焊接工藝教材.ppt

1、焊裝工藝培訓教材,第一部分 焊接簡介,古代焊接技術(shù)： 焊接技術(shù)是隨著金屬的應用而出現(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。 中國商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件。 春秋戰(zhàn)國時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世紀初，英國的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙炔焰兩種能局部熔化金屬的高溫熱源； 20世紀初，碳極電弧焊和氣焊得到應用，同時還出現(xiàn)了薄藥皮焊條電弧焊，使手工電弧焊進入實用階段，電弧焊從20年代起成為一種重要的焊接方法。 在此期間，美國的諾布爾利用電弧電壓控制焊條送給速度，制成自動電弧焊機，從而成

2、為焊接機械化、自動化的開端。 40年代，為適應鋁、鎂合金和合金鋼焊接的需要，鎢極和熔化極惰性氣體保護焊相繼問世。,1941年：二次世界大戰(zhàn)時艦艇、飛機、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)明二氧化碳氣體保護焊，促進了氣體保護電弧焊的應用和發(fā)展。 1957年美國的蓋奇發(fā)明等離子弧焊；40年代德國和法國發(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、，因而廣泛地應用于機械制造、造船、海洋開發(fā)、汽車制造、機車車輛、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：焊接之最 1912年 福特汽車公司為了生產(chǎn)著名的T型汽車，在自己工廠的實驗室里完成了現(xiàn)代焊接工藝 1927年：由Lindberg單獨駕駛?cè)负辖痄摴芙Y(jié)構(gòu)飛機成功地飛過了大西洋。 1931年：由焊接工藝制造全鋼結(jié)構(gòu)組成的帝國大廈建成。 1940年：第一艘全焊接船Exchequer號在美國的Ingalls 船塢建成下水。 1965年：焊接而成的Appllo 10號宇宙飛船登月成功。,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為其內(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變形或分離成兩塊的。要使兩個分離的金屬構(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)的需求和科學技術(shù)的蓬勃發(fā)展，焊接技術(shù)不斷進步。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，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，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方法。例如，氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣；又如鋼材焊接時，在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進行脫氧，就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進入熔池。,壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(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焊，當電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。 壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等

6、都沒有熔化過程，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，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度的優(yōu)質(zhì)接頭,釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴散，從而實現(xiàn)焊接的方法。 生產(chǎn)中選擇焊接方法時，不但要了解各種焊接方法的特點和適用范圍，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，點焊時產(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。,點焊時，工件只在有限的接觸面上，即所謂“點”上

8、被焊接起來，并形成扁球形的熔核。點焊又可分為單點焊和多點焊。多點焊時，使用兩對以上的電極，在同一工序內(nèi)形成多個熔核。 點焊是一種高速、經(jīng)濟的連接方法。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、金屬車廂復板、家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接。 點焊有時也用于連接厚度達6mm的、或更厚的金屬板，但與熔焊的對接接頭相比較，點焊的承載能力低，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，因而是不經(jīng)濟的。,1、點焊特點及應用范圍,二、分類 電阻焊方法主要有4種，即點焊、凸焊、縫焊、對焊，目前我們公司使用有點焊和凸焊。,凸焊是點焊的一種變形。

