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1、第3章 金属焊接成形Welding,第1节 概述,圾列蜡空届著像印拉退钎缝尉物声按镶绦谴配磋程畦坯秸山芥欢污为吭云3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、焊接方法的分类,焊接定义焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到原子结合的一种 加工方法。根据工艺特点，焊接可分为三类：熔化焊：熔化焊是将焊接接头加热至熔化状态而不加压力的一类焊接方法。压力焊：是对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法。钎焊：采用熔点比焊件金属低的钎料，熔化后填充接头间隙，并与母材金属相互扩散的焊接方法。,3.1 概述,戌丢得赖牵斤咒湖巷茅汇窑肯嘻滤贾亦熟仁淆瞪叹捞海捐颊差椽荧溯人苇3 金属焊接成形3 金
2、属焊接成形,一、焊接方法的分类,3.1 概述,惕谆菜苛残振籽萨瑰氢佃模普韵童踞首绒命主钧恼痈蠢描荔姚柞果绦捧弱3 金属焊接成形3 金属焊接成形,二、焊接方法的主要特点,节省材料，减轻重量 简化复杂零件和大型零件的制造过程 适应性强、连接性能好 满足特殊连接要求 降低劳动强度，改善劳动条件,3.1 概述,倒非整鹿梧奖胡悼磷作臀掩寝姥固客举累测恳籍床皖思衅产攒掇磷屑气凹3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、焊接方法的应用,焊接方法在工业生产中主要应用于：制造金属结构件 制造机器零件和工具 修复,3.1 概述,获修乓虹诽寿据予肢甜朗棋灵肺萤茁殿则挨渭到紊终浑甩绞贡羽花歌介要3 金属焊接成形3 金属焊
3、接成形,第3章 金属焊接成形Welding,第2节 金属焊接成形理论基础,眉略汀西角酞谁误门项斡碟咋区选彰赁者虫册记稠玛动伎机抓晋兑柔令沉3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、焊接电弧,3.2 金属焊接成形理论基础,吕胜藩乡姜牧量茂匀尚烃颗件闹得何界经传执乓润毗念彼稀纷忍只统嵌塞3 金属焊接成形3 金属焊接成形,图3-2 低碳钢焊接接头的组织,二、焊接接头的组织和性能,焊接热影响区受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织或性能发生变化的区域熔合线熔焊焊缝和母材的交界线熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区焊接接头焊缝区、熔合区和热影响区,3.2 金属焊接成形理论基础,绚扳至彪氯撞啃医
4、冕裴歉荤掉讹筷染赞毕组裔例崎壬乘辽条锁举秃屁反类3 金属焊接成形3 金属焊接成形,二、焊接接头的组织和性能,（1）焊缝区结晶从熔池壁开始逐次进行，形成柱状晶粒，并垂直于熔池壁，由铁素体和珠光体组成。由于焊缝冷却速度快，晶粒有所细化。又因焊接材料的渗合金作用，焊缝金属中锰、硅等合金元素含量可能比基本金属高，所以焊缝金属的性能可不低于基本金属。焊缝中易存在杂质、气孔、缩松等缺陷。,3.2 金属焊接成形理论基础,羞诲侣竭扬嘿搜碘袖历蹭三簧毋洪某企著得拽搐柴书远凋惶刑醛步沥熔捆3 金属焊接成形3 金属焊接成形,二、焊接接头的组织和性能,（2）熔合区是焊缝和基体金属的交界区，相当于加热到固相线和液相线之
5、间，焊接过程中母材部分熔化，所以也称为半熔化区。熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化金属因加热温度过高而成为过热粗晶。在低碳钢焊接接头中，熔合区虽然很窄（约0.11mm），但因强度、塑性和韧性都下降，而此处接头断面变化，引起应力集中，在很大程度上决定着焊接接头的性能。,3.2 金属焊接成形理论基础,涧表拼剖涂绚淑夹囊桥氓开惑羽扎峦伞咆酮琐硷屯戎两佐抹保苹树培戒年3 金属焊接成形3 金属焊接成形,二、焊接接头的组织和性能,（3）热影响区过热区：被加热到c3以上100200至固相线温度区间，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，因而过热区的塑性及韧性降低。对于易淬火硬化钢材，此区脆性更大。正火区：被加热到
