焊接技术概论.pptx
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1、焊接技术的应用 n n桥梁建造 n n飞机制造 n n航空航天 n n汽车制造 n n舰船制造 n n房屋建造 n n石油石化 你所知道的焊接应用有哪些?第1页/共64页在现代工业中,金属是不可缺少的重要材料。高速行驶的汽在现代工业中,金属是不可缺少的重要材料。高速行驶的汽车、火车、载重万吨至几十万吨的轮船、耐腐耐压的化工设备以车、火车、载重万吨至几十万吨的轮船、耐腐耐压的化工设备以至宇宙飞行器等都离不开金属材料。在这些工业产品的制造过程至宇宙飞行器等都离不开金属材料。在这些工业产品的制造过程中,需要把各种各样的加工好的零件按设计要求连接起来制成产中,需要把各种各样的加工好的零件按设计要求连接
2、起来制成产品,焊接就是将这些零件连接起来的一种高效的加工方法。品,焊接就是将这些零件连接起来的一种高效的加工方法。焊接在现代工业生产中具有十分重要的作用,世界每年钢材消耗量的50%都有焊接工序的参与,在现代制造工业中,广泛应用于金属结构件的生产。例如桥梁、船体、车厢、容器、电子产品等,都离不开焊接。焊接在制造大型结构件或复杂机器,优越性突出,它可以化大为小、化复杂为简单来备料,然后逐次焊接拼小成大,拼简单为复杂,是其他工艺方法难以做到的。它还可以对不同种材料进行焊接,不同金属间或金属与非金属间进行焊接。第2页/共64页教材内容教材内容焊接方法与设备焊接方法与设备焊接方法与设备焊接方法与设备 (
3、电弧焊、埋弧焊等焊接工艺介绍)(电弧焊、埋弧焊等焊接工艺介绍)(电弧焊、埋弧焊等焊接工艺介绍)(电弧焊、埋弧焊等焊接工艺介绍)金属材料焊接金属材料焊接金属材料焊接金属材料焊接 (金属焊接性、钢材及有色金属的焊接)(金属焊接性、钢材及有色金属的焊接)(金属焊接性、钢材及有色金属的焊接)(金属焊接性、钢材及有色金属的焊接)焊接结构焊接结构焊接结构焊接结构 (焊接应力与变形)(焊接应力与变形)(焊接应力与变形)(焊接应力与变形)第3页/共64页第一章第一章 焊接技术概述焊接技术概述1.1 1.1 焊接及发展概况焊接及发展概况1.2 1.2 常用焊接热源常用焊接热源1.3 1.3 焊接安全技术与劳动保
4、护焊接安全技术与劳动保护第4页/共64页一、焊接原理一、焊接原理二、焊接的分类二、焊接的分类三、焊接的特点三、焊接的特点四、连接技术的应用与发展四、连接技术的应用与发展五、本书的内容和学习方法五、本书的内容和学习方法六、焊接工艺与艺术六、焊接工艺与艺术1.1焊接及发展概况焊接及发展概况第5页/共64页学习目标学习目标1.深入了解焊接在现代工业中的地深入了解焊接在现代工业中的地位及其发展概况;位及其发展概况;2.2.掌握焊接方法的本质及特点;掌握焊接方法的本质及特点;3.3.熟悉本教材的内容和学习方法。熟悉本教材的内容和学习方法。第6页/共64页(二)焊接定义(二)焊接定义 从微观上来说,可以给
5、出焊接的定义如下:两种或两种以上材料(同种或异种)通过适当的物理或化学方法使其达到原子或分子之间的结合形成永久性连接的工艺过程。一一般般也也可可以以通通俗俗地地给给出出焊焊接接的的定定义义:通通过过加加热热或或者者加加压压,或或两两者者并并用用,用用或或不不用用填填充充材材料料,使使两两工工件件达达到到原原子子间间结结合合的的加加工工艺方法。工工艺方法。一、一、焊接的原理焊接的原理(一)金属连接的方式(一)金属连接的方式按能否拆卸可分为:按能否拆卸可分为:可拆卸连接可拆卸连接(临时)(临时)不可拆卸连接不可拆卸连接(永久)(永久)不用于制造,而用于装配和定位不用于制造,而用于装配和定位用于金属
