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1、Fundamental of Mechanical Machining Technology机械加工基础机械加工基础二、其它焊接方法二、其它焊接方法第一节第一节 电阻焊电阻焊第二节第二节 摩擦焊摩擦焊第三节第三节 钎焊钎焊第四节第四节 真空电子束焊真空电子束焊第五节第五节 激光焊接激光焊接第六节第六节 高频焊高频焊第二章第二章 其他常用焊接方法其他常用焊接方法第一节第一节 电阻焊电阻焊l l电阻焊电阻焊 利用电流通过焊件及接触处时，产生利用电流通过焊件及接触处时，产生利用电流通过焊件及接触处时，产生利用电流通过焊件及接触处时，产生电阻热电阻热电阻热电阻热，将，将，将，将焊件局部加热到塑性或熔化
2、状态，然后在压力下焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头。形成焊接接头。形成焊接接头。形成焊接接头。l l特点特点 生产率高，变形小，劳动条件好，不需另加焊接生产率高，变形小，劳动条件好，不需另加焊接生产率高，变形小，劳动条件好，不需另加焊接生产率高，变形小，劳动条件好，不需另加焊接材料，操作简便，易实现机械化。但设备复杂，材料，操作简便，易实现机械化。但设备复杂，材料，操作简便，易实现机械化。但设备复杂，材料，操作简便，易实现机械化。但设备复杂，耗电大，接头形式和工件厚度受限制。耗电大，接头形
3、式和工件厚度受限制。耗电大，接头形式和工件厚度受限制。耗电大，接头形式和工件厚度受限制。l l种类种类 点焊、缝焊、对焊点焊、缝焊、对焊点焊、缝焊、对焊点焊、缝焊、对焊一、点焊一、点焊熔核熔核分流分流焊接薄板、线材焊接薄板、线材过程：过程：通电流通电流 电阻热电阻热 局部熔化局部熔化 液态熔核液态熔核 断电断电 压力压力 凝固结晶凝固结晶 焊点焊点电阻焊电阻焊-点焊点焊 分流现象：分流现象：当焊接下一个点时，有一部分电流会当焊接下一个点时，有一部分电流会当焊接下一个点时，有一部分电流会当焊接下一个点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点。流经已焊好的焊点。流经已焊好的焊点。流经已焊好的焊点。相邻焊
4、点要保持一定距离。相邻焊点要保持一定距离。工件厚度越大，焊件导电性越好，则分流现象越严工件厚度越大，焊件导电性越好，则分流现象越严工件厚度越大，焊件导电性越好，则分流现象越严工件厚度越大，焊件导电性越好，则分流现象越严重，故点距应加大。重，故点距应加大。重，故点距应加大。重，故点距应加大。影响点焊质量因素：影响点焊质量因素：焊接电流、通电时间、电焊接电流、通电时间、电焊接电流、通电时间、电焊接电流、通电时间、电极压力及工件表面清理情况等。极压力及工件表面清理情况等。极压力及工件表面清理情况等。极压力及工件表面清理情况等。根据焊接时间的长短和电流大小，常把点焊焊接规根据焊接时间的长短和电流大小，
5、常把点焊焊接规范分为范分为硬规范和软规范硬规范和软规范。硬规范：硬规范：硬规范是指在较短时间内通以大电流的规范。硬规范是指在较短时间内通以大电流的规范。它的生产率高，焊件变形小，电极磨损慢，但要求设备它的生产率高，焊件变形小，电极磨损慢，但要求设备功率大，规范应控制精确。功率大，规范应控制精确。适合焊接导热性能较好的金属。适合焊接导热性能较好的金属。软规范：软规范：软规范是指在较长时间内通以较小电流的规范。软规范是指在较长时间内通以较小电流的规范。它的生产率低，但可选用功率小的设备焊接较厚的工件。它的生产率低，但可选用功率小的设备焊接较厚的工件。适合焊接有淬硬倾向的金属。适合焊接有淬硬倾向的金