6、c3至c3以上100200区间，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，其机械性能优于母材。部分相变区：相当于加热到c1c3温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶，使晶粒细化；部分铁素体来不及转变，冷却后晶粒大小不匀，因此力学性能稍差。,3.2 金属焊接成形理论基础,颐擂稿紊堰侈槛勉林引疗临粮皂啤秦见雀蛾彻订鼓睁昼另硅矣教侦耕喧茵3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、焊接应力与变形,焊接应力与变形的产生原因焊接过程中，对焊接件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。焊接变形的基本形式(1)收缩变形(2)角变形(3)弯曲变形(4)波浪变形(5)扭曲变形,3.2 金
7、属焊接成形理论基础,澄搅级呸觅辛鼎室槐跨雾完劝悸骗麓蛊凰栖链贺桓獭简碘塑谦澈驼彤圆陈3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、焊接应力与变形,3.2 金属焊接成形理论基础,图3-4 焊接变形的基本形式）收缩变形 b）角变形 c）弯曲变形 d）扭曲变形 e）波浪变形,第磋纬洲桶帽盼糙宜阁令涩饥挞咏绩镊椽佑殆停郧肾凸矛惶壮钥筑凌螟稳3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、焊接应力与变形,3.2 金属焊接成形理论基础,减少焊接应力与变形的措施除了设计时应考虑之外，可采取一定的工艺措施，有预留变形量、反变形法、刚性固定法、锤击焊缝法、加热“减应区”法等。重要的是，选择合理的焊接顺序，尽量使焊缝自由收缩。焊前
8、预热和焊后缓冷也很有效。详细可参阅有关资料。,移授葵涂胶等远们凰拈别唇半掉沉蚂何欧公右窥淬参梨膜陇例竣幻秦扬埂3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、金属的焊接性,焊接性的概念材料在一定焊接条件下，采用一定的焊接方法，获得优质焊接头的难易程度。金属焊接性的分类工艺焊接性：一定焊接工艺条件下，形成焊接工艺缺陷的可能性。使用焊接性：一定焊接工艺条件下，获得的焊接接头在使用过程中的可靠性。,3.2 金属焊接成形理论基础,欣瞪斯栋掐咖推挂颗喀胰考骋阵募陶酮渔禁哺医氯瓤霍掸甘卤蹬镇蒋技苫3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、金属的焊接性,（1）影响焊接性的因素主要是化学成分，特别是碳含量。,3.2 金属焊
9、接成形理论基础,活杰孟啡江分贮碎害退澈吃中型撒罩什店州枯雨纯子聋纷愿拼发屉漱虽星3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、金属的焊接性,（2）焊接性的估算其他元素对焊接性的影响可转化为相同影响的碳含量，利用碳当量估算被焊钢的 焊接性。（3）常见钢材的焊接性低碳钢，含碳量不大于0.25%，焊接性好中碳钢，含碳量0.250.6%，需适当预热和工艺措施高碳钢，需要较高温度预热和严格的工艺措施,3.2 金属焊接成形理论基础,汾澡氧腺施凭堕魄诧互搬八矮脖啄织走得梳椿霞峭审寅垢振凌肯忍五掩裙3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、金属的焊接性,(4)有色金属的焊接性有色金属（铝、铜、锌、镁等）焊接性一般比钢差。
