焊接物理 课件 绪言.ppt

焊接物理焊接物理焊接物理焊接物理 主讲教师：黄健康主讲教师：黄健康1、焊接结合技术的发展历程2、电弧焊方法的分类与特点3、焊接电弧研究在电弧焊技术发展中的作用绪言绪言绪论绪论 焊接焊接：焊接是被焊工件的材质（同种或异种），焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程工艺过程(国家标准国家标准)。焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程过程(维基百科维基百科)。焊接过程中，工件和焊料熔化形。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域（熔池），熔池冷却凝固後便形成材料之成熔融区域（熔池），熔池冷却凝固後便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。普通间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。普通焊接与硬钎焊（焊接与硬钎焊（brazingbrazing）和软钎焊（）和软钎焊（solderingsoldering）的）的区别在於软钎焊通过融化熔点较低（低於工件本身的区别在於软钎焊通过融化熔点较低（低於工件本身的熔点）的焊料来形成连接，无需加热熔化工件本身。熔点）的焊料来形成连接，无需加热熔化工件本身。焊接的定义焊接的定义绪论绪论 金属连接的历史可以追溯到数千年前，早期的焊金属连接的历史可以追溯到数千年前，早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的兩河文明已開始使用年前的兩河文明已開始使用软钎焊软钎焊技術，主要见于金技術，主要见于金银器的制作工艺银器的制作工艺。前。前340340年，在制造重达年，在制造重达5.45.4吨的吨的印度印度德里铁柱德里铁柱时，人们就采用了焊接技术。时，人们就采用了焊接技术。焊接发展历史焊接发展历史绪论绪论1 1、18001800年，汉弗里年，汉弗里戴维爵士发现了电弧；戴维爵士发现了电弧；2 2、18851885俄国人发明了炭弧焊，炭电极做阳极；俄国人发明了炭弧焊，炭电极做阳极；3 3、俄国科学家尼库莱俄国科学家尼库莱斯拉夫耶诺夫与美国科学家斯拉夫耶诺夫与美国科学家C CL L哥芬发明的金属电极推动了电弧焊工艺的成型哥芬发明的金属电极推动了电弧焊工艺的成型；4 4、19071907发明了焊条；发明了焊条；绪论绪论5 5、18188 86 6年，年，电阻焊；电阻焊；6 6、19301930年以后，钨极与氦气组合发展出年以后，钨极与氦气组合发展出TIGTIG焊；焊；7 7、1 1945945年前后发展出年前后发展出GMAWGMAW；8 8、19571957年，电子束焊；年，电子束焊；9 9、19601960年，激光焊；年，激光焊；绪论绪论绪论绪论电弧焊方法的分类与特点电弧焊方法的分类与特点绪论绪论1 1、焊条焊接法，又称手工电弧焊（、焊条焊接法，又称手工电弧焊（Shielded metal Shielded metal arc weldingarc welding，SMAWSMAW）在焊接材料和消耗性的焊条之间，在焊接材料和消耗性的焊条之间，通过施加高电压来形成电弧，焊条的芯通过施加高电压来形成电弧，焊条的芯部分通常由钢制成，外层包覆有一层助部分通常由钢制成，外层包覆有一层助焊劑。在焊接过程中，助焊剂燃烧产生焊劑。在焊接过程中，助焊剂燃烧产生二氧化碳，保护焊缝区免受氧化和污染。二氧化碳，保护焊缝区免受氧化和污染。电极芯则直接充当填充材料，不需要另电极芯则直接充当填充材料，不需要另外添加焊料。外添加焊料。绪论绪论1 1、焊条焊接法，又称手工电弧焊（、焊条焊接法，又称手工电弧焊（Shielded metal Shielded metal arc weldingarc welding，SMAWSMAW）焊条药皮的主要作用：焊条药皮的主要作用：1 1、有利于电弧放电的产生，并且能够提高电弧的稳、有利于电弧放电的产生，并且能够提高电弧的稳定性；定性；2 2、产生气体和形成熔渣，隔离空气，保护电弧、熔、产生气体和形成熔渣，隔离空气，保护电弧、熔滴及焊缝金属；滴及焊缝金属；3 3、提高熔渣、提高熔渣-金属反应使金属还原（脱氧），精炼焊金属反应使金属还原（脱氧），精炼焊缝金属；缝金属；4 4、根据需要对焊缝金属添加合金元素；、根据需要对焊缝金属添加合金元素；5 5、熔渣覆在焊接金属表面，焊缝表面形状规整。、熔渣覆在焊接金属表面，焊缝表面形状规整。绪论绪论2 2、钨极氩弧焊、钨极氩弧焊（Gas tungsten arc weldingGas tungsten arc welding，GTAWGTAW）或称钨或称钨-惰性气体（惰性气体（TIGTIG焊）焊接（有时误称为氦弧焊）焊）焊接（有时误称为氦弧焊）。它采用非消耗性的钨电极，惰性或半惰性的保护气。它采用非消耗性的钨电极，惰性或半惰性的保护气体，以及额外的焊料。这种工艺拥有稳定的电弧和较体，以及额外的焊料。这种工艺拥有稳定的电弧和较高的焊接质量，特别适用于焊接板料，但这一工艺对高的焊接质量，特别适用于焊接板料，但这一工艺对操作者的要求较高，焊接速度相对较低。操作者的要求较高，焊接速度相对较低。绪论绪论3 3、等离子弧焊（、等离子弧焊（Plasma arc weldingPlasma arc welding，PAWPAW），它采），它采用钨电极和等离子气体来生成电弧。