3 金属焊接成形

电源
聚焦镜 工件
工作台
激光加工原理图
• 3.3
四、高能高效焊接技术
金
属
焊 接
• 3. 爆炸焊
成 形
• 利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅
方 速碰撞而实现焊接的方法
法
• 3.3
四、高能高效焊接技术
金
属
焊 接
• 爆炸焊所需装置简单，操作方便，成本
成 低廉，适用于野外作业。
形
方 • 爆炸焊对工件表面清理要求不太严，而
• 热影响区小
• 可焊：
• 易氧化材料
• 3.3
四、高能高效焊接技术
金 属 焊 接 成 形 方 法
• 3.3
四、高能高效焊接技术
金
属
焊 接
• 2. 激光束焊接
成 形
• 原理类似电子束焊接，但无需真空环境
方 • 激光束强度：109～1012W/m2。光阑 反射镜
法
• 可焊金属、非金属
激光器
• 设备昂贵 • 生产率高
法
实现焊接的一种压焊方法，叫超声波焊。
• 进行超声波焊时，焊件在较低的静压力
下，由声极发出的高频振动能使接合面
产生强烈摩擦并加热到焊接温度而形成
接合。
• 超声波焊可以用于大多数金属材料之间
谢谢
础
• 工艺焊接性：一定焊接工艺条件下，形
成焊接工艺缺陷的可能性。
• 使用焊接性：一定焊接工艺条件下，获
得的焊接接头在使用过程中的可靠性。
• 3.2
四、金属的焊接性
金
属
焊 接
• （1）影响焊接性的因素
成 形
• 主要是化学成分，特别是碳含量。
理 论
碳含量 淬硬倾向 焊接性
基 础
< 0.4% 不明显
好
除大件或低温下焊接外一般 不需要预热
论
基 刚性固定法、锤击焊缝法、加热“减应
础
区”法等。重要的是，选择合理的焊接
顺序，尽量使焊缝自由收缩。焊前预热
和焊后缓冷也很有效。详细可参阅有关
资料。
• 3.2
四、金属的焊接性
金
属
焊 接
• 焊接性的概念
成 形
• 材料在一定焊接条件下，采用一定的焊
理 接方法，获得优质焊接头的难易程度。
论
基 • 金属焊接性的分类
可分为自动焊和半自动焊。目前应用较
多的是半自动焊。
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 二氧化碳气体保护焊的特点：
成 形
• ① 二氧化碳成本低廉，焊接成本低；
方 • ② 气流压缩电弧，焊接质量好；
法
• ③ 焊丝自动送进，生产率高；
• ④ 明弧可见，便于操作。
• 3.3
二、电阻焊
金
属
焊 接
• 电阻焊
成 形
• (4) 波浪变形
• 3.2
三、焊接应力与变形
金 属 焊 接 成 形 理 论 基 础
图3-4 焊接变形的基本形式 ）收缩变形 b）角变形 c）弯曲变形 d）扭曲变形 e）波浪变形
• 3.2
三、焊接应力与变形
金
属
焊 接
• 减少焊接应力与变形的措施
成 形
• 除了设计时应考虑之外，可采取一定的
理 工艺措施，有预留变形量、反变形法、
冶金化学作用。
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 焊条选用原则
成 形
• (1) 等强度原则：选用与母材同强度等级
方 的焊条。
法
• (2) 同成分原则：按母材化学成分选用相
应成分的焊条。
• (3) 抗裂缝原则：焊接刚度大、形状复杂、
要承受动载荷的焊接结构时，应选用抗裂
性好的碱性焊条，以免在焊接和使用过程
焊接炉、盐浴、金属浴等。
• 3.3
四、高能高效焊接技术
金
属
焊 接
• 1. 电子束焊接
成 形
• 高强度电子束
方 • 真空中进行
法
• 焊件尺寸受限
• 无需填充料
• 焊透能力强
电子束焊 接原理
① 阴极 ② 聚束极 ③ 阳极 ④ 观察系统 ⑤ 聚焦透镜 ⑥ 偏转透镜 ⑦ 焊接工件 ⑧ 枪室真空系 统 ⑨ 焊室真空系 统 ⑩ 隔离阀
中接头产生裂纹。
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 手工电弧焊的特点及应用
