-2
P’O2 [FeO]max /×101.325kPa
3.81 ×10-9
1.08 ×10-7
1.35 ×10-6
5.3 ×10-5
－
－
－
纯CO2高温分解得到的平衡气相成分和气相中氧的分压 { Po2 }
随温度升高，气相中氧分压增大，氧化性增加。
温度高于铁的熔点以后， {Po2}远大于P'o2 高温下CO2对液态铁和其他许多金属来说均为活泼的氧化剂29。
30
✓ H2O对金属的氧化
H2O 气与 Fe 的反应式为： H2O气＋[ Fe ] ＝ [ FeO ] ＋ H2
合金元素含量wMe /% 氮在二元系铁合金中的溶解度（1600℃）
23
三、氧化性气体对金属的氧化
主要讨论O2、CO2、H2O等气体对金属的氧化。
1、金属氧化还原方向的判据 2、氧化性气体对金属的氧化
24
1、金属氧化还原方向的判据
在由金属、金属氧化物和氧化性气体组成的系统中，采 用金属氧化物的分解压 Po2作为金属是否被氧化的判据。
（2）氢主要来源于水分，包括原材料（母材、焊接材料 等）本身含有的水分、材料表面吸附的水分以及铁锈或 氧化膜中的结晶水、化合水等。材料内的碳氢化合物和 材料表面的油污等也是氢的重要来源。 限制措施：焊材存放中防吸潮、焊前烘干和去除杂质 和油污。
35
✓ 限制气体的来源
（3） 氧主要来源于焊材或矿石，在焊接要求比较 高的合金钢和活泼金属时，应尽量选用不含氧或氧 含量少的焊接材料，如采用高纯度的惰性保护气体， 采用低氧或无氧的焊条、焊剂等。
5.92 62.72 31.36
31.36 ×10-2
P’O2 [FeO]max /×101.325kPa
3.81 ×10-9
1.08 ×10-7
1.35 ×10-6
5.3 ×10-5
－
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纯CO2高温分解得到的平衡气相成分和气相中氧的分压 { Po2 }
随温度升高，气相中氧分压增大，氧化性增加。
温度高于铁的熔点以后， {Po2}远大于P'o2 高温下CO2对液态铁和其他许多金属来说均为活泼的氧化剂29。
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✓ H2O对金属的氧化
H2O 气与 Fe 的反应式为： H2O气＋[ Fe ] ＝ [ FeO ] ＋ H2
焊接电弧及冶金知识(PPT125页)
2.焊接电弧
8)焊缝接头形式
焊接电弧及冶金
<1>焊接接头的组成
焊接接头由焊缝金属、熔合区、热影响区组成
熔焊焊接接头的组成
对接接头的断面图
搭接接头的断面图
2.焊接电弧
焊缝 熔合区 热影响区 母材区
焊接电弧及冶金
低
合
金
焊趾 结
构
焊根
钢 焊
接
接
头
宏
观
形
貌
2.焊接电弧
<2>焊接接头的基本形式
焊接电弧及冶金
手
直
弧
流
焊
电
机 弧焊整流器(ZXG-300)
焊接电弧及冶金
按 照 电 流 性 质
2.焊接电弧
6)电弧热效率
焊接电弧的热 效率就是电弧 中用于熔化焊 条与焊件的功 率与整个电弧 功率的比率。
焊接电弧及冶金
பைடு நூலகம்
2.焊接电弧
焊接电弧及冶金
7）电弧偏吹
• 电弧轴线偏离焊条轴线方向的现象，称它为电弧的偏吹。
• < 1>焊接电弧产生偏吹的原因
对接焊缝的典型坡口形式
13 38 3 26 20 60
12 60
12
2.焊接电弧
焊接电弧及冶金
②T形接头
一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的 接头，称为T形接头 。
T形接头是典型的电弧焊接头，能承受各种方向的力和 力矩，这类接头应避免采用单面角焊缝，因为这种接 头的根部有很深的缺口，其承载能力低，用于船体。
过
渡 的
电磁力
作 用
斑点压力
力
气体的吹力
焊接物理冶金 概论PPT学习教案
第 二 类 边 界 条件： 给出通 过物体 表面的 比热流 随时间 的变化 关系 第 三 类 边 界 条件： 给出物 体周围 介质温 度以及 物体表 面与周 围介质 的换热 系数
Tw f (t)
T qx, y, z, t
n
第 三 类 边 界 条件最 为常见 。
T ＝
n
Tw
Tf
第9页/共38页
0.2 3 4E
点 热 源 （ 厚 板）
Tm T0 cR 2
E = IU/v
0.242E
线 热 源 （ 薄 板）
Tm T0 cy
当焊接热输入E一定，焊件上某点离开热源轴心距离越 远，最高温度Ｔm越低；而对焊件上某一定点，随着热 输入E 的提高，其Ｔm增高，焊接热影响区的宽度增大。 峰值温度的高低还受预热温度与焊件热物理性质的影响
