【材料】第3章 连接成形PPT课件
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第三章 连接成形
3．焊条的牌号与型号(P134附表3-5、6)
(三) 焊接成形工艺设计
1.焊缝空间位臵、接头和坡口型式
(1) 焊缝的空间位臵
平焊 横焊
焊缝空间位臵有:
• 平焊缝
• 横焊缝 • 立焊缝 • 仰焊缝
立焊
仰焊
垂直平面，水平 方向上的焊接
垂直平面，垂直 方向上的焊接
倒悬平面，水平 方向上的焊接
水平面的焊 接
粗大的过热组织。
过热区是热 影响区中性能 最差的部位。 • 塑性差
• 韧度低
• 正火区： 焊后空冷使该区内的金属相当于进行了正火
处理，获得均匀而细小的铁素体和珠光体组织。
正火区是 热影响区中力 学性能最好的 区域。
• 塑性较高 • 韧度较高
• 不完全重结晶区(部分正火区)： 部分组织转变为奥氏体，冷却后获得细小铁 素体和珠光体，部分铁素体未发生相变，固该 区域晶粒大小不均匀。
(一) 氩弧焊
氩弧焊：利用惰性气体(氩气Ar)作为保护气
体的电弧焊。高温下，氩气不与金属起化学
反应，也不溶入金属。
氩弧焊机械保护作用好，电弧稳定性好， 金属飞溅小，焊接质量高。
按所用电极的不同，氩弧焊钨极(非熔 化极)和熔化极氩弧焊两种。
(二) 焊条
1．焊条的组成与作用
• 金属焊芯：作为电极，
产生电弧，并传导焊接电 流，焊芯熔化后作为填充 金属成为焊缝的一部分。
• 药皮：压涂在焊芯表
面的涂料层，主要作用
是保证电弧稳定燃烧。
2．焊条的种类
焊条可分为酸性焊条和碱性焊条。
• 酸性焊条：熔渣中以酸性氧化物为主。焊 缝塑性和韧度不高，且焊缝中氢含量高，抗 裂性差，但酸性焊条具有良好的工艺性。 • 碱性焊条(又称低氢焊条)：药皮中以碱性氧 化物与莹石为主，并含较多铁合金，焊缝力学 性能与抗裂性好，但碱性焊条工艺性较差。
《连接成形》课件
激光焊工艺
总结词
一种利用激光光束进行焊接的方法
详细描述
激光焊工艺是利用激光光束进行焊接的方法。它通常需要一个激光器、光束传输系统和工件。激光器产生高能光 束，通过光束传输系统将光束传输到工件上，通过光束产生的热量和压力，实现连接。
摩擦焊工艺
总结词
一种利用摩擦热能进行焊接的方法
详细描述
摩擦焊工艺是利用摩擦热能进行焊接的方法。它通常需要一 个夹具、旋转轴和工件。夹具将工件固定在一起，旋转轴将 工件旋转并施加压力，通过摩擦产生的热量，实现连接。
04
连接成形的材料与设备
连接成形常用材料
金属材料
01
如不锈钢、铝合金、铜等，具有良好的导电导热性能和机械强
度。
非金属材料
02
如塑料、陶瓷、玻璃等，具有优异的绝缘性能和化学稳定性。
复合材料
03
由两种或多种材料组成，具有各组成材料的优点，如强度高、
重量轻等。
连接成形设备介绍
电阻焊机
利用电流通过电阻产生热量实现焊接，适用于金 属材料的连接。
未来连接成形技术展望
未来连接成形技术的发展将更加注重环保、高效、智能化和个性化。如激光3D打印技术等新型连接成形 技术将进一步拓展应用领域，提高生产效率和产品质量。
02
连接成形的基本原理
熔化焊接的原理
01
熔化焊接是通过加热使两个材料熔化，然后冷却凝 固后连接在一起的方法。
02
熔化焊接需要使用热源将两个材料熔化，然后通过 毛细作用或重力作用将熔化的金属相互连接。
激光焊接的原理
激光焊接是利用高能激光束照射在材料表面，使材料 熔化并快速冷却凝固，从而实现连接的方法。
激光焊接需要使用高能激光器，将激光束聚焦到材料 表面，使材料熔化并形成熔池，同时通过精确控制激
032连接成形(常用焊接方法)PPT课件
示熔敷金属主要化学成分的组成类型(铸铁)，“4”是
牌号编号，“8”表示石墨型药皮，交流、直流电源均
可使用。
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Ch3 连接成形
§2 常§1用电焊弧接焊方法
一、焊条电弧焊
（二）焊条
3．焊条的牌号与型号
焊条型号：{国家标准代号[GB5117-85]}，如E4303、 E5015、E5016等；
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Ch3 连接成形
§2 常用焊接方法
一、手工电弧焊
特点：设备简单，应用灵活方便，可全位置及各种 不规则焊缝的焊接；焊条系列完整，可以焊接大多数常 用金属材料；焊条载流能力有限（电流为20～500A）， 焊接厚度一般在3～20mm之间，生产率较低，焊接质量 很大程度上取决于焊工的操作技能；焊工需要在高温、 尘雾环境下工作，劳动条件差，强度大；手工电弧焊不 适合焊接一些活泼金属、难熔金属及低熔点金属。
