第九章焊接学习.pptx
焊 接 接 头焊接不锈钢管件接头、管件第1页/共107页第2页/共107页第3页/共107页零件连接方式 焊接定义：是指利用局部加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使分离的两部分金属，通过原子的扩散与结合，形成永久性连接的一种工艺方法。第4页/共107页焊接的优点：（3）重量轻；（1）连接性能好；具有较好的机械性能、密封性、导电性、耐腐蚀性、耐磨性等。（2）省料省工成本低；比一般铆接节省金属材料10-20%，生产周期短，可焊补。（4）简化工艺；可以小拼大，以简单拼复杂。广泛应用于：航空、车辆、船舶、建筑以及国防等工业部门，如制造金属结构（船体、桥梁、容器、管道等）、制造机器零件或毛坯（轧辊、大型齿轮、刀具等）等。第5页/共107页焊接的缺点：（3）产生残余应力和变形，影响零、部件与金属结构的形状、尺寸，增加工作时的应力，降低承载能力；（1）焊接结构不可拆卸，更换修理部分零部件不便；（2）焊接接头的组织和性能往往要变坏；（4）焊接时易产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等，引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命。第6页/共107页焊接方法的分类 (按焊接过程特点)压 力 焊摩擦焊超声波焊爆炸焊扩散焊高频焊钎 焊软钎焊硬钎焊熔化焊电弧焊电渣焊等离子弧焊电子束焊激光焊手弧焊气体保护焊埋弧焊电阻焊第7页/共107页u熔化焊:熔焊是指焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生产中占主导地位，常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊等。u压力焊：压焊是指焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完成焊接的方法。压焊只适用于塑性较好的金属材料的焊接，常见的压焊方法有电阻焊、摩擦焊等。u钎焊：钎焊是将比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的填充金属（钎料）熔化之后填充工件接头间隙，并与固态母材相互扩散实现连接的焊接方法，常见的钎焊方法有软钎焊和硬钎焊。第8页/共107页11.1 熔化焊成形理论基础熔化焊是利用电弧放电时产生的热量使被焊工件及填充金属局部熔化，然后凝固成牢固接头的过程。焊条电弧焊的焊接过程如图所示。电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊芯同时熔化形成熔池，同时也使焊条的药皮熔化和分解。随着焊条（电弧）的向前推进，熔池的液态金属逐步冷却结晶形成焊缝。药皮熔化后与液态金属发生物理化学反应，所形成的熔渣不断从熔池中浮起；药皮受热分解产生大量的CO2、CO和H2等保护气体，围绕在电弧周围，熔渣和气体能防止空气中氧和氮的侵入，起保护熔化金属的作用。第9页/共107页焊条电弧焊示意图第10页/共107页焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。产生电弧的电极可以是金属丝、钨丝、碳棒或焊条。一、焊接电弧u电弧的引燃 第11页/共107页第12页/共107页由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定差异及其它一些原因，使用直流电源焊接时，有正接和反接两种接线方法。正接是将工件接阳极，焊条接阴极。这时电弧热量主要集中在焊件上，有利于加快焊件熔化，保证足够的熔深，适用于焊接较厚的工件。反接是将工件接阴极，焊条(或电极)接阳极。适用于焊接有色金属及薄钢板以避免烧穿焊件。当采用交流弧焊机焊接时，由于两极极性不断变化，两极温度都在2500 K左右，所以不存在正接和反接问题。第13页/共107页1-1-普通电阻特性；2-2-弧长为5mm5mm的电弧静特性；3-3-弧长为2mm2mm的电弧静特性。电弧稳定燃烧时，电弧电压（电弧两端的电位差）与焊接电流（通过电弧的电流）之间的关系。在常规电流范围内，电弧电压几乎不随电流变化，即电弧的伏安特性为平特性。u焊接电弧的静特性第14页/共107页 焊接冶金特点，主要有：(1)冶金温度高；(2)冶金过程短；(3)冶金条件差。