《焊接科學(xué)與工程》教學(xué)課件合集

《焊接科學(xué)與工程》?精品課件合集現(xiàn)代焊接是基本制造技術(shù)之一現(xiàn)代焊接技術(shù)成形制造技術(shù)的三個(gè)基本功能改性連接現(xiàn)代焊接是基本制造技術(shù)之一焊接技術(shù)尤其是裝備制造的基本技術(shù)之一一個(gè)數(shù)字金屬材料需要焊接的

非金屬材料

目前焊接技術(shù)面臨著重大挑戰(zhàn)材料不能焊接和連接基本上不能應(yīng)用在西方發(fā)達(dá)國(guó)家50-60%在中國(guó)30-50%焊接與連接連接技術(shù)——把分離材料永久或非永久連接成一個(gè)有一定性能的整體的加工技術(shù)。連接包括：焊接連接、機(jī)械連接、化學(xué)連接等。焊接技術(shù)——把分離材料（一般指金屬材料）采用輸入能量的方式（熱或力等），使它達(dá)到原子間冶金結(jié)合，而形成永久性連接的加工技術(shù)。連接比焊接更廣泛焊接(Welding)連接(Joining)意味著焊接技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新階段古代焊接起源于中國(guó)西安秦始皇陵出土的秦朝銅馬車公元200年，中國(guó)發(fā)明了鑄焊古代焊接起源于中國(guó)最早的焊接考古發(fā)現(xiàn)西周（公元前1046年-公元前771年）晚期河南三門峽上村嶺西周虢仲墓出土的181件青銅器。壺耳為釬焊，青匜13枚，其中7枚是焊接。西周虢仲墓出土青銅器古代焊接起源于中國(guó)西漢史游“急就篇”、東漢許慎“玉篇”、“廣韻”，明宋的“天工開物”、清朝“鏡鏡詅癡”都有焊接的記載古代就有釬焊、鑄焊、鍛焊、粘焊；釬焊有：錫焊、錫鉛焊、錫銅焊、銀焊；還發(fā)明焊料和焊藥。古代焊接基本上是一種手藝。錫鉛古代53.41%41.4%現(xiàn)代63%37%西方國(guó)家發(fā)展了現(xiàn)代焊接工業(yè)化、電、鋼鐵材料的大量應(yīng)用催生了現(xiàn)代焊接1802年，俄國(guó)發(fā)明了電弧?，F(xiàn)代焊接發(fā)展于西方1882年，俄國(guó)發(fā)明了金屬極電弧焊。金屬極電弧焊原理圖裸焊條；工藝不穩(wěn)定；接頭性能不高?，F(xiàn)代焊接發(fā)展于西方1907年，瑞典在鋼棒外涂上穩(wěn)弧劑和抗氧化劑等保護(hù)藥皮?！l(fā)明了手工焊條現(xiàn)代焊接發(fā)展于西方1926年，美國(guó)A.O.Smith公司發(fā)明了擠壓法，在焊條上涂覆厚藥皮?！@就是現(xiàn)在的手工焊條1948年，德國(guó)物理學(xué)家發(fā)明了電子束加工設(shè)備（主要用于焊接）。電子束原理圖電子束現(xiàn)代焊接發(fā)展于西方1950年，美國(guó)人Muller和Andson發(fā)明了熔化極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊工作原理1953年，美國(guó)人Gage發(fā)明了等離子弧焊。等離子弧焊原理圖等離子弧溫度分布圖現(xiàn)代焊接發(fā)展于西方1954年，美國(guó)Lincoln公司研制成功自保護(hù)焊絲生產(chǎn)線。藥芯焊絲焊接示意圖1956年俄國(guó)人發(fā)明了摩擦焊。摩擦焊機(jī)摩擦焊溫度分布現(xiàn)代焊接發(fā)展于西方1960年，美國(guó)、德國(guó)發(fā)明激光焊接。CO2激光器激光焊接機(jī)器人1957年前蘇聯(lián)發(fā)明電渣焊。電渣焊原理圖現(xiàn)代焊接發(fā)展于西方1991年，英國(guó)焊接研究所TWI發(fā)明攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊原理圖現(xiàn)代焊接把古代的焊接手藝提升為一個(gè)實(shí)用的工業(yè)制造技術(shù)目前焊接技術(shù)的發(fā)展主要靠大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，正在逐漸上升到科學(xué)的高度。攪拌摩擦焊接焊接在裝備制造業(yè)中的地位與作用

焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬噸巨輪到不足１克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用焊接技術(shù)。焊接已經(jīng)滲透到制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率和市場(chǎng)反應(yīng)速度。三峽水利樞紐的水電裝備是一套龐大的焊接系統(tǒng)，包括導(dǎo)水管、蝸殼、轉(zhuǎn)輪、大軸、發(fā)電機(jī)機(jī)座等。其中馬氏體不銹鋼轉(zhuǎn)輪直徑10.7m，高5.4m，重440t，為世界最大的鑄－焊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和13或15個(gè)葉片焊接而成，每個(gè)轉(zhuǎn)輪的焊接需要用12t焊絲，耗時(shí)4個(gè)多月。

三峽水利樞紐神舟6號(hào)飛船的成功發(fā)射與回收，標(biāo)志著中國(guó)航天事業(yè)的巨大進(jìn)步。其中兩名航天員活動(dòng)的返回艙和軌道艙都是鋁合金的焊接結(jié)構(gòu)。焊接接頭的氣密性和變形控制是關(guān)鍵技術(shù)。

神州飛船直徑5.5m，長(zhǎng)62m，厚337mm，重2000t，鍛－焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器，采用全自動(dòng)雙絲窄間隙埋弧焊技術(shù)，每條環(huán)焊縫需連續(xù)焊接5天。煤直接液化裝置的加氫反應(yīng)器中國(guó)第一條高強(qiáng)鋼（X70）大直徑長(zhǎng)輸管線，長(zhǎng)4000km的西氣東輸?shù)墓芫€，所用的螺旋鋼管和直縫鋼管全部是板－焊形式的焊接管。西氣東輸?shù)墓芫€上海瀘浦大橋是世界最長(zhǎng)的全焊鋼拱橋。橋梁國(guó)家大劇院的橢球型鋼結(jié)構(gòu)穹頂。建筑奧林匹克主體育場(chǎng)的鳥巢式鋼結(jié)構(gòu)重4萬多噸。水冷壁焊接汽車制造高速列車管道、罐體自行車線路板水下焊接原子之間的作用力與距離的關(guān)系1-斥力；2-引力；3-合力材料原子之間的連接，從物理學(xué)來講，兩個(gè)原子的結(jié)合力是引力和斥力，這一對(duì)矛盾綜合作用的結(jié)果，引力大于斥力材料就實(shí)現(xiàn)了連接，距離r是個(gè)關(guān)鍵因素，距離為rA時(shí)引力最大。rA≈0.3-0.5nm。大于小于rA都會(huì)降低結(jié)合力。對(duì)金屬材料而言，結(jié)合力就是金屬的各類鍵?！@就是擴(kuò)散焊的基本原理焊接的物理化學(xué)本質(zhì)焊接的物理化學(xué)本質(zhì)事實(shí)上，即使是經(jīng)過精細(xì)加工的表面，在微觀上顯然也是凸凹不平的，更何況在材料表面上還常常帶有氧化膜、油污和水分等吸附層。這樣，就會(huì)阻礙材料表面的緊密接觸。在連接工藝上主要采取兩種措施：

1.加機(jī)械能，包括：力、震動(dòng)、超聲、爆炸等；

2.加熱能（局部或整體），包括：加熱、摩擦、化學(xué)反應(yīng)等。材料的狀態(tài)是處在熔化狀態(tài)或塑性狀態(tài)?！@就是熔焊的基本原理焊接的物理化學(xué)本質(zhì)氣-液-固界面示意圖從物理化學(xué)得知，一滴液體置于固體表面，若液滴和固體界面的變化促使液-固體系自由能降低，則液滴將沿固體表面自動(dòng)鋪展。采用熔點(diǎn)低的液態(tài)第三種材料來連接分離的兩個(gè)固體表面，形成一個(gè)永久的接頭。潤(rùn)濕鋪展填縫——這就是釬焊的基本原理焊接的物理化學(xué)本質(zhì)三種焊接原理還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的科學(xué)理論；宏觀、介觀、細(xì)觀、微觀；還有若干自然現(xiàn)象：太空環(huán)境下材料的粘連，冰和肌肉的粘連等；各種新材料的連接，特別是陶瓷、高溫材料、碳纖維、復(fù)合材料、異種材料等的連接問題有待于實(shí)現(xiàn)和發(fā)展?！附拥膯栴}基本上是一個(gè)材料界面的科學(xué)問題手藝技術(shù)科學(xué)焊接技術(shù)發(fā)展據(jù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家統(tǒng)計(jì)，每年僅需要進(jìn)行焊接加工后使用的鋼材就占鋼總產(chǎn)量的45%左右。

