連接成形基礎(chǔ)-待改

1、南京理工大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)第八章 連接成形基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)引 言INTRODUCTION 連接成形是工業(yè)設(shè)計(jì)中產(chǎn)品成型的重要方法之一，也是產(chǎn)品的加法成型手段之一。通過各種連接方法和技術(shù)的學(xué)習(xí)，可以采用組合的方法，快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)目目 錄錄 8.1 連接成形概述8.2 焊接成形工藝 8.3 粘接成形工藝8.4 其他連接工藝產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.1 8.1 連接成形概述連接成形概述在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中，都少不了要把預(yù)先設(shè)計(jì)好的由各種材料制造的零部件或裁制的片塊通過各種連接方法將其組合固定起來而成為所需要的制品，包括火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)、汽車、機(jī)器、儀器、建筑、服裝、家

2、具、家電、日常生活用品以及包裝等極其廣闊的領(lǐng)域。連接方法有：焊接、鉚接、螺紋連接、榫接、釘接、縫合、鑲嵌、粘接、紡織、編織等。這些方法各有特點(diǎn)，各有適用范圍，也各有一定的科學(xué)依據(jù)，都各自在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用，但是各種連接方法在實(shí)用上都有一定的局限性。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)各種連接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用各種連接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用連接方法連接方法適用范圍適用范圍科學(xué)依據(jù)及連接科學(xué)依據(jù)及連接形式形式特點(diǎn)特點(diǎn)局限性局限性焊接鐵、銅、鋁及其合金，塑料板、片氧乙炔焰、電弧、熱風(fēng)加熱材料及焊條熔融焊合，焊縫呈線條狀焊縫強(qiáng)度高，工作效率高，工藝簡單耗能高，限于焊接同類材料不能迭層面間焊接，金屬焊縫界面有電化學(xué)腐蝕粘接金

3、屬、無機(jī)、高分子等各種材料利用分子作用物理力及化學(xué)力，可連接成點(diǎn)、線、面任何形狀強(qiáng)度隨需要可高可低，可連接同種與不同種材料，不同厚度材料，點(diǎn)、線、面不規(guī)則形狀連接，無電化學(xué)腐蝕，有密封效果耐高溫、耐老化略差，無損檢測較復(fù)雜螺栓連接各種金屬板片，各種金屬部件裝配螺釘穿過光孔或旋入螺紋孔，螺帽旋緊固定，螺栓點(diǎn)陣排列可反復(fù)拆卸裝配，不受金屬品種、材料厚度限制孔口有內(nèi)應(yīng)力，不能密封，接觸面有電化學(xué)腐蝕，受長期振動會松動脫落產(chǎn)品制造基礎(chǔ)各種連接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用各種連接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用連接方法連接方法適用范圍適用范圍科學(xué)依據(jù)及連接形式科學(xué)依據(jù)及連接形式特點(diǎn)特點(diǎn)局限性局限性過盈配合各種金屬件熱脹冷縮原理，構(gòu)

4、件呈楔狀或插套狀強(qiáng)度高，可連接不同金屬加工精度要求高，裝配時耗時，有電化學(xué)腐蝕榫頭木材制品，家具公差配合與摩擦阻力固定，按設(shè)計(jì)形狀可線狀、面狀、立體連接加工精度高，木材干燥可能松動釘接木材及仿木制品，家具靠釘子埋入或嵌合（螺釘）摩擦阻力，點(diǎn)線排列施工方便、快捷，可拆卸強(qiáng)度可靠性不高鑲嵌金屬、木制品，工藝品靠幾何形狀埋入固定，按設(shè)計(jì)形狀適合同種與不同材質(zhì)連接加工效率低，強(qiáng)度不高，金屬有電化學(xué)腐蝕縫合同種或不同紡織品，皮革、無紡布線縫絞合，呈線狀適用于各種紡織品，效率高，較牢固只限于紡織品，不能大面積平面結(jié)合編織各種纖維紗線經(jīng)緯紗紡織或編織、抱合，可制成各種平面形狀可編織花紋、藝術(shù)品效率高只限于柔

5、性紗線，材料有彈性，易變形產(chǎn)品制造基礎(chǔ)連接成形分類連接成形分類動連接：產(chǎn)品各個部分有相對運(yùn)動的連接，如各種運(yùn)動副；靜連接：被連接零件間不允許產(chǎn)生相對運(yùn)動。可拆連接：不需毀壞連接中的任意零件就可拆開的連接，允許多次重復(fù)拆裝，主要有螺紋連接、鍵連接、銷連接、彈性卡接等；不可拆連接：至少毀壞連接中的某一部分才能拆開的連接，如焊接、粘接、鉚接連接等。工業(yè)設(shè)計(jì)的連接不同于單純工程技術(shù)設(shè)計(jì)的連接，它包含了審美因素。工程技術(shù)連接：從科學(xué)技術(shù)的角度去解決零件與零件、零件與部件、部件與部件內(nèi)在的機(jī)械連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的實(shí)用功能要求；工業(yè)設(shè)計(jì)連接：集中體現(xiàn)人們的新生活方式的需求，更多地反映產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和視覺的藝

6、術(shù)感覺，其連接以焊接和粘接較多。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接是應(yīng)用最廣泛的金屬不可拆卸連接方法焊接是應(yīng)用最廣泛的金屬不可拆卸連接方法 。是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，借助金屬原子間的結(jié)合與擴(kuò)散，或不用填充材料，借助金屬原子間的結(jié)合與擴(kuò)散，使分離的金屬材料牢固連接在一起。使分離的金屬材料牢固連接在一起。8.2 8.2 焊接成形工藝焊接成形工藝產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（1）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量；）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量； （2）簡化復(fù)雜零件和大型零件的制造；）簡化復(fù)雜零件和大型零件的制造； （3）適應(yīng)性好；可實(shí)現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)；）適應(yīng)性好；可實(shí)現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)； （

7、4）滿足特殊連接要求；可實(shí)現(xiàn)不同材料間的連）滿足特殊連接要求；可實(shí)現(xiàn)不同材料間的連 接成型；接成型； （5）降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。）降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。（1）制造金屬結(jié)構(gòu)件；）制造金屬結(jié)構(gòu)件； （2）制造機(jī)器零件和工具；）制造機(jī)器零件和工具； （3）修復(fù)。）修復(fù)。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用 由于焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡單、因聯(lián)接而增加的質(zhì)量小由于焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡單、因聯(lián)接而增加的質(zhì)量小等特點(diǎn)，焊接技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。等特點(diǎn)，焊接技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。 在技術(shù)革新、單件生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制等情況下，采用焊接在技術(shù)革新、單件生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制等情況下，采用焊

8、接制造箱體、機(jī)架等，一般比較經(jīng)濟(jì)。制造箱體、機(jī)架等，一般比較經(jīng)濟(jì)。 隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，許多零件已改變了它們的傳統(tǒng)制造隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，許多零件已改變了它們的傳統(tǒng)制造方法。一向是鑄造出的機(jī)座、機(jī)殼、大齒輪等零件，已有很大方法。一向是鑄造出的機(jī)座、機(jī)殼、大齒輪等零件，已有很大一部分改用了焊接。一部分改用了焊接。焊接齒輪焊接齒輪產(chǎn)品制造基礎(chǔ)橋梁建造橋梁建造產(chǎn)品制造基礎(chǔ)汽車制造汽車制造產(chǎn)品制造基礎(chǔ)艦船制造艦船制造產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接方法分類焊接方法分類產(chǎn)品制造基礎(chǔ)金屬材料在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)金屬材料在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度焊接接頭的難易程度。焊接性內(nèi)容：焊接性內(nèi)容

