焊接成形-《机械制造基础》教学课件.ppt

1、目录目录焊接成形理论基础焊接成形理论基础常用焊接方法常用焊接方法焊接结构工艺设计焊接结构工艺设计焊接技术的新发展焊接技术的新发展目录目录知识目标知识目标 1掌握焊接的基本概念及种类；2熟悉焊接成形的理论基础，重点是焊接应力产生的原因及控制措施；3熟悉焊接结构的特点、接头的设计原则；4.了解焊接成形新工艺。目录目录技能目标技能目标 1.根据焊接件的要求与特点选择合适的焊接方法；2.根据零件的形状及性能要求，进行合理的焊接结构设计；3.选择合理的接头、坡口形式。目录目录（1）焊接热源和金属熔池的温度高，因而使金属元素强烈蒸发、烧损，并使焊接热源高温区的气体分解为原子状态，提高了气体的活泼性，使得发

2、生的物理、化学反应更加激烈。（2）金属熔池的体积小，冷却速度快，熔池处于液态的时间很短（以秒计），致使某种化学反应难以达到平衡状态，造成焊缝化学成分不够均匀。目录目录 1 1.焊缝的组织与性能焊缝的组织与性能 焊缝是由熔池金属结晶而成的，结晶首先从熔池底壁开始，沿垂直于熔池和母材的交界线向熔池中心长大，形成柱状晶。目录目录焊缝的柱状晶示意图焊缝的柱状晶示意图目录目录2 2.熔合区和热影响区的组织与性能熔合区和热影响区的组织与性能1 1）熔合区熔合区2 2）热影响区热影响区目录目录低碳低碳钢焊钢焊接熔接熔合区合区和热和热影响影响区组区组织变织变化示化示意图意图目录目录3 3.影响焊接接头性能的主

3、要因素影响焊接接头性能的主要因素 影响焊接接头组织和性影响焊接接头组织和性能的因素有焊接材料、焊接能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接方法、焊接工艺参数、焊接接头形式和坡口等接头形式和坡口等。目录目录1 1.焊接应力形成的原因和变形形式焊接应力形成的原因和变形形式焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式目录目录2 2.减小和消除应力的措施减小和消除应力的措施3）.使用预热法使用预热法4）.进行热处理进行热处理2）.使用锤击法使用锤击法1）.合理选择焊接合理选择焊接顺序顺序目录目录3 3.变形的预防与矫正变形的预防与矫正1 1）预防焊接变形的方）预防焊接变形的方法法（1 1）反变形法反变

4、形法（2 2）刚性固定法刚性固定法（3 3）选择合理的选择合理的焊接方法焊接方法（4 4）选择合理的选择合理的装配焊接装配焊接顺序顺序目录目录2 2）矫正焊接变形的措）矫正焊接变形的措施施（1）机械矫正法机械矫正法（2）火焰矫正法火焰矫正法目录目录机械矫正法示意图机械矫正法示意图火焰矫正法示意图火焰矫正法示意图目录目录11工件；工件；22固态渣壳；固态渣壳；33液态熔渣；液态熔渣；44气体；气体；55焊条芯；焊条芯；66焊条药皮；焊条药皮；77金属熔滴；金属熔滴；88熔池；熔池；9 9焊缝焊缝焊条电弧焊焊接过程示意图焊条电弧焊焊接过程示意图目录目录 1 1.焊接电弧焊接电弧1 1）焊接电弧的产

5、生）焊接电弧的产生 焊接电弧是在焊条焊接电弧是在焊条（电极）和工件（电极）（电极）和工件（电极）之间产生的强烈、稳定而之间产生的强烈、稳定而持久的气体放电现象。持久的气体放电现象。目录目录2 2）焊接电弧的结构）焊接电弧的结构11焊条；焊条；22阴极区；阴极区；33弧柱；弧柱；44阳极区；阳极区；55工件；工件；6 6电焊机电焊机焊接电弧的结构焊接电弧的结构目录目录 2 2.焊条焊条1 1）焊条的组成与作用）焊条的组成与作用（1 1）焊芯）焊芯 焊芯采用焊接专用金属丝。结构钢焊条一般含碳量低，有害杂质少，含有一定量的合金元素.（2 2）药皮）药皮 压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮。药皮原材料有