焊接還可以解決鋁、鎂、銅、鈦、鋯等有色金屬、合金及其復(fù)合材料的連接。微電子工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了微型連接工藝和設(shè)備的發(fā)展；陶瓷材料和復(fù)合材料的發(fā)展促進(jìn)了釬焊、真空擴(kuò)散焊、噴涂以及粘結(jié)工藝的發(fā)展等。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，焊接技術(shù)不斷進(jìn)步。僅以新型焊接方法而言，到目前為止，已達(dá)數(shù)十種之多。電子束焊接、激光焊接、激光釬焊、激光與電弧復(fù)合熱源焊接、單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、4絲高速埋弧焊、雙絲脈沖氣體保護(hù)焊、等離子弧焊接、機(jī)器人焊接系統(tǒng)、焊接柔性生產(chǎn)線、變極性焊接電源、表面張力過渡焊接電源、全數(shù)字化焊接電源以及目前國(guó)際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術(shù)等。返回焊接技術(shù)發(fā)展世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視焊接技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。焊接是制造業(yè)的重要加工技術(shù)，精確、可靠、低成本，目前還沒有其它方法能夠比焊接更為廣泛地應(yīng)用于金屬的連接，并對(duì)所焊產(chǎn)品增加更大的附加值。焊接技術(shù)（包括連接、切割、涂敷）現(xiàn)在以及將來，都有最大可能成功地將各種材料加工成可投入市場(chǎng)的產(chǎn)品的首選加工方法。焊接對(duì)改善產(chǎn)品全壽命的成本、質(zhì)量和可靠性是至關(guān)重要的手段，而且對(duì)提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重要貢獻(xiàn)。焊接技術(shù)發(fā)展國(guó)外主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的政府很重視焊接技術(shù)的發(fā)展，希望用先進(jìn)的焊接技術(shù)來提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量、提高效率、降低成本，以此來與勞力成本相對(duì)低廉的國(guó)家進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，一種國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)制造業(yè)中以焊接為主要工藝技術(shù)的企業(yè)約有7000家，其中特大型、大型和中型企業(yè)約占1/3。焊接機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化、柔性化的重要途徑。總之，焊接工藝已經(jīng)不是一種輔助工藝，已經(jīng)成為制造業(yè)中的關(guān)鍵加工手段，完成了許多關(guān)系國(guó)計(jì)民生與國(guó)防建設(shè)的重大戰(zhàn)略性產(chǎn)品的生產(chǎn)?，F(xiàn)代焊接技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)問題1高能束焊接，尤其是激光焊接正在迅速推廣2復(fù)合能源焊接異軍突起3機(jī)器人化已成為當(dāng)前世界焊接自動(dòng)化發(fā)展主流復(fù)合能源焊接異軍突起復(fù)合熱源焊接是近年來出現(xiàn)的新工藝。在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。復(fù)合形式有：激光-電弧電子束-等離子弧等離子-MIGMIG-釬焊電子束-釬焊熔化極等離子雙面電弧焊雙鎢極TIG焊超聲-電弧復(fù)合CMT-冷金屬過渡機(jī)器人化已成為當(dāng)前世界焊接

自動(dòng)化發(fā)展的主流人工成本，尤其是熟練焊工成本正在迅速上升焊接產(chǎn)品向中高端發(fā)展，焊接質(zhì)量穩(wěn)定十分重要環(huán)保要求日益嚴(yán)格新的焊接先進(jìn)工藝無法采用手工焊接，如復(fù)合能源焊接、激光焊接、高速高效焊接方法等航天產(chǎn)品型號(hào)多、批量小、更新快、質(zhì)量要求高，總體上看適合機(jī)器人焊接自動(dòng)化焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)可靠學(xué)需要眾多學(xué)科的科技工作者共同努力：冶金和材料工作者必須致力于提高焊接結(jié)構(gòu)材料的焊接性和與之匹配的焊接材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者必須致力于按焊接接頭的特點(diǎn)和所用材料及工藝的要求來設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)焊接工作者必須致力于按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，用最優(yōu)的焊接方法和焊接工藝優(yōu)質(zhì)高效地完成焊接結(jié)構(gòu)的焊接焊接設(shè)備和材料工作者必須致力于提供焊接所需的優(yōu)質(zhì)焊接材料和焊接設(shè)備焊接從業(yè)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)焊接工作者應(yīng)具有焊接冶金和結(jié)構(gòu)、焊接材料、焊接結(jié)構(gòu)力學(xué)和強(qiáng)度、焊接方法和工藝、焊接設(shè)備和控制等多方面較為深廣的知識(shí)和運(yùn)作能力與焊接結(jié)構(gòu)關(guān)系密切的冶金和材料工作、各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作、焊接設(shè)備和材料工作諸方面的技術(shù)和管理人才也應(yīng)具備“焊接科學(xué)與工程”的基本知識(shí)焊接從業(yè)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)焊接科學(xué)與工程第1章材料的連接與焊接第2章化學(xué)能源及其焊接和加工第3章電弧能源及其電弧焊接和加工第4章電阻熱的利用及電渣焊和接觸焊第5章其他能源的焊接教材：《焊接科學(xué)與工程》西南交通大學(xué)出版社焊接科學(xué)與工程第6章焊接時(shí)金屬加熱和焊接規(guī)范的選擇第7章電弧焊冶金過程及焊接材料的選擇第8章焊接接頭組織性能及主要金屬的焊接第9章焊接變形及應(yīng)力第10章焊接接頭的強(qiáng)度計(jì)算第11章焊接接頭和結(jié)構(gòu)斷裂分析謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊1

材料的連接與焊接第一章材料連接與焊接1.1接頭形式與連接方法1.2焊接過程與能源及焊接方法1.3焊接技術(shù)的學(xué)科領(lǐng)域及應(yīng)用1.4材料及焊接接頭性能返回1.1接頭形式與連接方法材料連接是通過適當(dāng)?shù)氖侄?，使兩個(gè)或兩個(gè)以上分離的固態(tài)物體產(chǎn)生形成一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)物理量的傳導(dǎo)。材料連接方法包括機(jī)械連接、焊接和膠接等，其中焊接是金屬連接的最重要方法。1.1.1機(jī)械連接與連接形式螺栓連接——可拆卸和重裝鉚接——可拆卸、不能重裝承載截面?zhèn)髁Α⑦m用搭接接頭1.1.2焊接連接與連接形式可直接連接成各種永久性接頭、不可拆卸常拆裝修理，小空間、多零件——螺栓不常拆卸：大型機(jī)械的機(jī)體和大型部件

鑄件、鍛件大中型工程結(jié)構(gòu)、運(yùn)載工具結(jié)構(gòu)、容器結(jié)構(gòu)焊接件鑄—焊、鍛—焊1.1.2焊接連接與連接形式1.1.3焊接接頭形式在結(jié)構(gòu)圖上的標(biāo)注1.1.4接頭形式與應(yīng)力集中1、應(yīng)力集中2、接頭形式的應(yīng)力集中3、焊接缺陷的應(yīng)力集中4、應(yīng)力集中對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和壽命的影響應(yīng)力集中影響結(jié)構(gòu)的精度、強(qiáng)度和壽命，特別低溫沖擊和疲勞載荷的結(jié)構(gòu)，對(duì)高碳鋼和高強(qiáng)鋼影響更大，對(duì)高速和重載的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和壽命影響突出。焊接結(jié)構(gòu)的斷裂多起于焊縫與母材交界的焊趾應(yīng)力集中處或焊接缺陷應(yīng)力集中處。措施：1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中避免結(jié)構(gòu)和焊接接頭的不連續(xù)性引起的應(yīng)力集中2、選擇焊接性能好的母材、焊接材料、焊接方法和焊接工藝，避免焊接工藝和缺陷引起的應(yīng)力集中因此，只有從焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、選材、焊接工藝多方面進(jìn)行質(zhì)量控制才能確保結(jié)構(gòu)的安全1.1.5焊接結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的比較1、與鉚接及栓接結(jié)構(gòu)比較可節(jié)省金屬材料15-20%無需鉆孔加工和鉚釘及螺栓螺母，節(jié)省加工和材料密封性好減輕結(jié)構(gòu)重量—運(yùn)載裝備多裝快跑，工程結(jié)構(gòu)減輕基礎(chǔ)壓力結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)的自由度大，應(yīng)力集中小；整體性強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量少，脆性整體破壞傾向大可目測(cè)檢測(cè)性低維修難2、與鍛壓和鑄造相比較比鑄鐵節(jié)省材料50-60%，比鑄鋼節(jié)省30%減輕結(jié)構(gòu)重量—運(yùn)載裝備多裝快跑，工程結(jié)構(gòu)減輕基礎(chǔ)壓力節(jié)約固定資產(chǎn)投資減少勞動(dòng)量和制模工作量，縮短生產(chǎn)周期，提高效率降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，環(huán)保節(jié)能1.1.5焊接結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的比較3、混合結(jié)構(gòu)壓型--焊接聯(lián)合結(jié)構(gòu)鍛壓--焊接結(jié)構(gòu)鑄鋼—焊接結(jié)構(gòu)表面復(fù)合結(jié)構(gòu)栓焊--結(jié)構(gòu)金屬—非金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)1.1.5焊接結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的比較材料（同或異）通過原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散形成永久連接的工藝過程—焊接宏觀、微觀連接接頭可是共同熔化結(jié)晶，也可表面緊密接觸，經(jīng)擴(kuò)散、再結(jié)晶等物理化學(xué)過程實(shí)現(xiàn)焊接1.2焊接過程與能源及焊接方法1.2.1焊接過程與焊接方法加熱時(shí)的加熱溫度、加熱對(duì)象、加熱金屬狀態(tài)和連接過程不同1.2.2焊接運(yùn)動(dòng)與焊接方法焊接運(yùn)動(dòng)是由焊接材料送給運(yùn)動(dòng)和熱源與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來完成焊接。手工焊自動(dòng)焊半自動(dòng)焊1.2.3焊接能源與焊接方法1.3焊接技術(shù)的學(xué)科領(lǐng)域及應(yīng)用焊接科學(xué)技術(shù)的發(fā)展依托于物理和能源科學(xué)的發(fā)展，形成了幾十種各具特性的焊接新方法。由于不同焊接熱源作用于不同金屬的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了不同的熱力學(xué)、冶金學(xué)和力學(xué)相互交叉和依存的焊接過程，形成了獨(dú)具特色的焊接物理學(xué)、焊接冶金學(xué)和焊接熱力學(xué)等科學(xué)理論，并由此指導(dǎo)焊接工藝、焊接設(shè)備和焊接結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展，形成了有科學(xué)基礎(chǔ)有廣泛應(yīng)用范圍和發(fā)展前景十分廣闊的焊接科學(xué)與工程。1.3.1焊接能源物理學(xué)與焊接方法焊接能源物理學(xué)包括各種能源的本質(zhì)及其在焊接過程中的作用以及應(yīng)用。焊接能源主要包括：化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱源、光學(xué)能源、電能（電弧和電阻熱）、機(jī)械能。能源加熱最高溫度、集中程度、保護(hù)狀態(tài)影響焊接質(zhì)量和應(yīng)用范圍。是選用、發(fā)展和研究焊接工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)。1.3.2焊接冶金學(xué)與材料焊接熔化焊過程的熔池的凝固結(jié)晶相當(dāng)于化學(xué)冶金過程（鑄造）相鄰的區(qū)域材料被加熱到不同溫度以不同速度冷卻相當(dāng)于物理冶金過程（熱處理）在壓力焊時(shí)是加熱到材料塑性狀態(tài)加以壓力產(chǎn)生塑性變形再結(jié)晶，相當(dāng)于力學(xué)冶金過程（壓力加工）是各種材料焊接性能研究、焊接材料選擇、焊接方法及工藝選擇和相應(yīng)焊接參數(shù)選擇的基礎(chǔ)1.3.3焊接力學(xué)與焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加熱區(qū)域小，溫度梯度大，加熱速度、最高溫度和冷卻速度不均，致使接頭區(qū)域產(chǎn)生大（殘余）變形和（殘余）應(yīng)力，其峰值可能達(dá)到屈服極限，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。接頭形式和焊接缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度焊接力學(xué)是焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和控制基礎(chǔ)1.3.4焊接控制學(xué)與焊接工程控制焊接能源的控制：對(duì)焊接能源的性能和特性的控制，焊接參數(shù)的控制焊接設(shè)備工程控制：焊接過程執(zhí)行和協(xié)調(diào)的控制焊接過程的自動(dòng)控制：焊接過程穩(wěn)定性和變化規(guī)律的自適應(yīng)控制焊接系統(tǒng)控制：整個(gè)焊接系統(tǒng)的綜合和集中控制1.3焊接技術(shù)的學(xué)科領(lǐng)域及應(yīng)用1.3.5焊接與再制造過程實(shí)現(xiàn)耐磨、耐沖刷、耐蝕、耐熱、隔熱、導(dǎo)電、絕緣等特殊功能1.3.6焊接技術(shù)的發(fā)展

