材料成型工艺基础材料连接成形焊接方法教学.pptx
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1、回顾焊接电弧的组成熔焊的冶金过程熔焊的冶金特点焊接接头组织和性能(重点及难点):焊缝和热影响区(熔合区、过热区、正火区、部分相变区)焊接应力与变形焊接缺陷及检测(了解)材料连接成形方法第1页/共46页焊接的冶金过程及特点焊接的冶金过程及特点(1)焊条、母材、药皮形成熔池(2)药皮起保护和化学反应焊接的冶金过程的特点:实质是再熔炼;金属熔池的体积很小,各种冶金反应进行得不充分;气体,夹杂来不及溢出;冶炼条件差;熔池温度高,使金属元素产生强烈的熔损和蒸发,同时,熔池周围又被冷的金属所包围,使焊缝处产生应力和变形,严重时甚至会开裂;大气中进行;第2页/共46页(重点及难点)第3页/共46页第3章 材
2、料的连接成形材料的连接成形 【埋弧焊埋弧焊】是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。【分类分类】埋弧焊属于电弧焊的一种,可分为埋弧焊属于电弧焊的一种,可分为埋弧自动焊埋弧自动焊和和埋弧半自动焊埋弧半自动焊两种。两种。【工作原理工作原理】电弧在颗粒状的焊剂下燃烧,焊丝由送丝机构自动送入焊接区。电电弧在颗粒状的焊剂下燃烧,焊丝由送丝机构自动送入焊接区。电弧沿焊接方向的移动靠手工操作完成的称为弧沿焊接方向的移动靠手工操作完成的称为埋弧半自动焊埋弧半自动焊,电弧沿焊接方向的移,电弧沿焊接方向的移动靠机械自动完成的动靠机械自动完成的埋弧自动焊埋弧自动焊。【应用应用】用
3、于焊接非合金钢、低合金高强度钢,也可用于焊接不锈钢及紫铜等。用于焊接非合金钢、低合金高强度钢,也可用于焊接不锈钢及紫铜等。适合于大批量焊接较厚的大型结构件的直线焊缝和大直径环形焊缝。适合于大批量焊接较厚的大型结构件的直线焊缝和大直径环形焊缝。熔焊熔焊一、埋弧焊一、埋弧焊 第4页/共46页第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊一、埋弧焊一、埋弧焊 视频演示4视频演示4-2第5页/共46页第3章 材料的连接成形材料的连接成形 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【优点优点】允许采用允许采用较大的较大的焊接电流,焊接电流,生产率高,焊缝保护好,生产率高,焊缝保护好
4、,焊接质量高,能节省材料和电能,劳动条件好,实现了焊接过焊接质量高,能节省材料和电能,劳动条件好,实现了焊接过程的自动化程的自动化。适于长的直线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝的。适于长的直线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝的批量生产。批量生产。【缺点缺点】焊接时电弧不可见,不能及时发现问题,接头的加工焊接时电弧不可见,不能及时发现问题,接头的加工与装配要求较高,焊前准备时间长。与装配要求较高,焊前准备时间长。熔焊熔焊一、埋弧焊一、埋弧焊 第6页/共46页第3章 材料的连接成形材料的连接成形 气体保护电弧焊简称气体保护电弧焊简称气体保护焊或气电焊气体保护焊或气电焊。它是利用外加气体作为电。它是利用外加
5、气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊,简称气体保护焊。弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊,简称气体保护焊。根据所用保护气体的不同,气体保护焊可分为:氩弧焊、二氧化碳气根据所用保护气体的不同,气体保护焊可分为:氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、氦弧焊等。体保护焊、氦弧焊等。(一)氩弧焊(一)氩弧焊 氩弧焊是以氩气作为保护气体的气体保护焊。氩弧焊是以氩气作为保护气体的气体保护焊。氩弧焊分为氩弧焊分为非熔化极(钨极)氩弧焊非熔化极(钨极)氩弧焊和和熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊两种。两种。氩弧焊的应用:几乎可以用于氩弧焊的应用:几乎可以用于所有钢材和非铁金属及其合金所有钢材和非铁金属及其合金所有钢材和非铁金
