金屬的連接成型工藝基礎(chǔ)課件

第三篇金屬的連接成型連接成型：將簡(jiǎn)單型材或零件連接成復(fù)雜零件和機(jī)器部件的加工工藝根據(jù)連接成型原理不同，分為①機(jī)械連接②冶金連接③物化連接機(jī)械連接：利用螺釘、螺栓和鉚釘連接成型接頭可以拆卸，主要用于裝配1物化連接：利用粘接劑，通過(guò)物理、化學(xué)作用將材料連接成型接頭不可拆卸。主要用于異種材料冶金連接：通過(guò)加熱或加壓（或既加熱又加壓），使分離表面的原子間距足夠小形成金屬鍵而獲得永久性接頭主要用于金屬材料的連接2第九章焊接理論基礎(chǔ)與焊接質(zhì)量焊接特點(diǎn)：1.節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)重量輕2.焊接接頭具有良好的力學(xué)性能3.可以實(shí)現(xiàn)不同材料間的連接成型4.可以生產(chǎn)要求密封性的連接成型缺點(diǎn)：有些材料焊接困難；焊接不當(dāng)，易產(chǎn)生缺陷；接頭組織、性能不均勻；易產(chǎn)生殘余變形3原理：通過(guò)加熱，加壓或加熱加壓，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法分類：按焊接過(guò)程的特點(diǎn)分為①熔化焊②壓力焊③釬焊4§9.1電弧焊的本質(zhì)電弧焊：用電弧作為熱源使焊件金屬局部熔化，形成熔池，隨著電弧的移動(dòng)，熔池中的液態(tài)金屬冷卻結(jié)晶，形成焊縫，實(shí)現(xiàn)焊接。焊接的本質(zhì)：小范圍的金屬熔煉與鑄造5

6§9.2焊接工藝基礎(chǔ)熔焊：將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法是最基本的焊接方法，焊接生產(chǎn)中占主導(dǎo)有電弧焊；氣焊；電渣焊；電子束焊；激光焊其中電弧焊是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法7一、焊接電弧電弧是兩電極之間持久而強(qiáng)烈的氣體放電現(xiàn)象。其宏觀表現(xiàn)是發(fā)出強(qiáng)光，釋放大量的熱量電弧組成：陰極區(qū)：發(fā)射電子區(qū)陽(yáng)極區(qū)：正離子區(qū)，并接受電子弧柱區(qū)：氣體電離區(qū)8電弧產(chǎn)生的過(guò)程：當(dāng)兩電極接觸時(shí)，因高溫，金屬很快熔化，并蒸發(fā)。當(dāng)兩極產(chǎn)生距離時(shí)，陰極表面金屬發(fā)射大量電子；陽(yáng)極表面發(fā)生電離；在弧柱區(qū)電子與原子、分子間的碰撞產(chǎn)生大量熱量并導(dǎo)致電離。同時(shí)部分離子與電子間還會(huì)復(fù)合成原子或分子，并發(fā)光9電弧放電的特點(diǎn)是：電壓低，電流大，溫度高，能量密度大，可滿足焊接的要求正接：焊件接正極，焊條接負(fù)極反接：焊件接負(fù)極，焊條接正極10二、、焊焊接接冶冶金金過(guò)過(guò)程程電弧弧焊焊時(shí)時(shí)，，母母材材和和焊焊條條受受到到高高溫溫作作用用而而熔熔化化，，形形成成熔熔池池。。熔熔池池可可看看作作是是一一個(gè)個(gè)微微型型冶冶金金爐爐，，其其內(nèi)內(nèi)要要進(jìn)進(jìn)行行一一系系列列物物理理、、化化學(xué)學(xué)過(guò)過(guò)程程其冶冶金金過(guò)過(guò)程程有有以以下下特特點(diǎn)點(diǎn)：：1.