连接成形介绍.pptx

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1、连接成形的分类：熔化焊：电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、气焊 压力焊：电阻焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊 钎焊：硬钎焊、软钎焊 机械连接：铆接、栓接 胶（粘）接：第1页/共37页也有将连接成形分成：熔化焊：焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊压焊：电阻焊、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊钎焊：扩散焊：一般扩散焊、瞬间液相扩散焊、超塑性成扩散焊其他连接：机械连接、胶接、电场辅助阳极连接第2页/共37页焊 接 焊接的实质 焊接的实质是借助加热或加压、或同时加热和加压，以实现原子结合。焊接过程的本质就是通过适当的物理及化学过程，使两个分离表面的金属原子接近到晶格距离（0.30.

2、5nm），形成金属键，从而使两金属连为一体，达到焊接的目的。加热源包括：电弧、电子束、光束（激光）、放热反应（氧燃料气体、铝热剂等）以及电阻等。第3页/共37页 主要介绍熔焊、压力焊 及钎焊 熔焊：加热至熔化状态（一般不加压）以实现焊接的方 法，通称熔焊。如：电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊等。压焊：凡必须施加压力（加热或不加热）以实现焊接的 方法，通称压焊。如：电阻焊、摩擦焊、超声波焊等。也包括扩散焊。钎焊：母材不熔化，仅靠焊料熔化填入间隙与母材作用 实现连接的方法，称钎焊。如：软钎焊、硬钎焊第4页/共37页从冶金的角度，根据焊区特点可分为三大类：液相焊接：利用热源加热待焊部位，使之熔化，利用

3、液相的相容而实现原子间结合。固相焊接：利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待焊表面的温度升高，（但一般低于母材金属熔点），通过调节温度、压力和时间以充分进行扩散而实现原子间结合。固液相焊接：待焊表面可不直接接触，而是通过两者毛细间隙的中间液相相联系。第5页/共37页第一节 熔化焊（1）简述 焊件在焊接过程，未施加压力，仅通过焊件加热而熔化来完成连接的方法，称为熔化焊。熔化焊焊接接头的形成，一般都要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变，直至形成接头。所以熔化焊的本质是小熔池熔炼和铸造。与小熔池相接的母材发生快速加热随后冷却出现热影响区。第6页/共37页 焊接接头的特征 第7

4、页/共37页第8页/共37页第9页/共37页 金属的焊接性 焊接性是指同质金属或异质金属在制造工艺条件下，能够焊成设计适当的结构并满足预期使用要求的能力。实际上焊接性包括两方面：1、是否容易形成优良的焊接接头，即接合性能。2、形成的焊接接头使用性能的好坏，即使用性能。第10页/共37页 接合性能：在指定的焊接工艺条件下对形成焊接缺陷的敏感性。能否形成一个优良的焊接接头，首先取决于组成这个焊接接头的两种或两种以上金属材料之间的结合性能。工艺焊接性 或接合致密性 使用性能：在规定的焊接工艺条件下所形成的焊接接头适应使用要求的程度。焊接接头的使用性能。是否与母材的性能一致。使用焊接性 或使用可靠性第

5、11页/共37页 焊接材料 焊条：通用焊条、专用焊条 焊剂：熔炼焊剂、非熔炼焊剂 焊丝：实芯焊丝、药芯焊丝 保护气：惰性气体、活性气体 焊条是由焊芯和药皮构成，也称药皮焊条。第12页/共37页焊芯：除高合金钢焊条其焊芯成分与钢的成分相近外，碳钢和低合金钢的焊芯均采用标准低碳焊条钢，H08A或H08E.H08A C0.10、Mn0.300.55、Si0.10、S、P都小于0.03而H08E的S、P限制更严，都小于0.02焊条钢的三个特点：杂质限量严格、含碳低于0.10、基本不含Si的沸腾钢。由于焊芯不含必要的合金元素，熔敷金属所需合金均需通过药皮添加。即 不同强度级别或不同性能要求的焊条，其药皮

