成形-第4章連接成形

1、q 連接成形是將若干個(gè)構(gòu)件連接為一體的成形方法連接成形是將若干個(gè)構(gòu)件連接為一體的成形方法 第第4 4章章 連接成形連接成形分為焊接、膠接和機(jī)械連接等三大類。分為焊接、膠接和機(jī)械連接等三大類。 焊接基本特點(diǎn)：焊接基本特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：省工省料、效率高、連接牢固，適于焊接材料廣泛。省工省料、效率高、連接牢固，適于焊接材料廣泛。 可以制造成雙金屬構(gòu)件。可以制造成雙金屬構(gòu)件。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可能產(chǎn)生氣孔、裂紋、焊件上存在焊接應(yīng)力和焊接變形可能產(chǎn)生氣孔、裂紋、焊件上存在焊接應(yīng)力和焊接變形q 膠接：膠接：用膠粘劑將被粘物表面連接在一起的方法。膠接工藝簡(jiǎn)用膠粘劑將被粘物表面連接在一起的方法。膠接工藝簡(jiǎn) 便、

2、生產(chǎn)效率高、成本低，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛便、生產(chǎn)效率高、成本低，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：接頭清理要求高、連接處強(qiáng)度較低接頭清理要求高、連接處強(qiáng)度較低q 機(jī)械連接：機(jī)械連接： 通過(guò)構(gòu)件間產(chǎn)生的機(jī)械作用力實(shí)現(xiàn)連接的方法。通過(guò)構(gòu)件間產(chǎn)生的機(jī)械作用力實(shí)現(xiàn)連接的方法。 機(jī)械連接質(zhì)量可靠；便于拆、裝；易于檢修；在機(jī)械連接質(zhì)量可靠；便于拆、裝；易于檢修；在 工工業(yè)中應(yīng)用廣泛業(yè)中應(yīng)用廣泛焊焊接接方方法法熔化焊熔化焊壓力焊壓力焊釬釬 焊焊氣焊氣焊電弧焊電弧焊電渣焊電渣焊電子束焊電子束焊激光焊激光焊手工電弧手工電弧焊焊氣體保護(hù)氣體保護(hù)焊焊埋弧焊埋弧焊氬弧焊氬弧焊CO2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊電阻

3、焊電阻焊摩擦焊摩擦焊擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊高頻焊高頻焊點(diǎn)焊點(diǎn)焊縫焊縫焊對(duì)焊對(duì)焊烙鐵釬焊烙鐵釬焊火焰釬焊火焰釬焊爐中釬焊爐中釬焊常用的焊接方法分類常用的焊接方法分類 q 4.1 4.1 焊接基礎(chǔ)焊接基礎(chǔ) 4.1.1 熔焊冶金過(guò)程及其特點(diǎn)熔焊冶金過(guò)程及其特點(diǎn) 1.熔焊液相冶金熔焊液相冶金 q熔焊過(guò)程中，焊接接頭金屬發(fā)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，熔焊過(guò)程中，焊接接頭金屬發(fā)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，稱為稱為熔焊冶金過(guò)程熔焊冶金過(guò)程，包括液相冶金、熔池結(jié)晶、焊縫，包括液相冶金、熔池結(jié)晶、焊縫和熱影響區(qū)的組織變化等。和熱影響區(qū)的組織變化等。 Label1焊 條 芯藥 皮熔 池金 屬 熔 滴焊 縫氣 體固 態(tài) 渣 殼焊

4、接時(shí)，電弧熱使工件和焊條芯熔化；藥皮熔化和分解。焊接時(shí)，電弧熱使工件和焊條芯熔化；藥皮熔化和分解。熔化的藥皮在熔池內(nèi)形成熔渣并浮起，分解的藥皮產(chǎn)生大熔化的藥皮在熔池內(nèi)形成熔渣并浮起，分解的藥皮產(chǎn)生大量保護(hù)氣體環(huán)繞在電弧和熔池周圍，起保護(hù)作用量保護(hù)氣體環(huán)繞在電弧和熔池周圍，起保護(hù)作用。q （1）熔焊液相冶金的特點(diǎn)熔焊液相冶金的特點(diǎn) 氧化反應(yīng)迅速、激烈（原子活氧化反應(yīng)迅速、激烈（原子活潑）潑） 元素?zé)龘p大元素?zé)龘p大 氣體侵入熔池，形成夾雜氣體侵入熔池，形成夾雜 成分不均勻成分不均勻 氣體雜質(zhì)來(lái)不及浮起氣體雜質(zhì)來(lái)不及浮起 淬硬傾向大淬硬傾向大 參與反應(yīng)面積大參與反應(yīng)面積大由熔焊冶金特點(diǎn)知：由熔焊冶金