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Ch3 连接成形
§2 常§1用电焊弧接焊方法
一、焊条电弧焊 （二）焊条 3．焊条的牌号与型号 焊条牌号：[行业代号]
大写拼音字母或汉字表示焊条的类别＋三位数字 ；
前两位表示焊缝金属的性能，如强度、成分等； 第三位数字表示焊条药皮的类型和焊接电源。
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Ch3 连接成形
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Ch3 连接成形
§2 常§1用电焊弧接焊方法
一、焊条电弧焊
（二）焊条
2．焊条的种类 根据熔渣化学性质的不同，焊条可分 为酸性焊条和碱性焊条。
酸性焊条： 熔渣以酸性氧化物为主，氧化性强，合金烧损大 ，焊缝的塑性和韧度低，焊缝中氢含量高，抗裂性差 ； 酸性焊条有良好的工艺性，对油、水、锈不敏感 ，交直流电源均可用，广泛用于一般结构件焊接。
金属连接成形.ppt.Convertor要点
材料加工工程系刘少平制作材料热加工基础材料科学与工程学院辽宁工程技术大学第三篇金属的连接成形第一章金属连接成形原理及途径第二章连接成形的主要工艺第三章常用金属材料的焊接第三篇金属的连接成形目录第一章连接成形原理及途径一、连接成形的本质连接成形工艺有：①可拆式连接：螺栓连接、摩擦连接②不可拆式连接：焊接、粘接、铆接其中焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。
焊接成形技术的本质在于：利用加热或加压的方法，使分离的物质通过原子间或分子间的结合，彼此接近晶格的距离（0.3～0.5nm）形成金属键并产生原子或分子间的结合力，从而成为一体的工艺方法。
§1 金属连接成形原理二、连接成形的特点与切削加工、压力加工、铸造、热处理一起构成了现代金属加工技术。
在汽车、船舶、飞机、航天、石油化工、桥梁、建筑、交通、电力电子等部门得到广泛的应用。
与铆接比有如下特点：1、连接性能好。
焊接接头的力学性能、耐高低温、高压性能和导电性、耐腐蚀性、耐磨性、密封性等均可达到与母材性能一致。
例，120万kW核电站锅炉，外径6400mm，壁厚200mm，高13000mm，耐压17.5MPa。
使用温度350℃，接缝不能泄漏。
应用焊接方法可制造出了满足上述要求的结构。
2、与铆接相比，结构重量轻，节约材料，制造周期短，成本低。
简化工艺，能以小拼大，被喻为神奇的“钢铁裁缝”。
3、焊接的不足之处①结构无可拆性。
②焊接时局部加热，焊接接头的组织和性能与母材相比会发生变化；焊接接头产生焊接残余应力、焊接变形和焊接裂纹等缺陷。
③焊接缺陷的隐避性，如裂纹、气孔、未熔合和未焊透、夹渣等，容易导致焊接结构的早期破坏。
如比利时大桥、采油平台、储罐等。
（一）液相焊接利用热源加热待焊部位，使之发生熔化，凝固结晶后实现原子间结合。
熔化焊属于最典型的液相焊接。
除了被连接的母材（同质或异质）、还可填加同质或非同质的填充材料。
常用的填充材料是焊条或焊丝。
§2 连接成形途径和方法一、焊接方法的分类大多数焊接方法都需要借助加热或加压。
材料成型和连接优秀课件
6.1 焊接
(1) 焊接的定义：
焊接是通过加热或加压，或两者并用， 并且用或不用填充金属，使焊件间达到原子 结合的一种加工方法。
根据上述定义，焊接最本质的特点就是 通过焊接使焊件达到了原子结合，从而将原 来分开的物体构成了一个整体，这是任何其 它连接形式所不具备的。
(2) 焊接方法分类
• 常用的焊接方法分为以下三类：
电弧焊
气焊
手弧焊
埋弧焊
熔焊
气体 保护焊
电渣焊
CO2气体 保护焊
氩弧焊
焊接
压焊 （固相焊）
钎焊
等离子 弧焊
电阻焊
电焊
缝焊
氢原子焊
对焊
焊接方法分类示意图
摩擦焊 超声波焊
(3) 焊接的优缺点 优点
1) 构造合理，应力集中系数小，接头连接效率高，对 接接头可达100％，而铆接很难达到70％。
2) 简化结构，减轻自重 由于焊接的强度较高，在同样 承载条件下，可更轻、更薄，对交通运输工具来说 还可因此而节约能量。
• 喷嘴结构应尽可能使气体 以层流流出。
氩气
➢ 氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反 应，因此，氩气是一种理想的保护气体。
➢ 由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。 ➢ 氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度
可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。 ➢ 氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会
