焊接工藝教材.ppt

1、焊裝工藝培訓(xùn)教材,第一部分 焊接簡(jiǎn)介,古代焊接技術(shù)： 焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用而出現(xiàn)的，古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。由于溫度限制，焊接產(chǎn)品多為裝飾品和冷兵器。 中國(guó)商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件。 春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而成的。,焊接史話,近代焊接發(fā)展： 19世紀(jì)初，英國(guó)的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙炔焰兩種能局部熔化金屬的高溫?zé)嵩矗?20世紀(jì)初，碳極電弧焊和氣焊得到應(yīng)用，同時(shí)還出現(xiàn)了薄藥皮焊條電弧焊，使手工電弧焊進(jìn)入實(shí)用階段，電弧焊從20年代起成為一種重要的焊接方法。 在此期間，美國(guó)的諾布爾利用電弧電壓控制焊條送給速度，制成自動(dòng)電弧焊機(jī)，從而成

2、為焊接機(jī)械化、自動(dòng)化的開端。 40年代，為適應(yīng)鋁、鎂合金和合金鋼焊接的需要，鎢極和熔化極惰性氣體保護(hù)焊相繼問世。,1941年：二次世界大戰(zhàn)時(shí)艦艇、飛機(jī)、坦克及各種重武器的制造采用了大量的焊接技術(shù)。 1953年，蘇聯(lián)的柳巴夫斯基等人發(fā)明二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，促進(jìn)了氣體保護(hù)電弧焊的應(yīng)用和發(fā)展。 1957年美國(guó)的蓋奇發(fā)明等離子弧焊；40年代德國(guó)和法國(guó)發(fā)明的電子束焊；60年代等離子、電子束和激光焊接方法的出現(xiàn)，標(biāo)志著高能量密度熔焊的新發(fā)展，大大改善了材料的焊接性，使許多難以用其他方法焊接的材料和結(jié)構(gòu)得以焊接。 現(xiàn)在焊接不僅可以解決各種鋼材的連接，而且還可以解決鋁、銅等有色金屬及鈦、鋯等特種金屬材料的連接

3、，因而廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造、造船、海洋開發(fā)、汽車制造、機(jī)車車輛、石油化工、航天航空、原子能、電力、電子技術(shù)、建筑及家用電器等部門。,小知識(shí)：焊接之最 1912年 福特汽車公司為了生產(chǎn)著名的T型汽車，在自己工廠的實(shí)驗(yàn)室里完成了現(xiàn)代焊接工藝 1927年：由Lindberg單獨(dú)駕駛?cè)负辖痄摴芙Y(jié)構(gòu)飛機(jī)成功地飛過了大西洋。 1931年：由焊接工藝制造全鋼結(jié)構(gòu)組成的帝國(guó)大廈建成。 1940年：第一艘全焊接船Exchequer號(hào)在美國(guó)的Ingalls 船塢建成下水。 1965年：焊接而成的Appllo 10號(hào)宇宙飛船登月成功。,焊接的定義 焊接是通過加熱或者加壓，或者兩者并用；用或不用填充材料；使兩分離的

4、金屬表面達(dá)到原子間的結(jié)合，形成永久性連接的一種工藝方法。 焊接的本質(zhì) 金屬等固體所以能保持固定的形狀是因?yàn)槠鋬?nèi)部原子之間距（晶格）十分小，原子之間形成牢固的結(jié)合力。除非施加足夠的外力破壞這些原子間結(jié)合力，否則，一塊固體金屬是不會(huì)變形或分離成兩塊的。要使兩個(gè)分離的金屬構(gòu)件連接在一起，從物理本質(zhì)上來看就是要使這兩個(gè)構(gòu)件的連接表面上的原子彼此接近到金屬晶格距離。,第二部分 焊接原理及分類,焊接的分類 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，焊接技術(shù)不斷進(jìn)步。金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。 熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源

5、將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。 為了提高熔焊質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣；又如鋼材焊接時(shí)，在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池。,壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。 壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等

