《金属的焊接》PPT课件.ppt

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1、第一节第一节 焊接概述焊接概述第二节第二节 熔化焊熔化焊第三节第三节 压力焊压力焊第四节第四节 钎焊钎焊第五节第五节 焊接缺陷及其检验焊接缺陷及其检验第五章第五章 金属的焊接金属的焊接 焊焊接接是是一一种种永永久久性性连连接接金金属属材材料料的的工工艺艺方方法法。焊焊接接过过程程的的实实质质是是用用加加热热或或加加压压等等手手段段，借借助助于于金金属属原原子子的的结结合合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。焊焊接接在在现现代代工工业业生生产产中中具具有有十十分分重重要要地地作作用用，在在制制造造大大型型结结构构或或复复杂杂地地机机器器部部件件

2、时时，更更显显优优越越，因因为为它它可可以以用用化化大大为为小小，化化复复杂杂为为简简单单地地方方法法准准备备坯坯料料，然然后后用用逐逐次次装装配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。第一节第一节 焊焊 接接 概概 述述常常常常 见见见见 的的的的 焊焊焊焊 接接接接 方方方方 法法法法q 焊接方法的分类焊接方法的分类q 金属的可焊性金属的可焊性 金金属属的的可可焊焊性性属属于于工工艺艺性性能能，是是指指被被焊焊金金属属材材料料在在一一定条件下获得优质焊接接头的难易程度。定条件下获得优质焊接接头的难易程度。金属的可焊性主要与下列因素有

3、关金属的可焊性主要与下列因素有关:1、材料本身的成分组织；、材料本身的成分组织；2、焊接方法；、焊接方法；3、焊接工艺条件；、焊接工艺条件；熔熔化化焊焊是是焊焊接接最最基基本本的的焊焊接接方方法法。根根据据焊焊接接能能源源种种类类、能能源源传传递递介介质质和和方方式式的的不不同同，熔熔化化焊焊可可分分为为电电弧弧焊焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。第二节第二节 熔熔 化化 焊焊q 熔化焊的基本原理熔化焊的基本原理 熔熔化化焊焊的的基基本本原原理理是是指指将将填填充充材材料料（如如焊焊丝丝）和和工工件件的的连连接接区区基基体体材材料料共共

4、同同加加热热至至熔熔化化状状态态，在在连连接接处处形形成成熔熔池池，熔熔池池中中的的液液态态金金属属冷冷却却凝凝固固后后形形成成牢牢固固的的焊焊接接接接头头，使分离工件连接成为一个整体。使分离工件连接成为一个整体。熔焊焊缝的形成熔焊焊缝的形成熔焊焊缝的形成熔焊焊缝的形成 在在高高温温热热源源的的作作用用下下，填填充充金金属属（如如焊焊条条）和和基基体体金属发生局部熔化。熔池金属发生局部熔化。熔池前部（前部（2-1-2区）熔化金属区）熔化金属被电弧吹力吹到熔池后部被电弧吹力吹到熔池后部（2-3-2区），迅速冷却结区），迅速冷却结晶。随着热源不断移动，晶。随着热源不断移动，从而形成连续的致密层状从

5、而形成连续的致密层状组织焊缝。组织焊缝。焊缝形成过程示意图焊缝形成过程示意图焊缝形成过程示意图焊缝形成过程示意图 焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能焊缝区：焊缝区：焊缝区：焊缝区：结晶从熔池壁向中心推进，形成柱状的铸态组织。结晶从熔池壁向中心推进，形成柱状的铸态组织。结晶从熔池壁向中心推进，形成柱状的铸态组织。结晶从熔池壁向中心推进，形成柱状的铸态组织。与基体金属性能接近，但熔池中心易出现杂质、疏松等。与基体金属性能接近，但熔池中心易出现杂质、疏松等。与基体金属性能接近，但熔池中心易出现杂质、疏松等。与基体金属性能接近，但熔池中心易出现杂质、疏松等

6、。熔合区：熔合区：熔合区：熔合区：未熔化的过未熔化的过未熔化的过未熔化的过热组织和部分熔化的热组织和部分熔化的热组织和部分熔化的热组织和部分熔化的结晶铸态组织。很大结晶铸态组织。很大结晶铸态组织。很大结晶铸态组织。很大程度上决定焊件接头程度上决定焊件接头程度上决定焊件接头程度上决定焊件接头的性能。的性能。的性能。的性能。过热区：过热区：过热区：过热区：高温影响，晶粒粗大。塑性和韧性下降，显著影高温影响，晶粒粗大。塑性和韧性下降，显著影高温影响，晶粒粗大。塑性和韧性下降，显著影高温影响，晶粒粗大。塑性和韧性下降，显著影响焊件接头性能。响焊件接头性能。响焊件接头性能。响焊件接头性能。正火区：正火区

