第九章材料的连接成型ppt课件.ppt

•第九章第九章 资料的衔接成型资料的衔接成型•资料的衔接分可装配和永久性两种资料的衔接分可装配和永久性两种•可装配衔接有：螺纹、键、销等可装配衔接有：螺纹、键、销等•永久性衔接有：铆接、焊接永久性衔接有：铆接、焊接•焊接是指两个或两个以上的零件〔同种或焊接是指两个或两个以上的零件〔同种或异种资料〕，用或不用填充资料，经过部异种资料〕，用或不用填充资料，经过部分加热或加压到达原子间的结合，呵斥永分加热或加压到达原子间的结合，呵斥永久性衔接的工艺过程久性衔接的工艺过程•第一节第一节 焊接概述焊接概述 •一、焊接的特点一、焊接的特点•1、节约金属资料，、节约金属资料，•2、密封性好•3、以小拼大，化复杂为简单•4、便于制造双金属构造•缺陷是焊缝处的力学性能有所降低，易产生剩余应力和变形二、焊接方法分类普通都根据热源的性质、构成接头的形状及能否采用加压来划分1、熔化焊熔化焊是将焊件接头加热至熔化形状，不加压力完成焊接的方法它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等•2、压焊•压焊是经过对焊件施加压力〔加热或不加热〕来完成焊接的方法它包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、分散焊、超声波焊、高频焊和电阻焊等。

3、钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属资料作钎料，在加热温度高于钎料低于母材熔点的情况下，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互分散实现衔接焊件的方法它包括硬钎焊、软钎焊等四、焊接的运用四、焊接的运用1、制造金属构造、制造金属构造2、制造金属零件或毛坯、制造金属零件或毛坯3、衔接电器导线、衔接电器导线•第二节、焊条电弧焊〔手工电弧焊〕第二节、焊条电弧焊〔手工电弧焊〕•1、焊接电弧、焊接电弧•电弧是两带电导体之间耐久而剧烈的气体放电景象电弧是两带电导体之间耐久而剧烈的气体放电景象•〔〔1〕电弧的构成〕电弧的构成 1〕焊条与工件瞬时接触短路，产生高热使接触处溶化 2〕提起焊条坚持恰当间隔〔约2-4mm〕在热激发和强电场作用下，构成电弧，产生剧烈的光和热• 〔2〕电弧的组成•电弧由三部分构成〔见图〕即：•阴极区：焊条端面的白亮斑点部位，产热36%，是熔化焊条热量的主要来源，平均温度2400〔K〕•阳极区：工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区，产热43%，平均温度2600〔K〕•弧柱区：为两电极间空气隙平均温度5000~8000〔K〕•〔3〕电极的极性• 采用直流电焊机焊接时，有正接和反接两种方法。

而交流电弧焊设备极性频繁变化，不存在极性问题• 1〕正接——焊件接电源正极，焊条接负极焊件加热多，适宜焊厚板• 2〕反接——焊件接电源负极，焊条接正极适宜焊薄板或有色金属• 二、焊接过程的冶金特点•〔1〕反响区温度高，使合金元素剧烈蒸发和氧化烧损•〔2〕金属熔池体积小，处于液态的时间很短，导致气体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷•〔3〕有害气体容易侵入溶池，构成脆性氧化物，使焊缝的塑性、韧性明显下降•为保证焊缝化学性能和力学性能，常采用气体维护焊三、焊条1、焊条的组成及作用手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成〔1〕焊芯①作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电构成电弧；②在焊接过程中不断熔化，作为填充金属与熔化的母材共同结晶构成焊缝；• 〔2〕药皮• 提高电弧熄灭的稳定性，产生熔渣及气体，防止溶池金属氧化，向熔池金属中补充合金，保证焊缝的力学性能• 2、焊条的种类和型号 焊条由专门的金属丝制成，共分为十大类，即构造钢焊条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条。