为保证焊缝质量必须采取的工艺措施：(1)造成有效的保护防止有害元素进入熔池；(2)渗合金元素以保证焊缝化学成分；(3)脱氧脱硫和脱磷等。1、焊接的冶金特点 二、焊接冶金第15页/共107页n焊条的组成：焊芯和药皮专用焊接金属丝由多种矿石粉铁合金配成2.焊条n焊芯的作用：作电极传导电流；产生电弧；作填充金属，用来形成焊缝和调整焊缝成分。焊芯材料有选择性:用量最多的是H08、H08A，还有H08E。可采用专用的金属丝。第16页/共107页 药皮是由矿石粉末、金属粉末、有机物和化工制品等原料按一定比例配制后压涂在焊芯表面上的一层涂料。作用：焊接时通过造气、造渣来改善焊条的焊接工艺性(如提高电弧稳定性、减少飞溅及改善焊缝成型)；隔离空气以防止高温的焊缝金属氧化；对液态焊缝金属进行脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金等冶金处理，从而由化学成分上保证获得优质的焊缝。（机械保护作用；冶金处理作用；工艺性能良好）第17页/共107页药 皮 组 成稳弧剂 :改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性，原材料为易电离或电离势低的物质。如：K2CO3、CaCO3大理石、长石、钾水玻璃造渣剂:造成具有一定物理性能、化学性能的熔渣，起到保护作用和改善焊缝成型。如：钛铁矿、金红石、萤石、长石等。造气剂:造气保护,有机物、碳酸盐.有机物如：木粉、淀粉、析出气体CO、H，碳酸盐析出气体CO2，高温时产生CO。第18页/共107页脱氧剂:降低药皮中或熔渣的氧化性和脱除金属中的氧。铁合金：锰铁、钛铁、硅铁、Re等。合金剂:使焊缝补偿烧损和获得必要的合金成分。合金、纯金属、一般Mn-Fe、Si-Fe要纯化发醇加高锰酸钾纯化.粘结剂:将涂料牢固的粘在焊芯上，参加冶金反应，如钠水玻璃、钾水玻璃与钠水玻璃混合。增塑性:便于用机器压制焊条，额外加入一些能改善涂料塑性或滑润性物质。如云母、白泥、滑石等。第19页/共107页酸性焊条：药皮熔渣中酸性氧化物(如Si02、TiO2、Fe203)比碱性氧化物(如CaO、FeO、MnO、Na20)多的焊条。此类焊条适合各种电源，操作性较好，电弧稳定，成本低，但焊缝塑、韧性稍差，渗合金作用弱，故不宜焊接承受载荷和要求高强度的重要结构件。碱性焊条：药皮熔渣中碱性氧化物比酸性氧化物多的焊条。此类焊条一要求采用直流电源，焊缝塑、韧性好，抗冲击能力强，但操作性差，电弧不稳定，价格较高。故只适合焊接重要结构件。第20页/共107页碱性焊条:结507,低氢型,电弧稳定性不好原因:药皮中含萤石较多,CaF2氟电离势高18.6伏,与电子亲和力大,夺取电弧中的电子,形成负离子,恶化电弧的稳定性。结506加入了低电离势物质,K、Na则可用交,直流。但K、Na与F的亲和力大,KF、NaF有毒.酸性焊条:SiO2、TiO2、CaO、云母、长石中含K2O、Na2O等，稳弧性好。第21页/共107页完整的焊条型号举例如下：E4 315表示焊条药皮为低氢钠型，并可采用直流反接焊接表示焊条适用于全位置焊接表示熔敷金属抗拉强度的最小值 表示焊条第22页/共107页 J 507 焊条为例J507低氢型药皮、直流焊缝金属抗拉强度不低于490MPa结构钢焊条第23页/共107页焊条的选用原则是：(1)保证焊缝金属的使用性能。对于普通结构钢通常要求焊缝金属与母材等强度。对于焊缝性能(延性、韧性)要求高的重要结构、或容易产少裂纹的钢材和结构(硫、磷含量高、工件厚度大或刚件大、施工环境温度低等)，焊接时内选用抗裂性好的低氢焊条；对于耐热钢、耐蚀钢则应选用与母材化学成分相同的焊条。(2)有良好的焊接工艺性能。如电弧稳定、操作方便、抗气孔、夹渣、未焊透性能好，因此在能满足焊缝金属使用性能前提下，首选酸性焊条为好。对于特定场合的焊接，如向下立焊、管道焊接、底层焊接、盖面焊接、重力焊接时可选用相应的专用焊条。(3)在保证使用和工艺性能前提下应选择成本低、效率高的焊条。n焊条的选用、管理和使用第24页/共107页n焊接热循环焊接时，电弧沿焊件逐渐移动并对焊件进行局部加热。焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝。焊缝及其邻近区域的总称叫焊缝区。三、焊接接头的组织和性能在焊接过程中，焊缝区金属从常温被加热到最高温度，然后再逐渐冷却到常温。