成 形
• 1）设备简单、操作灵活；
方 法
• 2）可焊接多种金属材料；
• 3）室内、外焊接效果相近；
• 4）对焊工操作水平要求较高，劳动条件
差，生产率较低。
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 2. 埋弧自动焊
成 形
• 焊接过程：
• 3.3
三、钎焊
金
属
焊 接
• 特点
成 形
• 加热温度低，接头组织和力学性能变化
方 小，工件变形小；
法
• 能焊接同种金属或不同种金属；
• 设备简单，易实现自动化；
• 焊接过程简单，生产效率高。
• 接头强度低，常用搭接接头来提高承载
能力。
• 应用
• 3.3
三、钎焊
金
属
焊 接
• 软钎焊
成 形
• 钎料熔点低于450℃，常用铅锡合金。
础 • （公3）式常中见元钢素材符的号 焊元 代 接素 表 性在 该钢材中的。 百分比
• 低碳钢，含碳量不大于0.25%，焊接性好
• 中碳钢，含碳量0.25~0.6%，需适当预热
和工艺措施
• 高碳钢，需要较高温度预热和严格的工
• 3.2
四、金属的焊接性
金
属
焊 接
• (4) 有色金属的焊接性
成 形
• 有色金属（铝、铜、锌、镁等）焊接性
焊接速度快，热影响区窄，工件变形小；
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• （2）二氧化碳气体保护焊
成 形
• 利用廉价的CO2气体作为保护气体，利
方 用焊丝作电极，焊丝由送丝机构通过软
法
管经导电嘴送出。电弧在焊丝与工件之
间发生。CO2气体从喷嘴中以一定的流
量喷出，包围电弧和熔池，从而防止空
气对液体金属的有害作用。CO2保护焊
用于有密封要求的 薄板搭接
主要用于无密封要求的 薄板搭接
用于小直径棒材、管材 、线材对接
• 3.3
三、钎焊
金
属
焊 接
• 钎焊
成 形
• 将低熔点的金属材料作钎料和工件共同
方 加热到高于钎料熔点，在工件不熔化的
法
情况下，使钎料熔化后填满被焊工件连
接处的间隙，并与被焊工件相互扩散形
成接头焊的接电焊路接板方法。
法
结合强度却比较高，适合于焊接异种金
属，如铝、铜、钛、 镍、钽、不锈钢与
碳钢的焊接，铝与铜的焊接等。
• 爆炸焊已广泛用于导电母线过渡接头、
换热器管与管板的焊接和制造大面积复
合板。
• 3.3
四、高能高效焊接技术
金
属
焊 接
• 4. 超声波焊
成 形
• 利用超声波的高频振荡能对焊件接头进
方 行局部加热和表面清理，然后施加压力
•⒉ 制造机器零件和工具
•⒊ 修复
机电工程学院
• 3.2
二、焊接接头的组织和性能
金
属
焊 接
• （3）热影响区
成 形
• 过热区 ：被加热到c3以上100～200℃至
理 固相线温度区间，奥氏体晶粒急剧长大，
论
基 形成过热组织，因而过热区的塑性及韧
础
性降低。对于易淬火硬化钢材，此区脆
性更大。
• 正火区 ：被加热到c3至c3以上100～
3 金属焊接成形
第一章 回归分析的性质
• 3.1
一、焊接方法的分类
概 述
• 焊接定义 • 焊接是通过加热或加压，或两者并用，
并且用或不用填充材料使焊件达到原子
结合的一种 加工方法。
• 根据工艺特点，焊接可分为三类： • 熔化焊：熔化焊是将焊接接头加热至熔
化状态而不加压力的一类焊接方法。。
• 压力焊：是对焊件施加压力，加热或不 加热的焊接方法。。
200℃区间，金属发生重结晶，冷却后得
到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，
• 3.2
三、焊接应力与变形
金
属
焊 接
• 焊接应力与变形的产生原因
成 形
• 焊接过程中，对焊接件进行不均匀加热
理 和冷却，是产生焊接应力和变形的根本
论
基 原因。
础
• 焊接变形的基本形式
• (1) 收缩变形
• (2) 角变形
• (3) 弯曲变形
• 工件组合后通过电极施加压力，利用电
方 流通过接头的接触面及邻近区域产生的
