其它焊接方法ppt课件.ppt
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第十章 其它焊接方法1 1pptppt课件课件. . 学习建议： ①本章的目的在于扩展对焊接方法的了解，以建立对整个焊接方法体系的认识 ② 对本章所介绍的焊接方法，了解其过程、实质、特点和应用场合即达到大纲要求 ③ 还有一些焊接方法，由于应用的范围相对比较窄，未在本教材和课程中介绍如有兴趣了解，可参看《焊接手册》“焊接方法与设备 ”卷或从网络上获取有关知识2 2pptppt课件课件. . 第一节 电渣焊第一节 电渣焊(ESW)(ESW) 一、定义一、定义 电渣焊（电渣焊（电渣焊（电渣焊（Electroslag WeldingElectroslag WeldingElectroslag WeldingElectroslag Welding））））————利用电流通过液体熔渣所利用电流通过液体熔渣所利用电流通过液体熔渣所利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热为热源的熔化焊接方法产生的电阻热为热源的熔化焊接方法产生的电阻热为热源的熔化焊接方法产生的电阻热为热源的熔化焊接方法3 3pptppt课件课件. . 三、电渣焊的特点 三、电渣焊的特点 优点：优点： ①①可不开坡口焊厚大件且效率高、成本低；可不开坡口焊厚大件且效率高、成本低； ②②焊缝成分易调整且少气孔和夹渣焊缝成分易调整且少气孔和夹渣 缺点：缺点： ①①接头冲击韧性低；接头冲击韧性低； ②②不适用于薄板和短缝；不适用于薄板和短缝； ③③若中途停顿，则恢复焊接麻烦若中途停顿，则恢复焊接麻烦。
二、二、电渣焊的过程电渣焊的过程（（P197P197）） 焊前准备－造渣－焊接－收尾 焊前准备－造渣－焊接－收尾4 4pptppt课件课件. . 四、电渣焊的应用四、电渣焊的应用§ 材料：碳素钢、合金钢、铸铁（冒材料：碳素钢、合金钢、铸铁（冒口补焊）口补焊）§ 接头形式：对接、角接 接头形式：对接、角接§ 板厚及焊接位置：厚大件垂直 板厚及焊接位置：厚大件垂直 位置立焊位置立焊§ 结构：厚壁板对接及梁、柱等结构：厚壁板对接及梁、柱等5 5pptppt课件课件. . • •丝极电渣焊丝极电渣焊丝极电渣焊丝极电渣焊（（（（electroslag welding with wire electrodeelectroslag welding with wire electrode））））五、电渣焊的分类五、电渣焊的分类①①适合于环焊缝焊接和高碳钢、合金钢对接及Ｔ形接头的焊接，适合于环焊缝焊接和高碳钢、合金钢对接及Ｔ形接头的焊接，②②常用于焊接厚度为常用于焊接厚度为40-50mm40-50mm和焊缝较长的工件（一般的对接焊和焊缝较长的工件（一般的对接焊 缝、Ｔ形焊缝中较少用）缝、Ｔ形焊缝中较少用）①①用焊丝作电极，送丝机用焊丝作电极，送丝机 构随渣池一起提升；构随渣池一起提升；②②厚板可用多根焊丝并加摆动；厚板可用多根焊丝并加摆动；③③工艺、设备及操作较复杂；工艺、设备及操作较复杂；④④焊后易产生角变形焊后易产生角变形。
特点特点： 适用范围：适用范围：6 6pptppt课件课件. . • •板极电渣焊板极电渣焊板极电渣焊板极电渣焊(electroslag welding with plate electrode (electroslag welding with plate electrode ））））特点特点:①:①用板条作电极用板条作电极; ②; ②可用多板极可用多板极( (无须摆动无须摆动); ); ③ ③板极送进设备高大且板件板极送进设备高大且板件/ /工件容易短路工件容易短路( (板极一般不应超板极一般不应超 过焊缝长度的过焊缝长度的4-54-5倍倍); ④); ④操作复杂操作复杂应用应用: :焊材的来源灵活，尤适于不宜拉拔成焊丝的合金钢材料的焊焊材的来源灵活，尤适于不宜拉拔成焊丝的合金钢材料的焊接和堆焊；设备、工艺简单较适用于大断面短焊缝的焊接，目前接和堆焊；设备、工艺简单较适用于大断面短焊缝的焊接，目前多用于模具钢的堆焊、轧辊的堆焊等多用于模具钢的堆焊、轧辊的堆焊等( (一般不用于普通材料的焊接一般不用于普通材料的焊接) )。
7 7pptppt课件课件. . 特点：特点：特点：特点：①①①①以焊丝和熔嘴作填充材料（焊丝作电极）；以焊丝和熔嘴作填充材料（焊丝作电极）；以焊丝和熔嘴作填充材料（焊丝作电极）；以焊丝和熔嘴作填充材料（焊丝作电极）； ② ② ② ②可以采用多个熔嘴可以采用多个熔嘴可以采用多个熔嘴可以采用多个熔嘴( ( ( (固定不摆动固定不摆动固定不摆动固定不摆动) ) ) )；；；； ③ ③ ③ ③填充效率高；填充效率高；填充效率高；填充效率高； ④ ④ ④ ④设备简单、操作方便；设备简单、操作方便；设备简单、操作方便；设备简单、操作方便； ⑤ ⑤ ⑤ ⑤可以焊接不规则形可以焊接不规则形可以焊接不规则形可以焊接不规则形 状的焊缝状的焊缝状的焊缝状的焊缝§ 熔嘴电渣焊熔嘴电渣焊（（electroslag welding with onsumable nozzle））应用：对接焊缝和Ｔ形焊缝的主要焊接方法，用于梁体等复杂结构应用：对接焊缝和Ｔ形焊缝的主要焊接方法，用于梁体等复杂结构的焊接和大截面结构的焊接，同时应用于曲线及曲面焊缝（如船舶的焊接和大截面结构的焊接，同时应用于曲线及曲面焊缝（如船舶的艉柱等）的焊接的艉柱等）的焊接。
8 8pptppt课件课件. . § 管极电渣焊管极电渣焊（（electroslag welding with tube electrode）） 熔嘴电渣焊的特殊形式熔嘴电渣焊的特殊形式特点：特点：①①以焊丝和管状熔嘴作电极；以焊丝和管状熔嘴作电极； ② ②管极外表可涂涂料（药皮）；管极外表可涂涂料（药皮）； ③ ③可缩小装配间隙，节省焊材、可缩小装配间隙，节省焊材、 提高效率；提高效率； ④ ④可通过涂料向焊缝掺合金可通过涂料向焊缝掺合金 应用：多用于中等厚度（约应用：多用于中等厚度（约2020－－60mm60mm）） 的工件及曲线焊缝的焊接的工件及曲线焊缝的焊接 9 9pptppt课件课件. . 电渣焊设备组成电渣焊设备组成（如图）1010pptppt课件课件. . 1111pptppt课件课件. . 第二节 螺柱焊1212pptppt课件课件. . §定义：将金属螺柱或类似的其他金属紧固件焊到工件上的定义：将金属螺柱或类似的其他金属紧固件焊到工件上的 方法统称螺柱焊（方法统称螺柱焊（7878）。
可以通过电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等多种焊接方法实现螺柱焊接可以通过电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等多种焊接方法实现螺柱焊接实际生产中应用较多的是实际生产中应用较多的是电弧法螺柱焊电弧法螺柱焊(Stud arc welding)(Stud arc welding)1313pptppt课件课件. . ① ① 与普通的电弧焊相比，螺柱焊焊接时间短与普通的电弧焊相比，螺柱焊焊接时间短( (通常小于１通常小于１秒秒) )、对母热输入小，因此焊缝和热影响区小，焊件变形小、、对母热输入小，因此焊缝和热影响区小，焊件变形小、生产率高生产率高 ② ②熔深浅，焊接过程不会对工件背面造成损害，焊后无须熔深浅，焊接过程不会对工件背面造成损害，焊后无须清理 ③ ③与螺纹拧入的螺柱相比所需母材厚度小，因而节省材料，与螺纹拧入的螺柱相比所需母材厚度小，因而节省材料，还可以减少连接部件所需的机械加工，成本低还可以减少连接部件所需的机械加工，成本低 ④ ④易于将螺柱与薄件连接且焊接带（镀）涂层的工件时易易于将螺柱与薄件连接且焊接带（镀）涂层的工件时易于保证质量于保证质量 一、螺柱焊的特点、应用和分类一、螺柱焊的特点、应用和分类§螺柱焊的特点螺柱焊的特点1414pptppt课件课件. . ⑤⑤与其它焊接方法相比，可使紧固件之间的间距达到最小，与其它焊接方法相比，可使紧固件之间的间距达到最小，对于需防渗漏的螺柱连接，容易保证密封性要求。
对于需防渗漏的螺柱连接，容易保证密封性要求 ⑥ ⑥与焊条电弧焊相比，所用设备轻便且便于操作，焊接过与焊条电弧焊相比，所用设备轻便且便于操作，焊接过程简单 ⑦ ⑦易于全位置焊接易于全位置焊接 ⑧ ⑧对于易淬硬金属，容易在焊缝和热影响区形成淬硬组织，对于易淬硬金属，容易在焊缝和热影响区形成淬硬组织，接头延性较差接头延性较差1515pptppt课件课件. . 螺柱焊是焊接紧固件的一种快速方法，不仅效率高，而且可以通螺柱焊是焊接紧固件的一种快速方法，不仅效率高，而且可以通过专用设备对接头质量进行有效的控制，能够得到全断面熔合的焊过专用设备对接头质量进行有效的控制，能够得到全断面熔合的焊接接头，保证接头良好的导电性、导热性和接头强度，在紧固件固接接头，保证接头良好的导电性、导热性和接头强度，在紧固件固定于工件上可以代替铆接或钻孔螺丝紧固、焊条电弧焊、电阻焊、定于工件上可以代替铆接或钻孔螺丝紧固、焊条电弧焊、电阻焊、钎焊等它可以焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢、有色金属以及带钎焊等它可以焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢、有色金属以及带镀（涂）层的金属等，广泛应用于汽车、仪表、造船、机车、航空、镀（涂）层的金属等，广泛应用于汽车、仪表、造船、机车、航空、机械、锅炉、化工设备、变压器及大型建筑结构等行业。
机械、锅炉、化工设备、变压器及大型建筑结构等行业§定义：定义：螺柱焊的应用螺柱焊的应用1616pptppt课件课件. . 1717pptppt课件课件. . 电弧法螺柱焊根据所用焊接电源和接头形成过程的差别通常电弧法螺柱焊根据所用焊接电源和接头形成过程的差别通常可分为可分为电弧螺柱焊电弧螺柱焊（也称作标准螺柱焊）、（也称作标准螺柱焊）、电容储能螺柱焊电容储能螺柱焊（也也称作电容放电螺柱焊）以及称作电容放电螺柱焊）以及短周期螺柱焊短周期螺柱焊（也称作短时间螺柱焊）（也称作短时间螺柱焊）三种基本形式三种基本形式 电电弧弧螺螺柱柱焊焊一一般般用用直直流流电电源源；；几几乎乎可可焊焊各各种种尺尺寸寸和和形形式式的的螺螺柱柱，，包包括括软软钢钢、、不不锈锈钢钢和和铝铝，，但但螺螺柱柱应应有有为为（（螺螺柱柱））焊焊接接而而专专门门设设计计的的尖尖端端；；用用于于大大于于5mm5mm的的螺螺柱柱及及焊焊厚厚重重的的板板材材，，而而且且需需要要用用陶陶瓷瓷套套圈圈，，但但受受接接头头清清理理状状况况的的影影响响较较小小；；同同样样的的连连接接强强度度的的前前提下消耗更少的（熔化）金属提下消耗更少的（熔化）金属。