9、：（1 1）工藝焊接性，是指焊接接頭產(chǎn)生缺陷的傾向，尤其是）工藝焊接性，是指焊接接頭產(chǎn)生缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)各種裂縫的可能性；出現(xiàn)各種裂縫的可能性；（2 2）使用焊接性，是指焊接接頭在使用中的可靠性，包括）使用焊接性，是指焊接接頭在使用中的可靠性，包括焊接接頭的力學(xué)性能及其它特殊性能（如耐熱、耐蝕性焊接接頭的力學(xué)性能及其它特殊性能（如耐熱、耐蝕性能等）。能等）。焊接性概念焊接性概念產(chǎn)品制造基礎(chǔ)工件工件2 2與鉚接相比較，焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約金屬材料，與鉚接相比較，焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約金屬材料，施工方便，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動化，且焊接結(jié)構(gòu)的成施工方便，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動化，且焊接結(jié)構(gòu)的成本低

10、，應(yīng)用很廣。本低，應(yīng)用很廣。 在機(jī)械制造中在機(jī)械制造中最常用的是電弧最常用的是電弧焊焊。電弧焊是利用焊條與焊件間。電弧焊是利用焊條與焊件間產(chǎn)生電弧熱將金屬加熱并熔化的產(chǎn)生電弧熱將金屬加熱并熔化的焊接方法。焊接方法。接焊接接焊接發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)工件工件1 1焊槍、焊條焊槍、焊條搭鐵搭鐵利用電焊機(jī)的低壓電流，通過點(diǎn)焊條利用電焊機(jī)的低壓電流，通過點(diǎn)焊條與被焊件之間形成的電路，在兩極間與被焊件之間形成的電路，在兩極間引起電弧，融化被焊部分的金屬和焊引起電弧，融化被焊部分的金屬和焊條，使熔融的金屬混合并填充解縫面條，使熔融的金屬混合并填充解縫面而形成焊縫。而形成焊縫。8.2.1 電弧焊電弧焊產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接

11、電弧是在焊接電弧是在電極與工件之間的電極與工件之間的氣體介質(zhì)中長時間氣體介質(zhì)中長時間的放電現(xiàn)象。的放電現(xiàn)象。電焊機(jī)不同，電焊機(jī)不同，陽極區(qū)、陰極區(qū)的陽極區(qū)、陰極區(qū)的溫度分布不同。溫度分布不同。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 直流弧焊機(jī)，由于陽極和陰極上有差異，所以直流弧焊機(jī)，由于陽極和陰極上有差異，所以有正接和反接兩種接線方法。有正接和反接兩種接線方法。 焊條電弧焊只有焊條電弧焊只有65%85%的熱量用于加熱和的熱量用于加熱和熔化金屬。熔化金屬。直流電源時的正接與反接直流電源時的正接與反接產(chǎn)品制造基礎(chǔ)潘存云教授研制潘存云教授研制電弧焊縫的基本形式電弧焊縫的基本形式焊縫焊縫焊接件經(jīng)焊接后形成的結(jié)合部分。焊接件經(jīng)焊

12、接后形成的結(jié)合部分。電弧焊常見的焊縫形式：電弧焊常見的焊縫形式：角焊縫角焊縫兩被焊件不在同一平面內(nèi)；兩被焊件不在同一平面內(nèi)；對接焊縫對接焊縫兩被焊件在同一平面內(nèi)；兩被焊件在同一平面內(nèi)；工件工件2 2工件工件1 1正接角焊縫正接角焊縫搭接角焊縫搭接角焊縫榫頭式榫頭式單面式單面式雙面式雙面式V型焊縫型焊縫封封底底焊焊縫縫對接角焊縫對接角焊縫卷邊焊縫卷邊焊縫塞焊縫塞焊縫焊縫焊縫產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.2.1.2 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能在機(jī)械制造中，最常用的被焊件材料是低碳在機(jī)械制造中，最常用的被焊件材料是低碳鋼和低合金鋼鋼和低合金鋼(如如Q215、Q235、15、20、16Mn等等) 。焊

13、條的材料最好與被焊件的材料相同。焊條的材料最好與被焊件的材料相同。焊接件常用材料焊接件常用材料產(chǎn)品制造基礎(chǔ)1 焊縫寬度；焊縫寬度；2熱影響區(qū)；熱影響區(qū)；A熔合區(qū)；熔合區(qū)；2-1過熱區(qū)；過熱區(qū)；2-2完全重結(jié)晶區(qū)完全重結(jié)晶區(qū)（正火區(qū)）；（正火區(qū)）；2-3部分重結(jié)晶區(qū)（部分相變區(qū)）；部分重結(jié)晶區(qū)（部分相變區(qū)）；2-4再結(jié)晶區(qū)；再結(jié)晶區(qū)；2-5時效區(qū)；時效區(qū)；3母材組織母材組織低碳鋼焊接接頭的組成低碳鋼焊接接頭的組成產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接接頭熔池溫度分布焊接接頭熔池溫度分布產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能 （1）焊縫）焊縫 由于焊接熔池小，冷卻快，焊縫組織的晶粒有所細(xì)小。滲合金的作用焊

14、縫金屬的性能可能不低于母材。焊縫結(jié)晶是從低部的半熔化區(qū)開始逐漸進(jìn)行，各個方向的冷卻速度不同，因此形成柱狀晶。低熔點(diǎn)的硫、磷和氧化鐵等易偏析集中在焊縫中心區(qū)，這會影響到焊縫的力學(xué)性能。（2）熱影響區(qū)）熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)是指焊縫附近因焊接熱作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。低碳鋼的熱影響區(qū)可分為熔合熔合區(qū)區(qū)、過熱區(qū)過熱區(qū)、正火區(qū)正火區(qū)和和部分相變區(qū)部分相變區(qū)。 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)1）熔合區(qū)（半溶化區(qū)）熔合區(qū)（半溶化區(qū)） 熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化的金屬成熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化的金屬成為過熱粗晶。雖然該區(qū)很窄，但因其強(qiáng)度、塑性和為過熱粗晶。雖然該區(qū)很窄，但因其強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，并且是

15、應(yīng)力集中處，所以是韌性都下降，并且是應(yīng)力集中處，所以是焊接接頭焊接接頭性能最薄弱的區(qū)域。性能最薄弱的區(qū)域。2）過熱區(qū)）過熱區(qū) 奧氏體晶粒急劇長大的區(qū)域。該區(qū)材料較母材奧氏體晶粒急劇長大的區(qū)域。該區(qū)材料較母材的塑性及韌性降低。的塑性及韌性降低。3）正火區(qū)）正火區(qū) 加熱時金屬發(fā)生再結(jié)晶，冷卻后得到均勻細(xì)小加熱時金屬發(fā)生再結(jié)晶，冷卻后得到均勻細(xì)小的組織的組織(F+P)，力學(xué)性能優(yōu)于母材。，力學(xué)性能優(yōu)于母材。4）部分相變區(qū)）部分相變區(qū) 部分鐵素體晶粒長大，力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。部分鐵素體晶粒長大，力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.2.1.3 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：焊