在焊接过程中，将焊件加热至熔化状态，不加 压力完成的焊接方法通称为熔焊。
熔焊的本质及特点
➢ 熔化焊的本质是小熔 池熔炼与铸造，是金 属熔化与结晶的过程。
➢ 熔池存在时间短，温 度高；冶金过程进行 不充分，氧化严重； 热影响区大。
3-0焊接成形原理课件
焊缝性能：一般不低于母材 原因： （1）焊缝金属纯度高，良好的保护； （2）焊缝金属的合金化；
第3 章
连接
2.焊接热影响区（HAZ）的组织与性能
HAZ组织特点：
（1）离焊缝距离不同，组织与性能不同；
（2）靠近熔合区的过热区，会形成粗大脆性组织；对于易淬火钢还会形 成淬硬组织：粗大、硬脆的马氏体（或马氏体+上贝氏体）组织；
影响：脆硬倾向大，熔合区存在较大的残余应力，和HAZ过热区一 起成为多数焊接冷裂纹的起裂源，是焊接接头的薄弱地带。
第3 章
连接
三、 焊接应力与变形
（一）焊接应力与变形形成原因
焊接过程中焊件受到 不均匀局部加热和冷却
焊接应力导致压力容器 焊接后在水压试验中破裂
第3 章 焊接应力与变形
焊接加热集中在焊缝区，此区温度最高，高温的焊缝和近缝区金 属受到两侧远离焊缝的未受热区域的阻碍而产生压应力，而远离焊缝 区的部位则产生拉应力。当焊缝和近缝区的压应力超过金属在该温度 下的屈服点时，便会产生压缩塑性变形（向厚度方向展宽）。图中虚 线包围的空白部分即为此压缩塑性变形量，虚线包围的阴影区部分则 分别是近缝区受压缩和两侧受拉伸的弹性变形量。 焊后冷却时，由于整体间相互制约作用，平板的端面最终将共同 缩短到比原始长度短△L′的位置，这样造成焊缝及近缝区受拉应力作 用，而其两侧受压应力作用，两应力间相互平衡。这种室温下保留下 来的焊接应力和变形，称为焊接残余应力和变形。
2)正火区
金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良好。 3)部分相变区 部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不均匀。
第3 章
连接
焊接接头组织与性能
3. 熔合区组织与性能
熔合区：粗大的淬硬组织 + 化学不均匀性 + 物理性质(导热系 ： 数和膨胀系数)的不均匀性 + 力学(屈服强度和弹性模量)的不均 匀性，这些都会在熔合区引起较大的残余应力。
第3 章
连接
2.焊接热影响区（HAZ）的组织与性能
HAZ组织特点：
（1）离焊缝距离不同，组织与性能不同；
（2）靠近熔合区的过热区，会形成粗大脆性组织；对于易淬火钢还会形 成淬硬组织：粗大、硬脆的马氏体（或马氏体+上贝氏体）组织；
影响：脆硬倾向大，熔合区存在较大的残余应力，和HAZ过热区一 起成为多数焊接冷裂纹的起裂源，是焊接接头的薄弱地带。
第3 章
连接
三、 焊接应力与变形
（一）焊接应力与变形形成原因
焊接过程中焊件受到 不均匀局部加热和冷却
焊接应力导致压力容器 焊接后在水压试验中破裂
第3 章 焊接应力与变形
焊接加热集中在焊缝区，此区温度最高，高温的焊缝和近缝区金 属受到两侧远离焊缝的未受热区域的阻碍而产生压应力，而远离焊缝 区的部位则产生拉应力。当焊缝和近缝区的压应力超过金属在该温度 下的屈服点时，便会产生压缩塑性变形（向厚度方向展宽）。图中虚 线包围的空白部分即为此压缩塑性变形量，虚线包围的阴影区部分则 分别是近缝区受压缩和两侧受拉伸的弹性变形量。 焊后冷却时，由于整体间相互制约作用，平板的端面最终将共同 缩短到比原始长度短△L′的位置，这样造成焊缝及近缝区受拉应力作 用，而其两侧受压应力作用，两应力间相互平衡。这种室温下保留下 来的焊接应力和变形，称为焊接残余应力和变形。
2)正火区
金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良好。 3)部分相变区 部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不均匀。
第3 章
连接
焊接接头组织与性能
3. 熔合区组织与性能
熔合区：粗大的淬硬组织 + 化学不均匀性 + 物理性质(导热系 ： 数和膨胀系数)的不均匀性 + 力学(屈服强度和弹性模量)的不均 匀性，这些都会在熔合区引起较大的残余应力。
连接成形概要课件
引入自动化设备
使用自动化设备可以减少人工操作，提高连接效率和质量稳定性。
05 连接成形发展趋势与挑战
新材料的应用挑战
1 2 3
高强度钢的应用
高强度钢具有较高的强度和硬度，可以显著提高 连接件的承载能力，但同时也增加了焊接过程中 裂纹、气孔等缺陷的风险。
铝合金的应用
