連接成形基礎(chǔ)概述

工業(yè)設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)

第八章連接成形基礎(chǔ)目錄8.1連接成形概述8.2焊接成形工藝8.3粘接成形工藝8.4其他連接工藝8.1連接成形概述在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中，都少不了要把預(yù)先設(shè)計(jì)好的由各種材料制造的零部件或裁制的片塊通過各種連接方法將其組合固定起來而成為所需要的制品，包括火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)、汽車、機(jī)器、儀器、建筑、服裝、家具、家電、日常生活用品以及包裝等極其廣闊的領(lǐng)域。連接方法有：焊接、鉚接、螺紋連接、榫接、釘接、縫合、鑲嵌、粘接、紡織、編織等。這些方法各有特點(diǎn)，各有適用范圍，也各有一定的科學(xué)依據(jù)，都各自在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用，但是各種連接方法在實(shí)用上都有一定的局限性。各種連接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用連接方法適用范圍科學(xué)依據(jù)及連接形式特點(diǎn)局限性焊接鐵、銅、鋁及其合金，塑料板、片氧乙炔焰、電弧、熱風(fēng)加熱材料及焊條熔融焊合，焊縫呈線條狀焊縫強(qiáng)度高，工作效率高，工藝簡單耗能高，限于焊接同類材料不能迭層面間焊接，金屬焊縫界面有電化學(xué)腐蝕粘接金屬、無機(jī)、高分子等各種材料利用分子作用物理力及化學(xué)力，可連接成點(diǎn)、線、面任何形狀強(qiáng)度隨需要可高可低，可連接同種與不同種材料，不同厚度材料，點(diǎn)、線、面不規(guī)則形狀連接，無電化學(xué)腐蝕，有密封效果耐高溫、耐老化略差，無損檢測較復(fù)雜螺栓連接各種金屬板片，各種金屬部件裝配螺釘穿過光孔或旋入螺紋孔，螺帽旋緊固定，螺栓點(diǎn)陣排列可反復(fù)拆卸裝配，不受金屬品種、材料厚度限制孔口有內(nèi)應(yīng)力，不能密封，接觸面有電化學(xué)腐蝕，受長期振動會松動脫落引言INTRODUCTION

連接成形是工業(yè)設(shè)計(jì)中產(chǎn)品成型的重要方法之一，也是產(chǎn)品的加法成型手段之一。通過各種連接方法和技術(shù)的學(xué)習(xí)，可以采用組合的方法，快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。各種連接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用連接方法適用范圍科學(xué)依據(jù)及連接形式特點(diǎn)局限性過盈配合各種金屬件熱脹冷縮原理，構(gòu)件呈楔狀或插套狀強(qiáng)度高，可連接不同金屬加工精度要求高，裝配時耗時，有電化學(xué)腐蝕榫頭木材制品，家具公差配合與摩擦阻力固定，按設(shè)計(jì)形狀可線狀、面狀、立體連接加工精度高，木材干燥可能松動釘接木材及仿木制品，家具靠釘子埋入或嵌合（螺釘）摩擦阻力，點(diǎn)線排列施工方便、快捷，可拆卸強(qiáng)度可靠性不高鑲嵌金屬、木制品，工藝品靠幾何形狀埋入固定，按設(shè)計(jì)形狀適合同種與不同材質(zhì)連接加工效率低，強(qiáng)度不高，金屬有電化學(xué)腐蝕縫合同種或不同紡織品，皮革、無紡布線縫絞合，呈線狀適用于各種紡織品，效率高，較牢固只限于紡織品，不能大面積平面結(jié)合編織各種纖維紗線經(jīng)緯紗紡織或編織、抱合，可制成各種平面形狀可編織花紋、藝術(shù)品效率高只限于柔性紗線，材料有彈性，易變形連接成形分類動連接：產(chǎn)品各個部分有相對運(yùn)動的連接，如各種運(yùn)動副；靜連接：被連接零件間不允許產(chǎn)生相對運(yùn)動。可拆連接：不需毀壞連接中的任意零件就可拆開的連接，允許多次重復(fù)拆裝，主要有螺紋連接、鍵連接、銷連接、彈性卡接等；不可拆連接：至少毀壞連接中的某一部分才能拆開的連接，如焊接、粘接、鉚接連接等。工業(yè)設(shè)計(jì)的連接不同于單純工程技術(shù)設(shè)計(jì)的連接，它包含了審美因素。工程技術(shù)連接：從科學(xué)技術(shù)的角度去解決零件與零件、零件與部件、部件與部件內(nèi)在的機(jī)械連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的實(shí)用功能要求；工業(yè)設(shè)計(jì)連接：集中體現(xiàn)人們的新生活方式的需求，更多地反映產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和視覺的藝術(shù)感覺，其連接以焊接和粘接較多。焊接是應(yīng)用最廣泛的金屬不可拆卸連接方法。焊接：是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，借助金屬原子間的結(jié)合與擴(kuò)散，使分離的金屬材料牢固連接在一起。8.2焊接成形工藝焊接的主要特點(diǎn)：

（1）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量；（2）簡化復(fù)雜零件和大型零件的制造；（3）適應(yīng)性好；可實(shí)現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)；（4）滿足特殊連接要求；可實(shí)現(xiàn)不同材料間的連接成型；（5）降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。焊接方法的應(yīng)用：

（1）制造金屬結(jié)構(gòu)件；（2）制造機(jī)器零件和工具；（3）修復(fù)。焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用由于焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡單、因聯(lián)接而增加的質(zhì)量小等特點(diǎn)，焊接技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。在技術(shù)革新、單件生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制等情況下，采用焊接制造箱體、機(jī)架等，一般比較經(jīng)濟(jì)。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，許多零件已改變了它們的傳統(tǒng)制造方法。一向是鑄造出的機(jī)座、機(jī)殼、大齒輪等零件，已有很大一部分改用了焊接。焊接齒輪橋梁建造汽車制造艦船制造焊接方法分類金屬材料在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。焊接性內(nèi)容：（1）工藝焊接性，是指焊接接頭產(chǎn)生缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)各種裂縫的可能性；（2）使用焊接性，是指焊接接頭在使用中的可靠性，包括焊接接頭的力學(xué)性能及其它特殊性能（如耐熱、耐蝕性能等）。焊接性概念工件2與鉚接相比較，焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約金屬材料，施工方便，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動化，且焊接結(jié)構(gòu)的成本低，應(yīng)用很廣。