16、接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因： 焊件局部不均勻加熱，造成焊接過程的焊件局部不均勻加熱，造成焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。由膨脹和收縮。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生當(dāng)拘束很大時（如大平板對接），則會產(chǎn)生殘余應(yīng)當(dāng)拘束很大時（如大平板對接），則會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，無殘余變形。力，無殘余變形。當(dāng)拘束較?。ㄈ缧“鍖雍福r，既產(chǎn)生殘余應(yīng)力，當(dāng)拘束較小（如小板對接焊）時，既產(chǎn)生殘余應(yīng)力，又產(chǎn)生殘余變形。又產(chǎn)生殘余變形。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的制造和使用工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的制造和使

17、用會產(chǎn)生不利影響。會產(chǎn)生不利影響。產(chǎn)生焊接變形，可能使焊接結(jié)構(gòu)尺寸不合要求，組產(chǎn)生焊接變形，可能使焊接結(jié)構(gòu)尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質(zhì)量。裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質(zhì)量。焊接殘余應(yīng)力會增加工件工作時的內(nèi)應(yīng)力，降低承焊接殘余應(yīng)力會增加工件工作時的內(nèi)應(yīng)力，降低承載能力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應(yīng)力的存載能力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應(yīng)力的存在會誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。在會誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會衰減殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會衰減而產(chǎn)生一定的變形，使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定，所以減少而產(chǎn)生一定的變形，使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定，所

18、以減少和防止焊接變形和應(yīng)力是十分必要的。和防止焊接變形和應(yīng)力是十分必要的。焊接變形與應(yīng)力的危害焊接變形與應(yīng)力的危害產(chǎn)品制造基礎(chǔ)減小焊接應(yīng)力的措施減小焊接應(yīng)力的措施合理的焊接次序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少合理的焊接次序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少 應(yīng)力（圖應(yīng)力（圖a），合理選材；），合理選材；焊前預(yù)熱，減弱各部位溫差，從而顯著減小焊接應(yīng)力，焊前預(yù)熱，減弱各部位溫差，從而顯著減小焊接應(yīng)力，350400；焊后熱處理：去應(yīng)力退火，加熱到焊后熱處理：去應(yīng)力退火，加熱到600650，保溫，保溫1小時以小時以上，緩冷。上，緩冷。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接變形的預(yù)防措施焊接變形的預(yù)防措施焊前措施：反變形法；焊前措

19、施：反變形法；加裕量法：補(bǔ)償焊后收縮，下料裕量加裕量法：補(bǔ)償焊后收縮，下料裕量0.10.2。剛性夾持法：夾持，點(diǎn)固（塑性好的材料）剛性夾持法：夾持，點(diǎn)固（塑性好的材料）合理的焊接次序：構(gòu)件對稱兩側(cè)都有焊縫，應(yīng)使兩側(cè)焊縫的收合理的焊接次序：構(gòu)件對稱兩側(cè)都有焊縫，應(yīng)使兩側(cè)焊縫的收縮能互相抵消或減弱縮能互相抵消或減弱焊后措施：焊后措施：機(jī)械矯正法：利用機(jī)械外力作用來矯正變形，如輥床，壓力機(jī)，機(jī)械矯正法：利用機(jī)械外力作用來矯正變形，如輥床，壓力機(jī)，矯直機(jī)。矯直機(jī)?；鹧婕訜岢C正法：氧火焰加熱矯正法：氧乙炔火焰加熱壓應(yīng)力處（考經(jīng)驗(yàn)）冷卻乙炔火焰加熱壓應(yīng)力處（考經(jīng)驗(yàn)）冷卻收縮，消除變形。收縮，消除變形。產(chǎn)品

20、制造基礎(chǔ)焊縫對稱布置焊縫對稱布置采用反變形方法采用反變形方法產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)剛性固定夾持法剛性固定夾持法產(chǎn)品制造基礎(chǔ)合理的焊接次序合理的焊接次序 X型坡口焊接次序型坡口焊接次序梁的焊接次序梁的焊接次序產(chǎn)品制造基礎(chǔ)機(jī)械矯正法機(jī)械矯正法通常通常 只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)火焰矯正法火焰矯正法一般也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向的材料。一般也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向的材料。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊接裂紋焊接裂紋焊接裂紋存在于焊縫或熔合區(qū)。焊接裂紋存在于焊縫或熔合區(qū)。（1）原因：）原因： 焊接應(yīng)力過大焊接應(yīng)力過大 材料成分：材料成分：S、P、H

21、（2）預(yù)防：）預(yù)防： 選用堿性焊條選用堿性焊條 預(yù)熱，合理次序，小能量焊接預(yù)熱，合理次序，小能量焊接產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊縫的受力及破壞形式焊縫的受力及破壞形式（1 1）對接焊縫）對接焊縫對接焊縫主要用來承受作用于被焊件所在平面內(nèi)的拉對接焊縫主要用來承受作用于被焊件所在平面內(nèi)的拉（壓）力或彎矩，對接焊縫的破壞形式是沿焊縫斷裂；（壓）力或彎矩，對接焊縫的破壞形式是沿焊縫斷裂；l lFFFFl lF產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（2）搭接角焊縫）搭接角焊縫按按受力方向分為受力方向分為:正面角焊縫正面角焊縫 側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫混合角焊縫混合角焊縫受力方向與焊縫垂直；受力方向與焊縫垂直； 正面角焊縫通常只用來承受拉力；正面角

22、焊縫通常只用來承受拉力； 側(cè)面角焊縫和混合角焊縫可用來承側(cè)面角焊縫和混合角焊縫可用來承受拉力或彎矩。受拉力或彎矩。 實(shí)踐證明，在靜載荷作用下，搭接實(shí)踐證明，在靜載荷作用下，搭接角焊縫的破裂通常從沿著與垂直平分線角焊縫的破裂通常從沿著與垂直平分線重合的最小剖面上開始。重合的最小剖面上開始。受力方向與焊縫平行；受力方向與焊縫平行；受力與焊縫成一角度；受力與焊縫成一角度；k u 4 lA AFF正面角焊縫正面角焊縫 側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫A-AB-BMMhLkkA ABBhFFkkBB產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.2.1.4 焊條電弧焊（手工電弧焊）焊條電弧焊（手工電弧焊）原理及過程：原理及過程： 電弧熱電弧熱形成

23、熔形成熔池池藥皮的冶藥皮的冶金反應(yīng)金反應(yīng)藥皮藥皮產(chǎn)生保護(hù)氣體產(chǎn)生保護(hù)氣體熔渣上浮熔渣上浮產(chǎn)品制造基礎(chǔ)電焊條電焊條（1）普通焊條的組成及其作用）普通焊條的組成及其作用焊芯焊芯：作為：作為電弧電極電弧電極和焊縫的和焊縫的填充金屬填充金屬；焊芯的直；焊芯的直徑即為焊條直徑（徑即為焊條直徑（1.6mm8mm),其中以其中以3.25mm的的焊條應(yīng)用最廣。一般長度為焊條應(yīng)用最廣。一般長度為350-400mm 了解常用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊芯的牌號和成分藥皮藥皮的作用：的作用：a.幫助引弧，使電弧穩(wěn)定；幫助引弧，使電弧穩(wěn)定；b.產(chǎn)生熔渣產(chǎn)生熔渣和氣體，保護(hù)溶池金屬不被氧化；和氣體，保護(hù)溶池金屬不被氧化；c.向焊縫內(nèi)滲