铝合金具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但铝合 金的熔点较低，焊接过程中易产生热裂纹和气孔 。
飞机胶接案例分析
总结词
高强度、耐高温、密封性好
详细描述
飞机胶接案例展示了如何利用高性能胶黏剂将各个零部件连 接在一起。这种连接方式能够提供高强度、耐高温和良好的 密封性能，确保飞机在各种环境下的安全性和可靠性。
建筑机械连接案例分析
总结词
快速、灵活、坚固
VS
详细描述
建筑机械连接案例展示了如何利用快速、 灵活和坚固的螺栓连接方式将各个零部件 连接在一起。这种连接方式能够提高建筑 机械的工作效率和稳定性，确保建筑过程 中的安全性和可靠性。
形成牢固的连接。
连接成形工艺可以生产出重量轻 、强度高、性能可靠的连接部件
。
连接成形的特点
01
02
03
04
高效性
连接成形工艺可以在短时间内 完成大量零件的连接，生产效
率高。
灵活性
连接成形工艺适用于不同形状 、尺寸和材料的金属零件，具
有广泛的灵活性。
可靠性
连接成形工艺可以获得牢固的 连接，具。
连接成形的历史与发展
连接成形工艺起源于20世纪初 ，最初用于航空工业的制造。
随着科技的不断进步，连接成 形工艺不断发展，逐渐应用于 汽车、电子、建筑等领域。
现代连接成形工艺已经实现了 自动化和数字化，提高了生产 效率和产品质量。
使用自动化设备可以减少人工操作，提高连接效率和质量稳定性。
05 连接成形发展趋势与挑战
新材料的应用挑战
1 2 3
高强度钢的应用
高强度钢具有较高的强度和硬度，可以显著提高 连接件的承载能力，但同时也增加了焊接过程中 裂纹、气孔等缺陷的风险。
铝合金的应用
铝合金具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但铝合 金的熔点较低，焊接过程中易产生热裂纹和气孔 。
飞机胶接案例分析
总结词
高强度、耐高温、密封性好
详细描述
飞机胶接案例展示了如何利用高性能胶黏剂将各个零部件连 接在一起。这种连接方式能够提供高强度、耐高温和良好的 密封性能，确保飞机在各种环境下的安全性和可靠性。
建筑机械连接案例分析
总结词
快速、灵活、坚固
VS
详细描述
建筑机械连接案例展示了如何利用快速、 灵活和坚固的螺栓连接方式将各个零部件 连接在一起。这种连接方式能够提高建筑 机械的工作效率和稳定性，确保建筑过程 中的安全性和可靠性。
形成牢固的连接。
连接成形工艺可以生产出重量轻 、强度高、性能可靠的连接部件
。
连接成形的特点
01
02
03
04
高效性
连接成形工艺可以在短时间内 完成大量零件的连接，生产效
率高。
灵活性
连接成形工艺适用于不同形状 、尺寸和材料的金属零件，具
有广泛的灵活性。
可靠性
连接成形工艺可以获得牢固的 连接，具。
连接成形的历史与发展
连接成形工艺起源于20世纪初 ，最初用于航空工业的制造。
随着科技的不断进步，连接成 形工艺不断发展，逐渐应用于 汽车、电子、建筑等领域。
现代连接成形工艺已经实现了 自动化和数字化，提高了生产 效率和产品质量。
连接成形课件
四、各种材料的焊接性能 在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接 接头的难易程度 1、低碳钢：塑性好，冷裂倾向小。 2、中、高碳钢：预热。高碳钢修电源
五、各种熔化焊
1、埋弧焊： 在粒状焊剂覆盖下，金属由电弧熔化后 凝固，焊丝电极由机械装置送进并移动形成 焊缝。 特点：保护好、熔深大、工作条件好， 适应性差（平板、大园环）。
对于焊接接头来说，影响质量最大的是 热影响区，尤其是过热区。 3、改善 A、减少热影响区宽度 改变焊接方法、增加速度、减少电流 B、焊后热处理
三、焊接应力与变形 1、应力的产生： 局部高温－膨胀受限－塑性变形－冷却 不均－收缩受限－“缝拉板压” 防止：A、共同加热（HT） B、热处理 2、变形的发生与防止 形式：由于焊缝的收缩，造成各种变形 收缩、角变形、弯曲、扭曲、波浪 防止： A、消除原因：分散、均匀 B、变形产生后矫正
B、型号编制：分类号－最小抗拉强度－ 焊接位置－适用电源及药皮种类。 C、酸、碱类焊条（按熔渣性质） 酸性：焊接稳定性好、操作容易、条件低 碱性：有益元素多、焊接质量好（脱氢、 硫、磷能力强）、抗裂性好。工艺性较差。 D、选用：在同种材料的基础上，主要以 “等强”为原则。
4、焊接冶金： A、特点 局部高温：氧化严重、烧损强烈。 速度快：10S时间、反应不完全、不均 匀；杂质、气体来不及浮出。 空气环境：Fe的氧化、氮化。 B、工艺措施 隔绝空气、焊前清理。 补充合金 加入脱氧剂等，排出气体
2、CO2气体保护焊 利用CO2作为保护气体，焊丝产生电弧进 行焊接。 特点：热量集中、冷却好变形少、适应性 好（位置、尺寸）、成本低，飞溅大（短路 过渡）、氧化（补Mn、Si）