5、特點(diǎn)知：對(duì)焊縫影響較大的是氣體的侵入和成份的變化。對(duì)焊縫影響較大的是氣體的侵入和成份的變化。即：即：所以焊縫對(duì)外表現(xiàn)出的力學(xué)性能特點(diǎn)為：所以焊縫對(duì)外表現(xiàn)出的力學(xué)性能特點(diǎn)為：(2) 保證焊縫質(zhì)量的措施保證焊縫質(zhì)量的措施 1 1）防止有害氣體侵入熔池：）防止有害氣體侵入熔池： 用氣體及熔渣隔離空氣或兩者聯(lián)用；用氣體及熔渣隔離空氣或兩者聯(lián)用； 焊前清理焊件及焊絲、烘干焊條或焊劑焊前清理焊件及焊絲、烘干焊條或焊劑 2) 2) 冶金處理：冶金處理： 添加有益元素；進(jìn)行脫氧、脫硫、脫磷；滲入其它合金元素添加有益元素；進(jìn)行脫氧、脫硫、脫磷；滲入其它合金元素 q 2 2熔池結(jié)晶熔池結(jié)晶 q 熔池金屬凝固時(shí)，以

6、熔合線上局部熔化的母材晶粒為核心，熔池金屬凝固時(shí)，以熔合線上局部熔化的母材晶粒為核心，形成與母材金屬長(zhǎng)合在一起的形成與母材金屬長(zhǎng)合在一起的“聯(lián)生結(jié)晶聯(lián)生結(jié)晶”，并沿著散熱的反方，并沿著散熱的反方向長(zhǎng)大形成柱狀晶向長(zhǎng)大形成柱狀晶q 焊縫金屬晶粒較粗，組織不致密，且易引起化學(xué)焊縫金屬晶粒較粗，組織不致密，且易引起化學(xué)成分偏析，有些焊縫金屬在凝固末期還可能產(chǎn)生熱成分偏析，有些焊縫金屬在凝固末期還可能產(chǎn)生熱裂紋。裂紋。q 解決辦法：解決辦法： 1 1）焊縫中增添少量）焊縫中增添少量TiTi、V V、MoMo等元素，可形成彌等元素，可形成彌散的結(jié)晶核心，使焊縫晶粒細(xì)化，力學(xué)性能提高。散的結(jié)晶核心，使焊縫

7、晶粒細(xì)化，力學(xué)性能提高。 2 2）采用機(jī)械振動(dòng)、超聲振動(dòng)、電磁攪拌等工藝）采用機(jī)械振動(dòng)、超聲振動(dòng)、電磁攪拌等工藝措施均可細(xì)化焊縫晶粒。措施均可細(xì)化焊縫晶粒。 q3 3焊接接頭的組織轉(zhuǎn)變焊接接頭的組織轉(zhuǎn)變 q由于焊接過(guò)程中由于焊接過(guò)程中的熱擴(kuò)散，已焊合的熱擴(kuò)散，已焊合的接頭按組織和性的接頭按組織和性能的變化不同，可能的變化不同，可分為分為等區(qū)域等區(qū)域 q (1) (1) 焊縫金屬區(qū)：焊縫金屬區(qū)：由焊縫表面和熔合線所包圍的區(qū)由焊縫表面和熔合線所包圍的區(qū)域域 ，針對(duì)其冶金特點(diǎn)采取的各種措施，可使其力學(xué)性，針對(duì)其冶金特點(diǎn)采取的各種措施，可使其力學(xué)性能比母材金屬只高不低。能比母材金屬只高不低。 （溫度在

8、熔點(diǎn)以上的區(qū)域、（溫度在熔點(diǎn)以上的區(qū)域、）q(2) (2) 熔合區(qū)：熔合區(qū)：是焊縫與母材交接的過(guò)渡區(qū)，加熱溫是焊縫與母材交接的過(guò)渡區(qū)，加熱溫度在固、液相線之間，由鑄態(tài)組織和過(guò)熱組織構(gòu)成，度在固、液相線之間，由鑄態(tài)組織和過(guò)熱組織構(gòu)成，化學(xué)成分和組織都極不均勻，力學(xué)性能很差，是焊接化學(xué)成分和組織都極不均勻，力學(xué)性能很差，是焊接接頭中最薄弱的部位之一，常是焊接裂紋的發(fā)源地。接頭中最薄弱的部位之一，常是焊接裂紋的發(fā)源地。 （溫度在熔點(diǎn)和結(jié)晶溫度之間的區(qū)域、溫度在熔點(diǎn)和結(jié)晶溫度之間的區(qū)域、 ）q(3) (3) 熱影響區(qū)：熱影響區(qū)：材料因受熱的影響（但未熔化）材料因受熱的影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織和力

9、學(xué)性能變化的區(qū)域。而發(fā)生金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。 （溫度在結(jié)晶溫度以下的區(qū)域）（溫度在結(jié)晶溫度以下的區(qū)域）焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū) 過(guò)熱區(qū)：過(guò)熱區(qū)：具有過(guò)熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。加熱具有過(guò)熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。加熱溫度在固相線與溫度在固相線與11001100之間，奧氏體晶粒顯著長(zhǎng)大，力之間，奧氏體晶粒顯著長(zhǎng)大，力學(xué)性能明顯下降，是力學(xué)性能最差的部位，也常是焊接學(xué)性能明顯下降，是力學(xué)性能最差的部位，也常是焊接裂紋的發(fā)源地裂紋的發(fā)源地 相變重結(jié)晶區(qū)：相變重結(jié)晶區(qū)：具有正火組織的區(qū)域。加熱溫度稍高具有正火組織的區(qū)域。加熱溫度稍高于于A Ac3 c3 線，經(jīng)重結(jié)晶獲得細(xì)小、均勻的晶粒，

