第十一章-壓焊工藝

第十一章壓焊工藝

壓力焊是指通過加熱等手段使金屬達到塑性狀態(tài)，加壓使其產(chǎn)生塑性變形、再結(jié)晶和擴散等作用，使兩個分離表面的原子接近到晶格距離（0.3～0.5nm)，形成金屬鍵，從而獲得不可拆卸接頭的一類焊接方法。

熱源形式為：電阻熱、高頻熱、摩擦熱等。

力的形式為：靜壓力、沖擊力（鍛壓力）和爆炸力等。

壓力焊為：冷壓焊、擴散焊和熱壓焊1第一節(jié)

電阻焊一、電阻焊的原理電阻焊是利用電阻熱為熱源，并在壓力下通過塑性變形和再結(jié)晶而實現(xiàn)焊接的。

1.熱源

電阻熱：Q=I2Rt,焊接區(qū)的總電阻為：

R=Rc+2Rcw+2Rw。其中:Rc

—焊件接觸電阻，

Rcw

—電極與焊件間的接觸電阻

Rw

—焊件電阻。2(2)影響接觸電阻的因素：

工件表面狀態(tài)表面愈粗糙、氧化愈嚴重、接觸電阻愈大。

電極壓力壓力愈高、接觸電阻愈小。

焊前預熱焊前預熱將會使接觸電阻大大下降。靜壓力用來調(diào)整電阻大小，改善加熱。產(chǎn)生塑性變形或在壓力下結(jié)晶。沖擊力（鍛壓力）用來細化晶粒，焊合缺陷等。其壓力變化形式有平壓力，階梯壓力和馬鞍形壓力，其中馬鞍形壓力較為理想。(1)接觸電阻Rc+2Rcw：因接觸面上存在的微觀凹凸不平、氧化物等不良導體膜，使電流線彎曲變長，實際導電面積減小。

2.壓力33.電阻焊過程預壓、通電加熱、在壓力下冷卻結(jié)晶或塑性變形和再結(jié)晶。

通電后，因兩焊件間接觸電阻的存在，貼合面處溫度迅速上升到熔點以上。斷電后，熔核立即開始冷卻結(jié)晶，由于有維持壓力或頂鍛壓力的作用，從而消除了縮孔和縮松等缺陷，并產(chǎn)生塑性變形和再結(jié)晶，細化晶粒，獲得組織致密的焊點。電阻焊分為點焊、縫焊和對焊三種形式。電阻焊42．電阻點焊電阻點焊是用圓柱電極壓緊工件，通電、保壓獲得焊點的電阻焊方法。1.點焊時的分流現(xiàn)象點焊前先將表面清理好的兩個工件預壓夾緊，然后接通電流。電極為銅或銅合金材料，其內(nèi)部通有冷卻水，因此電極子會熔化，而兩工件相互接觸處則由于電阻熱很大，溫度迅速升高，金屬熔化形成液態(tài)熔核。斷電后，繼續(xù)維持或加大壓力，使熔核在壓力下凝固結(jié)晶，形成組織致密的焊點。移動焊件，依次形成其他焊點。因已焊點形成導電通道，在焊下一點時，焊接電流一部分將從已焊點流過，使待焊點電流減少的現(xiàn)象稱為分流。（圖11-4），分流減小了焊接電流，使焊點品質(zhì)下降。5從上式中可見，焊件愈厚，導電性愈好，則分流愈嚴重。因此，為防止分流，對不同的材質(zhì)和板厚的材料，應(yīng)滿足不同的最小點距要求。見表11-16點焊時的熔核偏移在焊接不同厚度或不同材料時，因薄板或?qū)嵝院玫牟牧?，吸熱少，而散熱快，導致熔核偏向厚板或?qū)岵畹牟牧系默F(xiàn)象稱為熔核偏移。（見圖11-5）

熔核偏移易使焊點減少，接頭性能變差?？刹捎锰厥怆姌O和工藝墊片的措施，防止熔核偏移，如圖11-6所示。7點焊工藝參數(shù)點焊的工藝參數(shù)為電流、壓力和時間。大電流，短時間稱為強規(guī)范。主要用于薄板和導熱性好的金屬的焊接，也可用于不同厚度或不同材質(zhì)及多層薄板的點焊。小電流，長時間稱為弱規(guī)范。主要用于稍厚板和淬火鋼的點焊。8點焊焊件都采用搭接接頭應(yīng)用：點焊主要適用于厚度為4mm以下的薄板、沖壓結(jié)構(gòu)及線材的焊接，每次焊一個點或一次焊多個點。目前，點焊已廣泛用于制造汽車、車廂、飛機等薄壁結(jié)構(gòu)以及罩殼和輕工、生活用品等。93．電阻縫焊縫焊是連續(xù)的點焊過程，它是用連續(xù)轉(zhuǎn)動的盤狀電極代替了柱狀電極，焊后獲得相互重疊的連續(xù)焊縫（圖11-8）。縫焊分流嚴重，通常采用強規(guī)范焊接，焊接電流比點焊大1.5～2倍。電阻縫焊縫焊主要用于：低壓容器的焊接。如汽車、摩托車的油箱、氣體靜化器等。10