3、氩弧焊 利用堕性气体－氩气作为保护气体，电弧 产热进行焊接。分为熔化极与不熔化极（钨 极）两种。 钨极氩弧焊：高熔点钨棒作为电极不熔 化，另熔化焊丝做为补充材料。 特点：保护性好、电弧稳定、飞溅少， 电流有限、成本高。 例：铝镁合金的焊接。 熔化极氩弧焊
连接成形(常用金属材料的焊接)
2015-2-11第三章连接成形§3.1 电弧焊§3.2 其它焊接方法§3.3 常用金属材料的焊接§3.4 焊接件的结构工艺性§3.5 胶接zhaozx1963@2015-2-12第三章连接成形§3.3 常用金属材料的焊接一、金属材料的焊接性二、碳素钢和低合金结构钢的焊接三、不锈钢的焊接四、铸铁的补焊五、非铁金属的焊接常用金属材料zhaozx1963@2015-2-1河海大学机电工程学院赵占西3Ch3 连接成形§3 常用金属材料的焊接一、金属材料的焊接性（一）焊接性概念焊接性：采用一定焊接方法、材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
焊接性一般包括两个方面：接合性能：在给定焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是接头对产生裂纹的敏感性；使用性能：在给定焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等）。
2015-2-1河海大学机电工程学院赵占西4Ch3 连接成形§3 常用金属材料的焊接一、金属材料的焊接性（二）钢的焊接性评定方法碳当量_____钢的裂纹倾向与化学成分有关；通常将影响最大的碳作为基础元素，把其它元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数，碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量；国际焊接学会推荐的碳钢和低合金结构钢:%100)1556(×++++++=CuNi V Mo Cr Mn C CE w w w w w w w w 2015-2-1河海大学机电工程学院赵占西5Ch3 连接成形§3 常用金属材料的焊接一、金属材料的焊接性（二）钢的焊接性评定方法碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。
w CE ＜0.4%时，淬硬和冷裂倾向不大,焊接性良好；w CE =0.4%～0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向逐渐增加,焊接性较差,焊接时需要采取一定的预热、缓冷等工艺措施，以防止产生裂纹；w CE ＞0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。
金属的连接成型基础课件
第八页，共55页。
电弧产生的过程： 当两电极接触时，因高温，金属很快熔化，
并蒸发。 当两极产生距离时， 阴极表面金属发射大量电子； 阳极表面发生电离； 在弧柱区电子与原子(yuánzǐ)、分子间的碰
撞产生大量热量并导致电离。同时部分 离子与电子间还会复合成原子(yuánzǐ)或
第九页，共55页。
电弧放电的特点是：电压低，电流大，温 度高，能量密度大，可满足焊接的要求
中心长大，冷却速度较快，晶粒呈垂直 于熔池壁的柱状晶 ●焊缝成分不均匀，焊缝中心区容易偏析 硫、磷等杂质(zázhì)，导致力学性能变差
第十九页，共55页。
2. 熔合区 焊缝于母材交接的过度区 其加热温度介于(jièyú)液—固两相线之间 加热时，金属处于半熔化状态，其成分不
均匀，组织粗大，塑性、韧性很差 是焊接接头中性能最差的区域
第十一页，共55页。
1）由于化学反应难于在如此短的时间内达 到平衡状态，所以成分不均匀 2）气体和杂质来不及浮出，导致容易产 生气孔和夹杂等缺陷 3）焊缝(hàn fénɡ)金属组织结晶后易产生 粗大的柱状晶
第十二页，共55页。
2. 熔池金属温度高于一般冶炼温度 因此金属元素蒸发(zhēngfā)和烧损强
1. 焊接(hànjiē)材料 2. 焊接(hànjiē)方法 3. 焊接(hànjiē)工艺 4. 焊后热处理
第二十五页，共55页。
9.3 焊接应力(yìnglì)和焊接变形
焊接过程中由于热源对焊接件局部不均匀 加热，使焊接件产生应力和变形
一、焊接应力于变形产生的原因
受不均匀加热和冷却
1. 纵向焊接应力
尽量减小焊缝尺寸
第三十七页，共55页。
减小焊缝(hàn fénɡ)尺寸的设
电弧产生的过程： 当两电极接触时，因高温，金属很快熔化，
并蒸发。 当两极产生距离时， 阴极表面金属发射大量电子； 阳极表面发生电离； 在弧柱区电子与原子(yuánzǐ)、分子间的碰