6、属。点焊电极压力点焊电极压力 作用：能消除熔核凝固时产生的缩孔、缩 松。选择：工件厚度越大，材料高温强度越 大，电极压力应越大。压力过大，电阻减小，散失热量增加，压压力过大，电阻减小，散失热量增加，压坑加深。坑加深。点焊焊件的搭接接头点焊焊件的搭接接头应用：应用：点焊主要适用于厚度为点焊主要适用于厚度为4 mm4 mm以下的薄板、冲压结构以下的薄板、冲压结构及线材的焊接，每次焊一个及线材的焊接，每次焊一个点或一次焊多个点。点或一次焊多个点。二、缝焊二、缝焊焊接过程：焊接过程：用旋转的圆盘状滚用旋转的圆盘状滚动电极代替了柱状电极。焊接动电极代替了柱状电极。焊接时，盘状电极压紧焊件并转动时，盘状电
7、极压紧焊件并转动（也带动焊件向前移动），配（也带动焊件向前移动），配合连续或断续通电，即形成连合连续或断续通电，即形成连续重叠的焊点。续重叠的焊点。应用应用：主要用于制造要求密封：主要用于制造要求密封性的薄壁结构。如油箱、小型性的薄壁结构。如油箱、小型容器与管道等。容器与管道等。三、对焊三、对焊 定义定义：对焊是利用电阻热使两个工件在整个接触面：对焊是利用电阻热使两个工件在整个接触面上焊接起来的一种方法。上焊接起来的一种方法。种类种类：电阻对焊和闪光对焊。：电阻对焊和闪光对焊。(1)(1)电阻对焊电阻对焊 将两个工件装夹在对将两个工件装夹在对焊机的电极钳口中，焊机的电极钳口中，施加施加预压力使
8、两个工件端面接预压力使两个工件端面接触，并被压紧触，并被压紧，然后通电。，然后通电。当电流通过工件和接触端当电流通过工件和接触端面时产生电阻热，将工件面时产生电阻热，将工件接触处迅速加热到塑性状接触处迅速加热到塑性状态态(碳钢为碳钢为100010001250)1250)，再对工件施加较大的顶，再对工件施加较大的顶锻力并同时断电，使接头锻力并同时断电，使接头在高温下产生一定的塑性在高温下产生一定的塑性变形而焊接起来。变形而焊接起来。特点：特点：操作简单，接头比较光滑。操作简单，接头比较光滑。操作简单，接头比较光滑。操作简单，接头比较光滑。易造成加热不匀，连接不牢的现象。高温端面易易造成加热不匀，
9、连接不牢的现象。高温端面易易造成加热不匀，连接不牢的现象。高温端面易易造成加热不匀，连接不牢的现象。高温端面易发生氧化，质量不易保证。发生氧化，质量不易保证。发生氧化，质量不易保证。发生氧化，质量不易保证。应用：应用：只用于焊接截面形状简单、直径（只用于焊接截面形状简单、直径（只用于焊接截面形状简单、直径（只用于焊接截面形状简单、直径（20202020）小、强度）小、强度）小、强度）小、强度要求不高的工件。要求不高的工件。要求不高的工件。要求不高的工件。(2)(2)闪光对焊闪光对焊 将两工件端面稍加清理后将两工件端面稍加清理后夹在电极钳口内，接通电源并夹在电极钳口内，接通电源并使使两工件轻微接
10、触两工件轻微接触。首先某些。首先某些点接触，强电流通过时，这些点接触，强电流通过时，这些接触点的金属即被迅速加热熔接触点的金属即被迅速加热熔化，化，液体金属发生爆破，以火液体金属发生爆破，以火花形式飞出而形成花形式飞出而形成“闪光闪光”。继续送进工件，保持一定闪光继续送进工件，保持一定闪光时间，待焊件端面全部被加热时间，待焊件端面全部被加热熔化时，迅速对焊件施加顶锻熔化时，迅速对焊件施加顶锻力并切断电源，焊件在压力作力并切断电源，焊件在压力作用下产生塑性变形而焊在一起。用下产生塑性变形而焊在一起。特点：特点：接头中夹渣少，质量好，强度高。接头中夹渣少，质量好，强度高。金属损耗较大，易污染环境，
11、接头处有毛刺需要加金属损耗较大，易污染环境，接头处有毛刺需要加工清理。工清理。应用：应用：用于对重要工件的焊接。可焊接异种金属用于对重要工件的焊接。可焊接异种金属(铝铜、铝铜、铝钢等铝钢等)，被焊工件尺寸范围宽。，被焊工件尺寸范围宽。焊件断面应尽量相同。圆棒直径、方钢边长和管焊件断面应尽量相同。圆棒直径、方钢边长和管子壁厚之差均不应超过子壁厚之差均不应超过2525。对焊主要用于刀具、管。对焊主要用于刀具、管子、钢筋、钢轨、锚链、链条等的焊接。子、钢筋、钢轨、锚链、链条等的焊接。第二节第二节 摩擦焊摩擦焊 摩擦焊摩擦焊:利用工件间相互摩擦产生的热量，同时加利用工件间相互摩擦产生的热量，同时加压而