24、入向焊縫內(nèi)滲入合金元素，提高焊縫強(qiáng)度。合金元素，提高焊縫強(qiáng)度。 了解焊條藥皮原料的種類及其作用產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（2）焊條種類）焊條種類產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（3） 焊條型號和牌號焊條型號和牌號焊條型號焊條型號是國家標(biāo)準(zhǔn)中的焊條代號。 E 55 1 6焊縫金屬抗拉焊縫金屬抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度550MPa焊條的焊接位置，焊條的焊接位置，0、1表示適全位置焊接表示適全位置焊接焊條電流種類和藥皮類型。焊條電流種類和藥皮類型。16表示低氫表示低氫甲型藥皮，交流或直流反接；甲型藥皮，交流或直流反接；碳鋼焊條碳鋼焊條產(chǎn)品制造基礎(chǔ)焊條牌號焊條牌號是焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號。以結(jié)構(gòu)鋼焊條為例： J 42 2焊條

25、電流種類和藥皮類型焊條電流種類和藥皮類型（見表（見表4-4）；）；15為酸性焊條、為酸性焊條、6和和7為堿性焊條。為堿性焊條。結(jié)構(gòu)鋼焊條結(jié)構(gòu)鋼焊條焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度大于或等于大于或等于420MPa產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（4）產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（5）手工電弧焊接特點(diǎn)及應(yīng)用）手工電弧焊接特點(diǎn)及應(yīng)用焊接質(zhì)量受焊工技術(shù)水平、施工條件等影響，變動幅度大。操作簡單、靈活，可焊接各種空間位置的焊縫。是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的方法。一般適用于單件小批生產(chǎn)2mm以上厚度的各種常用金屬、各種焊接位置的焊縫和一些不規(guī)則的焊縫。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 埋弧自動焊是用焊劑進(jìn)行渣保護(hù)，焊絲埋弧自動焊是用焊劑進(jìn)行渣保護(hù)，

26、焊絲為一電極在焊劑層下引燃電弧燃燒。因電弧為一電極在焊劑層下引燃電弧燃燒。因電弧在焊劑包圍下燃燒，所以熱效率高；焊絲為在焊劑包圍下燃燒，所以熱效率高；焊絲為連續(xù)的盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊接無飛濺，連續(xù)的盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊接無飛濺，可實(shí)現(xiàn)大電流高速焊接，生產(chǎn)率高；金屬利可實(shí)現(xiàn)大電流高速焊接，生產(chǎn)率高；金屬利用率，焊接質(zhì)量好，勞動條件好。埋弧焊適用率，焊接質(zhì)量好，勞動條件好。埋弧焊適于平直長焊縫和環(huán)焊縫的焊接。于平直長焊縫和環(huán)焊縫的焊接。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)埋弧焊工作原理簡圖埋弧焊工作原理簡圖產(chǎn)品制造基礎(chǔ)埋弧焊的焊絲與焊劑焊絲焊絲作用相當(dāng)于作用相當(dāng)于焊芯焊芯，焊劑焊劑作用相當(dāng)于焊條作用相當(dāng)于焊條藥皮

27、藥皮。焊劑按照制造方法可分為熔煉焊劑、陶質(zhì)焊劑。焊劑按照制造方法可分為熔煉焊劑、陶質(zhì)焊劑。熔煉焊劑不易吸收水分，適用于焊接不同的金屬熔煉焊劑不易吸收水分，適用于焊接不同的金屬陶質(zhì)焊劑容易吸潮，容易向焊縫金屬補(bǔ)充或添加陶質(zhì)焊劑容易吸潮，容易向焊縫金屬補(bǔ)充或添加合金元素。合金元素。 產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備 板厚小于板厚小于14mm時，可不開坡口；時，可不開坡口； 板厚為板厚為1422mm時，應(yīng)開時，應(yīng)開Y型坡口；型坡口； 板厚為板厚為2250mm時，可開雙時，可開雙Y型或型或U型坡口。型坡口。 Y型和雙型和雙Y型坡口的角度為型坡口的角度為5060。埋弧焊的工藝產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 焊縫間隙應(yīng)均勻，

28、焊直縫時，應(yīng)安裝焊縫間隙應(yīng)均勻，焊直縫時，應(yīng)安裝引弧引弧板和熄弧板板和熄弧板，以防止起弧和熄弧時產(chǎn)生的氣，以防止起弧和熄弧時產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷進(jìn)入工件焊縫孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷進(jìn)入工件焊縫之中。之中。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)一般一般采用雙面焊，可不留間隙直接進(jìn)行雙面焊接，采用雙面焊，可不留間隙直接進(jìn)行雙面焊接，也可采用打底焊或焊劑墊或墊板。為提高生產(chǎn)率，也也可采用打底焊或焊劑墊或墊板。為提高生產(chǎn)率，也可采用水冷銅成型底板進(jìn)行單面焊雙面成型?？刹捎盟溷~成型底板進(jìn)行單面焊雙面成型。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 焊接焊接環(huán)焊縫時，焊絲起弧環(huán)焊縫時，焊絲起弧點(diǎn)與點(diǎn)與環(huán)的中心線偏離一距環(huán)的中心線偏離一距離離e

29、，以防止以防止 熔池金屬的流淌。一般偏離距離為熔池金屬的流淌。一般偏離距離為 20 40mm，直徑小于，直徑小于250mm的的環(huán)縫環(huán)縫一般不采用埋弧自動焊。一般不采用埋弧自動焊。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 同時同時有兩個以上焊絲起焊接有兩個以上焊絲起焊接，焊接，焊接速度高，焊速度高，焊縫成型好。前一縫成型好。前一電弧電弧保證熔深，后續(xù)電弧調(diào)節(jié)熔寬保證熔深，后續(xù)電弧調(diào)節(jié)熔寬，使使熔池形狀及焊縫成型較為合理。熔池形狀及焊縫成型較為合理。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 埋弧焊主要用于壓力容器的埋弧焊主要用于壓力容器的環(huán)縫焊和環(huán)縫焊和直縫焊直縫焊，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機(jī)

30、械（行車）和冶和潛艇殼體的焊接，起重機(jī)械（行車）和冶金機(jī)械（高爐爐身）的焊接。金機(jī)械（高爐爐身）的焊接。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)埋弧焊與手工電弧焊的特點(diǎn)比較埋弧焊與手工電弧焊的特點(diǎn)比較生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高 焊絲上沒有涂料，可通過較大的電流；焊絲上沒有涂料，可通過較大的電流； 自動送絲，節(jié)省輔助時間。自動送絲，節(jié)省輔助時間。焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定 熔池被液態(tài)焊渣泡包圍；熔池被液態(tài)焊渣泡包圍； 熔池大而深，冶金過程進(jìn)行的較為完善，氣體熔池大而深，冶金過程進(jìn)行的較為完善，氣體與雜質(zhì)易于浮出；與雜質(zhì)易于浮出； 焊接參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動控制；焊接參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動控制；產(chǎn)品制造基礎(chǔ)節(jié)能、節(jié)材節(jié)能、節(jié)材 電弧的熱量損失小