10、相當(dāng)于正線，經(jīng)重結(jié)晶獲得細(xì)小、均勻的晶粒，相當(dāng)于正火處理，火處理， 故又稱正火區(qū)。該區(qū)力學(xué)性能明顯改善，是故又稱正火區(qū)。該區(qū)力學(xué)性能明顯改善，是焊接接頭中性能最好的區(qū)域焊接接頭中性能最好的區(qū)域 不完全重結(jié)晶區(qū)：不完全重結(jié)晶區(qū)：部分組織發(fā)生相變重結(jié)晶的區(qū)域。部分組織發(fā)生相變重結(jié)晶的區(qū)域。加熱溫度在加熱溫度在A Ac1c1線與線與A Ac3 c3 線之間線之間, ,部分組織成為均勻、細(xì)部分組織成為均勻、細(xì)小的晶粒，其余為較粗大的晶粒。晶粒和組織都不均小的晶粒，其余為較粗大的晶粒。晶粒和組織都不均勻，力學(xué)性能較差勻，力學(xué)性能較差 0.05 0.75 電子束焊電子束焊5.0 6.21.5 2.01.5

11、 2.02.1 3.2手工鎢極氬弧焊手工鎢極氬弧焊5.0 8.01.5 3.02.0 3.01.5 2.0CO2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊25 302.0 3.05.0 7.018 20電渣焊電渣焊2.3 4.00.7 1.00.5 1.70.8 1.2埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊6.0 8.52.2 3.01.5 2.52.2 3.5焊條電弧焊焊條電弧焊總寬總寬不完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)相變重結(jié)晶區(qū)相變重結(jié)晶區(qū)過(guò)熱區(qū)過(guò)熱區(qū)焊接方法焊接方法焊接熱影響區(qū)是必然存在的，焊接熱影響區(qū)是必然存在的，針對(duì)該區(qū)域尤其是其針對(duì)該區(qū)域尤其是其中的中的熔合區(qū)、熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，可以：過(guò)熱區(qū)可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題

12、，可以： 1 1）采取熱量集中的焊接方法采取熱量集中的焊接方法，減小熱，減小熱影響區(qū)的寬度，影響區(qū)的寬度， 減小影響，提高性能。先進(jìn)的焊接方法均如此。減小影響，提高性能。先進(jìn)的焊接方法均如此。2 2）工藝上工藝上：小電流、快速焊，以減：小電流、快速焊，以減小單位長(zhǎng)度上的小單位長(zhǎng)度上的 熱量輸入熱量輸入 3 3）焊后正火焊后正火p 改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法q 4.1.2 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 1、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因 q 焊后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力稱為焊接殘余應(yīng)力焊后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力稱為焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布：焊接

13、殘余應(yīng)力的分布： u 2 2、焊接殘余應(yīng)力的調(diào)節(jié)、焊接殘余應(yīng)力的調(diào)節(jié) (1)(1)焊接殘余應(yīng)力的分布焊接殘余應(yīng)力的分布 中間散中間散熱慢熱慢產(chǎn)生拉產(chǎn)生拉應(yīng)力應(yīng)力 （2 2）調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力的措施）調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力的措施設(shè)計(jì)措施設(shè)計(jì)措施 減少焊縫的數(shù)量和尺寸并避免焊縫密集和交叉減少焊縫的數(shù)量和尺寸并避免焊縫密集和交叉 采用剛性較小的接頭采用剛性較小的接頭 減應(yīng)區(qū)減應(yīng)區(qū)減應(yīng)區(qū)工藝措施工藝措施 合理的焊接順序：合理的焊接順序：降低焊接接頭的剛性，使之能通過(guò)變形減小應(yīng)力降低焊接接頭的剛性，使之能通過(guò)變形減小應(yīng)力 加熱減應(yīng)區(qū)加熱減應(yīng)區(qū)錘擊焊縫錘擊焊縫 焊前預(yù)熱、焊焊前預(yù)熱、焊后正火后正火q 3 3焊接殘

14、余應(yīng)力的消除方法焊接殘余應(yīng)力的消除方法 去應(yīng)力退火：整體或局部去應(yīng)力退火：整體或局部 加熱溫度加熱溫度500650 機(jī)械拉伸法機(jī)械拉伸法 溫差拉伸法溫差拉伸法 振動(dòng)法振動(dòng)法 4 4、焊接殘余變形的控制和矯正、焊接殘余變形的控制和矯正 （1 1）焊接殘余變形的類型：常見(jiàn)的）焊接殘余變形的類型：常見(jiàn)的五種五種 q 常見(jiàn)多為綜合型的變形常見(jiàn)多為綜合型的變形 由于焊接件的結(jié)構(gòu)一般表現(xiàn)出由于焊接件的結(jié)構(gòu)一般表現(xiàn)出塑性好、細(xì)、薄、易變形塑性好、細(xì)、薄、易變形的特點(diǎn)，所以由焊接應(yīng)力引起焊接變形是必然的。的特點(diǎn)，所以由焊接應(yīng)力引起焊接變形是必然的。較理想的情況較理想的情況收縮變形收縮變形厚度方向加熱不均勻厚度

