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1、第第六六章章 其他焊接方法其他焊接方法 授课老师授课老师吴新华吴新华知识点一一 电阻焊分类特点电阻焊分类特点二二 钎焊原理特点钎焊原理特点三三 激光焊接特点及应用激光焊接特点及应用第一节电阻焊第一节电阻焊一一 电阻焊的原理、分类及特点电阻焊的原理、分类及特点1 1、电阻焊的原理、电阻焊的原理 定义：利用流经工件接触面及邻近区域产生的定义：利用流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成接电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成接头的一种焊接方法。头的一种焊接方法。2 2、电阻焊的分类、电阻焊的分类点焊点焊;缝焊缝焊;对焊对焊材料：碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金等材料：
2、碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金等结构：广泛（多为轻型接头）结构：广泛（多为轻型接头）4 4、电阻焊的应用、电阻焊的应用3 3、电阻焊的特点、电阻焊的特点 对参数波动敏感对参数波动敏感 焊后难于无损检测焊后难于无损检测 结构受较多限制结构受较多限制 备功率大、复杂备功率大、复杂缺点：缺点：优点：生产率高，优点：生产率高，焊接质量好焊接质量好 焊接成本低，劳动条件好焊接成本低，劳动条件好二电阻热及影响因素二电阻热及影响因素1 1、电阻热、电阻热电阻焊的热源：电阻焊的热源：Q=IQ=I2 2Rt Rt（R=2Rw+Rc+2Rew）2 2、影响产热的因素：影响产热的因素：电阻电阻 焊件本身电阻焊件本身
3、电阻R RW W，接触电阻，接触电阻R RC C 电流电流通电时间通电时间电极压力电极压力电极材料及端面形状电极材料及端面形状焊件表面状况焊件表面状况 点（对）焊点（对）焊中心高，四周低中心高，四周低3 3、能量利用及温度分布、能量利用及温度分布 热量小部分（热量小部分（1030%1030%）有用，大部分）有用，大部分 散失，其散失，其中主要通过电极的热传导而散失。中主要通过电极的热传导而散失。缝焊缝焊由于焊点间相互影响，温度分布比由于焊点间相互影响，温度分布比点焊的平坦，且前后不对称。点焊的平坦，且前后不对称。1）导电性和导热性越高，焊接性越差。）导电性和导热性越高，焊接性越差。2）高温（）
4、高温（0.50.7Tm）屈服强度越高，焊接性越差。屈服强度越高，焊接性越差。3）塑性温度范围越窄，对参数波动越敏感，焊接性）塑性温度范围越窄，对参数波动越敏感，焊接性越差。越差。4）材料对热循环的敏感性越强，焊接性越差。）材料对热循环的敏感性越强，焊接性越差。另外，熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜另外，熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属，其焊接性一般较差。的金属，其焊接性一般较差。三、金属电阻焊的焊接性三、金属电阻焊的焊接性四四 电阻焊方法电阻焊方法1 1、点焊（、点焊（spot weldingspot welding）它适用于制造可以采用搭接接头、不要求气密、它适用于制造可以