6、矿石、铁合金、有机物和化工产品等.目录目录2 2）焊条的分类、型号与牌号）焊条的分类、型号与牌号 （1）酸性焊条酸性焊条。（2）碱性焊条。焊条的分类焊条的分类目录目录（2 2）焊条的型号与牌号）焊条的型号与牌号目录目录3 3）酸性焊条与碱性焊条的对比）酸性焊条与碱性焊条的对比1 1)从焊缝金属力学从焊缝金属力学性能考虑性能考虑2 2）从焊接从焊接工艺性工艺性考虑考虑3 3）从经济从经济性考虑性考虑目录目录4 4）焊条的选用原则）焊条的选用原则 （1）对低碳钢和低合金高强度结构钢焊件，要求焊缝金对低碳钢和低合金高强度结构钢焊件，要求焊缝金属与焊件的强度相等，可以根据焊件强度来选用相同强度等属与焊

7、件的强度相等，可以根据焊件强度来选用相同强度等级的焊条级的焊条。（2）对承受交变载荷或冲击载荷、形状复杂、刚度大的对承受交变载荷或冲击载荷、形状复杂、刚度大的焊接结构，要求塑性好，冲击韧性高，抗裂性强，应选用碱焊接结构，要求塑性好，冲击韧性高，抗裂性强，应选用碱性焊条；对于薄板和刚度较小、构件受力不复杂、母材质量性焊条；对于薄板和刚度较小、构件受力不复杂、母材质量较好以及焊接表面带有油污、水分、铁锈等的难以清理的结较好以及焊接表面带有油污、水分、铁锈等的难以清理的结构件，应尽量选择酸性焊条构件，应尽量选择酸性焊条。目录目录 （3）对于加工过程中须经热加工或须经过焊后热处理的对于加工过程中须经热

8、加工或须经过焊后热处理的焊件，应选择能保证热加工或热处理后焊缝强度及韧性的焊焊件，应选择能保证热加工或热处理后焊缝强度及韧性的焊条条。（4）焊接耐热钢焊件或不锈钢焊件等，应选择具有相同焊接耐热钢焊件或不锈钢焊件等，应选择具有相同或相近化学成分的专用焊条，以保证焊接接头的特殊性能要或相近化学成分的专用焊条，以保证焊接接头的特殊性能要求求。目录目录 1 1.埋弧焊设备与焊接材料的选用埋弧焊设备与焊接材料的选用1）埋弧焊的埋弧焊的设备设备2）焊接材料焊接材料目录目录 2 2.埋弧焊的焊接过程埋弧焊的焊接过程11焊剂漏斗；焊剂漏斗；22送丝滚轮；送丝滚轮；33焊丝；焊丝；44导电嘴；导电嘴；55焊件；

9、焊件；6 6焊剂；焊剂；7 7渣壳；渣壳；8 8焊缝焊缝埋弧焊焊接过程示意图埋弧焊焊接过程示意图目录目录11焊件；焊件；22电弧；电弧；33焊丝；焊丝；44焊剂；焊剂；55熔化的焊剂；熔化的焊剂；66渣壳；渣壳；77焊缝；焊缝；88熔池熔池埋弧焊的焊缝形成过程示意图埋弧焊的焊缝形成过程示意图目录目录 3 3.埋弧焊的特点与应用埋弧焊的特点与应用4 4）埋弧焊的局限）埋弧焊的局限 性性2 2）焊缝质量）焊缝质量好好1 1）生产效率高）生产效率高3 3）劳动条件好）劳动条件好目录目录 1 1.氩弧焊氩弧焊11电极或焊丝；电极或焊丝；22导电嘴；导电嘴；33喷嘴；喷嘴；44进气管；进气管；55氩气流

10、；氩气流；66电弧；电弧；7 7工件；工件；8 8填充焊丝；填充焊丝；9 9送丝滚轮送丝滚轮氩弧焊示意图氩弧焊示意图目录目录（1 1）非熔化极氩弧焊非熔化极氩弧焊1）氩弧焊的种类氩弧焊的种类（2 2）熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊目录目录2 2）氩弧焊的特点：）氩弧焊的特点：1.氩弧焊焊缝质量高氩弧焊焊缝质量高 3.氩气价格贵、设备较复杂、氩气价格贵、设备较复杂、焊接成本高焊接成本高 2.氩弧焊焊接过程简单，明弧氩弧焊焊接过程简单，明弧焊接容易观察焊接容易观察 目录目录 2 2.二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊11电焊机；电焊机；22焊炬喷嘴；焊炬喷嘴；33导电嘴；导电嘴；44流量计；流量计；5