表9-1列出了部分焊条的类型和代号 3、焊条的选用原那么 〔1〕选择与母材化学成分一样或相近的焊条〔2〕选择与母材等强度的焊条〔3〕根据构造的运用条件选择焊条药皮的类型，对要求塑性好、冲击韧度高或低温性能好的构造，选用碱性焊条；当构件受力不复杂，母材质量较好时，可选用经济的酸性焊条•四、焊条电弧焊根本工艺•　1、焊接接头和坡口•　　焊接中，由于焊件的厚度、构造及运用条件的不同，其接头型式及坡口方式也不同焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等 开坡口的目的是为了保证工件焊透，方法有刨削、气割、磨削等如右图，详见P222图9-4 2、焊缝的空间位置按操作的难易程度依次有：平焊、立焊、横焊、仰焊•3、焊接参数选择•〔1〕焊条直径：根据焊件厚度按表9-2选择•〔2〕焊接电流：按P223公式计算•〔3〕焊接速度与电弧长度：根据详细情况及阅历〔引见速度快慢及电弧长短的结果〕 以以低低碳碳钢钢为为例例，，阐阐明明焊焊接接过过程程呵呵斥斥金金属属组组织织和和性性能能的的变变化化如如图图4-6所所示示受受焊焊接接热热循循环环的的影影响响，，焊焊缝缝附附近近的的母母材材组组织织性性能能发发生生变变化化的的区区域域，，叫叫焊焊接接热热影影响响区区。

熔熔焊焊焊焊缝缝和和母母材材的的交交界界限限叫叫熔熔合合线线熔熔合合线线两两侧侧有有一一个个很很窄窄的的焊焊缝缝与与热热影影响响区区的的过过渡渡区区，，叫叫熔熔合合区区焊焊接接接接头头由由焊焊缝缝区区、、熔熔合合区区和和热热影影响响区组成图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化五、焊接接头组织与性能1、焊缝的组织与性能 焊缝金属主要由焊条金属熔化后结晶而成焊接热源向前移去后，熔池液体金属迅速冷却结晶，结晶从熔池底部未熔化的半个晶粒开场，垂直熔合线向熔池中心生长，呈柱状树枝晶，如图4-7所示；图图4-7 焊焊缝缝的的柱柱状状树树枝枝晶晶 结晶过程中，因熔池小，冷却快，析出的晶粒比较细小，再加上药皮有添加合金元素的作用，化学成分控制严厉，碳、硫、磷都较低，故可使焊缝金属的力学性能不低于母材•2.熔合区的组织和性能• 该区的温度在液相线与固相线之间，宽度约有0.1-0.4mm，金属处于部分熔化形状，化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织，使强度下降，塑性、韧性极差，是产生裂纹和脆性破坏的来源，其性能是焊接接头中最差的图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化 3. 热影响区的组织和性能 热影响区各点的最高加热温度不同，其组织变化也不一样。

如图4-6所示，热影响区可分为过热区、正火区、部分相变区和再结晶区 1〕过热区：紧靠交融区，温度在固相线与11000C之间，晶粒粗大，塑性和韧性明显下降，易产生焊接裂纹，是热影响区中力学性能最差的部位 2〕正火区：最高加热温度在Ac3至11000C的区域，焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织，力学性能较好，优于母材 3〕部分相变区：最高加热温度在Ac1至Ac3的区域，只需部分组织发生相变，晶粒不均匀，性能较差 图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化 六、焊接应力与变形 1.焊接应力与变形产生的缘由焊件在焊接过程中遭到部分加热和冷却时的凝固收缩是产生焊接应力和变形的主要缘由 焊接变形降低了工件的精度，需重新校正应力降低焊件的性能，是呵斥焊件裂纹的主要缘由之一常见的变形根本方式见后页图 焊接变形焊接变形 焊接变形根本方焊接变形根本方式图式图产产 生生 原原 因因 收缩变形收缩变形 焊焊接接后后纵纵向向(沿沿焊焊缝缝方方向向)和和横横向向(垂垂直直于于焊焊接接方方向向)收收缩缩引引起起的的角变形角变形V形形坡坡口口对对接接焊焊后后，，由由于于焊焊缝缝截截面面外外形形上上下下不不对对称称，，焊焊缝缝收收缩不均所致缩不均所致弯曲变形弯曲变形焊焊接接T形形梁梁时时，，由由于于焊焊缝缝布布置置不对称，焊缝纵向收缩引起的不对称，焊缝纵向收缩引起的扭曲变形扭曲变形焊焊接接工工字字梁梁时时，，由由于于焊焊接接顺顺序序和焊接方向不合理所致和焊接方向不合理所致波浪形变形波浪形变形焊焊接接薄薄板板时时，，由由于于焊焊缝缝收收缩缩使使薄薄板板部部分分产产生生较较大大压压应应力力而而失失去稳定所致去稳定所致表表4-1 焊接变形的根本方式焊接变形的根本方式•2、减小焊接应力与变形的措施。