6、都沒有熔化過程，從而簡(jiǎn)化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭,釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。 生產(chǎn)中選擇焊接方法時(shí)，不但要了解各種焊接方法的特點(diǎn)和適用范圍，而且要考慮產(chǎn)品的要求，然后還要根據(jù)所焊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料以及生產(chǎn)技術(shù)等條件作出初步選擇。,第三部分 汽車制造用焊接方法,第一篇 電阻焊,一、概述 1、電阻焊定義 電阻焊是將被

7、焊工件壓緊于電極之間，并通以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。,2、電阻焊基本原理 焊接熱的產(chǎn)生及影響產(chǎn)熱的因素，點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量根據(jù)焦耳定律由下式?jīng)Q定：總熱量：Q=I2Rt 式中：Q產(chǎn)生的熱量（J） I 焊接電流（A） R 電極間電阻（） t 焊接時(shí)間（s） 電阻焊的熱源是電流通過焊接區(qū)產(chǎn)生的電阻熱。,研究表明，接觸電阻Rc+2Rew所產(chǎn)生的熱量約占總熱量的10%左右；而而焊件內(nèi)部電阻2Rw所產(chǎn)生的熱量約占總熱量的90%左右。最高溫度總是處于焊接區(qū)中心，即熔核形成于焊接中心。,點(diǎn)焊時(shí)，工件只在有限的接觸面上，即所謂“點(diǎn)”上

8、被焊接起來，并形成扁球形的熔核。點(diǎn)焊又可分為單點(diǎn)焊和多點(diǎn)焊。多點(diǎn)焊時(shí)，使用兩對(duì)以上的電極，在同一工序內(nèi)形成多個(gè)熔核。 點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法。它適用于制造可以采用搭接、街頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、扎制的薄板構(gòu)件。這種方法廣泛用于汽車駕駛室、金屬車廂復(fù)板、家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接。 點(diǎn)焊有時(shí)也用于連接厚度達(dá)6mm的、或更厚的金屬板，但與熔焊的對(duì)接接頭相比較，點(diǎn)焊的承載能力低，搭接接頭增加了構(gòu)件的重量和成本，且需要昂貴的特殊焊機(jī)，因而是不經(jīng)濟(jì)的。,1、點(diǎn)焊特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,二、分類 電阻焊方法主要有4種，即點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、對(duì)焊，目前我們公司使用有點(diǎn)焊和凸焊。,凸焊是點(diǎn)焊的一種變形。

9、在一個(gè)工件上有預(yù)制的凸點(diǎn)。凸焊時(shí)，一次可在接頭處形成一個(gè)或多個(gè)熔核。 凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。凸焊的種類很多，除板件凸焊外，還有螺帽，螺釘類零件的凸焊、線材交叉凸焊、管子凸焊和板材T型凸焊等。 板件凸焊最適應(yīng)的厚度為0.54mm，焊接更薄的板件時(shí)，凸點(diǎn)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格，需要隨動(dòng)性極好的焊機(jī)，因此厚度小于0.25mm的板件更宜于采用點(diǎn)焊。,2、凸焊特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,縫焊：縫焊與點(diǎn)焊相似，所不同的是用旋轉(zhuǎn)的盤狀電極代替柱狀電極。疊合的工件在圓盤間受壓通電，并隨圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而送進(jìn)，形成連續(xù)焊縫。 縫焊適宜于焊接厚度在3 mm以下的薄板搭接，主要應(yīng)用于生產(chǎn)密封性容器和管道等。 電阻對(duì)焊：焊接

10、過程是先施加頂鍛壓力(1015 MPa)，使工件接頭緊密接觸，通電加熱至塑性狀態(tài)，然后施加頂鍛壓力(3050 MPa)，同時(shí)斷電，使焊件接觸處在壓力下產(chǎn)生塑性變形而焊合。電阻對(duì)焊操作簡(jiǎn)便，但對(duì)焊件端面加工和清理要求較高。一般只用于焊接直徑小于20 mm、截面簡(jiǎn)單和受力不大的工件。,閃光對(duì)焊： 焊接過程是先通電，再使兩焊件輕微接觸，由于焊件表面不平，使接觸點(diǎn)通過的電流密度很大，金屬迅速熔化、氣化、爆破，飛濺出火花，造成閃光現(xiàn)象。繼續(xù)移動(dòng)焊件，產(chǎn)生新的接觸點(diǎn)，閃光現(xiàn)象不斷發(fā)生，待兩焊件端面全部熔化時(shí)，迅速加壓，隨即斷電并繼續(xù)加壓，使焊件焊合。 常用于焊接受力較大的重要工件。閃光對(duì)焊不僅能焊接同種金

