金屬工藝學課件：焊接 -

概述焊接固體材料的連接工藝熔結/粘接法

變形固接法:

連接元件連接法:

焊接:粘接:通過彈性或塑性變形固接通過使用專門的連接件或緊固件(如鉚釘、鍵、螺栓、卡環(huán)等)實現零件間的水久性或非永久性連接零件間形成公共的金屬結晶零件通過物質的物理特性、電特性及化學特性所產生的表面力而連接在一起，零件間并不形成共同的組織焊接：利用加熱或加壓，或兩者并用的手段，借助原子間的擴散和結合，使分離的金屬牢固地連接起來。粘接：將相同或不同的構件牢固地粘合在一起的連接方法。特點：下料階段：化大為小拼小成大化復雜為簡單拼簡單成復雜4.1焊接（welding）焊接性（1）工藝焊接性（2）使用焊接性

焊接粘接焊接性的估算方法:碳鋼及低合金結構鋼的碳當量經驗公式：經驗：當<0.4%時，塑性良好，熱影響區(qū)淬硬和冷裂傾向小，焊接性優(yōu)良，一般焊件不會產生裂紋。當=0.4~0.6%時，塑性下降，淬硬及冷裂傾向明顯，焊接性較差。焊前適當預熱，焊后緩慢冷卻。當>0.6%時，鋼材塑性較差。淬硬和冷裂傾向嚴重，焊接性很差，焊前需要高溫預熱，焊接時要采取減少焊接應力和防止裂紋的工藝措施，焊后需要進行適當熱處理等。常用焊接方法:

熔焊(fusionwelding)

壓焊(pressurewelding)

釬焊(brazing)

一、熔焊:利用各種熱源將構件的連接部分加熱，使之熔化并熔合在一起，待其冷卻凝固后形成焊縫從而將構件連接起來的焊接方法。電弧焊電弧焊是利用電弧來加熱和熔化金屬的。電弧焊氣焊電子束焊激光焊等電源+—(1)焊條電弧焊利用電弧產生的熱量熔化被焊金屬(母材)和焊條的一種手工操作的焊接方法。焊條作用：

1.作為電極

2.作為填充金屬

3.形成熔渣、產生大量的保護性氣體（2）埋弧焊（焊劑層下焊接）埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。1).過程：在焊縫處堆放焊劑→焊絲送入電弧區(qū)→選定的弧長→電弧燃燒→焊機帶動焊絲勻速前移（或工件勻速運動）

2）.埋弧焊特點：①生產效率高。②焊接質量好且穩(wěn)定。③節(jié)省金屬材料。④改善了勞動條件。

圖5-3埋弧焊原理 3）.埋弧焊的焊絲與焊劑焊絲作用相當于焊芯，焊劑作用相當于焊條藥皮。焊絲作用：作為電極；作為填充金屬焊劑作用：焊劑熔化→熔渣→保護焊縫焊劑蒸發(fā)→熔渣泡→a隔絕空氣，防止熔滴外濺

b減少電弧熱能損失，阻止弧光四射（3）氣體保護焊氣體保護電弧焊是利用外加氣體作為電弧介質并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。1.氬弧焊①不熔化極氬弧焊：電極：鎢棒（導電和產生電極的作用），較厚工件需填充焊絲（圖5-5a）焊接厚度6mm以下的工件。②熔化極氬弧焊：連續(xù)送進焊絲（電極），不需填充金屬，可用較大電流，焊接厚度為25mm以下的工件，圖5-5b。圖5-5氬弧焊示意圖 氬弧焊特點及使用范圍：①電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密、成形美觀，焊接質量好；②有氣體保護，明弧可見，便于操作。③熱量集中，焊接速度快，焊接熱影響區(qū)較窄，工件變形小。④適用于各類合金鋼、不銹鋼、有色金屬（鋁、鎂、鈦等），稀有金屬（鋯、鉬、鉭等）的焊接。2.CO2氣體保護焊：1）原理：焊絲經軟導管、導電嘴送出→從噴嘴中噴出CO2氣體→保衛(wèi)焊絲端部及熔池（引燃電弧）2）特點：①成本低。②生產率高。③操作性能好。④質量較好。

