焊接成型技術(shù)

1、第3章 焊接成型技術(shù) 定義：用加熱或加壓等手段，借助金屬原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來的方法。 分類： 特點(diǎn)：1. 接頭牢固密封性好 2.可化大為小，以小拼大 3.可實(shí)現(xiàn)異種金屬的連接4. 重量輕加工裝配簡單 5.焊接結(jié)構(gòu)不可拆卸 6. 焊接應(yīng)力變形的，接頭易產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔等缺陷1、 焊接成形的理論基礎(chǔ)1. 電弧焊過程加熱融化冶金反應(yīng)結(jié)晶固態(tài)相變形成接頭2焊接電弧 1）形成焊接電弧：焊接電源供給的，是具有一定電壓的兩極間或電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。電弧實(shí)質(zhì)是一種氣體放電現(xiàn)象。a）當(dāng)焊條與焊件間有足夠電壓時(shí)，接觸時(shí)，相當(dāng)于電弧焊電源短路，接

2、觸點(diǎn)及短路電流很大，產(chǎn)生大量的電阻熱，使金屬熔化，汽化，引起強(qiáng)烈的電子發(fā)射和氣體電離。b）焊條與焊件拉開一點(diǎn)距離，由于電源電壓的作用，在這段距離內(nèi)會(huì)形成很強(qiáng)的電場，促使產(chǎn)生的電子發(fā)射，同時(shí)加速氣體的電離，使帶電粒子在電場力作用下定向運(yùn)動(dòng)。c）電弧焊電源不斷共給電能，新的帶電粒子不斷得到補(bǔ)充，形成連續(xù)燃燒的電弧。2）電弧的組成及熱量分布 陰極區(qū)：發(fā)射大量電子消耗一定能量， 36% ，2400k 陽極區(qū)：高速電子的撞擊，傳入較多能量， 42%， 2600k 弧柱區(qū)： 21% ，5000-8000k3）電弧的極性 直流電源：正接極：焊接較厚材料，將焊件接正極； 反接極：焊接較薄材料，將焊件接負(fù)極。

3、交流電源：極性交替變化，陰陽極區(qū)的溫度和熱量分布基本相等。3. 焊接電弧熱過程特點(diǎn)及影響1）特點(diǎn) 焊接時(shí)的加熱不是焊件的整體受熱，而是加熱局部區(qū)域，因此，對(duì)于整個(gè)焊件來說，受熱極不均勻。 焊接熱過程是一個(gè)瞬時(shí)進(jìn)行的過程，由于在高度集中的熱源作用下，加熱速度極快。推薦精選 焊接熱過程中的熱源是相對(duì)運(yùn)動(dòng)著的，由于焊接時(shí)焊件受熱的區(qū)域不斷變化，使得其傳熱過程不穩(wěn)定。2）焊接熱過程對(duì)焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率的影響 焊接時(shí)，熔池金屬會(huì)與氣體發(fā)生反應(yīng)，從而改變金屬的化學(xué)成分，而在冷卻凝固時(shí)得到不同的組織，使焊縫金屬產(chǎn)生缺陷進(jìn)而使其性能發(fā)生很大變化。 焊接熱過程的不均勻加熱使焊件各區(qū)域的膨脹和收縮不一致，導(dǎo)致焊

4、接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。 焊接熱過程使焊接熱影響區(qū)的組織和性能發(fā)生變化。 焊接時(shí)不同的加熱方式影響焊接的生產(chǎn)率。4. 電弧焊的冶金過程 物理、化學(xué)變化過程：熔化、氧化、還原、造渣、精煉及合金化一系列過程。總結(jié)為： 氣體熔渣金屬之間的物理、化學(xué)變化。1）焊接冶金過程的特點(diǎn) 溫度非常高，導(dǎo)致金屬燒損或形成有害雜質(zhì)； 冷卻速度快，熔池體積小，熔池處于液態(tài)時(shí)間很短，各種化學(xué)反應(yīng)難以達(dá)到平衡狀態(tài)，致使化學(xué)成分不均勻，氣體和雜質(zhì)來不及浮出，產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷； 焊接冶金過程不斷有新的金屬進(jìn)入熔池，使冶金過程復(fù)雜。2）氣體對(duì)焊縫金屬組織和性能的影響 氧的影響 來源：氧氣主要來源于空氣、藥皮和焊劑中的氧