电容放电螺柱焊电容放电螺柱焊是一种半自动的电弧焊方法，可在几个毫秒是一种半自动的电弧焊方法，可在几个毫秒内把小型螺柱（小于等于内把小型螺柱（小于等于8mm8mm）焊到特别薄的板材上而无变形、）焊到特别薄的板材上而无变形、烧穿或变色；可以焊接异种金属烧穿或变色；可以焊接异种金属 §螺柱焊的分类螺柱焊的分类1818pptppt课件课件. . 电电弧弧螺螺柱柱焊焊的的焊焊接接过过程程大大致致如如下下：：将将待待焊焊螺螺柱柱装装入入焊焊枪枪夹夹头头，，并并将将陶陶瓷瓷保保护护圈圈装装入入瓷瓷圈圈夹夹头头中中首首先先在在螺螺柱柱与与工工件件间间引引燃燃电电弧弧，，使使螺螺柱柱端端面面和和相相应应的的工工件件表表面面被被加加热热到到熔熔化化状状态态，，达达到到适适宜宜的的温温度度时时，，将将螺螺柱柱挤挤压压到到熔熔池池中中，，使使两两者者融融合合形形成成焊焊缝缝电电弧弧螺螺柱柱焊焊靠靠预预先先加加在在螺螺柱柱引引弧弧端端的的焊焊剂剂或或陶陶瓷瓷圈圈来来保保护护熔熔融融金金属属电电弧弧螺螺柱柱焊焊的的电电弧弧放放电电是是持持续续而而稳稳定定的的电电弧弧过过程程，，焊焊接接电电流流不不经经过过调调制制，，焊焊接接过过程程中中焊焊接接电电流流基基本本上上是是恒恒定定的的，，其其电电源源一一般般是是普普通通的的直直流流或逆变电源。
或逆变电源1919pptppt课件课件. . 电电弧弧螺螺柱柱焊焊的的焊焊接接设设备备由由焊焊接接电电源源、、控控制制系系统统和和焊焊枪枪三三大大部部分分组组成成常常用用下下降降外外特特性性直直流流电电源源，，但但电电源源容容量量比比焊焊条条电电弧弧焊焊电电源源要要大大得得多多，，同同时时要要求求有有较较高高的的空空载载电电压压小小直直径径螺螺柱柱焊焊也也可以采用焊条电弧焊的电源可以采用焊条电弧焊的电源焊枪是螺柱焊设备的执行机构，有手提式与固定式焊枪是螺柱焊设备的执行机构，有手提式与固定式手手提提式式使使用用较较为为普普遍遍与与方方便便，，固固定定式式是是为为特特定定产产品品专专门门设设计计且固定在支架上，在一定工位上完成螺柱焊接且固定在支架上，在一定工位上完成螺柱焊接两种焊枪的工作原理相同两种焊枪的工作原理相同2020pptppt课件课件. . 电容储能螺柱焊电容储能螺柱焊电电容容储储能能螺螺柱柱焊焊的的供供电电电电源源是是电电容容器器组组电电容容器器在在螺螺柱柱端端部部与与工工件件表表面面间间的的放放电电过过程程是是不不稳稳定定的的电电弧弧过过程程，，电电弧弧电电压压和和电电流流每每瞬瞬时都在变化，焊接过程是不可控的。
时都在变化，焊接过程是不可控的根根据据引引弧弧方方式式，，电电容容储储能能螺螺柱柱焊焊可可以以分分为为预预接接触触式式、、预预留留间间隙隙式及拉弧式三种方法式及拉弧式三种方法1 1．预接触式．预接触式 预预接接触触式式也也叫叫接接触触引引弧弧式式这这种种方方法法必必须须在在螺螺柱柱法法兰兰端端部部预预加加工出一个凸台其过程如下图工出一个凸台其过程如下图2121pptppt课件课件. . 2 2、预留间隙式、预留间隙式 预留间隙式也叫直冲式这种方法使用的螺柱与预接触式电容预留间隙式也叫直冲式这种方法使用的螺柱与预接触式电容储能螺柱焊所使用的螺柱形状相同，均带法兰凸台，但在电容器组储能螺柱焊所使用的螺柱形状相同，均带法兰凸台，但在电容器组储存的能量特别大的条件下储存的能量特别大的条件下(100kμf)(100kμf)也可以焊法兰端部为也可以焊法兰端部为168°168°的的近似平头钉其过程如下图：近似平头钉其过程如下图： 2222pptppt课件课件. . 3 3．拉弧式．拉弧式 拉弧式电容储能螺柱焊原理与电弧螺柱焊相似，但焊接时的电 拉弧式电容储能螺柱焊原理与电弧螺柱焊相似，但焊接时的电弧由先导电弧与焊接电弧两部分组成。
先导电弧由整流电源供电，弧由先导电弧与焊接电弧两部分组成先导电弧由整流电源供电，焊接电弧由电容器组供电，所以这种方法既可以归类于电容储能螺焊接电弧由电容器组供电，所以这种方法既可以归类于电容储能螺柱焊又可归类于短周期螺柱焊，焊接过程同预接触式电容储能螺柱柱焊又可归类于短周期螺柱焊，焊接过程同预接触式电容储能螺柱焊相似其过程如下图：焊相似其过程如下图：点击看拉弧式螺柱焊动画各种电容放电螺柱焊Drawn arc stud welding(PD) Drawn arc stud welding(HSC)Drawn arc with inert gas shielding2323pptppt课件课件. . 短周期螺柱焊短周期螺柱焊 短周期螺柱焊可看作普通电弧螺柱焊的一种特殊形式短周期螺柱焊可看作普通电弧螺柱焊的一种特殊形式, ,但因为二者焊接接头形成的本质不同，所以单独分类成一种但因为二者焊接接头形成的本质不同，所以单独分类成一种方法焊接过程也是由短路提升方法焊接过程也是由短路提升—焊接一落钉一有电顶锻等焊接一落钉一有电顶锻等几个过程组成，但焊接时间只有电弧螺柱焊的十分之一到几几个过程组成，但焊接时间只有电弧螺柱焊的十分之一到几十分之一，所以叫短周期或短时间螺柱焊。
短周期螺柱焊中十分之一，所以叫短周期或短时间螺柱焊短周期螺柱焊中作为热源的电弧是稳定燃烧的，不像电容储能螺柱焊的电弧作为热源的电弧是稳定燃烧的，不像电容储能螺柱焊的电弧瞬时都在变化，但电弧电流经过了波形调制瞬时都在变化，但电弧电流经过了波形调制2424pptppt课件课件. . 短周期螺柱焊的焊接过程如下短周期螺柱焊的焊接过程如下: : ① ① 螺柱落下，与工件定位短路启动焊枪开关，螺柱与工件螺柱落下，与工件定位短路启动焊枪开关，螺柱与工件间通电 ② ② 螺柱提升，引燃小电弧，清扫螺柱端部与工件表面螺柱提升，引燃小电弧，清扫螺柱端部与工件表面 ③ ③ 延时数十毫秒后大电流自动接通，焊接电弧产生，使工件延时数十毫秒后大电流自动接通，焊接电弧产生，使工件形成熔池、螺柱端部形成熔化层形成熔池、螺柱端部形成熔化层 ④ ④ 螺柱端部侵入熔池，电弧熄螺柱端部侵入熔池，电弧熄灭，同时焊枪的电磁铁释放弹簧压灭，同时焊枪的电磁铁释放弹簧压力作用在螺柱上力作用在螺柱上 整个焊接过程不超过 整个焊接过程不超过100ms100ms2525pptppt课件课件. . 短周期螺柱焊有以下几个特点：短周期螺柱焊有以下几个特点： ① ① 和电容储能螺柱焊一样，焊接过程不用采取像普通电弧螺和电容储能螺柱焊一样，焊接过程不用采取像普通电弧螺柱焊所用的陶瓷环及氩气等保护措施。
柱焊所用的陶瓷环及氩气等保护措施 ② ② 螺柱不用经特殊加工成锥形或凸起，可以焊平头钉，但～螺柱不用经特殊加工成锥形或凸起，可以焊平头钉，但～1010，这一点也同电容储能螺柱焊相同这一点也同电容储能螺柱焊相同 ④ ④比拉弧式电容储能螺柱焊更容易实现自动化，焊接质量稳比拉弧式电容储能螺柱焊更容易实现自动化，焊接质量稳定性更好，特别是在焊接镀有较厚金属层的钢板时定性更好，特别是在焊接镀有较厚金属层的钢板时( (如镀锌层厚如镀锌层厚1515～～2525µm)m)，因为焊接电弧燃烧时间可控性好因为焊接电弧燃烧时间可控性好2626pptppt课件课件. . 短周期螺柱焊最容易实现自动化，所以其成套设备包括短周期螺柱焊最容易实现自动化，所以其成套设备包括电源、控制装置、送料机及焊枪，其中电源一控制箱通常装电源、控制装置、送料机及焊枪，其中电源一控制箱通常装在同一箱体内短周期螺柱焊电源可以是整流器、电容器组，在同一箱体内短周期螺柱焊电源可以是整流器、电容器组，也可以是逆变器一般情况下是两个电源并联，分别为先导也可以是逆变器一般情况下是两个电源并联，分别为先导电弧及焊接电弧供电，只有以逆变器作电源时可以用同一电电弧及焊接电弧供电，只有以逆变器作电源时可以用同一电源，经调制为电弧分别提供先导电流与焊接电流。
源，经调制为电弧分别提供先导电流与焊接电流2727pptppt课件课件. . 五、螺柱焊方法的选择五、螺柱焊方法的选择 电弧螺柱焊、电容储能螺柱焊以及短周期螺柱焊三类焊接电弧螺柱焊、电容储能螺柱焊以及短周期螺柱焊三类焊接方法既有共同的又分别有各自最佳的应用范围，其中比较难选方法既有共同的又分别有各自最佳的应用范围，其中比较难选择的是电容储能螺柱焊的三种方法，即预接触式、择的是电容储能螺柱焊的三种方法，即预接触式、( (预留间隙预留间隙式式) )和拉弧法和拉弧法 选择焊接方法时考虑的依据主要有：选择焊接方法时考虑的依据主要有：a a、被焊工件厚度，、被焊工件厚度，b b、材质，、材质，c c、紧固件的尺寸紧固件的尺寸 (1)(1)螺柱直径大于螺柱直径大于8mm8mm的一般是受力接头，适合用电弧螺柱的一般是受力接头，适合用电弧螺柱焊方法虽然电弧螺柱焊可以焊直径约在焊方法虽然电弧螺柱焊可以焊直径约在3 3～～25mm25mm之间的螺柱，之间的螺柱，但但8mm8mm以下采用其他方法如电容储能螺柱焊或短周期螺柱焊更以下采用其他方法如电容储能螺柱焊或短周期螺柱焊更为合适2828pptppt课件课件. . (2) (2)螺柱直径和工件厚度有一定的合适比例关系。
对电螺柱直径和工件厚度有一定的合适比例关系对电弧螺柱焊，这一比例为弧螺柱焊，这一比例为3 3～～4 4，对电容储能螺柱焊和短周期，对电容储能螺柱焊和短周期螺柱焊这个比例可以达到螺柱焊这个比例可以达到8 8～～1010，所以板厚，所以板厚3mm3mm以下最好采以下最好采用电容储能螺柱焊或短周期螺柱焊，而不宜采用电弧螺柱用电容储能螺柱焊或短周期螺柱焊，而不宜采用电弧螺柱焊焊, ,虽然电弧螺柱焊也勉强可以焊虽然电弧螺柱焊也勉强可以焊2 2～～3mm3mm的钢板 (3)(3)对于碳钢、不锈钢及铝合金，电弧螺柱焊、电容储对于碳钢、不锈钢及铝合金，电弧螺柱焊、电容储能螺柱焊及短周期螺柱焊都可以选用，但对铝合金、铜及能螺柱焊及短周期螺柱焊都可以选用，但对铝合金、铜及涂层钢板薄板或异种金属材料螺柱焊最好选用电容储能螺涂层钢板薄板或异种金属材料螺柱焊最好选用电容储能螺柱焊2929pptppt课件课件. . 根据以上原则，如果确定采用电容储能螺柱焊，则电容储能 根据以上原则，如果确定采用电容储能螺柱焊，则电容储能螺柱焊的三种焊接方法可按以下原则选择：螺柱焊的三种焊接方法可按以下原则选择： a a、预接触式焊接法仅适用于移动式设备，而且主要用于焊接、预接触式焊接法仅适用于移动式设备，而且主要用于焊接碳钢和把碳钢螺柱焊到镀层钢板上。