焊接新能源及其方法設(shè)備的應(yīng)用高能密度等離子、電子束和激光；低耗能摩擦和攪拌摩擦焊接高效化和智能化焊接過程的計(jì)算機(jī)模擬和仿真最優(yōu)化技術(shù)焊接結(jié)構(gòu)和機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，焊接接頭品質(zhì)及焊接材料選擇，焊接工藝方法、過程及其參數(shù)，焊接自動(dòng)化方案及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工廠及車間布置，生產(chǎn)計(jì)劃、材料庫(kù)存及運(yùn)輸，焊接材料配方設(shè)計(jì)5.焊接專家系統(tǒng)謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊2

化學(xué)能源及其焊接和加工第二章化學(xué)能源及其焊接和加工2.1氣焊和火焰加工熱源及其應(yīng)用2.2氫氣能源及其焊接與切割2.3鋁熱源2.1氣焊和火焰加工熱源及其應(yīng)用特點(diǎn)：氣體的火焰作為熱源燃料：乙炔、氫氣、石油蒸汽、天然氣、其它燃?xì)庾畛Ｓ茫阂胰病紵幕鹧鏌崃孔罴?、溫度最高，適用于作焊接熱源助燃?xì)怏w：氧氣2.1.1火焰熱源所用氣體1、乙炔(C2H2)由瓶裝乙炔通過降壓壓力表,再通過阻火器(防止回火)供給焊槍或割槍作為燃?xì)?其肩部設(shè)有易熔栓,溫度在106度熔化,乙炔緩慢溢出而避免爆炸.瓶裝乙炔優(yōu)點(diǎn):方便、安全、節(jié)約電石和水、無廢渣處理之憂。容積40L、瓶體白色、“乙炔”紅漆2.1.1火焰熱源所用氣體2、氧氣焊接中的助燃?xì)怏w，由氧氣瓶通過降壓壓力表供給焊槍或割槍作助燃劑，在氣割中還分出一路作切割氧。容積40L、瓶體天藍(lán)、“氧”黑漆2.1.1火焰熱源所用氣體3、其它氣體氧-丙烷、氧-甲烷、氫-氧、石油氣、汽油蒸汽。2.1.1火焰熱源所用氣體4、氣體量的計(jì)算氣體的壓力P與體積V成反比，P1/P2=V2/V1，即P1V1=P2V2，氧氣瓶一般容量是40L，以15MPa的壓力將氧氣壓入瓶?jī)?nèi)，這時(shí)瓶?jī)?nèi)折合一個(gè)大氣壓時(shí)的氧量為V1=P2V2/P1=15×40×10=6000L2.1.2氧-乙炔火焰熱源氧-乙炔氣體混合后，點(diǎn)火劇烈燃燒為火焰，反應(yīng)如下：2.1.2氧-乙炔火焰熱源氧和乙炔的比例一般在1-1.2之間，為中性焰（標(biāo)準(zhǔn)焰），這時(shí)火焰高溫區(qū)為還原性氣氛可防止氧化，外焰可起隔絕空氣起保護(hù)作用。小于1時(shí)為碳化焰，火焰長(zhǎng)而軟，出現(xiàn)黑煙，焊接時(shí)金屬易增碳，降低焊縫質(zhì)量，很少使用。大于1.2時(shí)為氧化焰，火焰短，氧富余，氧化金屬，焊縫性能降低，一般不用。可用焊槍上的閥門調(diào)節(jié)氧和乙炔比例來獲得所需的火焰性質(zhì)。2.1.2氧-乙炔火焰熱源切割火焰切割是高溫氧化過程，即要用中性火焰來加熱金屬到達(dá)高溫后，立即要用放出的切割氧使高溫金屬氧化，因此火焰中多了一個(gè)高壓切割氧，氧與鐵反應(yīng)生成氧化鐵，同時(shí)放出大量的熱量，加熱待切金屬，以不斷繼續(xù)切割。高壓氧的另一個(gè)作用是吹去氧化物。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用氧-乙炔火焰是焊接及火焰加工最常用的熱源，可用于氣焊、加壓氣焊、火焰粉末噴涂、火焰熔絲噴涂于氣割，是應(yīng)用最廣的火焰加工工藝。其設(shè)備及供氣系統(tǒng)相同，不同的是工具具有一定的區(qū)別。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用1、氣焊用火焰還原區(qū)的高溫高熱量加熱焊接部位和焊絲到熔化狀態(tài)形成熔池，共同凝固結(jié)晶成為焊縫。氣焊生產(chǎn)效率低，焊接熱影響區(qū)寬，焊接變形大，故大多由手工電弧焊代替，但在一些薄工件或低熔點(diǎn)金屬焊接中由于有火焰的保護(hù)，故能用光焊絲焊接，同時(shí)不用電源，便于在一些無電區(qū)域焊接；另，集清理、預(yù)熱和焊接設(shè)備為一體，便于焊修工作，目前應(yīng)用仍較多。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用2、火焰釬焊把被焊金屬用火焰加熱到非熔化狀態(tài)，將較低熔點(diǎn)的焊料熔化填入到焊接部位，依靠潤(rùn)濕和毛細(xì)管作用吸附在母材上，通過相互擴(kuò)散作用達(dá)到冶金結(jié)合。結(jié)合強(qiáng)度低，只適用于搭接。焊前要清除工件表面氧化膜，還要添加焊劑以除去釬焊過程中的氧化膜，增加潤(rùn)濕和毛細(xì)管作用而提高結(jié)合強(qiáng)度。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用3、氣壓焊對(duì)焊接部位同時(shí)加熱到表面熔化狀態(tài)或塑性狀態(tài)（不添加焊接材料），然后加以壓力使其焊接處冶金結(jié)合。要用形狀與工件接頭處形狀相適應(yīng)的多火焰炬來對(duì)該處同時(shí)加熱，另外還需要加壓設(shè)備來完成加以過程。氣壓焊是鋼軌焊接的一種重要方法。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用4、火焰粉末噴涂火焰粉末噴涂用的焊槍與氣焊基本相同，只是外加一送粉斗，將合金粉末通過重力和槍內(nèi)低壓區(qū)的吸力送入噴槍，在火焰中熔化或軟化，利用火焰氣流噴到并嵌入溫度相當(dāng)?shù)偷臋C(jī)體形成機(jī)械結(jié)合。如噴涂后停止加粉用火焰加熱重熔，由于基體表面溫度的提高，通過共同結(jié)晶或原子擴(kuò)散也可達(dá)到冶金結(jié)合，這時(shí)改稱為噴焊或重熔。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用5、火焰絲噴涂火焰絲噴涂與火焰粉末噴涂不同的是將噴絲在火焰中熔化，同時(shí)通過壓縮空氣使熔滴粒化噴到并嵌入溫度相當(dāng)?shù)偷幕w形成機(jī)械結(jié)合。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用6、氣割用氧-乙炔火焰先將金屬預(yù)熱到高溫，然后通入氧氣使其劇烈氧化并吹去氧化物。氣割原理是一個(gè)氧化過程1）要求金屬在氧內(nèi)的燃點(diǎn)低于熔點(diǎn)，否則形成熔割使切口凹凸不平，質(zhì)量很差。鑄鐵一般不用氣割。2）金屬所形成的氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬，且流動(dòng)性好，否則難以切割，如高合金鋼。3）金屬燃燒時(shí)所放出的熱量越大導(dǎo)熱性越差，越易切割。有色金屬導(dǎo)熱性高，熔點(diǎn)低，燃燒生成熱少，有的易生成高熔點(diǎn)氧化物，故難以切割。2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的設(shè)備、工具系統(tǒng)及其應(yīng)用7、氧溶劑切割和氧氣切割氧溶劑切割——用一管狀送粉器裝富鐵鐵粉，當(dāng)其進(jìn)入切割氧通道時(shí)迅速氧化生熱作為外加熱量提高溫度，也可加入一些降低氧化物熔點(diǎn)的溶劑以利于排渣。氧氣切割——待切金屬加熱至高溫后，立即通氧開始切割。8、其他火焰加工焊接修復(fù)中，現(xiàn)場(chǎng)焊接的表面清理、缺欠挖割、焊前預(yù)熱、焊后正火及表面淬火處理等2.1.4氧-乙炔氣體火焰所用工具及設(shè)備1、調(diào)壓器2、焊槍3、割炬4、切割機(jī)5、數(shù)控切割機(jī)2.2氫氣能源及其焊接與切割2.2.1氫原子焊氫原子焊是一種早期應(yīng)用的氣電聯(lián)合焊接，有的地方將其歸為化學(xué)焊。其方法是將氫氣通入一兩鎢極間的電弧中，氫分子到電弧焊分解為[H]吸熱，遇到冷金屬聚合為H2放熱焊接。電弧高溫下：H2=2[H]-Q（吸熱）金屬低溫下：2[H]=H2+Q（放熱）外層氣流：2H2+O2=2H2O+Q（保護(hù)層）特點(diǎn)：熱能充分利用，溫度高達(dá)5540度，熱源獨(dú)立，可熔化高熔點(diǎn)金屬。2.2.2水蒸氣保護(hù)焊2.2.3氫-氧焰焊接及加工原料為水，生成物為水蒸氣，無CO和CO2氣體的排放，是一種節(jié)能又環(huán)保的加熱能源。氫-氧的發(fā)熱量和加熱溫度比氧-乙炔焰低，但耗氧比低，安全性好，用于低熔點(diǎn)金屬焊接、釬焊、塑料焊接、噴涂，特別是切割、預(yù)熱、清理、預(yù)熱熱處理有良好的效果。2.3鋁熱焊鋁熱焊是用金屬氧化物與鋁粉的化學(xué)反應(yīng)所放出熱，加熱待焊接頭到熔化狀態(tài)，使熔化的填充金屬與熔化的母材共同結(jié)晶為一整體焊接接頭。按熱源分屬化學(xué)焊按焊接過程分屬熔化焊原理：氧對(duì)鋁的親和力遠(yuǎn)大于鐵、銅、鎳、鉻和錳等元素，用鋁還原金屬氧化物，放出熱量，加熱焊接部位至熔化狀態(tài)，以還原出的金屬作為填充金屬與熔化的母材共同結(jié)晶。2.3鋁熱焊2.3鋁熱焊鋁熱焊的化學(xué)反應(yīng)，由引燃劑引燃，所產(chǎn)生的熱量足以將附近的鋁熱焊劑引燃（約1204度）并立即起化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)是非爆炸性的，約不到一分鐘即可完成。2.3鋁熱焊鋁熱焊過程及應(yīng)用鋁熱焊實(shí)質(zhì)上是用液體成型（鑄造）的方法進(jìn)行焊接。不同的是，不是用加熱爐來熔化金屬和完成冶金過程，然后注入鋼水包再澆注到型框中凝固成型，而是在坩堝內(nèi)的鋁熱劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的金屬盒熔渣立即注入要焊部位的型框中凝固成型。2.3鋁熱焊鋁熱焊材料鋁熱焊劑配比的基本組成是三份氧化鐵皮和一份鋁制成細(xì)顆粒狀。用Mg或過氧化物和鉻酸鹽組成的引火劑引燃即起化學(xué)反應(yīng)。1kg的鋁熱劑的生成物為0.524kg的鐵和0.476kg的熔渣。為增加焊縫金屬量，常加鋼屑2.3鋁熱焊鋁熱焊材料有時(shí)也要加入其它一些元素：Mn——提高強(qiáng)韌性和去S、P以凈化金屬提高韌性Cr、Mo、V——提高強(qiáng)度Ni——提高低溫韌性Nb、Ti、RE——一種或幾種，細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)韌性2.3鋁熱焊焊縫及型框尺寸的確定鋁熱焊的焊縫及模型必須匹配謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊3