在機(jī)械制造中最常用的是電弧焊。電弧焊是利用焊條與焊件間產(chǎn)生電弧熱將金屬加熱并熔化的焊接方法。接焊接發(fā)電機(jī)工件1焊槍、焊條搭鐵利用電焊機(jī)的低壓電流，通過點(diǎn)焊條與被焊件之間形成的電路，在兩極間引起電弧，融化被焊部分的金屬和焊條，使熔融的金屬混合并填充解縫面而形成焊縫。8.2.1電弧焊焊接電弧是在電極與工件之間的氣體介質(zhì)中長時間的放電現(xiàn)象。電焊機(jī)不同，陽極區(qū)、陰極區(qū)的溫度分布不同。8.2.1.1焊接電弧直流弧焊機(jī)，由于陽極和陰極上有差異，所以有正接和反接兩種接線方法。焊條電弧焊只有65%~85%的熱量用于加熱和熔化金屬。直流電源時的正接與反接電弧焊縫的基本形式焊縫——焊接件經(jīng)焊接后形成的結(jié)合部分。電弧焊常見的焊縫形式：角焊縫——兩被焊件不在同一平面內(nèi)；對接焊縫——兩被焊件在同一平面內(nèi)；工件2工件1正接角焊縫搭接角焊縫榫頭式單面式雙面式V型焊縫封底焊縫對接角焊縫卷邊焊縫塞焊縫焊縫8.2.1.2焊接接頭的組織與性能在機(jī)械制造中，最常用的被焊件材料是低碳鋼和低合金鋼(如Q215、Q235、15、20、16Mn等)。焊條的材料最好與被焊件的材料相同。焊接件常用材料1—

焊縫寬度；2—熱影響區(qū)；A—熔合區(qū)；2-1—過熱區(qū)；2-2—完全重結(jié)晶區(qū)（正火區(qū)）；2-3—部分重結(jié)晶區(qū)（部分相變區(qū)）；2-4—再結(jié)晶區(qū)；2-5—時效區(qū)；3—母材組織低碳鋼焊接接頭的組成焊接接頭熔池溫度分布焊接接頭的組織與性能（1）焊縫 由于焊接熔池小，冷卻快，焊縫組織的晶粒有所細(xì)小。滲合金的作用－焊縫金屬的性能可能不低于母材。焊縫結(jié)晶是從低部的半熔化區(qū)開始逐漸進(jìn)行，各個方向的冷卻速度不同，因此形成柱狀晶。低熔點(diǎn)的硫、磷和氧化鐵等易偏析集中在焊縫中心區(qū)，這會影響到焊縫的力學(xué)性能。（2）熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)是指焊縫附近因焊接熱作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。低碳鋼的熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。

1）熔合區(qū)（半溶化區(qū)）熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化的金屬成為過熱粗晶。雖然該區(qū)很窄，但因其強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，并且是應(yīng)力集中處，所以是焊接接頭性能最薄弱的區(qū)域。2）過熱區(qū)奧氏體晶粒急劇長大的區(qū)域。該區(qū)材料較母材的塑性及韌性降低。3）正火區(qū)加熱時金屬發(fā)生再結(jié)晶，冷卻后得到均勻細(xì)小的組織(F+P)，力學(xué)性能優(yōu)于母材。4）部分相變區(qū)部分鐵素體晶粒長大，力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。8.2.1.3焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：焊件局部不均勻加熱，造成焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生當(dāng)拘束很大時（如大平板對接），則會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，無殘余變形。當(dāng)拘束較?。ㄈ缧“鍖雍福r，既產(chǎn)生殘余應(yīng)力，又產(chǎn)生殘余變形。焊件焊后的變形形式主要有：尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的制造和使用會產(chǎn)生不利影響。產(chǎn)生焊接變形，可能使焊接結(jié)構(gòu)尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質(zhì)量。焊接殘余應(yīng)力會增加工件工作時的內(nèi)應(yīng)力，降低承載能力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應(yīng)力的存在會誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會衰減而產(chǎn)生一定的變形，使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定，所以減少和防止焊接變形和應(yīng)力是十分必要的。焊接變形與應(yīng)力的危害減小焊接應(yīng)力的措施①合理的焊接次序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應(yīng)力（圖a），合理選材；②焊前預(yù)熱，減弱各部位溫差，從而顯著減小焊接應(yīng)力，350～400℃；③焊后熱處理：去應(yīng)力退火，加熱到600～650℃，保溫1小時以上，緩冷。焊接變形的預(yù)防措施①焊前措施：反變形法；加裕量法：補(bǔ)償焊后收縮，下料裕量0.1～0.2％。剛性夾持法：夾持，點(diǎn)固（塑性好的材料）合理的焊接次序：構(gòu)件對稱兩側(cè)都有焊縫，應(yīng)使兩側(cè)焊縫的收縮能互相抵消或減弱②焊后措施：機(jī)械矯正法：利用機(jī)械外力作用來矯正變形，如輥床，壓力機(jī)，矯直機(jī)?；鹧婕訜岢C正法：氧—乙炔火焰加熱壓應(yīng)力處（考經(jīng)驗(yàn)）冷卻收縮，消除變形。焊縫對稱布置

采用反變形方法采用對稱焊和分段倒退焊采用多層多道焊，能減少焊接變形剛性固定夾持法

合理的焊接次序X型坡口焊接次序梁的焊接次序機(jī)械矯正法通常只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。火焰矯正法一般也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向的材料。焊接裂紋焊接裂紋存在于焊縫或熔合區(qū)。（1）原因：焊接應(yīng)力過大材料成分：S、P、H（2）預(yù)防：選用堿性焊條預(yù)熱，合理次序，小能量焊接焊縫的受力及破壞形式（1）對接焊縫對接焊縫主要用來承受作用于被焊件所在平面內(nèi)的拉（壓）力或彎矩，對接焊縫的破壞形式是沿焊縫斷裂；llFFFFllFδδ（2）搭接角焊縫按受力方向分為:正面角焊縫側(cè)面角焊縫混合角焊縫受力方向與焊縫垂直；正面角焊縫通常只用來承受拉力；側(cè)面角焊縫和混合角焊縫可用來承受拉力或彎矩。實(shí)踐證明，在靜載荷作用下，搭接角焊縫的破裂通常從沿著與垂直平分線重合的最小剖面上開始。受力方向與焊縫平行；受力與焊縫成一角度；ku≥4δ

lAAFF正面角焊縫側(cè)面角焊縫A-AB-BMMhLkkAABBhFFkkBB8.2.1.4焊條電弧焊（手工電弧焊）原理及過程：

電弧熱形成熔池——藥皮的冶金反應(yīng)——藥皮產(chǎn)生保護(hù)氣體——熔渣上浮電焊條（1）普通焊條的組成及其作用焊芯：作為電弧電極和焊縫的填充金屬；焊芯的直徑即為焊條直徑（1.6mm~8mm),其中以3.2~5mm的焊條應(yīng)用最廣。一般長度為350-400mm

了解常用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊芯的牌號和成分藥皮的作用：a.幫助引弧，使電弧穩(wěn)定；b.產(chǎn)生熔渣和氣體，保護(hù)溶池金屬不被氧化；c.向焊縫內(nèi)滲入合金元素，提高焊縫強(qiáng)度。