5、采用搭接接头、不要求气密、厚度小于厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。的冲压、轧制的薄板构件。1).1).点焊接头形成过程点焊接头形成过程（如图）（如图）点焊循环：预压点焊循环：预压 通电通电 锻压锻压 休止休止2).2).点焊接设计点焊接设计接头形式：接头形式：搭接搭接 折边折边注意点距、边距、搭接量、装配间隙等。注意点距、边距、搭接量、装配间隙等。单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积。单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积。焊透率应介于焊透率应介于20%80%之间。焊接不同厚度工件时，之间。焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的每一工件上的最小焊
6、透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的压痕深度不应超过板件厚度的15%。最小点距最小点距最小边距最小边距焊点主要尺寸的确定焊点主要尺寸的确定 3).点焊方法与工艺点焊方法与工艺 点焊方法：单点、多点焊点焊方法：单点、多点焊/单面、双面焊单面、双面焊 4).点焊工艺参数及选择：点焊工艺参数及选择：电流（电流（KA）：）：电流过低不能电流过低不能形成熔核，过高则飞溅。形成熔核，过高则飞溅。通电时间通电时间:对塑性指标影响对塑性指标影响较大较大,时间过长，组织变差时间过长，组织变差 电极压力（电极压力（KN）：）：压力影响压力影响电阻、焊件向电极的散热电阻、焊件向电极的散热硬规范
7、（强规范）硬规范（强规范）:大电流、短时间大电流、短时间软规范（弱规范）：软规范（弱规范）：小电流、长时间小电流、长时间熔核熔核塑性环塑性环工件工件不等厚及异种材料焊接时、熔核偏向（产热多、散不等厚及异种材料焊接时、熔核偏向（产热多、散热难）一边热难）一边调整原则：增加薄料或导电、热好工件的产热，减调整原则：增加薄料或导电、热好工件的产热，减小其散热。小其散热。具体方法：具体方法：薄件一侧电极端面小直径薄件一侧电极端面小直径 薄件一侧同导热性较差之合金作电极材料薄件一侧同导热性较差之合金作电极材料 采用工艺垫片采用工艺垫片 采用硬规范采用硬规范异种材料及不等厚板点焊的工艺措施：异种材料及不等厚
8、板点焊的工艺措施：（1 1）低碳钢及低合金钢：具有良好的焊接性，）低碳钢及低合金钢：具有良好的焊接性，（2 2）淬淬火火钢钢：由由于于冷冷却却速速度度极极快快，在在点点焊焊淬淬火火钢钢时时必必然然产产生生硬硬脆脆的的马马氏氏组组织织，在在应应力力较较大大时时还还会会产产生裂纹。生裂纹。（3）不锈钢）不锈钢：要要准确地控制加热时间和焊接电准确地控制加热时间和焊接电流，以防止热影响区晶粒长大。流，以防止热影响区晶粒长大。（4）铝合金：导电、导热率高，强度低，易氧）铝合金：导电、导热率高，强度低，易氧化，焊接性较差；必须采用硬规范焊接。化，焊接性较差；必须采用硬规范焊接。5).5).常用金属材料的点
9、焊常用金属材料的点焊()镀层钢板的点焊问题难点：难点：低熔点涂层熔化，进入缝隙，降低电流密度；低熔点涂层熔化，进入缝隙，降低电流密度；涂层与电极形成固溶体、金属间化合物，导电、热性涂层与电极形成固溶体、金属间化合物，导电、热性能下降；能下降；涂层进入熔池产生裂纹。涂层进入熔池产生裂纹。焊接技术要点焊接技术要点:加大电流加大电流30%50%采用采用Cr-Cu或或Cr-Zr-Cu合金电极强冷，合金电极强冷，或用嵌钨电极或用嵌钨电极结构允许，改用凸焊。结构允许，改用凸焊。加强通风，防止涂层金属的有害。加强通风，防止涂层金属的有害。（1）点焊机）点焊机固定式通用点焊机固定式通用点焊机固固定定式式专专用