電弧能源及其電弧焊接和加工第三章電弧能源及其電弧焊接和加工3.1焊接電弧物理3.2焊接電源及其特性3.3電弧切割和焊接方法3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.5熔化極氣保護(hù)焊3.6藥芯焊絲焊3.7等離子弧及其應(yīng)用3.1焊接電弧物理3.1.1電弧物理基礎(chǔ)物質(zhì)分子

原子質(zhì)子+電子1.電子發(fā)射電場(chǎng)發(fā)射(庫(kù)倫力)、熱發(fā)射(加速電子運(yùn)動(dòng)速度)、光發(fā)射(輻射)。電子發(fā)射需要一定能量——逸出功Uw3.1.1電弧物理基礎(chǔ)2.氣體電離氣體受到電場(chǎng)、熱能或輻射的作用，就會(huì)使中性氣體原子中的電子獲得足夠的能量，以克服原子核對(duì)它的引力而成為自由電子，同時(shí)中性的原子或分子由于失去了帶負(fù)電荷的電子而變成帶正電荷的正離子。這種使氣體分子或原子釋放電子形成正離子的過程叫做氣體電離。3.1.1電弧物理基礎(chǔ)2.氣體電離氣體電離、場(chǎng)致電離、熱致電離、光致電離不導(dǎo)電的氣流導(dǎo)電的弧柱氣流（伏安特性）自持放電區(qū)：暗放電區(qū)、輝光放電區(qū)、電弧放電區(qū)構(gòu)造和電壓分布?xì)怏w電離需一定能量激勵(lì)電壓電離電壓3.1.1電弧物理基礎(chǔ)3、電弧結(jié)構(gòu)及能量傳遞陰極區(qū)、弧柱區(qū)、陽(yáng)極區(qū)4、最小電壓原理電弧（導(dǎo)電氣體），斷面和大小可變，但當(dāng)電流和周圍條件（氣體成分、溫度和壓力）一定時(shí)，電弧各區(qū)具有相應(yīng)大小的斷面，以保持最小電壓——最小電壓原理。意味著當(dāng)電流和周圍條件不變時(shí)，電弧有自動(dòng)保持散熱最小和電場(chǎng)強(qiáng)度最低的功能。3.1.2焊接電弧的產(chǎn)生、維持和極性1、焊接電弧的產(chǎn)生與維持電極短路——拉開引弧——維持電弧3.1.2焊接電弧的產(chǎn)生、維持和極性2、電弧的極性陽(yáng)極較陰極多了電子沖擊產(chǎn)生的熱量，所以熱量較多、溫度較高。一般工件較大，接于陽(yáng)極——正聯(lián)或正極性薄板、鑄鐵、有色合金等需要熱量少的工件，接于陰極——反聯(lián)、反極性3.1.2焊接電弧的產(chǎn)生、維持和極性3、電弧的特性下降特性負(fù)載不同，特性不同——上升特性、平特性3.1.3電弧偏吹1、電弧偏吹原因2、電弧偏吹預(yù)防3、電流性質(zhì)對(duì)電弧偏吹和穩(wěn)定性的影響4、電磁作用對(duì)熔滴輸送的影響3.2焊接電源及其特性3.2.1焊接電源特性焊接電源必須與電弧特性相匹配手工電弧焊、埋弧半自動(dòng)焊為下降特性電渣焊和電阻焊為電阻負(fù)載，電源為平特性細(xì)絲及二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊由于電弧后蹺特性，故也用平特性電源3.2.1焊接電源特性1、焊接電源下降特性2、弧長(zhǎng)對(duì)焊接電流和電壓的影響3、焊機(jī)的調(diào)整特性4、焊接電源的動(dòng)特性3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理1、旋轉(zhuǎn)直流電焊機(jī)3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理2、交流焊接變壓器3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理3、硅整流和可控硅直流焊機(jī)3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理4、逆變直流焊機(jī)3.2.3焊接電源型式表示3.3電弧切割和焊接方法3.3.1手工電弧切割和焊接方法電弧切割(a)、不熔電極焊接(b)、藥皮焊條焊(c)藥皮焊填絲焊(d)、附加焊絲焊(e)、同極多條焊(f)3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊1、埋弧自動(dòng)電弧焊接方法焊絲由送絲機(jī)構(gòu)連續(xù)送進(jìn)或與工件接觸回抽引弧熔化焊絲和工件形成熔池，在焊劑下凝固結(jié)晶。雙絲焊要用兩套送絲機(jī)構(gòu)，兩臺(tái)獨(dú)立焊接電源或三相焊接電源。3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊2、埋弧自動(dòng)電弧堆焊方法串聯(lián)獨(dú)立電弧焊（a母材熔化量少）、多絲焊和帶極焊（b和c，增加焊縫寬度和充分利用電弧熱，提高生產(chǎn)率），粉末埋弧焊（d調(diào)整合金成分）3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊3、埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)生產(chǎn)率高：焊接電流比手工電弧焊時(shí)大得多，可以高達(dá)1000A，一次熔深大，焊接速度大，且焊接過程可連續(xù)進(jìn)行，無需頻繁更換焊條，因此生產(chǎn)率比手工電弧焊高5～20倍。

焊縫質(zhì)量好：熔渣對(duì)熔化金屬的保護(hù)嚴(yán)密，冶金反應(yīng)較徹底，且焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。節(jié)省焊接材料和電能焊接變形?。簾崃考?，速度快，熱影響區(qū)小，變形小。勞動(dòng)條件好：焊接時(shí)沒有弧光輻射，焊接煙塵小，焊接過程自動(dòng)進(jìn)行。缺點(diǎn)：埋弧自動(dòng)焊一般只適用于水平位置的長(zhǎng)直焊縫和直徑250mm以上的環(huán)形焊縫，焊接的鋼板厚度一般在6～60mm；不適合薄板和曲線焊接；適焊材料局限于鋼、鎳基合金、銅合金等，不能焊接鋁、鈦等活潑金屬及其合金。3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊4、細(xì)絲埋弧焊熔化系數(shù)K大；不同焊接方法和材料其熔化系數(shù)不同；電流可調(diào)范圍大；節(jié)能效果顯著；可減少熱裂紋傾向；可改善溫度場(chǎng)和熱循環(huán)，改善接頭組織性能。3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.1鎢極氬弧焊工藝及應(yīng)用手工鎢極氬弧焊