碳钢和把碳钢螺柱焊到镀层钢板上 b b、、( (预留间隙式预留间隙式) )焊接法可用于手提式或固定式设备，用于焊焊接法可用于手提式或固定式设备，用于焊接碳钢、不锈钢及铝合金和拉弧式焊接法一样，它还可以焊异接碳钢、不锈钢及铝合金和拉弧式焊接法一样，它还可以焊异种金属材料，但焊铝过程中不必用惰性气体保护种金属材料，但焊铝过程中不必用惰性气体保护 c c、拉弧式焊接法所焊材料和设备与预留间隙式相同，但螺柱、拉弧式焊接法所焊材料和设备与预留间隙式相同，但螺柱可以不需特制凸起这种方法最适于带自动送料系统的批量焊接可以不需特制凸起这种方法最适于带自动送料系统的批量焊接, , 焊铝时需要惰性气体保护焊铝时需要惰性气体保护 d d、对薄板、对薄板(1.0mm(1.0mm以下以下) )要求接头背面没有凸痕的，采用预留要求接头背面没有凸痕的，采用预留间隙式或预接触式间隙式或预接触式3030pptppt课件课件. . 螺柱焊可参看http://www.thomas- . 第三节 高 能 束 焊第三节 高 能 束 焊 高能束焊通常指功率密度达到高能束焊通常指功率密度达到10105 5 W W／／cmcm2 2以上的焊接方法，以上的焊接方法，其束流由电子、光子、离子或二种以上的粒子组合而成，属其束流由电子、光子、离子或二种以上的粒子组合而成，属于此类高功率密度的热源有：等离子弧、电子束、激光束以于此类高功率密度的热源有：等离子弧、电子束、激光束以及复合热源如激光束及复合热源如激光束 + + 电弧等。
电弧等 本节介绍电子束焊和激光焊这两种高能束焊方法本节介绍电子束焊和激光焊这两种高能束焊方法 3232pptppt课件课件. . 一、电子束焊一、电子束焊§电子束焊的原理电子束焊的原理 电子束焊是把高速运动的电子流会聚成束，轰击工件接缝电子束焊是把高速运动的电子流会聚成束，轰击工件接缝处，把机械能转变为热能，使被焊金属熔化形成焊缝的一种处，把机械能转变为热能，使被焊金属熔化形成焊缝的一种熔化焊方法熔化焊方法 3333pptppt课件课件. . 电子束作为焊接热源有两个显著的特征：电子束作为焊接热源有两个显著的特征： (1)(1)极高的功率密度极高的功率密度 电子束焊接时常用的加速电压范围为电子束焊接时常用的加速电压范围为3030～～150kV150kV，电子束电，电子束电流为流为2020～～1000mA 1000mA ，而电子束焦点直径仅为，而电子束焦点直径仅为0.10.1～～1mm1mm，这样，电，这样，电子束的功率密度可高达子束的功率密度可高达10106 6 W W／／cmcm2 2以上 (2)(2)精确、快速的可控性精确、快速的可控性 电子的质量极小电子的质量极小 (9.l×10(9.l×10-13-13kg)kg)而带有一定的负电荷而带有一定的负电荷(1.6×10(1.6×10-19-19C)C)，其荷质比高达，其荷质比高达1.76×101.76×101111C C／／kgkg，通过电场、磁，通过电场、磁场可对电子束作快速而精确的控制。
电子束的这一特点明显优场可对电子束作快速而精确的控制电子束的这一特点明显优于激光，后者只能用光学透镜和反射镜控制，速度较慢于激光，后者只能用光学透镜和反射镜控制，速度较慢§电子束焊的特点电子束焊的特点3434pptppt课件课件. . 基于电子束的上述特征，电子束焊接具有下列主要特点：基于电子束的上述特征，电子束焊接具有下列主要特点：优点优点 (1)(1)焊缝深宽比大 电子束的穿透能力很强，焊缝的深宽比焊缝深宽比大 电子束的穿透能力很强，焊缝的深宽比可达到可达到50:150:1甚至更高，因此，电子束焊接时可以不开坡口实现甚至更高，因此，电子束焊接时可以不开坡口实现大厚度单道焊接，与电弧焊相比可以节省辅助材料和能源消耗大厚度单道焊接，与电弧焊相比可以节省辅助材料和能源消耗数十倍数十倍 (2)(2)焊接速度快，热影响区小、焊接变形小焊接速度快，热影响区小、焊接变形小 电子束焊接速电子束焊接速度一般在度一般在lm/minlm/min以上，焊缝热影响区很小，有时甚至几乎不存以上，焊缝热影响区很小，有时甚至几乎不存在焊接热输入小以及可获得近似平行焊缝的特点使电子束焊在焊接热输入小以及可获得近似平行焊缝的特点使电子束焊接的变形很小。
对于精加工的工件，电子束焊可用作最后的连接的变形很小对于精加工的工件，电子束焊可用作最后的连接工序，焊后仍保持足够高的精度，无须再作加工而直接装配接工序，焊后仍保持足够高的精度，无须再作加工而直接装配使用 3535pptppt课件课件. . (3)(3)焊焊缝缝质质量量高高 真真空空电电子子束束焊焊接接不不仅仅可可以以防防止止熔熔化化金金属属受受到到有有害害气气体体的的污污染染，，而而且且有有利利于于焊焊缝缝金金属属的的除除气气和和净净化化，，因因而而特特别别适适于于活活泼泼金金属属和和高高纯纯度度金金属属的的焊焊接接，，也也常常用用于于焊焊接接真真空空密密封封元件，焊后元件内部保持在真空状态元件，焊后元件内部保持在真空状态 (4)(4)适应性强 电子束焊的各个规范参数能方便地独立调节适应性强 电子束焊的各个规范参数能方便地独立调节且调节范围很宽，可以焊接各种金属以及复合材料如陶瓷等；且调节范围很宽，可以焊接各种金属以及复合材料如陶瓷等；既可以焊接厚板也可以焊接薄板既可以焊接厚板也可以焊接薄板 (5)(5)焊接可达性好焊接可达性好 电子束在真空中可以传到较远的位置上进电子束在真空中可以传到较远的位置上进行焊接，因而能够焊接一般焊接方法难以接近的部位。
行焊接，因而能够焊接一般焊接方法难以接近的部位 (6)(6)通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接，通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接，也可以通过电子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量也可以通过电子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量3636pptppt课件课件. . 缺点：缺点： (1)(1)设备比较复杂，价格昂贵设备比较复杂，价格昂贵 (2)(2)焊前对接头加工、装配要求严格，必须保证接头位置准焊前对接头加工、装配要求严格，必须保证接头位置准确、间隙小而均匀确、间隙小而均匀 (3)(3)真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常受到真空室真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常受到真空室的限制 (4)(4)电子束易受杂散电磁场干扰，影响焊接质量电子束易受杂散电磁场干扰，影响焊接质量 (5)(5)电子束焊接时会产生电子束焊接时会产生X X射线，需要严加防护以确保操作射线，需要严加防护以确保操作人员的健康和安全人员的健康和安全3737pptppt课件课件. . （（1 1））分分类类 电电子子束束焊焊的的分分类类方方法法很很多多，，通通常常多多按按照照加加速速电电压和工件所处环境的真空度来分类。
压和工件所处环境的真空度来分类按按电电子子束束加加速速电电压压的的高高低低可可分分为为高高压压电电子子束束焊焊接接(120kV(120kV以以上上) )、、中中压压电电子子束束焊焊接接(60kV(60kV～～100kV)100kV)和和低低压压电电子子束束焊焊接接(40kV(40kV以下以下) )三类在在相相同同功功率率的的情情况况下下，，高高压压电电子子束束焊焊接接所所需需的的束束流流小小、、加加速速电电压压高高，，这这样样就就易易于于获获得得直直径径小小、、功功率率密密度度大大的的束束斑斑和和深深宽宽比比大大的的焊焊缝缝，，对对大大厚厚度度板板材材的的单单道道焊焊及及难难熔熔金金属属和和热热敏敏感感性性强强的的材材料料的的焊焊接接特特别别适适宜宜高高压压电电子子束束焊焊接接的的缺缺点点是是：：屏屏蔽蔽焊焊接接时时产产生生的的X X射射线线比比较较困困难难，，电电子子枪枪的的静静电电部部分分为为防防止止高高压压击击穿穿需用耐高压的绝缘子，使其结构复杂而笨重需用耐高压的绝缘子，使其结构复杂而笨重§电子束焊的分类和应用电子束焊的分类和应用3838pptppt课件课件. . 当电子束的功率不超过当电子束的功率不超过30 kW30 kW时，中压电子束焊机的时，中压电子束焊机的电子枪能保证束斑的直径小于电子枪能保证束斑的直径小于0.4 mm0.4 mm。
除极薄的材料除极薄的材料外，这样的束斑尺寸完全能满足焊接要求外，这样的束斑尺寸完全能满足焊接要求30 kW30 kW的中的中压电子束焊机可焊接的最大钢板厚度可达压电子束焊机可焊接的最大钢板厚度可达70 mm70 mm左右，左右，中压电子束焊接时产生的中压电子束焊接时产生的X X射线完全能由适当厚度的钢射线完全能由适当厚度的钢制真空室壁所吸收，不需要采用铅板防护；电子枪极制真空室壁所吸收，不需要采用铅板防护；电子枪极间不要求特殊的绝缘子，所以电子枪可以做成固定式间不要求特殊的绝缘子，所以电子枪可以做成固定式或移动式或移动式3939pptppt课件课件. . 低压电子束焊机不需要采取铅板的特别防护，也不低压电子束焊机不需要采取铅板的特别防护，也不存在电子枪间跳高压的危险，所以设备简单，电子枪可存在电子枪间跳高压的危险，所以设备简单，电子枪可做成小型移动式的其缺点是在相同功率的情况下，低做成小型移动式的其缺点是在相同功率的情况下，低压电子束的束流大、加速电压低，束流的会聚较困难，压电子束的束流大、加速电压低，束流的会聚较困难，通常低压电子束的束斑直径难于达到通常低压电子束的束斑直径难于达到1mm1mm以下，其功率以下，其功率也仅限于也仅限于10 kW10 kW以内，所以低压电子束焊接只适宜于焊以内，所以低压电子束焊接只适宜于焊缝深宽比要求不高的薄板材料的焊接。