15、方向加熱不均勻角變形角變形高度方向加熱不均勻高度方向加熱不均勻彎曲變形彎曲變形橫截面上加熱不均勻橫截面上加熱不均勻扭曲變形扭曲變形多見(jiàn)于薄板件多見(jiàn)于薄板件失穩(wěn)變形失穩(wěn)變形q（2 2） 控制焊接殘余變形的措施：控制焊接殘余變形的措施： 盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，合理選用焊縫的截盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，合理選用焊縫的截面形狀面形狀 合理安排焊縫位置合理安排焊縫位置 設(shè)計(jì)措施設(shè)計(jì)措施工藝措施工藝措施反變形法：反變形法： 剛性固定法：剛性固定法： 合理選用焊接方法和焊接規(guī)合理選用焊接方法和焊接規(guī)范范 選用能量較集中的焊接方法選用能量較集中的焊接方法 焊接時(shí)采用較小的熱輸入焊接時(shí)采用較小的熱輸入( (

16、） 選用合理的焊接順序選用合理的焊接順序 p (3) (3) 焊接殘余變形的矯正：焊接殘余變形的矯正： 1）機(jī)械矯正法：）機(jī)械矯正法： 利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，使二者利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，使二者相互抵消相互抵消生產(chǎn)效率高、矯正生產(chǎn)效率高、矯正質(zhì)量好，適用于塑質(zhì)量好，適用于塑性材料性材料 2 2）火焰加熱矯正法：）火焰加熱矯正法： 利用火焰局部加熱焊件的適當(dāng)部位使其產(chǎn)生收縮塑性變形，利用火焰局部加熱焊件的適當(dāng)部位使其產(chǎn)生收縮塑性變形，以抵消焊接殘余變形以抵消焊接殘余變形 操作靈便，但需較豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)操作靈便，但需較豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn) q 4.2 焊

17、接方法焊接方法 4.2.1 熔焊熔焊 1 1、電弧焊、電弧焊 （焊條電弧焊、埋弧焊和氣體保護(hù)焊焊條電弧焊、埋弧焊和氣體保護(hù)焊） 利用電弧作為熱源的熔焊方法利用電弧作為熱源的熔焊方法 熱量集中、溫度高、設(shè)備較簡(jiǎn)單、使用方便，是目前應(yīng)用熱量集中、溫度高、設(shè)備較簡(jiǎn)單、使用方便，是目前應(yīng)用 最廣泛的焊接方法最廣泛的焊接方法 (1)(1)埋弧焊：埋弧焊：電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法?？刹捎么箅娀≡诤竸酉氯紵M(jìn)行焊接的方法?？刹捎么?電流，一次的焊接厚度大電流，一次的焊接厚度大(2) (2) 氣體保護(hù)電弧焊：氣體保護(hù)電弧焊：用外加氣體作電弧介質(zhì)并用外加氣體作電弧介質(zhì)并保護(hù)保護(hù) 電弧和焊接區(qū)的電弧焊方

18、法電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法 1 1）熔化極氣體保護(hù)焊：）熔化極氣體保護(hù)焊：熔深大、焊接速度快、生產(chǎn)效熔深大、焊接速度快、生產(chǎn)效率高；明弧可見(jiàn)，易于操作率高；明弧可見(jiàn)，易于操作 2 2）鎢極惰性氣體保護(hù)焊）鎢極惰性氣體保護(hù)焊：電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬含氫電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬含氫量極低，明弧可見(jiàn)，易于操作量極低，明弧可見(jiàn)，易于操作（常用的保護(hù)氣體有（常用的保護(hù)氣體有CO2、Ar、Ar+O2、Ar+CO2等）等）q 2 2電渣焊電渣焊 利用電流通過(guò)液體熔渣產(chǎn)生的電利用電流通過(guò)液體熔渣產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行阻熱進(jìn)行 焊接的方法焊接的方法 熔敷速度高；加熱和冷卻速度慢，不易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺熔敷速度高；加熱和

19、冷卻速度慢，不易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷，且脫硫、脫磷較充分，焊縫質(zhì)量較高。陷，且脫硫、脫磷較充分，焊縫質(zhì)量較高。 但晶粒較粗大，熱影響區(qū)較寬但晶粒較粗大，熱影響區(qū)較寬 q 3 3堆焊堆焊 為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔敷金屬而進(jìn)行的焊接有特殊性能的熔敷金屬而進(jìn)行的焊接 堆焊可提高零件的使用壽命，可獲得耐磨、耐堆焊可提高零件的使用壽命，可獲得耐磨、耐蝕、耐熱等特殊性能蝕、耐熱等特殊性能堆焊是一種重要的表面工程技術(shù)，廣泛用于堆焊是一種重要的表面工程技術(shù)，廣泛用于各種機(jī)械零件和工具、模具的制造和修復(fù)各種機(jī)械零件和工具、模具的制造和修復(fù) q