了解焊條藥皮原料的種類及其作用（2）焊條種類（3）

焊條型號和牌號焊條型號是國家標(biāo)準(zhǔn)中的焊條代號。

E5516焊縫金屬抗拉強(qiáng)度≧550MPa焊條的焊接位置，0、1表示適全位置焊接焊條電流種類和藥皮類型。16表示低氫甲型藥皮，交流或直流反接；碳鋼焊條焊條牌號是焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號。以結(jié)構(gòu)鋼焊條為例：J422焊條電流種類和藥皮類型（見表4-4）；1~5為酸性焊條、6和7為堿性焊條。結(jié)構(gòu)鋼焊條焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度大于或等于420MPa（4）（5）手工電弧焊接特點(diǎn)及應(yīng)用焊接質(zhì)量受焊工技術(shù)水平、施工條件等影響，變動幅度大。操作簡單、靈活，可焊接各種空間位置的焊縫。是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的方法。一般適用于單件小批生產(chǎn)2mm以上厚度的各種常用金屬、各種焊接位置的焊縫和一些不規(guī)則的焊縫。8.2.1.5埋弧焊埋弧焊的原理及特點(diǎn)

埋弧自動焊是用焊劑進(jìn)行渣保護(hù)，焊絲為一電極在焊劑層下引燃電弧燃燒。因電弧在焊劑包圍下燃燒，所以熱效率高；焊絲為連續(xù)的盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊接無飛濺，可實(shí)現(xiàn)大電流高速焊接，生產(chǎn)率高；金屬利用率，焊接質(zhì)量好，勞動條件好。埋弧焊適于平直長焊縫和環(huán)焊縫的焊接。埋弧焊工作原理簡圖埋弧焊的焊絲與焊劑焊絲作用相當(dāng)于焊芯，焊劑作用相當(dāng)于焊條藥皮。焊劑按照制造方法可分為熔煉焊劑、陶質(zhì)焊劑。熔煉焊劑不易吸收水分，適用于焊接不同的金屬陶質(zhì)焊劑容易吸潮，容易向焊縫金屬補(bǔ)充或添加合金元素。焊前準(zhǔn)備板厚小于14mm時，可不開坡口；板厚為14～22mm時，應(yīng)開Y型坡口；板厚為22～50mm時，可開雙Y型或U型坡口。

Y型和雙Y型坡口的角度為50°～60°。埋弧焊的工藝

焊縫間隙應(yīng)均勻，焊直縫時，應(yīng)安裝引弧板和熄弧板，以防止起弧和熄弧時產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷進(jìn)入工件焊縫之中。平板對接焊一般采用雙面焊，可不留間隙直接進(jìn)行雙面焊接，也可采用打底焊或焊劑墊或墊板。為提高生產(chǎn)率，也可采用水冷銅成型底板進(jìn)行單面焊雙面成型。

環(huán)焊縫焊接環(huán)焊縫時，焊絲起弧點(diǎn)與環(huán)的中心線偏離一距離e，以防止熔池金屬的流淌。一般偏離距離為20~40mm，直徑小于250mm的環(huán)縫一般不采用埋弧自動焊。

多絲埋弧焊

同時有兩個以上焊絲起焊接，焊接速度高，焊縫成型好。前一電弧保證熔深，后續(xù)電弧調(diào)節(jié)熔寬，使熔池形狀及焊縫成型較為合理。埋弧焊的應(yīng)用

埋弧焊主要用于壓力容器的環(huán)縫焊和直縫焊，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機(jī)械（行車）和冶金機(jī)械（高爐爐身）的焊接。埋弧焊與手工電弧焊的特點(diǎn)比較生產(chǎn)率高焊絲上沒有涂料，可通過較大的電流；自動送絲，節(jié)省輔助時間。焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定熔池被液態(tài)焊渣泡包圍；熔池大而深，冶金過程進(jìn)行的較為完善，氣體與雜質(zhì)易于浮出；焊接參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動控制；節(jié)能、節(jié)材電弧的熱量損失小，能量集中，節(jié)能；厚度在20mm以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接；沒有焊頭的浪費(fèi)；很少金屬溶滴飛濺，節(jié)材。改善勞動條件設(shè)備費(fèi)用高，工藝裝備復(fù)雜。適合中等厚度板材的長、直焊縫或大圓周環(huán)形焊縫的平焊的焊接位置，通常采用焊接對接和T形接頭。不適于狹窄位置的焊縫以及薄板的焊接?？珊镐摪搴穸葹?-60mm。埋弧焊與手工電弧焊的特點(diǎn)比較8.2.1.6氬弧焊焊接特點(diǎn)非熔化極氬弧焊采用鈰鎢棒作為電極，也稱鎢極氬弧焊。焊接時電極不熔化，只起導(dǎo)電和產(chǎn)生電弧的作用，另有焊絲熔化充填熔池。因電極通過的電流有限，所以只適用于焊接厚度6mm以下的工件。熔化極氬弧焊以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極進(jìn)行焊接，因此可以采用較大的電流，適用于焊接厚度25mm以下的工件。１）適用于焊接各類合金鋼、易氧化的有色金屬及稀有金屬。２）氬弧焊電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊縫致密，表面沒有熔渣，成形美觀。３）電弧和熔池區(qū)用氣流保護(hù)，明弧可見，便于操作，容易實(shí)現(xiàn)自動化焊接。４）電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池小，焊接速度快，熱影響區(qū)較窄，工件焊接變形小。由于氬氣價格較高，目前氬弧焊主要用于鋁合金、鈦合金、鎂合金，以及不銹鋼、耐熱鋼的焊接和一部分重要的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊件。氬弧焊的主要特點(diǎn)鎢極脈沖氬弧焊鎢極脈沖氬弧焊是近年來發(fā)展起來的新工藝，特點(diǎn)（1）脈沖式電源的能量，易于控制，可避免燒穿工件，適合于焊接0.1~5mm的鋼材或管材，并能實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，保證根部焊透。（2）適合各種空間位置的焊接（3）焊接易淬火鋼材和高強(qiáng)度鋼，可減少裂紋傾向和焊接變形。CO2保護(hù)焊

CO2保護(hù)焊是一種比較便宜的氣體保護(hù)焊方法，它常用于30mm以下厚度的低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。低碳鋼焊接時選用H08MnSiA焊絲；低合金結(jié)構(gòu)鋼選用H08Mn2SiA焊絲。8.2.1.7等離子弧焊

利用機(jī)械壓縮效應(yīng)（電弧通過噴嘴細(xì)小孔道時的被迫收縮）、熱壓縮效應(yīng)（在冷氣流的強(qiáng)迫冷卻下，帶電粒子流〈離子和電子〉往弧柱中心集中）和電磁收縮效應(yīng)（弧柱帶電粒子的電流線為平行電流線，相互磁場作用使電流線產(chǎn)生相互吸引而收縮）將電弧壓縮為細(xì)小的等離子體。