31、，能量集中，節(jié)能；電弧的熱量損失小，能量集中，節(jié)能； 厚度在厚度在20mm以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接；以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接；沒有焊頭的浪費(fèi)；很少金屬溶滴飛濺，節(jié)材。沒有焊頭的浪費(fèi)；很少金屬溶滴飛濺，節(jié)材。改善勞動條件改善勞動條件設(shè)備費(fèi)用高，工藝裝備復(fù)雜。設(shè)備費(fèi)用高，工藝裝備復(fù)雜。 適合中等厚度板材的長、直焊縫或大圓周環(huán)形焊適合中等厚度板材的長、直焊縫或大圓周環(huán)形焊縫的平焊的焊接位置，通常采用焊接對接和縫的平焊的焊接位置，通常采用焊接對接和T形形接頭。不適于狹窄位置的焊縫以及薄板的焊接。接頭。不適于狹窄位置的焊縫以及薄板的焊接?？珊镐摪搴穸葹榭珊镐摪搴穸葹?-60mm。埋弧焊與手工電弧

32、焊的特點(diǎn)比較埋弧焊與手工電弧焊的特點(diǎn)比較產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.2.1.6產(chǎn)品制造基礎(chǔ)氬弧焊焊接特點(diǎn)氬弧焊焊接特點(diǎn)非熔化極氬弧焊采用非熔化極氬弧焊采用鈰鎢棒鈰鎢棒作為電極，也稱鎢極氬弧作為電極，也稱鎢極氬弧焊。焊接時電極不熔化，只起導(dǎo)電和產(chǎn)生電弧的作焊。焊接時電極不熔化，只起導(dǎo)電和產(chǎn)生電弧的作用，另有焊絲熔化充填熔池。因電極通過的電流有用，另有焊絲熔化充填熔池。因電極通過的電流有限，所以只適用于限，所以只適用于焊接厚度焊接厚度6mm以下的工件以下的工件。熔化極氬弧焊以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極進(jìn)行焊接，熔化極氬弧焊以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極進(jìn)行焊接，因此可以采用較大的電流，適用于焊接因此可以采用較大的電流，

33、適用于焊接厚度厚度25mm以以下的工件。下的工件。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)）適用于焊接各類合金鋼、易氧化的有色金屬及）適用于焊接各類合金鋼、易氧化的有色金屬及稀有金屬。稀有金屬。）氬弧焊電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊縫致密，表面沒）氬弧焊電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊縫致密，表面沒有熔渣，成形美觀。有熔渣，成形美觀。）電弧和熔池區(qū)用氣流保護(hù)，明弧可見，便于操）電弧和熔池區(qū)用氣流保護(hù)，明弧可見，便于操作，容易實(shí)現(xiàn)自動化焊接。作，容易實(shí)現(xiàn)自動化焊接。）電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池小，）電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池小，焊接速度快，熱影響區(qū)較窄，工件焊接變形小。焊接速度快，熱影響區(qū)較窄，工件焊接變形小。由于氬氣價格較

34、高，目前氬弧焊主要用于鋁合金、氬弧焊主要用于鋁合金、鈦合金、鎂合金，以及不銹鋼、耐熱鋼的焊接和鈦合金、鎂合金，以及不銹鋼、耐熱鋼的焊接和一部分重要的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊件一部分重要的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊件。氬弧焊的主要特點(diǎn)氬弧焊的主要特點(diǎn)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)鎢極脈沖氬弧焊鎢極脈沖氬弧焊鎢極脈沖氬弧焊是近年來發(fā)展起來的新工藝，特點(diǎn)（1）脈沖式電源的能量，易于控制，可避免燒穿工件，適合于焊接0.15mm的鋼材或管材，并能實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，保證根部焊透。（2）適合各種空間位置的焊接（3）焊接易淬火鋼材和高強(qiáng)度鋼，可減少裂紋傾向和焊接變形。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)CO2保護(hù)焊保護(hù)焊 CO2保護(hù)焊是一種保護(hù)焊是一種比較便宜的氣體保比

35、較便宜的氣體保護(hù)焊方法，它常用護(hù)焊方法，它常用于于30mm以下厚度的以下厚度的低碳鋼低碳鋼和和低合金結(jié)低合金結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)鋼的焊接的焊接 。低碳鋼焊接時選用低碳鋼焊接時選用H08MnSiA焊絲；焊絲；低合金結(jié)構(gòu)鋼選用低合金結(jié)構(gòu)鋼選用H08Mn2SiA焊絲。焊絲。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 利用機(jī)械壓縮效應(yīng)（電弧通過噴嘴細(xì)利用機(jī)械壓縮效應(yīng)（電弧通過噴嘴細(xì)小孔道時的被迫收縮）、熱壓縮效應(yīng)小孔道時的被迫收縮）、熱壓縮效應(yīng)（在冷氣流的強(qiáng)迫冷卻下，帶電粒子流（在冷氣流的強(qiáng)迫冷卻下，帶電粒子流離子和電子離子和電子往弧柱中心集中）和電往弧柱中心集中）和電磁收縮效應(yīng)（弧柱帶電粒子的電流線為磁收縮效應(yīng)（弧柱帶電粒子的電

36、流線為平行電流線，相互磁場作用使電流線產(chǎn)平行電流線，相互磁場作用使電流線產(chǎn)生相互吸引而收縮）將電弧壓縮為細(xì)小生相互吸引而收縮）將電弧壓縮為細(xì)小的等離子體。的等離子體。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 等離子弧溫度高達(dá)等離子弧溫度高達(dá)24000K以上，能量密度可達(dá)以上，能量密度可達(dá)105106w/cm2 ，因而可一次性熔化較厚的材料。，因而可一次性熔化較厚的材料。等離子弧可用于焊接和切割等離子弧可用于焊接和切割。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)等離子弧焊接實(shí)質(zhì)上是一種具有壓縮效應(yīng)的鎢極氬弧焊。等離子弧焊接實(shí)質(zhì)上是一種具有壓縮效應(yīng)的鎢極氬弧焊。等離子弧焊接不僅具有氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)，還具有以下特點(diǎn)：等離子弧焊接不僅具有氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)，還具有以下

37、特點(diǎn)：1）等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，）等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，因此焊接厚度因此焊接厚度1020mm的鋼材可以不開坡口，一次焊透的鋼材可以不開坡口，一次焊透雙面成形。雙面成形。2）等離子弧焊焊接速度快，生產(chǎn)率高，焊后焊縫寬度）等離子弧焊焊接速度快，生產(chǎn)率高，焊后焊縫寬度和高度均勻一致，焊縫表面光潔。和高度均勻一致，焊縫表面光潔。3）電流小到）電流小到0.1A時，電弧仍然能穩(wěn)定燃燒，并保持良時，電弧仍然能穩(wěn)定燃燒，并保持良好的挺直度和方向性，故等離子弧焊可焊接很薄的箔材。好的挺直度和方向性，故等離子弧焊可焊接很薄的箔材。等離子弧焊需要應(yīng)用專用的焊接設(shè)備和焊絲，

38、設(shè)備比較等離子弧焊需要應(yīng)用專用的焊接設(shè)備和焊絲，設(shè)備比較復(fù)雜，氣體消耗量大，只宜于在室內(nèi)焊接。復(fù)雜，氣體消耗量大，只宜于在室內(nèi)焊接。 等離子焊的特點(diǎn)等離子焊的特點(diǎn)產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 8.2.28.2.2 其它常用焊接方法其它常用焊接方法 電阻焊的優(yōu)點(diǎn)是：焊接電壓低（112伏特），焊接電流大（幾千幾萬安培），熱量集中，焊接變形小，不需要充填金屬，對操作者技術(shù)要求不高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。不足之處是設(shè)備費(fèi)用高，一些形狀復(fù)雜的工件需要用特殊裝備，如專用夾具等。 利用電流通過焊件及其接觸處所產(chǎn)生的電阻利用電流通過焊件及其接觸處所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后熱，將焊件局部加熱到塑性或