金金屬屬熔熔池池很很小小，，且且四四周周是是冷冷金金屬屬，，熔池池處處于于液液態(tài)態(tài)的的時(shí)時(shí)間間很很短短111））由由于于化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)難難于于在在如如此此短短的的時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)達(dá)達(dá)到到平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，所所以以成成分分不不均均勻勻2））氣氣體體和和雜雜質(zhì)質(zhì)來(lái)來(lái)不不及及浮浮出出，，導(dǎo)導(dǎo)致致容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣孔孔和和夾夾雜雜等等缺缺陷陷3））焊焊縫縫金金屬屬組組織織結(jié)結(jié)晶晶后后易易產(chǎn)產(chǎn)生生粗粗大大的的柱柱狀狀晶晶122.熔熔池池金金屬屬溫溫度度高高于于一一般般冶冶煉煉溫溫度度因此此金金屬屬元元素素蒸蒸發(fā)發(fā)和和燒燒損損強(qiáng)強(qiáng)烈烈13三、、焊焊接接三三要要素素1.熱熱源源要求求能能量量集集中中，，溫溫度度高高，，以以保保證證金金屬屬快快速速熔化化，，減減小小高高溫溫對(duì)對(duì)金金屬屬性性能能的的影影響響2.熔熔池池的的保保護(hù)護(hù)與與凈凈化化保護(hù)護(hù)：：采采用用熔熔渣渣、、惰惰性性氣氣體體、、真真空空等等保保護(hù)護(hù)措措施施，，將將熔熔池池與與大大氣氣隔隔離離，，阻阻止止焊焊縫縫金金屬屬氧氧化化與與雜雜質(zhì)質(zhì)進(jìn)進(jìn)入入焊焊縫縫14凈化：：降低低焊縫縫中氧氧、硫硫、磷磷等元元素的的含量量3.填填充充金屬屬一方面面可保保證填填滿焊焊縫，，另一一方面面可向向焊縫縫過(guò)渡渡有益益的合合金元元素，，以彌彌補(bǔ)金金屬的的燒損損，并調(diào)整整焊縫縫金屬屬的化化學(xué)成成分，，滿足足性能能要求求.15§9.2焊焊接接接頭頭組織織與性性能焊接接接頭包包括焊焊縫、、熔合合區(qū)、、熱影影響區(qū)區(qū)熱影響響區(qū)：：焊縫縫附近近組織織、性性能發(fā)發(fā)生變變化的的區(qū)域域熔合區(qū)區(qū)：焊焊縫與與熱影影響區(qū)區(qū)之間間的過(guò)過(guò)渡區(qū)區(qū)16一、焊接接工件上上的溫度度分布焊縫周?chē)鷩患訜釤?、冷卻卻，每一一點(diǎn)被加加熱的溫溫度不同同，達(dá)到到高溫的的時(shí)間也也不同，，冷卻速速度也不不同17二、焊接接接頭的的組織與與性能低碳鋼焊焊接接頭頭181.焊焊縫熔池凝固固成焊縫縫●焊縫縫金屬的的結(jié)晶是是從熔池池底壁開(kāi)開(kāi)始向中中心長(zhǎng)大大，冷卻卻速度較較快，晶晶粒呈垂垂直于熔熔池壁的的柱狀晶晶●焊縫成成分不均均勻，焊焊縫中心心區(qū)容易易偏析硫硫、磷等等雜質(zhì)，，導(dǎo)致力力學(xué)性能能變差192.熔熔合區(qū)焊縫于母母材交接接的過(guò)度度區(qū)其加熱溫溫度介于于液—固固兩相線線之間加熱時(shí)，，金屬處處于半熔熔化狀態(tài)態(tài)，其成成分不均均勻，組組織粗大大，塑性性、韌性性很差是焊接接頭頭中性能最最差的區(qū)域域203.熱影影響區(qū)焊接過(guò)程中中，被焊材材料受熱（（但未熔化化）后，金金相組織和和力學(xué)性能能發(fā)生變化化的區(qū)域。。熱影響區(qū)分分為：①過(guò)過(guò)熱區(qū)②②正火區(qū)③部分相變變區(qū)④④再結(jié)晶區(qū)區(qū)211）過(guò)熱區(qū)區(qū)具有過(guò)熱組組織或晶粒粒顯著粗大大的區(qū)域固相線～1100℃℃性能：塑性性、韌性很很低，尤其其是沖擊韌韌性較低，，是熱影響響區(qū)中性能能最差的區(qū)區(qū)域2）正火區(qū)區(qū)相當(dāng)于受到到正火處理理的那部分分區(qū)域1100℃℃～AC3冷卻后獲得得正火組織織，力學(xué)性性能好223）部分相相變區(qū)發(fā)生部分相相變AC3～AC1之間間，僅部分分組織發(fā)生生相變冷卻后晶粒粒大小不均均勻力學(xué)性能比比母材差4）再結(jié)晶晶區(qū)AC1～450℃之之間，發(fā)生生再結(jié)晶，，硬度降低低經(jīng)過(guò)冷塑性性變形的母母材才有再再結(jié)晶區(qū)23熱影響區(qū)的的大小和組組織性能變變化的程度度取決于焊焊接方法、、焊接規(guī)范范、接頭形形式等因素素。