四、對焊先將工件夾緊并加壓，然后通電使接觸面溫度達到塑性溫度(950～1000℃)。在壓力下塑變和再結(jié)晶形成固態(tài)焊接接頭。電阻對焊要求對接處焊前嚴格清理，所焊截面積較小。對焊是利用電阻熱將桿狀焊件端面對接的一種電阻焊工藝。電阻對焊1.電阻對焊一般用于鋼筋的對接焊。11

2.閃光對焊

先通電，后接觸，因個別點接觸，個別點通過的電流密度很高，可使其瞬間熔化或汽化，形成液態(tài)過梁。由于過梁上存在電磁收縮力和電磁引力及斥力而使過梁爆破飛出，形成閃光。閃光一方面排除了氧化物和雜質(zhì)，另一方面使對口處的溫度迅速升高。閃光對焊主要用于鋼軌、錨鏈、管子等的焊接，也可用于異種金屬的焊接。因接頭中無過熱區(qū)和鑄態(tài)組織，所以性能高。當溫度分布到合適的狀態(tài)后，立刻施加頂鍛力，將對接處所有的液態(tài)物質(zhì)全部擠出，是純凈的高溫金屬相互接觸，在壓力下產(chǎn)生塑性變形和再結(jié)晶，形成焊接接頭。12第二節(jié)

摩擦焊一、摩擦焊的工藝過程原理摩擦焊是利用焊件接觸面相對旋轉(zhuǎn)運動中相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端部達到塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓焊方法。摩擦焊國外摩擦焊1314焊件尺寸精度高，可以實現(xiàn)直接裝配焊接。焊接生產(chǎn)率高，是閃光焊的4～5倍。三相負載均衡，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80%～90%左右。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，焊接不需要填充材料和保護氣體，加工成本顯著降低。摩擦焊機容易實現(xiàn)機械化，自動化；操作技術(shù)簡單，容易掌握。摩擦焊的工作場地衛(wèi)生，沒有火花，弧光；沒有有害氣體，有利于環(huán)境保護，適于設(shè)置在自動生產(chǎn)線上。接頭的焊接質(zhì)量好、穩(wěn)定，其廢品率是閃光對焊的1%左右。適于焊接異種鋼和異種金屬，如碳素結(jié)構(gòu)鋼-高速鋼、銅-不銹鋼、鋁-銅、鋁-鋼等。二、摩擦焊具有以下優(yōu)點：15第三節(jié)超聲波焊一、超聲波焊的原理二、超聲波焊的特點利用超聲頻的高頻振蕩能，通過磁致伸縮元件將超聲頻轉(zhuǎn)化為高頻振動，在上下振動極的作用下，兩焊件局部接觸處產(chǎn)生強烈的摩擦、升溫好變形，從而使氧化皮等污物得以破壞或分散，并使純凈金屬的原子充分靠近，形成冶金結(jié)合?？煞譃槌暡c焊和超聲波縫焊。接頭中無鑄態(tài)組織或脆性金屬間化合物，也無金屬的噴濺，其力學性能比電阻焊好，穩(wěn)定性高?？珊傅牟牧戏秶鷱V，特別適合于高熔點、高導熱性和難熔金屬的焊接及異種材料的焊接，可用于厚薄懸殊及多層箔片的焊接焊接表面清理簡單，電能消耗少（為電阻焊5%）。16第四節(jié)擴散焊一、擴散焊的原理三、瞬時液相擴散焊過程將兩焊件壓緊并置于真空或保護氣氛中加熱，使接觸面微觀凹凸不平處產(chǎn)生塑性變形而緊密接觸經(jīng)過較長時間的保溫和原子擴散形成固態(tài)冶金連接。分固態(tài)和瞬時液相擴散焊兩種。二、固態(tài)擴散焊過程變形-接觸階段擴散-界面推移階段界面和孔洞消失階段液相生成等溫凝固均勻化17四、擴散焊的特點焊接溫度低（熔點的40%~80%），可焊接熔化焊難以焊接的材料?？珊附咏Y(jié)構(gòu)復雜、要求焊接表面十分平整好光潔及精度要求高的焊接?？珊附硬煌牧?。焊縫可與母材成分和性能相同。四、擴散焊的應(yīng)用擴散焊可用于高溫合金渦輪葉片、超聲速飛機中鈦合金構(gòu)件、鈦-陶瓷靜電加速管的焊接，異種鋼、鋁及鋁合金、復合材料的焊接及金屬與陶瓷等的焊接。18第五節(jié)爆炸焊一、爆炸焊的原理二、爆炸焊的特點利用爆炸時產(chǎn)生的高壓、高溫及高速沖擊波作用在腹板上，使其與基板猛烈沖擊，在接觸處產(chǎn)生射流，從而清除表面的氧化物等雜質(zhì)，并在高壓下形成固態(tài)接頭。結(jié)合面為平坦界面時，撞擊速度較低，結(jié)合面無熔化發(fā)生，因此接頭性能較差。故在實際生產(chǎn)中不多用。結(jié)合面為波浪界面時，撞擊速度較高，結(jié)合面有熔化發(fā)生，因此接頭性能較好。故在實際生產(chǎn)中盡可能使用這種結(jié)合形式。結(jié)合面為連續(xù)的熔化層時，撞擊速度過高，結(jié)合面產(chǎn)生連續(xù)的熔化層，因此接頭性能也較差。故在實際生產(chǎn)中盡量避免使用這種結(jié)合形式。19第十二章釬焊、封接與粘接工藝