撞产生大量热量并导致电离。同时部分 离子与电子间还会复合成原子(yuánzǐ)或
第九页，共55页。
电弧放电的特点是：电压低，电流大，温 度高，能量密度大，可满足焊接的要求
中心长大，冷却速度较快，晶粒呈垂直 于熔池壁的柱状晶 ●焊缝成分不均匀，焊缝中心区容易偏析 硫、磷等杂质(zázhì)，导致力学性能变差
第十九页，共55页。
2. 熔合区 焊缝于母材交接的过度区 其加热温度介于(jièyú)液—固两相线之间 加热时，金属处于半熔化状态，其成分不
均匀，组织粗大，塑性、韧性很差 是焊接接头中性能最差的区域
第十一页，共55页。
1）由于化学反应难于在如此短的时间内达 到平衡状态，所以成分不均匀 2）气体和杂质来不及浮出，导致容易产 生气孔和夹杂等缺陷 3）焊缝(hàn fénɡ)金属组织结晶后易产生 粗大的柱状晶
第十二页，共55页。
2. 熔池金属温度高于一般冶炼温度 因此金属元素蒸发(zhēngfā)和烧损强
1. 焊接(hànjiē)材料 2. 焊接(hànjiē)方法 3. 焊接(hànjiē)工艺 4. 焊后热处理
第二十五页，共55页。
9.3 焊接应力(yìnglì)和焊接变形
焊接过程中由于热源对焊接件局部不均匀 加热，使焊接件产生应力和变形
一、焊接应力于变形产生的原因
受不均匀加热和冷却
1. 纵向焊接应力
尽量减小焊缝尺寸
第三十七页，共55页。
减小焊缝(hàn fénɡ)尺寸的设
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3
在各种产品制造工业中，焊接与 切割（热切割）是一种十分重要的加 工工艺。据工业发达国家统计,每年仅 需要进行焊接加工后使用的钢材就占 钢总产量的45%左右。
4
焊接可以实现各种 钢材，以及铝、铜等 有色金属及钛、锆等 特种金属材料的连接， 因而广泛地应用于机 械制造、造船、海洋 开发、汽车制造、石 油化工、航天技术、 原子能、电力、电子 技术及建筑等部门。
工件
氧化，渗氢，偏析，气孔，夹渣，裂纹
液滴 金属
熔池
10
3.焊接电源
交流弧焊电源 直流弧焊电源 脉冲弧焊电源 逆变弧焊电源
11
直流电源接法
工件
直流正接 工件接阳极，
焊条接阴极。 特点：工件 受热大，用 于焊接厚大 工件。
12
直流反接：工件接阴极， 焊条接阳极。特点：工 件受热小，适合焊接薄 小工件。
焊条型号国家标准代号，英文字母表示类别，后2位 数表性能，第3位数表焊接位置，第3，4位数共同表 示电流与药皮类型
例： J422表示结构钢焊条，熔敷金属抗 拉强度不低于420MPa；氧化钛钙型药 皮，交直流电源两用。
16
焊条选择要点
考虑母材力学性能和化学成分（等强原 则和等成分原则）
考虑焊接结构使用条件和特点 考虑焊条工艺性 考虑焊接设备
影响HAZ因素 加热最高温度 相变温度以上的停留时间 焊件：大小，厚度，材料，接头形式
焊接方法
20
过在1宽晶过塑正在A1织素体于1.热固1粒热性不晶A组组F性0c2不热火为体，母-1再 度 4力 化 焊 塑，03c-3区 相 粗 组 韧 1完 区 织 织 能5间4过正3m完区细和性材结在学不前性0m影0P-C温线大织性全温为与欠，0mA的m热火温小珠能A晶性大未变间全响Cc度与的，低重度原细佳，宽C，混C1度铁光高区能；经形间，区 区重区1结在始小间-度组合-温变如冷，，，， 该结区晶不区存在 再结晶区
5
1500
500
低碳钢焊接接头温度分布与组织
温度在液 组相织线为与铸固 态相柱线状间晶，， 晶宽粒度粗0大.1-， 成0分.4m偏m析；， 组部织分不铸致态 密与；部但分化过 学热成组分织优的 于混母合材，，性 故能性最能薄与弱 母材相当
Wc,%
19
焊缝质量的评价指标：热影响 区（HAZ）组织与宽度
工件 13
4.焊条
焊芯的主要作用：作电极传导
焊芯
电流起弧；作填充金属。
药皮的主要作用：稳弧；造渣 造气；脱氧去硫渗合金。
药皮
14
表1 两类焊条对照
熔渣 焊条类别 主要成分 优点
缺点
用途
酸性焊条 碱性焊条
酸性 氧化物
碱性 氧化物
工艺性好， 氧化性强，
交直流两 合金烧损， 用，油水 氢含量高， 锈不敏感 抗裂性差
17
1.2 焊接接头组织与性能
焊接接头：由焊缝金属，熔合区 和焊接热影响区构成。
18
焊由焊形池热靠属于温熔 焊 影 过缝 母 条 成 冷影 近 的 热 导合缝响渡金材熔的却热响焊母传致区与区区影属和化熔结区缝材导组响：热的。：金 由 升 织：区
1
晶性而能成熔发。合生区变
化的区域。
焊缝
T,C
2
3 4
26
1.4 常用电弧焊方法
手工电弧焊 埋弧自动焊 气体保护焊 等离子弧焊
27
1.手工电弧焊
优点 设备简单，工艺灵活，可全方位焊接，适
应各种不规则焊缝，焊条系列完整。