10、用多多点点焊焊机机轻轻便便式式点点焊焊机机6).点焊设备点焊设备材料：材料：要求导电、导热好要求导电、导热好 高温强、硬度高高温强、硬度高 耐磨耐磨 形成合金倾向小形成合金倾向小 结构：结构：端部、主体、尾部、冷却水孔端部、主体、尾部、冷却水孔 （2）电极）电极电极帽电极帽2 2、缝焊、缝焊 工工件件装装配配成成搭搭接接接接头头，并并置置于于两两滚滚轮轮电电极极之之间间，滚滚轮轮加加压压工工件件并并滚滚动动，连连续续或或断断续续送送电电，形形成一条连续焊缝的电阻焊方法。成一条连续焊缝的电阻焊方法。1 1).缝焊工艺参数及选择缝焊工艺参数及选择电流：电流：比点焊大比点焊大15%40%。电极压力：
11、电极压力：对熔核的影响与电焊一致，数值通对熔核的影响与电焊一致，数值通常比点焊大常比点焊大20%50%。焊接时间和休止时间：焊接时间和休止时间：主要通过时间控制熔核主要通过时间控制熔核尺寸，通过休止时间控制重叠量。低速焊接时，焊尺寸，通过休止时间控制重叠量。低速焊接时，焊接接/休止时间之比休止时间之比1.251.25：1 12 2：1 1，高速焊时则，高速焊时则3 3：1 1。焊接速度：焊接速度：焊接速度与被焊金属、板件厚度以焊接速度与被焊金属、板件厚度以及焊缝强度、质量的要求等有关。及焊缝强度、质量的要求等有关。通常较低。通常较低。2).2).常用金属材料的缝焊常用金属材料的缝焊（1 1）低
12、碳钢：低碳钢是焊接性最好）低碳钢：低碳钢是焊接性最好（2 2）不锈钢：小电流，短时间，大电极压力，中）不锈钢：小电流，短时间，大电极压力，中焊速焊速（3 3）铝合金：焊接性差，应用强规范；）铝合金：焊接性差，应用强规范；3 3 对焊对焊1)1)、对焊的特点和方式、对焊的特点和方式 对焊：以整个对接接触面焊合的电阻焊方法。对焊：以整个对接接触面焊合的电阻焊方法。特点：效率高、易于实现自动焊特点：效率高、易于实现自动焊 形式：电阻对焊形式：电阻对焊 闪光对焊闪光对焊 滚对焊滚对焊 2)2)、电阻对焊、电阻对焊接头形成过程：接头形成过程：预压预压通电加热通电加热顶锻顶锻高频对接焊缝的加热焊件对接，利
13、用高频电流（焊件对接，利用高频电流（10500KHz）进行焊接的方进行焊接的方法。分高频接触焊、高频感应焊法。分高频接触焊、高频感应焊接头形成过程接头形成过程连续闪光对焊：闪光连续闪光对焊：闪光 顶锻顶锻3)3)、闪光对焊、闪光对焊特点：特点：对焊前准备要求低，可焊材料广，焊接质对焊前准备要求低，可焊材料广，焊接质量好，可焊大截面工件。量好，可焊大截面工件。应用：应用：杆件，如钢轨的接长等；杆件，如钢轨的接长等；环形工件，车轮钢圈的对接焊等；环形工件，车轮钢圈的对接焊等；部件的组焊，发动机排气阀体与阀杆的部件的组焊，发动机排气阀体与阀杆的对接焊等；对接焊等；异种金属，刀头与刀杆的对接焊等。异种
14、金属，刀头与刀杆的对接焊等。预热的作用：预热的作用：减小焊机需用功率；减小焊机需用功率；降低焊降低焊后冷却速度；后冷却速度；缩短闪光时间。缩短闪光时间。闪光的作用：主要是加热工件，同时形成的液闪光的作用：主要是加热工件，同时形成的液态金属（过梁）通过闪光被排出，对接头起到清理态金属（过梁）通过闪光被排出，对接头起到清理作用；形成的气氛对接头产生一定的保护作用，有作用；形成的气氛对接头产生一定的保护作用，有利于提高焊接质量。利于提高焊接质量。闪光必须稳定而强烈，尤其在闪光后期。闪光必须稳定而强烈，尤其在闪光后期。稳定稳定闪光过程中不短路（会使工件过烧甚闪光过程中不短路（会使工件过烧甚至报废）、不
15、断路（会失去保护作用）。至报废）、不断路（会失去保护作用）。强烈强烈闪光越强烈，自保护作用越强。闪光越强烈，自保护作用越强。第二节钎焊定义：定义：将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法实现连接焊件的方法利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散以及在母材间隙中润湿、毛材相互溶解和扩散以及在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零细流动、填