焊接温度场的一般特征
移动热源焊接过程中，焊件上各点温度随时间 及空间而变化（不稳定温度场），但经过一段 时间后，达到准稳定状态（移动热源周围的温 度场不随时间改变）。
若建立与热源移动速度相 同并取热源作用点为坐标原 点的动坐标系，则动坐标系 中各点的温度不随时间而变
第14页/共38页
为了研究方便，一般按照焊件 的几何特征将焊件温度场简化 为三种类型。
异种钢接头的有限元模型
第24页/共38页
第25页/共38页
2 焊接热循环
研究焊接热循环的 意义
焊接热循环的特征 参数 第26页/共38页
研究焊接热循环的意义
在焊接热源的作用下，焊件上某 点的温度随时间的变化过程称为 焊接热循环。
焊接热循环反映了热源对焊件金属的热作用。焊件 上距离热源不同的点，所经历的热循环不同，从而 发生不同的组织与性能变化。
《焊接冶金学——基本原理》教学课件 第七章
裂纹:一类是与液态薄膜有关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅰ区,位于固相线TS
附近;第二类是与液态薄膜无关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅱ区,位于奥氏体
再结晶温度TR附近。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(1)结晶裂纹 产生在焊缝中,是在结晶过程中形成的。结晶裂纹主要 产生在单相奥氏体钢、镍基合金、铝合金,以及含杂质较多的碳钢和低合 金钢中。
(2)高温液化裂纹 产生在近缝区或多层焊的层间,是由于母材含有较 多的低熔点共晶,在焊接热源的高温作用下晶间被重新熔化,在拉应力作用 下沿奥氏体晶界发生的开裂现象。图7-4所示为因科镍合金大刚度拘束试 板根部产生的高温液化裂纹
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(3)多边化裂纹 产生在焊缝或热影响区,是当温度降到固相线稍下的 高温区形成的。它是由于在较高的温度和一定的应力条件下,晶格缺陷(位 错和空位)迁移和聚集,形成二次边界,即所谓“多边化边界”。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2 形成焊接热裂纹的“脆 性温度区间”示意图
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2所示为温度对延性影响的示意图,可见存在延性最低的温度区间, 这个温度区间即为易于促使产生焊接热裂纹的所谓“脆性温度区间”。由 图7-2可见,有两个延性较低的温度区间,与此相对应,可以见到两类焊接热
焊接冶金学基本原理
目录
7.1 焊接裂纹的危害及分类 7.2 焊接热裂纹 7.3 焊接冷裂纹 7.4 再热裂纹
目录
7.5 层状撕裂 7.6 应力腐蚀裂纹 7.7 焊接裂纹诊断的一般方法
引言
焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下,材料的原子结合 遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙。焊接裂纹具有尖锐的缺口和长宽比 大的特征。近年来随着机械、能源、交通、石油化工等工业部门的发展, 各种焊接结构也日趋大型化、高参数化,有的焊接结构还需要在高温、深 冷以及强腐蚀介质等恶劣环境下工作。各种低合金高强度钢,以及低温、 耐热、耐蚀、抗氢等专用钢得到广泛应用。焊接裂纹正是这些焊接结构生 产中经常遇到的一种危害最严重的焊接缺欠,常发生于焊缝和热影响区。 焊接裂纹直接影响焊接部件及焊接结构的质量与安全性,甚至能造成灾难 性事故。因此,控制焊接裂纹就成了焊接技术中急需解决的首要课题。
附近;第二类是与液态薄膜无关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅱ区,位于奥氏体
再结晶温度TR附近。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(1)结晶裂纹 产生在焊缝中,是在结晶过程中形成的。结晶裂纹主要 产生在单相奥氏体钢、镍基合金、铝合金,以及含杂质较多的碳钢和低合 金钢中。