薄板合金鋼、厚板坡口對(duì)接的打底焊、合金堆焊、方便靈活自動(dòng)鎢極氬弧焊把焊槍固定在小車上自動(dòng)行走，同時(shí)用送絲機(jī)送絲到氬弧中熔化焊接或堆焊；也可讓焊槍和送絲機(jī)固定由工件移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，完成焊接自動(dòng)熱絲鎢極氬弧焊高效焊接方法，與自動(dòng)鎢極氬弧焊不同的是將送入焊絲在進(jìn)入電弧前先通電預(yù)熱再送到氬弧中熔化焊接或堆焊3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.2鎢極氬弧焊設(shè)備3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.2鎢極氬弧焊設(shè)備鎢極接負(fù)極減少鎢極熱量取氧化膜能力差鎢極熱量高易燒損能去氧化膜峰值與基值電流交替，控制母材熱量，熔池的攪拌作用強(qiáng)，熔合和焊縫成型好需要引弧、穩(wěn)弧消除直流分量能去氧化膜高頻引弧后無需穩(wěn)弧和消除直流分量能去氧化膜3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.3鎢極氬弧焊特點(diǎn)惰性氣體，保護(hù)效果佳。電弧熱量集中，溫度高，電弧穩(wěn)定性好。氬弧焊熱量集中，從噴嘴中噴出的氬氣有冷卻作用，因此焊縫熱影響區(qū)窄，焊件變形小。用氬氣保護(hù)無熔渣，提高了工作效率，而且焊縫成形美觀，質(zhì)量好。氬弧焊明弧操作，熔池可觀性好可用于焊接不銹鋼、鋁、銅等有色金屬及合金鋼。氬弧焊成本高；而且氬氣電離勢(shì)高，引弧困難；氬弧焊產(chǎn)生紫外線強(qiáng)度高于手工焊條電弧焊5—30倍；另外，鎢極有一定放射性，對(duì)焊工也有一定的危害。3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.1分類及用途熔化極氣保護(hù)焊的熔滴過渡形式分為短路過渡和自由飛行過渡，自由飛行過渡又分為滴狀過渡和噴射過渡，其過渡形式與電流大小和保護(hù)氣體有關(guān)，一般在小電流時(shí)為短路過渡，大電流時(shí)大多為噴射過渡。當(dāng)使用脈沖電流焊接時(shí)形成脈沖過渡，可使在較小的平均電流下得到相當(dāng)穩(wěn)定的焊接過程，適宜全位置焊接和薄板焊接。在厚板焊接時(shí)，脈沖過渡可使用3mm以上的焊絲和500A以上的電流焊接，適宜MAG和CO2焊各類鋼材，還適宜MIG焊不銹鋼、高合金鋼、鋁合金及銅合金。0.5-2mm小直徑小電流焊接一般用于半自動(dòng)焊大直徑大電流焊接只用于自動(dòng)焊。3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.1分類及用途3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.2 熔化極氣保護(hù)焊設(shè)備一）、熔化極氬弧焊的工藝特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)1)適用范圍廣MIG焊可焊接鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金以及不銹鋼的焊接，MAG焊可焊接低碳鋼，焊接薄板又可焊接中等厚度和大厚度的板材。

2)生產(chǎn)率較高、焊接變形小使用焊絲作電極，允許使用的電流密度較高，因此熔深大，熔敷速度快；生產(chǎn)率比TIG焊高，厚大焊件變形比TIG焊小。

3)焊接過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化熔化極氬弧焊的電弧是明弧，焊接過程參數(shù)穩(wěn)定，易于檢測(cè)及控制，因此容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。3.5.3熔化極氬弧焊4）對(duì)氧化膜不敏感 熔化極氬弧焊一般采用直流反接，焊接鋁及鋁合金時(shí)具有很強(qiáng)的陰極霧化作用，因此焊前幾乎無需去除氧化膜。

二）、熔化極惰性氣體保護(hù)焊的應(yīng)用 可用于焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金等?？捎糜谄胶浮M焊、立焊及全位置焊接，焊接厚度最薄為1mm，最大厚度不受限制。3.5.3熔化極氬弧焊新工藝——要素復(fù)合焊3.5.3熔化極氬弧焊高效雙絲MIG焊3.5.3熔化極氬弧焊3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.4 CO2氣體保護(hù)焊（一） 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊有如下工藝優(yōu)點(diǎn)：

1、焊接成本低

CO2氣體及CO2焊焊絲價(jià)格便宜，焊接能耗低，因此，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的使用成本很低，只有埋弧焊及手工電弧焊的30%

50%；

2、焊縫質(zhì)量好 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊抗銹能力強(qiáng)，對(duì)油污不敏感，焊縫含氫量低，抗裂性能好；3、生產(chǎn)效率高 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的電弧集中，熔透能力強(qiáng)，熔敷速度快，且焊后無需進(jìn)行清渣處理，因此生產(chǎn)效率高；半自動(dòng)二氧化碳焊的效率比手工電弧焊高1

2倍，自動(dòng)二氧化碳焊比手工電弧焊高2

5倍4、適用范圍廣 適用于各種位置的焊接，而且既可用于薄板的焊接又可用于厚板的焊接；5、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 二氧化碳焊是明弧焊，便于監(jiān)視及控制，而且焊后無需清渣，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過程機(jī)械化及自動(dòng)化3.5.4CO2氣體保護(hù)焊（二） 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊有如下缺點(diǎn)：1、焊縫成形較粗糙，飛濺較大。2、勞動(dòng)條件較差 二氧化碳焊弧光強(qiáng)度及紫外線強(qiáng)度分別為手工電弧焊的2

3倍和20

40倍，而且操作環(huán)境中CO2的含量較大，對(duì)工人的健康不利。二氧化碳焊主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼。此外，還用于耐磨零件的堆焊、鑄鋼件的補(bǔ)焊以及電鉚焊等方面。目前，這種方法已廣泛用于機(jī)車車輛、汽車、摩托車、船舶、煤礦機(jī)械及鍋爐制造行業(yè)中。

二氧化碳焊主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼。此外，還用于耐磨零件的堆焊、鑄鋼件的補(bǔ)焊以及電鉚焊等方面。目前，這種方法已廣泛用于機(jī)車車輛、汽車、摩托車、船舶、煤礦機(jī)械及鍋爐制造行業(yè)中。3.5.4CO2氣體保護(hù)焊二氧化碳焊的冶金特點(diǎn)（一）二氧化碳電弧的氧化性 在電弧熱量作用下，二氧化碳發(fā)生分解，放出氧氣：

2CO22CO+O2

氧氣又進(jìn)一步分解為氧原子：

O22O因此，二氧化碳電弧具有很強(qiáng)的氧化性，使鐵及合金元素（Si、Mn、Cr、Ni、Ti、C等）發(fā)生氧化。1、氧化反應(yīng)的不利后果：1）合金元素大量燒損；2）C與O反應(yīng)，生成CO氣體，易于導(dǎo)致氣孔。2、措施：必須采用必要的措施進(jìn)行脫氧 在焊絲中加入適量的脫氧劑，脫氧劑與O的親和力比Fe及C強(qiáng)，因此可阻止Fe、C等與O發(fā)生不利的反應(yīng)。脫氧劑在完成脫氧任務(wù)之余，所剩余的量作為合金元素留在焊縫中，起著提高焊縫機(jī)械性能的作用。 二氧化碳焊絲一般采用Si、Mn聯(lián)合脫氧，有些焊絲中還加少量的Ti。（二）二氧化碳焊的氣孔問題

1 一氧化碳?xì)饪?一氧化碳?xì)饪桩a(chǎn)生的主要原因是以下反應(yīng)：

FeO+C=Fe+CO 反應(yīng)通常發(fā)生于熔池尾部，此處的液態(tài)金屬溫度接近結(jié)晶溫度，反應(yīng)很強(qiáng)烈且CO沒有時(shí)間析出，因此，CO易殘留于熔池中形成氣孔。只要選擇的焊絲正確，焊絲中的脫氧元素就會(huì)抑制FeO生成，產(chǎn)生CO氣孔的可能性很小。二氧化碳焊的冶金特點(diǎn)

2氫氣孔 二氧化碳電弧中有大量的氧原子，氧原子可與焊接區(qū)的氫結(jié)合成不溶于熔池的羥基，因此二氧化碳焊對(duì)氫氣孔不敏感。只要是二氧化碳?xì)怏w中的水分含量不超過規(guī)定值，工件及焊絲上的鐵銹及油污不很嚴(yán)重，一般不會(huì)產(chǎn)生氫氣孔。3 氮?dú)饪?這是二氧化碳焊焊縫中出現(xiàn)幾率最大的一種氣孔。這種氣孔主要是由侵入焊接區(qū)的空氣引起的。只要保證良好的保護(hù)效果，這種氣孔一般也不會(huì)產(chǎn)生。二氧化碳焊的冶金特點(diǎn)

3.5熔化極氣保護(hù)焊3、CO2氣保護(hù)焊的飛濺CO2氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)是氣孔傾向大，飛濺大，成形不良不同控制方法飛濺率不同，依此為：一般連續(xù)送絲焊脈動(dòng)送絲控制波形控制法富氬CO2氣保護(hù)焊聯(lián)合控制（脈動(dòng)、波形）3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.5 混合氣體保護(hù)焊

為了提高二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的焊接質(zhì)量，特別是焊接質(zhì)量要求很高的重要結(jié)構(gòu)更需采用加80%氬氣的富氬混合氣體保護(hù)焊。采用混合氣體保護(hù)焊可改善保護(hù)，提高臨界電流，減少飛濺和改善成形（噴射過渡指向性好，保護(hù)性好，因而飛濺小和成形好）?；旌蠚怏w可以用氣體配比器按一定混合輸入，現(xiàn)在也有瓶裝混合氣體供應(yīng)。3.6藥芯焊絲焊3.6.1 藥芯焊絲焊接的實(shí)質(zhì)以很薄的低碳鋼皮內(nèi)包焊藥，使焊接時(shí)外皮導(dǎo)電進(jìn)行半自動(dòng)焊或自動(dòng)焊，可內(nèi)包不同藥芯焊接不同金屬，可用作CO2氣體保護(hù)焊和混合氣體保護(hù)焊，也可作藥芯產(chǎn)生氣體的自保護(hù)焊，還可作添加焊劑的埋弧焊。