5、化物、水分及焊接材料表面的氧化物等。 影響：熔池被金屬氧化后，形成氧化鐵、三氧化二硅和氧化錳等夾渣，使焊縫的力學(xué)性能下降。 氫的影響 來源：焊條藥皮、焊劑中的水分、藥皮中的有機(jī)物、母材金屬和焊絲表面的污物（鐵銹、油污）和空氣中的水分等。 影響：以過飽和狀態(tài)溶入金屬中，使局部壓力過大，產(chǎn)生微裂紋，即氫脆。 氮的影響 來源：焊接區(qū)周圍的空氣。 影響：促使焊縫產(chǎn)生氣孔的主要原因之一。過飽和的氮以氣泡的形式從熔池中逸出，當(dāng)焊縫金屬的結(jié)晶速度大于它的逸出速度時(shí)，就形成氣孔。3）焊縫金屬質(zhì)量保護(hù)措施 機(jī)械保護(hù)：通過焊接材料產(chǎn)生氣體或人工從外界通入氣體，排除電弧空間的空氣來進(jìn)行保護(hù)的方法。如氣體保護(hù)焊。 焊

6、前清理：對(duì)坡口及焊縫兩側(cè)的油、銹等其他雜物進(jìn)行清理，對(duì)焊條、焊劑進(jìn)行烘干，可降低吸氫現(xiàn)象。 控制電弧長度：電弧長度越長，侵入的氫越多。 脫氧及滲入合金元素： 為補(bǔ)償燒損元素，在焊條藥皮中加入合金元素，進(jìn)行脫氧、脫硫、脫磷、去氫、滲金屬等，保證焊縫性能。推薦精選5. 焊接接頭的金屬組織與性能焊接接頭：金屬熔化焊焊接部位的總稱（焊縫區(qū)，熔合區(qū)，熱影響區(qū)）1） 焊縫區(qū)：熔池金屬冷卻結(jié)晶所形成的鑄態(tài)組織。焊縫金屬的結(jié)晶從熔池和母材的交界處開始，向熔池中心生長，形成柱狀的結(jié)晶組織。對(duì)于低碳鋼，為鐵素體和少量珠光體。2）熔合區(qū)：焊縫和母材金屬的交界處，焊縫金屬向熱影響區(qū)過渡區(qū)，兩側(cè)為完全熔化的焊縫區(qū)和完全

7、不熔化的熱影響區(qū)，所以也成半熔化區(qū)。 寬度：0.1-1mm 溫度：T液-T固性能：化學(xué)成分不均勻，組織不均勻，強(qiáng)度、塑性、韌性極差，是裂紋和局部脆斷的發(fā)源地。3） 熱影響區(qū)：母材因受熱而發(fā)生組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。組織和性能反映了焊接接頭的性能和質(zhì)量。（包括過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)）過熱區(qū)：熱影響區(qū)內(nèi)具有過熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。 寬度：1-3mm 溫度：T固-1100。 性能：粗大的過熱組織，塑性、韌性低，是裂紋的發(fā)源地正火區(qū)：相當(dāng)于熱處理的正火組織，為細(xì)晶區(qū)。 寬度：1.2-4mm 溫度：AC3-1100 性能：金屬強(qiáng)度和塑性相應(yīng)提高，力學(xué)性能優(yōu)于母材部分相變區(qū)：發(fā)生部分相變的區(qū)域

8、。 溫度：AC1-AC3 性能：發(fā)生相變的區(qū)域獲得細(xì)小的鐵素體，沒發(fā)生相變的區(qū)域還保留粗大的鐵素體組織，晶粒大小不一，組織不均勻，力學(xué)性能較差，較母材差。 （ 力學(xué)性能最差的區(qū)域：熔合區(qū)和過熱區(qū) ）焊接接頭的主要缺陷1. 氣孔：焊接時(shí)熔池中的氣泡在焊縫凝固時(shí)未能逸出而形成空穴2. 夾渣：焊后殘留在焊縫中的夾渣3. 焊接裂紋：由于焊接殘余應(yīng)力較大而在焊縫火熱影響區(qū)產(chǎn)生的裂紋4. 未焊透：焊接接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象2、 焊接成形的力學(xué)基礎(chǔ)1.焊接應(yīng)力與變形1）焊接應(yīng)力： 焊接成形過程中及焊接結(jié)束后，焊件內(nèi)部存在的內(nèi)應(yīng)力。焊縫中心部分因膨脹受阻產(chǎn)生壓應(yīng)力，兩端產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)焊縫中心處的壓應(yīng)力超過屈

9、服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生壓縮變形，變形為虛線包圍的無陰影部分。焊縫中心處的壓縮變形不能恢復(fù)，冷卻到室溫縮短到虛線所示位置，兩側(cè)縮短到原長，但平板各部分收縮會(huì)相互牽制，焊縫兩側(cè)將阻礙焊縫的收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力，焊縫產(chǎn)生拉應(yīng)力。2） 焊接變形基本形式 收縮變形：橫向收縮和縱向收縮。難以修復(fù)，必須留出加工余量。 扭曲變形：多焊縫和長焊縫結(jié)構(gòu)上，主要是焊縫在截面上的分布不對(duì)稱或焊接順序及焊接方向不合理原因造成的。 彎曲變形：由于構(gòu)件的截面不對(duì)稱，焊縫布置不在構(gòu)件的中性軸上。推薦精選 角變形：橫向收縮在厚度方向上分布不均勻。焊縫正面變形大，背面變形小，造成平面的偏轉(zhuǎn)。 波浪變形：由于焊縫的縱向收縮和橫向收縮在約束度較