11、屬，也能焊接鋁鋼、鋁銅等異種金屬，可以焊接0.01 mm的金屬絲，也可以焊接直徑500 mm的管子及截面為20000 mm2的板材。,3、點(diǎn)（凸）焊的基本循環(huán)及作用,預(yù)壓,焊接,維持,休止,在電極壓力的作用下清除一部分接觸表面的油污和氧化膜，形成物理接觸點(diǎn)。為以后焊接電流的順利通過及表面原子的結(jié)合作好準(zhǔn)備。,基本循環(huán),作用,其作用是在熱和機(jī)械（力）的作用下形成塑性環(huán)、熔核，并隨著通電加熱的進(jìn)行而長(zhǎng)大，直到獲得需要的熔核尺寸。,其作用是是液態(tài)金屬（熔核）在壓力作用下更好的冷卻結(jié)晶。,一個(gè)完整的點(diǎn)焊形成過程包括預(yù)壓程序，焊接程序，維持程序，休止程序。在預(yù)壓階段沒有電流通過，只對(duì)母材金屬施加壓力。在

12、焊接程序和維持程序中，壓力處于一定的數(shù)值下，通過電流，產(chǎn)生熱量熔化母材金屬，從而形成熔核。在休止程序中，停止通電，壓力也在逐漸減小。,點(diǎn)焊的焊接過程：,焊接過程演示：,4、點(diǎn)焊的主要焊接參數(shù),4.1焊接電流,4.3焊接壓力,4.2焊接時(shí)間,4.4電極端面尺寸,電阻焊時(shí)的每一個(gè)焊接循環(huán)中，自電流接通到停止的持續(xù)時(shí)間，稱焊接通電時(shí)間。時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量影響也很大，時(shí)間過長(zhǎng)，熱量輸入過多也會(huì)產(chǎn)生噴濺，降低焊點(diǎn)強(qiáng)度。,4.1焊接電流,4.2焊接時(shí)間,焊接時(shí)流經(jīng)焊接回路的電流稱焊接電流。對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量影響最大，電流過大產(chǎn)生噴濺，焊點(diǎn)強(qiáng)度下降。,焊接電流和焊接時(shí)間是通過控制箱進(jìn)行控制的，可以利用編程器進(jìn)行設(shè)定

13、。,4.3焊接壓力,4.4電極端面尺寸,通過電極施加在焊件上的壓力。當(dāng)壓力過小，易產(chǎn)生噴濺；壓力過大時(shí)，使焊接區(qū)接觸面積增大，電流密度減小，熔核尺寸下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)未焊透的缺陷。一般認(rèn)為，在增大電極壓力的同時(shí)，適當(dāng)加大焊接電流或焊接時(shí)間以維持焊接加熱程度不變。焊接壓力是通過壓縮空氣產(chǎn)生的，所以點(diǎn)焊時(shí)的氣壓值決定了焊接壓力，一般要求的氣壓為：0.40.6Mpa,電極頭是指點(diǎn)焊時(shí)與焊件表面相接觸的電極端頭部分。電極頭端面尺寸增大時(shí)，由于接觸面積增大，電流密度減小，散熱效果增強(qiáng)，均使焊接區(qū)加熱程度減弱，因而熔核尺寸減小，使焊點(diǎn)承載能力降低。電極頭端面尺寸的增大D15%D。端面直徑一般要求在68mm