3.6藥芯焊絲焊3.6.2 藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)易于焊接各種鋼材和焊接堆焊熔敷率高：圖3-28熔深大：圓周導(dǎo)電燃弧，穿透力強(qiáng)工藝性能好：電弧穩(wěn)定、飛濺小、成形好、脫渣性好力學(xué)性能好：易與母材匹配，可大范圍調(diào)整熱輸入，尤其高強(qiáng)鋼生產(chǎn)效率高、節(jié)能節(jié)材：圖3-29、3-30綜合成本低3.6藥芯焊絲焊3.6.3 自保護(hù)藥芯焊絲焊接焊藥主要成分為淀粉、纖維等氫氧化合物，加熱分解后釋放出H2、H2O、CO和CO2等氣體。不用外加氣體而用本分焊藥分解的氣體作保護(hù)，除有藥芯焊絲的優(yōu)點(diǎn)外，不用氣體供應(yīng)和相應(yīng)設(shè)備，同時(shí)抗風(fēng)能力強(qiáng)，特別適用于工程建設(shè)中的野外焊接和全位置焊接。用雙層自保護(hù)藥芯焊絲能達(dá)到更好的效果。3.7電弧螺柱（栓、釘）焊電弧螺柱焊實(shí)際上就是一個(gè)桿與板或其他型材的電弧壓力焊過程。整個(gè)焊接循環(huán)包括：準(zhǔn)備、提起引弧、電弧熔化金屬形成熔池、壓下擠出熔池的熔化金屬、停壓、斷電、形成焊縫、冷卻結(jié)晶主要應(yīng)用于車體、船體及箱體結(jié)構(gòu)；鍋爐和石化行業(yè)；橋梁建設(shè)；高層建筑及其他工業(yè)級(jí)水工建筑工程3.8電弧熱噴涂電弧作為熱源可進(jìn)行電弧熱噴涂，一般只用于絲噴涂與火焰噴涂相比：粒子速度快，結(jié)合強(qiáng)度較高，孔隙率較低，生產(chǎn)率高，但設(shè)備昂貴，噴槍較重，噪聲較大，人工操作環(huán)境較差。等離子弧等離子弧是如何形成的？鎢極縮入噴嘴內(nèi)，在水冷噴嘴中通以一定壓力和流量的離子氣，強(qiáng)迫電弧通過噴嘴，以形成高溫、高能量密度的等離子弧。等離子弧是一種通過外部拘束使自由電弧的弧柱被強(qiáng)烈壓縮所形成的電弧。3.9.1等離子弧的形成及其特性3.9等離子弧焊接與切割等離子弧形成原理機(jī)械壓縮：電弧通過水冷噴嘴，使電弧集中，提高了能量密度和溫度熱壓縮：通過水冷筒噴嘴和冷氣流，使弧柱導(dǎo)電截面進(jìn)一步縮小磁壓縮：弧柱是一個(gè)導(dǎo)電氣流，周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)使弧柱向心收縮，使弧柱導(dǎo)電截面進(jìn)一步縮小，電流密度越大，其收縮作用越強(qiáng)1)溫度高、能量密度大1-24000~50000K2-18000~24000K3-14000~18000K4-10000~14000KGTAW：200A15VPAW：200A30V(壓縮孔徑：2.4mm)普通鎢極氬弧的最高溫度為10000~24000K，能量密度在104w/cm2以下。等離子弧的最高溫度可達(dá)24000~50000K，能量密度可達(dá)105~l08w/cm2。等離子弧的特點(diǎn)2)等離子弧的挺度好、沖力大壓縮的等離子弧，其形態(tài)近似于圓柱形，焰流速度大，可達(dá)300m/s以上，因此挺度和指向性明顯提高。噴射有力，其熔透能力強(qiáng)。當(dāng)弧長(zhǎng)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，母材的加熱面積不會(huì)發(fā)生明顯變化。一般的鎢極氬弧焊，電流在10A以下時(shí)，很難穩(wěn)定。而采用微束等離子弧，當(dāng)電流小至0.1A時(shí)，等離子弧仍可穩(wěn)定燃燒。這些特性在用小電流焊接極薄焊件時(shí)特別有利。3)等離子弧的穩(wěn)定性好等離子弧的電離度較鎢極氬弧更高，因此穩(wěn)定性好。外界氣流和磁場(chǎng)對(duì)等離子弧的影響較小，不易發(fā)生電弧偏吹和漂移現(xiàn)象。等離子弧的類型及應(yīng)用

按電源聯(lián)接方式和形成等離子弧的過程不同，等離子弧可分為非轉(zhuǎn)移型、轉(zhuǎn)移型和混合型三種類型。電源接于鎢極和噴嘴之間，電弧是在鎢極與噴嘴孔壁之間燃燒的，在離子氣流壓送下，弧焰從噴嘴中噴出，形成等離子焰。1)非轉(zhuǎn)移型等離子弧溫度、能量密度較其他等離子弧低，噴嘴受熱較多。非轉(zhuǎn)移弧主要在等離子弧噴涂、焊接和切割較薄的金屬及非金屬時(shí)采用。特點(diǎn)：工件本身不通電，被間接加熱。因此熱的有效利用率不高，約10%~20%。應(yīng)用：2)轉(zhuǎn)移型等離子弧引導(dǎo)?。ㄕT導(dǎo)弧）：先在鎢極與噴嘴（噴嘴接正極）之間引燃電流較小的等離子弧，為工件和電極之間提供足夠的電離度。主?。航油ㄦu極和工件之間的電路，使該電弧轉(zhuǎn)移到鎢極與工件之間直接燃燒。鎢極接電源的負(fù)極、焊件接電源的正極，等離子弧燃燒于鎢極與焊件之間。主弧穩(wěn)定燃燒后，自動(dòng)切斷維弧電源采用轉(zhuǎn)移弧工作時(shí)，等離子弧溫度高、能量密度大，焊件上獲得的熱量多，熱的有效利用率高，達(dá)60%~75％。常用于金屬材料的等離子弧切割、等離子弧焊接和等離子弧堆焊和噴涂等工藝方法中。特點(diǎn)：應(yīng)用：2)轉(zhuǎn)移型等離子弧3)聯(lián)合型（混合型）非轉(zhuǎn)移弧（維?。┰诠ぷ髦衅鹧a(bǔ)充加熱和穩(wěn)定電弧作用；非轉(zhuǎn)移型等離子弧和轉(zhuǎn)移型等離子弧在工作過程中同時(shí)存在。轉(zhuǎn)移?。ㄖ骰。┲饕糜诤附訒r(shí)加熱焊件和填充金屬。聯(lián)合型等離子弧穩(wěn)定性好，電流很小時(shí)也能保持電弧穩(wěn)定，主要用于小電流（微束）等離子弧焊接和粉末堆焊等工藝方法中。特點(diǎn)及應(yīng)用：3.9.2等離子弧焊接（PAW）等離子弧焊是借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法。按焊縫成形原理，等離子弧焊有下列三種基本方法：其他類型：脈沖等離子弧焊、交流等離子弧焊、變極性等離子弧焊等。穿孔型等離子弧焊熔透型等離子弧焊微束等離子弧焊等離子弧焊的基本方法及應(yīng)用1)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）該焊法可實(shí)現(xiàn)一定厚度范圍內(nèi)的金屬單面焊雙面成形。利用等離子弧能量密度大和等離子流吹力大的特點(diǎn)，將工件完全熔透，并在熔池上產(chǎn)生一個(gè)貫穿焊件的小孔。等離子弧通過小孔從背面噴出，被熔化的金屬在電弧吹力、液體金屬重力和表面張力相互作用下保持平衡。焊接過程：

隨著焊槍前移，小孔也跟隨前移，熔化金屬因表面張力作用而依附在等離子弧周圍的固體金屬壁面上，并且由于電弧的作用不斷地沿著小孔周圍向后推動(dòng)，隨即填滿原先的小孔而凝結(jié)成均勻的焊縫。這種過程稱小孔效應(yīng)。1)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）

采用穿透型焊接法時(shí)，要保證焊件完全熔透且正反面都能成形，關(guān)鍵在于能否形成穿透性的小孔，并精確控制小孔尺寸，以保持熔池金屬平衡的要求。小孔效應(yīng)只有在足夠的能量密度條件下才能形成。板厚增加時(shí)所需的能量密度也增加，而等離子弧的能量密度難以再進(jìn)一步提高。因此，穿透型焊接法只能在一定的板厚條件下才能實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵技術(shù)：焊件厚度：1)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）焊件太薄由于小孔不能被液體金屬完全封閉，故不能實(shí)現(xiàn)小孔焊接法。焊件太厚受到等離子弧能量密度的限制，形成小孔困難。會(huì)因熔化金屬多，液體金屬的質(zhì)量大于表面張力的承托能力而流失，不能保持熔池金屬平衡，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)形成小孔空腔而造成切割現(xiàn)象。等離子弧焊（小孔技術(shù)）一次焊透的厚度材料不銹鋼鈦及其合金鎳及其合金低合金鋼低碳鋼銅及其合金焊接厚度范圍（mm）3~8≤12≤62~82~8≈2.51)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）采用較小的焊接電流（30~100A）和較低的離子氣流量，采用混合型等離子弧焊接的方法。2)熔透型等離子弧焊（熔入型焊接法）在焊接過程中不形成小孔效應(yīng)，焊件背面無“尾焰”。液態(tài)金屬熔池在弧柱的下面，靠熔池金屬的熱傳導(dǎo)作用熔透母材，實(shí)現(xiàn)焊透。工藝特點(diǎn)：主要用于薄板（0.5~2.5mm）的焊接。厚板多層焊的第二層及以后各層的焊接。焊件厚度：焊接速度快，焊縫美觀，焊縫質(zhì)量好，成本低，等離子焊接已廣泛運(yùn)用于設(shè)備制造業(yè)中對(duì)各種型式的接頭進(jìn)行焊接、醫(yī)療設(shè)備、真空裝置、薄板加工、波紋管、儀表、傳感器、汽車部件、化工密封件等。應(yīng)用3)微束等離子弧焊焊接電流在30A以下，采用混合型等離子弧。這種方法使用很小的噴嘴孔徑（?0.5~?1.5mm），得到針狀細(xì)小的等離子弧。維弧鎢極與噴嘴之間的形成的非轉(zhuǎn)移等離子弧。其供電電源為維弧電源。維弧電流一般為2~5A，維弧電源的空載電壓一般大于90V，以便引弧。