16、缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接的。件间的连接的。一、钎焊原理一、钎焊原理钎焊过程的分解钎焊过程的分解 液体金属填充接头间隙条件：润湿作用和毛液体金属填充接头间隙条件：润湿作用和毛细作用。细作用。当液体的附着力大于其内聚力时，液体就当液体的附着力大于其内聚力时，液体就能粘附在固体表面能粘附在固体表面发生润湿作用。发生润湿作用。衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液相与固相接触时的接触夹角相与固相接触时的接触夹角的大小来表示。的大小来表示。1、液态金属的填隙原理、液态金属的填隙原理 当当0 09090，液体能润湿固体；，液体能润湿固体；当当9090180
17、180，液体不能润湿固体。，液体不能润湿固体。=0=0表示液体完全润湿固体；表示液体完全润湿固体；=180=180表示完全不润湿。表示完全不润湿。钎焊时，钎料的润湿角应小于钎焊时，钎料的润湿角应小于2020。上述液体与固体相互润湿的前提是他们之间无上述液体与固体相互润湿的前提是他们之间无化学反应发生。化学反应发生。液体在两平行板间隙中，其液面高度会相对液体在两平行板间隙中，其液面高度会相对于板外液面自动上升或下降的现象。于板外液面自动上升或下降的现象。、毛细作用毛细作用润湿角润湿角 h h 液面上升的高度液面上升的高度当当9090、h h0 0，液体沿间隙液体沿间隙上升上升润湿（酒精温度计）。
18、润湿（酒精温度计）。当当9090、h h0 0，液体沿间隙液体沿间隙下降下降不润湿（水银温度计）。不润湿（水银温度计）。钎焊时，只有在液态钎料能钎焊时，只有在液态钎料能充分润湿母材的条件下（液面充分润湿母材的条件下（液面“上升上升”），钎料才能填满钎缝。），钎料才能填满钎缝。液体沿间隙液体沿间隙“上升上升”的高度与间隙大小的高度与间隙大小2r2r成反比成反比钎焊接头设计、装配时应使间隙小！钎焊接头设计、装配时应使间隙小！影响钎料润湿作用的因素：影响钎料润湿作用的因素：钎料和母材成分钎料和母材成分:如液态钎料与母材相如液态钎料与母材相互溶解或形成化合物，则润湿较好。互溶解或形成化合物，则润湿较好
19、。可通过第三者的作用来改善润湿作用。可通过第三者的作用来改善润湿作用。钎焊温度钎焊温度利于润湿。太高，易使钎利于润湿。太高，易使钎料流散、溶蚀或晶粒粗大。料流散、溶蚀或晶粒粗大。表面氧化物表面氧化物妨碍润湿。妨碍润湿。母材表面状态母材表面状态粗些好。粗些好。钎剂钎剂适当的钎剂有良好作用。适当的钎剂有良好作用。实际填缝过程中，液态钎料与固态金属实际填缝过程中，液态钎料与固态金属母材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎母材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。影响钎料毛细填缝的因素影响钎料毛细填缝的因素:钎料和母材成分、钎焊温度
20、、母材表面氧钎料和母材成分、钎焊温度、母材表面氧化物、母材表面粗糙度、钎剂、间隙、钎料化物、母材表面粗糙度、钎剂、间隙、钎料与母材的相互作用与母材的相互作用 、钎料与母材的相互作、钎料与母材的相互作 钎料与母材的相互作用可以形成下列组织：钎料与母材的相互作用可以形成下列组织：固溶体化合物共晶体固溶体化合物共晶体钎焊时，熔化的钎料在毛细填缝过程中往往还钎焊时，熔化的钎料在毛细填缝过程中往往还会与母材发生相互物理化学作用。这些作用可以归会与母材发生相互物理化学作用。这些作用可以归结为两个方面：结为两个方面：母材向钎料的溶解母材向钎料的溶解 溶解作用对钎焊的影响：溶解作用对钎焊的影响：利利“清理清理