12、进行焊接的方法。压而进行焊接的方法。焊接过程：焊接过程：先将两焊件夹在焊机上，加一定压力使焊件先将两焊件夹在焊机上，加一定压力使焊件紧密接触。然后焊件紧密接触。然后焊件 1 1作旋转运动，使焊件接触面相对摩擦产作旋转运动，使焊件接触面相对摩擦产生热量，待工件端面被加热到高温塑性状态时，利用刹车装置生热量，待工件端面被加热到高温塑性状态时，利用刹车装置使焊件使焊件1 1骤然停止旋转，并在焊件骤然停止旋转，并在焊件2 2的端面加大压力使两焊件产的端面加大压力使两焊件产生塑性变形而焊接起来。生塑性变形而焊接起来。摩擦焊的特点：摩擦焊的特点：(1)(1)接头组织致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，接头组织
13、致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，接头质量好而且稳定。接头质量好而且稳定。(2)(2)可焊接的金属范围较广可焊接的金属范围较广。(3)(3)焊接操作简单，生产率高焊接操作简单，生产率高。(4)(4)电能消耗少电能消耗少。(5)(5)设备复杂，一次性投资大设备复杂，一次性投资大。摩擦焊接头一般是等断面的，也可不等截面。摩擦焊接头一般是等断面的，也可不等截面。可焊实心焊件的直径为可焊实心焊件的直径为2mm2mm至至100mm100mm，管类件外径最大，管类件外径最大可达可达150 mm150 mm。第三节第三节 钎钎 焊焊 钎焊钎焊：利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属，利用熔点比焊件低的钎料作为填充
14、金属，加热时钎料熔化而将焊件连结起来的焊接方法。加热时钎料熔化而将焊件连结起来的焊接方法。焊接过程：焊接过程：把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间，当工把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间，当工件与钎料被加热到稍高于钎料的熔点温度后，钎料熔件与钎料被加热到稍高于钎料的熔点温度后，钎料熔化，借助毛细管作用钎料被吸入并充满固态工件间隙，化，借助毛细管作用钎料被吸入并充满固态工件间隙，液态钎料与工件金属相互扩散溶解、冷凝后即形成钎液态钎料与工件金属相互扩散溶解、冷凝后即形成钎焊接头。焊接头。种类：种类：钎料熔点不同分为硬钎焊、软钎焊钎料熔点不同分为硬钎焊、软钎焊一、硬钎焊一、硬钎焊 钎料熔点在钎料熔
15、点在450450以上，接头强度在以上，接头强度在200 MPa200 MPa以上。以上。种类：种类：有铜基、银基和镍基钎料等：有铜基、银基和镍基钎料等：应用应用：主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接：主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接(如自行车架、带锯锯条等如自行车架、带锯锯条等)以及工具、刀具的焊接。以及工具、刀具的焊接。二、软钎焊二、软钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450450以下，接头强度较低（以下，接头强度较低（70 MPa70 MPa）。）。种类种类：锡铅合金（锡焊），熔点一般低于：锡铅合金（锡焊），熔点一般低于230230。应用应用：广泛用于焊接受力不大的常温下工作的仪表、：