等離子弧溫度高達(dá)24000K以上，能量密度可達(dá)105～106w/cm2

，因而可一次性熔化較厚的材料。等離子弧可用于焊接和切割。等離子弧焊接實(shí)質(zhì)上是一種具有壓縮效應(yīng)的鎢極氬弧焊。等離子弧焊接不僅具有氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)，還具有以下特點(diǎn)：1）等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，因此焊接厚度10~20mm的鋼材可以不開坡口，一次焊透雙面成形。2）等離子弧焊焊接速度快，生產(chǎn)率高，焊后焊縫寬度和高度均勻一致，焊縫表面光潔。3）電流小到0.1A時，電弧仍然能穩(wěn)定燃燒，并保持良好的挺直度和方向性，故等離子弧焊可焊接很薄的箔材。等離子弧焊需要應(yīng)用專用的焊接設(shè)備和焊絲，設(shè)備比較復(fù)雜，氣體消耗量大，只宜于在室內(nèi)焊接。

等離子焊的特點(diǎn)

8.2.2其它常用焊接方法

電阻焊的優(yōu)點(diǎn)是：焊接電壓低（1~12伏特），焊接電流大（幾千~幾萬安培），熱量集中，焊接變形小，不需要充填金屬，對操作者技術(shù)要求不高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。不足之處是設(shè)備費(fèi)用高，一些形狀復(fù)雜的工件需要用特殊裝備，如專用夾具等。8.2.2.1電阻焊

利用電流通過焊件及其接觸處所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后在壓力下形成焊接接頭。電阻點(diǎn)焊電阻點(diǎn)焊是用圓柱電極壓緊工件，通電、保壓獲得焊點(diǎn)的電阻焊方法。點(diǎn)焊焊接接頭形式電阻縫焊

縫焊是連續(xù)的點(diǎn)焊過程，它是用連續(xù)轉(zhuǎn)動的盤狀電極代替了柱狀電極，焊后獲得相互重疊的連續(xù)焊縫。

縫焊分流嚴(yán)重，通常采用強(qiáng)規(guī)范焊接，焊接電流比點(diǎn)焊大1.5～2倍。

縫焊主要用于低壓容器，如汽車、摩托車的油箱、氣體靜化器等的焊接。對焊利用電阻熱將兩個工件在整個接觸面上焊接起來的一種工藝方法。對焊形式主要有電阻對焊和閃光對焊。凸焊當(dāng)兩個工件采用搭接接頭形式，先在一工件上加工出凸點(diǎn)。電流通過凸點(diǎn)時使局部發(fā)熱，在壓力作用下接頭處形成一個或多個熔核，從而完成焊接過程。摩擦焊的工藝過程原理表面清理好的焊件→搭接形式接頭→釬料放在接頭的間隙附近或接頭的間隙中→加熱T>T釬料熔點(diǎn)，釬料熔化（工件不熔化）并滲入到接頭間隙中→液態(tài)釬料與工件金屬相互溶解擴(kuò)散→冷凝后即形成釬焊接頭。8.2.2.2摩擦焊、釬焊接頭的焊接質(zhì)量好、穩(wěn)定，其廢品率是閃光對焊的1%左右。適于焊接異種鋼和異種金屬，如碳素結(jié)構(gòu)鋼-高速鋼、銅-不銹鋼、鋁-銅、鋁-鋼等。焊件尺寸精度高，可以實(shí)現(xiàn)直接裝配焊接。焊接生產(chǎn)率高，是閃光焊的4～5倍。摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)三相負(fù)載均衡，節(jié)能，改善了三相供電電網(wǎng)的供電條件。與閃光對焊比較，節(jié)省電能80%～90%左右。由于摩擦焊金屬焊接變形小，接頭焊前不需特殊清理，接頭上的飛邊有時可以不必去除，焊接不需要填充材料和保護(hù)氣體，加工成本顯著降低。摩擦焊機(jī)容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化；操作技術(shù)簡單，容易掌握。摩擦焊的工作場地衛(wèi)生，沒有火花，弧光；沒有有害氣體，有利于環(huán)境保護(hù)，適于設(shè)置在自動生產(chǎn)線上。摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)釬焊釬焊:是利用熔點(diǎn)比焊件低的釬料作填充金屬，適當(dāng)加熱后，釬料熔化而將處于固態(tài)的焊件連接起來的一種焊接方法。（1）硬釬焊釬料熔點(diǎn)在450℃以上，接頭強(qiáng)度較高，都在200MPa以上，屬于這類的釬料有銅基、銀基和鎳基等。（2）軟釬焊釬料熔點(diǎn)為450℃以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過70MPa，所以只用于釬焊受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以通稱錫焊。8.2.3常用金屬材料的焊接8.2.4焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)8.3粘接成形工藝粘接用于木材由來已久。隨著新型膠粘劑的發(fā)展，粘接在金屬構(gòu)件的聯(lián)接中也日漸增多。粘接是用膠粘劑直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起且具有一定強(qiáng)度且不可拆卸的聯(lián)接，利用膠粘劑凝固后出現(xiàn)的粘附力來傳遞載荷。

8.3.1粘接成形工藝概述粘接組合蝸輪螺紋接套與管件粘接蜂窩結(jié)構(gòu)填料蒙皮與型材粘接粘接的特點(diǎn)▲粘接件的缺陷有時不易發(fā)現(xiàn)?！辛己玫拿芊庑浴⒔^緣性和防腐性。與鉚接、焊接相比，粘接的主要優(yōu)點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：▲聯(lián)接件的材料范圍寬廣；▲聯(lián)接后的重量輕，材料的利用率高；▲成本低；▲在全部粘接面上應(yīng)力集中小，故耐疲勞性能好；▲抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動性能差；▲耐老化及耐介質(zhì)（如酸、堿等）性能差；▲膠粘劑對溫度變化敏感，影響粘接強(qiáng)度；粘接基礎(chǔ)理論了解粘接理論，不但可以從理論上指導(dǎo)膠黏劑選擇，粘接接頭的設(shè)計(jì)，制定最佳的粘接工藝，控制影響粘接強(qiáng)度的各種因素，達(dá)到形成強(qiáng)力粘接接頭的目的。更重要的是了解粘接的內(nèi)在機(jī)理，包括粘接與被粘對立統(tǒng)一的關(guān)系，粘接過程中的物理、化學(xué)變化，從而對粘接現(xiàn)象，從感性認(rèn)識深化到本質(zhì)與規(guī)律性的理性認(rèn)識。經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，許多學(xué)者從不同的角度，提出了許多有價值的理論。雖然這些理論尚有爭論，還沒有公認(rèn)的統(tǒng)一理論，但在解釋粘接現(xiàn)象方面，均各有可取的觀點(diǎn)，目前仍在不斷地發(fā)展與完善中。這是一種較早的最直觀的宏觀理論。認(rèn)為被粘物表面的不規(guī)則性，如高低不平的峰谷或疏松孔隙結(jié)構(gòu)，有利于膠黏劑的填入，固化后膠黏劑和被粘物表面發(fā)生咬合而固定。這就是機(jī)械結(jié)合理論最簡單的解釋。McBain在30年代首先提出這一理論。機(jī)械嵌定的固定方法應(yīng)用很普遍，表面處理過的金屬粘接，如紙、木材、皮革、紡織品等的粘接就是實(shí)際的例子。機(jī)械結(jié)合的關(guān)鍵是被粘物表面必須有大量的凹穴、槽溝、多孔穴等，當(dāng)膠黏劑涂布上去時，經(jīng)過潤濕、流動、擠壓、鋪展而填入這些孔穴內(nèi)，固化后，就嵌定在孔隙中而緊密地結(jié)合起來，表現(xiàn)出較高的粘接強(qiáng)度。機(jī)械結(jié)合理論曾經(jīng)起過積極作用，但是隨著其他粘接理論的建立和發(fā)展，幾乎一度被冷落。近20年來，用現(xiàn)代微觀研究儀器的觀測結(jié)果，證明微機(jī)械嵌定作用是確實(shí)存在的。如在ABS塑料上鍍金屬，鍍前先用溶劑處理，使塑料表面產(chǎn)生大量微穴，然后沉積導(dǎo)電物質(zhì)到微孔中，再進(jìn)行電鍍。金屬鋁的粘接強(qiáng)度一般不太高，經(jīng)HCl液或化學(xué)氧化液處理后，生成大量立體結(jié)晶構(gòu)造，帶有大量槽溝和微穴，粘接強(qiáng)度有顯著提高。鋼帶表面軋制的光滑面，直接的粘接強(qiáng)度并不高，經(jīng)磷酸鹽處理后，產(chǎn)生大量磷酸鐵微孔，粘接強(qiáng)度明顯提高。（1）機(jī)械結(jié)合理論（2）吸附理論吸附理論的基本觀點(diǎn)是：粘接是一種吸附作用，這是最早提出并被大多數(shù)科學(xué)家接受的。吸附理論認(rèn)為，粘接產(chǎn)生的黏附力主要來源于膠黏劑與被粘物之間界面上兩種分子之間相互作用的結(jié)果，所有的液體——固體分子之間都存在這種作用力，這些作用力包括化學(xué)鍵力、范德華力和氫鍵力。這個過程是，首先膠黏劑分子由布朗運(yùn)動向被粘物表面移動，膠黏劑分子的極性基團(tuán)向被粘物的極性部分靠近，當(dāng)膠黏劑分子與被粘物分子間的距離小于0.5nm時，分子間就產(chǎn)生了范德華力或氫鍵力的結(jié)合。