21、”作用、合金化作用、合金化弊弊化合物（脆）、填缝性变差、熔蚀化合物（脆）、填缝性变差、熔蚀钎料组分向母材的扩散钎料组分向母材的扩散1 1、按温度分：、按温度分：软钎焊（软钎焊（solderingsoldering）钎料液相线温度钎料液相线温度低于低于450450；硬钎焊（硬钎焊（brazingbrazing）钎料液相线温度高钎料液相线温度高于于450450。高温钎焊高温钎焊 温度超过温度超过900900而又不使用钎剂而又不使用钎剂的钎焊方法的钎焊方法3 3、按热源分：、按热源分：钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的 。二、钎焊方法的分类二、钎焊方法的分类钎焊
22、加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小；钎焊加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小；钎焊接头平整光滑，外形美观；钎焊接头平整光滑，外形美观；焊件变形较小，焊件的尺寸精度；焊件变形较小，焊件的尺寸精度；某些钎焊方法生产率高；某些钎焊方法生产率高；可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。同熔焊方法相比，钎焊具有以下同熔焊方法相比，钎焊具有以下优点：优点：三、钎焊的特点三、钎焊的特点钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差，钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差，由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差
23、及对装配要求比较高学腐蚀致使耐蚀力较差及对装配要求比较高等。等。钎焊缺点：钎焊缺点：四钎焊材料钎焊材料是钎料和钎剂的总称。钎焊材料是钎料和钎剂的总称。1 1）对钎料的基本要求）对钎料的基本要求合适的熔点（比母材的低几十度）；合适的熔点（比母材的低几十度）；具有良好的润湿性；具有良好的润湿性；与母材充分发生溶解、扩散；与母材充分发生溶解、扩散；成分稳定均匀；成分稳定均匀；所得接头满足技术要求；所得接头满足技术要求；具有经济性（少用稀有金属）；具有经济性（少用稀有金属）；具有安全性（少用有毒及重金属）。具有安全性（少用有毒及重金属）。钎料钎料 2 2）钎料的分类与编号）钎料的分类与编号按熔点：按熔
24、点：熔点在熔点在450450以下的称为软钎料，以下的称为软钎料，高于高于450450的称为硬钎料（难熔钎料），高于的称为硬钎料（难熔钎料），高于950950的称高温钎料。的称高温钎料。按化学成：按化学成：根据组成钎料的主要金属元素，根据组成钎料的主要金属元素，相应称为相应称为基钎料，如基钎料，如NiNi基钎料等。基钎料等。按钎焊工艺性能：按钎焊工艺性能：自钎性钎料、真空钎料、自钎性钎料、真空钎料、复合钎料。复合钎料。钎料按供货要求可制成带、丝、铸条、非钎料按供货要求可制成带、丝、铸条、非晶态箔材、普通箔材、粉末、环状、膏状、含晶态箔材、普通箔材、粉末、环状、膏状、含钎剂芯管材（丝材）、药皮钎料
25、、胶带状钎料钎剂芯管材（丝材）、药皮钎料、胶带状钎料等。等。钎剂的作用是去除母材和液态钎料表面上的钎剂的作用是去除母材和液态钎料表面上的氧化物，保护母材和钎料在加热过程中不被进一氧化物，保护母材和钎料在加热过程中不被进一步氧化以及改善钎料在母材表面的润湿性能。步氧化以及改善钎料在母材表面的润湿性能。1 1）、对钎剂的基本要求）、对钎剂的基本要求 溶解或破坏表面氧化膜能力；溶解或破坏表面氧化膜能力；产物密度低、易排除产物密度低、易排除 熔点低于钎料合适温度；熔点低于钎料合适温度；无强烈腐蚀作用、无毒性无强烈腐蚀作用、无毒性 ；成分及作用稳定（稳定温度；成分及作用稳定（稳定温度100100）；）；