20、4.2.2 壓焊（常用的壓焊方法有電阻焊常用的壓焊方法有電阻焊和摩擦焊等）和摩擦焊等） q 1 1電阻焊電阻焊 利用電流通過(guò)接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的利用電流通過(guò)接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的 電阻熱進(jìn)行焊接的方法電阻熱進(jìn)行焊接的方法 對(duì)焊對(duì)焊 對(duì)焊是使利用電阻熱使兩個(gè)被焊工件的整個(gè)接觸面焊接起來(lái)對(duì)焊是使利用電阻熱使兩個(gè)被焊工件的整個(gè)接觸面焊接起來(lái) 的的方法。分為電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。方法。分為電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。（1 1）電阻對(duì)焊）電阻對(duì)焊（2 2）閃光對(duì)焊）閃光對(duì)焊q 2 2摩擦焊摩擦焊 利用焊件表面相互摩擦所產(chǎn)生的熱利用焊件表面相互摩擦所產(chǎn)生的熱量，使量，使 端面達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂

21、鍛，完成焊接的一端面達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一 種壓焊方法。種壓焊方法。q 4.2.3 4.2.3 釬焊釬焊 利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接 1 1焊接材料焊接材料 (1) 釬釬 料：料：即釬焊時(shí)用作填充金屬的材料即釬焊時(shí)用作填充金屬的材料 (2) 釬焊焊劑：釬焊焊劑：即釬焊時(shí)使用的熔劑即釬焊時(shí)使用的熔劑 2 2接頭型式：接頭型式： 多采用搭接多采用搭接 3 3加熱方式：加熱方式： 烙鐵加熱、火焰加熱、電阻加熱、感應(yīng)加烙鐵加熱、火焰加熱、電阻加熱、感應(yīng)加 熱、浸漬加熱和爐中加熱熱、浸漬加熱和爐

22、中加熱 接頭光滑平整，工件尺寸精確；可焊接性能差異很大的異種金接頭光滑平整，工件尺寸精確；可焊接性能差異很大的異種金屬；生產(chǎn)率很高；設(shè)備簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用少。但接頭強(qiáng)度較低，尤其屬；生產(chǎn)率很高；設(shè)備簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用少。但接頭強(qiáng)度較低，尤其是動(dòng)載強(qiáng)度低，允許的工作溫度不高，焊前清整要求嚴(yán)格是動(dòng)載強(qiáng)度低，允許的工作溫度不高，焊前清整要求嚴(yán)格q 4.2.4 其它焊接方法 q 1 1、等離子弧焊、等離子弧焊借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的作用，獲得較高能量密度的等離子電弧進(jìn)行焊接的方法等離子電弧進(jìn)行焊接的方法 q 2 2、電子束焊、電子束焊利用加速和聚焦的電子束轟利用

23、加速和聚焦的電子束轟擊焊接件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行擊焊接件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法焊接的方法 q 3 3、激光焊、激光焊 q 4 4、擴(kuò)散焊、擴(kuò)散焊 可焊各類材料及很厚可焊各類材料及很厚和很薄的材料和很薄的材料 特別適合于精密結(jié)構(gòu)件特別適合于精密結(jié)構(gòu)件及熱敏感件的焊接及熱敏感件的焊接 激光焊接激光焊接q4.3. 4.3. 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 4.3.1 材料的焊接性材料的焊接性 材料的焊接性是材料在限定的施工條件下焊接成按規(guī)定設(shè)材料的焊接性是材料在限定的施工條件下焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。 材料的焊接性取決于材料

24、的化學(xué)成分、焊接方法及焊接材料的焊接性取決于材料的化學(xué)成分、焊接方法及焊接材料、焊件結(jié)構(gòu)類型及服役要求材料、焊件結(jié)構(gòu)類型及服役要求 q1 1、材料焊接性的影響因素、材料焊接性的影響因素 影響因素影響因素 材料的化學(xué)成分：材料的化學(xué)成分：硬、脆可能小，焊接性好硬、脆可能小，焊接性好焊接方法：焊接方法：能量集中、保護(hù)好能量集中、保護(hù)好, ,焊接性好焊接性好焊接材料：焊接材料：包括焊條、焊絲、焊劑和氣體等包括焊條、焊絲、焊劑和氣體等 堿性焊條或堿性焊劑，焊接性好；堿性焊條或堿性焊劑，焊接性好； 惰性氣體保護(hù)，焊接性好惰性氣體保護(hù)，焊接性好 焊件結(jié)構(gòu)類型：焊件結(jié)構(gòu)類型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性小

25、, ,焊接性好焊接性好服役要求：服役要求： 服役要求不高服役要求不高, ,焊接性好焊接性好 q 2 2焊接性的評(píng)價(jià)焊接性的評(píng)價(jià) q(1) (1) 用碳當(dāng)量評(píng)價(jià)鋼的焊接性：用碳當(dāng)量評(píng)價(jià)鋼的焊接性： 1 1）國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（）國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIWIIW）推薦的公式：）推薦的公式： CE=w(c)+w(Mn)/6+w(Cr)+w(Mo)+w(V)/5+ w(Ni)+w(Cu)/15100% CECE0.40.4% 焊接性良好焊接性良好CE0.40.6 % 焊接性較差焊接性較差CE0.6% 焊接性很差焊接性很差 2 2）冷裂紋敏感系數(shù)公式：）冷裂紋敏感系數(shù)公式： Pw =w(c)+w(Si)/ /30+