11、5减压器；减压器；66二氧化碳气瓶；二氧化碳气瓶；77焊丝盘；焊丝盘；8 8送丝机构；送丝机构；9 9送丝软管送丝软管 CO2焊的焊接过程示意图焊的焊接过程示意图目录目录 3.对焊对焊 目录目录 利用焊件表面相互摩擦所产生的热使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻完成焊接的一种压焊方法称为摩擦焊。目录目录摩擦焊示意图摩擦焊示意图目录目录 1.1.软钎焊软钎焊 2 2.硬钎焊硬钎焊目录目录（1）在选择焊接材料时，应尽量选择低碳钢和碳当量小于0.4%的低合金结构钢。（2）在选择焊接材料时，应优先选用强度等级低的低合金结构钢，这类钢的焊接性与低碳钢基本相同，价格也不贵，而强度却能显著提高。目录目录（4）

12、镇静钢比沸腾钢脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。（3）设计强度要求高的重要结构可以选用强度等级较高的低合金结构钢，它的焊接性虽然差些，但只要采取合适的焊接材料与工艺，也能获得满意的焊接接头。目录目录（5）异种金属焊接时，必须注意它们的焊接性及差异，尽量不选择无法用熔焊方法获得满意接头的异种金属。目录目录 所选焊接方法应能提高生产率，降低成本所选焊接方法应能提高生产率，降低成本。焊接接头使用性能及质量要符合要求焊接接头使用性能及质量要符合要求。选择的焊接方法具有可行性选择的焊接方法具有可行性。目录目录 1 1.焊缝的布置焊缝的布置（1）（2）（3）（4）（5）焊缝的布置尽可能分

13、散焊缝的布置尽可能分散焊缝的布置尽可能对称焊缝的布置尽可能对称焊缝布置应方便焊接操作焊缝布置应方便焊接操作焊缝要避开应力较大和应力集中的部位焊缝要避开应力较大和应力集中的部位焊缝应尽量避开机械加工表面焊缝应尽量避开机械加工表面目录目录 2 2.焊接接头的设计焊接接头的设计焊条焊条电弧电弧焊焊焊焊接接接接头及头及坡口坡口形式形式目录目录 一般焊接电弧未受到外界约束，这类焊接电弧称为自由电弧。自由电弧内的气体尚未完全电离，因而能量也未能高度集中。等离子弧与一般电弧不同，是一种被压缩的电弧，导电截面收缩的比较小，从而能量更加集中，弧柱中的气体完全由电子和离子组成。这种完全电离的气体称为等离子体，这种

14、被压缩的电弧称为等离子弧。目录目录11焊件；焊件；22凝固金属；凝固金属；33熔池；熔池；44渣池；渣池；55导电嘴；导电嘴；66焊丝；焊丝；7 7水冷铜滑块；水冷铜滑块；8 8冷却水管；冷却水管；9 9焊缝焊缝 电渣焊电渣焊 目录目录11真空室；真空室；22焊件；焊件；33电子束；电子束；44磁性偏转装置；磁性偏转装置；55聚焦透镜；聚焦透镜；66阳极；阳极；77阴极；阴极；88灯丝；灯丝；99交流电源；交流电源；1010直流高压电源；直流高压电源；1111、1212直流电源；直流电源；1313排气装置排气装置 真空电子束焊示意图真空电子束焊示意图目录目录 激光焊是20世纪70年代发展起来的焊接技术，它以高能量密度的激光作为热源，对金属进行熔化形成焊接接头。激光产生的基本理论是受激辐射，即使激光材料受激产生光束，经聚焦后具有极高的能量密度，在极短时间内光能可转变成热能，其温度可达数万摄氏度以上，足以使被焊材料达到熔化和气化。目录目录 扩散焊是在真空或保护性气氛下，使焊接表面在一定温度和压力下相互接触，通过微观塑性变形或连接表面产生微量液相而扩大物理接触，经较长时间的原子扩散，使焊接区的成分、组织均匀化，实现完全冶金结合的一种压焊方法。目录目录目录目录