10、小的結(jié)構(gòu)部位造成較大的壓應(yīng)力而引起的變形?；蛴蓭讞l相互平行的角焊縫橫向收縮產(chǎn)生的角變形而引起的組合變形。2 減小和控制焊接應(yīng)力和變形的措施1）設(shè)計(jì)措施 合理選擇焊縫的尺寸和形式（焊縫尺寸大，焊接工作量大，焊接變形大） 盡可能減少不必要的焊縫（焊縫越多，應(yīng)力集中越大）。 合理安排焊縫的位置 焊縫盡可能對(duì)稱分布，或使焊縫接近于中性軸，可減小焊縫所引起的撓曲。2）工藝措施焊前預(yù)熱和焊后緩冷 焊前將焊件加熱到400以下溫度，減小溫差，減小焊接應(yīng)力和變形。減小焊接區(qū)與周圍金屬的溫度差，從而減小焊接應(yīng)力。 焊后去應(yīng)力退火可以使焊接變形減小80%左右。選擇合理的裝配及施焊順序 選擇引起焊接變形最小的裝焊順序

11、，復(fù)雜構(gòu)件分成簡單的構(gòu)件進(jìn)行焊接，然后再組合，使不對(duì)稱或收縮力較大的焊縫變形得到控制。選擇合理的焊接順序 焊縫對(duì)稱分布時(shí)，采用對(duì)稱焊接 焊縫大小不等時(shí)，先焊小縫后焊大縫反變形法：焊接前，將構(gòu)件預(yù)置成人為的變形，使變形方向與焊接引起的變形方向相反，則焊后的變形和預(yù)置變形可以相互抵消。剛性固定法：將待焊件固定，限制焊接變形。錘擊或碾壓焊縫法：用小錘對(duì)焊縫進(jìn)行均勻適度的錘擊，使焊縫金屬在高溫塑性好時(shí)得到延伸，從而減小應(yīng)力和變形。3）焊接變形的矯正機(jī)械矯正：利用外力作用來強(qiáng)迫焊件的變形區(qū)產(chǎn)生方向相反的變形，以抵消原來產(chǎn)生的塑性變形?；鹧娉C正：利用氧-乙炔火焰對(duì)焊件上已產(chǎn)生伸長變形的部位進(jìn)行加熱，利用冷

12、卻時(shí)產(chǎn)生的收縮變形來矯正焊件原有的伸長變形。3、 焊接方法一）熔焊：熱源將待焊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)，冷卻后形成聯(lián)系焊縫而將兩工件連接成一體。 包括電弧焊，電渣焊和高能焊。1 電弧焊：電弧共給熱量，使工件熔合在一起，達(dá)到原子間結(jié)合的焊接方法。 熔化極電弧焊：電極是焊接過程中熔化的焊絲，包括手工電弧焊、埋弧焊和氣體保護(hù)焊等。 不熔化電弧焊：焊接過程中不熔化的碳棒和鎢棒。1）手工電弧焊：利用電弧的熱量局部熔化焊件，并用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。焊接過程： 電弧熱使母材熔化形成熔池，焊條金屬芯熔化后以熔滴形式進(jìn)入熔池；推薦精選 熔化的藥皮進(jìn)入熔池，成為熔渣浮在熔

13、池表面，保護(hù)熔池不接觸空氣，與熔池金屬發(fā)生反應(yīng)，添加合金元素，改善焊縫性能。 藥皮分解產(chǎn)生的氣體隔絕空氣，保護(hù)熔池金屬。 焊接特點(diǎn)：操作靈活，設(shè)備簡單。 應(yīng)用：最廣泛的焊接方法。2）埋弧焊定義：電弧在焊劑層下燃燒，利用連續(xù)送進(jìn)的焊絲在焊劑層下產(chǎn)生的電弧而自動(dòng)進(jìn)行焊接的。 焊接過程： 焊劑由焊劑漏斗送入，平鋪在工件上； 焊絲導(dǎo)入到焊劑下方形成電??； 焊絲、焊劑、金屬在電弧區(qū)內(nèi)熔化； 焊劑產(chǎn)生的熔渣保護(hù)熔池免受氣體侵入，防止熔滴飛濺，減少熱量損失，加大熔深。 焊絲沿焊縫前移，熔池凝固形成焊縫，熔渣結(jié)成覆蓋焊縫的渣殼。 焊接熱源：焊車、控制箱、焊接電源 焊接特點(diǎn) 焊接生產(chǎn)率高：焊接電流大，熱量集中，