吸附理論把粘接主要?dú)w結(jié)于膠黏劑與被粘物分子間力的作用。

根據(jù)吸附理論，如果膠黏劑分子中極性基團(tuán)的極性越大，數(shù)量越多，則對極性被粘物的粘接強(qiáng)度就越高；極性膠黏劑與非極性被粘物或非極性膠黏劑與極性被粘物粘接，由于分子間排斥，不利于分子的接近，不能產(chǎn)生足夠的分子間力，所以粘接力很差；而非極性膠黏劑與非極性被粘物結(jié)合，由色散力產(chǎn)生的粘接強(qiáng)度較小。擴(kuò)散理論認(rèn)為，高分子材料之間的粘接是由于膠黏劑與被粘物表面分子或鏈段彼此之間處于不停的熱運(yùn)動引起的相互擴(kuò)散作用，使膠黏劑與被粘物之間的界面逐步消失，形成相互交織的牢固結(jié)合，粘接接頭的強(qiáng)度隨時間的延長而增至最大值。如果膠黏劑是以溶劑的形式涂敷到被粘物表面，而被粘物表面又能在此溶劑中溶脹或溶解，則彼此間的擴(kuò)散作用更為顯著，其粘接強(qiáng)度就越高。因?yàn)槟z黏劑和被粘物間的相互擴(kuò)散是產(chǎn)生粘接力的主要因素，粘接強(qiáng)度與它們的相容性有關(guān)。高分子材料之間的粘接可以分為同種高分子材料的自粘和不同種高分子材料的互粘。前者是同種分子間的擴(kuò)散，后者是不同類分子的擴(kuò)散。兩種擴(kuò)散的結(jié)果都會使膠黏劑與被粘物分子交織在一起，從而形成牢固的結(jié)合。（3）擴(kuò)散理論該理論認(rèn)為，粘接作用是由于膠黏劑與被粘物之間的化學(xué)結(jié)合力而產(chǎn)生的，有些膠黏劑能與被粘物表面的某些分子或基團(tuán)形成化學(xué)鍵?；瘜W(xué)鍵是分子中相鄰兩原子之間的強(qiáng)烈吸引力，一般化學(xué)鍵要比分子間的范德華力大一兩個數(shù)量級，這種化學(xué)鍵的結(jié)合十分牢固。

（4）化學(xué)鍵理論雙電層理論是將膠黏劑與被粘物視作一個電容器。電容器的兩塊夾板就是雙電層。即當(dāng)兩種不同的材料接觸時，膠黏劑分子中官能團(tuán)的電子通過分界線或一相極性基向另一相表面定向吸附，形成了雙電層。

由于雙電層的存在，欲分離雙電層的兩個極板，就必須克服靜電力。當(dāng)被粘物與膠黏劑剝離時，可以視為兩塊極板的分離，此時兩極之間便產(chǎn)生了電位差，并隨著極板間的距離增大而增大，到一定極限值時，便產(chǎn)生了放電現(xiàn)象。由于雙電層的形成，膠黏劑與被粘物之間就有靜電力產(chǎn)生，從而產(chǎn)生了粘接力。雙電層理論只存在于能形成雙電層的粘接體系，不具有普遍性，并且雙電層所產(chǎn)生的靜電力即使存在于某些粘接體系中，但是，它在這個粘接中絕不是起主導(dǎo)作用的，它只占整個粘接力的一部分。（5）靜電理論（雙電層理論）總結(jié)性評價自1920年以來，人們已經(jīng)提出了多種粘接理論。每種理論都有大量實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，只是研究的角度、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)條件各有不同，但目標(biāo)都是為追求形成粘接現(xiàn)象的本質(zhì)。另外，還有弱邊界層理論、流變理論也在研究中，各種理論研究繼續(xù)向縱深發(fā)展。粘接理論至今還未發(fā)展成統(tǒng)一的理論，對各派理論可采取綜合理解，兼收并蓄，靈活運(yùn)用的原則，充分調(diào)動提高粘接強(qiáng)度的一切有利因素，避免降低分子作用力的不利因素。由于每一種理論都有一定的依據(jù)，可以認(rèn)為粘接是多種因素構(gòu)成的，并具有協(xié)同關(guān)系。1.環(huán)保壓力日益加重，研究能取代一切污染環(huán)境的膠黏劑；2.因?yàn)榭梢陨锝到猓晃廴经h(huán)境，天然膠黏劑的改性研究將會加強(qiáng)；3.粘接理論的深入研究，將目前的多種理論統(tǒng)一，形成粘接科學(xué)學(xué)說；4.找出粘接強(qiáng)度的普適表達(dá)方式，實(shí)現(xiàn)粘接強(qiáng)度的無損檢測；5.開發(fā)可以直接粘接低能表面的膠黏劑；6.開發(fā)固化更快、效率更高、成本更低、更節(jié)省材料、能源的膠黏劑；7.開發(fā)各種功能膠黏劑，如:智能型膠黏劑，耐高溫有機(jī)膠黏劑，微電子、IT產(chǎn)業(yè)用膠黏劑等；8.涂膠機(jī)器人的普及以及粘接自動化技術(shù)。21世紀(jì)粘接領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)研究課題粘接接頭：被粘接材料通過膠黏劑進(jìn)行連接的部位。粘接接頭的結(jié)構(gòu)形式很多。從接頭的使用功能、受力情況出發(fā)，有以下幾種基本形式：（1）搭接接頭（lapjoint）（2）面接接頭（surfacejoint）（3）對接接頭（buttjoint）（4）角接接頭（anglejoint）8.3.2粘接接頭設(shè)計(jì)粘接接頭的基本形式（1）搭接接頭（lapjoint）：由兩個被粘接部分的疊合，粘接在一起所形成的接頭（2）面接接頭（surfacejoint）：兩個被粘接物主表面粘接在一起所形成的接頭（3）對接接頭（buttjoint）：被粘接物的兩個端面與被粘接物主表面垂直（4）角接接頭（anglejoint）：兩被粘接物的主表面端部形成一定角度的粘接接頭圓柱形接頭板件接頭錐形及盲孔接頭角接頭潘存云教授研制其它粘接接頭形式接頭膠層在外力作用時，有四種受力情況：（a）正拉