26、w(Mn)+w(Cu)+w(Cr)/ /20+ w(Ni)/ /6060+ w(V)/ / 10+5w(B)+H /60/60+h/600100% 當(dāng)當(dāng)Pw 50時(shí)，應(yīng)求出預(yù)熱溫度時(shí)，應(yīng)求出預(yù)熱溫度: tp=1440 Pw 392（）q 4.3.2 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 1、碳鋼的焊接、碳鋼的焊接 (1) (1) 低碳鋼的焊接：低碳鋼的焊接： CECE小于小于0.4%0.4% 可用各種方法無(wú)需采用任何工藝措施方便施焊可用各種方法無(wú)需采用任何工藝措施方便施焊 母材碳含量偏高或在低溫下焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，母材碳含量偏高或在低溫下焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，可采取預(yù)熱、后熱及使用低氫型焊

27、條或高堿度焊劑等措施可采取預(yù)熱、后熱及使用低氫型焊條或高堿度焊劑等措施 (2)(2)中碳鋼的焊接中碳鋼的焊接 CECE為為0.4%0.4%0.6%0.6%，焊接性較差焊接性較差 焊接時(shí)應(yīng)進(jìn)行焊接時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱預(yù)熱（預(yù)熱溫度一般為（預(yù)熱溫度一般為100100200200）和后）和后熱；熱；選用低氫型焊條或堿度較高的焊劑；選用低氫型焊條或堿度較高的焊劑；使用小電流、開(kāi)使用小電流、開(kāi)坡口、低焊速和多層焊，焊后應(yīng)立即進(jìn)行熱處理坡口、低焊速和多層焊，焊后應(yīng)立即進(jìn)行熱處理 (3)(3)高碳鋼的焊接：高碳鋼的焊接：CECE大于大于0.6%0.6%，更易產(chǎn)生淬硬組，更易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋織和裂紋 一般只用于工具

28、、模具的修補(bǔ)和鋼軌的對(duì)接一般只用于工具、模具的修補(bǔ)和鋼軌的對(duì)接 應(yīng)采用應(yīng)采用更高的預(yù)熱溫度和更嚴(yán)格的工藝措施更高的預(yù)熱溫度和更嚴(yán)格的工藝措施 2 2、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接 (1) 強(qiáng)度級(jí)別低的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接：強(qiáng)度級(jí)別低的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接： 價(jià)格較低，廣泛用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)。價(jià)格較低，廣泛用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)。類于低碳鋼，類于低碳鋼，一一 般不需預(yù)熱，也不需焊后熱處理，但通常采用堿性焊條般不需預(yù)熱，也不需焊后熱處理，但通常采用堿性焊條 (2)(2)強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接：強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接： 廣泛用于要求高強(qiáng)度、高韌性及在低溫或動(dòng)載下工作的重廣泛

29、用于要求高強(qiáng)度、高韌性及在低溫或動(dòng)載下工作的重要焊接結(jié)構(gòu)。要焊接結(jié)構(gòu)。類于中碳鋼，類于中碳鋼，須采取預(yù)熱和后熱措施，防止產(chǎn)生冷須采取預(yù)熱和后熱措施，防止產(chǎn)生冷裂紋，且須采用堿性焊條或堿度較高的焊劑；焊后常需進(jìn)行去應(yīng)裂紋，且須采用堿性焊條或堿度較高的焊劑；焊后常需進(jìn)行去應(yīng)力退火或高溫回火力退火或高溫回火 3、耐熱鋼的焊接、耐熱鋼的焊接 該類鋼易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋，焊前應(yīng)仔細(xì)清理焊絲和坡口，該類鋼易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋，焊前應(yīng)仔細(xì)清理焊絲和坡口，須進(jìn)行預(yù)熱和后熱，選用低氫型焊條或堿度較高的焊劑，須進(jìn)行預(yù)熱和后熱，選用低氫型焊條或堿度較高的焊劑，焊后應(yīng)焊后應(yīng)立即進(jìn)行去應(yīng)力退火或高溫回火處理。立即進(jìn)行去

30、應(yīng)力退火或高溫回火處理。4不銹鋼的焊接不銹鋼的焊接 該類鋼焊接接頭可能出現(xiàn)熱裂紋、脆化等焊接缺陷。應(yīng)盡量該類鋼焊接接頭可能出現(xiàn)熱裂紋、脆化等焊接缺陷。應(yīng)盡量采用高純焊接材料，選用高堿度焊劑或低氫型焊條；須采用熱采用高純焊接材料，選用高堿度焊劑或低氫型焊條；須采用熱量集中的焊法、小的熱輸入（小電流、高焊速）、量集中的焊法、小的熱輸入（小電流、高焊速）、以減少熱影以減少熱影響區(qū)的受熱程度；焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理以消除殘余應(yīng)力響區(qū)的受熱程度；焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理以消除殘余應(yīng)力 從各類鋼的焊接看，對(duì)焊接性較差從各類鋼的焊接看，對(duì)焊接性較差的鋼，無(wú)論采用何種焊接方法，通常都的鋼，無(wú)論采用何種焊接方法，通常都需需采