39、熔化狀態(tài)，然后在壓力下形成焊接接頭。在壓力下形成焊接接頭。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)電阻點(diǎn)焊電阻點(diǎn)焊 電阻點(diǎn)焊是用圓柱電極壓緊工件，通電、保壓獲得焊點(diǎn)的電阻焊方法。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)點(diǎn)焊焊接接頭形式點(diǎn)焊焊接接頭形式產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 縫焊是連續(xù)的點(diǎn)焊過程，它是用連續(xù)轉(zhuǎn)動縫焊是連續(xù)的點(diǎn)焊過程，它是用連續(xù)轉(zhuǎn)動的盤狀電極代替了柱狀電極，焊后獲得相互重的盤狀電極代替了柱狀電極，焊后獲得相互重疊的連續(xù)焊縫。疊的連續(xù)焊縫。 縫焊分流嚴(yán)重，通常采縫焊分流嚴(yán)重，通常采用強(qiáng)規(guī)范焊接，焊接電用強(qiáng)規(guī)范焊接，焊接電流比點(diǎn)焊大流比點(diǎn)焊大1.52倍。倍。 縫焊主要用于低壓容縫焊主要用于低壓容器，如汽車、摩托車的器，如汽車、摩托車的油箱

40、、氣體靜化器等的油箱、氣體靜化器等的焊接。焊接。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)對焊對焊利用電阻熱將兩個工件在整個接觸面上焊接起來的一種工藝方法。對焊形式主要有電阻對焊和閃光對焊。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)凸焊凸焊當(dāng)兩個工件采用搭接接頭形式，先在一工件上加工出凸點(diǎn)。電流通過凸點(diǎn)時使局部發(fā)熱，在壓力作用下接頭處形成一個或多個熔核，從而完成焊接過程。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)表面清理好的焊件表面清理好的焊件搭接形式接頭搭接形式接頭釬料放在接頭的釬料放在接頭的間隙附近或接頭的間隙中間隙附近或接頭的間隙中加熱加熱TTTT釬料熔點(diǎn)釬料熔點(diǎn)，釬料熔化，釬料熔化（工件不熔化）并滲入到接頭間隙中（工件不熔化）并滲入到接頭

41、間隙中液態(tài)釬料與工液態(tài)釬料與工件金屬相互溶解擴(kuò)散件金屬相互溶解擴(kuò)散冷凝后即形成釬焊接頭。冷凝后即形成釬焊接頭。8.2.2.2 8.2.2.2 摩擦焊、釬焊摩擦焊、釬焊產(chǎn)品制造基礎(chǔ)接頭的焊接質(zhì)量好、穩(wěn)定，其廢品率是閃光對焊接頭的焊接質(zhì)量好、穩(wěn)定，其廢品率是閃光對焊的的1%左右。左右。適于焊接異種鋼和異種金屬，如碳素結(jié)構(gòu)鋼適于焊接異種鋼和異種金屬，如碳素結(jié)構(gòu)鋼-高速高速鋼、銅鋼、銅-不銹鋼、鋁不銹鋼、鋁-銅、鋁銅、鋁-鋼等。鋼等。焊件尺寸精度高，可以實(shí)現(xiàn)直接裝配焊接。焊件尺寸精度高，可以實(shí)現(xiàn)直接裝配焊接。焊接生產(chǎn)率高，是閃光焊的焊接生產(chǎn)率高，是閃光焊的45倍。倍。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)三相負(fù)載均衡，節(jié)能，改

42、善了三相供電電網(wǎng)的供電條三相負(fù)載均衡，節(jié)能，改善了三相供電電網(wǎng)的供電條件。與閃光對焊比較，節(jié)省電能件。與閃光對焊比較，節(jié)省電能80%90%左右。左右。由于摩擦焊金屬焊接變形小，接頭焊前不需特殊清理，由于摩擦焊金屬焊接變形小，接頭焊前不需特殊清理，接頭上的飛邊有時可以不必去除，焊接不需要填充材接頭上的飛邊有時可以不必去除，焊接不需要填充材料和保護(hù)氣體，加工成本顯著降低。料和保護(hù)氣體，加工成本顯著降低。摩擦焊機(jī)容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化；操作技術(shù)簡單，摩擦焊機(jī)容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化；操作技術(shù)簡單，容易掌握。容易掌握。摩擦焊的工作場地衛(wèi)生，沒有火花，弧光；沒有有害摩擦焊的工作場地衛(wèi)生，沒有火花，弧光；沒

43、有有害氣體，有利于環(huán)境保護(hù)，適于設(shè)置在自動生產(chǎn)線上。氣體，有利于環(huán)境保護(hù)，適于設(shè)置在自動生產(chǎn)線上。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)釬焊釬焊是利用熔點(diǎn)比焊件低的釬料作填充金屬，適當(dāng)加熱后，釬料熔化而將處于固態(tài)的焊件連接起來的一種焊接方法。釬釬料熔點(diǎn)在料熔點(diǎn)在450以上，接頭強(qiáng)度較高，都在以上，接頭強(qiáng)度較高，都在200MPa以以上，屬于這類的釬料有銅基、銀基和鎳基等。上，屬于這類的釬料有銅基、銀基和鎳基等。釬釬料熔點(diǎn)為料熔點(diǎn)為450以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過70MPa，所以只用于釬焊受力不大、工作溫度較低的工件。，所以只用于釬焊受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以

44、通稱錫焊。常用的釬料是錫鉛合金，所以通稱錫焊。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.2.3 8.2.3 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.2.4 8.2.4 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)8.3 8.3 粘接成形工藝粘接成形工藝粘接用于木材由來已久。隨著新型膠粘劑的發(fā)展，粘接在金屬構(gòu)件的聯(lián)接中也日漸增多。粘接是用膠粘劑直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起且具有一定強(qiáng)度且不可拆卸的聯(lián)接，利用膠粘劑凝固后出現(xiàn)的粘附力來傳遞載荷。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 8.3.1

45、8.3.1 粘接成形工藝概述粘接成形工藝概述粘接組合蝸輪粘接組合蝸輪螺紋接套與管件粘接螺紋接套與管件粘接蜂窩結(jié)構(gòu)填料蜂窩結(jié)構(gòu)填料蒙皮與型材粘接蒙皮與型材粘接產(chǎn)品制造基礎(chǔ)粘接的特點(diǎn)粘接的特點(diǎn) 粘接件的缺陷有時不易發(fā)現(xiàn)。粘接件的缺陷有時不易發(fā)現(xiàn)。 有良好的密封性、絕緣性和防腐性。有良好的密封性、絕緣性和防腐性。與鉚接、焊接相比，粘接的主要優(yōu)點(diǎn)：與鉚接、焊接相比，粘接的主要優(yōu)點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)： 聯(lián)接件的材料范圍寬廣；聯(lián)接件的材料范圍寬廣； 聯(lián)接后的重量輕，材料的利用率高；聯(lián)接后的重量輕，材料的利用率高； 成本低；成本低； 在全部粘接面上應(yīng)力集中小，故耐疲勞性能好；在全部粘接面上應(yīng)力集中小，故耐