（b）剪切

（c）剝離

（d）劈開

①拉應(yīng)力：外力與粘接面垂直，且均勻分布于整個粘接面。②剪切力：外力與粘接面平行，且均勻分布于粘接面上。③剝離力：外力與粘接面成一定角度，并集中分布在膠接面的某一線上。④劈裂力（不均勻扯離力）：外力垂直于粘接面，但不均勻分布在整個粘接面上。為了分析方便，上述四種應(yīng)力尚可簡化為拉應(yīng)力和剪切力兩類。拉應(yīng)力包括均勻扯離（正拉）力，不均勻扯離（劈裂）力和剝離力。粘接接頭的受力狀況粘接接頭的設(shè)計(jì)要點(diǎn)▲從結(jié)構(gòu)上采取防止剝離的措施；▲針對工作要求正確選擇粘結(jié)劑；▲合理選擇接頭形式；▲恰當(dāng)選擇工藝參數(shù)；▲充分利用膠縫的承載特性，盡可能使膠縫承受剪切和拉伸載荷，而避免承受扯離，特別是剝離載荷，不宜采用粘接接頭；▲減少膠縫處的應(yīng)力集中，如板材端部切成斜角；▲當(dāng)有較大沖擊、振動時，應(yīng)在粘接面之間增加玻璃布層等緩沖材料8.3.3粘接工藝膠粘劑的品種繁多，通常按其使用目的分為三類：膠粘劑的分類結(jié)構(gòu)膠粘劑；種類非結(jié)構(gòu)膠粘劑；其它膠粘劑在機(jī)械制造中常用的結(jié)構(gòu)膠粘劑有如下兩種：環(huán)氧樹脂膠粘劑；酚醛樹脂膠粘劑。在常溫下的抗剪強(qiáng)度一般不低于80MPa，能經(jīng)受一般高、低溫或化學(xué)作用，而不降低其性能，粘接件能承受較大的載荷。1）結(jié)構(gòu)膠粘劑2）非結(jié)構(gòu)膠粘劑常用的品種有：聚胺脂膠粘劑；酚醛-氯丁橡膠膠粘劑。正常使用時有一定的膠結(jié)強(qiáng)度，但在受到高溫或重載時，性能迅速下降。具有特殊用途的膠粘劑，例如：防銹、絕緣、導(dǎo)電、透明、超高溫、超低溫、耐酸堿等。品種有：環(huán)氧導(dǎo)電膠粘劑；環(huán)氧超低溫膠粘劑。3）其它膠粘劑主要性能：粘接強(qiáng)度----耐熱性、耐介質(zhì)性、耐老化性等；固化條件----溫度、壓力、保持時間等。影響粘接劑性能的因素：粘接件的材料、環(huán)境溫度、膠層厚度、工作時間、工藝水平等。粘接工件材料有：各種碳鋼、合金鋼、鋁、鎂、鈦等合金、玻璃、陶瓷等。膠黏劑的性能膠黏劑的選擇選用原則：根據(jù)粘接件的使用要求及環(huán)境條件等選擇綜合性能良好的膠粘劑。具體選擇原則如下：1．根據(jù)被粘物的表面性狀來選擇膠黏劑2．根據(jù)粘接接頭的使用場合來選擇膠黏劑3．根據(jù)粘接的成本來合理選擇膠黏劑粘接的基本工藝過程要綜合考慮使用要求、接頭形式、接頭面積、溫度、壓力、時間等因素。4）清除表面多余的膠粘劑；1）清除粘接件表面的油污或氧化層；方法有機(jī)械或化學(xué)處理2）按配方比例配制膠粘劑；大多數(shù)膠都是多祖分的

3）采用適當(dāng)方法涂膠（如噴涂、刷涂等），保證厚薄合適、均勻無缺、無氣泡；6）質(zhì)量檢驗(yàn)，常用方法有：5）按一定條件進(jìn)行固化；▲超聲波探傷；▲放射同位素攝影；▲激光全息攝影。

▲

X光探傷；（1）表面處理表面處理的方法主要有：溶劑及超聲波清洗法；機(jī)械處理法；化學(xué)處理法；放電法（對高分子材料）表面處理的基本原則如下：

設(shè)法提高表面能；增加粘接的表面積；除去粘接表面上的污物及疏松層（2）膠黏劑的涂布刷涂法、輥涂法和噴涂法（3）膠黏劑的固化物理固化

例如溶劑揮發(fā)、乳液凝聚、熔融體冷卻化學(xué)固化

使膠黏劑分子交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)的固體而固化輻射固化室溫固化和加熱固化粘接工藝基本方法8.4其它連接工藝8.4.1螺紋連接8.4.2鉚接8.4.3過盈聯(lián)接8.4.4彈性嵌卡連接8.4.1螺紋連接螺紋聯(lián)接的特點(diǎn)(1)螺紋擰緊時能產(chǎn)生很大的軸向力；

(2)它能方便地實(shí)現(xiàn)自鎖；

(3)外形尺寸??；

(4)制造簡單，能保持較高的精度。螺紋聯(lián)接的基本知識按螺旋線繞行方向，螺紋可分為左旋螺紋和右旋螺紋按螺紋的位置，螺紋分為內(nèi)螺紋和外螺紋，二者共同組成螺紋副用于聯(lián)接和傳動。按螺旋線的數(shù)目，螺紋可分為單線螺紋（n=1）、雙線螺紋（n=2）和多線螺紋（n>2）按牙型，螺紋可分為三角形螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋主要用于聯(lián)接主要用于傳動（一）螺紋的類型1、三角形螺紋（2）管螺紋（1）普通螺紋牙型為等邊三角形，牙型角α=60o；分為粗牙和細(xì)牙兩種，粗牙螺紋用于一般聯(lián)接，細(xì)牙螺紋在相同公稱直徑時,螺距小,螺紋深度淺,導(dǎo)程和升角也小，自鎖性能好，適合用于薄壁零件和微調(diào)裝置。專用于管件聯(lián)接的特殊細(xì)牙三角形螺紋，牙型角α=55o