(2)高温液化裂纹 产生在近缝区或多层焊的层间,是由于母材含有较 多的低熔点共晶,在焊接热源的高温作用下晶间被重新熔化,在拉应力作用 下沿奥氏体晶界发生的开裂现象。图7-4所示为因科镍合金大刚度拘束试 板根部产生的高温液化裂纹
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(3)多边化裂纹 产生在焊缝或热影响区,是当温度降到固相线稍下的 高温区形成的。它是由于在较高的温度和一定的应力条件下,晶格缺陷(位 错和空位)迁移和聚集,形成二次边界,即所谓“多边化边界”。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2 形成焊接热裂纹的“脆 性温度区间”示意图
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2所示为温度对延性影响的示意图,可见存在延性最低的温度区间, 这个温度区间即为易于促使产生焊接热裂纹的所谓“脆性温度区间”。由 图7-2可见,有两个延性较低的温度区间,与此相对应,可以见到两类焊接热
焊接冶金学基本原理
目录
7.1 焊接裂纹的危害及分类 7.2 焊接热裂纹 7.3 焊接冷裂纹 7.4 再热裂纹
目录
7.5 层状撕裂 7.6 应力腐蚀裂纹 7.7 焊接裂纹诊断的一般方法
引言
焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下,材料的原子结合 遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙。焊接裂纹具有尖锐的缺口和长宽比 大的特征。近年来随着机械、能源、交通、石油化工等工业部门的发展, 各种焊接结构也日趋大型化、高参数化,有的焊接结构还需要在高温、深 冷以及强腐蚀介质等恶劣环境下工作。各种低合金高强度钢,以及低温、 耐热、耐蚀、抗氢等专用钢得到广泛应用。焊接裂纹正是这些焊接结构生 产中经常遇到的一种危害最严重的焊接缺欠,常发生于焊缝和热影响区。 焊接裂纹直接影响焊接部件及焊接结构的质量与安全性,甚至能造成灾难 性事故。因此,控制焊接裂纹就成了焊接技术中急需解决的首要课题。
第14讲焊接冶金学(7)PPT课件
⑸ 药皮的质量系数Kb
在焊条药皮中合金剂含量相同情况下，Kb
增加，过渡系数减小。 一般认为随着药皮厚度增加，合金剂进入
金属所经路程增大，从而使氧化和残留损失 加大。
22
⑹ 焊接方法 不同焊接方法因对焊接区保护的方式以及
所用保护介质各不相同，即使用含有同样合 金元素的填充金属，其过渡系数也各不相同， 见下表。
26
熔池凝固时S容易偏析，以 低熔点共晶Fe＋FeS(熔点约 985℃)或FeS＋FeO (熔点约 940℃)的形式呈片状或链状 分布于晶界，增加焊缝金 属结晶裂纹的倾向，降低 冲击韧度和抗腐蚀性。
图 Fe＋FeS相图
一般情况下通过药皮过渡的过渡系数较小 ，而通过焊
丝过渡时过渡系数较大。
15
3.5.3 影响过渡系数的因素 焊接过程合金元素主要损失于：
蒸发、氧化和残留在熔渣中 只要减少这方面的损失，就能提高其过渡系数。
16
⑴ 合金元素的物理化学性质 沸点：越低，焊接时的蒸发损失就越大，其过渡系 数就越小，例如Mn的沸点仅2027℃，在焊接时极 易蒸发，故其过渡系数小。
第三章 焊接冶金学
第14讲
1
上讲回顾
❖ 活性熔渣对金属的氧化 ❖ 焊件表面氧化物对金属的氧化 ❖ 氧对焊接质量的影响 ❖ 焊缝金属的脱氧
2
3.5 焊缝金属的合金化
3.5.1 合金化的目的及方式 合金过渡是把所需的合金元素通过焊接材料过渡
到焊缝金属(或堆焊金属)中去的过程，又称焊缝金 属合金化。
3
例如：在碱性药皮中加入Al和Ti，可提高Si和 Mn的过渡系数。
18
⑵ 合金元素的含量 试验表明，随着药皮或焊剂中合金元素含量的增
加，其过渡系数逐渐增加，最后趋于一个定值。
《焊接幻灯片》课件
实例二：厚板焊接
总结词
高强度、稳定性好
详细描述
厚板焊接通常用于连接厚型金属板材，如船舶、桥梁和建筑结构等。由于其高强 度和良好的稳定性，厚板焊接能够确保大型结构的安全性和可靠性。
实例三：管道焊接
总结词
密封性好、耐压强度高
详细描述
管道焊接广泛应用于石油、化工和天然气等领域，要求焊接接头具有良好的密封性和耐压强度。通过 合理的焊接工艺和质量控制，管道焊接能够确保输送介质的安全和稳定。
焊接材料的保管
应分类存放，避免混放和 污染，并定期进行检查和 维护。
焊接材料的领用
应按照先入先出的原则领 用，确保焊接材料的质量 和安全。
03
焊接工艺与技巧
焊接工艺流程
01
焊接工艺分类