31、用堿性焊條或焊劑，采用堿性焊條或焊劑，且應(yīng)且應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱和進(jìn)行預(yù)熱和后熱。后熱。焊接性越差，堿度要求越高，預(yù)熱焊接性越差，堿度要求越高，預(yù)熱溫度也越高，輔溫度也越高，輔之以嚴(yán)格的其他工藝措施和之以嚴(yán)格的其他工藝措施和接頭清理，才能保證焊接件的質(zhì)量。接頭清理，才能保證焊接件的質(zhì)量。q 5 5鑄鐵的焊接鑄鐵的焊接 易產(chǎn)生裂紋、白口及淬硬組織，故焊接性極差易產(chǎn)生裂紋、白口及淬硬組織，故焊接性極差 一般僅用于毛坯的焊補(bǔ)和修復(fù)損壞的鑄鐵零件一般僅用于毛坯的焊補(bǔ)和修復(fù)損壞的鑄鐵零件 q(1) (1) 異質(zhì)焊縫冷焊：異質(zhì)焊縫冷焊： 采用焊條電弧焊，通常不預(yù)熱采用焊條電弧焊，通常不預(yù)熱純鎳鑄鐵焊條：純鎳鑄鐵焊條

32、：焊縫為鎳鐵合金，有良好的抗裂性及切削加工焊縫為鎳鐵合金，有良好的抗裂性及切削加工性性 ， 碳鋼鑄條焊條：碳鋼鑄條焊條：焊縫為低碳鋼，成本低，但易產(chǎn)生熱裂紋，且焊縫為低碳鋼，成本低，但易產(chǎn)生熱裂紋，且 難于切削加工，只能難于切削加工，只能。 p (2) 同質(zhì)焊縫熱焊：同質(zhì)焊縫熱焊： 選用焊縫為鑄鐵型的焊條或焊絲，焊前將鑄件整體或局選用焊縫為鑄鐵型的焊條或焊絲，焊前將鑄件整體或局部預(yù)熱至部預(yù)熱至550650，且焊時(shí)溫度不低于，且焊時(shí)溫度不低于400。常用焊條電。常用焊條電弧焊和氣焊，焊后須進(jìn)行去應(yīng)力退火?；『负蜌夂?，焊后須進(jìn)行去應(yīng)力退火。 可有效地防止白口、淬硬組織及裂紋，接頭切削加工性好；可有

33、效地防止白口、淬硬組織及裂紋，接頭切削加工性好；但成本高、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件差，但成本高、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件差，如車床床頭箱、內(nèi)燃機(jī)缸體等。，如車床床頭箱、內(nèi)燃機(jī)缸體等。q 鑄鐵冷焊鑄鐵冷焊生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好但焊接時(shí)須小電流、短段但焊接時(shí)須小電流、短段焊（每段焊（每段1050mm）、斷續(xù)焊（焊接區(qū)溫度）、斷續(xù)焊（焊接區(qū)溫度60）、分散焊，）、分散焊，且應(yīng)焊后立即輕敲焊縫且應(yīng)焊后立即輕敲焊縫 冷焊常用于鑄件冷焊常用于鑄件q 鑄鐵熱焊鑄鐵熱焊質(zhì)量好，但成本高、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件極差。質(zhì)量好，但成本高、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件極差。 一般用于形狀復(fù)雜、剛性大的重要鑄件的毛

34、坯重要面一般用于形狀復(fù)雜、剛性大的重要鑄件的毛坯重要面q 6 6非鐵金屬的焊接非鐵金屬的焊接 q(1) (1) 鋁及鋁合金：鋁及鋁合金： 鋁及鋁合金可采用大多數(shù)焊接方法。鋁及鋁合金可采用大多數(shù)焊接方法。 氬弧焊氬弧焊工藝簡(jiǎn)便，焊接質(zhì)量好是鋁合金焊接的首選。工藝簡(jiǎn)便，焊接質(zhì)量好是鋁合金焊接的首選。q(2) (2) 銅及銅合金：銅及銅合金： 銅及銅合金的焊接性較差銅及銅合金的焊接性較差 可采用氣焊、埋弧焊、氬弧焊、等離子弧焊、電阻焊和摩可采用氣焊、埋弧焊、氬弧焊、等離子弧焊、電阻焊和摩擦焊等焊接方法。擦焊等焊接方法。 q4.4 4.4 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)q4.4.1 4.