。特點(diǎn)：聯(lián)接密封性好；

2、矩形螺紋

牙型多為正方形，牙型角α=0o；傳動效率高，但精加工困難，磨損后軸向間隙不易補(bǔ)償。

3、梯形螺紋

4、鋸齒螺紋

牙型為梯形，牙型角α=30o；傳動效率比矩形稍低，但制造工藝性好，牙根強(qiáng)度高，定心性好

牙側(cè)角β兩邊不等，工作邊為3o非工作邊為30o；綜合了矩形螺紋的高效率和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，適用于單向受載的傳動螺旋。d—大徑d1—小徑d2—中徑P—螺距S—導(dǎo)程λ—升角α—牙型角、β—牙型斜角（二）螺紋的主要參數(shù)管螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋普通螺紋米制三角形螺紋，牙型角為60°，同一公稱直徑下有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余為細(xì)牙螺紋。英制螺紋，牙型角為55°，公稱直徑是管子內(nèi)徑，可分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋，前者用于低壓場合，后者用于高溫、高壓或密封性高的管連接。牙型為正方形，牙型角為0°，傳動效率最高，牙根強(qiáng)度低，傳動精度低，常用于傳力或傳導(dǎo)螺旋，未標(biāo)準(zhǔn)化，逐漸被梯形螺紋所替代。牙型為等腰梯形，牙型角為30°，傳動效率低于矩形螺紋，但牙根強(qiáng)度高，對中性好，廣泛用于傳力或傳導(dǎo)螺旋，如機(jī)床的絲杠、螺旋舉重器等。工作面的牙型斜角為3°，非工作面的牙型斜角為30°，綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但僅用于單向受力的傳力螺旋。（三）常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用（四）螺紋聯(lián)接的基本類型

1、普通螺栓聯(lián)接——被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，可多個裝拆，應(yīng)用較廣。主要用于被連接件不厚、通孔、經(jīng)常拆卸的場合。

2、精密螺栓聯(lián)接——裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接。螺紋聯(lián)接由螺紋緊固件和聯(lián)接件上的內(nèi)外螺紋組成3、雙頭螺栓聯(lián)接——螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時。折裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。適用于被聯(lián)接件之一較厚、盲孔且經(jīng)常拆卸場合。4、螺釘聯(lián)接——適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況特殊聯(lián)接：吊環(huán)螺釘聯(lián)接，地腳螺栓聯(lián)接5、緊定螺釘聯(lián)接——擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對位置，可傳遞不大的軸向力或扭矩。通用螺紋緊固件已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈等，這類零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。（五）標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件1、螺栓：有普通螺栓和鉸制孔螺栓，精度分A、B、C三級，通常多用C級，桿部可以全是螺紋或只有一段螺紋。普通螺栓——六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭,內(nèi)六角鉸制孔螺栓——螺紋部分直徑較小螺母

2、雙頭螺柱——兩端帶螺紋

A型——有退刀槽B型——無退刀槽

3、螺釘與螺栓區(qū)別——要求螺紋部分直徑較粗;要求全螺紋4、緊定螺釘錐端——適于零件表面硬度較低不常拆卸常合平端——接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸圓柱端——壓入軸上凹坑中，適于緊定空心軸上零件的位置，輕材料和金屬薄板

5、自攻螺釘——由螺釘攻出螺紋6、螺母六角螺母：按厚度分為標(biāo)準(zhǔn)、薄型兩種，精度與螺栓對應(yīng)，分A、B、C三級，分別與同級別的螺栓配用。圓螺母+止退墊圈——圓螺母與帶翅墊圈配用，螺母帶有缺口，應(yīng)用時帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊7、墊圈墊圈放在螺母與被連接件之間，保護(hù)支承面。分平墊和斜墊兩者。斜墊用于傾斜的支承面。螺紋連接的預(yù)緊和防松（一）螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊目的——目的是為了增強(qiáng)聯(lián)接的剛性，增加緊密性和提高防松能力。對于受軸向拉力的螺栓聯(lián)接，還可以提高螺栓的疲勞強(qiáng)度；對于受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接，有利于增大聯(lián)接中接合面間的摩擦。螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接——在裝配時不擰緊，只存受外載時才受到力的作用緊聯(lián)接——在裝配時需擰緊，即在承載時，已預(yù)先受力，預(yù)緊力F'

一般螺紋聯(lián)接在裝配時都必須擰緊，以增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。對于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗(yàn)來控制預(yù)緊力F0的大小，對于重要的聯(lián)接就要嚴(yán)格控制其預(yù)緊力。T=T1+T2=KF’d擰緊時扳手力矩為式中F’是預(yù)緊力，K為擰緊力矩系數(shù)，可查表預(yù)緊力F'

——

預(yù)先軸向作用力（拉力）預(yù)緊過緊——

F'

過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度

過松——

擰緊力F'

過小，工作不可靠

扳手?jǐn)Q緊力矩——T=FH·L

FH—作用于手柄上的力，L——力臂FH

F’——預(yù)緊力(N)；?c——支承面摩擦因素，無潤滑時?c=0.15；rf

——支承面摩擦半徑(mm)，rf

=(D0+d0)/4

代入數(shù)據(jù)，最后得：T≈0.2F'd當(dāng)公稱直徑d一定的螺栓，當(dāng)所要求的預(yù)緊力F已知時，則可按上式確定扳手的擰緊力矩。由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時過載拉斷，所以對于重要的聯(lián)接不宜小于M10-M14。

擰緊螺母時，加在扳手上的力矩T，用來克服螺紋牙間的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T21、確定擰緊力矩：T=T1+T2T——擰緊力矩；

T1——螺紋摩擦阻力矩，T1=

F'tan(φ+ρv)d2/2T2——螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩，T2

=

F'?crf

2、預(yù)緊力F'的控制：

測力矩板手——測出預(yù)緊力矩，如左圖

定力矩板手——達(dá)到固定的擰緊力矩T時，彈簧受壓將自動打滑，如右圖

測量預(yù)緊前后螺栓伸長量——精度較高摩擦防松機(jī)械防松永久防松化學(xué)放松（二）螺紋的防松

1、防松目的

A、在沖擊、振動和變載荷作用下，螺紋之間的摩擦力可能瞬時消失而影響正常工作；

B、在高溫或溫度變化較大時，若螺栓與被聯(lián)接件的溫度變形差或材料的蠕變，也可能導(dǎo)至聯(lián)接的松脫。因此，必須進(jìn)行防松，否則會影響正常工作，造成事故。2、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對運(yùn)動，或增大相對運(yùn)動的難度。