7、：正火区：正火区：最高加热温度比最高加热温度比最高加热温度比最高加热温度比Ac3Ac3Ac3Ac3稍高，晶粒重结晶细化，获稍高，晶粒重结晶细化，获稍高，晶粒重结晶细化，获稍高，晶粒重结晶细化，获得正火组织。机械性能改善。得正火组织。机械性能改善。得正火组织。机械性能改善。得正火组织。机械性能改善。部分相变区：部分相变区：部分相变区：部分相变区：最高加热温度比最高加热温度比最高加热温度比最高加热温度比Ac1Ac1Ac1Ac1Ac3Ac3Ac3Ac3稍高，珠光体和部稍高，珠光体和部稍高，珠光体和部稍高，珠光体和部分铁素体重结晶细化。晶粒大小不均，机械性能稍差。分铁素体重结晶细化。晶粒大小不均，机械

8、性能稍差。分铁素体重结晶细化。晶粒大小不均，机械性能稍差。分铁素体重结晶细化。晶粒大小不均，机械性能稍差。一一般般，低低碳碳钢钢焊焊件件的的热热影影响响区区较较窄窄，危危害害性性较较小小，焊焊后后可可直直接接使使用用；对对于于碳碳素素钢钢和和低低合合金金钢钢焊焊件件，焊焊后后可可进进行行正正火火处处理理，细细化化晶晶粒粒，改改善善机机械械性性能能；对对于于无无法法进进行行热热处处理理的的焊焊件件，则则需需正正确确选选择择焊焊接接方方法法和和工工艺艺条条件件，来来减减小小热影响区的范围。热影响区的范围。焊焊接接时时，焊焊件件各各部部分分冷冷热热不不均均，受受热热部部位位产产生生拉拉应应力力，未未

9、受受热热部部位位则则产产生生压压应应力力。当当应应力力达达到到一一定定程程度度，焊焊件出现变形。件出现变形。焊接应力和变形焊接应力和变形焊接应力和变形焊接应力和变形 对焊焊缝的应力分布对焊焊缝的应力分布对焊焊缝的应力分布对焊焊缝的应力分布 边缘焊的变形边缘焊的变形边缘焊的变形边缘焊的变形 手手工工电电弧弧焊焊是是利利用用焊焊条条与与工工件件之之间间产产生生的的电电弧弧热热将将工件和焊条熔化的一种焊接方法。工件和焊条熔化的一种焊接方法。q 手工电弧焊手工电弧焊 焊接电弧焊接电弧焊接电弧焊接电弧 焊焊接接电电弧弧是是在在电电极极和和工工件件间间的的气气体体介介质质中中常常时时间间放电的现象。放电的

10、现象。电电弧弧引引燃燃时时，弧弧柱柱中中充充满满了了高高温温电电离离气气体体，发发出出大大量的光和热。量的光和热。钢焊条焊接钢材时的焊接电弧钢焊条焊接钢材时的焊接电弧 手工电弧焊的焊接过程手工电弧焊的焊接过程手工电弧焊的焊接过程手工电弧焊的焊接过程 手工电弧焊焊接手工电弧焊焊接手工电弧焊焊接手工电弧焊焊接 过程示意图过程示意图过程示意图过程示意图焊缝附近焊缝附近基体金属基体金属焊焊 条条药药 皮皮焊焊 芯芯熔熔 渣渣熔熔 化化焊焊 缝缝CO2保护熔池保护熔池电电弧弧电电弧弧 电焊条电焊条电焊条电焊条焊条组成：焊条组成：焊条组成：焊条组成：电焊条由焊芯和药皮组成。电焊条由焊芯和药皮组成。焊芯的作

11、用：焊芯的作用：焊芯的作用：焊芯的作用：导电与充填焊缝。导电与充填焊缝。药皮的作用：药皮的作用：药皮的作用：药皮的作用：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，保证焊缝金属的脱氧和加入合金元素。属的有害作用，保证焊缝金属的脱氧和加入合金元素。手工电弧焊的优缺点手工电弧焊的优缺点手工电弧焊的优缺点手工电弧焊的优缺点优点：优点：优点：优点：设备简单，易于维护，使用灵活；适于多种钢材设备简单，易于维护，使用灵活；适于多种钢材 和有色金属等，是应用最广泛的焊接方法。和有色金属等，是应用最广泛的焊接方法。缺点：缺点：缺点：缺点：焊缝短而不连续，焊缝宽度不

