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1、材料成型技术 第四章焊接本讲稿第一页，共二十八页4.2 4.2 焊接方法焊接方法4.2.1 4.2.1 熔焊熔焊 熔焊：熔焊：利用热源局部加热的方法，将两工件利用热源局部加热的方法，将两工件接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池，接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池，冷凝结晶，形成牢固接头。冷凝结晶，形成牢固接头。应用应用：适于各种金属材料，任何厚度焊件。：适于各种金属材料，任何厚度焊件。主要方法主要方法：如电弧焊、电渣焊、堆焊、气焊等。如电弧焊、电渣焊、堆焊、气焊等。本讲稿第二页，共二十八页1.1.电弧焊电弧焊:即利用电弧作为热源的熔焊方法。即利用电弧作为热源的熔焊方法。特点特点:热量集中、温
2、度高、设备较简单、使用方便。热量集中、温度高、设备较简单、使用方便。常用的有常用的有:焊条（手工）电弧焊焊条（手工）电弧焊 ，埋弧焊，气体保护焊等。，埋弧焊，气体保护焊等。（1 1）手工电弧焊（焊条电弧焊）手工电弧焊（焊条电弧焊）指用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。指用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。本讲稿第三页，共二十八页 特点：特点：1 1）设备简单，容易维护；）设备简单，容易维护；2 2）操作灵活，应用广泛；）操作灵活，应用广泛；可以实现全位置焊接可以实现全位置焊接 (平焊、立焊、横焊、仰焊平焊、立焊、横焊、仰焊)；3 3）生产率低，产品质量不够稳定；）生产率低，产品质量不够稳定；4
3、 4）对焊工操作技术要求较高，）对焊工操作技术要求较高，劳动条件差。劳动条件差。应用：应用：单件小批生产和修复，单件小批生产和修复，适于适于2 2以上各种常用金属的焊接。以上各种常用金属的焊接。本讲稿第四页，共二十八页(2)(2)埋弧焊埋弧焊即电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。即电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。1 1）特点）特点：电流大、熔深大，效率高；电流大、熔深大，效率高；对熔池保护作用好，焊接质量高，对熔池保护作用好，焊接质量高，表面光滑美观，节省焊接材料和电能表面光滑美观，节省焊接材料和电能。但设备投资较高，且只适用于平焊位置。但设备投资较高，且只适用于平焊位置。本讲稿第五页，共二十
4、八页安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T S 用颗粒状焊剂取代焊条药皮用颗粒状焊剂取代焊条药皮 用连续自动送进的焊丝卷取代焊芯用连续自动送进的焊丝卷取代焊芯 用暗弧取代明弧用暗弧取代明弧 用自动焊机取代焊工的手工操作用自动焊机取代焊工的手工操作 2）工艺改进工艺改进（与手弧焊比）（与手弧焊比）3）应用）应用：成批生产时焊接碳钢、低合金结构钢、成批生产时焊接碳钢、低合金结构钢、不锈钢等材料的中、厚板（不锈钢等材料的中、厚板（6 660mm60mm）结构上的长直焊缝及直径大于结构上的长直焊缝及直径大于250mm 250mm 的大环缝的平焊。的大环缝的平焊。本讲稿第六页，共二十八页