14、熔深大，焊接速度快； 成本低：可不開坡口，一次焊透，沒有焊條損失和飛濺，多余焊劑可回收； 焊縫質(zhì)量好：熔池保護(hù)效果好，液態(tài)存在時(shí)間長，冶金反應(yīng)充分，工藝穩(wěn)定，焊縫表面美觀，接頭組織均勻，力學(xué)性能高。 改善勞動(dòng)條件：機(jī)械操作代替手工操作，對(duì)焊工技術(shù)水平要求也降低。 適應(yīng)性差：不適合薄板和不規(guī)則的焊縫。 焊接應(yīng)用 較厚鋼板的長直焊 較大直徑的環(huán)縫焊接 （壓力容器的環(huán)焊縫和直焊縫、鍋爐冷卻壁的長直焊縫、船舶和潛艇殼體、起重機(jī)械、冶煉機(jī)械高爐爐身等的焊接）3）氣體保護(hù)焊 定義：利用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊縫區(qū)的電弧焊。特點(diǎn)：1）明弧焊接，焊接時(shí)便于監(jiān)視焊接過程，操作方便； 2）焊后不用清渣，

15、可節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)率； 3）保護(hù)氣流對(duì)電弧有冷卻壓縮作用，電弧熱量集中，熱影響區(qū)窄，工件變形小，適合薄板焊接。 氬弧焊 定義：利用氬氣作為保護(hù)性介質(zhì)的電弧焊方法。熔化極氬弧焊：連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極，焊絲熔化后作為填充金屬。熔深比較大，適合焊厚度為825mm的焊件。不熔化極氬弧焊：熔點(diǎn)比較高的鎢棒做電極，氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。鎢棒不熔化，需加入焊絲熔化作為填充金屬。焊接電流有限，適合焊厚度為0.54mm的薄板。特點(diǎn)：1.機(jī)械保護(hù)效果好，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量優(yōu)良 2.電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小 3.焊接熱影響區(qū)的變形小 4.可進(jìn)行全位置焊接 5.氬氣昂貴，設(shè)備制造高應(yīng)用： 適用于所有金屬材

16、料的焊接（適用于易氧化的有色金屬及合金材料的焊接。Eg：鋁、鎂、鈦及其合金和耐熱鋼、不銹鋼等）推薦精選 CO2氣體保護(hù)焊 定義：利用CO2氣體作為保護(hù)氣體的電弧焊。特點(diǎn)：1.生產(chǎn)率高（是手弧焊的1-3倍） 2.成本低（是手弧焊的40%） 3.焊接熱影響區(qū)的變形小 4.可進(jìn)行全位置焊接 5.氧化、飛濺嚴(yán)重，氣孔傾向大，焊縫成形差應(yīng)用：適用于低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的低碳合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。目前廣泛用于造船、機(jī)車車輛、汽車制造、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。2. 電渣焊 定義：利用電流通過液態(tài)熔渣時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱熔化母材和填充金屬進(jìn)行焊接的方法。 焊接過程:圖3.241）焊絲接觸引弧板引燃電弧，電弧高溫使焊劑和工件熔化，

17、產(chǎn)生渣池。當(dāng)渣池液面淹沒焊絲低端時(shí)，電弧熄滅。2）電弧熄滅后，電流進(jìn)入渣池。液態(tài)渣池電阻很大，電流通過產(chǎn)生極大的電阻熱，使被焊件邊緣及焊絲末端熔化；3）熔化的金屬下沉，與熔渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉積渣池底部形成熔池；4）熔池不斷推動(dòng)渣池向上運(yùn)動(dòng)，熔池則受到冷卻滑塊冷卻作用凝固形成焊縫，將兩工件連接在一起。 焊接熱源：電渣熱 保護(hù)介質(zhì)：液態(tài)熔渣特點(diǎn)：1.大厚度工件課可一次焊成 2.生產(chǎn)率高成本低 3.焊接質(zhì)量好不易產(chǎn)生夾渣、氣孔等缺陷 4.熱影響區(qū)大焊后熱處理應(yīng)用：1.適用于碳鋼合金鋼不銹鋼等材料2適用于厚大工件。厚度大于40mm的大型結(jié)構(gòu)件3. 高能焊定義：利用高能量密度的束流（激光束、電子束、等離

18、子弧）作為焊接熱源的焊接方法的總稱。1）等離子弧焊接：利用電弧壓縮效應(yīng)，獲得較高能量密度的等離子弧而進(jìn)行焊接的方法。 等離子弧的產(chǎn)生：通過機(jī)械壓縮效應(yīng)、熱壓縮效應(yīng)、磁壓縮效應(yīng)三種壓縮效應(yīng)作用在弧柱上，使弧柱被壓縮得很細(xì)，電流密度得到極大提高，能量高度集中，弧柱內(nèi)氣體完全電離，從而得到等離子弧。溫度可高達(dá)2400050000K。等離子弧焊特點(diǎn)： 等離子弧溫度和能量密度高，使得等離子弧的穿透能力和焊接速度顯著提高； 等離子弧熱量集中，速度快，弧柱細(xì)而穩(wěn)定，因此焊縫的深寬比大，熱影響區(qū)小； 等離子弧具有小孔效應(yīng)，能較好的實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型。 等離子弧穩(wěn)定，適合焊接超薄件。2）電子束焊：以集中的高速電