10、问题是易氧化，焊接应力大，易产生气孔等。(5)铸铁的焊接性碳当量高，塑性很差，组织不均匀，焊接性能很差，很少用于焊接，只用于补焊。,3.2 金属焊接成形理论基础,登教沙文獭轰吃协韩宙陋偷惠纬张掳丝降牌剑迷等冕喀邵洛鼠悉双洱林吕3 金属焊接成形3 金属焊接成形,第3章 金属焊接成形Welding,第3节 金属焊接成形方法,篇遍纲球削锅志挖广平藻渺偶湃沽趋踌遗邵绚壁甄神裁吭湾隘里榷棍舶墒3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,1.手工电弧焊原理：,3.3 金属焊接成形方法,娇寻铝舟已壕乡多拱贬闰赠浚先盔烛淄澜磅预乾蚁营瘪舱琐爹烟栗仙圃锅3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,电焊机：分
11、为交流和直流两种。,3.3 金属焊接成形方法,魄郊津士骸赐灼布昨撅功停竖蝇赐陇御胀舞挪月涩衙漫盐赁菲诵式赡忠戈3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,电焊条：由焊芯和药皮两部分组成。焊芯的作用：一是作为电极传导电流；二是熔化后作为填充金属与母材形成焊缝。药皮的作用：一是改善焊接工艺性；二是对焊接区起保护作用；三是起有益的冶金化学作用。,3.3 金属焊接成形方法,纽钎米哦勘蒸磊芳悯卉膘蚁荷刑弹改厄顷先暮侄孩码肠戳缨怪捂辅夕围扯3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,焊接过程：焊接时，在电弧高热的作用下，被焊金属局部熔化，再在电弧的吹力作用下，被焊金属上形成了熔池。由于焊接时焊条倾斜，
12、在电弧的吹力作用下，熔池的金属被排向熔池后方，这样电弧就能不断地使深处的被焊金属熔化，达到一定的熔深。焊条药皮熔化过程中会产生某种气体和液态熔渣。产生的气体充满在电弧和熔池的周围，起到隔绝空气的作用。液态熔渣浮在液体金属表面，起保护液体金属的作用。此外，熔化的焊条金属向熔池过渡，不断填充焊缝。,3.3 金属焊接成形方法,赵驮逼魔竣熟棚蓖界疥函底达柒伤悯丹谗苍颁秧识愈访部挞途蛛蜡脸秧六3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,焊条选用原则(1)等强度原则：选用与母材同强度等级的焊条。(2)同成分原则：按母材化学成分选用相应成分的焊条。(3)抗裂缝原则：焊接刚度大、形状复杂、要承受动载荷的焊接
13、结构时，应选用抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。(4)抗气孔原则：受焊接工艺条件的限制，如对焊件接头部位的油污、铁锈等清理不便，应选用抗气孔能力强的酸性焊条，以免焊接过程中气体滞留于焊缝中，形成气孔。(5)低成本原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用工艺性能好、成本低和效率高的焊条。,3.3 金属焊接成形方法,年诵溪离挖炙闽税纱山臀俄埠孽错英垮态衡曲曾滑狙枷鹿欺董福闰列茄树3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,手工电弧焊的特点及应用1）设备简单、操作灵活；2）可焊接多种金属材料；3）室内、外焊接效果相近；4）对焊工操作水平要求较高，劳动条件差，生产率较低。,3.3
14、 金属焊接成形方法,跳茶分御肉漓弗猎症榴汉逊尼那憨九郝郎琳减聚巴推阎吏胖稠适愁寡参搜3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,2.埋弧自动焊焊接过程：,3.3 金属焊接成形方法,舰棚散城桃密好墨银茁烹凰塌桔茧阳障典隐张袭抑渐蜂棘虱镁籽酮滇宋橱3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,3.3 金属焊接成形方法,埋弧自动焊焊接过程纵截面图 1-焊丝 2-电弧 3-焊件 4-熔池 5-焊缝 6-渣壳 7-液态熔渣 8-焊剂,素髓闺候百瞧斟摧诬怀碘儡馁卒逊探兵益救靡译掉讨取淄豫孵晓乏观行伴3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,埋弧自动焊特点：（1）生产率高：大电流连续送进焊丝。（2）焊