由于焊件上各点所处的位置不同，其被加热的最高温度亦不相同；而热量的传递需要一定的时间，故各点达到其最高温度的时间亦不相同。在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。第25页/共107页n低碳钢焊接接头的组成1焊缝区（熔化区）2熔合区（半熔化区）3热影响区4母材三、焊接接头的组织和性能受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织和性能发生变化的区域，称为焊接热影响区。熔焊焊缝和母材交界线称为熔合线。熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区，叫熔合区(也称半熔化区)。因此，焊接接头通常由焊缝区、熔合区及热影响区组成。第26页/共107页低碳钢焊接接头的组织三、焊接接头的组织和性能焊缝金属区：指在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔焊时，是指由焊缝表面和熔合线所包围的区域；电阻焊时，是指焊后形成的熔核部分。焊接加热时，焊缝金属区的温度在液相线以上，母材金属和填充金属熔化后共同形成液态熔池。冷却结晶是以熔池和母材交界处半熔化状态的母材金属晶粒为结晶核心，沿着垂直于散热面的反方向生长，成为柱状晶的铸态组织。第27页/共107页第28页/共107页第29页/共107页（2）正火区：是指热影响区内相当于受到正火处理的区域，宽约1.24mm。其加热温度在Ac31100之间。在此温度下，金属发生重结晶加热，形成细小的奥氏体组织，空冷后即获得细小而均匀的铁素体和珠光体组织，该区力学性能优于母材。(3)部分相变区：热影响区内发生部分相变的区域，其加热温度在Ac1Ac3之间，该区中珠光体和部分铁素体转变为细晶粒奥氏体，而另一部分铁素体因温度太低来不及转变，仍为原来的组织，因此，已发生相变组织和未发生相变组织在冷却后会使晶粒大小不均，力学性能较母材差。可见，熔合区、过热区是接头中性能最差的薄弱的部位，会严重影响焊接接头的质量。第30页/共107页熔合区和过热区的性能最差，产生裂缝和局部破坏的倾向也大，热影响区宽度增加会使焊缝金属的冷却速度减慢，晶粒变粗，并使焊接变形增大。因此热影响区越小越好。焊接热影响区的大小和组织性能变化的程度，决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。同一焊接方法使用不同焊接参数时，热影响区的大小也不相同。在保证焊接质量的条件下，增加焊接速度或减少焊接电流都能减小焊接热影响区。n热影响区对接头性能的影响及影响热影响区的因素三、焊接接头的组织和性能第31页/共107页焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）；焊接方法（热源不同、保护效果不同）；焊接工艺（焊接电流、电压、速度）；焊后热处理（正火后细化晶粒）。n影响焊接接头性能的因素三、焊接接头的组织和性能第32页/共107页1、焊接变形和残余应力的不利影响n造成焊件的尺寸、形状变化；n矫正变形会使性能降低，成本增加；n焊接应力会降低承载能力；n引起焊接裂纹；n应力衰减会产生变形。四、焊接应力和变形结构焊后一般都存在着不同程度的应力和变形。按照应力和变形存在的时间可分为两种情况：一种是当焊接时受到不均匀加热而产生的内应力和变形，是暂时存在于结构中的。另种是当这种应力达到材料的屈服极限使局部区域产生塑性变形，并且等结构完全冷却后就会产生新的内应力和变形，它们是温度均匀后残存于结构中的，称残余应力和残余变形。通常所说的焊接应力与变形就是指这种残存的焊接应力和变形。第33页/共107页2、焊接应力与变形产生的原因 焊接时，焊件的不均匀局部加热和冷却是导致焊接应力和变形产生的根本原因。在焊接构件中由于焊接而产生的内应力称为焊接应力；焊后残留在焊件内的焊接应力称为焊接残余应力。焊件由于焊接而产生的变形称为焊接变形；焊后焊件残留的变形称为焊接残余变形。四、焊接应力和变形第34页/共107页第35页/共107页四、焊接应力和变形第36页/共107页第37页/共107页第38页/共107页第39页/共107页第40页/共107页第41页/共107页第42页/共107页 用于塑性好，没有淬硬倾向的钢。用于塑性好的低碳钢和普通合金钢。机械矫正与火焰矫正第43页/共107页 在焊接过程中，由于焊接结构设计、焊接规范确定、焊前准备和操作方法等不恰当，均会产生各种各样的焊接缺陷。