19、子束轟擊工件表面所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。是將電子束的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行焊接的。 特點(diǎn)： 焊接質(zhì)量好。由于電子束焊接在真空中進(jìn)行，所以真空對(duì)焊縫具有良好的保護(hù)作用，焊縫金屬不會(huì)被氧化、氮化，不存在焊縫金屬污染問題，保證焊縫的高純度。推薦精選 焊接變形小。電子束焊接熱源能量密度高，焊速快，因而熱影響區(qū)小，焊接變形小。 熱源能量密度大，熔深大，穿透能力強(qiáng)?？珊附与y熔金屬和大截面工件。 設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，焊前需對(duì)試樣進(jìn)行清理。3）激光焊接： 利用聚焦的激光束轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量而進(jìn)行焊接的方法。 特點(diǎn)： 能量密度大，加熱范圍小，焊縫和熱影響區(qū)小，焊接應(yīng)力和變形小，焊接接頭性能優(yōu)良。 焊接速度快，生

20、產(chǎn)率高，適合高速加工。 靈活性大?？捎闷D(zhuǎn)棱鏡或光纖維引導(dǎo)到難以接近的部位進(jìn)行焊接。 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 激光輻射能量釋放迅速，被焊才來哦不易氧化，可在大氣中焊接。 要求焊件裝配精度高，光束在工件上的位置不能顯著偏移。二）、壓焊 加熱和加壓并施，加熱溫度比熔焊低，加熱時(shí)間短，應(yīng)用于許多難熔的焊接材料。1 電阻焊：利用電流產(chǎn)生的電阻熱，使焊接區(qū)金屬加熱至局部熔化或高溫塑性狀態(tài)，通過電極施加壓力而形成牢固接頭的壓焊方法。特點(diǎn)：1）焊接速度快，生產(chǎn)率高； 2）表面質(zhì)量好，焊接變形?。?）焊接操作易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合大批生產(chǎn)；4）焊縫不用添加金屬；5）設(shè)備復(fù)雜，耗電量大，焊件接頭形式、截面形狀尺寸

21、、焊接厚度都有一定限制。1）、點(diǎn)焊 將工件裝配稱搭接接頭，壓緊在上下兩個(gè)柱狀電極之間，利用電阻熱加熱、熔化焊件接觸面，斷電后保持或加大壓力，冷卻結(jié)晶后形成焊點(diǎn)的方法。圖3.34過程： 對(duì)焊件施加一定壓力，使工件待焊處緊密接觸； 電極中通電流，電流產(chǎn)生的熱量使待焊件接觸處金屬迅速達(dá)到熔融狀態(tài)形成熔核； 熔核周圍金屬被加熱至塑性狀態(tài)，壓力作用下發(fā)生較大塑性變形，塑性變形到一定程度，切斷電源，保持壓力一定時(shí)間，使熔核在壓力作用下冷卻結(jié)晶，形成焊點(diǎn)。 焊完第一點(diǎn)，移動(dòng)一定距離，焊第二點(diǎn)。分流現(xiàn)象：焊下一個(gè)焊點(diǎn)時(shí)，電流會(huì)流向前一個(gè)焊點(diǎn)的現(xiàn)象。分流會(huì)使下一個(gè)焊點(diǎn)電流減小，影響焊接質(zhì)量，所以兩焊點(diǎn)要保持一定

22、距離，不能太近。 材料厚度越大，分流現(xiàn)象越明顯，兩焊點(diǎn)距離越大。 點(diǎn)焊工藝參數(shù) （電極電壓、焊接電流、通電時(shí)間適中） 焊點(diǎn)距離（太近:分流現(xiàn)象嚴(yán)重 太原：強(qiáng)度不夠 ） 點(diǎn)焊應(yīng)用：4mm以下薄板強(qiáng)度搭接 2） 、縫焊：將工件裝配成搭接接頭，并置于兩滾輪狀電極間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)或斷續(xù)放電，形成連續(xù)焊縫的一種電阻焊方法，也叫滾焊。推薦精選應(yīng)用：3mm以下的薄板，電冰箱殼體，汽車、拖拉機(jī)郵箱等。特點(diǎn)：表面光滑，氣密性好3） 、對(duì)焊：將焊件裝配成對(duì)接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱并施加壓力將兩工件接觸面整個(gè)焊合在一起的電阻焊方法。電阻對(duì)焊：工件裝在對(duì)焊機(jī)的兩個(gè)夾具上對(duì)正，夾緊，并施加預(yù)壓力