•1〕焊前预热可减少工件温差，减少剩余应力；•2〕焊后进展去应力退火，消除焊接剩余应力•3〕采取合理的焊接顺序，使焊缝能较自在的收缩，如后页图 普普通通焊焊接接顺顺序序为为：：1 1〕〕先先焊焊收收缩缩量量较较大大的的焊焊缝缝；；2) 2) 任任务务时时受受力力较较大大的的焊焊缝缝；；3) 3) 先先焊焊错错开开的的短短焊焊缝缝，，后后焊焊直通的长焊缝直通的长焊缝 图图4-10 合理安排焊接顺序合理安排焊接顺序 工字梁反变形工字梁反变形平板对接焊反变形平板对接焊反变形3、预防和校正焊接变形的措施：1〕采用反变形法，焊前留出变形余量，如图刚性固定防止变形刚性固定防止变形 2〕刚性固定法，焊前将焊件固定夹紧，但会产生较大的剩余应力3〕采用机械矫正法来恢复变形火焰矫正法火焰矫正法机械矫正法机械矫正法4〕采用火焰矫正法来减少变形，即对适当部位加热，使焊件在冷却后产生新的变形 埋弧焊是电弧在焊剂层下熄灭进展焊接的方法，其电弧的引燃、焊条送进和电弧挪动都采用机械来完成 埋弧焊设备由焊接电源、焊车、控制箱三部分组成焊车由送丝机头、行走小车、控制盘、焊丝盘和焊剂漏斗等组成。

优点：1〕消费率高、节省焊接资料，本钱低 ；2〕焊接质量好；3〕劳动条件好4〕适于成批消费中、厚板构造的长直缝与直径较大的环缝 缺陷：1〕顺应性较差 ，焊前预备任务量大；2〕因焊接电流强度大，不适于3mm以下薄板；3〕难以完成铝、钛等强氧化性金属及合金的焊接；4〕设备一次性投资较大第三节 其他焊接方法简介一、埋弧焊图图4-17 埋弧焊焊接过程埋弧焊焊接过程1—焊件焊件 2—焊剂焊剂 3—焊剂漏斗焊剂漏斗 4—焊丝焊丝5—送丝滚轮送丝滚轮 6—导电嘴导电嘴 7—焊缝焊缝 8—渣壳渣壳图图4-18 埋弧焊焊缝成埋弧焊焊缝成形表示图形表示图 焊接时，用与药皮一样作用的化学焊剂覆盖焊接区，对熔融金属起维护和冶金反响的作用焊丝从导电嘴伸出，采用大电流焊接，比手工电弧焊高4倍，故适宜焊接较厚资料，也可焊接大直径筒体 气体维护焊是用外加气体作为电弧介质并维护电弧区的熔滴和熔池及焊缝的电弧焊常用的维护气体有惰性气体〔氩气、氦气和混合气体〕和活性气体〔二氧化碳气〕两种，分别成为惰性气体维护焊和CO2焊 气体维护焊焊接时在溶池上方的焊接区构成一个气罩，使熔融金属与外界隔绝而得到维护，焊丝和维护气体由不同的机构延续地分别送入焊接区域，透过气体介质，能看到焊接情况，比埋弧焊操作性好。