釬焊、封接與粘接工藝是一種物理和化學連接。

它是在低于構(gòu)件熔點的溫度下，采用填縫材料，在液態(tài)下充填縫隙，通過毛細作用及表面化學反應(yīng)，待填縫材料結(jié)晶或固化后，將兩個分離的表面連接形成不可拆接頭。2012.1釬焊

1．硬釬焊

釬料熔點在450℃以上，接頭強度較高，都在200MPa以上，屬于這類的釬料有銅基、銀基和鎳基等。

2．軟釬焊釬料熔點為450℃以下，接頭強度較低，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。常用的釬料是錫鉛合金，所以通稱錫焊。釬焊：是利用熔點比焊件低的釬料作填充金屬，適當加熱后，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。21

釬焊過程中，一般都需要使用釬劑。

釬劑的作用是：清除被焊金屬表面的氧化膜及其它雜質(zhì)，改善釬料流入間隙的性能（即潤濕性），保護釬料及焊件不被氧化。因此釬劑對釬焊質(zhì)量影響很大。

軟釬焊時，常用的釬劑為松香或氯化鋅溶液。

硬釬焊時，釬劑種類較多，主要由硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等組成，應(yīng)根據(jù)釬料種類選擇應(yīng)用。

釬焊的加熱方法：烙鐵加熱、火焰加熱、電阻加熱、感應(yīng)加熱、鹽浴加熱等。釬焊223．釬焊的特點：

1）工件加熱溫度低，所以其組織和力學性能變化很小。接頭光滑平整，焊件尺寸精確。

2）可以焊接性能差異很大的異種金屬，對焊件厚度也沒有嚴格限制。

3）對焊件整體加熱釬焊時，可同時釬焊由多條（甚至上千條）接頭組成的、形狀復雜的構(gòu)件，生產(chǎn)率很高。

4）釬焊設(shè)備簡單，生產(chǎn)投資費用少。

5）釬焊接頭強度低，允許的工作溫度不高，焊前清理要求嚴格，釬料價格較高。不適于一般鋼結(jié)構(gòu)和重載動載荷機件的焊接。

6）釬焊主要用于焊接精密儀表、電器零部件、異種金屬構(gòu)件以及某些復雜薄板結(jié)構(gòu)。也常用來焊接各類導線與硬質(zhì)合金刀具。2312.2封接（略）2412.3粘接工藝

粘接是利用膠粘劑把兩種性質(zhì)相同或不同的物質(zhì)牢固地粘合在一起的連接方法。膠粘劑所以能夠把兩個物質(zhì)牢固地粘接在一起，主要因為膠粘劑能通過本身在被粘接材料的連接面上產(chǎn)生機械、物理和化學作用而具有粘附力。25粘接具有以下優(yōu)點：粘接對材料的適應(yīng)性強，既可用于各種金屬、非金屬的連接，也可用于金屬與非金屬的連接。能減輕結(jié)構(gòu)重量。采用粘接可省去很多螺釘、螺栓等連接件，因此，粘接比鉚接、焊接減輕結(jié)構(gòu)重量約25%～3