23、，使兩工件的端面擠緊，然后通電。 過程：a電流通過形成很大電阻熱，加熱接觸處金屬至塑性狀態(tài)； b 增大壓力，切斷電源，使金屬發(fā)生大量塑性變形，形成牢固的接頭。應(yīng)用：用于斷面簡單，直徑（或邊長）小于20mm或強(qiáng)度要求不太高的工件。閃光對(duì)焊： 過程：工件夾緊在電極夾頭上，接通電源，工件相互靠攏； 開始靠攏時(shí)，由于工件接頭比較粗糙，開始只有幾個(gè)點(diǎn)接觸，所以可以產(chǎn)生大量電阻熱，使接觸點(diǎn)金屬迅速熔化甚至汽化，熔化金屬在電磁力和氣體爆炸力作用下連同表面氧化物一起向四周噴射，產(chǎn)生閃光現(xiàn)象；繼續(xù)推進(jìn)焊件，閃光點(diǎn)便在新的接觸點(diǎn)處產(chǎn)生，待兩工件的整個(gè)接觸端面有一薄層金屬熔化時(shí)，迅速加壓并斷電，兩工件便在壓力作用下

24、冷卻凝固而焊在一起。應(yīng)用：用于重要工件的焊接，可焊相同金屬，也可焊異種金屬（鋁-銅、鋁-鋼）。工件直徑0.01mm-200mm2、 摩擦焊：利用兩工件焊接端面之間相互摩擦而產(chǎn)生的熱量，使工件接合端面達(dá)到塑性狀態(tài)，在壓力作用下使它們連接起來的一種壓焊方法。焊接過程： 1）工件夾持在焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)夾頭上，工件夾持在可沿軸向往復(fù)移動(dòng)并能加壓的夾頭上； 2）工件高速旋轉(zhuǎn)，工件不斷向工件緩緩移動(dòng)并開始接觸，工件接觸端面因強(qiáng)烈摩擦而發(fā)出大量的熱加熱兩工件； 3）加熱到焊接所需溫度時(shí)，立即使工件停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在工件一端施加軸向壓力； 4）接頭在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形，并冷卻，獲得致密的接頭組織。 如圖3.39特

25、點(diǎn)： 1）焊接接頭質(zhì)量高且穩(wěn)定。摩擦過程中，工件接觸表面的 氧化膜和雜質(zhì)被清除， 因而接頭不易產(chǎn)生氣孔、夾渣，焊接接頭組織致密，質(zhì)量好。 2）可焊范圍廣。不僅可以實(shí)現(xiàn)同種金屬的焊接，還可以進(jìn)行異種金屬的焊接。3）設(shè)備及操作技術(shù)簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，生產(chǎn)率高，無火花和弧光，勞動(dòng)條件好。應(yīng)用：一般用于焊接接頭為等截面的焊件。如管-桿，管-管，管-板等。3 擴(kuò)散焊：將焊件緊密貼合，在一定溫度和壓力下保持一段時(shí)間，使接觸面之間的原子相互擴(kuò)散形成連接的焊接方法。 用于焊接異種材料。 1）利用高壓氣體加壓和高頻感應(yīng)加熱對(duì)管子和襯套進(jìn)行真空擴(kuò)散焊過程： 焊前對(duì)管壁內(nèi)表面和襯套進(jìn)行清理、裝配后，管子兩端用封

26、頭封固，放入真空室內(nèi)加熱；推薦精選 加熱的同時(shí)向封閉的管子通入一定壓力的惰性氣體； 通過控制溫度、壓力并保持一定時(shí)間，使襯套外表面與管子內(nèi)壁緊密接觸，并產(chǎn)生原子間擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)焊接。2）特點(diǎn)：接頭質(zhì)量穩(wěn)定。擴(kuò)散焊加熱溫度低，故其焊接應(yīng)力和變形小，能保持材料原有的力學(xué)性能； 可焊范圍廣?？珊竿惢虍愵惖慕饘俸秃辖?，可焊許多其他方法難以焊接的難溶金屬。 可焊件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的焊件。 工藝過程安全無害，主要參數(shù)程序化； 可自動(dòng)化焊接，工作條件好； 單件生產(chǎn)，生產(chǎn)率低，焊前對(duì)焊件表面的加工清理和裝配質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，需真空輔助裝置。三）、釬焊是將釬料融化，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙與母材互相擴(kuò)

27、散，冷凝后實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。軟釬焊：釬料的熔點(diǎn)在450以下。接頭強(qiáng)度低，一般為60-190Mpa，工作溫度低于100硬釬焊：釬料的熔點(diǎn)在450以上。接頭強(qiáng)度低，一般為200Mpa以上，工作溫度較高釬料的種類：軟釬料：錫鋁合金（焊錫） 硬釬料：鋁基、銅基、銀基、鎳基合金等。釬料的作用：連接 填充溶劑的作用：1清理作用（去除表面氧化皮） 2.降低表面張力（改善液態(tài)釬料對(duì)焊件的濕潤性） 3.保護(hù)作用應(yīng)用：主要焊接精密、微型、復(fù)雜、多焊縫異種金屬的焊接。目前軟釬焊廣泛用于電自、電器、儀表燈行業(yè)；硬釬焊用于硬質(zhì)合金刀具、鉆探鉆頭、換熱器的焊接。4、 材料的焊接性金屬材料的焊接性：被焊金屬采用一定的焊接