5、安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T S（3 3）气体保护焊）气体保护焊用气体作保护的电弧焊用气体作保护的电弧焊焊缝焊缝焊丝焊丝喷嘴喷嘴保护气体（保护气体（CO2或或Ar）熔池熔池焊件焊件电弧电弧导电嘴导电嘴本讲稿第七页，共二十八页1 1）熔化极气体保护焊）熔化极气体保护焊:即采用实心焊丝或药芯焊丝作电极的气体保即采用实心焊丝或药芯焊丝作电极的气体保护焊。常用的保护气：护焊。常用的保护气：COCO2 2、ArAr等。等。特点特点:熔深大，焊接速度快，生产率高；熔深大，焊接速度快，生产率高；明弧可见，易于操作；明弧可见，易于操作；焊缝含氧量低，质量好；焊缝含氧量低，质量好；工艺
6、适应性强，可全位置焊接；工艺适应性强，可全位置焊接；焊接材料利用率高，能耗低。焊接材料利用率高，能耗低。本讲稿第八页，共二十八页安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T S二氧化碳气体保护焊：二氧化碳气体保护焊：粗丝粗丝COCO2 2焊焊（焊丝（焊丝 1.6 1.6 5.0mm5.0mm）细丝细丝COCO2 2焊焊（焊丝（焊丝 0.5 0.5 1.2mm1.2mm）COCO2 2保护焊保护焊适合焊适合焊 5 530 mm30 mm的中厚板的中厚板适合焊适合焊 0.8 0.8 4.0 mm4.0 mm的薄板的薄板以以COCO2 2气体保护熔池的电弧焊。气体保护熔池的电弧焊。以焊丝为
7、电极以焊丝为电极,可实现自动送进；焊丝中还需加入可实现自动送进；焊丝中还需加入硅、锰等脱氧剂硅、锰等脱氧剂,常用牌号为常用牌号为 H08MnSiAH08MnSiA。COCO2 2焊成本低、质量好、效率高，可实现自动焊成本低、质量好、效率高，可实现自动焊、全位置焊。主要适用于焊接焊、全位置焊。主要适用于焊接低碳钢低碳钢和和低合金结构低合金结构钢钢的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等。的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等。本讲稿第九页，共二十八页2 2）钨极惰性气体保护焊）钨极惰性气体保护焊:即用纯钨或活化钨电极的惰性气体保护焊。即用纯钨或活化钨电极的惰性气体保护焊。特点：特点：可确保熔池金属不发生冶
8、金反应且几乎可焊接可确保熔池金属不发生冶金反应且几乎可焊接所有的金属及合金；所有的金属及合金；电弧燃烧相当稳定；电弧燃烧相当稳定；焊接过程明弧可见，便于操作；焊接过程明弧可见，便于操作；焊缝金属含氧量极低，成本较高。焊缝金属含氧量极低，成本较高。本讲稿第十页，共二十八页安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系氩弧焊：氩弧焊：氩弧焊是以氩气氩弧焊是以氩气 ArAr（惰性气体）来保护熔池惰性气体）来保护熔池的电弧焊。的电弧焊。氩弧焊氩弧焊钨极氩弧焊：用钨合金作电极，钨极氩弧焊：用钨合金作电极，钨极不熔化，需另加焊丝。钨极不熔化，需另加焊丝。适合焊适合焊 4 mm4 mm以下的薄板。以下的薄板。
9、熔化极氩弧焊：以焊丝作电极，熔化极氩弧焊：以焊丝作电极，适合焊适合焊 3 325 mm25 mm的中厚板。的中厚板。氩弧焊热量集中氩弧焊热量集中、电弧稳定，焊速快电弧稳定，焊速快、变形小，气变形小，气体保护效果好，接头质量高，能适应各种焊位，便于体保护效果好，接头质量高，能适应各种焊位，便于实现自动焊，但成本高。实现自动焊，但成本高。主要用于焊接铝主要用于焊接铝、镁镁、铜铜、钛等有色金属和有色合钛等有色金属和有色合金以及焊不锈钢金以及焊不锈钢、耐热钢等合金钢。耐热钢等合金钢。本讲稿第十一页，共二十八页2.2.电渣焊电渣焊即利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊即利用电流通过液体熔渣产生的电阻热