等离子弧焊的电用钨电极和等离子气体来生成电弧。等离子弧焊的电弧相对于钨极气体保护电弧焊更集中，使对等离子弧弧相对于钨极气体保护电弧焊更集中，使对等离子弧焊的横向控制显得尤为重要，因此这一技术对机械系焊的横向控制显得尤为重要，因此这一技术对机械系统的要求较高。由于其电流较稳定，该方法与钨极气统的要求较高。由于其电流较稳定，该方法与钨极气体保护电弧焊相比，焊深更大，焊接速度更快。它能体保护电弧焊相比，焊深更大，焊接速度更快。它能够焊接钨极气体保护电弧焊所能焊接的几乎所有金属，够焊接钨极气体保护电弧焊所能焊接的几乎所有金属，唯一不能焊接的是镁。不锈钢自动焊接是等离子弧焊唯一不能焊接的是镁。不锈钢自动焊接是等离子弧焊的重要应用。的重要应用。绪论绪论3 3、等离子弧焊、等离子弧焊 A A、小电流等离子弧焊、小电流等离子弧焊 微束等离子焊接是一种小电流微束等离子焊接是一种小电流(通常小于通常小于30A)30A)熔人型焊接工艺，为了保持小电熔人型焊接工艺，为了保持小电流时电弧的稳定，一般采用小孔径压缩喷嘴流时电弧的稳定，一般采用小孔径压缩喷嘴(0(06 61 12mm)2mm)及联合型电弧。即焊接及联合型电弧。即焊接时存在两个电弧，一个是燃烧于电极与喷嘴之间的非转移弧，另一个为燃烧于电极时存在两个电弧，一个是燃烧于电极与喷嘴之间的非转移弧，另一个为燃烧于电极与焊件之间的转移弧，前者起着引弧和维弧作用，使转移弧在电流小至与焊件之间的转移弧，前者起着引弧和维弧作用，使转移弧在电流小至0 05A5A时仍时仍非常稳定，后者用于熔化工件。非常稳定，后者用于熔化工件。在产生普通等离子弧的基础上采取提高电弧稳定性措施，进一步加强电弧的压在产生普通等离子弧的基础上采取提高电弧稳定性措施，进一步加强电弧的压缩作用，减小电流和气流，缩小电弧室的尺寸。这样，就使微小的等离子焊枪喷嘴缩作用，减小电流和气流，缩小电弧室的尺寸。这样，就使微小的等离子焊枪喷嘴喷射出小的等离子弧焰流，如同缝纫机针一般细小。与钨极氩弧焊相比，微束等离喷射出小的等离子弧焰流，如同缝纫机针一般细小。与钨极氩弧焊相比，微束等离子弧焊接的优点是：子弧焊接的优点是：a a可焊更薄的金属，最小可焊厚度为可焊更薄的金属，最小可焊厚度为0 001mm b01mm b弧长在很弧长在很大的范围内变化时，也不会断弧，并能保持柱状特征，巳焊接速度快、焊缝窄、热大的范围内变化时，也不会断弧，并能保持柱状特征，巳焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小。影响区小、焊接变形小。绪论绪论3 3、等离子弧焊、等离子弧焊 B B、小孔焊接法、小孔焊接法 通过增加焊接电流和等离子气流速度，可产生强有力的等离子束，与激光或电通过增加焊接电流和等离子气流速度，可产生强有力的等离子束，与激光或电子束焊接一样，它能够在材料上形成充分的子束焊接一样，它能够在材料上形成充分的熔深熔深。焊接时，随着焊接熔池的流动，。焊接时，随着焊接熔池的流动，金属穿过小孔被切割后在表面张力作用下形成焊道。单道焊时，该过程可用于焊接金属穿过小孔被切割后在表面张力作用下形成焊道。单道焊时，该过程可用于焊接较厚的材料（厚度不超过较厚的材料（厚度不超过10mm10mm的不锈钢）的不锈钢）等离子切割等离子切割绪论绪论4 4、气体保护金属极焊接方法（、气体保护金属极焊接方法（gas metal arc gas metal arc weldingwelding，GMAWGMAW），利用在连续给送的填充金属（熔），利用在连续给送的填充金属（熔化极）和工件之间建立的电弧加热金属而获得金属结化极）和工件之间建立的电弧加热金属而获得金属结合。电弧和熔融的熔池完全有外部供应的气体或气体合。电弧和熔融的熔池完全有外部供应的气体或气体混合物保护。包括混合物保护。包括MIGMIG焊（惰性气体保护金属极电弧焊（惰性气体保护金属极电弧焊）、焊）、MAGMAG焊（熔化极活性其他保护电弧焊）、焊（熔化极活性其他保护电弧焊）、CO2CO2焊。焊。某些分类也把某些分类也把CO2CO2焊归类于焊归类于MAGMAG焊。焊。绪论绪论4 4、气体保护金属极焊接方法（、气体保护金属极焊接方法（gas metal arc gas metal arc weldingwelding，GMAWGMAW）A A、MIGMIG，Metal Inert GasMetal Inert Gas，铝，阴极清理，铝，阴极清理B B、MAGMAG，Metal Active GasMetal Active Gas，钢，效率高，钢，效率高 绪论绪论5 5、埋弧焊方法、埋弧焊方法(submerged arc(submerged arc welding,SAWwelding,SAW),),是一是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。钢结构制作中的主要焊接方法。绪论绪论6 6、自保护电弧焊方法、自保护电弧焊方法(Self Shielded Arc(Self Shielded Arc Welding),Welding),7 7、螺柱焊方法（、螺柱焊方法（Arc Stud WeldingArc Stud Welding）绪论绪论焊接电弧研究在电弧焊技术发展中的作用焊接电弧研究在电弧焊技术发展中的作用焊丝熔化焊丝熔化电弧电弧熔池熔池力力温度温度流动流动电电磁磁物理规律物理规律