缝深宽比要求不高的薄板材料的焊接4040pptppt课件课件. . 按按被被焊焊工工件件所所处处环环境境的的真真空空度度可可分分为为三三种种：：高高真真空空电子束焊电子束焊、、低真空电子束焊低真空电子束焊和和非真空电子束焊非真空电子束焊 高高真真空空电电子子束束焊焊是是在在l0-4l0-4～～l0-1Pal0-1Pa的的压压强强下下进进行行的的良良好好的的真真空空条条件件可可以以保保证证对对熔熔池池的的“保保护护”，，防防止止金金属属元元素素的的氧氧化化和和烧烧损损，，适适用用于于活活泼泼金金属属、、难难熔熔金金属属和和质质量量要要求求高高的的工工件件的的焊焊接接，，是是目目前前电电子子束束焊焊接接应应用用最最广广的的一一种种方方法法，，但但也也存存在在诸诸如如被被焊焊工工件件的的大大小小受受工工作作室室尺尺寸寸的的限限制制、、真真空空系系统统复复杂杂、、抽抽真真空空时时间间长长等等缺缺点点，，既既降降低低了了生产率也增加了焊接的成本生产率也增加了焊接的成本4141pptppt课件课件. . 低真空电子束焊是使电子束通过隔离阀及气阻孔低真空电子束焊是使电子束通过隔离阀及气阻孔道进入在道进入在10-110-1～～10Pa10Pa压强下的工作室进行的，低真空压强下的工作室进行的，低真空电子束焊接熔池周围的污染程度不超过电子束焊接熔池周围的污染程度不超过12ppm12ppm，仍比焊，仍比焊接用的氩气要纯洁；一定压强时的低真空电子束流密接用的氩气要纯洁；一定压强时的低真空电子束流密度及其相应的功率密度的最大值与高真空的最大值相度及其相应的功率密度的最大值与高真空的最大值相差很小，因此，低真空电子束虽然有些散射，但只要差很小，因此，低真空电子束虽然有些散射，但只要适当提高束流的加速电压，基本上仍然保持束流密度适当提高束流的加速电压，基本上仍然保持束流密度和功率密度高的特点。
由于只需抽到低真空，所以适和功率密度高的特点由于只需抽到低真空，所以适用于大批量零件的焊接和在生产线上使用用于大批量零件的焊接和在生产线上使用4242pptppt课件课件. . 非真空电子束焊接亦称为大气压电子束焊接在非真非真空电子束焊接亦称为大气压电子束焊接在非真空电子束焊接中，电子束仍然在高真空条件下产生，然后空电子束焊接中，电子束仍然在高真空条件下产生，然后引入到大气压力的环境中对工件进行施焊，但由于气体压引入到大气压力的环境中对工件进行施焊，但由于气体压强增加，电子束会产生散射，其功率密度明显下降强增加，电子束会产生散射，其功率密度明显下降 这种焊接方法的最大优点是摆脱了工作室的限制，这种焊接方法的最大优点是摆脱了工作室的限制，因而扩大了电子束焊接的应用范围，并推动这一技术向更因而扩大了电子束焊接的应用范围，并推动这一技术向更高阶段的自动化方向发展高阶段的自动化方向发展 目前，非真空电子束焊接已开始在工业中应用，如用目前，非真空电子束焊接已开始在工业中应用，如用于薄板高速于薄板高速( (＞＞15m/min)15m/min)焊接，特别是不等厚接头的焊接。
焊接，特别是不等厚接头的焊接当前世界上建立的最大的非真空焊接工作站的容积达到当前世界上建立的最大的非真空焊接工作站的容积达到300m300m3 3，电子枪在工作室内运动，在工业电视和焊缝跟踪，电子枪在工作室内运动，在工业电视和焊缝跟踪系统的帮助下进行焊接系统的帮助下进行焊接 4343pptppt课件课件. . （（2 2）应用）应用 随着电子束焊接工艺及设备的发展，特别是近随着电子束焊接工艺及设备的发展，特别是近1010年来年来工业生产中对高精度、高质量连接技术需求的不断扩大，电子束焊接工业生产中对高精度、高质量连接技术需求的不断扩大，电子束焊接在航空、航天、核、能源工业、电子、兵器、汽车制造、纺织、机械在航空、航天、核、能源工业、电子、兵器、汽车制造、纺织、机械等许多工业领域已经获得了广泛应用等许多工业领域已经获得了广泛应用 在能源工业中，各种压缩机转子、鼓筒轴、叶轮组件、仪表膜盒 在能源工业中，各种压缩机转子、鼓筒轴、叶轮组件、仪表膜盒等；在核能工业中，反应堆壳体、送料控制系统部件、热交换器等；等；在核能工业中，反应堆壳体、送料控制系统部件、热交换器等；在飞机制造业中，发动机机座、转子部件、起落架等；在化工和金属在飞机制造业中，发动机机座、转子部件、起落架等；在化工和金属结构制造业中，高压容器壳体等；在汽车制造业中，齿轮组合体、后结构制造业中，高压容器壳体等；在汽车制造业中，齿轮组合体、后桥、传动箱体等；在仪器制造业中，各种膜片、继电器外壳、异种金桥、传动箱体等；在仪器制造业中，各种膜片、继电器外壳、异种金属的接头等都成功地应用了电子束焊。
属的接头等都成功地应用了电子束焊 另外，电子束焊还是一种适另外，电子束焊还是一种适合于在太空进行的焊接方法，早合于在太空进行的焊接方法，早在在19841984年，人类已在太空环境中年，人类已在太空环境中利用一种手工电子束焊枪进行了利用一种手工电子束焊枪进行了焊接试验电子束焊将成为太空焊接试验电子束焊将成为太空环境中焊接人造天体的一种重要环境中焊接人造天体的一种重要的焊接方法的焊接方法4444pptppt课件课件. . 激光的特性激光的特性 (1)(1)亮度高亮度高 激光束可以通过光学系统汇聚成面积很小的斑点激光束可以通过光学系统汇聚成面积很小的斑点（（<1mm<1mm），所以其亮度要比普通光源高百万倍，有些脉冲激光），所以其亮度要比普通光源高百万倍，有些脉冲激光器的光脉冲持续时间还可压缩至器的光脉冲持续时间还可压缩至1010-9-9～～1010-12-12s s甚至更短，这样亮甚至更短，这样亮度甚至比太阳还亮度甚至比太阳还亮1616个数量级个数量级 (2)(2)方向性好 激光的发散角很小，可以达到方向性好 激光的发散角很小，可以达到0.1mrad0.1mrad甚至更甚至更小，接近于理想的平行光。
小，接近于理想的平行光 (3)(3)单色性强单色性强 单色性是指激光的频率宽度很窄，或者说波长单色性是指激光的频率宽度很窄，或者说波长的变化范围很小，激光的单色性比普通光源好万倍以上的变化范围很小，激光的单色性比普通光源好万倍以上 二、激光焊二、激光焊 4545pptppt课件课件. . (4)(4)相干性好相干性好 相干性是指在不同的空间点上以及不相干性是指在不同的空间点上以及不同的时刻光波场相位的相关性同的时刻光波场相位的相关性 激光上述的四个特性可以使激光能量在空间和时间激光上述的四个特性可以使激光能量在空间和时间上高度集中，因而是进行焊接和切割的理想热源上高度集中，因而是进行焊接和切割的理想热源 激光焊的不足之处是设备的一次性投资大；对高反激光焊的不足之处是设备的一次性投资大；对高反射率的金属直接进行焊接比较困难；可焊接的工件厚射率的金属直接进行焊接比较困难；可焊接的工件厚度尚比电子束焊的小；对工件加工、组装、定位要求度尚比电子束焊的小；对工件加工、组装、定位要求高；激光器的电光转换及整体运行效率低高；激光器的电光转换及整体运行效率低。
激光的特性4646pptppt课件课件. . 由于以上特性，激光焊具有如下特点：由于以上特性，激光焊具有如下特点： (1)(1)聚焦后的功率密度可达聚焦后的功率密度可达105105～～107W107W／／cm2cm2甚至更高，加热甚至更高，加热集中，温度高、热影响区窄，因而工件产生的应力和变形极小，集中，温度高、热影响区窄，因而工件产生的应力和变形极小，特别适宜于精密焊接和微小零件的焊接特别适宜于精密焊接和微小零件的焊接 (2)(2)可获得深宽比大的焊缝，焊接厚件时可不开坡口一次成可获得深宽比大的焊缝，焊接厚件时可不开坡口一次成形，激光焊缝的深宽比目前已达形，激光焊缝的深宽比目前已达12:112:1，不开坡口单道焊接的厚，不开坡口单道焊接的厚度已达度已达50mm50mm；；焊接速度高 (3)(3)适宜于难熔金属、热敏感性强的金属以及热物理性能相适宜于难熔金属、热敏感性强的金属以及热物理性能相差悬殊、尺寸和体积悬殊工件的焊接，甚至可以焊接陶瓷、有差悬殊、尺寸和体积悬殊工件的焊接，甚至可以焊接陶瓷、有机玻璃等非金属材料机玻璃等非金属材料 ( (４４) )能透射、反射，有的还可以用光纤传输，在空间远距离能透射、反射，有的还可以用光纤传输，在空间远距离传播而衰减很小，可焊接一般焊接方法难以施焊的部位和对密传播而衰减很小，可焊接一般焊接方法难以施焊的部位和对密闭容器内的工件进行焊接。
闭容器内的工件进行焊接4747pptppt课件课件. . ( (５５) )激光束不受电磁干扰，无磁偏吹现象，适宜于焊接磁激光束不受电磁干扰，无磁偏吹现象，适宜于焊接磁性材料 ( (６６) )与电子束焊接相比，不需要真空室，不产生与电子束焊接相比，不需要真空室，不产生X X射线，观射线，观察及对中方便察及对中方便 ( (７７) )一台激光器可以完成多种工作，既可焊接，还可以打一台激光器可以完成多种工作，既可焊接，还可以打孔、切割、合金化和热处理等孔、切割、合金化和热处理等 点击看：激光在焊接领域上的应用4848pptppt课件课件. . 随着生产的发展，对焊接技术的要求越来越高，激随着生产的发展，对焊接技术的要求越来越高，激光焊接已成为对很多材料和结构不可缺少的焊接手段光焊接已成为对很多材料和结构不可缺少的焊接手段激光焊就是利用激光器产生的高能量密度的激光光束激光焊就是利用激光器产生的高能量密度的激光光束作为热源的一种熔化焊接方法作为热源的一种熔化焊接方法 激光器的种类很多，目前用于焊接的激光器主要激光器的种类很多，目前用于焊接的激光器主要有两大类：气体激光器和固体激光器，前者以有两大类：气体激光器和固体激光器，前者以C02C02激光激光器为代表，后者以器为代表，后者以YAGYAG（钇铝石榴石）激光器为代表。
钇铝石榴石）激光器为代表§激光焊的原理及分类激光焊的原理及分类4949pptppt课件课件. . 脉冲激光焊时，激光以脉冲的方式输出，其脉冲宽脉冲激光焊时，激光以脉冲的方式输出，其脉冲宽度、脉冲能量均精确可调，所以输入到工件上的能量是度、脉冲能量均精确可调，所以输入到工件上的能量是断续的，因此，小功率的脉冲激光焊接尤其适合于断续的，因此，小功率的脉冲激光焊接尤其适合于Ф0.5mmФ0.5mm以下金属丝与丝、丝与板或薄膜之间的点焊，特以下金属丝与丝、丝与板或薄膜之间的点焊，特别是别是μmμm级细丝、箔的点焊脉冲激光焊中大量使用的脉级细丝、箔的点焊脉冲激光焊中大量使用的脉冲激光器主要是冲激光器主要是YAGYAG激光器，也可将连续输出的激光器，也可将连续输出的YAGYAG激光激光器和器和CO2CO2激光器通过打开或关闭装在激光器上的光闸用于激光器通过打开或关闭装在激光器上的光闸用于脉冲焊接脉冲焊接 根据激光对工件的作用方式，激光焊分为脉冲激光根据激光对工件的作用方式，激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊焊和连续激光焊5050pptppt课件课件. . 连续激光焊时，激光连续稳定地输出，焊缝成形主要由激连续激光焊时，激光连续稳定地输出，焊缝成形主要由激光功率及焊速确定。