10、进行焊接的方法接的方法.特点特点:不易产生气孔夹渣等缺陷不易产生气孔夹渣等缺陷;焊接应力小，但热影响区宽、组织粗大；焊接应力小，但热影响区宽、组织粗大；焊后一定要正火以细化晶粒焊后一定要正火以细化晶粒;只适于厚板和立焊位置焊接只适于厚板和立焊位置焊接 。应用：应用：电渣焊主要用于板厚电渣焊主要用于板厚40mm40mm的低、中的低、中碳钢和合金结构钢的长直焊缝及大环缝的立碳钢和合金结构钢的长直焊缝及大环缝的立焊。焊。(任何厚度都可不开坡口一次焊成任何厚度都可不开坡口一次焊成)本讲稿第十二页，共二十八页3.3.堆焊堆焊即为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊即为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件
11、表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。性能的熔敷金属而进行的焊接。特点特点特点特点:可提高零件的寿命，易于调节熔敷金属的成分可提高零件的寿命，易于调节熔敷金属的成分和组织，可获得耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能；熔和组织，可获得耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能；熔敷速度快，效率高，且可利用已有的焊接设备。敷速度快，效率高，且可利用已有的焊接设备。堆焊材料：堆焊材料：合金钢、合金铸铁、钴基和镍基合金、碳化合金钢、合金铸铁、钴基和镍基合金、碳化钨等。钨等。方法方法方法方法:可采任何一种熔焊方法，焊条电弧焊和氧乙炔焰堆可采任何一种熔焊方法，焊条电弧焊和氧乙炔焰堆可采任何一种熔焊方法，焊条电弧焊和氧乙炔焰堆
12、可采任何一种熔焊方法，焊条电弧焊和氧乙炔焰堆焊应用最多。焊应用最多。焊应用最多。焊应用最多。应用：应用：各种机械零件和工具、模具的制造和修复。各种机械零件和工具、模具的制造和修复。本讲稿第十三页，共二十八页4.2.2 压焊压焊 压压焊焊是是通通过过施施加加压压力力（加加热热或或不不加加热热），使使金金属属产产生生塑塑性性变变形形、再再结结晶晶和和扩扩散散等等作作用用，形形成成焊焊接接头。接接头。常用的压焊方法有电阻焊和摩擦焊等。常用的压焊方法有电阻焊和摩擦焊等。压焊的要素：压焊的要素：热源：热源：电阻热；高频热；摩擦热。电阻热；高频热；摩擦热。力：力：静压力；冲击力；爆炸力。静压力；冲击力；爆
13、炸力。本讲稿第十四页，共二十八页1.1.电阻焊电阻焊:（压紧、通电、塑变）（压紧、通电、塑变）特点：特点：1 1）焊接速度快，变形小；）焊接速度快，变形小；2 2）生产率高，劳动条件好；）生产率高，劳动条件好；3 3）易于实现机械化和自动化；）易于实现机械化和自动化；4 4）设备复杂，耗电量大。）设备复杂，耗电量大。分类：分类：电阻焊可分为点焊、缝焊、对焊三类。电阻焊可分为点焊、缝焊、对焊三类。本讲稿第十五页，共二十八页安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T S（1 1）电阻点焊）电阻点焊 适用焊无气密性要求的薄板适用焊无气密性要求的薄板（0.05 6 mm0.05 6 mm）
14、结构，如汽车外壳等。）结构，如汽车外壳等。本讲稿第十六页，共二十八页安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T S（2 2）缝焊）缝焊 适用焊有气密性要求适用焊有气密性要求的薄板（的薄板（3mm3mm）容）容器和管道等，如汽车器和管道等，如汽车水箱、油箱。水箱、油箱。本讲稿第十七页，共二十八页A U T S（3 3）对焊）对焊 1 1）电阻对焊）电阻对焊 适用焊截面简单的（方、圆）、适用焊截面简单的（方、圆）、直径或边长小于直径或边长小于 20 mm20 mm且强且强 度要求不高的杆件、管材等。度要求不高的杆件、管材等。电阻对焊接头外形电阻对焊接头外形匀称，匀称，但接头强度较差，但
