《焊接工程理论基础教学pPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接工程理论基础教学pPT.ppt（38页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第十章 焊接,焊接是一门材料连接技术，通过物理化学过程使分离的材料产生原子或分子间的作用力而连接在一起。通常要使两个物体(相同物体或不同物体)产生原子间结合有一定的难度。为了达到这个目的，实际中可以采用在两物体的界面上加压和加热熔化的办法。电弧焊是焊接方法的一种基本形式，到目前为止，在焊接应用中仍居主要地位。,我国建造的最大载重量之一的30万吨超大型原油船，长333米、宽58米。,Audi A2汽车车架：激光焊接的焊缝长度30米；MIG焊接的焊缝长度20米。,汽车的机器人焊接生产线,“世界第一穹顶”北京国家大剧院（设计效果图）北京国家大剧院，其椭球形穹顶长轴 212.2m,短轴143.64m,
2、高46.28m，焊接钢结构的总重量达6475吨。,6个阳光谷钢结构总重达3035吨，每个阳光谷由1700个单元构建而成。阳光谷最大的特点就是节点多且几乎各异，每个节点的径向误差要求小于2毫米，角度误差要求小于0.1度。”,芜湖长江大桥 是一座公路/铁路两用桥，采用矮塔斜拉结构，全长10km，主跨312m，是我国目前跨度最大的公/铁路两用桥，采用50mm厚的14MnNb钢整体焊接箱型主桁。,世界最大的三峡水轮机转轮（左图13 叶片转轮；右图：15叶片转轮）水轮机转轮直径10.7m，高5.4m，重达440吨，为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮。,神舟5号返回仓 神舟5号轨道仓 神舟飞船返回仓、轨道仓
3、的焊接变形控制问题，是由哈尔滨工业大学教授钟国柱先生主持解决的。,焊接机器人，占工业机器人的40%以上。,本章主要内容,概述10.1 焊接工程理论基础 10.2 常用焊接方法10.3 常用工程材料的焊接10.4 焊接结构与工艺设计,概 述,焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。焊接成形技术的本质在于：利用加热或者同时加热加压的方法，使分离的金属零件形成原子间的结合，从而形成新的金属结构。1.连接方法分类（1）可拆式连接：螺纹连接（2）不可拆式连接：焊接、粘接 焊接方法的种类很多。根据焊接过程的特点，可以把常用的焊接方法分为:,焊接方法,熔化焊,压力焊,钎 焊,气焊电弧焊电渣焊电子束焊激光焊,
4、手工电弧焊气体保护焊埋弧焊,氩弧焊CO2气体保护焊,电阻焊摩擦焊扩散焊高频焊,点焊缝焊对焊,烙铁钎焊火焰钎焊炉中钎焊,常用的焊接方法分类,2,2.焊接的特点,焊接的特点：优点：成形方便；适应性强；生产成本低；连接性能好；重量轻；便于实现机械化和自动化。缺点：焊接结构不可拆卸，修理和更换不方便；易产生焊接应力和焊接变形；易产生焊接缺陷；焊接接头的组织和性能较差。,3.焊接的应用：广泛地应用于传统制造领域和微电子工业、表面工程、新材料工程等领域。,10.1 焊接工程理论基础,一、熔焊电弧二、焊接接头的组织和性能三、焊接应力与变形,一、焊接电弧,焊接电弧由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极
5、与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。焊接电弧的引燃过程如图,焊接电弧的组成：,1、阴极区放出大量电子要消耗一定能量，所产生的热量占电弧热的36%；阴极区温度约为2400 K。2、阳极区由于高速电子撞击并进入而释放能量，故所产生的热量占电弧热的43%。阳极区温度约为2600 K。3、弧柱是指阴极区与阳极区之间的区域。弧柱中心温度可达50008000K。,用直流弧焊电源焊接时：若焊件接阳极，焊条接阴极，称为正接，适于焊接厚件；若焊件按阴极，焊条接阳极，称为反接，适于焊接薄件。用交流弧焊电源焊按时:因阳极与阴极不断交替变化，故不存在正、反接问题。焊接电弧开始引燃时的电压称为引弧电压(电