6、结构制造或零件制造中用于金属结构制造或零件制造中例如:螺栓连接、销连接、键连接例如:螺栓连接、销连接、键连接例如:焊接连接、铆接、粘接例如:焊接连接、铆接、粘接第7页/共64页81.焊接技术焊接技术各种焊接方法、焊接工艺、焊接材各种焊接方法、焊接工艺、焊接材料及焊接设备等及其基础理论的总称。料及焊接设备等及其基础理论的总称。2.焊件焊件焊接对象的总称。焊接对象的总称。3.焊接结构焊接结构用焊接方法制造的结构。用焊接方法制造的结构。基本概念基本概念基本概念基本概念焊接的本质特点是焊接的本质特点是 通过焊接使达到结合从而将原来分开的物体形成通过焊接使达到结合从而将原来分开的物体形成 永久性连接的整
7、体。永久性连接的整体。第8页/共64页 从理论上来说,两块分离的材料的两个表面靠得足够紧密,两者之间的距离能够接近到一个原子的距离,亦即0.4到0.5个nm时,两块材料就能连接在一起。实际上,在常温下这种情况一般不会发生,因为即使这两个要结合的表面经过精密加工,从微观上来看,这个表面依然是凹凹凸凸不不平平的,而且由于材料表面存在氧氧化化膜膜及水水分分、油油等吸吸附附层层杂杂质质,这种氧化膜和杂质极大地阻碍材料的连接。为什么说要加热或加压?为什么说要加热或加压?因此,焊接过程的因此,焊接过程的物理本质物理本质就是采用施加外部能量的办法,去就是采用施加外部能量的办法,去除阻碍原子键结合的一切表面氧
8、化膜和吸附层杂质,促使分离材除阻碍原子键结合的一切表面氧化膜和吸附层杂质,促使分离材料的原子接近,形成原子键的结合,得到一个料的原子接近,形成原子键的结合,得到一个优质优质的焊接接头。的焊接接头。常用的施加外部能量的方法主要有加热和加压两种。常用的施加外部能量的方法主要有加热和加压两种。加热加热是把材料加热到熔化状态,或者把材料加热到塑性状态;是把材料加热到熔化状态,或者把材料加热到塑性状态;加压加压使材料产生塑性流动。使材料产生塑性流动。第9页/共64页焊接原理过程示意图电弧电弧焊应焊应用非用非常普常普遍遍第10页/共64页二、焊接分类二、焊接分类按焊接时母材金属所处的状态可分为按焊接时母材
9、金属所处的状态可分为(一)熔焊(一)熔焊能量集中性能量集中性:就是在金属电极中单位面积所通过的电流越大,能量集中性越好。将被连接金属局部熔化,然后冷却结晶使分子或原子彼此达将被连接金属局部熔化,然后冷却结晶使分子或原子彼此达到晶格距离并形成结合力。到晶格距离并形成结合力。特征特征1:需要一个能量集中能量集中,热量足够的热源。注意注意焊接部位必须采取有效的隔离空气保护,使焊接部位不能和空气焊接部位必须采取有效的隔离空气保护,使焊接部位不能和空气接触,以免造成焊道的成分和性能不良。接触,以免造成焊道的成分和性能不良。特征特征2:保护方式有三种保护方式有三种:气气、渣渣、真空真空。熔焊、熔焊、压焊、
10、压焊、钎焊。钎焊。第11页/共64页常用的熔焊方法常用的熔焊方法电弧焊电弧焊气焊铝热焊电渣焊电子束焊激光焊熔化极非熔化极非熔化极手工焊CO2焊埋弧焊MAG焊MIG焊TIG焊焊等离子弧焊熔焊第12页/共64页熔熔焊焊机机第13页/共64页(二)压焊焊接过程中焊接过程中必须必须要施加压力,可能加热也可能不加热才能要施加压力,可能加热也可能不加热才能完成的焊接。完成的焊接。其加热的其加热的主要目的主要目的是为使金属软化,靠施加压力使金属塑是为使金属软化,靠施加压力使金属塑变变,让原子接近到相互稳固吸引的距离,这一点与熔焊时让原子接近到相互稳固吸引的距离,这一点与熔焊时的加热有本质的不同。的加热有本质
11、的不同。定义:定义:是焊接变形小、裂纹少、易实现自动化是焊接变形小、裂纹少、易实现自动化电阻焊、摩擦焊、超声波焊、冷压焊、爆炸焊、电阻焊、摩擦焊、超声波焊、冷压焊、爆炸焊、扩散焊等。扩散焊等。特点:特点:常用方法:常用方法:第14页/共64页电阻焊机、超声波焊机第15页/共64页(三)钎焊分类:硬钎焊和软钎焊。硬钎焊硬钎焊:加热温度大于450度,抗拉强度大于200MPa,经常用银基、铜基钎料,适于工作应力大,环境温度高的场合,比如硬质合金车刀、地质钻头的焊接。软钎焊软钎焊:加热温度小于450度,抗拉强度小于70MPa适于应力小,工作温度低的环境。比如电路的锡基钎焊。定义:定义:特点:特点:将熔