根据材料类型、焊接要求和焊接条件，将焊接工艺分为熔化焊、压力焊
和钎焊等类型。
02 03
焊接工艺流程
熔化焊主要包括准备、装配、焊接和检验等步骤；压力焊主要包括准备 、装配、焊接、后处理和检验等步骤；钎焊主要包括准备、装配、焊接 和后处理等步骤。
《焊接幻灯片》ppt课件
contents
目录
• 焊接基础知识 • 焊接材料与工具 • 焊接工艺与技巧 • 焊接安全与防护 • 焊接实例与案例分析
01
焊接基础知识
焊接的定义与原理
焊接定义
焊接是通过加热或加压，或两者 并用，使两个分离的物体产生原 子间相互扩散和联结，形成一个 整体的工艺过程。
焊接原理
用于电弧焊接，包括交 流弧焊机、直流弧焊机
、逆变弧焊机等。
焊接夹具
用于固定焊接工件，确 保焊接过程中工件不发
生移动。
焊接割炬
用于切割和预热金属， 有割嘴和喷嘴等附件。
山大焊接物理冶金PPT
提。
时还需要考虑生产效率和经济性等因素。
焊接缺陷的形成与防止
焊接缺陷是指在焊接过程中或焊接后出现 的各种不符合设计要求或技术标准的问题 ，如裂纹、气孔、夹渣、未熔合等。
为了防止焊接缺陷的产生，需要采取一系列 措施，如提高材料质量、加强工件加工和装 配质量的控制、选择合理的焊接工艺参数等 。
焊接缺陷的形成与多种因素有关，如 材料质量、加工精度、装配质量、焊 接工艺参数等。
焊接结构的使用性能与安全评定
01
焊接结构是指通过焊接方法连接而成的结构件，广泛应用于机械、建筑、船舶 、化工等领域。
02
焊接结构的使用性能是指其承受载荷的能力、工作稳定性和耐久性等方面，这 些性能需要通过试验和计算进行评价。
03
安全评定是指对焊接结构的承载能力进行评估，以确保其在正常工作条件下能 够安全可靠地工作。安全评定需要考虑多种因素，如载荷大小和分布、材料特 性、结构形式和尺寸等。
焊接结构的安全评定与寿命预测
焊接结构的完整性评估
通过无损检测、力学性能试验等方法对焊接结构的完整性进行评 估，确保其安全可靠。
寿命预测与可靠性分析
基于焊接接头的疲劳性能、断裂力学等理论，对焊接结构的寿命进 行预测和可靠性分析。
环境因素对焊接结构的影响
研究环境因素（如温度、湿度、腐蚀等）对焊接结构的影响，为其 在各种环境下的安全使用提供保障。
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焊接物理冶金的重要性
提高焊接质量
通过深入理解焊接过程中的物理 和化学现象，可以更好地控制焊 接质量，减少焊接缺陷，提高结
构的可靠性和安全性。
促进新材料的应用
焊接物理冶金为新材料的应用提供 了理论基础和技术支持，有助于推 动新材料在工程领域的发展。
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焊接技术的主体内容：
涵盖熔化焊接、钎焊和固相焊接几部分。
Part I 焊接的基本概念
2 焊接的分类——熔化焊
熔化焊——液相焊 钎焊——液固相焊
固 相 焊
压力焊——固相焊
Part I 焊接的基本概念
2 焊接的分类——熔化焊
熔化焊：是指焊接过程中，对于紧密贴在一
起的被焊工件，将焊接接头加热至熔化状态，
22/11 12
26/11 12
19/11 13 3/12 6/12 13 14
)
10/12 14
材料成型基础
Part I
焊接基本概念
焊接的基本概念
1、 焊接的定义及特点 2、 焊接技术的发展 3、 焊接的分类
4、 焊接应用
5、 焊接专业及其研究领域
1 焊接的定义及特点
连接技术的历史与发展
连接技术是伴随着材料的应用而产生的。 在人类还只能使用天然材料时，就产生了 捆绑、镶嵌、缝纫等连接技术。 当人类可以制造材料后，现代意义上的连 接技术就开始萌生了。 除机械方法以外，钎焊或许是最古老的连 接金属的技术。 焊接技术属于连接技术的范畴
Part I 焊接的基本概念
2 焊接的分类——压力焊
压力焊
焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加 锻 扩 摩 搅 高 电 电 冷 超 爆 接 散 擦 拌 频 阻 阻 压 声 炸 热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定 焊 焊 摩 电 点 对 焊 波 焊 擦 阻 、 焊 焊 的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的 焊 焊 缝 焊 焊接接头，如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊 等就是这种类型的压力焊方法。二是不进行加 热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力， 借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相 互接近而获得牢固的压挤接头，这种压力焊的 方法有冷压焊、爆炸焊等