46、疲勞性能好； 抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動性能差；抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動性能差； 耐老化及耐介質(zhì)（如酸、堿等）性能差；耐老化及耐介質(zhì)（如酸、堿等）性能差； 膠粘劑對溫度變化敏感，影響粘接強(qiáng)度；膠粘劑對溫度變化敏感，影響粘接強(qiáng)度；產(chǎn)品制造基礎(chǔ)形成粘接的條件形成粘接的條件（1 1）粘接的基本過程）粘接的基本過程 1.1 1.1 理想的粘接理想的粘接理想的粘接是當(dāng)兩個表面彼此理想的粘接是當(dāng)兩個表面彼此緊密接觸緊密接觸之后，分子間產(chǎn)生相互作用，達(dá)到一定程之后，分子間產(chǎn)生相互作用，達(dá)到一定程度而形成度而形成粘接鍵粘接鍵，粘接鍵可能是，粘接鍵可能是次價鍵次價鍵或或主價鍵主價鍵，最后達(dá)到，最后達(dá)到熱力學(xué)平

47、衡的狀態(tài)熱力學(xué)平衡的狀態(tài)。理想的粘接強(qiáng)度理想的粘接強(qiáng)度，可以在一些假定的前提下計(jì)算出來。因?yàn)檫@是從理想狀態(tài)出發(fā)，可以在一些假定的前提下計(jì)算出來。因?yàn)檫@是從理想狀態(tài)出發(fā)的，沒有考慮一系列可能影響粘接強(qiáng)度的的，沒有考慮一系列可能影響粘接強(qiáng)度的實(shí)際因素實(shí)際因素，所以理想的，所以理想的粘接粘接強(qiáng)度比實(shí)際測得強(qiáng)度比實(shí)際測得的的粘接粘接強(qiáng)度要強(qiáng)度要大幾個數(shù)量級大幾個數(shù)量級。理想的粘接有。理想的粘接有理論意義理論意義，有利于分析理解，有利于分析理解粘接的機(jī)理粘接的機(jī)理，對實(shí)際的對實(shí)際的粘接粘接過程有重要的過程有重要的指導(dǎo)意義指導(dǎo)意義。粘接界面的結(jié)合包含粘接界面的結(jié)合包含物理結(jié)合物理結(jié)合和和化學(xué)結(jié)合化學(xué)結(jié)合。

48、物理結(jié)合指機(jī)械聯(lián)結(jié)及范德華力（偶。物理結(jié)合指機(jī)械聯(lián)結(jié)及范德華力（偶極力、誘導(dǎo)偶極力、色散力和氫鍵）；化學(xué)結(jié)合指共價鍵、離子鍵和金屬鍵。極力、誘導(dǎo)偶極力、色散力和氫鍵）；化學(xué)結(jié)合指共價鍵、離子鍵和金屬鍵。在在溫度溫度和和壓力壓力不發(fā)生變化的前提下，把兩個已經(jīng)粘接起來的相，從不發(fā)生變化的前提下，把兩個已經(jīng)粘接起來的相，從平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)可逆可逆地分開到無窮遠(yuǎn)，彼此的地分開到無窮遠(yuǎn)，彼此的分子不再存在任何相互作用分子不再存在任何相互作用的影響時，所消耗的能即為的影響時，所消耗的能即為粘合粘合能能，也就是，也就是粘接力粘接力。單位面積上所需的粘接力，稱為。單位面積上所需的粘接力，稱為理想粘接強(qiáng)度理想粘

49、接強(qiáng)度，以，以a a表示。表示。在大多數(shù)聚合物的分子相互作用，只存在在大多數(shù)聚合物的分子相互作用，只存在色散力色散力的情況下，一般的情況下，一般Z Z0 0 = 0.2 nm= 0.2 nm， W Wa a =10-5J=10-5Jcm2cm2，于是，于是a a 1500 1500 MPaMPa。如果分子相互作用力不僅是色散力，還有。如果分子相互作用力不僅是色散力，還有氫鍵力氫鍵力，誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力甚至甚至化學(xué)鍵力化學(xué)鍵力的話，則值更要大得多。即使如此，這一計(jì)算出來的理的話，則值更要大得多。即使如此，這一計(jì)算出來的理想粘接粘接強(qiáng)度，也要比實(shí)際粘接強(qiáng)度大想粘接粘接強(qiáng)度，也要比實(shí)際粘接強(qiáng)度大兩個數(shù)量級

50、以上。兩個數(shù)量級以上。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)1.2 1.2 實(shí)際的粘接實(shí)際的粘接實(shí)際的實(shí)際的粘接粘接，大多數(shù)都要使用，大多數(shù)都要使用膠黏劑膠黏劑，才能使兩個固體通過表面結(jié)合起來。聚合物處，才能使兩個固體通過表面結(jié)合起來。聚合物處于于橡膠態(tài)溫度橡膠態(tài)溫度以上時以上時( (未達(dá)熔融態(tài)未達(dá)熔融態(tài)) )，通過，通過加壓加壓緊密接觸，使兩塊處于橡膠態(tài)的聚合物，通過緊密接觸，使兩塊處于橡膠態(tài)的聚合物，通過界面上分子間的擴(kuò)散界面上分子間的擴(kuò)散，生成，生成物理結(jié)點(diǎn)物理結(jié)點(diǎn)或或分子相互作用引力分子相互作用引力，這時不需要膠黏劑也可能使聚合，這時不需要膠黏劑也可能使聚合物粘接起來。物粘接起來。不過，由于所需要的壓力大，時間

51、長，又要消耗熱能，而且有許多不過，由于所需要的壓力大，時間長，又要消耗熱能，而且有許多降低粘接力降低粘接力的影響的影響因素并未排除，使分子間不易達(dá)到緊密接觸，得到的因素并未排除，使分子間不易達(dá)到緊密接觸，得到的粘接強(qiáng)度粘接強(qiáng)度并不理想。并不理想。金屬、無機(jī)材料金屬、無機(jī)材料不存在橡膠態(tài)不存在橡膠態(tài)，在固態(tài)的情況下，即使加壓、加熱，也不可能達(dá)到分，在固態(tài)的情況下，即使加壓、加熱，也不可能達(dá)到分子接觸，這就更需要依靠子接觸，這就更需要依靠膠黏劑膠黏劑來實(shí)現(xiàn)粘接。來實(shí)現(xiàn)粘接。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)在粘接過程中，由于膠黏劑的在粘接過程中，由于膠黏劑的流動性流動性和和較小的表面張力較小的表面張力，對被粘物表面產(chǎn)生

52、，對被粘物表面產(chǎn)生潤濕潤濕作用作用，使界面分子緊密接觸，膠黏劑分子通過，使界面分子緊密接觸，膠黏劑分子通過自身的運(yùn)動自身的運(yùn)動，建立起最合適的構(gòu)型，達(dá)，建立起最合適的構(gòu)型，達(dá)到到吸附平衡吸附平衡。 隨后，膠黏劑分子對被粘物表面進(jìn)行隨后，膠黏劑分子對被粘物表面進(jìn)行跨越界面的擴(kuò)散作用跨越界面的擴(kuò)散作用，形成，形成擴(kuò)散擴(kuò)散界面區(qū)界面區(qū)。對高分子被粘物而言，這種擴(kuò)散是對高分子被粘物而言，這種擴(kuò)散是相互進(jìn)行相互進(jìn)行的；金屬或無機(jī)物由于受結(jié)晶結(jié)構(gòu)的的；金屬或無機(jī)物由于受結(jié)晶結(jié)構(gòu)的約束，分子較難運(yùn)動，但膠黏劑在硬化前，分子可以擴(kuò)散到表面氧化層的微孔中去，約束，分子較難運(yùn)動，但膠黏劑在硬化前，分子可以擴(kuò)散到表