15、接质量高：焊剂供应充足，对熔化金属的保护严密，且焊接稳定。（3）可节省焊接材料：没有焊条头的损失，薄焊件可以不开坡口或开小坡口。（4）劳动条件好：焊接时没有弧光辐射，焊接烟尘小，焊接过程自动进行。（5）适应范围：一般只适用于水平位置的长直焊缝和直径较大的环形焊缝，不适于焊接短缝和小直径曲缝。,3.3 金属焊接成形方法,踊尽夷涣甸嚼埔赠褒卫歼弹刁偶夫搪温兹肛蒂缸郧扑肋督阮歪恋洞引瑶逗3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,3.气体保护电弧焊,3.3 金属焊接成形方法,直接电弧法（熔化极气体保护焊）,间接电弧法（非熔化极气体保护焊）,颤频奶糖驯垫武轻麦刁乎嫂躁虎桶蔚儡举哟碘谴滓柒律杀批壹隘酵
16、兼躲肃3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,气体保护焊分类：氩弧焊、CO2气体保护焊（1）氩弧焊：以纯度为99.9%的氩气为保护气，主要用于非熔化极气体保护焊焊接薄板。氩弧焊特点：隔离空气，适于焊接易氧化有色金属；气流压缩电弧，热量集中，熔池较小，焊接速度快，热影响区窄，工件变形小；电弧稳定、飞溅小，焊缝致密，表面无熔渣；明弧可见，操作方便。,3.3 金属焊接成形方法,厉江军懈退互鸳糯津吭身精瘸呵云膨木递究草净钙包够诈兰辑辟频谋膛搅3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,（2）二氧化碳气体保护焊利用廉价的CO2气体作为保护气体，利用焊丝作电极，焊丝由送丝机构通过软管经导电嘴送出。
17、电弧在焊丝与工件之间发生。CO2气体从喷嘴中以一定的流量喷出，包围电弧和熔池，从而防止空气对液体金属的有害作用。CO2保护焊可分为自动焊和半自动焊。目前应用较多的是半自动焊。,3.3 金属焊接成形方法,匀刨怎选墟仿躯摧拯马椎拍辉钞恤正镇米凛兢骨秘粥柏打规砸踞盈济锈拂3 金属焊接成形3 金属焊接成形,一、熔化焊,二氧化碳气体保护焊的特点：二氧化碳成本低廉，焊接成本低；气流压缩电弧，焊接质量好；焊丝自动送进，生产率高；明弧可见，便于操作。,3.3 金属焊接成形方法,谐厘糜附壬浦望磊判兵什踩碾嘶件乖缸伍汉持树滴蛛征弯芯使很叠糕痒棕3 金属焊接成形3 金属焊接成形,二、电阻焊,电阻焊工件组合后通过电极
18、施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。分类：主要有点焊、对焊、缝焊。优点：生产效率高，焊接变形小，劳动条件好，不需要填充材料和焊剂，易于实现机械化、自动化。缺点：设备复杂、耗电量大。,3.3 金属焊接成形方法,罚景份竞捞哄仓落验瀑拂愈籍晒财顽招击陵桐居源紫钦畔咬灸梁登谣癌浮3 金属焊接成形3 金属焊接成形,二、电阻焊,3.3 金属焊接成形方法,主要用于无密封要求的薄板搭接,用于有密封要求的薄板搭接,用于小直径棒材、管材、线材对接,脱显辉沪碧管斑蛛僻椭胚恐并希蔗埠锦猛停积鸽滨奠何娄鸣据娄刀霉魏盗3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、钎焊,钎焊将低熔点的金属材料作
19、钎料和工件共同加热到高于钎料熔点，在工件不熔化的情况下，使钎料熔化后填满被焊工件连接处的间隙，并与被焊工件相互扩散形成接头的焊接方法。,3.3 金属焊接成形方法,焊接电路板,葵极吠灿乡剧晌粮渭乞腑葬辽叫泞给枢陌卯积谤顿轰擂戏耐毯倒糙疏翟伴3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、钎焊,特点加热温度低，接头组织和力学性能变化小，工件变形小；能焊接同种金属或不同种金属；设备简单，易实现自动化；焊接过程简单，生产效率高。接头强度低，常用搭接接头来提高承载能力。应用主要用于精密仪表、电气零部件、异种金属构件、复杂薄板构件及硬质合金刀具的焊接。,3.3 金属焊接成形方法,攀滁赘污白夜准冷搬碳逆蛊欧大乱姨漳诧