连续激光焊在激光器输出功率较低时，光功率及焊速确定连续激光焊在激光器输出功率较低时，光的反射损失较大，为减少光能反射损失，通常要对被焊材光的反射损失较大，为减少光能反射损失，通常要对被焊材料表面进行适当的处理（如黑化）高功率激光焊时，熔池料表面进行适当的处理（如黑化）高功率激光焊时，熔池表面还会形成金属蒸汽的等离子云，使激光束能量的反射损表面还会形成金属蒸汽的等离子云，使激光束能量的反射损失显著增大、熔深减小，必须采用脉冲调制或气流吹除的办失显著增大、熔深减小，必须采用脉冲调制或气流吹除的办法来排除这一影响，保证焊接过程的顺利进行连续激光焊法来排除这一影响，保证焊接过程的顺利进行连续激光焊可以使用大功率的钇铝石榴石激光器，但用得最多的还是可以使用大功率的钇铝石榴石激光器，但用得最多的还是CO2CO2激光器，因为激光器，因为CO2CO2激光器的效率更高，功率更大，而且因激光器的效率更高，功率更大，而且因为是连续稳定地输出，因而可以进行从薄板精密焊到为是连续稳定地输出，因而可以进行从薄板精密焊到50mm50mm厚厚板深熔焊等各种焊接板深熔焊等各种焊接5151pptppt课件课件. . 根据实际作用在工件上的功率密度，激光焊接还可分为热传导根据实际作用在工件上的功率密度，激光焊接还可分为热传导焊接焊接( (功率密度功率密度<105W/cm2)<105W/cm2)和深熔焊接和深熔焊接( (功率密度功率密度≥≥105W/Cm2)105W/Cm2)。
热传导焊接时，工件表面温度不超过材料的沸点，工件吸收的 热传导焊接时，工件表面温度不超过材料的沸点，工件吸收的光能转变为热能后，通过热传导将工件熔化，无小孔效应发生，焊光能转变为热能后，通过热传导将工件熔化，无小孔效应发生，焊接过程与非熔化极电弧焊相似，熔地形状近似为半球形接过程与非熔化极电弧焊相似，熔地形状近似为半球形 深熔焊接时，金属表面在光束作用下，温度迅速上升到沸点， 深熔焊接时，金属表面在光束作用下，温度迅速上升到沸点，金属迅速蒸发形成的蒸汽压力、反冲力等能克服熔融金属的表面张金属迅速蒸发形成的蒸汽压力、反冲力等能克服熔融金属的表面张力以及液体的静压力等而形成小孔，激光束可直接深入材料内部，力以及液体的静压力等而形成小孔，激光束可直接深入材料内部，所以也叫小孔型或穿孔型焊所以也叫小孔型或穿孔型焊接，光斑的功率密度更高时，所产接，光斑的功率密度更高时，所产生的小孔能贯穿整个板厚，因而能生的小孔能贯穿整个板厚，因而能获得深宽比大的焊缝图为激光深获得深宽比大的焊缝图为激光深熔焊接示意图熔焊接示意图5252pptppt课件课件. . 激激光光焊焊复复合合技技术术是是指指将将激激光光焊焊与与其其它它焊焊接接组组合合起起来来的的集集约约式式焊焊接接技技术术，，它它是是为为了了克克服服单单纯纯激激光光焊焊的的一一些些不不足足、、扩扩展展激激光光焊焊的的应应用用而而于于近近年年来来发发展展起起来来的的一一种种新新的的工工艺艺技技术术，，其其优优点点是是能能充充分分发发挥挥组组合合中中每每种种焊焊接接方方法法的的优优点点并并克克服服某某些些不足。
不足 单单纯纯的的激激光光焊焊接接由由于于激激光光束束流流细细小小，，因因此此对对接接头头的的间间隙隙要要求求比比较较高高（（<0.10mm<0.10mm）），，熔熔池池的的搭搭桥桥能能力力较较差差，，同同时时由由于于反反射射、、等等离离子子云云等等问问题题，，严严重重影影响响焊焊接接过过程程的的稳稳定定性性，，光光能能利利用用率率低低，，能能量量浪浪费费大大，，严严重重影影响响了了激激光光焊焊接接应应用用的的进进一一步步扩扩展展，，运运用用激激光光焊焊接接复复合合技技术术能能够够较较好好地地解解决决这这些些问问题题近几年来，激光焊接复合技术发展很快，已应用于实际生产近几年来，激光焊接复合技术发展很快，已应用于实际生产§激光焊复合技术激光焊复合技术5353pptppt课件课件. . (1)(1)激光一电弧焊激光一电弧焊 由于母材处于固态时对激光的吸收率很低，而熔化后可高由于母材处于固态时对激光的吸收率很低，而熔化后可高 达达5050～～100%100%采用激光一电弧焊复合焊接法时，电弧先将母材采用激光一电弧焊复合焊接法时，电弧先将母材熔化，紧接着用激光照射，从而提高母材对激光的吸收率，可熔化，紧接着用激光照射，从而提高母材对激光的吸收率，可 有有效地利用激光能量；同时还可稳定电弧，增加母材熔深，使效地利用激光能量；同时还可稳定电弧，增加母材熔深，使 焊接焊接速度可成倍提高。
速度可成倍提高 目前，激光焊接复合技术主要有以下几种形式：目前，激光焊接复合技术主要有以下几种形式：5454pptppt课件课件. . (2)(2)激光一高频焊激光一高频焊 它是在采用高频焊管的同时，采用激光对尖劈（Ｖ形它是在采用高频焊管的同时，采用激光对尖劈（Ｖ形 角会合处）进行加热，从而使尖劈在整个厚度上的加热角会合处）进行加热，从而使尖劈在整个厚度上的加热 更均匀，这样有利于进一步提高焊管的生产率和质量更均匀，这样有利于进一步提高焊管的生产率和质量3)(3)激光激光—压焊压焊 对对薄薄钢钢带带进进行行激激光光熔熔焊焊时时，，如如果果焊焊接接速速度度大大于于30m/min30m/min时时，，往往往往容容易易出出现现缺缺陷陷，，而而采采用用激激光光—压压焊焊方方法法时时，，两两待待焊焊的的薄薄钢钢带带通通过过导导槽槽形形成成60°60°张张角角，，经经聚聚焦焦的的激激光光束束照照射射到到两两薄薄带带之之间间，，在在上上下下两两压压辊辊的的作作用用下下，，两两钢钢带带在在未未熔熔化化前前被被压压焊焊在在一一起起，，其其结结果果不不仅仅焊焊缝缝强强度度很很好，而且焊接速度可以达到好，而且焊接速度可以达到240m/min240m/min，是原来的，是原来的8 8倍。
倍5555pptppt课件课件. . 第四节 摩 擦 焊第四节 摩 擦 焊 摩擦焊是在压力作用下，通过待焊界面的摩擦使界摩擦焊是在压力作用下，通过待焊界面的摩擦使界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性提高、面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性变形与流动，界面的氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性变形与流动，通过界面上的扩散及再结晶而实现连接的固态焊接方法通过界面上的扩散及再结晶而实现连接的固态焊接方法5656pptppt课件课件. . 在压力作用下，待焊在压力作用下，待焊界面通过相对运动进行摩界面通过相对运动进行摩擦，机械能转变为热能擦，机械能转变为热能对于给定的材料，在足够的摩擦压力和足够的相对运动对于给定的材料，在足够的摩擦压力和足够的相对运动速度条件下，被焊材料的温度不断上升随着摩擦过程速度条件下，被焊材料的温度不断上升随着摩擦过程的进行，工件产生一定的塑性变形量，在适当时刻停止的进行，工件产生一定的塑性变形量，在适当时刻停止工件间的相对运动，同时施加较大的顶锻力并维持一定工件间的相对运动，同时施加较大的顶锻力并维持一定的时间，即可实现材料间的固相连接。
的时间，即可实现材料间的固相连接§摩擦焊原理摩擦焊原理一、摩擦焊的原理和特点一、摩擦焊的原理和特点5757pptppt课件课件. . 以连续驱动摩擦焊为例，其焊接过程可分为如下六个阶段：以连续驱动摩擦焊为例，其焊接过程可分为如下六个阶段： (1)(1)初始摩擦阶段初始摩擦阶段 由于焊接表面凹凸不平，加上存在氧由于焊接表面凹凸不平，加上存在氧化膜、锈、油、灰尘以及吸附的气体等杂质，所以初始摩化膜、锈、油、灰尘以及吸附的气体等杂质，所以初始摩探阶段的摩擦系数很小随着摩擦压力的逐渐增加，摩擦探阶段的摩擦系数很小随着摩擦压力的逐渐增加，摩擦加热功率也逐渐增加，凹凸不平互相压入的表面产生塑性加热功率也逐渐增加，凹凸不平互相压入的表面产生塑性变形和机械挖掘现象变形和机械挖掘现象 (2)(2)不稳定摩擦阶段不稳定摩擦阶段 摩擦破坏了待焊表面的原始状态，摩擦破坏了待焊表面的原始状态，使未受污染的材质互相接触，实际接触面积增大，材料的使未受污染的材质互相接触，实际接触面积增大，材料的塑性、韧性有较大的提高，摩擦系数增大、摩擦加热功率塑性、韧性有较大的提高，摩擦系数增大、摩擦加热功率提高。
加热达到峰值后，由于界面区的温度进一步升高使提高加热达到峰值后，由于界面区的温度进一步升高使塑性增加和强度下降，加热功率又迅速降低这个阶段摩塑性增加和强度下降，加热功率又迅速降低这个阶段摩擦变形量开始增大并以飞边的形式出现擦变形量开始增大并以飞边的形式出现5858pptppt课件课件. . (3)(3)稳定摩擦阶段稳定摩擦阶段 在这个阶段，材料的摩擦系数很在这个阶段，材料的摩擦系数很小，摩擦加热功率稳定在较低的水平变形层在压力的小，摩擦加热功率稳定在较低的水平变形层在压力的作用下，不断从摩擦表面挤出，摩擦变形量不断增大，作用下，不断从摩擦表面挤出，摩擦变形量不断增大，飞边增大同时被附近高温区的材料所补充而处于动态平飞边增大同时被附近高温区的材料所补充而处于动态平衡之中 (4)(4)停车阶段停车阶段 在此阶段，伴随工件间相对运动的减在此阶段，伴随工件间相对运动的减慢和停止，摩擦扭矩增大，界面附近的高温材料被大量慢和停止，摩擦扭矩增大，界面附近的高温材料被大量挤出，变形量亦随之增大，具有顶锻的特点挤出，变形量亦随之增大，具有顶锻的特点 (5)(5)纯顶锻阶段纯顶锻阶段 从工件停止相对运动到顶锻力上升从工件停止相对运动到顶锻力上升到最大值所对应的阶段。
顶锻压力、顶锻速度和顶锻变到最大值所对应的阶段顶锻压力、顶锻速度和顶锻变形量对焊接质量具有关键性的影响形量对焊接质量具有关键性的影响5959pptppt课件课件. . (6)(6)顶锻维持阶段顶锻维持阶段 顶锻压力达到最大值到压力开始顶锻压力达到最大值到压力开始撤除所对应的阶段撤除所对应的阶段 从停车阶段开始到顶锻维持阶段结束，变形层和高从停车阶段开始到顶锻维持阶段结束，变形层和高温区的部分金属被不断地挤出，焊缝金属产生变形、扩温区的部分金属被不断地挤出，焊缝金属产生变形、扩散以及再结晶，最终形成结合牢固的接头散以及再结晶，最终形成结合牢固的接头6060pptppt课件课件. . (1)(1)接头质量高接头质量高 摩擦焊属于固相焊摩擦焊属于固相焊接，正常情况下接合面不发生熔化，焊接，正常情况下接合面不发生熔化，焊合区金属为锻造组织，不会产生与熔化合区金属为锻造组织，不会产生与熔化和凝固相关的焊接缺陷；压力与扭矩的和凝固相关的焊接缺陷；压力与扭矩的力学冶金效应使得晶粒细化、组织致密、力学冶金效应使得晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布，不仅接头质量高，而夹杂物弥散分布，不仅接头质量高，而且延性好。