53、面氧化層的微孔中去，達(dá)到分子的緊密接觸，最后仍能形成以達(dá)到分子的緊密接觸，最后仍能形成以次價力次價力為主的或?yàn)橹鞯幕蚧瘜W(xué)鍵化學(xué)鍵的粘接鍵。這就是的粘接鍵。這就是粘接粘接的基本過程的基本過程。全過程的關(guān)鍵作用是。全過程的關(guān)鍵作用是潤濕潤濕、擴(kuò)散擴(kuò)散和和形成粘接鍵形成粘接鍵。（1 1）粘接的基本過程）粘接的基本過程產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（2 2）潤濕）潤濕為形成良好的為形成良好的粘接粘接，首先要求，首先要求膠粘劑膠粘劑分子和被粘接材分子充分接觸。為此，一般要將被粘分子和被粘接材分子充分接觸。為此，一般要將被粘接體表面的接體表面的空氣空氣、或者、或者水蒸氣水蒸氣等氣體排除，使膠粘劑液體和被粘接材接觸。即將等氣

54、體排除，使膠粘劑液體和被粘接材接觸。即將氣氣固界面固界面轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成換成液液固固界面，這種現(xiàn)象叫做界面，這種現(xiàn)象叫做潤濕潤濕，其潤濕能力叫做潤濕性。，其潤濕能力叫做潤濕性。膠黏劑在涂膠階段應(yīng)當(dāng)具有較好的膠黏劑在涂膠階段應(yīng)當(dāng)具有較好的流動性流動性，而且其表面張力應(yīng)小于被粘物的表面張力。這，而且其表面張力應(yīng)小于被粘物的表面張力。這意味著，膠黏劑應(yīng)當(dāng)在被粘物表面產(chǎn)生意味著，膠黏劑應(yīng)當(dāng)在被粘物表面產(chǎn)生潤濕潤濕，能，能自動鋪展自動鋪展到被粘物表面上。當(dāng)被粘物表面存在到被粘物表面上。當(dāng)被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌時，能因膠黏劑的潤濕和鋪展，起凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌時，能因膠黏劑的潤濕和鋪展

55、，起填平峰谷填平峰谷的作用，使兩個被的作用，使兩個被粘物表面通過膠黏劑而粘物表面通過膠黏劑而大面積接觸大面積接觸，并達(dá)到產(chǎn)生，并達(dá)到產(chǎn)生分子作用力分子作用力的的0.5 nm0.5 nm以下的近程距離。以下的近程距離。 這就要求要選擇能起這就要求要選擇能起良好潤濕效果良好潤濕效果的膠黏劑。同時，也要求被粘物表面事先要進(jìn)行必要的膠黏劑。同時，也要求被粘物表面事先要進(jìn)行必要的的清潔清潔和和表面處理表面處理，達(dá)到最宜潤濕與粘接的表面狀態(tài)。要，達(dá)到最宜潤濕與粘接的表面狀態(tài)。要盡量避免潤濕不良盡量避免潤濕不良的情況。的情況。如果被粘物表面出現(xiàn)潤濕不良的如果被粘物表面出現(xiàn)潤濕不良的界面缺陷界面缺陷，則在缺陷

56、的周圍就會發(fā)生，則在缺陷的周圍就會發(fā)生應(yīng)力集中應(yīng)力集中的局部受力的局部受力狀態(tài)；此外，表面未潤濕的微細(xì)孔穴，粘接時未排盡或膠黏劑帶入的狀態(tài)；此外，表面未潤濕的微細(xì)孔穴，粘接時未排盡或膠黏劑帶入的空氣泡空氣泡，以及材料局部的，以及材料局部的不均勻性不均勻性，都可能引起潤濕不良的，都可能引起潤濕不良的界面缺陷界面缺陷，這些都應(yīng)盡量排除。，這些都應(yīng)盡量排除。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)判斷潤濕性判斷潤濕性可用可用接觸角接觸角來衡量，這可用來衡量，這可用YoungYoung方程來表示：方程來表示： SVSV = = LVLV coscos + + SLSL式中，式中，為接觸角，也稱為潤濕角；為接觸角，也稱為潤濕角；S

57、VSV為固氣界面張力；為固氣界面張力；LVLV為液氣為液氣界面張力；界面張力；SLSL為固液界面張力。為固液界面張力。此式應(yīng)處于此式應(yīng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)熱力學(xué)平衡狀態(tài)才有意義。才有意義。液滴在水平固體表面上的接觸角液滴在水平固體表面上的接觸角產(chǎn)品制造基礎(chǔ)習(xí)慣上將液體在固體表面的接觸角習(xí)慣上將液體在固體表面的接觸角= 90= 90 時定為潤濕與否的分界點(diǎn)。時定為潤濕與否的分界點(diǎn)。9090 為為不潤濕不潤濕，9090 為為潤濕潤濕，接觸角，接觸角越小越小，潤濕性能越好。，潤濕性能越好。ZismanZisman將固體表面分為將固體表面分為高能表面高能表面和和低能表面低能表面。凡表面能凡表面能200m

58、N200mNm2m2為為高能表面高能表面，金屬、金屬氧化物和無機(jī)化合物的表面，都，金屬、金屬氧化物和無機(jī)化合物的表面，都是高能表面。是高能表面。表面能表面能100mN 膠黏劑的膠黏劑的LVLV ，容易鋪展?jié)櫇袢菀卒佌節(jié)櫇?；低能表面的；低能表面的c c 2）產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 按牙型，螺紋可分為三角形螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋主要用于聯(lián)接主要用于傳動產(chǎn)品制造基礎(chǔ)鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋三角形螺紋三角形螺紋矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（二）螺紋的主要參數(shù)d大徑d1 小徑d2中徑P螺距S導(dǎo)程升角牙型角、 牙型斜角產(chǎn)品制造基礎(chǔ)（三）常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用管螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形

59、螺紋普通螺紋米制三角形螺紋，牙型角為60，同一公稱直徑下有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余為細(xì)牙螺紋。 英制螺紋，牙型角為55，公稱直徑是管子內(nèi)徑，可分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋，前者用于低壓場合，后者用于高溫、高壓或密封性高的管連接。牙型為正方形，牙型角為0，傳動效率最高，牙根強(qiáng)度低，傳動精度低，常用于傳力或傳導(dǎo)螺旋，未標(biāo)準(zhǔn)化，逐漸被梯形螺紋所替代。牙型為等腰梯形，牙型角為30，傳動效率低于矩形螺紋，但牙根強(qiáng)度高，對中性好，廣泛用于傳力或傳導(dǎo)螺旋，如機(jī)床的絲杠、螺旋舉重器等。工作面的牙型斜角為3，非工作面的牙型斜角為30，綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但僅用于單向受

60、力的傳力螺旋。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)1.螺栓聯(lián)接a) 普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，可多個裝拆，應(yīng)用較廣。主要用于被連接件不厚、通孔、經(jīng)常拆卸的場合。（四）螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓連接動畫展示產(chǎn)品制造基礎(chǔ)b) 鉸制孔螺栓聯(lián)接裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接. 鉸制孔螺栓連接動畫展示產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。拆裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺柱從被聯(lián)接件中擰出。適用于被聯(lián)接件之一較厚、盲孔且經(jīng)常拆卸場合。2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱連接動