熱源集中，，焊接速度度快時(shí)，熱熱影響區(qū)小小熱影響區(qū)往往往是焊接接件開(kāi)始破破壞的地方方24三、影響焊焊接接頭組組織和性能能的因素1.焊接接材料2.焊接接方法3.焊接接工藝4.焊后后熱處理259.3焊焊接應(yīng)應(yīng)力和焊接接變形焊接過(guò)程中中由于熱源源對(duì)焊接件件局部不均均勻加熱，，使焊接件件產(chǎn)生應(yīng)力力和變形一、焊接應(yīng)應(yīng)力于變形形產(chǎn)生的原原因受不均勻加加熱和冷卻卻1.縱向向焊接應(yīng)力力自由伸縮的的假想小板板條，焊接接中自由伸伸縮但實(shí)際情況況是，假想想條相結(jié)合合，相互牽牽制26加熱：只加加熱中間一一條，是模模擬的焊縫縫因超過(guò)塑性性溫度，伸伸長(zhǎng)兩被壓壓縮冷卻：中間間條壓縮，，被兩邊牽牽制，產(chǎn)生生拉應(yīng)力；兩邊邊條被中間間條壓縮，，產(chǎn)生壓應(yīng)力272.橫向向焊接應(yīng)力力及變形往往比較復(fù)復(fù)雜，分幾幾種情況討討論1）由縱向向變形引起起的橫向應(yīng)應(yīng)力及變形形鋼板單邊施施焊時(shí)，焊焊后焊接邊邊縮短，向向焊接邊發(fā)發(fā)生側(cè)彎將焊縫看成成為，將兩兩個(gè)板連接接在一起焊縫中部出出現(xiàn)橫向拉拉應(yīng)力，兩兩側(cè)出現(xiàn)壓壓應(yīng)力28292）由焊縫縫冷卻先后后不同形成成的橫向應(yīng)應(yīng)力焊縫中，有有三個(gè)焊接接點(diǎn)●焊接第一一個(gè)點(diǎn)A：：A點(diǎn)冷卻卻后鋼板的的間隙變化化不大，因因?yàn)殇摪蹇煽梢宰杂缮焐炜s●焊接B點(diǎn)點(diǎn)：受熱膨膨脹時(shí)，上上端間隙被被撐大，B點(diǎn)附近的的金屬?zèng)]有有受到明顯顯的壓縮變變形，冷卻卻后間隙沒(méi)沒(méi)有明顯的的縮小3031●焊接點(diǎn)C加熱：C點(diǎn)點(diǎn)不能自由由伸縮，受受到A、B的阻礙，，因此C點(diǎn)點(diǎn)受壓，B點(diǎn)受拉，，A點(diǎn)受壓壓冷卻：C點(diǎn)點(diǎn)被壓縮，，產(chǎn)生塑性性變形，焊焊點(diǎn)C處的的間隙變小小，但受到到A、B處處的阻礙C點(diǎn)受拉，，B受壓，，A點(diǎn)受拉拉焊縫冷卻先先后不同，，對(duì)橫向應(yīng)應(yīng)力有影響響3233二、減小和和防止焊接接應(yīng)力的措措施1.采取取合理的焊焊接順序使焊縫的收收縮自由，，不受大的的約束1）先焊收收縮量較大大的焊縫，，使其一開(kāi)開(kāi)始能夠比比較自由收收縮變形2）先焊工工作時(shí)受力力大的焊縫縫，使其承承受壓應(yīng)力力臂厚不均時(shí)時(shí)，先焊臂臂薄處3）拼焊時(shí)時(shí)，先焊錯(cuò)錯(cuò)開(kāi)的短焊焊縫，后焊焊直通的長(zhǎng)長(zhǎng)焊縫342.焊前前預(yù)熱或加加熱減應(yīng)區(qū)區(qū)353.采用用小線能量量、快速焊焊4.錘擊或或輾壓焊縫縫5.焊后后熱處理6.焊后后拉伸或振振動(dòng)工件36三、預(yù)防與與矯正焊接接變形的措措施1.