且延性好§摩擦焊的特点摩擦焊的特点优点：优点：6161pptppt课件课件. . (2)(2)适合异种材料的连接适合异种材料的连接 对于通常难以焊接的金属对于通常难以焊接的金属材料组合如铝一钢、铝一铜、钛一铜等都可进行焊接材料组合如铝一钢、铝一铜、钛一铜等都可进行焊接一般来说一般来说, , 凡是可以进行锻造的金属材料都可以进行凡是可以进行锻造的金属材料都可以进行摩擦焊接，摩擦焊还可以焊接非金属材料，甚至曾通摩擦焊接，摩擦焊还可以焊接非金属材料，甚至曾通过普通车床成功地对木材进行过焊接过普通车床成功地对木材进行过焊接 (3)(3)生产效率高、质量稳定生产效率高、质量稳定 如发动机排气门双头如发动机排气门双头自动摩擦焊的生产率可达自动摩擦焊的生产率可达800800～～12001200件／小时；外径件／小时；外径ф127mmф127mm、内径、内径ф95mmф95mm的石油钻杆与接头的焊接，连的石油钻杆与接头的焊接，连续驱动摩擦焊仅需十几秒，如采用惯性摩擦焊，所需续驱动摩擦焊仅需十几秒，如采用惯性摩擦焊，所需时间更短，也曾经产生过用摩擦焊焊接时间更短，也曾经产生过用摩擦焊焊接200200万件汽车万件汽车后桥无一废品的记录。
后桥无一废品的记录 此外，摩擦焊还具有节能省电；环境清洁，劳动 此外，摩擦焊还具有节能省电；环境清洁，劳动条件好；设备操作简单，易实现机械化、自动化等优条件好；设备操作简单，易实现机械化、自动化等优点6262pptppt课件课件. . (1)(1)对非圆形截面焊接较困难，设备复杂；对盘状对非圆形截面焊接较困难，设备复杂；对盘状薄零件和薄壁管件，由于不易夹持固定，施焊也很困薄零件和薄壁管件，由于不易夹持固定，施焊也很困难 (2)(2)焊机的一次性投资较大，大批量生产时才能降焊机的一次性投资较大，大批量生产时才能降低生产成本低生产成本但也存在如下的缺点与局限性：但也存在如下的缺点与局限性：6363pptppt课件课件. . 摩擦焊的具体形式有很多，分类的方法也各种各样（参见摩擦焊的具体形式有很多，分类的方法也各种各样（参见P P 图的摩擦焊分类图）通常根据工件相对摩擦运动的轨迹图的摩擦焊分类图）通常根据工件相对摩擦运动的轨迹, , 将摩将摩擦焊分为旋转式和轨道式两大类擦焊分为旋转式和轨道式两大类 旋转式摩擦焊主要用于焊接接头部分具有圆形截面的工件旋转式摩擦焊主要用于焊接接头部分具有圆形截面的工件, ,根据焊接过程中将机械能输入工件的方式，旋转式摩擦焊又分为根据焊接过程中将机械能输入工件的方式，旋转式摩擦焊又分为连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊。
连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊 轨道式摩擦焊用于焊接非圆形截面的工件轨道式摩擦焊用于焊接非圆形截面的工件 除此之外，摩擦焊还可以从焊接时的界面温度、除此之外，摩擦焊还可以从焊接时的界面温度、所采取的工艺措施等方面进所采取的工艺措施等方面进行分类二、摩擦焊的分类与应用二、摩擦焊的分类与应用§摩擦焊的分类摩擦焊的分类6464pptppt课件课件. . 摩擦焊是一种专业性较强的焊接方法，其具体形式已由原摩擦焊是一种专业性较强的焊接方法，其具体形式已由原来的几种发展到现在的十几种起初主要用于杆、轴、管类零来的几种发展到现在的十几种起初主要用于杆、轴、管类零件的接长焊接，在这些领域中的应用具有其它焊接方法无可比件的接长焊接，在这些领域中的应用具有其它焊接方法无可比拟的优越性拟的优越性 后来发展的线性摩擦焊、嵌入摩擦焊、搅拌摩擦焊等形式后来发展的线性摩擦焊、嵌入摩擦焊、搅拌摩擦焊等形式则进一步扩展了摩擦焊的应用，可以焊接板件、航空发动机叶则进一步扩展了摩擦焊的应用，可以焊接板件、航空发动机叶片等形状更加复杂的零件，也扩展了摩擦焊所焊材料的范围和片等形状更加复杂的零件，也扩展了摩擦焊所焊材料的范围和组合，同时极大地提高了焊接质量。
组合，同时极大地提高了焊接质量 摩擦焊所焊材料已由传统的金属材料（包括不同种类金属摩擦焊所焊材料已由传统的金属材料（包括不同种类金属材料的组合）拓宽到粉末合金、复合材料、功能材料、难熔材材料的组合）拓宽到粉末合金、复合材料、功能材料、难熔材料以及陶瓷－金属等新型材料和异种材料领域除了通常以连料以及陶瓷－金属等新型材料和异种材料领域除了通常以连接为目的的焊接外，还用于零件的堆焊接为目的的焊接外，还用于零件的堆焊§摩擦焊的应用摩擦焊的应用6565pptppt课件课件. . 目前，摩擦焊已在各种工具、轴瓦、阀门、石油钻杆、电目前，摩擦焊已在各种工具、轴瓦、阀门、石油钻杆、电机与电力设备、工程机械、交通运输工具以至于航空、航天设机与电力设备、工程机械、交通运输工具以至于航空、航天设备制造等方面获得了越来越广泛的应用备制造等方面获得了越来越广泛的应用6666pptppt课件课件. . 首首先先，，两两待待焊焊工工件件分分别别固固定定在在旋旋转转夹夹具具（（通通常常轴轴向向固固定定））和和移移动动夹夹具具内内工工件件被被夹夹紧紧后后，，移移动动夹夹具具夹夹持持工工件件向向旋旋转转端端移移动动，，旋旋转转端端工工件件开开始始旋旋转转，，待待两两边边工工件件接接触触后后开开始始摩摩擦擦加加热热，，此此后后则则可可进进行行摩摩擦擦时时间间控控制制或或摩摩擦擦缩缩短短量量( (又又称称摩摩擦擦变变形形量量) )控控制制，，当当控控制制量量达达到到设设定定值值时时停停止止旋旋转转并并开开始始顶顶锻锻，，通通常常施施加加较较大大的的顶顶锻锻力力并并维维持持一一定定时时间间以以便便接接头头牢牢固固连连接，最后夹具松开、退出，取出工件，焊接结束。
接，最后夹具松开、退出，取出工件，焊接结束三、典型摩擦焊介绍三、典型摩擦焊介绍§连续驱动摩擦焊连续驱动摩擦焊 典型的连续驱动摩擦焊过程如图所示典型的连续驱动摩擦焊过程如图所示6767pptppt课件课件. . 图图是是惯惯性性摩摩擦擦焊焊示示意意图图工工件件的的旋旋转转端端被被夹夹持持在在飞飞轮轮里里, ,焊焊接接过过程程开开始始时时，，首首先先将将飞飞轮轮和和工工件件的的旋旋转转端端加加速速到到一一定定的的转转速速，，然然后后飞飞轮轮与与主主电电动动机机脱脱开开，，同同时时，，工工件件的的移移动动端端向向前前移移动动，，两两工工件件接接触触后后开开始始摩摩擦擦加加热热在在摩摩擦擦加加热热过过程程中中，，飞飞轮轮受受摩摩擦擦扭扭矩矩的的制制动动作作用用，，转转速速逐逐渐渐降降低低，，当当转转速速为为零零时时，，焊焊接接过过程程结结束束这这种种方方法法在在焊焊接接大大截截面面工工件件时时可可以以降降低低主主轴轴电机的功率电机的功率§惯性摩擦焊惯性摩擦焊 相相位位摩摩擦擦焊焊用用于于六六方方钢钢、、八八方方钢钢、、汽汽车车操操纵纵杆杆等等相相对对位位置置有有匹匹配配要要求求的的工工件件的的焊焊接接，，如如要要求求工工件件焊焊后后棱棱边边对对齐齐、、方方向向对对正正或或相相位位满满足足要要求求等等。
根根据据实实现现相相位位配配合合不不同同的的途途径径，，主主要要有有机机械械同同步步相相位位摩摩擦擦焊焊、、插插销销配配合合摩摩擦擦焊焊和和同同步步驱驱动动摩摩擦擦焊焊三三种种类型§相位摩擦焊相位摩擦焊 6868pptppt课件课件. . 径径向向摩摩擦擦焊焊的的原原理理如如图图所所示示，，其其焊焊接接过过程程是是：：首首先先将将管管内内套套上上芯芯棒棒，，将将开开有有坡坡口口的的两两个个管管端端对对齐齐找找正正，，然然后后装装上上带带有有斜斜面面的的圆圆环环焊焊接接时时圆圆环环旋旋转转并并向向两两个个管管端端施施加加径径向向摩摩擦擦压压力力，，当当摩摩擦擦加加热热过过程程结结束束时时，，停停止止圆圆环环的的旋旋转转，，并并向向圆圆环环施施加加顶顶锻锻压压力力径径向向摩摩擦擦焊焊接接时时，，被被焊焊管管子子本本身身不不转转动动，，管管子子内内部部不不产产生生飞飞边边，，主主要要用用于于管管子子的的现现场场装装配配焊焊接接，，它它不不但但保保持持了了一一般般摩摩擦焊的优点，而且操作简单擦焊的优点，而且操作简单§径向摩擦焊径向摩擦焊6969pptppt课件课件. . 轨道摩擦焊分为线性轨道摩擦焊和环形轨道摩擦焊。
轨道摩擦焊分为线性轨道摩擦焊和环形轨道摩擦焊 图图10-2910-29是线性轨道摩擦焊示意图，在焊接过程中，摩擦是线性轨道摩擦焊示意图，在焊接过程中，摩擦副中的一侧工件被往复机构驱动相对于另一侧被夹紧的工件副中的一侧工件被往复机构驱动相对于另一侧被夹紧的工件表面作相对运动，其主要优点是不管工件是否对称，均可进表面作相对运动，其主要优点是不管工件是否对称，均可进行焊接，如可焊接方形、圆形、多边形截面的金属或塑料工行焊接，如可焊接方形、圆形、多边形截面的金属或塑料工件，配以合适的工夹具，它还可以焊接更加不规则的构件如件，配以合适的工夹具，它还可以焊接更加不规则的构件如叶片与涡轮等叶片与涡轮等 图图10-3010-30为环形轨道摩擦焊的示意图，其特点是两待焊工为环形轨道摩擦焊的示意图，其特点是两待焊工件均不作绕自身轴线的旋转，仅其件均不作绕自身轴线的旋转，仅其中一个工件绕另外一个工件转动，主中一个工件绕另外一个工件转动，主要用于焊接非圆截面工件要用于焊接非圆截面工件 §轨道摩擦焊轨道摩擦焊7070pptppt课件课件. . 图是搅拌摩擦焊的原理示意图图是搅拌摩擦焊的原理示意图。
焊接主要由搅拌头完成，搅拌头由焊接主要由搅拌头完成，搅拌头由特型指棒、夹持器和圆柱体组成特型指棒、夹持器和圆柱体组成 焊接开始时，搅拌头高速旋转，特焊接开始时，搅拌头高速旋转，特型指棒迅速钻入被焊板件的接缝，与特型指棒迅速钻入被焊板件的接缝，与特型指棒接触的金属摩擦生热，形成很薄型指棒接触的金属摩擦生热，形成很薄的热塑性层当特型指棒钻入工件表面的热塑性层当特型指棒钻入工件表面以下时，有部分金属被挤出表面由于正面轴肩和背面垫板的以下时，有部分金属被挤出表面由于正面轴肩和背面垫板的密封作用，一方面轴肩与被焊板表面摩擦产生辅助热，另一方密封作用，一方面轴肩与被焊板表面摩擦产生辅助热，另一方面搅拌头相对工件运动时，在搅拌头前面不断形成的热塑性金面搅拌头相对工件运动时，在搅拌头前面不断形成的热塑性金属转移到搅拌头后面，填满后面的空腔在整个焊接过程中，属转移到搅拌头后面，填满后面的空腔在整个焊接过程中，空腔的产生与填满连续进行，焊缝区金属经历着被挤压、摩擦空腔的产生与填满连续进行，焊缝区金属经历着被挤压、摩擦生热、塑性变形、转移、扩散以及再结晶等过程生热、塑性变形、转移、扩散以及再结晶等过程。
§搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊7171pptppt课件课件. . 搅搅拌拌摩摩擦擦焊焊是是英英国国在在19911991年年发发明明的的一一项项焊焊接接新新技技术术，，近近年年来来发发展展非非常常迅迅速速，，我我国国于于20022002年年引引进进了了其其专专利利并并开开展展了了技技术术开开发发和和生生产产应应用用搅搅拌拌摩摩擦擦焊焊可可以以完完成成铝铝、、铜铜等等材材料料的的对对接接、、搭搭接接、、ＴＴ形形接接头头的的焊焊接接，，与与传传统统的的氩氩弧弧焊焊相相比比有有很很多多独独特特的的优优点点，，尤尤其其在在制制造造成成本本、、性性能能及及环环境境方方面面显显示示出出巨巨大大的的优优越越性性，，它它的的出出现现使使铝铝合合金金等等有有色色金金属属的的连连接接技技术术产产生生了了革革命命性性的的进进步步，，目目前前已已在在航航空空、、航航天天、、船船舶舶、、高高速速列列车车等等的的轻轻型型结结构构上上得得到到成成功功的的应应用用并并正正在在不不断断扩扩大大其其应应用范围7272pptppt课件课件. . 第五节 高 频 焊第五节 高 频 焊 高频焊高频焊————利用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热作为利用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热作为热源，使工件待焊区表层被加热到熔化或塑性状态，同时通过施加热源，使工件待焊区表层被加热到熔化或塑性状态，同时通过施加( (或或不加不加) )顶锻力，使工件达到金属间结合的一种焊接方法。
顶锻力，使工件达到金属间结合的一种焊接方法 高频焊是一种固相电阻焊方法（除高频熔化焊外），既与普通电高频焊是一种固相电阻焊方法（除高频熔化焊外），既与普通电阻焊相类似，又存在着许多重要的差别阻焊相类似，又存在着许多重要的差别 7373pptppt课件课件. . 一、高频焊的原理、特点、分类和应用一、高频焊的原理、特点、分类和应用 １．高频焊的原理１．高频焊的原理 高频焊的基础在于它应用了高频电流的两大效应：集肤效应和邻近 高频焊的基础在于它应用了高频电流的两大效应：集肤效应和邻近效应 7474pptppt课件课件. . (1)(1)集肤效应集肤效应 集肤效应是指当导 集肤效应是指当导体通以交流电流时，导体通以交流电流时，导体断面上会出现电流分体断面上会出现电流分布不均匀，电流密度由布不均匀，电流密度由导体中心向表面逐渐增导体中心向表面逐渐增加，大部分电流仅沿导加，大部分电流仅沿导体表层流动的一种物理体表层流动的一种物理现象 集肤效应通常用电 集肤效应通常用电流的穿透深度来度量流的穿透深度来度量 导体的电阻率越低、 导体的电阻率越低、磁导率越大、电流的频磁导率越大、电流的频率越高，其穿透深度越率越高，其穿透深度越小，亦即电流的集肤效小，亦即电流的集肤效应越显著。
应越显著 另外，由于导体的磁导率和电阻率会随温度而变化，所以电流的穿另外，由于导体的磁导率和电阻率会随温度而变化，所以电流的穿透深度即使在材料、电流频率相同的前提下，还会随温度的变化而发生透深度即使在材料、电流频率相同的前提下，还会随温度的变化而发生变化 7575pptppt课件课件. . (2)(2)邻近效应邻近效应 邻近效应就是当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复邻近效应就是当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时，电流会集中于导体邻近侧流动的一种特殊的物理现象 导体中流动时，电流会集中于导体邻近侧流动的一种特殊的物理现象 如图所示，当高频电流由如图所示，当高频电流由A A处导入金属板后，它不象低频电流那样电流处导入金属板后，它不象低频电流那样电流会沿最短的路径流到会沿最短的路径流到B B处处( (图图a)a)，而是会沿着与导线相邻的金属板边缘，而是会沿着与导线相邻的金属板边缘流动到流动到B B处（导线与金属板互为邻近导体）处（导线与金属板互为邻近导体）( (图图b)b)，这样的路径虽然距，这样的路径虽然距离更长，但其上电流密度却最高离更长，但其上电流密度却最高。
原因：感抗在高频电路原因：感抗在高频电路阻抗中所占的分量大，具有阻抗中所占的分量大，具有决定性的作用决定性的作用 对高频电流而言，导线 对高频电流而言，导线与金属板边缘间相当于构成与金属板边缘间相当于构成了往复导体，其间形成的感了往复导体，其间形成的感抗小，而电流总是趋向于走抗小，而电流总是趋向于走感抗最小的路径感抗最小的路径 邻近效应随频率的增加 邻近效应随频率的增加和随邻近导体之间距离的减和随邻近导体之间距离的减小而加强，从而使电流的集小而加强，从而使电流的集中与加热程度更加显著中与加热程度更加显著 7676pptppt课件课件. . 由以上可见，由以上可见，借助高频电流的集肤效应可以使高频电能量集中于工件的表层，而而利用邻近效应，又可控制高频电流流动路线的位置和范围 当要求高频电流集中于工件的某一部位时，只要将导体与工件构成电流当要求高频电流集中于工件的某一部位时，只要将导体与工件构成电流回路并使导体靠近工件上的这一部位，使它们相互之间构成邻近导体，回路并使导体靠近工件上的这一部位，使它们相互之间构成邻近导体，就能实现这个要求（右下图）就能实现这个要求（右下图）。
用邻近导体控制高频电流流动的路线HF—高频电源 1—工件 2—触头接触位置3—电流路线 4—邻近导体 高频焊就是根据工件结构高频焊就是根据工件结构的具体形式和特殊要求，主要的具体形式和特殊要求，主要运用集肤效应和邻近效应，使运用集肤效应和邻近效应，使工件待焊处的表层金属得以快工件待焊处的表层金属得以快速加热而实现焊接速加热而实现焊接 7777pptppt课件课件. . 高高频频焊焊通通常常使使用用的的电电流流频频率率范范围围为为300300～～450kHz450kHz，，有有时时也也使使用用低低至至10kHz10kHz的的频频率率；；能能使使用用比比普普通通电电阻阻焊焊小小得得多多的的电电流流( (能能量量耗耗损损也也小小得得多多) )使使焊焊接接区区达达到到焊焊接接温温度度，，从从而而可可使使用用比比较较小小的的电电极极触触头头和和触触头头压压力力，，并并能能极大地提高焊接速度和焊接效率极大地提高焊接速度和焊接效率 高频焊时，通过闪光过程、挤压作用，可以有效地清除接头上的氧高频焊时，通过闪光过程、挤压作用，可以有效地清除接头上的氧化物和其它杂质，所以焊前对待焊部位可不进用焊剂而且只有在焊接如化物和其它杂质，所以焊前对待焊部位可不进用焊剂而且只有在焊接如钛等与氧和氮反应非常快的一类金属时，才需用惰性气体进行保护。
钛等与氧和氮反应非常快的一类金属时，才需用惰性气体进行保护 7878pptppt课件课件. . ２、高频焊的特点及分类２、高频焊的特点及分类 与其他焊接方法相比，高频焊具有以下一些特点： 与其他焊接方法相比，高频焊具有以下一些特点：优点 (1)(1)焊接速度高焊接速度高 由于电流能够高度集中于焊接区，加热速度极快，在由于电流能够高度集中于焊接区，加热速度极快，在高速焊接时不会产生高速焊接时不会产生“跳焊跳焊”现象，因此焊速可高达现象，因此焊速可高达150m/min150m/min以上 (2)(2)热影响区小热影响区小 因焊速高，工件自冷作用强，不仅热影响区小，而且因焊速高，工件自冷作用强，不仅热影响区小，而且还不易发生氧化，从而可获得具有良好组织与性能的焊缝还不易发生氧化，从而可获得具有良好组织与性能的焊缝 (3)(3)焊前可不清除工件待焊处表面氧化膜及污物，因此减少了工序，焊前可不清除工件待焊处表面氧化膜及污物，因此减少了工序，有助于提高生产效率有助于提高生产效率 (4)(4)能焊接的金属种类广、产品的形状规格多 不但能焊接碳钢、合能焊接的金属种类广、产品的形状规格多 不但能焊接碳钢、合金钢，而且还能焊接不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金，以及镍、钛、铬金钢，而且还能焊接不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金，以及镍、钛、铬等金属。
用高频焊生产的型材和管材其尺寸规格远比普通轧制或挤压法的等金属用高频焊生产的型材和管材其尺寸规格远比普通轧制或挤压法的多，而且可制造出异种材料的结构件多，而且可制造出异种材料的结构件 主要在于电源的高压部分对人身与设备的安全有威胁，因而对绝缘的主要在于电源的高压部分对人身与设备的安全有威胁，因而对绝缘的要求高；另外，回路中振荡管等元件的工作寿命较短，而且维修费用较高要求高；另外，回路中振荡管等元件的工作寿命较短，而且维修费用较高缺点7979pptppt课件课件. . 高频焊的分类：高频焊的分类： （（1 1）、根据高频电能导入方式，可分为接触高频焊和感应高频焊根据高频电能导入方式，可分为接触高频焊和感应高频焊 （ （2 2）、根据焊接时接头加热、加压状态的不同，可分为高频闪光焊、）、根据焊接时接头加热、加压状态的不同，可分为高频闪光焊、高频锻压焊和高频熔化焊高频锻压焊和高频熔化焊 （ （3 3）、根据焊接所得焊缝长度的不同，可分为高频连续缝焊、高频）、根据焊接所得焊缝长度的不同，可分为高频连续缝焊、高频短缝对接焊和高频熔点焊等短缝对接焊和高频熔点焊等 高高频频焊焊是是一一种种专专业业化化较较强强的的焊焊接接方方法法，，它它主主要要在在管管材材制制造造方方面面获获得得了了广广泛泛的的应应用用，，除除能能制制造造各各种种材材料料的的有有缝缝管管、、异异型型管管、、散散热热片片管管、、螺螺旋旋散散热热片片管管、、电电缆缆套套管管等等管管材材外外，，还还能能生生产产各各种种断断面面的的型型材材或或双双金金属属板板和和一一些些机机械械产产品品，，如如汽汽车车轮轮圈圈、、汽汽车车车车箱箱板板、、工工具具钢钢与与碳碳钢钢组组成成的的双双金金属属锯条等。