6、所含合金成分必然不同。第13页/共37页 药皮：药皮为多种物质混合物，主要有四类：1、矿石 钛铁矿、大理石、长石等 2、金属或合金 锰铁、硅铁、铝粉等 3、化工制品 钛白粉、水玻璃等 4、有机物 淀粉、木粉等第14页/共37页焊丝：（实芯焊丝）焊丝中常加Mn、Si、Mo，含碳小于0.10 用CO2气体保护焊时CO2具有强氧化作用，焊丝中必须含有足够量的脱氧合金元素。H08Mn2SiA用于焊接低碳钢及16Mn钢，H08Mn2SiMoA可用于焊接t600MPa低合金高强钢。第15页/共37页焊接裂纹：热裂：严格控制S、P 填满弧坑 减慢焊接速度（减小最后结晶区应力）改善焊缝形状（避免熔深过大的梨形

7、焊缝）冷裂：主要是氢致脆性（延迟裂纹）气孔：清除焊件锈、油 烘干焊条 提高高温熔池保持时间，让气体排除。降低焊接电流，避免气剂过早分解。采用短弧焊 夹渣：第16页/共37页第二节 压力焊一、电阻焊第17页/共37页二、摩擦焊第18页/共37页三、扩散焊 扩散焊是一种精密连接方法，它是把两个或两个以上的固相材料（包括中间层材料）压紧在一起，置于真空或保护气氛中加热至母材熔点以下温度，对其施加压力使连接界面微观凸凹不平处产生微观塑性变形达到紧密接触，再经保温、原子相互扩散而形成牢固的冶金结合的一种连接方法。扩散焊是异种金属材料、耐热合金、陶瓷、金属间化合物、复合材料等连接的主要方法之一。第19页/

8、共37页扩散焊接过程示意图第20页/共37页带有中间层材料的扩散焊第21页/共37页扩散焊应用举例第22页/共37页第23页/共37页第三节 钎焊 钎焊是将两焊件加热而不熔化，仅由熔化的焊材（钎料）填入其间隙中，并使液态的钎料与固态母材相互作用，再凝固成连接接头的过程。工程中通常将钎焊分成两类：即硬钎焊和软钎焊液相线温度在450450以上的钎料用于钎焊时为硬钎焊，液相线温度在450450以下的钎料用于钎焊时为软钎焊。第24页/共37页钎焊的关键是钎料与母材的润湿性一般液体钎料与母材间若有一定的互溶度，其润湿性较好。温度升高液体表面张力减小，有助于提高钎料的润湿性。金属表面有氧化膜时，液态钎料往

9、往凝聚成球状不与金属发生润湿。母材表面粗糙有利于钎料的润湿。能使液态钎料表面张力减小的物质为表面活性物质，有利于钎料的润湿。钎焊时环境的气氛若使金属表面易氧化，阻碍钎料的润湿。第25页/共37页软焊料：锡基钎料：主要是在Sn中加Pb，锡钎料有低温脆 性，工作温度低于100 Sn的熔点232，Pb的熔点327，Pb-61.9 Sn为共晶合金（熔点183）铅基钎料：Pb中加Sn和Ag，工作温度低于150，用于钎焊铜和铜合金。锌基钎料：Zn中加Al、Cu及Ag或Bi，用于钎焊铝和铝合金。第26页/共37页硬钎料铜基硬钎料：包括纯铜、铜锌、铜磷系。银基硬钎料：润湿性好，广泛用于钎焊低碳 钢、结构钢、不

10、锈钢、高温合 金、铜及铜合金。铝基硬钎料：用来钎焊铝及铝合金，主要包括Al-Si、Al-Cu-Si、Al-Cu-Si-Zn系合金。第27页/共37页第四节 搅拌摩擦焊(FSW)(FSW)何长树副教授提供1991年,英国焊接研究所（The Welding Institute-TWI）发明了搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding-FSW）第28页/共37页 搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿着焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌摩擦头旋转的作用下填充搅拌针后方形成的空腔，并在搅拌头轴间与搅拌针的搅拌和挤压作用下实现材料