鎢極與焊件間形成的轉(zhuǎn)移型等離子電弧。

主弧微束等離子焊更是在實(shí)際運(yùn)用中顯露出巨大的優(yōu)勢(shì)，其焊縫質(zhì)量可與激光焊比美。在小電流（小于10A）時(shí)幫助和維持轉(zhuǎn)移弧工作。當(dāng)維弧電流大于2A時(shí)，轉(zhuǎn)移型等離子弧在小至0.1A焊接電流下仍可穩(wěn)定燃燒，因此小電流時(shí)微束等離子弧十分穩(wěn)定。應(yīng)用：維弧的作用3)微束等離子弧焊主要用于焊接厚度1mm以下的超薄、超小、精密的焊件。微束等離子技術(shù)已成功的應(yīng)用于大多數(shù)金屬的焊接，如鋼、不銹鋼、各種合金鋼、銅、鎳、鈦、鉬、鎢、金、鉑、銠、鈀等各種金屬及其合金材料。典型應(yīng)用產(chǎn)品有傳感器膜盒，焊接波紋管，微電機(jī)定子鐵心，電子產(chǎn)品，不銹鋼鍋等。結(jié)構(gòu)厚度：材料種類：典型產(chǎn)品3)微束等離子弧焊4)三種等離子弧焊的基本特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合類別電流范圍/A可焊厚度范圍/mm等離子弧類型焊縫成型方法應(yīng)用場(chǎng)合大電流等離子弧焊100~5003~8轉(zhuǎn)移型小孔法焊接技術(shù)厚度＜8mm的結(jié)構(gòu)中電流等離子弧焊15~1000.5~3聯(lián)合型熔透法薄板結(jié)構(gòu)小電流（微束）等離子弧焊0.1~150.025~0.5聯(lián)合型熔透法超薄金屬零件精密焊接非轉(zhuǎn)移型等離子弧可對(duì)金屬和非金屬工件進(jìn)行噴涂?？蓢娡拷饘偻繉樱部蓢娡糠墙饘偻繉樱ㄈ缣蓟?、氧化物、硼化物等）。等離子弧切割等離子弧切割通常采用氮和壓縮空氣作離子氣，將切口金屬熔化并吹除。特別是空氣等離弧切割，近年來受到國(guó)內(nèi)外的重視。由于空氣等離子弧的熱焓值高，加上氧和金屬相互作用過程中放熱，切割速度提高，切口質(zhì)量也很好。等離子弧切割低碳鋼的厚度為0.6~80mm。4)三種等離子弧焊的基本特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合等離子弧噴涂等離子弧噴涂是利用一種非轉(zhuǎn)移型等離子弧把噴涂粉熔融霧化后，隨等離子流高速?zèng)_擊到基體產(chǎn)生很大塑性變形，并嵌入到預(yù)先粗化和凈化的基體表面達(dá)到機(jī)械結(jié)合。如事先噴涂一層Mo或Ni-Al合金，可達(dá)到冶金結(jié)合。由于溫度比電弧要高很多，可快速熔化難熔的噴涂粉，粒子速度比電弧噴涂高很多，結(jié)合強(qiáng)度高很多，孔隙率低很多，且生產(chǎn)率也相當(dāng)高。熔滴過渡和飛濺一）、基本概念熔滴過渡：焊絲端部的熔化金屬以滴狀進(jìn)入熔池的過程。飛濺：熔化的焊絲金屬飛到熔池之外的現(xiàn)象。

二）、熔滴上的作用力（一）表面張力

1、焊絲與熔滴間的表面張力F

，阻礙過渡，將熔滴保持在焊絲上。F

=2πRs

式中：

為表面張力系數(shù)，Rs為焊絲半徑。2、短路過渡時(shí)，熔滴與工件間的表面張力—促進(jìn)過渡 F

=2πRP

影響的因素：1）材料類型，例如，鐵的表面張力系數(shù)大于鋁2）溫度，溫度上升，表面張力系數(shù)降低3）表面活性物質(zhì)，如鋼液中有S或O時(shí)，表面張力系數(shù)降低。（二）重力

熔滴的重力

Fg=mg=r—熔滴半徑

，ρ—密度熔滴過渡和飛濺FFF表面張力Fmg重力作用：1）平焊時(shí)促進(jìn)過渡；2）立焊，仰焊時(shí)阻礙過渡。（三）電磁收縮力電流線通過熔滴時(shí)的電磁收縮力1） 當(dāng)Sb（斑點(diǎn)面積）<Ss（焊絲截面積）時(shí)，電流線在熔滴中收縮F推向上，阻礙過渡。2）當(dāng)Sb>Ss時(shí),電磁線在熔滴中發(fā)散,F推向下,促進(jìn)過渡。（四）斑點(diǎn)力其作用亦與斑點(diǎn)面積有關(guān)：1）Sb較大時(shí)，促進(jìn)過渡2）Sb較小時(shí)，阻礙過渡

熔滴過渡和飛濺熔滴中的電磁收縮力熔滴斑點(diǎn)力蒸發(fā)反力及帶電粒子撞擊力（五）爆破力熔滴爆破時(shí)，爆破力指向四面八方，即促進(jìn)過渡，又導(dǎo)致飛濺

（六）等離子流力從焊絲指向工件，總是促進(jìn)過渡FP爆破力熔滴過渡和飛濺二）、熔滴過渡的主要形式及特點(diǎn)（一）自由過渡熔滴脫離焊絲，由電弧空間進(jìn)入熔池。1、滴狀過渡

1）大滴過渡 特點(diǎn)：軸向 2）大滴排斥特點(diǎn)：非軸向，有飛濺2、細(xì)顆粒過渡，出現(xiàn)在CO2焊中 特點(diǎn)：非軸向 3、噴射過渡

1）射滴 特點(diǎn)：軸向性好；一次一滴

2）射流 特點(diǎn)：軸向；連續(xù)束流00FFPFgFF斑Fmg大滴射滴射流

3）爆炸過渡 因氣泡的爆破而過渡，通常伴隨著飛濺。（二）渣壁過渡

1、沿熔渣壁過渡，埋弧焊

2、沿套筒過渡 熔滴過渡和飛濺（三）接觸過渡1、短路過渡條件：CO2細(xì)絲焊，且Ua小，Ia小特點(diǎn)：電弧穩(wěn)定，稍有飛濺

2、搭橋過渡條件：填絲TIG焊中三）、飛濺及熔敷系數(shù) （一）飛濺

1、飛濺的原因：

a）爆破力

b）斑點(diǎn)力不對(duì)稱

c）氣體從熔滴或熔池中析出

2、影響飛濺的因素

a）焊接方法，CO2焊大，MIG小

b）規(guī)范

c）過渡形式熔滴過渡和飛濺

（二）熔敷效率，熔敷系數(shù)

1、基本概念 熔敷效率：過渡到焊縫中的焊絲金屬重量與熔 化的焊絲重量之比。 熔敷系數(shù)： 單位時(shí)間內(nèi)由單位電流熔敷到焊縫 中焊絲金屬重量

m

2、影響的因素：

1）焊接方法

MIG、MAG、CO2依次減小。

2）焊接參數(shù) 特別是，CO2焊接，電流增大時(shí)，熔敷效率增大熔滴過渡和飛濺MIG焊的熔滴過渡根據(jù)所用焊絲及焊接規(guī)范的不同，熔化極氬弧焊有五種熔滴過渡方式：短路過渡、大滴過渡、射流過渡、亞射流過渡及脈沖射流過渡。射流大滴短路大滴短路亞射流射滴ABC鋼鋁一）短路過渡1、條件：采用細(xì)絲，并配以小電流及小電壓進(jìn)行焊接時(shí)。這種過渡工藝通常產(chǎn)生一體積小、凝固速度快的熔池，因此適合于薄板、全位置焊接。二）大滴過渡1）條件： （1）電弧電壓較高； 且2）焊接電流較小的情況下。2）特點(diǎn) （1） 熔滴尺寸較大 （直徑大于焊絲直徑）； （2） 以重力加速度過渡； （3） 電弧不穩(wěn)定，易出現(xiàn)熔合不良、 未焊透、余高過大三）噴射過渡1條件

1）電弧電壓較高

2）焊接電流較大2、特點(diǎn)

1）熔滴尺寸細(xì)小（直徑小于焊絲直徑）

2）過渡加速度遠(yuǎn)大于重力加速度的加速度

3）沿焊絲軸線向熔池過渡

4）焊接不同的材料時(shí)，噴射過渡的形態(tài)是不同的

? 低碳鋼、低合金鋼及不銹鋼焊接時(shí)的噴射過渡呈束流 狀，這種噴射過渡又稱為射流過渡；

? 鋁及鋁合金焊接時(shí)的噴射過渡呈滴狀過渡，這種過渡 稱為射滴過渡。3、臨界電流由大滴過渡向噴射過渡轉(zhuǎn)變的最小電流稱為噴射過渡臨界電流。 臨界電流的影響因素：

?電弧氣氛：

?焊絲種類:Al、鋼

?焊絲直徑：越細(xì)，臨界電流越小。

但這種過渡易于導(dǎo)致指狀熔深。為了避免指狀熔深，焊接生產(chǎn)中通常通過采用混合氣體進(jìn)行焊接。FFPFPFF斑Fmg大滴射滴射流四）亞射流過渡亞射流過渡是介于短路過渡與射流過渡之間的一種過渡形式，是鋁及鋁合金焊接中特有的一種熔滴過渡方式。1、產(chǎn)生條件：

? 弧長(zhǎng)較短，電弧電壓較?。˙C段）。由于弧長(zhǎng)較短，尺寸細(xì)小的熔滴在即將以射滴形式過渡到熔池中時(shí)，發(fā)生短路，然后在電磁收縮力的作用下完成過渡。2、特點(diǎn)1） 電弧具有很強(qiáng)的固有自調(diào)節(jié)作用，采用等速送絲機(jī)配恒 流特性的電源即可保持弧長(zhǎng)穩(wěn)定，焊縫外形及熔深非常 均勻。2）熔深呈碗形，可避免指狀熔深。3）電弧呈蝴蝶形狀，陰極霧化作用強(qiáng)。二氧化碳焊的熔滴過渡特點(diǎn)熔滴過渡方式主要有：大滴排斥過渡、短路過渡、細(xì)顆粒過渡及混合過渡（短路過渡+顆粒過渡）等三種。由于大滴排斥過渡的飛濺大、電弧不穩(wěn)定，因此實(shí)際焊接生產(chǎn)中一般不用，通常采用短路過渡及細(xì)顆粒過渡進(jìn)行焊接。（一）短路過渡1、產(chǎn)生條件采用細(xì)絲，并配以小電流及小電壓進(jìn)行焊接時(shí)，熔滴過渡為短路過渡。2、特點(diǎn)1）通常產(chǎn)生一體積小、凝固速度快的熔池，因此適合于薄板焊接及全位置焊接。2）熔滴與熔池間短路后，在表面張力及電磁收縮力的作用下形成縮徑小橋，短路縮徑小橋在不斷增大的短路電流作用下汽化爆斷，將熔滴推向熔池，完成過渡。有飛濺。3、短路過渡對(duì)電源的動(dòng)特性具有如下的要求：（1）熔滴與熔池短路時(shí)，電弧熄滅，過渡完成后，電弧又重新引燃。為了保證電弧能夠順利引燃，要求電源的空載電壓上升速度要快。（2）短路小橋的位置及爆斷時(shí)間、爆破能量直接決定了飛濺的大小，當(dāng)短路小橋產(chǎn)生在焊絲與熔滴之間，爆破能量較小且能夠及時(shí)爆斷時(shí)，飛濺較小。而短路小橋的位置及爆斷時(shí)間、爆破能量可通過在焊接回路中加一適當(dāng)?shù)碾姼衼碚{(diào)節(jié)。