16、广泛用于焊接受力不大的常温下工作的仪表、导电元件以及钢铁、铜及铜合金等制造的构件。导电元件以及钢铁、铜及铜合金等制造的构件。接头形式接头形式:板料搭接、套件镶接板料搭接、套件镶接接头特点：接头特点：都有较大的都有较大的钎接面，以弥补钎料强度钎接面，以弥补钎料强度低的不足，保证接头有一低的不足，保证接头有一定的承载能力。接头间隙定的承载能力。接头间隙值取值取0.2 mm0.2 mm。钎剂钎剂 在钎焊过程中，一般都需要使用熔剂，即钎剂。在钎焊过程中，一般都需要使用熔剂，即钎剂。钎剂作用钎剂作用：清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质；清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质；改善钎料流入间隙的性能改善钎料流
17、入间隙的性能(即湿润性即湿润性)；保护钎料及焊件不被氧化。保护钎料及焊件不被氧化。常用钎剂常用钎剂软钎焊软钎焊 松香或氯化锌溶液松香或氯化锌溶液硬钎焊硬钎焊 主要硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等主要硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等加热方法：加热方法：烙铁加热、火焰加热、电阻加热、感应加热等烙铁加热、火焰加热、电阻加热、感应加热等优点：优点：(1)工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确。变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确。(2)可焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的可焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的 差别也没
18、有严格限制。差别也没有严格限制。(3)工件整体加热钎焊时，可同时钎焊多条工件整体加热钎焊时，可同时钎焊多条(甚至上甚至上千条千条)接缝组成的复杂形状构件，生产率很高。接缝组成的复杂形状构件，生产率很高。(4)设备简单，投资费用少。设备简单，投资费用少。缺点：缺点：接头强度较低，尤其动载强度低，允许的工作温接头强度较低，尤其动载强度低，允许的工作温度不高，焊前清整要求严格，钎料价格较贵。度不高，焊前清整要求严格，钎料价格较贵。应用：应用：钎焊不适合于一般钢结构件和重载、动载零件的钎焊不适合于一般钢结构件和重载、动载零件的焊接。焊接。钎焊主要用于制造精密仪表、电气部件、异种金钎焊主要用于制造精密仪
19、表、电气部件、异种金属构件以及某些复杂薄板结构，如夹层结构、蜂窝结属构件以及某些复杂薄板结构，如夹层结构、蜂窝结构等。构等。也常用于钎焊各类导线与硬质合金刀具。也常用于钎焊各类导线与硬质合金刀具。第四节第四节 真空电子束焊接真空电子束焊接真空电子束焊接：真空电子束焊接：利用加速和聚焦的电子束轰利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的工击置于真空或非真空中的工件所产生的热能进行焊接的件所产生的热能进行焊接的方法。方法。特点：特点：(1)(1)在真空中焊接，焊件金属无氧化、无氮化、无金在真空中焊接，焊件金属无氧化、无氮化、无金属电极玷污，保证了焊缝金属的高纯度。焊缝质量好。属电极玷污，保证了
20、焊缝金属的高纯度。焊缝质量好。(2)(2)热源能量密度大，熔深大，速度快，焊缝深而窄热源能量密度大，熔深大，速度快，焊缝深而窄能单道焊厚件。基本上不产生焊接变形，裂纹及泄漏。能单道焊厚件。基本上不产生焊接变形，裂纹及泄漏。可对精加工后的零件进行焊接。可对精加工后的零件进行焊接。(3)(3)厚件也不必开坡口，焊接时一般不必另填金属。厚件也不必开坡口，焊接时一般不必另填金属。(4)(4)电子束参数可在较宽范围内调节，焊接过程的控电子束参数可在较宽范围内调节，焊接过程的控制灵活，适应性强。制灵活，适应性强。应用：应用：微型电子线路组件、真空膜盒、钼箔蜂窝结构、微型电子线路组件、真空膜盒、钼箔蜂窝结构