預(yù)防防措施1）合理選選擇焊縫的的尺寸和形形式在保證承載載力的前提提下盡量減小焊焊縫尺寸減小焊縫尺尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)372）盡可能能減少不必必要的焊縫縫3）合理‘‘安排焊縫縫位置384）采用能能量集中的的熱源、對(duì)對(duì)稱焊、分分段焊和多多層多道焊焊395）預(yù)先反反變形406））焊焊前前剛剛性性固固定定417））散散熱熱法法通過(guò)過(guò)強(qiáng)強(qiáng)迫迫冷冷卻卻減減小小焊焊縫縫及及其其附附近近的的受受熱熱量量422.矯矯正正焊焊接接變變形形方方法法設(shè)法法造造成成新新的的變變形形，，抵抵消消殘殘余余變變形形1））機(jī)機(jī)械械矯矯正正法法利用用機(jī)機(jī)械械力力的的作作用用2））火火焰焰加加熱熱矯矯正正法法不均均勻勻加加熱熱的的方方式式引引起起結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變形形，，矯矯正正原原有有的的變變形形43§9.4焊焊接接質(zhì)質(zhì)量量檢檢驗(yàn)驗(yàn)缺陷陷的的存存在在降降低低承承載載力力，，且且導(dǎo)導(dǎo)致致應(yīng)應(yīng)力力集集中中，，陳陳勝勝裂裂紋紋一、、焊焊接接接接頭頭缺缺陷陷有外外觀觀缺缺陷陷和和內(nèi)內(nèi)部部缺缺陷陷外觀觀缺缺陷陷：：焊焊瘤瘤、、咬咬邊邊、、未未焊焊透透內(nèi)部部缺缺陷陷：：裂裂紋紋、、氣氣孔孔、、夾夾雜雜44二、、焊焊接接質(zhì)質(zhì)量量檢檢驗(yàn)驗(yàn)1.檢檢驗(yàn)驗(yàn)過(guò)過(guò)程程1））焊焊前前檢檢驗(yàn)驗(yàn)2））生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程中中的的檢檢驗(yàn)驗(yàn)3））成成品品檢檢驗(yàn)驗(yàn)452.檢檢驗(yàn)驗(yàn)方方法法1））外外觀觀檢檢驗(yàn)驗(yàn)以肉肉眼眼或或低低倍倍放放大大鏡鏡2））磁磁粉粉檢檢查查3））滲滲透透探探傷傷（（著著色色探探傷傷））4））超超聲聲波波探探傷傷5））射射線線探探傷傷6））密密封封性性檢檢驗(yàn)驗(yàn)7））耐耐壓壓檢檢驗(yàn)驗(yàn)8））焊焊接接接接頭頭力力學(xué)學(xué)性性能能檢檢驗(yàn)驗(yàn)464748495051電弧弧焊焊：：利利用用電電弧弧作作為為熱熱源源，，使使分分離離的的金屬屬局局部部熔熔化化，，隨隨著著電電弧弧的的移移動(dòng)動(dòng)，，熔池池中中的的液液態(tài)態(tài)金金屬屬冷冷卻卻結(jié)結(jié)晶晶，，形形成成焊縫縫，，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)焊焊接接件件的的連連接接電弧焊的本質(zhì)質(zhì)是，小范圍圍內(nèi)的金屬熔熔煉與鑄造焊接過(guò)程包含含有：熱過(guò)程程；冶金過(guò)程程；結(jié)晶過(guò)程程52三、電焊條1.焊條組組成由焊芯和藥皮皮組成焊芯：即是電電極，又是填填充金屬藥皮：涂在焊焊芯表面上的的涂料層作用：①提高高電弧的穩(wěn)定定性②產(chǎn)生保護(hù)熔熔渣的氣體③保證焊縫金金屬的脫氧、、硫、磷④向焊縫滲加加必要的合金金元素532.焊條種種類按用途劃分為為十大類3.焊條選選用有以下原則①根據(jù)被焊的的金屬材料類類別選擇相應(yīng)應(yīng)的焊條種類類②結(jié)構(gòu)鋼焊條條的力學(xué)性能能應(yīng)滿足焊縫縫與焊接件等等強(qiáng)度要求54對(duì)特殊鋼，保保證接頭的特特殊性能，應(yīng)應(yīng)具有相同或或相近的成分分③焊接結(jié)構(gòu)件件在較差的條條件下工作時(shí)時(shí)，應(yīng)選用堿堿性焊條④對(duì)幾何形狀狀復(fù)雜、厚度度大、焊接時(shí)時(shí)易產(chǎn)生較大大應(yīng)力和裂紋紋的焊接件，，應(yīng)選用抗裂裂性好的堿性性焊條⑤焊條工藝性性能要滿足施施焊操作要求求559、靜靜夜夜四四無(wú)無(wú)鄰鄰，，荒荒居居舊舊業(yè)業(yè)貧貧。