15、接头强度较差，焊前对焊接面的清焊前对焊接面的清理要求高。理要求高。固定固定电极电极移动移动电极电极工件工件本讲稿第十八页，共二十八页2 2）闪光对焊）闪光对焊（通电、靠近、闪电、最后压紧塑变）（通电、靠近、闪电、最后压紧塑变）适用于焊各种大小的等截面的重要工件，适用于焊各种大小的等截面的重要工件，可以是同种金属或异种金属，尤其适合可以是同种金属或异种金属，尤其适合 细丝的对接或特别粗大的金属棒、管或细丝的对接或特别粗大的金属棒、管或 异型材料的对接。如焊接重要的管道、异型材料的对接。如焊接重要的管道、钢轨、锚链、刀具、钢筋等。钢轨、锚链、刀具、钢筋等。本讲稿第十九页，共二十八页 电阻对焊和闪光
16、对焊一般要求焊件截面形状电阻对焊和闪光对焊一般要求焊件截面形状应尽量相同，圆棒直径、方料边长、管子壁厚之应尽量相同，圆棒直径、方料边长、管子壁厚之差不应超过差不应超过15%15%。本讲稿第二十页，共二十八页2 2摩擦焊：摩擦焊：利用焊件接触面相互磨擦所产生的热，利用焊件接触面相互磨擦所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接。使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接。（1 1）特点：）特点：1 1）焊接质量好，生产率高；）焊接质量好，生产率高；2 2）焊接变形小，成本低；）焊接变形小，成本低；3 3）可实现异种金属的对接；）可实现异种金属的对接；4 4）设备投资大。）设备投资大。
17、（2 2）应用：）应用：圆形、管形截面焊件的对接，圆形、管形截面焊件的对接，如：圆柄刀具、拖拉机轴瓦等。如：圆柄刀具、拖拉机轴瓦等。被焊件可以等截面或不等截面，可以是同被焊件可以等截面或不等截面，可以是同种或异种金属，但必须有一个是圆形截面。种或异种金属，但必须有一个是圆形截面。本讲稿第二十一页，共二十八页4.2.3 4.2.3 钎钎 焊焊 利用液态钎料润湿母材（工件不熔化），利用液态钎料润湿母材（工件不熔化），填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接。填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接。1 1特点特点 （1 1）接头光滑平整，组织和力学性能变化小；）接头光滑平整，组织和力学性能变化小；（2 2
18、）生产率高；）生产率高；（3 3）可焊异种金属；）可焊异种金属；（4 4）接头强度低，耐热性差。）接头强度低，耐热性差。本讲稿第二十二页，共二十八页 2.2.应用应用 用于硬质合金刀具、仪表、电机、电器部件等。用于硬质合金刀具、仪表、电机、电器部件等。3.3.工艺过程工艺过程焊焊前前准准备备（除除油油、清清理理）装装配配零零件件、安安置置钎钎料料 加加热热、钎钎料料熔熔化化 冷冷却却形形成成接接头头 焊焊后后清清理理 检检验。验。4.4.加热方法加热方法 （1 1）烙铁；（）烙铁；（2 2）电阻；（）电阻；（3 3）红外线；）红外线；（4 4）火焰；（）火焰；（5 5）感应；（）感应；（6 6
