机械制造技术第2版 任家隆 任近静第6章
57页1、第6章 材料的连接成形,6.1 焊接工艺基础 6.2 常用的焊接方法 6.3 焊接结构设计的工艺性 6.4 焊接技术的发展 6.5 粘接技术,6.1 焊接工艺基础,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,使工件达到结合的一种加工方法。 焊接按工艺特点可分为熔焊、压焊和钎焊(见图6-1)。,6.1 焊接工艺基础,图6-1 常用焊接方法的分类,6.1 焊接工艺基础,6.1.1 焊接冶金过程 6.1.2 焊接接头的组织和性能 6.1.3 焊接应力与变形 6.1.4 金属材料的焊接,6.1.1 焊接冶金过程,1. 焊接电弧 焊接电弧是由焊接电源供给的,具有一定电压的两极间或电 极与母材间,在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 2. 焊接冶金过程的特点 1)冶金温度高,造成金属元素强烈地烧损和蒸发,同时熔 池周围又被冷的金属所包围,常使焊件产生应力和变形。 2)冶炼过程短,焊接熔池从形成到凝固的时间短,各种冶 金反应不充分,难以达到平衡状态。 3)冶炼条件差,有害气体容易进入熔池,形成脆性的氧化 物、氮化物和气孔,使焊缝金属的塑性、韧性显著下降。,6.1 焊接工艺基础,6.1
2、.2 焊接接头的组织和性能,图6-3 低碳钢焊接接头的温度分布和各区划分 a) 焊缝区各点温度变化情况 b) 低碳钢焊接热影响区的组织变化,1.焊缝区 2.熔合区 熔合区是焊缝和基体金属的交界区。这部分的加热温度处于固相线和液相线之间。,6.1.2 焊接接头的组织和性能,低碳钢焊接接头的组织变化,3. 热影响区 焊缝接头中金属受热发生金相组织和力学 性能变化的区域。 1)过热区: 固相线至1100。 2)正火区: 1100Ac3之间。 3)部分相变区: Ac1 Ac3之间。,6.1.2 焊接接头的组织和性能,6.1.3 焊接应力与变形,1.焊接应力与变形的产生及危害 在焊接过程中,对焊件进行局部的不均匀 加热,使焊接接头产生不均匀的塑性变形,这是焊 接应力和变形产生的根本原因。,钢杆自由伸缩,钢杆膨胀受阻,2.焊接变形的形式,6.1.3 焊接应力与变形,6.1.3 焊接应力与变形,(续),3.焊接应力与变形的预防,(1)合理选择焊件结构 尽量减少焊接数量、长度及截面积。 (2)焊前预热 可减小焊接应力与变形。 (3)反变形法,钢板对接反变形,丁字接头反变形,6.1.3 焊接应力与变形,
3、(4)刚性固定法 防止焊接变形的产生。,6.1.3 焊接应力与变形,图6-6 钢性固定法,(5)选择合理的焊接顺序,图6-7 按焊缝长短确定焊接顺序,6.1.3 焊接应力与变形,X形坡口焊接顺序,对称面梁的焊接顺序,6.1.3 焊接应力与变形,(6)锤击焊缝法 延伸变形,补偿收缩, 减少焊接应力和变形。 (7)焊后热处理 4. 焊接应力与变形的矫正方法 (1)机械矫正法 (2)火焰矫正法,6.1.3 焊接应力与变形,6.1.4 金属材料的焊接,1. 金属材料焊接性 焊接性 是指被焊金属材料在采用一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难易程度。 评价可焊性 一是工艺焊接性:接头裂纹倾向,性能变坏。 二是使用焊接性:力学性能、耐热性、耐蚀性等。,(1)低碳钢的焊接 (2)中碳钢的焊接 (3)低合金高强度结构钢的焊接 (4)铸铁的补焊 (5)铝及铝合金的焊接 (6)铜及铜合金的焊接,2. 常用金属材料的焊接,6.1.4 金属材料的焊接,6.2 常用的焊接方法,6.2.1 焊条电弧焊 6.2.2 埋弧焊 6.2.3 气体保护焊 6.2.4 压焊 6.2.5 电渣焊 6.2.6 钎焊 6.2.
4、7 高能高效焊接技术,利用电弧作为焊接热源的熔焊方法,称为电弧焊。 用手工操纵焊条进 行焊接的电弧焊方法, 称为焊条电弧焊。,6.2.1 焊条电弧焊,图6-10 焊条电弧焊,6.2 常用的焊接方法,6.2.2 埋弧焊,埋弧焊是使电弧在较厚的焊剂层下燃烧,利用机械自动控制引弧、焊丝送进、电弧移动和焊缝收尾的一种电弧焊方法。(如图) 埋弧焊的特点: 1)生产率高。 2)焊接质量高而且稳定。 3)可节约大量的焊接材料。 4)可实现自动焊接。,6.2.2 埋弧焊,6.2.3 气体保护焊,气体保护焊是指利用外加气体作为电弧介质并保护电焊和焊接区的电弧焊。常用的有氩弧焊和CO2气体保护焊。(如图) (1)氩弧焊。氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。按所有电极的不同分为熔化极氩弧焊和钨极氩弧焊。 (2)CO2气体保护焊。CO2气体保护焊是使用CO2作为保护气体的电弧焊方式。,气体保护焊,6.2.3 气体保护焊,CO2焊示意图,图6-13 氩弧焊示意图 1送丝滚轮 2、8焊丝 3导电嘴 4喷嘴 5氩气流 6电弧 7焊件,6.2.3 气体保护焊,1. 惰性气体保护焊的特点及应用 1)可焊化学性质活
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