山大焊接物理冶金21048.pptx
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1、材料成型基础材料成型基础焊接部分 山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院现代焊接技术研究所现代焊接技术研究所秦国梁秦国梁135 0540 0905,办公室:南校区主楼办公室:南校区主楼526课程的主要内容1 1、焊接的基本概念焊接的基本概念 1313学时学时2 2、焊接化学冶金焊接化学冶金 3333学时(学时(Ch7Ch7、8 8、9 9)3 3、焊接热影响区组织与性能焊接热影响区组织与性能 2 23学时学时(Ch10Ch10)4 4、焊接缺陷及控制、焊接缺陷及控制 33 33学时(学时(Ch11Ch11)课程的授课计划时间时间周次周次 课次课次内容内容参考书参考书12/1110
2、1焊接的基本概念焊接的基本概念教材、焊接冶金学教材、焊接冶金学(机械工业出版社机械工业出版社)15/11111气相对液态金属的作用(气相对液态金属的作用(Ch7)19/11111液态金属与熔渣的相互作用液态金属与熔渣的相互作用(Ch8)22/11121液态金属的净化液态金属的净化(Ch9)26/11122焊接热影响区组织与性能(焊接热影响区组织与性能(Ch10)19/11133/12133焊接缺陷及控制(焊接缺陷及控制(Ch11)6/121410/1214材料成型基础材料成型基础Part I焊接基本概念焊接基本概念 焊接的基本概念1 1、焊接的定义及特点焊接的定义及特点2 2、焊接技术的发展焊
3、接技术的发展3 3、焊接的分类焊接的分类4 4、焊接应用焊接应用5 5、焊接专业及其研究领域焊接专业及其研究领域连接技术的历史与发展连接技术的历史与发展 l连接技术是伴随着材料的应用而产生的。在人类还只能使用天然材料时,就产生了捆绑、镶嵌、缝纫等连接技术。l当人类可以制造材料后,现代意义上的连接技术就开始萌生了。l除机械方法以外,钎焊或许是最古老的连接金属的技术。l焊接技术属于连接技术的范畴1 焊接的定义及特点Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念材料连接的方法材料连接的方法及其基本特征及其基本特征 u连接技术已经出现了多种方法:连接技术已经出现了多种方法:捆绑、镶嵌、焊接、铆接、粘接u连
4、接过程中涉及到的能量类型:连接过程中涉及到的能量类型:光、电、声、化学、机械u结合性质:结合性质:机械结合、化学结合和材质结合u焊接方法处于绝对主导地位焊接方法处于绝对主导地位 过程最复杂、发展最迅速 应用最广泛 1 焊接的定义及特点Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念金属焊接的条件:金属焊接的条件:只有两块金属的距离只有两块金属的距离d达到(达到(35)10-10m时,时,金属原子之间便形成了金属键,实现焊接。金属原子之间便形成了金属键,实现焊接。1 焊接的定义及特点焊接的定义:焊接的定义:被焊工件被焊工件(同材质或者不同材质同材质或者不同材质)通过通过加热或加热或加压加压(或两者并用
5、或两者并用),采用或不用填充金属采用或不用填充金属,使被使被焊工件达到原子间结合而形成焊工件达到原子间结合而形成永久性永久性连接的工连接的工艺过程。艺过程。Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念1 焊接的定义及特点实现的方法:实现的方法:a.加热加热 熔焊熔焊b.加压加压 压焊压焊使使d达到达到(35)10-8cm的条件:的条件:a.两块金属件要接触;两块金属件要接触;b.要有足够高的能量。要有足够高的能量。Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念1 焊接的定义及特点焊接的特点焊接的特点优点优点:1)连接性能好,密封性好,承压能力高)连接性能好,密封性好,承压能力高;2)省料,重量轻,成
6、本低;)省料,重量轻,成本低;3)加工装配工序简单,生产周期短)加工装配工序简单,生产周期短;4)易于实现机械化和自动化。)易于实现机械化和自动化。焊接的特点焊接的特点缺点:缺点:1)焊接结构是不可拆卸的,更换修理不便)焊接结构是不可拆卸的,更换修理不便;2)焊接接头的组织和性能发生变化,往往是变坏;)焊接接头的组织和性能发生变化,往往是变坏;3)要产生焊接残余应力和焊接变形;)要产生焊接残余应力和焊接变形;4)会产生焊接缺陷,如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。)会产生焊接缺陷,如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念l焊接与机械连接(如铆接)和粘接的差异:焊接与机