19、）激光等。）激光等。钎焊接头形式钎焊接头形式 ：常用对接和搭接形式。常用对接和搭接形式。本讲稿第二十三页，共二十八页5.5.焊接材料（钎料与钎剂）焊接材料（钎料与钎剂）（1 1）钎料：即钎焊时用作填充金属的材料。）钎料：即钎焊时用作填充金属的材料。1 1）软软钎钎料料：熔熔点点低低于于450450，接接头头强强度度较较低低，b70MPab70MPa。如：锡铅基、锌基、铅基等。如：锡铅基、锌基、铅基等。2 2）硬硬钎钎料料：熔熔点点高高于于450450，接接头头强强度度较较高高，bb200MPa200MPa。如：铝基、铜基、银基等。如：铝基、铜基、银基等。（2 2）钎剂）钎剂 即钎焊时使用的熔剂
20、。即钎焊时使用的熔剂。1 1）松香、氯化锌水溶液等，用于软钎焊；）松香、氯化锌水溶液等，用于软钎焊；2 2）硼砂、硼酸配制而成，用于硬钎焊。）硼砂、硼酸配制而成，用于硬钎焊。本讲稿第二十四页，共二十八页安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T S6.6.钎焊类型钎焊类型软钎焊软钎焊 钎料熔点钎料熔点450450（锡基、铅基等），（锡基、铅基等），接头强度低，适用于焊受力不大或工接头强度低，适用于焊受力不大或工 作温度较低的工件。如各种电器导线作温度较低的工件。如各种电器导线 的连接，仪表、仪器元件的焊接等。的连接，仪表、仪器元件的焊接等。硬钎焊硬钎焊 钎料熔点钎料熔点450450
21、（银基、铜基等），（银基、铜基等），接头强度高，适用于焊受力较大或工接头强度高，适用于焊受力较大或工 作温度较高的工件。如车刀、铣刀上作温度较高的工件。如车刀、铣刀上 硬质合金刀片与中碳钢刀体的连接。硬质合金刀片与中碳钢刀体的连接。常采用铜钎焊，金银首饰常用银钎焊。常采用铜钎焊，金银首饰常用银钎焊。钎钎焊焊本讲稿第二十五页，共二十八页4.2.4 4.2.4 其它焊接方法其它焊接方法 1.1.等离子弧焊等离子弧焊利用等离子弧进行焊接的方法。利用等离子弧进行焊接的方法。（1 1）等等离离子子弧弧：通通过过机机械械压压缩缩，热热压压缩缩和和电电磁磁压缩效应，使气体完全电离。压缩效应，使气体完全电离。
22、（2 2）等等离离子子弧弧特特点点：温温度度高高，能能量量密密度度大大，穿穿透能力强。透能力强。（3 3）应用：）应用：等等离离子子弧弧焊焊接接主主要要用用于于焊焊铜铜及及铜铜合合金金、钛钛及及钛钛合合金金、合合金金钢钢、不不锈锈钢钢、钼钼等等薄薄壁壁结结构构。而而其其更主要的用途是切割更主要的用途是切割板料。板料。本讲稿第二十六页，共二十八页2 2电子束焊电子束焊利利用用加加速速和和聚聚焦焦的的电电子子束束轰轰击击置置于于真真空空或或非非真真空空中中的焊体所产生的热能进行焊接的方法。的焊体所产生的热能进行焊接的方法。3 3激光焊激光焊以以聚聚焦焦的的激激光光束束作作为为能能源源轰轰击击焊焊体
23、体所所产产生生的的热热量进行焊接，也可手于切割。量进行焊接，也可手于切割。特点：特点：能能量量密密度度高高，焊焊缝缝窄窄、熔熔深深大大，热热影影响响区区及及变变形形小小；可可利利用用光光学学原原理理到到达达焊焊炬炬难难以以到到达达之之处处完完成成焊接，特别是可透过玻璃进行焊接。焊接，特别是可透过玻璃进行焊接。本讲稿第二十七页，共二十八页4.4.扩散焊（属于压焊）扩散焊（属于压焊）将焊件紧密贴合，在真空或保护气氛中，将焊件紧密贴合，在真空或保护气氛中，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的厚子相互扩散而完成焊接。面之间的厚子相互扩散而完成焊接。原理：原理：原子扩散原子扩散 晶粒生长晶粒生长特点：特点：焊件变形极小焊件变形极小 组织性能不变组织性能不变 应用：应用：适合各种金属、陶瓷、石墨、玻适合各种金属、陶瓷、石墨、玻 璃等同种或异种材料的精密焊接。璃等同种或异种材料的精密焊接。真空扩散焊：真空扩散焊：用于精密零件和异种材料的焊接。用于精密零件和异种材料的焊接。如：发动机喷管，飞机蒙皮等。如：发动机喷管，飞机蒙皮等。本讲稿第二十八页，共二十八页