局限性 焊条载流能力20-500A；焊接厚度3-20mm
28
2.埋弧焊
在焊剂层下燃烧 进行的焊接方法 称为埋弧焊。。
引弧，焊丝送进，电弧移动， 收弧等动作由机械自动进行的埋
脱氧，除 氢，渗金 属性强， 含氢量低
工艺性差， 油水锈敏 感，抗气
孔性差
一般 结构件
重要 钢结构
15
焊条相关标准
焊条直径以焊丝直径表示，标准系列1.6，2.0，2.5， 3.2，4.0，5.0，6.0，8.0
焊条牌号焊条行业代号，大写拼音字母或汉字表示类 别，后2位数表示性能，第3位数表药皮与电源类型
T,C
2
3 4
5
1500
500
A3 A1
Wc,%
21
改善焊接接头组织与性能措施
选低碳低硫磷母材 控制热影响区冷却速度 采用多层焊 焊后热处理
22
1.3 焊接应力与变形
产生焊接应力与变形的根本原因： 焊接过程中的不均匀加热与冷却。
23
Байду номын сангаас+）
（-）
l
（-） （+） l
（+） （-）
l
l’
焊接中
冷却后
低碳钢平板对焊理论分析模型
24
焊接残余应力与变形特性
1.共存性：应力与变形同时存在。 2.重新分布特性（保持平衡趋势）
焊接变形5种基本形式：收缩变形，角 变形，弯曲变形，扭曲变形和波浪变形， *参P133表3-5。
25
防变形措施
焊前预热 选择合理的焊接次序 加热 减应区（压应力区） 反变形 刚性固定
弧焊称为埋弧自动焊。
29
国产MZ系列自动埋弧焊机实照
30
焊剂埋弧作用
熔化形成熔渣，覆盖熔池以隔 绝空气保护熔池；阻挡弧光辐射和 金属飞溅。
{ 埋弧焊剂
熔炼焊剂:主要起保护作用 非熔炼焊剂：还起冶金作用
31
埋弧自动焊的局限性
（1）只适应水平位置长直焊缝 （2）焊接钢板厚度6-60mm （3）不能焊接活泼金属及其合金
5
电焊借助电 弧进行焊接， 学名电弧焊。
§1 电焊
基本工艺装备
焊条
焊钳
焊机
6
1.物理过程
1.1 焊接工艺原理
工件
7
工件
接触引弧
8
弧柱区 6000-8000K
工件
阳极区 2600K
阴极区 2400K
9
2. 冶金过程
本质：冶炼过程，即液态金 属，熔渣和气体的相互作用 特点：
（1）极高温 （2）不平衡
第3章 连接成形
本章重点 1. 焊接工艺 2. 材料可焊性 3. 结构工艺性
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
焊接概述
金属焊接是指通过适当 工艺方法，使两个分离的金 属物体（同种或异种金属） 产生原子（分子）间结合而 连接成一体的连接方法。
32
3.气体保护焊
用气体将电弧，熔池与周围空气隔 离，以防止空气与熔化金属发生冶 金反应的焊接工艺称为气体保护焊。
保护气体：Ar，He，CO2，N2等
非熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊
33
表2 气体保护焊工艺特征
电极材料 保护气体
非熔化极
气体保护焊 钨或钨合金 氩气或氦气 棒
熔化极
活性气体，
气体保护焊 焊丝电极 惰性气体或
在各种产品制造工业中，焊接与 切割（热切割）是一种十分重要的加 工工艺。据工业发达国家统计,每年仅 需要进行焊接加工后使用的钢材就占 钢总产量的45%左右。
4
焊接可以实现各种 钢材，以及铝、铜等 有色金属及钛、锆等 特种金属材料的连接， 因而广泛地应用于机 械制造、造船、海洋 开发、汽车制造、石 油化工、航天技术、 原子能、电力、电子 技术及建筑等部门。
工件
氧化，渗氢，偏析，气孔，夹渣，裂纹
液滴 金属
熔池
10
3.焊接电源
交流弧焊电源 直流弧焊电源 脉冲弧焊电源 逆变弧焊电源
11
直流电源接法
工件
直流正接 工件接阳极，
焊条接阴极。 特点：工件 受热大，用 于焊接厚大 工件。
12
直流反接：工件接阴极， 焊条接阳极。特点：工 件受热小，适合焊接薄 小工件。
焊条型号国家标准代号，英文字母表示类别，后2位 数表性能，第3位数表焊接位置，第3，4位数共同表 示电流与药皮类型
例： J422表示结构钢焊条，熔敷金属抗 拉强度不低于420MPa；氧化钛钙型药 皮，交直流电源两用。
16
焊条选择要点
考虑母材力学性能和化学成分（等强原 则和等成分原则）
考虑焊接结构使用条件和特点 考虑焊条工艺性 考虑焊接设备
影响HAZ因素 加热最高温度 相变温度以上的停留时间 焊件：大小，厚度，材料，接头形式
焊接方法
20
过在1宽晶过塑正在A1织素体于1.热固1粒热性不晶A组组F性0c2不热火为体，母-1再 度 4力 化 焊 塑，03c-3区 相 粗 组 韧 1完 区 织 织 能5间4过正3m完区细和性材结在学不前性0m影0P-C温线大织性全温为与欠，0mA的m热火温小珠能A晶性大未变间全响Cc度与的，低重度原细佳，宽C，混C1度铁光高区能；经形间，区 区重区1结在始小间-度组合-温变如冷，，，， 该结区晶不区存在 再结晶区