28、方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。焊接性：（1工藝焊接性：焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向。 2.使用焊接性：焊接接頭在使用中的可靠性，包括力學(xué)性能及其他特殊性能。）影響焊接性的因素1.材料因素 1）焊件本身：母材或基本金屬； 2）焊接材料：焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體等。推薦精選2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素 焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)影響其應(yīng)力狀態(tài)，從而影響焊接性。 如結(jié)構(gòu)剛度過大或過小、截面突然變化、焊接接頭的缺口效應(yīng)、過大的焊縫體積、不必要的增大焊件的厚度、密集的焊縫數(shù)量等。3. 工藝因素 1）施焊方法：手工焊、埋弧焊等； 2）焊接工藝：焊接規(guī)范參數(shù)、焊前預(yù)熱、焊后緩冷等 3

29、）焊后熱處理。 4）使用因素 焊件的工作環(huán)境：工作溫度、負(fù)荷條件、腐蝕環(huán)境等。常用的焊接件的焊接性1低碳鋼的焊接性低碳鋼：C<0.25% Ce<0.4% 焊接性良好 Q235、10、15、20等焊接還需注意的問題：（1）在低溫環(huán)境下焊接厚度大，剛性大的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行預(yù)熱，否則容易產(chǎn)生裂紋。 （2）重要結(jié)構(gòu)焊接后要進(jìn)行去應(yīng)力退火消除焊接應(yīng)力2. 中碳鋼焊接性中碳鋼：C0.25-0.6% CE 0.4%0.4%-0.6% 焊接性由良好較差問題：1.焊縫區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋 2.熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋措施：1.焊前預(yù)熱（150-250），焊后緩冷2.選用低氫焊條 3.焊件開坡口，細(xì)焊條，小電流

30、3. 高碳鋼的焊接性 高碳鋼：C0.6%，CE 0.6% 焊接性差 問題和措施如中碳鋼，避免使用高碳鋼做焊接結(jié)構(gòu)件。4. 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接 5. 鑄鐵的焊補(bǔ) 鑄鐵在使用過程中會(huì)產(chǎn)生裂紋和斷裂，因此對(duì)鑄鐵進(jìn)行局部缺陷的焊接補(bǔ)救。鑄鐵焊補(bǔ)的困難：1.熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織和淬硬組織；2.焊縫區(qū)易產(chǎn)生裂紋 3.焊縫區(qū)易產(chǎn)生氣孔； 4.熔池金屬易流失；鑄鐵焊補(bǔ)的方法： 1熱焊法：焊前講焊件整體或局部預(yù)熱至600-700并施焊，焊后緩冷。用于形狀復(fù)雜，焊后需要機(jī)械加工的重要件。如氣缸體、汽缸蓋、機(jī)床導(dǎo)軌等2. 冷焊法：焊前不預(yù)熱或低溫預(yù)熱（<=400）的焊補(bǔ)方法。焊條選用：a.一般非加工表面的焊補(bǔ)選

31、用鋼芯或鑄鐵芯鑄鐵焊條 b.重要鑄件加工面的焊補(bǔ)選用鎳基鑄鐵焊條推薦精選 c.焊后須加工的灰鐵件的焊補(bǔ)選用銅基鑄鐵焊條5、 焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)1） 、焊接結(jié)構(gòu)件的選擇 1.在滿足使用性能的前提下，盡量選用焊接性較好的材料優(yōu)先選擇低碳鋼和低強(qiáng)度的低合金鋼。通常碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.25%低碳鋼和碳當(dāng)量小于0.4%的低合金鋼，具有較好的焊接性。而碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%和碳當(dāng)量大于0.4%的合金鋼，焊接性較差。 2. 注重材料的冶金質(zhì)量 包括鋼冶煉時(shí)的脫氧程度和所含雜質(zhì)的數(shù)量、大小以及分布狀態(tài)等。 鎮(zhèn)靜鋼脫氧完全，組織致密，質(zhì)量好； 沸騰鋼含氧量高，沖擊韌性差，焊接時(shí)易產(chǎn)生焊縫。3. 盡量選用同種材料