9、在一個工件上有預制的凸點。凸焊時，一次可在接頭處形成一個或多個熔核。 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。 板件凸焊最適應的厚度為0.54mm，焊接更薄的板件時，凸點設計要求嚴格，需要隨動性極好的焊機，因此厚度小于0.25mm的板件更宜于采用點焊。,2、凸焊特點及應用范圍,縫焊：縫焊與點焊相似，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)動而送進，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，主要應用于生產(chǎn)密封性容器和管道等。 電阻對焊：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。電阻對焊操作簡便，但對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、截面簡單和受力不大的工件。,閃光對焊： 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)移動焊件，產(chǎn)生新的接觸點，閃光現(xiàn)象不斷發(fā)生，待兩焊件端面全部熔化時，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（凸）焊的基本循環(huán)及作用,預壓,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。為以后焊接電流的順利通過及表面原子的結(jié)合作好準備。,基本循環(huán),作用,其作用是在熱和機械（力）的作用下形成塑性環(huán)、熔核，并隨著通電加熱的進行而長大，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。,一個完整的點焊形成過程包括預壓程序，焊接程序，維持程序，休止程序。在預壓階段沒有電流通過，只對母材金屬施加壓力。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。,點焊的焊接過程：,焊接過程演示：,4、點焊的主要焊接參數(shù),4.1焊接電流,4.3焊接壓力,4.2焊接時間,4.4電極端面尺寸,電阻焊時的每一個焊接循環(huán)中，自電流接通到停止的持續(xù)時間，稱焊接通電時間。時間長短對點焊質(zhì)量影響也很大，時間過長，熱量輸入過多也會產(chǎn)生噴濺，降低焊點強度。,4.1焊接電流,4.2焊接時間,焊接時流經(jīng)焊接回路的電流稱焊接電流。對點焊質(zhì)量影響最大，電流過大產(chǎn)生噴濺，焊點強度下降。,焊接電流和焊接時間是通過控制箱進行控制的，可以利用編程器進行設定

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。當壓力過小，易產(chǎn)生噴濺；壓力過大時，使焊接區(qū)接觸面積增大，電流密度減小，熔核尺寸下降，嚴重時會出現(xiàn)未焊透的缺陷。一般認為，在增大電極壓力的同時，適當加大焊接電流或焊接時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，所以點焊時的氣壓值決定了焊接壓力，一般要求的氣壓為：0.40.6Mpa,電極頭是指點焊時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，由于接觸面積增大，電流密度減小，散熱效果增強，均使焊接區(qū)加熱程度減弱，因而熔核尺寸減小，使焊點承載能力降低。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就需要及時進行修磨。,（1）焊接電流和焊接時間的適當配合 硬規(guī)范大焊接電流、短的焊接時間 軟規(guī)范小焊接電流，適當延長焊接時間參數(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，必須相應改變電極壓力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)范是長時間、小電流和小壓力，硬規(guī)范是短時間、大電流和大壓力；焊接形成熔核的過程最終是一種達到產(chǎn)熱和散熱相平衡熔核不再擴大的過程。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（我們知道點焊電流是一種脈沖電流）對其影響不大，但是由于焊接時間較長，熱損失較多；而硬規(guī)范由于焊接時間較短，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，因為管式焊鉗的鋼性不好，否則壓力過大，電極極易錯位。,（3）低碳鋼板點焊工藝參數(shù)的選擇:,選擇點焊工藝參數(shù)時可以采用計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。即只能給出一個大概范圍，還需經(jīng)實測和調(diào)試來獲得最佳規(guī)范。,點焊工藝參數(shù)對焊點質(zhì)量的影響分析： 預壓時間：過大增加工作時間 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、點焊工藝參數(shù)對焊點質(zhì)量的影響分析：,虛焊、開焊、毛刺、飛濺、焊點扭曲、半點、焊點點距不均勻等,虛焊,7、點焊的主要缺陷,飛濺、毛刺,半點,焊點扭曲,焊點擊穿,電阻焊設備的組成,電阻焊設備由焊鉗、焊接變壓器、控制箱三大部分組成。 其中焊鉗是根據(jù)焊接設備的形狀，尺寸而決定，種類繁多。它主要由氣缸，電極，及啟動開關(guān)裝置組成。 焊接變壓器是電阻焊機供電裝置的核心，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。 控制箱是整個電阻焊機的關(guān)鍵控制部分，整個電阻焊機的功能范圍，焊接質(zhì)量，設備的可靠性基本上由控制箱決定。,8、點焊的主要設備,工頻50/60HZ 中頻1000HZ,自動多點焊機 機器人,9、電