12、均，焊缝质量不稳定。焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，焊缝质量不稳定。埋埋弧弧自自动动焊焊是是利利用用专专门门的的机机械械设设备备自自动动完完成成手手工工电电弧弧焊焊中中的的引引燃燃电电弧弧、送送进进焊焊条条以以及及移移动动电电弧弧等等焊焊接接动动作作，并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。q 埋弧自动焊埋弧自动焊 焊接过程焊接过程焊接过程焊接过程 如如图图所所示示，埋埋弧弧焊焊的的焊焊接接过过程程可可概概括括为为：自自动动送送丝丝；引弧；焊剂自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下燃烧。引弧；焊剂自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下燃烧。埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）埋

13、弧自动焊接过程（焊缝剖面图）埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）焊丝与焊剂焊丝与焊剂焊丝与焊剂焊丝与焊剂焊接材料焊接材料焊焊 剂剂焊焊 丝丝熔熔 炼炼焊焊 剂剂陶陶 瓷瓷焊焊 剂剂相当于相当于焊焊 芯芯相当于相当于药药 皮皮 熔炼焊剂：熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适于大量生产；陶瓷焊剂：陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强度低。1、焊接质量高且稳定；焊接质量高且稳定；2、熔深大，节省焊接材料；熔深大，节省焊接材料；3、无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少；无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少；4、自动化操作，生产效率高。自动化操作，生产效率高。5、设备昂贵，工艺复杂，适于

14、长的直线焊缝和圆筒形设备昂贵，工艺复杂，适于长的直线焊缝和圆筒形 工件的纵、环焊缝的批量生产。工件的纵、环焊缝的批量生产。埋弧自动焊的特点埋弧自动焊的特点埋弧自动焊的特点埋弧自动焊的特点 气气体体保保护护焊焊是是利利用用保保护护性性气气体体防防止止外外界界有有害害气气体体对对熔熔池池进进行行侵侵害害的的特特殊殊焊焊接接方方法法。它它适适于于一一些些化化学学性性质质活活泼泼的金属焊缝的焊接作业。的金属焊缝的焊接作业。q 气体保护焊气体保护焊 氩弧焊氩弧焊氩弧焊氩弧焊 氩弧焊示意图氩弧焊示意图氩弧焊示意图氩弧焊示意图 COCOCOCO2 2 2 2气体保护焊气体保护焊气体保护焊气体保护焊 COCO

15、2 2气体保护焊示意图气体保护焊示意图气体保护焊示意图气体保护焊示意图 真空电子束焊真空电子束焊真空电子束焊真空电子束焊q 一些先进的熔化焊技术一些先进的熔化焊技术（适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接）（适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接）（适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接）（适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接）阴阴极极被被灯灯丝丝加加热热到到2600K，并并发发射射大大量量的的电电子子。这这些些电电子子在在高高压压电电场场的的作作用用下下，经经电电磁磁透透镜镜聚聚焦焦成成电电子子束束，高高速速轰轰击击工工件件表表面面（160000km/s）。

16、电电子子动动能能瞬瞬间间变变成成热热能能（能能量量密密度度是是普普通通电电弧弧的的1000倍）。倍）。等离子弧焊等离子弧焊等离子弧焊等离子弧焊 激光焊激光焊激光焊激光焊激光：激光：激光：激光：利用原子受到激发而辐射的原理，使物质受激发而利用原子受到激发而辐射的原理，使物质受激发而产生波长单一、方向一致和能量很高的光束。产生波长单一、方向一致和能量很高的光束。基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：利用激光器受利用激光器受激产生激光束，通过聚焦激产生激光束，通过聚焦系统将其聚集成半径微小系统将其聚集成半径微小的光斑，当调焦到被焊工的光斑，当调焦到被焊工件的接缝时，光能转换为件的接缝时，光能转换为

17、热能，从而使金属熔化形热能，从而使金属熔化形成焊接接头。成焊接接头。压压力力焊焊（俗俗称称固固态态焊焊）是是在在压压力力（或或同同时时加加热热）作作用用下下，在在被被焊焊的的分分离离金金属属结结合合面面产产生生塑塑性性变变形形而而使使金金属属连连接成为整体的焊接工艺。接成为整体的焊接工艺。第三节第三节 压压 力力 焊焊q 电阻焊电阻焊 电电阻阻焊焊是是利利用用电电流流通通过过被被焊焊工工件件以以及及接接触触部部分分产产生生电电阻阻热热，使使接接触触部部位位达达到到塑塑性性或或局局部部熔熔化化状状态态，加加压压焊焊合合而使工件焊接在一起的焊接方法。而使工件焊接在一起的焊接方法。焊接分类焊接分类焊