常见焊接缺陷有：烧穿；夹渣；气孔；裂纹；未焊透。6）常见焊接缺陷第44页/共107页小结n重点要求 焊接电弧、焊条的组成及其作用、焊接、接头的组织和性能。一般要求 焊接冶金特点、焊接质量及其控制，常见焊接缺陷产生原因及其防止。第45页/共107页11.2 常用焊接方法一、手工电弧焊二、埋弧自动焊三、气体保护焊四、电渣焊五、电阻焊六、钎焊第46页/共107页焊条电弧焊(即手工电弧焊)是利用焊条与工件间产生电弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的方法。焊条电弧焊的焊接过程如图所示。电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊芯同时熔化形成熔池，同时也使焊条的药皮熔化和分解。药皮熔化后与液态金属发生物理化学反应，所形成的熔渣不断从熔池中浮起；药皮受热分解产生大量的CO2、CO和H2等保护气体，围绕在电弧周围，熔渣和气体能防止空气中氧和氮的侵入，起保护熔化金属的作用。一、手工电弧焊第47页/共107页1、焊接电弧、焊接电弧电弧的温度阴极区 2100，弧柱 57007700，阳极区 2300 气体电离电极发射电子电弧区热量阳极占43%阴极区占36%弧 柱区占21%正接法:工件接正极,焊条接负极一、手工电弧焊第48页/共107页2、焊接过程p电弧在焊条与被焊件之间 燃烧,电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池;p 电弧使焊条的药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池起保护作用；p当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的熔池不断产生,形成连续的焊缝。一、手工电弧焊电弧焊焊接过程p电弧在焊条与被焊件之间 燃烧,电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池;p 电弧使焊条的药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池起保护作用；第49页/共107页3、手工电弧焊的特点优点：设备简单，操作灵活，适应性强。缺点：生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。电焊机直流电焊机：交流电焊机：引弧容易，电弧稳定，焊接质量好结构简单，使用可靠，维修方便一、手工电弧焊第50页/共107页 埋弧焊，又称埋弧自动焊，指利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法。是生产效率较高的机械化焊接方法之一。二、埋弧自动焊第51页/共107页1.埋弧自动焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程自动焊焊接动作由机械装置自动完成。埋弧焊电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。焊车焊丝焊剂二、埋弧自动焊第52页/共107页埋弧自动焊自动焊小车埋弧焊生产二、埋弧自动焊第53页/共107页焊丝 药芯焊丝第54页/共107页生产效率高 （比手弧焊提高5 51010倍）焊接质量好 （焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）成本低 （省工、省时、省料）劳动条件好 （无弧光,、飞溅,劳动强度低）适应性差 （平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）焊接设备复杂，焊前准备工作严格应用：常用来焊接厚度为6mm-60mm的长直焊缝和较大直径（一般不小于250mm）的环形焊缝。成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。特点：2.埋弧自动焊的特点与应用二、埋弧自动焊第55页/共107页压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵缝环缝压力容器焊接生产二、埋弧自动焊第56页/共107页1、氩弧焊及其特点、氩弧焊及其特点保护气体氩气CO2氩弧焊CO2气体保护焊钨极金属极三、气体保护焊气体保护电弧焊，是指利用外加气体作电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。