锯条等高频焊的应用：高频焊的应用：8080pptppt课件课件. . 二、典型高频焊方法介绍二、典型高频焊方法介绍 １、高频焊制管１、高频焊制管 管材纵缝接触高频焊接原理图HF—高频电源的 T—管坯运动方向 1—工件2—挤压辊轮 3—阻抗器 4—触头接触位置 (1)(1)、接触高频焊制管、接触高频焊制管 带材由成形机组制成大致管形后，带材由成形机组制成大致管形后，在挤压辊轮挤压下，使接头两边会合在挤压辊轮挤压下，使接头两边会合成成V V形会合角形会合角 高频电流借助置于会合角两侧的 高频电流借助置于会合角两侧的一对滑动触头导入，由一个触头经会一对滑动触头导入，由一个触头经会合点传回到另一触头，从而在会合角合点传回到另一触头，从而在会合角两边的表层形成往复回路，产生邻近两边的表层形成往复回路，产生邻近效应，使两边的电流密度增大，使会效应，使两边的电流密度增大，使会合角两边特别是会合点附近表层加热合角两边特别是会合点附近表层加热到焊接温度或熔化温度，并引起会合到焊接温度或熔化温度，并引起会合点到焊合点中的一段区域产生连续的点到焊合点中的一段区域产生连续的闪光 挤压辊轮除将管坯两边挤到一起， 挤压辊轮除将管坯两边挤到一起，挤出两边的氧化物、杂质和熔化金属挤出两边的氧化物、杂质和熔化金属外，还将管坯周长挤去一定的挤压量，外，还将管坯周长挤去一定的挤压量，并在接头两面间产生强烈的顶锻，使并在接头两面间产生强烈的顶锻，使金属牢固地结合在一起。
金属牢固地结合在一起 最后机组后边的刨刀将挤出的氧 最后机组后边的刨刀将挤出的氧化物及墩粗部分切除，再用定径和校化物及墩粗部分切除，再用定径和校直装置将管子定径并校直直装置将管子定径并校直 8181pptppt课件课件. . (2)(2)、感应高频焊制管、感应高频焊制管 管材纵缝感应高频烛接原理图HF—高频电源 T—管坯运动方向 I1—焊接电流I2—无效电流 1—管坯 2—挤太辊轮3—阴抗器 4—感应圈 感应高频焊制管与接触高频焊制管感应高频焊制管与接触高频焊制管的主要区别是向的主要区别是向V V形会合角的两侧管坯导形会合角的两侧管坯导入电流的方法不是用直接导电的触头，入电流的方法不是用直接导电的触头，而是采用套于其上的感应圈而是采用套于其上的感应圈( (也称感应器也称感应器) ) 当感应圈中通入高频电流时，管坯 当感应圈中通入高频电流时，管坯中所产生的感应电流的一部分（焊接电中所产生的感应电流的一部分（焊接电流）由管坯一边的外周表面经会合点后流）由管坯一边的外周表面经会合点后又回到另一边的外周表面，形成往复回又回到另一边的外周表面，形成往复回路，产生邻近效应，焊接电流高度集中路，产生邻近效应，焊接电流高度集中于会合面上，使管坯边缘迅速被加热到于会合面上，使管坯边缘迅速被加热到焊接温度甚至熔化，会合点到焊合点的焊接温度甚至熔化，会合点到焊合点的一段区间内产生连续闪光。
最后，经过一段区间内产生连续闪光最后，经过挤压实现管子纵缝的连续焊接挤压实现管子纵缝的连续焊接 感应电流的另一部分从管坯的外周 感应电流的另一部分从管坯的外周流向管坯的内周表面形成循环流动，由流向管坯的内周表面形成循环流动，由于此部分电流只使管坯背面加热而对形于此部分电流只使管坯背面加热而对形成焊缝没有贡献，故称为无效电流为成焊缝没有贡献，故称为无效电流为减小无效电流，需在管坯内安放阻抗器减小无效电流，需在管坯内安放阻抗器以增加管内壁的阻抗，以减小无效电流，以增加管内壁的阻抗，以减小无效电流，降低电能损耗降低电能损耗 8282pptppt课件课件. . ２、薄壁管搭接纵缝高频焊２、薄壁管搭接纵缝高频焊 薄臂管搭接纵缝高频焊接示意图HF—高频电源 T—管坯运动方向1—管坯 2—触头位置 3—阻抗器4—挤压辊轮 F—挤压力 用高频焊制造薄壁管时，挤用高频焊制造薄壁管时，挤压辊轮、挤压管坯易产生错边，压辊轮、挤压管坯易产生错边，很难形成对接焊缝很难形成对接焊缝 要焊接这类薄壁管材，采用 要焊接这类薄壁管材，采用的办法是将管坯边缘搭接，同时的办法是将管坯边缘搭接，同时把辊轮挤压处作为顶点，则管坯把辊轮挤压处作为顶点，则管坯接合处仍然能形成接合处仍然能形成V V形会合角，形会合角，在其上安放触头，接通高频电源，在其上安放触头，接通高频电源，随着管坯连续送进并在内外辊轮随着管坯连续送进并在内外辊轮挤压下，就可实现薄壁管搭接纵挤压下，就可实现薄壁管搭接纵缝的焊接。
缝的焊接 用这种办法生产薄壁管，焊 用这种办法生产薄壁管，焊速可高达速可高达150m/min150m/min，不仅可焊接，不仅可焊接低碳钢而且能焊接不锈钢、铝及低碳钢而且能焊接不锈钢、铝及铝合金、铜及黄铜等管材，应用铝合金、铜及黄铜等管材，应用于手电筒坯料、罐头筒、散热器于手电筒坯料、罐头筒、散热器用管等薄壁管件的生产用管等薄壁管件的生产 8383pptppt课件课件. . ３、螺旋管高频焊３、螺旋管高频焊 管材螺旋接缝高频焊示意图a )对接螺旋转 b）搭接螺旋缝HF—高频电源 1—成品管 2—心轴 将将管管坯坯连连续续地地送送入入成成形形轧轧机机，，使使之之绕绕心心轴轴螺螺旋旋弯弯曲曲成成圆圆筒筒状状，，并并使使接接缝缝边边缘缘形形成成对对接接（（用用于于厚厚壁壁管管））或或搭搭接接（（用用于于薄薄壁壁管管））的的同同时时构构成成合合适适的的V V形形会会合合角角，，然然后后再再用用接接触触高高频频焊焊法法对对接接缝缝进进行行连连续续焊焊接接为为避避免免对对接接端端面面加加热热不不均均匀匀，，通通常常将将接接头头两两边边加加工工，，使使对对接接的的两两边边形形成成60°60°～～70°70°角角的的坡坡口口。
搭搭接接缝缝的的搭搭接接量量随随管管坯坯厚厚度度不不同而不同同而不同 用用200kW200kW的高频电源可制造壁厚为的高频电源可制造壁厚为6 6～～14mm14mm、直径达、直径达1024mm1024mm的大直径螺旋管，焊的大直径螺旋管，焊接速度可达接速度可达3030～～90m/min90m/min螺旋管比纵缝螺旋管比纵缝管承载能力大，多用于输送石油、天然气管承载能力大，多用于输送石油、天然气等重要场合等重要场合 8484pptppt课件课件. . 4 4、管子的高频对焊、管子的高频对焊 管管子子高高频频对对焊焊的的原原理理如如下下图图将将两两段段待待连连接接的的管管子子固固定定在在夹夹头头中中，，并并使使之之相相互互接接触触；；感感应应圈圈套套在在管管子子接接头头处处的的外外围围当当感感应应圈圈内内通通入入高高频频电电流流时时，，接接头头处处便便产产生生感感应应电电流流，，使使两两端端头头很很快快加加热热到到焊焊接接温温度度( (不不熔熔化化) )，然后施加顶锻压力，完成焊接然后施加顶锻压力，完成焊接 这这种种方方法法的的特特点点是是接接头头内内侧侧没没有有毛毛刺刺，，只只呈呈缓缓慢慢的的凸凸起起状状，，对对流流体体的的阻阻力力小小，，因因而而常常被被用用于于重重要要结结构构如如锅锅炉炉钢钢管管的的焊焊接接。
接接头头加加热热温温度度有有时时可可能能不不均均匀匀，，但但采采用用管管坯坯相相对对感感应应圈圈转转动动的的办办法法就就可可以以克克服服应应用用于于高高压压锅锅炉炉管管制制造造，，可可焊焊接接壁壁厚厚小小于于10mm10mm、、直直径径2525～～320mm320mm的的管管子子，，其焊接时间为其焊接时间为1010～～60s60s 管子高频对焊原理图HF—高频电源 1—管子 2—夹头 3—感应圈 4—过桥 5—感应圈 8585pptppt课件课件. . 5 5、板、板( (带带) )材的高频对焊材的高频对焊 可可采采用用高高频频对对焊焊的的办办法法连连接接宽宽度度较较短短的的板板材材或或带带材材，，其其原原理理如如图图9-9-5959所所示示将将两两待待焊焊的的带带材材或或板板坯坯端端头头放放于于铜铜制制的的条条形形座座上上，，加加以以轻轻微微压压力力使使之之相相互互接接触触，，同同时时将将邻邻近近导导体体置置于于接接缝缝上上方方，，将将其其一一端端与与条条形形座座相相连连，，另另一一端端与与条条形形座座的的另另一一端端分分别别和和高高频频电电源源相相连连接接当当高高频频电电流流通通过过时时，，接接缝缝区区便便在在邻邻近近效效应应作作用用下下迅迅速速被被加加热热到到焊焊接接温温度度( (不不熔熔化化) )，，随随即即在顶锻压力作用下连接为一体。
在顶锻压力作用下连接为一体 通过合理地选择频率，可以通过合理地选择频率，可以调节电流的穿透深度，使接缝沿调节电流的穿透深度，使接缝沿厚度方向刚好能够均匀地加热厚度方向刚好能够均匀地加热此法比普通电阻闪光对焊具有焊此法比普通电阻闪光对焊具有焊速高、顶锻量小、材料消耗少、速高、顶锻量小、材料消耗少、接头毛刺小、无火花喷溅等优点接头毛刺小、无火花喷溅等优点，所以它很适用于连接带卷终端，所以它很适用于连接带卷终端和制造冲压件所需的带材与板坯和制造冲压件所需的带材与板坯，也可用于直接生产零件，例如，也可用于直接生产零件，例如焊接汽车轮圈坯等焊接汽车轮圈坯等 板（带）材高频对焊原理图HF—高频电源 F—压力 1—工件 2—邻近导体3—条形座 4—接缝 5—电流路线 8686pptppt课件课件. . 6 6、结构型材纵缝的高频焊接、结构型材纵缝的高频焊接 用高频焊制造用高频焊制造H H形结构型材的过程及机组如下图所示首先将翼板形结构型材的过程及机组如下图所示首先将翼板上弯或下弯，使其与腹板形成上弯或下弯，使其与腹板形成V V形会合角，然后用滑动触头导入高频电流，形会合角，然后用滑动触头导入高频电流，加热会合角部分，最后再连续通过挤压辊轮进行挤压和焊接。
加热会合角部分，最后再连续通过挤压辊轮进行挤压和焊接 用高频焊制造结构型村的过程及机组1—开卷机和校平机 2—翼板 3—腹板 4—翼板送料器 5—腹板镦粗机6—翼板预弯机 7—焊接工位 8—冷却区 9—矫直机 10—飞锯11—成品输送区 12—表面缺陷清除工位 13—触头位置T—送料方向 HF—高频电源 高高频频焊焊是是高高效效率率地地生生产产型型材材的的一一种种好好方方法法，，用用它它可可以以制制造造T T形形、、H H形形等等多多种种型型材材，，特特别别是是用用它它可可以以制制造造厚厚度度相相差差很很大大、、形形状状很很不不对对称称和和由由不不同同材材料料组组成成的的型型材材，，而而使使用用普普通通热热轧轧法法则则很很难轧制或无法轧制难轧制或无法轧制8787pptppt课件课件. . 8888pptppt课件课件. . 此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！ 。