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
使d达到(3~5)×10-8cm的条件：
a. 两块金属件要接触；
b. 要有足够高的能量。
实现的方法：
a.加热 b.加压 熔焊 压焊
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
焊接的特点——优点：
1）连接性能好，密封性好，承压能力高 ； 2）省料，重量轻，成本低； 3）加工装配工序简单，生产周期短 ； 4）易于实现机械化和自动化。
Torch brazing( soldering)
盐 浴 钎 焊
Part I 焊接的基本概念
电 弧 钎 焊
2 焊接的分类——压力焊
压力焊：典型的固相焊接方法，利用压力使待 焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待 焊接部位的温度升高，通过调节温度、压力和 时间，使待焊表面充分进行扩散而实现原子间 结合，形成焊接接头的方法。
课程的主要内容
1、 焊接的基本概念
1×3学时
2、 焊接化学冶金
3×3学时（Ch7、8、9）
3、 焊接热影响区组织与性能
2×3学时（Ch10） 3×3学时（Ch11）
4、焊接缺陷及控制
课程的授课计划
时间 周次 课次 12/11 10 15/11 11 19/11 11 1 焊接的基本概念 1 气相对液态金属的作用（Ch7） 1 液态金属与熔渣的相互作用 （Ch8） 机 械 1 液态金属的净化 （Ch9） 工 业 2 焊接热影响区组织与性能（Ch10） 出 版 社 3 焊接缺陷及控制（Ch11） 教 材 、 焊 接 冶 金 学 ( 内容 参考书
Part I 焊接的基本概念
Arc brazing 电 子 束 钎 焊
Electron beam brazing 激 光 钎 焊
Laser brazing
2 焊接的分类——钎焊
钎焊
Saltbath dip brazing 炉 中 钎 焊
Furnace brazing 感 应 钎 焊
Induction brazing 火 焰 钎 焊
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
材料连接的方法 及其基本特征
连接技术已经出现了多种方法： 捆绑、镶嵌、焊接、铆接、粘接 连接过程中涉及到的能量类型： 光、电、声、化学、机械 结合性质： 机械结合、化学结合和材质结合 焊接方法处于绝对主导地位 过程最复杂、发展最迅速 应用最广泛
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
焊接的定义：
被焊工件(同材质或者不同材质)通过加热或 加压(或两者并用), 采用或不用填充金属, 使被焊 工件达到原子间结合而形成永久性连接的工艺 过程。
金属焊接的条件：
只有两块金属的距离d达到（3~5）×10-10m时， 金属原子之间便形成了金属键，实现焊接。
在温度场、重力等的作用下，在不加压力条
件下，两个工件熔融的液态金属混合，待温
度降低后将两被焊工件牢固地凝结在一起，
完成焊接的方法。
Part I 焊接的基本概念
复 合 热 源 焊
Hybrid welding Laser beam welding 激 光 焊
Electroslag welding Thermit welding 熔化焊 Air-acetylene welding 气焊 Oxy-acetylene welding Oxy-hydrogen welding 等 离 子 弧 焊 Plasma arc welding Atomic hydrogen welding Argon tungsten arc welding 电弧焊 Stud welding Shielded metal arc welding 熔化极 Submerged arc welding, Argon arc welding (or MIG) CO2 CO2 arc welding( or MAG) 电 弧 焊 惰 性 气 体 保 护 电 弧 焊 埋 弧 焊 焊 条 电 弧 焊 螺 柱 焊 钨 极 氩 弧 焊 原 子 氢 焊 氧 氢 焊 氧 乙 炔 焊 空 气 乙 炔 焊 铝 热 焊