法
电阻热进行焊接的方法。
• 分类：主要有点焊、对焊、缝焊。
• 优点：生产效率高，焊接变形小，劳动
条件好，不需要填充材料和焊剂，易于
实现机械化、自动化。
• 缺点：设备复杂、耗电量大。
• 3.3
二、电阻焊
金 属 焊 接 成 形 方 法
• 3.1
一、焊接方法的分类
概 述
• 3.1
二、焊接方法的主要特点
概 述
•⒈ 节省材料，减轻重量 •⒉ 简化复杂零件和大型零件的制造过程 •⒊ 适应性强、连接性能好 •⒋ 满足特殊连接要求 •⒌ 降低劳动强度，改善劳动条件
• 3.1
三、焊接方法的应用
概 述
•焊接方法在工业生产中主要应用于：
•⒈ 制造金属结构件
方
法
• 3.3
一、熔化焊
金 属 焊 接 成 形 方 法
埋弧自动焊焊接过程纵截面图 1-焊丝 2-电弧 3-焊件 4-熔池 5-焊缝 6-渣壳 7-液态熔渣 8-焊剂
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 埋弧自动焊特点：
成 形
• （1）生产率高：大电流连续送进焊丝。
方 法
• （2）焊接质量高：焊剂供应充足，对熔
化金属的保护严密，且焊接稳定。
• （3）可节省焊接材料：没有焊条头的损
失，薄焊件可以不开坡口或开小坡口。
• （4）劳动条件好：焊接时没有弧光辐射，
焊接烟尘小，焊接过程自动进行。
• （5）适应范围：一般只适用于水平位置
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 3. 气体保护电弧焊
成
形
方
法
直接电弧法 （熔化极气体保护焊）
方 • 钎剂
法
• 作用：①清除氧化物；②保护焊件和液
态钎料在钎焊过程中免于氧化；③改善
液态钎料对焊件的润湿性。
• 种类：氯化锌溶液、氯化锌膏剂、松香
等。
• 加热源：常用电烙铁。
• 3.3
三、钎焊
金
属
焊 接
• 硬钎焊
成 形
• 钎料
方 法
• 熔点高于450℃，种类很多。
• 钎剂
• 粉状和糊状两种。
• 加热源：焊炬火焰、电阻、感应、烙铁、
理 一般比钢差。问题是易氧化，焊接应力
论
基 大，易产生气孔等。
础
• (5) 铸铁的焊接性
• 碳当量高，塑性很差，组织不均匀，焊
接性能很差，很少用于焊接，只用于补
焊。
机电工程学院
第3章 金属焊接成形 Welding
第3节 金属焊接成形方法
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 1. 手工电弧焊
成 形
• 原理：
方
法
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 电焊机：分为交流和直流两种。
成
形
方
法
• 3.3
一、熔化焊
金
属
焊 接
• 电焊条：由焊芯和药皮两部分组成。
成 形
• 焊芯的作用：一是作为电极传导电流；
方 二是熔化后作为填充金属与母材形成焊
法
缝。
• 药皮的作用：一是改善焊接工艺性；二
是对焊接区起保护作用；三是起有益的
0.4~0.6% 明显
较差
焊接时需适当预热和采取一 定的工艺措施
> 0.6%
强
差
焊接时需较高预热温度和采 取严格的工艺措施
• 3.2
四、金属的焊接性
金
属
焊 接
• （2）焊接性的估算
成 形
• 其他元素对焊接性的影响可转化为相同
理 论 基
影的C响当 焊的量 接碳性C含。M 量6n，利Cr用M 碳5 当oV量估N算1i被5C焊u钢
间接电弧法 （非熔化极气体保护焊）
• 3.3
一、熔化焊
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金
属
焊 接
• 气体保护焊分类：氩弧焊、CO2气体保
成 护焊
形
方 法
• （1）氩弧焊：以纯度为99.9%的氩气为
保护气，主要用于非熔化极气体保护焊
焊接薄板。
• 氩弧焊特点：
• ① 隔离空气，适于焊接易氧化有色金属；
• ② 气流压缩电弧，热量集中，熔池较小，