3、常用的防松方法及措施

（1）摩擦防松雙螺母彈簧墊圈、尼龍墊圈自鎖螺母——螺母一端做成非圓形收口或開峰后徑向收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊。開槽螺母與開口銷圓螺母與止動墊圈開槽螺母與開口銷、圓螺母與止動墊圈、彈簧墊片、軸用帶翅墊片、止動墊片、串聯(lián)鋼絲等（2）機(jī)械防松圓螺母與帶翅墊圈串聯(lián)鋼絲端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊（4）化學(xué)防松——粘合

（3）永久防松8.4.2鉚接利用鉚釘把兩個或兩個以上的被連接件（通常是板材或型材）連接在一起的不可拆連接稱為鉚釘連接，簡稱鉚接。其聯(lián)接部分稱為鉚縫。鉚接具有在承受嚴(yán)重沖擊和劇烈振動載荷時工作比較可靠，接頭質(zhì)量易于檢查，工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是主要的連接形式。（一）鉚縫的結(jié)構(gòu)分類分類按接頭型式分雙排按鉚縫性能分--滿足強(qiáng)度要求--滿足強(qiáng)度和緊密性要求--滿足緊密性要求的。搭接縫單蓋板對接縫雙蓋板對接縫按鉚釘排數(shù)分單排多排強(qiáng)固鉚縫強(qiáng)密鉚縫緊密鉚縫搭接縫單蓋板對接縫雙蓋板對接縫潘存云教授研制鉚釘有空心的和實(shí)心的兩大類，空心鉚釘用于受力較小的薄板或非金屬零件的連接上。鋼制實(shí)心鉚釘按其釘頭形狀有多種類型，并已標(biāo)準(zhǔn)化。且大部分都以標(biāo)準(zhǔn)化（GB863.1-86、GB876-86）。在設(shè)計(jì)鉚接結(jié)構(gòu)時應(yīng)優(yōu)先選用已標(biāo)準(zhǔn)化的鉚釘。（二）鉚釘?shù)闹饕愋秃蜆?biāo)準(zhǔn)鉚釘頭的結(jié)構(gòu)：常見鉚釘?shù)男褪匠Ｒ娿T釘?shù)男褪剑ɡm(xù)）熱鉚接----直徑d≥12mm

的鋼制鉚釘；鉚接工藝分冷鉚和熱鉚：冷鉚接----直徑d＜12mm

的鋼制鉚釘、塑性較好的有色金屬及其合金制成的鉚釘。鉚接工藝因此，在承受嚴(yán)重沖擊和振動載荷的金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接中，如橋梁、建筑、造船、重型機(jī)械及飛機(jī)制造等工業(yè)部門中得到應(yīng)用?！に囘^程比較容易控制，質(zhì)量穩(wěn)定;▲工藝設(shè)備簡單;▲鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，聯(lián)接牢固可靠。鉚接工藝的特點(diǎn)常見鉚釘鉚接后的形式鉚釘所用材料應(yīng)具有高的塑性和不可淬性，鋼鉚釘常用Q215、Q235等低碳鋼制成。在要求高強(qiáng)度時，也可使用低碳合金鋼。鉚釘也可用其它塑性金屬制成，如銅、鋁等。但鉚釘材料應(yīng)和被鉚件材料相同，以避免由于線膨脹系數(shù)不同而使鉚縫惡化，并避免產(chǎn)生電化腐蝕。常見鉚釘鉚接后的形式見下圖。鉚縫分為三種：強(qiáng)固鉚縫、強(qiáng)密鉚縫、緊密鉚縫。根據(jù)接頭形式，鉚縫有搭接、單搭板對接、雙搭板對接三種類型，根據(jù)鉚釘排數(shù)，又有單排、雙排與多排之分，如下圖。（三）鉚縫的基本形式

(a)單排搭接;

(b)雙排搭接;

(c)三排搭接;

(d)單排單搭板對接;(e)雙排雙搭板對接潘存云教授研制潘存云教授研制FFFFFF剪斷壓潰板邊剪壞拉斷撕裂鉚縫的受力與破壞形式強(qiáng)度計(jì)算主要是材料力學(xué)的基本公式。強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)前提：▲聯(lián)接的橫向力F通過鉚釘組形心，一組鉚釘中各個鉚釘受力均等；設(shè)計(jì)鉚縫時，先根據(jù)鉚縫的破壞形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。▲鉚縫不受彎矩作用；▲被鉚件結(jié)合面摩擦力略去不計(jì)；▲被鉚件危險剖面上的拉(壓)應(yīng)力，鉚釘?shù)募魬?yīng)力，工作擠壓應(yīng)力都是均勻分布的。鉚縫的設(shè)計(jì)要點(diǎn)單排搭接鉚縫的靜強(qiáng)度分析：取圖中寬度等于垂直與受載方向的釘距t的陰影部分進(jìn)行計(jì)算。δδdte設(shè)：e—邊距；t—節(jié)距；

δ--板厚；d—鉚釘直徑；

F—陰影部分載荷。FFFF（1）由被鉚件的拉伸強(qiáng)度確定的鉚縫承受的靜載荷：(t-d)δ為板的截面積（2）由被鉚件上孔壁的擠壓強(qiáng)度確定的被鉚件能承受的靜載荷：（3）由鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度確定的鉚釘能承受的靜載荷：ddδ為擠壓面積πd2/4為鉚釘截面積

式中：[σ]--許用拉應(yīng)力;[σp]--許用擠壓應(yīng)力；[τ]--許用剪切應(yīng)力。對于一般的強(qiáng)固鉚縫，上述式中的許用應(yīng)力可根據(jù)組成鉚縫各元件的材料選取。組成強(qiáng)固鉚縫各元件的靜載荷許用應(yīng)力許用應(yīng)力/Mpa說明元件材料Q235Q255被鉚件許用拉應(yīng)力[σ]200210被鉚件許用擠應(yīng)力[σp]400420采用沖孔或各被鉚件分開鉆而不用樣板時，[σ]、[σp]

降低20%；角鋼單邊鉚接時，各許用應(yīng)力降低25%。被鉚件許用切應(yīng)力[τ]180180Q215鉚接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)鉚接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)（續(xù)）鉚接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)（續(xù)）8.4.3過盈聯(lián)接曲軸過盈聯(lián)接組件AAA-Ad（一）過盈聯(lián)接的特點(diǎn)及應(yīng)用作用：過盈聯(lián)接是利用被聯(lián)件間的過盈配合直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、定心性好、承載能力高，在振動下能可靠地工作。缺點(diǎn)：裝配困難和對配合尺寸的精度要求較高。應(yīng)用：主要用于輪圈與輪芯、軸與轂、滾動軸承的裝配聯(lián)接。工作原理：孔與軸配合中，軸的實(shí)際尺寸大于孔，兩者裝配后產(chǎn)生徑向變形使配合面間產(chǎn)生了很大的壓力，工作時載荷就靠著相伴而生的摩擦力來傳遞。軸的尺寸減去孔的尺寸稱為過盈量。（二）過盈聯(lián)接的工作