2 焊接的分类——熔化焊
GMAW or MIG/MAG
GTAW or TIG
非熔化极
高能束焊接
Electron beam welding 电 渣 焊
Part I 焊接的基本概念Fra bibliotek电 子 束 焊
2 焊接的分类——钎焊
钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为 钎料），经加热熔化后，利用液态钎料润湿 母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实 现连接的焊接方法。
焊接的特点——缺点：
1）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便 ；
2）焊接接头的组织和性能发生变化，往往是变坏； 3）要产生焊接残余应力和焊接变形；
4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
焊接与机械连接（如铆接）和粘接的差异：
被焊接的材料不仅在宏观上建立了永久性 的联系，而且在微观上建立了组织之间的内在 联系。
涵盖熔化焊接、钎焊和固相焊接几部分。
Part I 焊接的基本概念
2 焊接的分类——熔化焊
熔化焊——液相焊 钎焊——液固相焊
固 相 焊
压力焊——固相焊
Part I 焊接的基本概念
2 焊接的分类——熔化焊
熔化焊：是指焊接过程中，对于紧密贴在一
起的被焊工件，将焊接接头加热至熔化状态，
22/11 12
26/11 12
19/11 13 3/12 6/12 13 14
)
10/12 14
材料成型基础
Part I
焊接基本概念
焊接的基本概念
1、 焊接的定义及特点 2、 焊接技术的发展 3、 焊接的分类
4、 焊接应用
5、 焊接专业及其研究领域
1 焊接的定义及特点
连接技术的历史与发展
连接技术是伴随着材料的应用而产生的。 在人类还只能使用天然材料时，就产生了 捆绑、镶嵌、缝纫等连接技术。 当人类可以制造材料后，现代意义上的连 接技术就开始萌生了。 除机械方法以外，钎焊或许是最古老的连 接金属的技术。 焊接技术属于连接技术的范畴
Part I 焊接的基本概念
2 焊接的分类——压力焊
压力焊
焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加 锻 扩 摩 搅 高 电 电 冷 超 爆 接 散 擦 拌 频 阻 阻 压 声 炸 热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定 焊 焊 摩 电 点 对 焊 波 焊 擦 阻 、 焊 焊 的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的 焊 焊 缝 焊 焊接接头，如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊 等就是这种类型的压力焊方法。二是不进行加 热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力， 借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相 互接近而获得牢固的压挤接头，这种压力焊的 方法有冷压焊、爆炸焊等
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
使d达到(3~5)×10-8cm的条件：
a. 两块金属件要接触；
b. 要有足够高的能量。
实现的方法：
a.加热 b.加压 熔焊 压焊
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
焊接的特点——优点：
1）连接性能好，密封性好，承压能力高 ； 2）省料，重量轻，成本低； 3）加工装配工序简单，生产周期短 ； 4）易于实现机械化和自动化。
Torch brazing( soldering)
盐 浴 钎 焊
Part I 焊接的基本概念
电 弧 钎 焊
2 焊接的分类——压力焊
压力焊：典型的固相焊接方法，利用压力使待 焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待 焊接部位的温度升高，通过调节温度、压力和 时间，使待焊表面充分进行扩散而实现原子间 结合，形成焊接接头的方法。