5
1500
500
低碳钢焊接接头温度分布与组织
温度在液 组相织线为与铸固 态相柱线状间晶，， 晶宽粒度粗0大.1-， 成0分.4m偏m析；， 组部织分不铸致态 密与；部但分化过 学热成组分织优的 于混母合材，，性 故能性最能薄与弱 母材相当
Wc,%
19
焊缝质量的评价指标：热影响 区（HAZ）组织与宽度
工件 13
4.焊条
焊芯的主要作用：作电极传导
焊芯
电流起弧；作填充金属。
药皮的主要作用：稳弧；造渣 造气；脱氧去硫渗合金。
药皮
14
表1 两类焊条对照
熔渣 焊条类别 主要成分 优点
缺点
用途
酸性焊条 碱性焊条
酸性 氧化物
碱性 氧化物
工艺性好， 氧化性强，
交直流两 合金烧损， 用，油水 氢含量高， 锈不敏感 抗裂性差
17
1.2 焊接接头组织与性能
焊接接头：由焊缝金属，熔合区 和焊接热影响区构成。
18
焊由焊形池热靠属于温熔 焊 影 过缝 母 条 成 冷影 近 的 热 导合缝响渡金材熔的却热响焊母传致区与区区影属和化熔结区缝材导组响：热的。：金 由 升 织：区
1
晶性而能成熔发。合生区变
化的区域。
焊缝
T,C
2
3 4
26
1.4 常用电弧焊方法
手工电弧焊 埋弧自动焊 气体保护焊 等离子弧焊
27
1.手工电弧焊
优点 设备简单，工艺灵活，可全方位焊接，适
应各种不规则焊缝，焊条系列完整。
局限性 焊条载流能力20-500A；焊接厚度3-20mm
28
2.埋弧焊
在焊剂层下燃烧 进行的焊接方法 称为埋弧焊。。
引弧，焊丝送进，电弧移动， 收弧等动作由机械自动进行的埋
脱氧，除 氢，渗金 属性强， 含氢量低
工艺性差， 油水锈敏 感，抗气
孔性差
一般 结构件
重要 钢结构
15
焊条相关标准
焊条直径以焊丝直径表示，标准系列1.6，2.0，2.5， 3.2，4.0，5.0，6.0，8.0
焊条牌号焊条行业代号，大写拼音字母或汉字表示类 别，后2位数表示性能，第3位数表药皮与电源类型
T,C
2
3 4
5
1500
500
A3 A1
Wc,%
21
改善焊接接头组织与性能措施
选低碳低硫磷母材 控制热影响区冷却速度 采用多层焊 焊后热处理
22
1.3 焊接应力与变形
产生焊接应力与变形的根本原因： 焊接过程中的不均匀加热与冷却。
23
Байду номын сангаас+）
（-）
l
（-） （+） l
（+） （-）
l
l’
焊接中
冷却后
低碳钢平板对焊理论分析模型
24
焊接残余应力与变形特性
1.共存性：应力与变形同时存在。 2.重新分布特性（保持平衡趋势）
焊接变形5种基本形式：收缩变形，角 变形，弯曲变形，扭曲变形和波浪变形， *参P133表3-5。
25
防变形措施
焊前预热 选择合理的焊接次序 加热 减应区（压应力区） 反变形 刚性固定
弧焊称为埋弧自动焊。
29
国产MZ系列自动埋弧焊机实照
30
焊剂埋弧作用
熔化形成熔渣，覆盖熔池以隔 绝空气保护熔池；阻挡弧光辐射和 金属飞溅。
{ 埋弧焊剂
熔炼焊剂:主要起保护作用 非熔炼焊剂：还起冶金作用
31
埋弧自动焊的局限性
（1）只适应水平位置长直焊缝 （2）焊接钢板厚度6-60mm （3）不能焊接活泼金属及其合金
5
电焊借助电 弧进行焊接， 学名电弧焊。
§1 电焊
基本工艺装备
焊条
焊钳
焊机
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1.物理过程
1.1 焊接工艺原理
工件
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工件
接触引弧
8
弧柱区 6000-8000K
工件
阳极区 2600K
阴极区 2400K
9
2. 冶金过程
本质：冶炼过程，即液态金 属，熔渣和气体的相互作用 特点：
（1）极高温 （2）不平衡
第3章 连接成形
本章重点 1. 焊接工艺 2. 材料可焊性 3. 结构工艺性
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
焊接概述
金属焊接是指通过适当 工艺方法，使两个分离的金 属物体（同种或异种金属） 产生原子（分子）间结合而 连接成一体的连接方法。
32
3.气体保护焊
用气体将电弧，熔池与周围空气隔 离，以防止空气与熔化金属发生冶 金反应的焊接工艺称为气体保护焊。
保护气体：Ar，He，CO2，N2等
非熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊
33
表2 气体保护焊工艺特征
电极材料 保护气体
非熔化极
气体保护焊 钨或钨合金 氩气或氦气 棒
熔化极
活性气体，
气体保护焊 焊丝电极 惰性气体或