焊接成型工藝

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焊接成型技術(shù)

陳茂愛

緒論

一、連接的分類1)機(jī)械連接：利用鉚釘、螺釘、螺栓、銷釘?shù)冗M(jìn)行的連接。依靠機(jī)械力實現(xiàn)的連接,非永久性連接。一般用于需要經(jīng)常拆卸的場合，鉚釘連接除外。3)粘接：通過粘接劑與工件之間的物理和化學(xué)作用將工件粘接起來。主要是分子作用力-范德華力。

3)焊接：主要學(xué)習(xí)的內(nèi)容另外，切割、堆焊、噴涂等也屬于焊接行業(yè)的范疇。主要從事切割和焊接工作。焊接被稱為工業(yè)裁縫。

二、焊接的本質(zhì)及分類一)、焊接本質(zhì)焊接是通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)方法，使兩個分開的固體通過原子間的結(jié)合力結(jié)合起來的一種連接方法。1)焊接的對象：固體結(jié)合金屬—金屬金屬—非金屬2)非金屬—非金屬焊接本質(zhì)：依靠原子間的結(jié)合力通過原子間的結(jié)合力將兩個固體連接起來，對于金屬來說，必需產(chǎn)生金屬鍵，也就是說，被連接表面要接近到原子晶格間距(0.30.5nm)。

3)

手段：要通過一定的物理、化學(xué)過程加熱：熔化焊、釬焊加壓：冷壓焊加熱+加壓：電阻焊、擴(kuò)散焊

dd要求達(dá)到：0.30.5nm

因此采取必要的措施:放大油污和氧化物

加熱加壓

加熱+加壓

1-10m

二)焊接的分類：根據(jù)采用的手段利用一定的熱源，使構(gòu)件的被連接部位熔化焊：局部熔化成液體，然后再冷卻結(jié)晶成一體的方法稱為熔焊。壓力焊：利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用，戰(zhàn)勝兩個連接表面的不平度，除去氧化膜及其它污染物，使兩個連接表面上的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實現(xiàn)連接的方法。釬焊：采用熔點比母材低的材料作釬料，將焊件和釬料加熱至高于釬料熔點、但低于母材熔點的溫度，利用毛細(xì)作用使液態(tài)釬料充滿接頭間隙，熔化釬料潤濕母材表面，冷卻后結(jié)晶形成冶金結(jié)合。

焊接

加熱

加熱釬料

熔化焊

釬焊

加壓

壓力焊：

利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用

電弧焊氣焊鋁熱焊電渣焊熔化焊：根據(jù)熱源來分類

根據(jù)熱源

電子束焊激光焊電阻點焊電阻縫焊

焊條電弧焊(MMA)埋弧焊(SAW)熔化極電弧焊熔化極氬弧焊(MIG/MAG)CO2氣體保護(hù)焊電弧焊：螺柱焊

鎢極氬弧焊(GTAW、TIG)

非熔化極電弧焊等離子弧焊(PAW)

電源

電極(焊絲、焊條及鎢極)

工件

電弧焊系統(tǒng)

1、電弧2、熔滴過渡3、焊縫成形4、各種電弧焊方法及設(shè)備

5、壓力焊6、釬焊7、電源8、熔焊原理、材料的焊接性9、焊接結(jié)構(gòu)

二、焊接的特點：

與機(jī)械連接相比1)焊接可將各個零部件直接連接起來，無需其他附加件，接頭強(qiáng)度一般也能達(dá)到與母材一致，因此，焊接產(chǎn)品的重量輕、成本

低。2)焊接接頭是通過原子間的結(jié)合力實現(xiàn)的連接，均勻性及整體性好、剛度大，在外力作用下不像機(jī)械連接那樣產(chǎn)生較大的變形。3)焊接結(jié)構(gòu)具有良好的氣密性、水密性，這是其他連接方法無法比較的。

與鍛件及鑄件相比4)可連接不同類型的金屬材料、不同形狀及尺寸的材料，可使金屬結(jié)構(gòu)中材料的分布更合理。

5)可將結(jié)構(gòu)繁雜的大型構(gòu)件分解為大量小型零部件分別加工，然后再將這些零部件焊接起來，這樣就簡化了金屬結(jié)構(gòu)的加工工藝、縮短了加工周期。