（二）細(xì)顆粒過渡細(xì)顆粒過渡出現(xiàn)在電弧電壓較高、焊接電流較大的情況下。其特點(diǎn)是，電弧基本上潛入工件表面之下，熔池較深，熔滴以較小的尺寸、較大的速度沿軸向過渡到熔池中。由于沒有短路過程，對(duì)電源的動(dòng)特性沒有特殊要求。這種過渡主要用于中等厚度及大厚度板材的水平位置焊接。焊接方向謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊4

電阻熱的利用及電渣焊和接觸焊第四章電阻熱的利用及電渣焊和接觸焊4.1電渣焊（液體電阻焊）4.2電阻焊（固體電阻焊）4.3電阻熱在焊接及切割中的其他利用4.1電渣焊（液體電阻焊）4.1.1電渣焊的基本原理1、電渣焊的熱源在引弧造渣后焊絲插入渣池利用電流通過熔渣（具有導(dǎo)電性的液態(tài)溶劑）而發(fā)出的電阻熱，用以熔化基體和填充金屬。熱量來源：電流通過熔渣電阻和接觸（熔渣與焊絲和工件）產(chǎn)生的熱量4.1電渣焊（液體電阻焊）2、電渣焊的熱循環(huán)高溫時(shí)間長(zhǎng)冷卻速度慢4.1電渣焊（液體電阻焊）3、電渣焊的經(jīng)濟(jì)性以標(biāo)準(zhǔn)的萬能電渣焊機(jī)焊接與埋弧自動(dòng)焊比，可不開口一道焊成，熔敷系數(shù)可增加一倍以上，焊絲消耗減少30-40%，焊劑減少80-86%，電力消耗可減少35%，焊接質(zhì)量比埋弧多層焊高。4.1電渣焊（液體電阻焊）4.2.2、電渣焊類型4.2電阻焊（固體電阻焊）4.2.1電阻焊的基本原理電阻焊是電流通過一系列串聯(lián)電阻產(chǎn)生的熱量把焊接部位加熱到塑性狀態(tài)或表面局部熔融狀態(tài)加以壓力，以產(chǎn)生塑性變形再結(jié)晶而形成冶金結(jié)合的焊接接頭。4.2電阻焊（固體電阻焊）4.2.3電阻焊過程控制4.3電阻堆焊謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊5

其他能源焊接第五章其他能源焊接5.1電子束焊接5.2激光焊接5.3摩擦焊5.4超聲波在焊接工程中的應(yīng)用5.5爆炸焊接與加工5.1電子束焊接5.2激光焊接5.2激光焊接5.3摩擦焊5.3.1摩擦焊的焊接過程5.3摩擦焊5.3.2摩擦焊的主要特點(diǎn)及應(yīng)用主要特點(diǎn)：可焊接金屬范圍廣，特別適合于焊接一種金屬，甚至還能焊接金屬和非金屬。焊接接頭組織細(xì)密，不易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。焊接操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，生產(chǎn)率高。設(shè)備簡(jiǎn)單，與車床類似，但要求剎車及加壓裝置控制靈敏。節(jié)約能源，電能消耗少（只有閃光對(duì)焊的1/10-1/15）。無需焊接材料，不形成鑄狀組織。5.3摩擦焊5.3.3攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊FSW(FrictionStirWelding)是一種新型的固相塑性連接技術(shù)，在20世紀(jì)90年代由英國(guó)焊接研究所首次提出。在FSW焊接過程中，金屬不熔化，焊接時(shí)溫度相對(duì)較低，可避免其他焊接方法帶來的焊接缺陷，可獲得優(yōu)良的焊接接頭，對(duì)鎂合金、鋁合金的焊接具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。5.3.3攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊過程中，一個(gè)柱形帶特殊軸肩和針凸的攪拌頭旋轉(zhuǎn)著插入被焊工件，攪拌頭和被焊材料之間的摩擦產(chǎn)生了摩擦熱，使材料熱塑化，當(dāng)攪拌工具沿著待焊界面向前移動(dòng)時(shí)，熱塑化的材料由攪拌頭的前部向后部轉(zhuǎn)移，并且在攪拌工具的機(jī)械鍛造作用下，實(shí)現(xiàn)工件之間的固相連接。5.3.3攪拌摩擦焊應(yīng)用領(lǐng)域

在船舶制造領(lǐng)域，1996年挪威公司成功應(yīng)用攪拌摩擦焊在鋁合金快速艦船的甲板、側(cè)板等結(jié)構(gòu)件的流水線制造；在軌道車輛制造領(lǐng)域，日本公司首先于1997年將攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用于列車車體的快速低成本制造，成功實(shí)現(xiàn)了大壁板鋁合金型材的工業(yè)化制造。5.3.3攪拌摩擦焊在宇航制造領(lǐng)域，攪拌摩擦焊已經(jīng)成功代替熔焊實(shí)現(xiàn)了大型空間運(yùn)載工具如運(yùn)載火箭和航天飛機(jī)等的大型高強(qiáng)鋁合金燃料貯箱的制造，波音公司的DELTA

II型和IV型火箭已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了攪拌摩擦焊制造，并于1999年首次成功發(fā)射升空。在汽車工業(yè)制造領(lǐng)域，

2000年美國(guó)TOWER汽車公司等就利用攪拌摩擦焊實(shí)現(xiàn)了汽車懸掛支架、輕合金車輪、防撞緩沖器、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝支架以及鋁合金車身的焊接。2002年8月，美國(guó)月蝕航空公司利用FSW技術(shù)研制出了全攪拌摩擦焊輕型商用飛機(jī)，并且首次試飛成功。謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊6

焊接時(shí)金屬加熱和焊接規(guī)范的選擇第六章焊接時(shí)金屬加熱和焊接規(guī)范的選擇6.1焊接溫度場(chǎng)與熱循環(huán)6.2電弧對(duì)金屬加熱及焊接規(guī)范選擇6.3焊接規(guī)范的選擇6.4焊接規(guī)范對(duì)焊縫形狀的影響6.5焊接接頭形式及坡口尺寸6.6提高焊接生產(chǎn)效率的方法傳熱學(xué)傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的一門科學(xué)。熱傳遞：熱傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射許多學(xué)科都涉及到傳熱學(xué)的問題！焊接傳熱對(duì)焊接接頭形成過程中冶金過程、固態(tài)相變、組織性能和應(yīng)力變形等均有重要影響！焊接傳熱的形式：熱傳導(dǎo)為主，考慮輻射和對(duì)流的作用。焊接傳熱過程研究?jī)?nèi)容：主要是焊件上的溫度分布及其隨時(shí)間的溫度變化問題。

焊接過程焊接過程熱源加熱→熔化→冶金反應(yīng)→結(jié)晶→固態(tài)相變→接頭（冷卻而形成）焊接熱過程的特點(diǎn)局部性——加熱和冷卻過程極不均勻瞬時(shí)性熱源是運(yùn)動(dòng)的焊接傳熱過程的復(fù)合性加熱過程冷卻過程6.1焊接溫度場(chǎng)與熱循環(huán)6.1.1焊接熱源及溫度場(chǎng)1、焊接熱源實(shí)現(xiàn)金屬焊接所需的能量熱能機(jī)械能焊接熱源的特點(diǎn)：能量密度高度集中；快速實(shí)現(xiàn)焊接過程；保證得到高質(zhì)量的焊縫和最小的焊接熱影響區(qū)。1、焊接熱源焊接熱源的種類

--電弧熱氣體介質(zhì)中的電弧放電--化學(xué)熱可燃?xì)怏w--電阻熱電阻焊、電渣焊--高頻感應(yīng)熱磁性的金屬高頻感應(yīng)產(chǎn)生二次電流作為熱源--摩擦熱機(jī)械高速摩擦--電子束高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊--等離子焰電弧或高頻放電—離子流--激光束激光聚焦點(diǎn)熱源（三維）pointheatsource厚大焊件焊接線熱源（二維）linearheatsource薄板焊接面熱源（一維）planeheatsource細(xì)棒磨擦焊

1、焊接熱源加熱平面離熱源中心距離r的比熱流量為：1、焊接熱源—熱分布上述熱源是作用在表面固定點(diǎn)，實(shí)際上會(huì)向板厚方向傳遞，是一個(gè)體熱源。薄板：圓柱形熱源無限厚板：半球形熱源中厚板：板厚方向超過厚度后的空氣中傳熱慢，而板寬方向傳熱快，所以在近熱源中心表面為半球形，離熱源遠(yuǎn)處逐漸變?yōu)閳A柱形1、焊接熱源—熱分布2、焊接溫度場(chǎng)狹義定義：某瞬時(shí)工件上各點(diǎn)的溫度分布某個(gè)熱流密度的熱源以恒定的速度沿x軸移動(dòng)，熱源周圍的溫度分布即“焊接溫度場(chǎng)”vtO’Oy’yz’zx焊件上各點(diǎn)瞬時(shí)溫度分布的溫度場(chǎng)對(duì)分析焊接傳熱過程,焊接物理冶金過程和焊接化學(xué)冶金過程至關(guān)重要。2、焊接溫度場(chǎng)λ—材料的導(dǎo)熱率ρ—材料的密度c—材料的比熱溫度場(chǎng)與時(shí)間的變化率(導(dǎo)熱方程，熱傳導(dǎo)偏微分方程）在焊接熱源作用下，母材上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分稱為熔池焊接熔池形狀示意圖2、焊接溫度場(chǎng)225商業(yè)軟件：ABAQUS,ANSYS,FLUENT,MARC,PHOENIX,ADINA,SYSWELD,…..2、焊接溫度場(chǎng)等溫線或等溫面——把工件上瞬時(shí)溫度相同的各點(diǎn)連接在一起成為一條線或一個(gè)面。等溫線不可能相交等溫線、等溫面之間有溫差大小：溫度梯度方向：垂直于等溫面焊縫隨著熱源的移動(dòng)，熔池沿焊接方向作同步移動(dòng)熔池前部母材不斷地熔化熔池尾部熔池金屬不斷凝固，溫度逐漸降低熔池溫度分布1-熔池中部2-熔池前部3-熔池尾部2、焊接溫度場(chǎng)