21、、原子能燃料原件到大型导弹壳体都已采用电子束焊接。原子能燃料原件到大型导弹壳体都已采用电子束焊接。熔点、导热性、溶解度相差很大的异种金属构件、熔点、导热性、溶解度相差很大的异种金属构件、真空中使用的器件和内部要求真空的密封器件等，用真空中使用的器件和内部要求真空的密封器件等，用真空电子束焊接也能得到良好的焊接接头。真空电子束焊接也能得到良好的焊接接头。缺点：缺点：设备复杂，造价高。使用与维护技术要求高，焊件设备复杂，造价高。使用与维护技术要求高，焊件尺寸受真空室限制，对焊件的清整与装配要求严格。尺寸受真空室限制，对焊件的清整与装配要求严格。第五节第五节 激光焊接激光焊接激光焊接激光焊接：以聚焦
22、的激光束作为能源轰击焊件所产生以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行熔焊的方法。的热量进行熔焊的方法。基本原理：基本原理：利用激光器受激产生的利用激光器受激产生的激光束，通过聚焦系统可聚激光束，通过聚焦系统可聚焦到十分微小的焦点焦到十分微小的焦点(光斑光斑)上，其能量密度大于上，其能量密度大于105 105 W/cmW/cm2 2。当调焦到焊件接缝。当调焦到焊件接缝时，光能转换为热能，使金时，光能转换为热能，使金属熔化形成焊接接头。属熔化形成焊接接头。种类：种类：脉冲激光点焊：脉冲激光点焊：通用激光点焊设备的单个脉冲输出能量为通用激光点焊设备的单个脉冲输出能量为10 J10 J左右，脉
23、左右，脉冲持续时间一般不超过冲持续时间一般不超过 10 ms 10 ms，主要用于厚度小于，主要用于厚度小于0.5 mm0.5 mm的的金属箔材或直径小于金属箔材或直径小于0.6 mm0.6 mm的金属线材的焊接。的金属线材的焊接。连续激光焊接：连续激光焊接：连续激光焊接主要使用大功率连续激光焊接主要使用大功率COCO2 2气体激光器。气体激光器。在实验室内，其连续输出功率已达几十千瓦，能够成功在实验室内，其连续输出功率已达几十千瓦，能够成功地焊接不锈钢、硅钢、铝、镍、钛等金属及其合金。地焊接不锈钢、硅钢、铝、镍、钛等金属及其合金。特点：特点：(1)(1)激光辐射的能量释放极其迅速，点焊过程只
24、有激光辐射的能量释放极其迅速，点焊过程只有 几毫秒。几毫秒。(2)(2)激光焊接的能量密度很高，热量集中，作用时激光焊接的能量密度很高，热量集中，作用时间很短。间很短。(3)(3)可以焊接一般焊法难以接近或无法安置的焊点。可以焊接一般焊法难以接近或无法安置的焊点。可以通过透明材料壁进行聚焦。可以通过透明材料壁进行聚焦。(4)(4)激光可对绝缘材料直接焊接，焊接异种金属材激光可对绝缘材料直接焊接，焊接异种金属材料也比较容易，甚至能把金属与非金属焊在一起。料也比较容易，甚至能把金属与非金属焊在一起。缺点：缺点：激光焊接设备的功率较小，可焊接的厚度受到一激光焊接设备的功率较小，可焊接的厚度受到一定限
25、制，而且操作与维护的技术要求较高。定限制，而且操作与维护的技术要求较高。应用：应用：特别适合焊接微型、精密、排列非常密集和热敏特别适合焊接微型、精密、排列非常密集和热敏感材料的焊件，已广泛应用于微电子元件的焊接。感材料的焊件，已广泛应用于微电子元件的焊接。第六节第六节 高频焊高频焊l l高频焊原理高频焊原理邻近效应邻近效应当高频电流在两导体中彼此反向流动或在当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时，电流集中流动与一个往复导体中流动时，电流集中流动与导体邻近侧的现象导体邻近侧的现象 l l高频焊原理高频焊原理 l l高频焊原理高频焊原理 l l高频焊工艺特点高频焊工艺特点（1 1）焊接速度高）焊接速度高（2 2）热影响区小）热影响区小（3 3）焊前可不清理工件表面）焊前可不清理工件表面（4 4）焊接金属种类广泛）焊接金属种类广泛