圖5-4CO2氣體保護焊

缺點：CO2氣體有氧化作用，應使用含錳、硅較高的焊絲或含有相應合金元素的合金焊絲。熔滴飛濺較為嚴重，焊縫外形不夠光滑，容易產生氣孔。應用：造船，機車車輛，汽車，農業(yè)機械，主要用于焊接30mm以下厚度的低碳鋼和部分低合金結構鋼焊接。（4）等離子弧焊等離子?。鹤杂呻娀〗洝皦嚎s效應”壓縮，弧中氣體完全電離，形成溫度更高的等離子弧。原理：在鎢極和工件之間加一較高電壓，經高頻振蕩使氣體電離形成電弧。圖5-6等離子弧發(fā)生裝置原理圖 ①機械壓縮效應②熱壓縮效應③電磁壓縮效應特點：①能量密度大，溫度高，穿透能力強，效率高。②電流很小時（0.1A），電弧仍很穩(wěn)定，可焊很薄的箔材。應用：銅合金，合金鋼，鎢，鉬，鈷，鈦等金屬焊件二、壓焊壓焊是一種必須對焊件施加壓力而完成焊接的方法。電阻焊：利用電流通過焊件及其接觸處產生的電阻熱，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的焊接方法。焊件接觸處電阻熱塑性變形或熔化壓力焊點

圖5-7點焊示意圖 1.點焊：利用柱狀電極加壓通電，在搭接工件接觸面之間焊成一個個焊點的焊接方法。過程：柱狀電極壓緊在工件上→接通電流→接觸處溫度升高熔化（液態(tài)熔核）→斷電→繼續(xù)保持壓力或加大壓力→液態(tài)熔核在壓力下凝固結晶，形成焊點。接頭形式：搭接接頭應用：S<4mm的薄板沖壓結構及線材的焊接，制造汽車、車廂，飛機等薄壁結構及罩殼和輕工、生活用品等。2.縫焊原理：用旋轉的圓盤狀滾動電極代替柱狀電極，精確控制通、斷電時間，形成連續(xù)重疊焊點。特點及應用：（1）分流現象嚴重，電流約為點焊時的1.5～2倍（2）密封性好，用于制造有密封性要求的薄壁結構，如油箱、小型容器和管道等。只適用于厚度在3mm以下的薄板結構。3.對焊：利用電阻熱使兩個工件在整個接觸面上焊接起來的一種方法。（1）電阻對焊：端面清潔，光滑，無毛刺，用于焊接斷面簡單，直徑小于20mm和強度要求不高的工件。（2）閃光對焊：焊件接頭質量好，強度高，但金屬損耗較大，常用于重要工件的焊接。接頭形式：對接接頭，接頭斷面盡量相同。廣泛用于刀具、鋼筋、錨煉、自行車車圈。鋼軌和管道的焊接。三、釬焊：利用熔點比焊件低的釬料作填充金屬，加熱時釬料熔化而將焊件連接起來的焊接方法。1.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，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散→冷凝后即形成釬焊接頭。2.分類:硬釬焊：釬料熔點高于450°C，焊接接頭強度在200MPa以上。硬釬焊主要用于受力較大的鋼鐵銅合金結構件、工具以及刀具的焊接。軟釬焊：釬料熔點低于450°C，焊接接頭強度一般不超過70MPa。常用釬料是錫合金，所以通稱錫焊。主要用于受力不大的常溫工作的儀表、導電元件的連接。3.接頭形式：板料搭接和套接。4.熔劑軟釬焊：松香、氧化鋅等硬釬焊：硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等5.加熱方式：火焰加熱、電阻加熱、感應加熱、爐內加熱、鹽浴加熱以及烙鐵加熱等，烙鐵加熱加熱溫度低，只適用于軟釬焊。

圖5-8釬焊的接頭形式 6.特點及應用范圍：①工件加熱溫度低，組織和力學性能變化小，變形也小。接頭光滑平整，工件尺寸精確。②可以焊接性能差異很大的異種金屬，對工件厚度的差別沒有嚴格的限制。③復雜形狀構件，生產率高（可同時焊接上千條焊縫）④設