7、械连接(如铆接)和粘接的差异:被被焊焊接接的的材材料料不不仅仅在在宏宏观观上上建建立立了了永永久久性性的的联联系系,而而且且在在微微观观上上建建立立了了组组织织之之间间的的内内在在联系。联系。l焊接技术的主体内容:焊接技术的主体内容:涵盖熔化焊接、钎焊和固相焊接几部分。涵盖熔化焊接、钎焊和固相焊接几部分。1 焊接的定义及特点Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念2 焊接的分类熔化焊熔化焊熔化焊液相焊液相焊钎焊钎焊液固相焊液固相焊压力焊压力焊固相焊固相焊Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念固相焊固相焊2 焊接的分类熔化焊熔熔化化焊焊:是是指指焊焊接接过过程程中中,对对于于紧紧密密贴贴在
8、在一一起起的的被被焊焊工工件件,将将焊焊接接接接头头加加热热至至熔熔化化状状态态,在在温温度度场场、重重力力等等的的作作用用下下,在在不不加加压压力力条条件件下下,两两个个工工件件熔熔融融的的液液态态金金属属混混合合,待待温温度度降降低低后后将将两两被被焊焊工工件件牢牢固固地地凝凝结结在在一一起起,完成焊接的方法。完成焊接的方法。Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念2 焊接的分类熔化焊电弧焊电弧焊埋弧焊埋弧焊Submerged arc welding,Submerged arc welding,熔化极熔化极螺柱焊螺柱焊Stud weldingStud welding焊条电弧焊焊条电弧焊S
9、hielded metal arc weldingShielded metal arc welding惰性气体保护电弧焊惰性气体保护电弧焊Argon arc welding(or MIG)Argon arc welding(or MIG)COCO2 2电弧焊电弧焊COCO2 2 arc welding(or MAG)arc welding(or MAG)非熔化极非熔化极钨极氩弧焊钨极氩弧焊Argon tungsten arc weldingArgon tungsten arc welding等离子弧焊等离子弧焊Plasma arc weldingPlasma arc welding原子氢焊原子
10、氢焊Atomic hydrogen weldingAtomic hydrogen welding气焊气焊氧氢焊氧氢焊Oxy-hydrogen weldingOxy-hydrogen welding空气乙炔焊空气乙炔焊Air-acetylene weldingAir-acetylene welding氧乙炔焊氧乙炔焊Oxy-acetylene weldingOxy-acetylene welding电子束焊电子束焊Electron beam weldingElectron beam welding激光焊激光焊Laser beam weldingLaser beam welding电渣焊电渣焊El
11、ectroslag weldingElectroslag welding铝热焊铝热焊Thermit weldingThermit welding复合热源焊复合热源焊Hybrid weldingHybrid welding熔化焊熔化焊GMAW or MIG/MAGGMAW or MIG/MAGGTAW or TIGGTAW or TIG高能束焊接高能束焊接Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念2 焊接的分类钎焊钎焊:利用熔点比母材低的填充金属(称为钎焊:利用熔点比母材低的填充金属(称为钎料),经加热熔化后,利用液态钎料润湿钎料),经加热熔化后,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩
12、散,实母材,填充接头间隙并与母材相互扩散,实现连接的焊接方法。现连接的焊接方法。Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念2 焊接的分类钎焊钎焊钎焊火焰钎焊火焰钎焊Torch brazing(soldering)Torch brazing(soldering)盐浴钎焊盐浴钎焊Saltbath dip brazingSaltbath dip brazing激光钎焊激光钎焊Laser brazingLaser brazing炉中钎焊炉中钎焊Furnace brazingFurnace brazing感应钎焊感应钎焊Induction brazingInduction brazing电子束钎焊电子束