35、4.1 結(jié)構(gòu)材料的選擇結(jié)構(gòu)材料的選擇 盡量選用焊接性較好的材料盡量選用焊接性較好的材料 盡量采用廉價(jià)材料盡量采用廉價(jià)材料 尤其注意異種材料的使用尤其注意異種材料的使用盡量選用軋制型材盡量選用軋制型材 q 4.4.2 4.4.2 焊縫布置焊縫布置 (1) (1) 留有足夠的操作空間留有足夠的操作空間 (2) (2) 應(yīng)避免焊縫密集應(yīng)避免焊縫密集 或匯交或匯交 (3)(3)應(yīng)使焊縫盡量避開(kāi)工作應(yīng)力應(yīng)使焊縫盡量避開(kāi)工作應(yīng)力 較大和易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位較大和易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位 (4) (4) 應(yīng)避應(yīng)避免母材厚度免母材厚度方向工作時(shí)方向工作時(shí)受拉受拉 (5) (5)盡量使盡量使焊縫遠(yuǎn)離機(jī)焊縫遠(yuǎn)離機(jī)加工

36、面加工面 不合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理由設(shè)計(jì)理由焊縫應(yīng)均勻?qū)ΨQ布置，焊縫應(yīng)均勻?qū)ΨQ布置，可防止焊接應(yīng)力分布可防止焊接應(yīng)力分布不對(duì)稱而產(chǎn)生的變形不對(duì)稱而產(chǎn)生的變形焊縫不能交叉密集焊縫不能交叉密集焊條運(yùn)條角度應(yīng)合適焊條運(yùn)條角度應(yīng)合適焊條需有操作空間焊條需有操作空間焊縫的布置焊縫的布置Label1Label1Label1Label1Label1Label1Label1Label1不合理結(jié)構(gòu)不合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理由設(shè)計(jì)理由埋弧焊焊接時(shí)應(yīng)能堆埋弧焊焊接時(shí)應(yīng)能堆放焊劑放焊劑焊縫應(yīng)避開(kāi)應(yīng)力集中焊縫應(yīng)避開(kāi)應(yīng)力集中處處焊縫盡量遠(yuǎn)離加工面焊縫盡量遠(yuǎn)離加工面大跨度梁焊接時(shí)，焊大跨度梁焊接時(shí)，焊

37、縫應(yīng)避開(kāi)應(yīng)力最大處縫應(yīng)避開(kāi)應(yīng)力最大處Label1Label1Label1Label1Label1Label1Label1Label1q 4.4.3 焊接方法的選擇焊接方法的選擇 材料的焊接性材料的焊接性 焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 隨焊接方法的不同，焊接焊接接頭形式也有所區(qū)隨焊接方法的不同，焊接焊接接頭形式也有所區(qū)別，但無(wú)論何種接頭形式，均勻過(guò)渡總能減小應(yīng)力，別，但無(wú)論何種接頭形式，均勻過(guò)渡總能減小應(yīng)力，都應(yīng)盡量做到。都應(yīng)盡量做到。對(duì)接接頭：對(duì)接接頭：應(yīng)力分布較均勻，應(yīng)力分布較均勻，承載能力較高且節(jié)省材料承載能力較高且節(jié)省材料, ,在焊在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣。接結(jié)構(gòu)

38、中應(yīng)用最廣。搭接接頭：搭接接頭：備料和裝配簡(jiǎn)易，但備料和裝配簡(jiǎn)易，但承受載荷時(shí)應(yīng)力分布不均勻且受承受載荷時(shí)應(yīng)力分布不均勻且受剪應(yīng)力作用，故承載能力不高。剪應(yīng)力作用，故承載能力不高。角接接頭和角接接頭和T T形接頭：形接頭：可承受不同方向的力和力矩，易產(chǎn)生應(yīng)可承受不同方向的力和力矩，易產(chǎn)生應(yīng)力集中力集中, , 常用于桁架、底座、立柱等焊接結(jié)構(gòu)。常用于桁架、底座、立柱等焊接結(jié)構(gòu)。電阻焊、電阻焊、釬焊釬焊對(duì)焊、摩對(duì)焊、摩擦焊擦焊q 4.4.4 焊接接頭設(shè)計(jì)焊接接頭設(shè)計(jì) 1 1、接頭形式、接頭形式 q 2 2坡口形式坡口形式 根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝需要，在焊件的待

39、焊部位加工并裝配成的呈一定幾何形狀的溝槽成的呈一定幾何形狀的溝槽 常用的坡口形式有常用的坡口形式有I形、形、V形、形、U形、形、X形和雙形和雙U形形等等 (1) (1) 各類坡口的特點(diǎn)：各類坡口的特點(diǎn)： I I形坡口易于制備，但板厚較大時(shí)難于焊透。形坡口易于制備，但板厚較大時(shí)難于焊透。 V V形坡口較易制備，但厚板焊接時(shí)費(fèi)工費(fèi)料，且焊接變形較大。形坡口較易制備，但厚板焊接時(shí)費(fèi)工費(fèi)料，且焊接變形較大。 U U、X X、雙、雙U U形坡口焊接時(shí)省工省料，焊接變形小，但制備較費(fèi)形坡口焊接時(shí)省工省料，焊接變形小，但制備較費(fèi)工，工，X X、雙、雙U U形還需雙面焊接。形還需雙面焊接。 q (2) (2) 坡口形式選擇：坡口形式選擇： 1 1）焊件板厚：）焊件板厚： 薄板對(duì)接一般采用薄板對(duì)接一般采用I I