6、焊机空载电压)，一般为5090 V，电弧稳定燃烧时的电压称为电弧电压(工作电压)，一般为1535v。,二、焊接接头的组织与性能,熔焊焊接接头由焊缝区与热影响区组成。,焊接接头组织变化示意图,1）焊缝,焊缝区金属的组织是铸造组织。焊缝冷却时，晶粒长大的方向是从半熔化区向焊缝中心生长，最终呈柱状晶形态。焊缝区的力学性能容易下降。,2）焊接热影响区,(1)熔合区（半熔化区）是焊缝和基体金属的交界区。是焊缝与母材相邻的部位。半熔化区比较窄。其加热温度在合金的固-液相线之间。半熔化区的化学成份不均匀，其组织也不均匀，呈铸造组织与过热组织。半熔化区的力学性能差，是焊接接头最薄弱的环节。,焊接接头组织变化示
7、意图,(2)过热区 被加热到Ac3以上100200至固相线温度区间。形成过热组织，过热区晶粒严重粗大，力学性能差，是焊接接头的薄弱区域。(3)正火区 被加热到Acl至Ac3以上100200区间。加热时金属发生重结晶，冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，正火区的力学性能是焊接接头中最好的，其力学性能优于母材。(4)部分相变区 相当于加热到Ac1Ac3温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶。力学性能比正火区稍差。,焊接热影响区的大小的因素：,焊接热影响区的大小受诸多因素的影响。最重要的影响因素是焊接温度和焊接速度。不同焊接方法焊接低碳钢时热影响区的平均尺寸如下表所示。焊接热影响区不利于焊接接
8、头力学性能的提高，可以通过一定的方法来改善和消除。,3)改善焊接热影响区组织和性能的方法,焊接热影响区在电弧焊焊接接头中是不可避免的。用焊条电弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳钢结构时因热影响区较窄，危害性较小，焊后不进行处理即可使用。但对重要的碳钢构件、合金钢构件或用电渣焊焊接的构件，则必须注意热影响区带来的不利影响。为消除其影响，一般采用焊后正火处理。使焊缝和焊接热影响区的组织转变成为均匀的细晶结构，以改善焊接接头的性能。,三、焊接应力与变形,在焊接过程中，焊件常产生应力和变形。应力的存在影响焊后机械加工精度，降低结构承载能力，引起焊接裂纹。变形会使焊体形状和尺寸发生变化，需要进行矫正。若变形过
9、大时，会因无法矫正而使焊件报废。因此，在设计和制造焊接结构时，对焊接应力和变形必须给予足够重视。,1焊接应力和变形产生的原因,在焊接过程中，对焊件进行局部的不均匀加热和冷却是产生焊接应力和变形的根本原因。,2减少和消除焊接应力的措施,(1)合理的焊接顺序 焊接顺序应尽量使焊缝的纵向和横向收缩比较自由。,(2)焊前预热 焊前将焊件预热到400 以下，然后进行焊接，这样可减小焊件各部分的温差，使其各部分的膨胀和收缩都比较均匀，对减少焊接应力极为有效。,(3)加热减应区 对焊件适当部位进行局部加热，使其伸长，从而带动焊接部位，使它产生与焊缝收缩方向相反的变形。焊后冷却时，加热区和焊缝一起收缩，从而减
10、少焊接应力。,焊接部位附近区域(称为减应区),(4)锤击焊缝 每焊一道焊缝后，用圆头小锤对红热状态下的焊绕进行均匀迅速的锤击，可减小应力和变形，(5)焊后热处理 生产中常采用去应力退火来消除残余应力。通常将焊件整体或局部加热到600650OC，保温一定时间，然后缓慢冷却，可消除残余应力达8090%。,常见焊接变形的基本形式(P253),收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形,3防止和矫正焊接变形的措施,1）反变形法 焊接前将工件安放在与焊接变形方向相反的位置上，或在焊前使工件反方向变形，以抵消焊后发生的变形。,2）刚性固定法 是采用强制手段来减小焊接变形的一种方法，但此法会产生较大的焊接应力。因此只适用于塑性较好的低碳钢结构。,3）合理的焊接顺序 若焊件的对称两侧面有焊缝，采用对称焊接顺序;对于长焊缝可采用分段退焊法或跳焊法等进行焊接。,5）机械矫正法 焊后利用外力来矫正变形。生产中采用辊床、压力机、矫直机等设备或采用锤击的方式进行矫正。此法多用于矫正厚度不大的焊件。,6）火焰矫正法 对焊件适当部位进行局部加热，使焊件在冷却收缩时产生新的变形，以矫正焊接所产生的变形。,本节到此结束，欢迎进入下一节的学习！,