6、属及其合金所有钢材和非铁金属及其合金。通常多用于在焊。通常多用于在焊接过程中接过程中易氧化的易氧化的易氧化的易氧化的铝、镁、钛及其合金、不锈钢、耐热合金等。铝、镁、钛及其合金、不锈钢、耐热合金等。熔焊熔焊二、气体保护焊二、气体保护焊-氩弧焊氩弧焊 第7页/共46页第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊二、气体保护焊二、气体保护焊-氩弧焊氩弧焊 视频演示5第8页/共46页氩弧焊的特点:焊缝金属纯净,用于合金钢、易氧化的非铁合金及稀有金属。焊接过程稳定,所有焊接参数都能精确控制,明弧操作,容易实现机械化、自动化生产。电弧在气流压缩下燃烧,热量集中,周围气流对焊缝有冷却作用,因此焊接接头的热
7、影响区小,焊后变形小热影响区小,焊后变形小,可对3mm以下薄板进行焊接。氩气价格较贵,焊件成本高。第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊二、气体保护焊二、气体保护焊-氩弧焊氩弧焊 第9页/共46页第3章 材料的连接成形材料的连接成形 二氧化碳气体保护焊是用二氧化碳气体作为保护气体的气体保护焊。二氧化碳气体保护焊是用二氧化碳气体作为保护气体的气体保护焊。二氧化碳气体保护焊的应用:主要用于焊接低碳钢和低合金钢薄板。二氧化碳气体保护焊的应用:主要用于焊接低碳钢和低合金钢薄板。熔焊熔焊二、气体保护焊二、气体保护焊-CO2 第10页/共46页CO2气体保护焊的特点:成本低 生产效率高质量好操作性
8、能好 CO2气体保护焊的缺点是具有氧化性,合金烧损大,飞溅大,成形较差,烟雾多,弧光强烈,容易产生气孔。第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊二、气体保护焊二、气体保护焊-CO2 第11页/共46页利用可燃气体与助燃气体氧混合燃烧形成的焰作为热源进行熔化焊气焊火焰的种类及应用 第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊三、气焊三、气焊 第12页/共46页气焊火焰的种类及应用 第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊三、气焊三、气焊 第13页/共46页气焊应用 第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊三、气焊三、气焊 视频演示6视频演示7第14页/共46页气焊的特点气焊设
9、备简单,不需电源,灵活方便气焊火焰温度低,加热缓慢,工件受热面积大,热影响区较宽,因此焊接变形大。火焰对熔池保护差,焊缝易产生气孔、夹渣等缺陷。生产效率低,不适合大批量生产。第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊三、气焊三、气焊 第15页/共46页第3章 材料的连接成形材料的连接成形 l 电渣焊的应用电渣焊的应用主要用于主要用于厚壁压力容器纵缝厚壁压力容器纵缝的焊接和大的焊接和大型铸焊、锻焊结构的制造。型铸焊、锻焊结构的制造。l 适合于电渣焊的金属材料有适合于电渣焊的金属材料有非合金钢、耐热钢、不锈非合金钢、耐热钢、不锈钢、铝及铝合金等。钢、铝及铝合金等。l 电渣焊电渣焊是利用是利用电