第57页/共107页 钨极氩弧焊钨极熔点高，发射电子能力强直流正接：钨极烧损小。直流反接：钨极烧损大，电弧不稳，但有“阴极破碎”作用（焊铝时有利）。三、气体保护焊指采用高熔点的纯钨或钨的合金棒作电极的惰性气体保护焊，又称TIG焊。第58页/共107页明弧操作，易实现机械化和自动化；适用于焊接厚度为6mm以下的薄板；焊接钢件时，多采用直流正接，以减少钨极烧损；焊接铝、镁及其合金时，应采用交流电源或直流反接，以便获得“阴极破碎”（也叫阴极雾化）作用；需加填充金属。钨极氩弧焊特点第59页/共107页氩弧焊第60页/共107页 熔化极氩弧焊指用连续送进的金属焊丝作电极并兼作填充金属的隋性气体保护焊，简称MIG焊。以连续送进的金属丝做电极并填充焊缝；焊接电流较大,生产效率高，适用焊接较厚的焊件；采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有“阴极 破碎”作用;可采用自动焊或半自动焊。三、气体保护焊第61页/共107页 氩弧焊特点 1)保护效果好，电弧稳定，焊接质量好；2)电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小；3)可全方位焊接，便于观察、易于自动控制；4)氩气成本高，一般情况下不采用。应用：用于焊接易氧化的有色金属、合金钢和不锈钢。三、气体保护焊第62页/共107页2、CO2气体保护焊气体保护焊指利用CO2作为保护气体的一种熔化极气体保护焊，简称CO2焊。CO2气体保护焊的焊接过程CO2 电弧CO+O 使金属氧化，合金元素烧损，不能焊接有色金属和合金钢。应用：低碳钢、低合金钢薄板的焊接。必须采用含脱氧剂的焊丝H08Mn2SiA，直流反接。三、气体保护焊第63页/共107页 CO2气体保护焊的特点成本低（为埋弧焊和手弧焊的40%50%）效率高（电流密度大，熔深大，焊接速度快）焊接质量好（有气流冷却，热影响区小，变形小）采用气体保护，能全位置焊接焊缝成形差，飞溅大设备使用维修不方便易产生气孔；合金元素易氧化、烧损，不宜焊接非铁金属及合金和高合金钢。三、气体保护焊第64页/共107页CO2气体保护焊焊接设备第65页/共107页CO2气体保护焊焊丝第66页/共107页CO2焊第67页/共107页 生产率高 （板厚 40mm的焊接一次焊成）焊缝缺陷少,焊接质量好 （不易产生气孔、夹渣和裂纹）成本低 （省电和省熔剂）焊件需正火热处理 (热影响区较大,组织粗大)1.电渣焊工艺过程2.电渣焊的特点四、电渣焊第68页/共107页 电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊接的一种方法。1.焊接过程：引弧板处引燃电弧 熔化焊剂形成渣池 电弧熄灭 进入电渣焊过程 熔化焊丝和工件，形成熔池 熔池凝固形成焊缝。电渣焊示意图四、电渣焊第69页/共107页2.焊接材料：1）焊丝：常采用含合金元素较高的焊丝，如：H08MnA、H08Mn2Si等。2）焊剂：有专用的电渣焊焊剂，如焊剂360，也可用某些埋弧焊焊剂。根据电极形状不同，电渣焊可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊等。第70页/共107页3.电渣焊的特点及应用：特点焊接厚件时，生产效率高，成本低，不需开坡口，省工省料；焊缝质量高；晶粒粗大，热影响区较宽，焊后需正火处理；焊接适应性较差。应用适用于焊接厚度30mm以上的厚板或大截面结构，可焊接非合金钢、合金钢、铝等金属材料，在重机机械、船舶、压力容器等制造业中应用普遍。第71页/共107页电阻焊分为：电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。又称接触焊，指工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。闪光对焊电阻对焊缝焊点焊五、电阻焊第72页/共107页生产效率高；操作简便、易实现机械化和自动化；焊接接头质量高；焊接变形小；焊缝不需另加填充材料；劳动条件好等优点。但焊接设备复杂，投资大，耗电量大，焊接适应性较差，质量的无损检验较困难。电阻焊的特点五、电阻焊第73页/共107页1、点焊点焊过程：加压通电断电去除压力形成熔核凝固防止分流：两焊点间应有一定距离。