32、進(jìn)行焊接 異種材料因焊接性不同，會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力及裂紋傾向。若選擇異種材料，應(yīng)選擇化學(xué)成分和物理性能相近的材料4. 盡量選用型材 盡量選用工字鋼、槽鋼等型材，減少焊縫數(shù)量，簡化焊接工藝。5. 材料的厚度最好相等二）、焊接材料的選擇 1. 手工電弧焊焊接 1）焊條組成及作用電焊條：1焊條芯（焊縫填充材料-填充焊縫 電極傳到電流-導(dǎo)電） 2藥皮（脫氧保護(hù)作用 冶金作用 穩(wěn)定電弧作用）2） 焊條藥皮類型和適用電源 用途：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、結(jié)構(gòu)鋼焊條、耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條等。 熔渣化學(xué)成分：酸性焊條和堿性焊條。 酸性焊條：熔渣以酸性氧化物為主，氧化性強(qiáng)，合金元素?zé)龘p大，故焊縫的塑性和韌性不高，焊

33、縫中氫含量高，抗裂性差。但酸性焊條具有良好的工藝性，對(duì)油、銹等不敏感，交直流電源均可。 堿性焊條：熔渣以堿性氧化物為主，脫氧、除氫、滲金屬作用強(qiáng)，焊縫金屬含氫量低，有益元素較多，焊縫力學(xué)性能和抗裂性好，但工藝性差，對(duì)油、銹等敏感，采用直流電源。 表3.4為焊條藥皮類型和適用電源3） 焊條型號(hào)和牌號(hào)如表3.54） 焊條的選擇原則 焊縫金屬的力學(xué)性能和化學(xué)成分 低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼：焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度等于或稍高于母材的焊條； 特殊性能鋼：焊縫金屬的化學(xué)成分與母材的化學(xué)成分相近，即按母材的化學(xué)成分選擇相應(yīng)的焊條。 焊件的使用性能和條件要求 承受載荷或沖擊性載荷的焊件：保證焊縫金屬具有

34、較高的沖擊韌性和塑性，所以選擇塑韌性好的低氫焊條；推薦精選 接觸腐蝕介質(zhì)的焊件：不銹鋼類焊條或其他耐腐蝕焊條； 高溫、低溫、耐磨：耐熱鋼、低溫鋼、耐磨鋼焊條 焊件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力狀態(tài) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性大、厚度大的焊接件，容易在使用過程中產(chǎn)生裂紋，故選擇抗裂性好的低氫焊條； 受力不大、焊接部位難以清理干凈的焊件：選擇對(duì)鐵銹、油污不敏感的酸性焊條； 受條件限制不能翻轉(zhuǎn)的焊件：選用適用于全位置焊接的焊條。 施工條件和設(shè)備 在沒有直流電源而有要求必須使用低氫焊條的場合：選用交、直流兩用的低氫焊條； 狹小或通風(fēng)條件差的場合：酸性焊條或低塵焊條。6、 焊縫一）、焊縫的形式1. 按焊縫空間位置分： 平焊縫、立

35、焊縫、橫焊縫、仰焊縫2. 按焊縫的截面形狀分：對(duì)接焊縫、角接焊縫、塞焊縫對(duì)接焊縫： 板件邊緣開坡口，焊縫金屬填充在坡口內(nèi)，分為對(duì)接接頭和T形接頭。（a,b) 角焊縫：兩焊件結(jié)合面構(gòu)成直交或接近直交的焊縫 ；(c)塞焊縫：兩焊件相疊，其中一塊開有圓孔，然后在圓孔中焊接所形成的填滿圓孔的焊縫；(d)3. 按焊縫連接情況：連續(xù)焊縫、斷續(xù)焊縫（斷續(xù)焊縫較短，沿接頭均勻分布。）2） 、焊縫的布置 1. 焊縫位置盡量對(duì)稱使各條焊縫的焊接變形相互抵消，對(duì)于減小結(jié)構(gòu)的焊接變形有明顯效果。2. 焊縫的位置應(yīng)盡量分散，避免聚集和交叉焊縫密集或交叉會(huì)使接頭處嚴(yán)重過熱，導(dǎo)致焊接應(yīng)力和變形增大，因此兩條焊縫間應(yīng)具有一定

36、距離，一般大于3倍的板材厚度。3. 焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力位置或應(yīng)力集中位置4. 焊縫應(yīng)避開機(jī)械加工面5. 焊縫的位置應(yīng)便于焊接七、焊接方法的選擇 根據(jù)焊件的焊接性、結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)、焊接質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量和現(xiàn)場設(shè)備等，綜合分析焊件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和工藝可能性后，確定合適的焊接方法。 選擇原則：保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，優(yōu)先選擇常用的焊接方法；如生產(chǎn)批量較大，考慮盡量降低成本和提高生產(chǎn)率；考慮現(xiàn)場是否具有相應(yīng)的焊接設(shè)備。推薦精選 常用的焊接方法特點(diǎn)和適用范圍如表3.78、 焊接接頭設(shè)計(jì)一、焊縫形狀尺寸 1）焊縫寬度：焊縫表面兩焊趾之間的距離，焊趾是指焊縫表面與母材的交界處。 2）余高：超出母材表面連線上