10、流通过液态熔渣电流通过液态熔渣电流通过液态熔渣电流通过液态熔渣所产生的所产生的电阻热电阻热电阻热电阻热而进行焊接的方法。而进行焊接的方法。l 电渣焊分为电渣焊分为丝极电渣焊、熔嘴电渣焊丝极电渣焊、熔嘴电渣焊和和板极电渣焊板极电渣焊三种。三种。熔焊熔焊四、电渣焊四、电渣焊 第16页/共46页(一)电渣焊焊接过程 电渣焊的特点:焊接厚板时,生产效率高,成本低 焊缝金属洁净 热影响区宽,晶粒较粗大 第3章 材料的连接成形材料的连接成形 熔焊熔焊四四、电渣焊、电渣焊 视频演示8第17页/共46页第3章 材料的连接成形材料的连接成形 等离子弧焊接等离子弧焊接是借助是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用水冷喷嘴对
11、电弧的拘束作用,获得,获得较高能量密度的等离较高能量密度的等离子弧子弧进行焊接的方法。进行焊接的方法。等离子弧焊接的应用等离子弧焊接的应用:可以焊接绝大部分金属,主可以焊接绝大部分金属,主要适于焊接要适于焊接某些焊接性差的某些焊接性差的金属材料和精细工件金属材料和精细工件等。常等。常用于焊接不锈钢、耐热钢、用于焊接不锈钢、耐热钢、高强度钢及高强度钢及难熔金属材料难熔金属材料等。等。视频演示9熔焊熔焊五、等离子弧焊五、等离子弧焊 第18页/共46页熔焊熔焊五、等离子弧焊焊五、等离子弧焊焊 等离子弧焊的特点能量密度大、弧柱温度高弧柱温度高弧柱温度高弧柱温度高、穿透能力强、电弧稳定的优点;生产率高,
12、焊后的焊缝宽度和高度均匀一致,焊缝表面光洁。电弧稳定燃烧,具有良好的挺直度和方向性。等离子弧焊设备复杂,气体消耗大,焊接成本较高。第3章 材料的连接成形材料的连接成形 第19页/共46页 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高高
13、压压压压电电电电场场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)。电电电电子子子子动动动动能能能能瞬瞬瞬瞬间间间间变变变变成成成成热热热热能能能能(能能量量密密度度是是普通电弧的普通电弧的1000倍)。倍)。视频演示9.5第20页/共46页a加热功率密度大。焊接用电子束电流为几十到几百毫安,最大可达l000mA以上;加速电压为几十到几百千伏;故电子束功率从几十千瓦到100kw以上,而电子束焦点直径小于1mm。故电子束焦点处的功率密度可达103105Kw/cm2,比普通电弧功比普通电弧功率密度高率密度高
14、10010010001000倍倍。b焊缝深宽比(H/B)大。通常电弧焊的深宽比很难超过2,电子束焊的深度比在电子束焊的深度比在电子束焊的深度比在电子束焊的深度比在50505050以上以上以上以上。电子束焊比电弧焊节约大量填充金属和电能节约大量填充金属和电能节约大量填充金属和电能节约大量填充金属和电能,可实现高深宽比的焊接,深宽比达60:1,可依次焊透0.1300mm厚度的不锈钢板。优点第21页/共46页c.焊接速度快,焊缝热物理性能好。焊接速度快,能量集能量集中、熔化和凝固过程快。热影响区小,焊接变形小。中、熔化和凝固过程快。热影响区小,焊接变形小。对精加精加工工的工件可用作最后的连接工序,焊
15、后工件仍能保持足够的精度。能避免晶粒长大,使焊接接头性能改善,高温作用时间短,合金元素烧损少合金元素烧损少,焊缝抗蚀性好。d焊缝纯度高。真空电子束焊的真空度一般为510510510510-4-4-4-4PaPaPaPa,适合焊接钛及钛合金等活性材料。e.焊接工艺参数调节范围广,适应性强。电子束焊接的工艺参数可独立地在很宽的范围内调节很宽的范围内调节,控制灵活,适应性强,再现性好,而且电子束焊焊接参数易于实现机械化、自动化控制,提高了产品质量的稳定性。f.可焊材料多。不仅能焊金属和异种金属材料的接头,也可焊接非金属材料,如陶瓷、石英玻璃等。第22页/共46页 需要高真空环境以防止电子散射高真空环
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