12、点比母材低的钎料加热至融化,但加热温度低于母将熔点比母材低的钎料加热至融化,但加热温度低于母材的熔点,用融化的钎料填充焊缝、润湿母材并与母材的熔点,用融化的钎料填充焊缝、润湿母材并与母材相互扩散形成一体的焊接方法。材相互扩散形成一体的焊接方法。母材不熔化,只是钎料熔化母材不熔化,只是钎料熔化第16页/共64页2023/2/1617焊接分类熔化焊固相焊钎焊电弧焊气焊热溶剂焊熔化剂焊非熔化剂焊焊条电弧焊埋弧焊气体保护焊碳弧焊钨极氩弧焊原子氢焊氧-乙炔焊氧氢焊石油液化气焊铝热焊镁热焊锻焊冷压焊超声波焊电阻对焊摩擦焊爆炸焊高频焊扩散焊特点:不传递热量特点:不传递热量火焰电阻炉感应电弧摩擦电子束盐浴接触
13、激光特点:焊件不熔化特点:焊件不熔化填料比母材熔点低填料比母材熔点低特点:熔化母材特点:熔化母材与焊丝,传递热量与焊丝,传递热量第17页/共64页2023/2/1618三、三、焊接特点(一)特点特点1.与铆接、螺栓连接铆接、螺栓连接工艺比:接头可靠水密性、密封性好重量轻、节约材料厚度不限:结构设计简化:对接、角接都可制造时间短、费用少:厂内预制部分部件现场组装第18页/共64页192.与与铸件铸件比:比:焊省去木、砂模,工艺简单,周期短焊省去木、砂模,工艺简单,周期短省材,比铸铁轻省材,比铸铁轻50%60%;比铸钢轻比铸钢轻20%30%;(二)(二).焊接的优点焊接的优点通过焊接材料的选择,适
14、应产品使用性能的要求。通过焊接材料的选择,适应产品使用性能的要求。(三)(三).焊接的缺点焊接的缺点(1)产生焊接应力与变形)产生焊接应力与变形(2)存在一定数量的缺陷)存在一定数量的缺陷(3)焊接过程中会产生有毒有害物质)焊接过程中会产生有毒有害物质第19页/共64页四、焊接技术的应用与发展(一)古代焊接方法1.发展过程发展过程公元前3000多年出现了锻焊技术。公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。公元前200年前,中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。2.特点特点热源都是炉火温度低能量不集中第20页/共64页(二)近代焊接方法近代焊接方法的发展过程 1801年,英国的戴维斯发现
15、两碳极间产生电弧。1836年,大卫发现乙炔气。这两项发明被誉为现代焊接技术的基础。1885年,俄国的贝纳多斯发明碳极电弧焊钳(见图)。这一发明是弧焊至少是碳弧焊的实际的开始。第21页/共64页1887年,美国发明电阻焊并用于薄板的点焊和缝焊。1900年,英国的Strohmeyer发明了薄药皮焊条(Thin Coated Electrode),虽然药皮只是一薄层粘土(Clay)或石灰(Lime),但产生的电弧更稳定。1930年,美国的罗宾诺发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊。1940年,钨极和熔化极气体保护焊相继问世。1951年,苏联巴顿电焊研究所制造电渣焊。1953年,发明了二氧化碳气体保护焊。195
16、6年,美国的J.B.琼斯发明超声波焊;苏联的.丘季科夫发明摩擦焊。1959年,美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊。60年代,出现了等离子、电子束和激光焊接的方法。1991年,英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊,成功的焊接了铝合金平板。1993年,奥地利Fronius公司生产了第一款全数字化的IGBT逆变焊机。1996年,以乌克兰巴顿焊接研所院士为首的三十多人的研制小组,研究开发了人体组织的焊接技术。2001年,人体组织焊接成功应用于临床。2002年,三峡水轮机的焊接完成,是已建造和目前正在建造的世界上最大的水轮机。第22页/共64页第23页/共64页 焊接发展趋势焊接发展趋势 从材料材料上扩大可焊材料
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