14、，超過8mm就需要及時(shí)進(jìn)行修磨。,（1）焊接電流和焊接時(shí)間的適當(dāng)配合 硬規(guī)范大焊接電流、短的焊接時(shí)間 軟規(guī)范小焊接電流，適當(dāng)延長(zhǎng)焊接時(shí)間參數(shù) 兩種規(guī)范在調(diào)節(jié)I、T使之組成不同的硬、軟規(guī)范時(shí)，必須相應(yīng)改變電極壓力Fw。硬規(guī)范電極壓力大，軟規(guī)范反之。,5、焊接參數(shù)間相互關(guān)系及選擇：,焊接電流I和電極壓力Fw的適當(dāng)配合。 這種配合的特征： A 焊接過程中不產(chǎn)生噴濺； B 規(guī)范選擇在噴濺臨界曲線附近（無飛濺區(qū)內(nèi)）可獲得最佳焊接質(zhì)量。,軟規(guī)范和硬規(guī)范的區(qū)別與聯(lián)系： 軟規(guī)范是長(zhǎng)時(shí)間、小電流和小壓力，硬規(guī)范是短時(shí)間、大電流和大壓力；焊接形成熔核的過程最終是一種達(dá)到產(chǎn)熱和散熱相平衡熔核不再擴(kuò)大的過程。所以綜合

15、的來講，軟規(guī)范焊接質(zhì)量較穩(wěn)定，電壓的波動(dòng)（我們知道點(diǎn)焊電流是一種脈沖電流）對(duì)其影響不大，但是由于焊接時(shí)間較長(zhǎng)，熱損失較多；而硬規(guī)范由于焊接時(shí)間較短，故生產(chǎn)效率高，熱損失少。焊裝車間的管式焊鉗一般均使用軟規(guī)范，氣壓表的壓力稍微要低一點(diǎn)，因?yàn)楣苁胶搞Q的鋼性不好，否則壓力過大，電極極易錯(cuò)位。,（3）低碳鋼板點(diǎn)焊工藝參數(shù)的選擇:,選擇點(diǎn)焊工藝參數(shù)時(shí)可以采用計(jì)算方法或查表的方法，無論采用哪種方法，所選擇出來的工藝參數(shù)都不可能是十分精確和合適的。即只能給出一個(gè)大概范圍，還需經(jīng)實(shí)測(cè)和調(diào)試來獲得最佳規(guī)范。,點(diǎn)焊工藝參數(shù)對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量的影響分析： 預(yù)壓時(shí)間：過大增加工作時(shí)間 過小飛濺、過燒、燒穿、損壞電極 電極壓力

16、：過大虛焊、弱焊 過小 飛濺、過燒、燒穿、粘電極、電極消耗加快 焊接電流：過大飛濺、過燒、燒穿、粘電極、電極消耗加快 過小 虛焊、弱焊 焊接時(shí)間：過大飛濺、過燒、燒穿、粘電極、電極消耗加快、接頭 性能下降 過小 虛焊、弱焊 電極直徑：過大虛焊、弱焊 過小 飛濺、過燒、燒穿、粘電極、電極消耗加快 修磨次數(shù)：過快電極壽命降低 過慢 電極直徑不符合要求,產(chǎn)生虛焊、弱焊,6、點(diǎn)焊工藝參數(shù)對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量的影響分析：,虛焊、開焊、毛刺、飛濺、焊點(diǎn)扭曲、半點(diǎn)、焊點(diǎn)點(diǎn)距不均勻等,虛焊,7、點(diǎn)焊的主要缺陷,飛濺、毛刺,半點(diǎn),焊點(diǎn)扭曲,焊點(diǎn)擊穿,電阻焊設(shè)備的組成,電阻焊設(shè)備由焊鉗、焊接變壓器、控制箱三大部分組成。 其中焊鉗是根據(jù)焊接設(shè)備的形狀，尺寸而決定，種類繁多。它主要由氣缸，電極，及啟動(dòng)開關(guān)裝置組成。 焊接變壓器是電阻焊機(jī)供電裝置的核心，其工作原理與一般電力變壓器相似，但結(jié)構(gòu)及使用條件不同。 控制箱是整個(gè)電阻焊機(jī)的關(guān)鍵控制部分，整個(gè)電阻焊機(jī)的功能范圍，焊接質(zhì)量，設(shè)備的可靠性基本上由控制箱決定。,8、點(diǎn)焊的主要設(shè)備,工頻50/60HZ 中頻1000HZ,自動(dòng)多點(diǎn)焊機(jī) 機(jī)器人,9、電