20、墒擞皿卢荔绘氟褪唁红羔铃凋锻3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、钎焊,软钎焊钎料熔点低于450，常用铅锡合金。钎剂作用：清除氧化物；保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化；改善液态钎料对焊件的润湿性。种类：氯化锌溶液、氯化锌膏剂、松香等。加热源：常用电烙铁。,3.3 金属焊接成形方法,团截棺持鞍熊邯综帜搜锨傻岛声谤口威溃赔泌冶吝在奴剃翔份司潍曼之僻3 金属焊接成形3 金属焊接成形,三、钎焊,硬钎焊钎料熔点高于450，种类很多。钎剂粉状和糊状两种。加热源：焊炬火焰、电阻、感应、烙铁、焊接炉、盐浴、金属浴等。,3.3 金属焊接成形方法,纬曰塌垂缨哨蛀佳脱沟盾俩花荷寡叔让鱼谭犁搜荧专届销故月原雾鬃
21、肃泵3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、高能高效焊接技术,1.电子束焊接高强度电子束真空中进行焊件尺寸受限无需填充料焊透能力强热影响区小可焊：易氧化材料高熔点金属,3.3 金属焊接成形方法,阴极 聚束极 阳极 观察系统 聚焦透镜 偏转透镜 焊接工件 枪室真空系统 焊室真空系统 隔离阀,电子束焊接原理,厉百糙邢次呸尉车吞珊淮懈妈挣弘病眯帅叉筒舵饺懈克涕曳辫炒磋导述咕3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、高能高效焊接技术,3.3 金属焊接成形方法,烙陡龋怠趟从优恋课废灶咒牢志仁母模昂超厌闰淖烧戒槛猿玩抠扑循诧篮3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、高能高效焊接技术,2.激光束焊接原理类似电子束焊
22、接，但无需真空环境激光束强度：1091012W/m2。可焊金属、非金属设备昂贵生产率高,3.3 金属焊接成形方法,阵瘪勘倒上谣寄豺陡纵啪蔫善僳烩入赂砷耐集陷品伊汲葵组唁哇竞哈醚柱3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、高能高效焊接技术,3.爆炸焊利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法,3.3 金属焊接成形方法,莹钎徒洁震贼位踊承箍天昼蘑拦嚎使粟倦胃漏删誉酗咬岿渣惠龚殿佩莹蕾3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、高能高效焊接技术,爆炸焊所需装置简单，操作方便，成本低廉，适用于野外作业。爆炸焊对工件表面清理要求不太严，而结合强度却比较高，适合于焊接异种金属，如铝、铜、钛、镍、钽、不
23、锈钢与碳钢的焊接，铝与铜的焊接等。爆炸焊已广泛用于导电母线过渡接头、换热器管与管板的焊接和制造大面积复合板。,3.3 金属焊接成形方法,盾腐冤娘帛唐扎蔗独医棱驻炕戍湾酚蛹巡茹都力原疹侗羽圃脯吠时陷雷纯3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、高能高效焊接技术,4.超声波焊利用超声波的高频振荡能对焊件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法，叫超声波焊。进行超声波焊时，焊件在较低的静压力下，由声极发出的高频振动能使接合面产生强烈摩擦并加热到焊接温度而形成接合。超声波焊可以用于大多数金属材料之间的焊接，能实现金属、异种金属及金属与非金属间的焊接。可适用于金属丝、箔或23mm以下的薄板金属接头的重复生产。,3.3 金属焊接成形方法,织嫩寸彩纷用像吃聪斌遁介绰攀招荫仲逢荚碑檄聚鬼遂扯砒哦督宴蔫岗泥3 金属焊接成形3 金属焊接成形,四、高能高效焊接技术,3.3 金属焊接成形方法,蹋辣示拐刘常汇偶叔俱柞间馏终被员柔源姥佃作密诞艾复诚鬼碎提碗踞陌3 金属焊接成形3 金属焊接成形,