18、接分类焊接分类电阻焊电阻焊对对 焊焊滚滚 焊焊点点 焊焊根据焊接接头根据焊接接头形式的差异形式的差异 点焊和滚焊点焊和滚焊点焊和滚焊点焊和滚焊加加 压压断电保压断电保压通通 电电去去 压压工艺步骤：工艺步骤：工艺步骤：工艺步骤：点焊形成过程示意图点焊形成过程示意图点焊形成过程示意图点焊形成过程示意图 滚焊形成过程示意图滚焊形成过程示意图滚焊形成过程示意图滚焊形成过程示意图 对对 焊焊 是是利利用用电电阻阻热热将将两两个个工工件件的的整整个个端端面面焊焊接接起起来来的的一一种种焊焊接接方法。方法。对焊对焊对焊对焊 对焊示意图对焊示意图对焊示意图对焊示意图 摩摩擦擦焊焊是是利利用用工工件件之之间间

19、的的相相互互摩摩擦擦产产生生的的热热量量同同时时加压使工件连接到一起的焊接方法。加压使工件连接到一起的焊接方法。摩擦焊摩擦焊摩擦焊摩擦焊 摩擦焊示意图摩擦焊示意图摩擦焊示意图摩擦焊示意图 爆爆炸炸焊焊是是利利用用爆爆炸炸产产生生的的巨巨大大冲冲击击波波能能量量，使使界界面面在大的接触压力下焊接在一起。在大的接触压力下焊接在一起。爆炸焊爆炸焊爆炸焊爆炸焊 爆炸焊示意图爆炸焊示意图爆炸焊示意图爆炸焊示意图 爆炸焊界面示意图爆炸焊界面示意图爆炸焊界面示意图爆炸焊界面示意图 钎钎焊焊是是利利用用熔熔点点比比被被焊焊接接金金属属熔熔点点低低的的金金属属作作钎钎料料，将将钎钎料料与与工工件件一一起起加加热

20、热到到钎钎料料熔熔化化状状态态，借借助助毛毛细细管管作作用用将将其其吸吸入入到到固固态态间间歇歇内内，使使钎钎料料与与固固态态工工件件表表面面发发生生原原子子的相互扩散、溶解和化合而连成整体的焊接方法。的相互扩散、溶解和化合而连成整体的焊接方法。第四节第四节 钎钎 焊焊q 钎焊接头的形成过程钎焊接头的形成过程 钎钎焊焊接接头头的的形形成成包包括括两两个个过过程程：钎钎料料熔熔化化和和流流入入、填填充充接接头头间间歇歇形形成成钎钎料料充充满满焊焊缝缝的的过过程程；液液态态钎钎料料与与钎焊金属相互作用。钎焊金属相互作用。钎料填充焊缝过程示意图钎料填充焊缝过程示意图钎料填充焊缝过程示意图钎料填充焊缝

21、过程示意图液态钎料和固态金属之间的相互作用液态钎料和固态金属之间的相互作用液态钎料和固态金属之间的相互作用液态钎料和固态金属之间的相互作用 软软钎钎焊焊是是指指使使用用的的钎钎料料熔熔点点低低于于450的的钎钎焊焊，通通常常用烙铁加热。软钎焊的接头强度不高（用烙铁加热。软钎焊的接头强度不高（70MPa）。）。含少量锑的含少量锑的锡铁合金钎料锡铁合金钎料应用最广泛。应用最广泛。软软钎钎焊焊所所用用的的钎钎剂剂主主要要有有：松松香香、ZnCl2溶溶液液、ZnCl2钎钎剂剂膏膏等等（钎钎剂剂主主要要用用来来清清除除氧氧化化物物，保保护护钎钎焊焊区区，增加润湿性）。增加润湿性）。软软钎钎料料主主要要应

22、应用用于于焊焊接接受受力力不不大大的的常常温温工工作作的的仪仪表表、导电元件等。导电元件等。软软软软钎焊钎焊钎焊钎焊q 软钎焊和硬钎焊软钎焊和硬钎焊 硬钎焊硬钎焊硬钎焊硬钎焊 硬硬钎钎焊焊是是指指使使用用的的钎钎料料熔熔点点高高于于450的的钎钎焊焊。其其主主要要加加热热方方式式有有：火火焰焰加加热热、电电阻阻加加热热、感感应应加加热热、炉炉内内加加热、盐浴加热等。软钎焊的接头强度不高（热、盐浴加热等。软钎焊的接头强度不高（500MPa）。）。硬钎焊所用的硬钎焊所用的钎剂钎剂主要有：硼砂、硼酸和氟化物等。主要有：硼砂、硼酸和氟化物等。硬钎料硬钎料主要用于主要用于钎焊受力大，工作温度较高的工件。钎焊受力大，工作温度较高的工件。第五节第五节 焊接缺陷及其检验焊接缺陷及其检验 焊缝缺陷及其产生原因焊缝缺陷及其产生原因焊缝缺陷及其产生原因焊缝缺陷及其产生原因（自（自 学）学）焊缝质量检验过程与方法焊缝质量检验过程与方法焊缝质量检验过程与方法焊缝质量检验过程与方法