6)焊接是一種“柔性〞加工工藝，既適用于大批量生產(chǎn)，又適用于小批量生產(chǎn)。

第一章

焊接電弧

一基本要求熟練把握本章的基本概念，理解并把握最小電壓原理、電弧力。了解電弧各個區(qū)域的組成、導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)、交流電弧的特點以及陰極斑點的特點及其對焊接質(zhì)量的影響。二基本概念電弧、氣體放電、電離、電子發(fā)射、陰極斑點、陽極斑點、剛直性、磁偏吹、電離能、逸出功、電離電壓、逸出電壓三難點1)最小電壓原理2)電弧的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)四重點1)電弧、電離、氣體放電、剛直性、磁偏吹等一些基本概念。2)電弧力。3)電弧的產(chǎn)熱機(jī)理。4)陰極斑點的特點。5)最小電壓原理。

1-1

電弧物理基礎(chǔ)

一、電弧的基本概念1、電?。弘娀∈且环N氣體放電現(xiàn)象，通過放電將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芘c機(jī)械能。不是燃燒。

2、氣體放電：兩極間的氣體被擊穿而導(dǎo)電的過程。非自持放電：放電本身不能產(chǎn)生導(dǎo)電所需的帶電粒子(A+、e)。自持放電：放電本身能產(chǎn)生導(dǎo)電所需的帶電粒子(A+、e);有暗放電、輝光放電、電弧放電等三種。

電弧A+

+非自持放電自持放電

e

UUa

暗放電暗放電輝光放電電弧放電電流大于2A導(dǎo)體導(dǎo)電

I

Ia

二、帶電粒子的產(chǎn)生產(chǎn)生方式：電離：氣體中性原子或分子(A)分開為正離子(A+)和電子(e)的過程。電子發(fā)射：金屬表面逸出電子的現(xiàn)象(一)電離與鼓舞1、電離：在一定條件下中性原子分開成A+及e的現(xiàn)象。A→A++e-WiAA++e

電離能：原子或分子電離所需要的能量,單位為ev或J電子伏eV:一個電子被1V的電壓所加速得到的能量。電離電壓：電離能/電子帶電量。

其他條件一致時,電離能小的物質(zhì)可增加電弧穩(wěn)定性

+

激發(fā)

電離

-

-

一次電離：A→A++en次電離：A(n-1)+→An+e

2、鼓舞：氣體原子得到的一定的能量，雖然小于Wi,但可使電子從低能級躍遷到高能級。這種現(xiàn)象叫鼓舞。

鼓舞能：所需的最小外加能量叫鼓舞能We。鼓舞電壓：鼓舞能Ue=We/e。3、能量傳遞方式1

)碰撞：粒子間通過相互碰撞而交換能量彈性碰撞：僅發(fā)生動能再分派非彈性碰撞：交換的能量→勢能，從而導(dǎo)致電離或鼓舞A+AeAAeheUiA

2)

光幅射：在光的輻射下，中性粒子直接吸收光量子的能量。

4、電離的分類：1)熱電離：氣體粒子受熱的作用而產(chǎn)生電離實質(zhì)：中性粒子通過與電子碰撞，接收電子能量而電離。電離度：電離了的粒子數(shù)量與電離前離子數(shù)量之比。最大0.12%熱解離：在熱量的作用下，多原子分子分解為原子。解離能：分子熱解離所需要的能量

2)電場作用下的電離：A+、e在電場作用下被加速、與A碰撞使其電離的過程。主要是e的作用：電子獲得的能量是A+的4倍。3)光電離：A直接捕獲光量子并吸收其能量而電離。波長越小越易促進(jìn)光電離，電弧波長包括紅外線、紫外線可見光、可使K、Na原子光電離。但不能使Ar、He、Fe等電離。

(二)電子發(fā)射1、基本概念1)電子發(fā)射：電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象。對電弧導(dǎo)電起作用的主要是陰極的發(fā)射。2)逸出功(