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃黃葉樹(shù)，，燈下白白頭人。。。21:54:4921:54:4921:5412/29/20229:54:49PM11、以以我我獨(dú)獨(dú)沈沈久久，，愧愧君君相相見(jiàn)見(jiàn)頻頻。。。。12月月-2221:54:4921:54Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。21:54:4921:54:4921:54Thursday,December29,202213、乍見(jiàn)見(jiàn)翻疑疑夢(mèng)，，相悲悲各問(wèn)問(wèn)年。。。12月月-2212月月-2221:54:4921:54:49December29,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國(guó)國(guó)見(jiàn)見(jiàn)青青山山。。。。29十十二二月月20229:54:49下下午午21:54:4912月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行動(dòng)出成成果，工作作出財(cái)富。。。2022/12/2921:54:4921:54:4929December202217、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時(shí)時(shí)，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點(diǎn)點(diǎn)的射線線向前。。。9:54:49下午午9:54下午午21:54:4912月-229、沒(méi)有失敗敗，只有暫暫時(shí)停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒(méi)有。。。21:54:4921:54:4921:5412/29/20229:54:49PM11、成功功就是是日復(fù)復(fù)一日日那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小努力力的積積累。。。12月月-2221:54:4921:54Dec-2229-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對(duì)圓滿滿，留一一份不足足，可得得無(wú)限完完美。。。21:54:4921:54:4921:54Thursday,December29,202213、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。12月-2212月-2221:54:4921:54:49December29,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。29十二月月20229:54:49下午21:54:4912月-2215、楚塞三湘湘接，荊門(mén)門(mén)九派通。。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、少少年年十十五五二二十十時(shí)時(shí)，，步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2022/12/2921:54:4921:54:4929December202217、空山新雨后后，天氣晚來(lái)來(lái)秋。。9:54:49下午9:54下下午21:54:4912月-229、楊柳散散和風(fēng)，，青山澹澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