课程的主要内容
1、 焊接的基本概念
1×3学时
2、 焊接化学冶金
3×3学时（Ch7、8、9）
3、 焊接热影响区组织与性能
2×3学时（Ch10） 3×3学时（Ch11）
4、焊接缺陷及控制
课程的授课计划
时间 周次 课次 12/11 10 15/11 11 19/11 11 1 焊接的基本概念 1 气相对液态金属的作用（Ch7） 1 液态金属与熔渣的相互作用 （Ch8） 机 械 1 液态金属的净化 （Ch9） 工 业 2 焊接热影响区组织与性能（Ch10） 出 版 社 3 焊接缺陷及控制（Ch11） 教 材 、 焊 接 冶 金 学 ( 内容 参考书
Part I 焊接的基本概念
Arc brazing 电 子 束 钎 焊
Electron beam brazing 激 光 钎 焊
Laser brazing
2 焊接的分类——钎焊
钎焊
Saltbath dip brazing 炉 中 钎 焊
Furnace brazing 感 应 钎 焊
Induction brazing 火 焰 钎 焊
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
材料连接的方法 及其基本特征
连接技术已经出现了多种方法： 捆绑、镶嵌、焊接、铆接、粘接 连接过程中涉及到的能量类型： 光、电、声、化学、机械 结合性质： 机械结合、化学结合和材质结合 焊接方法处于绝对主导地位 过程最复杂、发展最迅速 应用最广泛
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
焊接的定义：
被焊工件(同材质或者不同材质)通过加热或 加压(或两者并用), 采用或不用填充金属, 使被焊 工件达到原子间结合而形成永久性连接的工艺 过程。
金属焊接的条件：
只有两块金属的距离d达到（3~5）×10-10m时， 金属原子之间便形成了金属键，实现焊接。
在温度场、重力等的作用下，在不加压力条
件下，两个工件熔融的液态金属混合，待温
度降低后将两被焊工件牢固地凝结在一起，
完成焊接的方法。
Part I 焊接的基本概念
复 合 热 源 焊
Hybrid welding Laser beam welding 激 光 焊
Electroslag welding Thermit welding 熔化焊 Air-acetylene welding 气焊 Oxy-acetylene welding Oxy-hydrogen welding 等 离 子 弧 焊 Plasma arc welding Atomic hydrogen welding Argon tungsten arc welding 电弧焊 Stud welding Shielded metal arc welding 熔化极 Submerged arc welding, Argon arc welding (or MIG) CO2 CO2 arc welding( or MAG) 电 弧 焊 惰 性 气 体 保 护 电 弧 焊 埋 弧 焊 焊 条 电 弧 焊 螺 柱 焊 钨 极 氩 弧 焊 原 子 氢 焊 氧 氢 焊 氧 乙 炔 焊 空 气 乙 炔 焊 铝 热 焊
2 焊接的分类——熔化焊
GMAW or MIG/MAG
GTAW or TIG
非熔化极
高能束焊接
Electron beam welding 电 渣 焊
Part I 焊接的基本概念Fra bibliotek电 子 束 焊
2 焊接的分类——钎焊
钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为 钎料），经加热熔化后，利用液态钎料润湿 母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实 现连接的焊接方法。
焊接的特点——缺点：
1）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便 ；
2）焊接接头的组织和性能发生变化，往往是变坏； 3）要产生焊接残余应力和焊接变形；
4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。
Part I 焊接的基本概念
1 焊接的定义及特点
焊接与机械连接（如铆接）和粘接的差异：
被焊接的材料不仅在宏观上建立了永久性 的联系，而且在微观上建立了组织之间的内在 联系。