点焊接头形式：分流现象指将工件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。第74页/共107页点焊机移动式点焊机踏板式点焊机气动式点焊机第75页/共107页点焊主要用于薄板冲压件和钢筋的焊接，板厚一般为0.056mm，棒料直径可达25mm。广泛用于汽车、飞机、电子、仪表和日常生活用品的生产。适用材料为低碳非合金钢、不锈钢、铜合金、钛合金和铝镁合金等。点焊的应用点焊过程手提点焊五、电阻焊第76页/共107页汽车点焊五、电阻焊第77页/共107页2、缝焊缝焊：又称滚焊，指将工件装配成搭接或对接接头，并置于滚轮电极之间，滚轮对工件加压并转动，连续或断续通电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。缝焊的焊接过程与点焊相似，缝焊的焊缝可视为点焊焊点的连续叠加。只是采用滚轮做电极，边焊边滚。特点：焊点互相重叠，分流现象严重。应用：只适用于3mm以下的薄板，且焊缝较规则的工件。可焊材料范围与点焊相同。常用于焊接各类有密封性要求的薄板容器和管道等，如油箱、罐体、连接管等。第78页/共107页3、对焊闪光对焊 对端面加工要求低，质量较高，用于重要零件的焊接。杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨、钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相同或相近）应用：指把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻焊方法。根据加压和通电方式的不同：分电阻对焊和闪光对焊。第79页/共107页 电阻对焊是指将工件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊焊接过程：“施压（压紧）通电加热至塑性状态 断电施压（焊合）卸压”。特点:设备和操作简便，接头外形光滑无毛刺，但焊接接头要求较严格，且接头力学性能较差。应用：适用于焊接断面紧凑，直径小于20mm的强度要求不高的低碳非合金钢棒料和管子，以及直径小于8mm的非铁金属（如纯铝）棒料和管子。第80页/共107页 闪光对焊是指将工件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法。闪光对焊焊接过程：“通电 闪光加热 顶锻、断电、顶锻”。应用：适用于承受较大载荷零件或重要零件的焊接，如钻头、刀具、钢轨和大型管道等。特点：接头夹渣少、质量高、力学性能好；待焊端面不需清理；适应性较强。但其设备和操作较复杂，待焊端面形状要尽量相同，且接头有毛刺，金属消耗较多，劳动条件差，焊后需清理。第81页/共107页对焊机第82页/共107页 摩擦焊是指利用工件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊接头一般为等断面的，也可为不等断面的，但需要至少有一个截面为圆形或圆管形。六、摩擦焊 摩擦焊示意图第83页/共107页摩擦焊的特点及应用：焊接质量好，工件精度高；劳动条件好，生产效率高（生产率是闪光对焊的45倍）；可焊接异种材料；焊接适应性较差；设备投资较大，不适于单件生产；特点广泛用于圆形工件、棒料及管子的对接。应用第84页/共107页1、定义:指利用熔点比母材低的填充金属（即钎料），经加热熔化后，利用其润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。钎焊形成的焊缝称为钎缝。七、钎焊2、分类 种类种类特点特点软钎焊（锡、铅钎料）（锡、铅钎料）硬钎焊（铜基、银基钎料）（铜基、银基钎料）钎料熔点钎料熔点 450 450性能特点性能特点接头强度接头强度 100MPa工作温度较低工作温度较低接头强度接头强度 200MPa工作温度较高工作温度较高应用应用 用于受力不大的仪表、导用于受力不大的仪表、导电元件的焊接。电元件的焊接。用于受力较大的构件、刀具、用于受力较大的构件、刀具、工具的焊接。工具的焊接。第85页/共107页3、接头形式及加热方式七、钎焊u钎焊接头型式有板料搭接、套件镶接等。u钎焊的常用加热方式有烙铁加热、火焰加热、电阻加热、感应加热、浸渍加热和炉中加热等。