11、连接的固相焊接方法。搅拌头搅拌摩擦焊的施焊工具；搅拌头轴肩搅拌头与工件表面接 触的肩台部分；搅拌针搅拌头插入工件的部分；前进侧焊接方向与搅拌头轴肩旋 转方向一致的焊缝侧面；回转侧焊接方向与搅拌头轴肩旋 转方向相反的焊缝侧面；轴向压力-向搅拌头施加的使搅拌针 插入工件和保持搅拌头轴 肩与工件表面接触的压力。第29页/共37页搅拌头第30页/共37页搅拌摩擦焊技术特点搅拌摩擦焊是在材料的塑性状态下实现的，产品焊缝金相一致性高，焊缝无热裂纹、无夹杂、无气孔等熔焊缺陷。搅拌摩擦焊利用自动化的机械设备进行焊接，避免了对操作工人技术熟练程度的依赖。实现了全位置焊接自动化。搅拌摩擦焊焊前无需对铝合金氧化层做

12、特殊处理，不需开坡口，焊接过程中不需要填充材料和保护气，简化了焊接工序。搅拌摩擦焊焊接过程不会产生烟尘、飞溅、紫外线及电磁辐射，实现了焊接过程的环保化。搅拌摩擦焊的焊缝残余应力低，基本无变形，焊缝属性接近母材，机械性能优异。提高了焊缝可靠性。第31页/共37页工业用搅拌摩擦焊设备第32页/共37页实验研究用搅拌摩擦焊设备第33页/共37页搅拌摩擦焊技术应用概况在船舶制造领域，在1996年搅拌摩擦焊就在挪威MARINE公司成功地应用在铝合金快速舰船的甲板、侧板等结构件的流水线制造。在轨道车辆制造领域，日本HITACHI公司首先于1997年将搅拌摩擦焊技术应用于列车车体的快速低成本制造，成功实现了

13、大壁板铝合金型材的工业化制造。在世界宇航制造领域，搅拌摩擦焊已经成功代替熔焊实现了大型空间运载工具如运载火箭和航天飞机等的大型高强铝合金燃料贮箱的制造，波音公司的DELTA II 型和IV型火箭已经全部实现了搅拌摩擦焊制造，并于1999年首次成功发射升空。2000年世界汽车工业，如美国TOWER汽车公司等就利用搅拌摩擦焊实现了汽车悬挂支架、轻合金车轮、防撞缓冲器、发动机安装支架以及铝合金车身的焊接。2002年8月，美国月蚀航空公司利用FSW技术研制出了全搅拌摩擦焊轻型商用飞机，并且首次试飞成功。第34页/共37页材料成形课程复习内容1 1、铸造的优缺点、金属的铸造性、铸件的凝固方式、以及铸造应

14、力、铸件变形和裂纹。2 2、砂型、熔模、压力、金属型、低压以及离心铸造的原理、特点和应用。3 3、塑性加工的目的、优缺点、及基本方法。4 4、常用塑性指标、金属的变形抗力、应力图示的意义、外摩擦的后果、变形程度的表示方法、5 5、塑性加工的不均匀变形以及轧制的咬入条件和改善措施。6 6、轧钢生产工艺制定原则。7 7、钢材高低倍组织检验，重点是形成原因和解决办法。8 8、轧制、锻压、挤压、拉拔几种塑性加工方法在产品规格、组织和性能、塑性加工的难易程度、生产效率、成本及应用方面各有何特点。9 9、合金钢轧制生产过程与碳素钢不同之处。10、挤压产品的特点、容易出何种缺陷、形成的原因。11、金属的焊接性、亚共析钢焊接接头（包括热影响区）的特征。第35页/共37页人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页