但因空气流动的缘由，不宜在室外进展二、气体维护电弧焊•三、气焊 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合熄灭生成的火焰为热源，熔化焊件和焊接资料使之到达原子间结合的一种焊接方法　　助燃气体主要为氧气，可燃气体主要采用乙炔、液化石油气等熄灭的混合气体是焊丝和工件的衔接边熔融，挪动焊嘴和焊丝，构成焊缝 气焊时，根据氧与乙炔的比例不同，火焰的温度和种类也不同，分为三种•中性焰 是氧与乙炔体积的比值为1.1~1.2的混合气熄灭构成的气体火焰，内焰温度最高可达3150℃用于焊接低、中碳合金钢、纯铜和铝合金等•碳化焰 是氧与乙炔的体积的比值小于1 时构成的气体火焰，由于乙炔有过剩量，所以火焰比中性焰长，温度低，用于焊接高碳铸铁和硬质合金•氧化焰 氧气与乙炔的比值>1.2 时熄灭构成的火焰，温度比中性焰高、火焰短普通用于焊接青铜、黄铜等•气焊焊接温度低，加热缓慢，变形严重，适宜焊接2mm以下的薄板适用于无电源的施工场地 四、 电阻焊 电阻焊是利用电流经过焊接接头的接触面及临近区域产生的电阻热，把焊件加热到塑性或部分熔化形状，再在电极压力作用下构成接头的一种焊接方法。

电阻焊可分为点焊、缝焊、对焊 电阻对焊电阻对焊 1 、对焊、对焊 对焊是利用电阻对焊是利用电阻热将焊件断面对接热将焊件断面对接焊合的一种电阻焊，焊合的一种电阻焊，如下图 2. 2.点焊点焊 是是利利用用电电流流经经过过两两圆圆柱柱形形电电极极和和搭搭接接的的两两焊焊件件产产生生电电阻阻热热，，将将焊焊件件加加热热并并部部分分熔熔化化，，构构成成一一个个熔熔核核〔〔其其周周围围为为塑塑性性形形状状〕〕，，然然后后在在压压力力下下熔熔核核结结晶晶，，构构成成一一个个焊焊点点的的焊焊接方法点焊的接头均为搭接接头，焊接前应清理点焊的接头均为搭接接头，焊接前应清理点焊表示图点焊表示图点焊接头方式点焊接头方式3.3.缝焊缝焊 缝缝焊焊与与点点焊焊同同属属于于搭搭接接电电阻阻焊焊，，焊焊接接过过程程与与点点焊焊类类似似，，采采用用滚滚盘盘作作电电极极，，边边焊焊边边滚滚，，相相邻邻两两个个焊焊点点重重叠叠一一部部分分，，构构成成一一条条有有密密封封性性的的焊焊缝缝焊焊接接分分流流景景象象较较严严重重，，故故焊焊接接电流较大，主要用于有密封性要求的薄板件。

电流较大，主要用于有密封性要求的薄板件电阻缝焊原理电阻缝焊原理缝焊接头方式缝焊接头方式• 五、 电渣焊是利用电流经过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后构成金属原子间结实衔接在开场焊接时，使焊丝与起焊槽短路起弧，不断参与少量固体焊剂，利用电弧的热量使之熔化，构成液态熔渣，待熔渣到达一定深度时，添加焊丝的送进速度，并降低电压，使焊丝插入渣池，电弧熄灭，从而转入电渣焊焊接过程 电渣焊的特点:适宜焊40mm以上的焊缝；消费率高，焊接资料耗费少，不需开坡口；因渣池覆盖住熔池，焊缝金属较纯真；焊缝金属在高温下停留时间长，过热区大，焊缝金属组织粗大，焊后应进展正火细化处置 图图4-23 电渣焊过程表示图电渣焊过程表示图六 钎焊 钎焊是采用比母材熔点低的金属资料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料潮湿母材，填充接头间隙并与母材相互分散实现衔接的焊接方法钎焊按钎料熔点可分为软钎焊、硬钎焊钎剂能除去氧化膜和油污等杂质，维护母材接触面和钎料不受氧化，并添加钎料潮湿性和毛细流动性 1. 软钎焊 钎料熔点在4500C以下的钎焊；常用锡铅钎料，松香、氯化锌溶液作钎剂。

其接头强度低，任务温度低，具较好的焊接工艺性，用于板金、电子线路的焊接2. 硬钎焊 钎料熔点在4500C以上的钎焊；常用铜基和银基钎料；硼砂、硼酸、氯化物、氟化物组成钎剂接头强度较高，任务温度也高，用于机械零部件的焊接。