第86页/共107页4 4、焊接过程将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、炉子、电阻、高频加热）；钎料熔化，借助毛细管的作用被吸入和充满间隙；被焊金属和钎料在间隙内相互扩散；凝固后，形成钎焊接头。钎焊示意图第87页/共107页5、钎焊特点加热温度低，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确；钎焊接头强度低；可焊接性能差异很大的异种金属,对工件厚度无限制；可整体加热，同时钎焊由多条焊缝组成的复杂形状构件，生产率高；钎焊设备简单，生产投资费用少。不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。主要用于精密、微型、形状复杂或多钎缝的工件及异种材料间的焊接，如夹层构件、电真空器件、蜂窝结构和硬质合金刀具等。6、钎焊的应用第88页/共107页11.3 常用金属材料的焊接性一、金属材料的焊接性二、碳素钢和普低钢的焊接三、不锈钢的焊接四、铸铁的焊补五、铝及铝合金的焊接第89页/共107页1、金属材料焊接性的概念是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。金属焊接性：焊接性形成焊接缺陷的敏感性（裂纹）使用性能（机械性能）影响焊接性的因素：金属材料本身性质焊接方法、焊接材料、焊接工艺一、金属材料的焊接性第90页/共107页(1)间接法-碳当量法 所谓碳当量法就是指把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用大小换算成碳的相当含量来评估焊接时可能产生裂纹和硬化倾向的计算方法。国际焊接学会（IIW）推荐的碳钢及低合金结构钢的碳当量计算公式为：上式中：CE为碳当量（%），W（C）、W（Mn）等为碳、锰等相应成分的质量分数（%），并取其成分范围的上限。2、钢的焊接性评价方法碳当量碳、合金元素含量焊接性碳当量：碳钢及低合金钢第91页/共107页根据经验，当CE0.6%时，钢的淬硬倾向大，焊接性更差，需采取较高的预热温度等严格的工艺措施。（2）直接法：即将被焊金属材料做成一定形状和尺寸的试样，在规定的工艺条件施焊，然后鉴定产生缺陷（如裂纹）倾向的程度，或鉴定接头是否满足使用性能（如力学性能）的要求。碳当量越高，焊接性越差第92页/共107页小结重点要求 手工电弧焊；焊接性的概念和评价焊接性的方法碳当量。一般要求 除手工电弧焊的其他焊接方法；常用金属的焊接。第三节第三节 金属材料的焊接性金属材料的焊接性第93页/共107页11.4 焊接结构设计一、焊接结构工艺设计u焊接结构的特点焊接结构的缺点(1)产生焊接变形和应力。(2)对应力集中敏感。(3)焊接接头的性能不均匀。焊接结构的优点(1)焊接接头的强度高(2)焊接结构设计的灵活性大(3)焊接接头的密封性好。(4)焊前准备工作简单，制作方便。(5)成品率高，焊接缺陷修复容易。第94页/共107页u焊接结构设计的基本要求 对所设计的焊接结构应满足下列的基本要求：(1)实用性：结构必须达到产品所要求的使用功能和预期效果。(2)可靠性：结构在使用期内必须安全可靠。因此，结构受力必须合理。(3)工艺性：应该是能够进行焊接施工的结构。(4)经济性：制造结构时，所消耗的原物料、能源和工时应最少，其综合成本低。第95页/共107页1、焊缝布置应尽量分散，且不宜过长。焊缝布置应避免密集、交叉，以防止接头组织和性能恶化。一、焊缝工艺设计原则压力容器设计规定，不能采用十字焊缝，而且焊缝与焊缝间要有一定距离第96页/共107页2、尽量对称布置焊缝，以减少变形。第97页/共107页第98页/共107页避开机加工面4、焊缝应避开或远离机械加工面第99页/共107页第100页/共107页第101页/共107页第102页/共107页对接接头、搭接接头、角接接头、T形接头 受力简单、均匀，节省材料；下料尺寸精度要求较高；用于锅炉、压力容器受力焊缝的焊接。受力复杂，接头产生附加弯矩；下料尺寸精度要求低；应用于受力不大的行架结构。用于构成直角或一定角度连接的接头。1、接头基本形式：二、接头形式的选择与设计第103页/共107页2、坡口形式设计第104页/共107页小结重点要求 手工电弧焊；焊接性的概念和评价焊接性的方法碳当量，焊接结构设计（焊缝的布置）。一般要求 除手工电弧焊的其他焊接方法；常用金属的焊接。第四节 焊接结构设计第105页/共107页谢谢！预祝你们：第106页/共107页十五863子课题验收汇报感谢您的观看！第107页/共107页