13、钎焊Electron beam brazingElectron beam brazing电弧钎焊电弧钎焊Arc brazingArc brazingPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念2 焊接的分类压力焊压力焊:典型的固相焊接方法,利用压力使待压力焊:典型的固相焊接方法,利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触,并使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触,并使待焊接部位的温度升高,通过调节温度、压力和焊接部位的温度升高,通过调节温度、压力和时间,使待焊表面充分进行扩散而实现原子间时间,使待焊表面充分进行扩散而实现原子间结合,形成焊接接头的方法。结合,形成焊接接头的方法。Part I 焊接
14、的基本概念焊接的基本概念焊接有两种形式,一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态,然后施加一定的压力,以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头,如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊等就是这种类型的压力焊方法。二是不进行加热,仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力,借助于压力所引起的塑性变形,以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头,这种压力焊的方法有冷压焊、爆炸焊等2 焊接的分类压力焊压力焊压力焊冷压焊冷压焊Cold pressure welding,Cold pressure welding,爆炸焊爆炸焊Explosive weldingExplosive welding超声波焊超声波焊Ul
15、trasonic weldingUltrasonic welding电阻对焊电阻对焊Upset butt weldingUpset butt welding电阻点、缝焊电阻点、缝焊Resistance spot,seam weldingResistance spot,seam welding锻接锻接Forge-welding,Blacksmith weldingForge-welding,Blacksmith welding摩擦焊摩擦焊Friction weldingFriction welding扩散焊扩散焊Diffusion weldingDiffusion welding搅拌摩擦焊搅拌摩
16、擦焊Friction stir weldingFriction stir welding高频电阻焊高频电阻焊High frequency resistance weldingHigh frequency resistance weldingPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念2 焊接的分类工艺工艺热源热源压力压力母材母材填充材料填充材料熔化焊熔化焊外加外加无无熔化熔化有或无有或无钎焊钎焊外加外加有(压力低使工有(压力低使工件紧密接触)件紧密接触)不熔化不熔化有有压力焊压力焊外加或内外加或内部部有有不熔化不熔化无无 熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较Part I
17、焊接的基本概念焊接的基本概念2 焊接的分类Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念 熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较考古发现:考古发现:5500年前用锡钎焊银摆设(古埃及)年前用锡钎焊银摆设(古埃及)5000年前用锡钎焊铜钵的银把手(古埃及)年前用锡钎焊铜钵的银把手(古埃及)5000年前用银钎料钎焊的管子(古埃及)年前用银钎料钎焊的管子(古埃及)4000年前用金钎料钎焊的护符盒(古埃及)年前用金钎料钎焊的护符盒(古埃及)公元前公元前5世纪用锡铅钎料镶嵌皇冠上的珠宝首世纪用锡铅钎料镶嵌皇冠上的珠宝首饰等(中国)饰等(中国)公元公元79年被火山爆发埋没的庞贝城中有用锡
18、年被火山爆发埋没的庞贝城中有用锡铅钎料钎焊的家用铅制水管(古罗马)铅钎料钎焊的家用铅制水管(古罗马)Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念3 焊接技术的历史与发展钵的锡钎焊(5000年以前美索布达米亚时代,大英博物馆收藏)Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念3 焊接技术的历史与发展文献记载:文献记载:汉汉 班固班固 撰汉书:撰汉书:胡桐泪盲似眼泪也,胡桐泪盲似眼泪也,可可以汗金银也,以汗金银也,今工匠皆用之。(汗即焊)今工匠皆用之。(汗即焊)宋宋 宋应星宋应星 撰天工开物:中华撰天工开物:中华小钎用白铜小钎用白铜末,大钎则竭力挥锤而强合之末,大钎则竭力挥锤而强合之,历岁弥久,终,历岁
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