26、钎焊温度范围内表面张力小、粘度低、流动性钎焊温度范围内表面张力小、粘度低、流动性好、密度低好、密度低；。钎剂钎剂2 2）、钎剂的分类）、钎剂的分类钎剂分为软钎剂与硬钎剂两大类、按钎剂分为软钎剂与硬钎剂两大类、按特殊用途又可再分为铝用钎剂、粉末状钎特殊用途又可再分为铝用钎剂、粉末状钎剂、液体钎剂、气体钎剂、膏状钎剂、免剂、液体钎剂、气体钎剂、膏状钎剂、免清洗钎剂等。清洗钎剂等。钎焊生产工艺包括钎焊前工件表面准备、装配、钎焊生产工艺包括钎焊前工件表面准备、装配、安置钎料、钎焊、钎后处理等各工序。安置钎料、钎焊、钎后处理等各工序。1 1、钎焊接头设计、钎焊接头设计应考虑接头的强度，如何保证组合件的尺
27、寸精应考虑接头的强度，如何保证组合件的尺寸精度、零件的装配定位、钎料的安置、钎焊接头的间度、零件的装配定位、钎料的安置、钎焊接头的间隙等工艺问题。隙等工艺问题。生产实践中，对采用银基、铜基、镍基等强度生产实践中，对采用银基、铜基、镍基等强度较高的钎料钎焊接头，搭接长度通常取为薄件厚度较高的钎料钎焊接头，搭接长度通常取为薄件厚度的的2 23 3倍；对用锡铅等软钎料钎焊接头，可取为薄倍；对用锡铅等软钎料钎焊接头，可取为薄件厚度的件厚度的4 45 5倍。倍。五、钎焊工艺五、钎焊工艺 设计钎焊接头时应考虑应力集中问题。设计钎焊接头时应考虑应力集中问题。接头的工艺性设计包括接头的装配定位、接头的工艺性设
28、计包括接头的装配定位、安置钎料、限制钎料流动等。工艺孔是为满安置钎料、限制钎料流动等。工艺孔是为满足工艺上的要求而在接头上开的孔，这对于足工艺上的要求而在接头上开的孔，这对于密闭窗口尤为重要。密闭窗口尤为重要。接头间隙接头间隙 间隙的大小在很大的程度上影响钎缝的致间隙的大小在很大的程度上影响钎缝的致密性和接头强度。密性和接头强度。用钎剂钎焊时，接头的间隙应选得大一些。用钎剂钎焊时，接头的间隙应选得大一些。2 2、焊件表面准备、焊件表面准备钎焊前必须仔细地清除工件表面的氧钎焊前必须仔细地清除工件表面的氧化物、油脂、脏物及油漆等。有时，钎焊化物、油脂、脏物及油漆等。有时，钎焊前还必须将零件预先镀覆
29、某种金属层。前还必须将零件预先镀覆某种金属层。(1)(1)清除油污清除油污 (2)(2)清除氧化物清除氧化物3 3、装配和固定、装配和固定 钎料的放置钎料的放置 在各种钎焊方法中，除火焰钎焊和烙铁在各种钎焊方法中，除火焰钎焊和烙铁钎焊外，大多数是将钎料预先安置在接头钎焊外，大多数是将钎料预先安置在接头上的。安置钎料时应尽可能利用钎料的重上的。安置钎料时应尽可能利用钎料的重力作用和间隙的毛细作用来促进钎料填满力作用和间隙的毛细作用来促进钎料填满间隙。间隙。膏状钎料应直接涂在钎焊处；粉末状钎膏状钎料应直接涂在钎焊处；粉末状钎料可用粘结剂调合后粘附在接头上。料可用粘结剂调合后粘附在接头上。、钎焊工艺
30、参数及确定、钎焊工艺参数及确定 钎焊过程的主要工艺是钎焊温度和保温时间。钎焊过程的主要工艺是钎焊温度和保温时间。钎焊温度通常选为高于钎料液相线温度钎焊温度通常选为高于钎料液相线温度25256060。钎焊保温时间视工件大小、钎料与母材相互钎焊保温时间视工件大小、钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。过长的保温时间将导致作用的剧烈程度而定。过长的保温时间将导致溶蚀等缺陷的发生。溶蚀等缺陷的发生。加热速度加热速度 冷却速度冷却速度六钎焊在汽车零件生产中的应用水箱水箱暖风暖风油冷油冷第三节 高能量密度焊焊接技术简介目前常用的焊接工艺有：目前常用的焊接工艺有：电弧焊（氩弧焊、手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧
31、电弧焊（氩弧焊、手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、气体保护焊）焊、等离子弧焊、气体保护焊）电阻焊电阻焊高能束焊（电子束焊、激光焊）高能束焊（电子束焊、激光焊）钎焊钎焊以电阻热为能源：电渣焊、高频焊以电阻热为能源：电渣焊、高频焊 ；以化学能为焊接能源：气焊、气压焊、爆炸焊；以化学能为焊接能源：气焊、气压焊、爆炸焊；以机械能为焊接能源：摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩以机械能为焊接能源：摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊散焊 各种焊接特性对比焊接工接工艺精度精度变形形热影影响响焊缝质量量焊料料使用条件使用条件激光激光焊精密精密小小很小很小好好无无钎焊精糙精糙一般一般一般一般一般一般需要需要
32、整体加整体加热电阻阻焊精糙精糙大大大大一般一般无无需要需要电极极氩弧弧焊一般一般大大大大一般一般需要需要需要需要电极极等离子等离子焊较好好一般一般一般一般一般一般需要需要需要需要电极极电子束子束焊精密精密小小小小好好无无需要真空需要真空一 电子束焊电电子束子束焊焊接的基本原理是接的基本原理是电电子子枪枪中的阴极由于直接或中的阴极由于直接或间间接接加加热热而而发发射射电电子，子，该电该电子在高子在高压压静静电场电场的加速下再通的加速下再通过电过电磁磁场场的聚焦就可以形成能量密度极高的的聚焦就可以形成能量密度极高的电电子束，用此子束，用此电电子子束去束去轰击轰击工件，巨大的工件，巨大的动动能能转转
33、化化为热为热能，使能，使焊焊接接处处工件熔工件熔化，形成熔池，从而化，形成熔池，从而实现对实现对工件的工件的焊焊接。接。电电子束子束焊焊接具有不用接具有不用焊焊条、不易氧化、工条、不易氧化、工艺艺重复性好及重复性好及热热变变形量小的形量小的优优点。点。焊焊接准接准备时间备时间（主要是抽真空（主要是抽真空时间时间）较长较长，工件尺寸受真，工件尺寸受真空室大小限制。空室大小限制。电电子束子束焊焊与与电电弧弧焊焊相比，主要的特点是相比，主要的特点是焊焊缝缝熔深大、熔熔深大、熔宽宽小、小、焊缝焊缝金属金属纯纯度高度高、焊接参数调节范围、焊接参数调节范围广、焊接厚度广、焊接厚度0.10.1300MMM3
34、00MMM以上、特别适合焊接化学性质以上、特别适合焊接化学性质活泼金属活泼金属。电子束焊不足设备复杂设备复杂设备昂贵设备昂贵焊接接头加工、装配要求焊接接头加工、装配要求严格严格焊件尺寸受真空室大小限焊件尺寸受真空室大小限制制电子束易受磁场干扰而影电子束易受磁场干扰而影响焊接质量响焊接质量焊接时产生的焊接时产生的X射线需严射线需严加防护加防护电子束工作示意图 电子束焊的应用焊接精密零件焊接精密零件可以焊接单道厚度碳钢（可以焊接单道厚度碳钢（100MM）及铝板（）及铝板（475MM）可以焊接难熔金属、活泼金属、异种金属及复合材料可以焊接难熔金属、活泼金属、异种金属及复合材料可以焊接内部保持真空度的
35、密封件可以焊接内部保持真空度的密封件可以焊接热处理强化和冷作硬化的材料而不恶化接头的力可以焊接热处理强化和冷作硬化的材料而不恶化接头的力学性能学性能飞机制造（发动机座、起落架）、仪表工业（各种膜片、飞机制造（发动机座、起落架）、仪表工业（各种膜片、继电器外壳、异种金属接头）、汽车工业（齿轮组合体、继电器外壳、异种金属接头）、汽车工业（齿轮组合体、后桥、传动箱体）、能源工业（压缩机转子、叶轮片组、后桥、传动箱体）、能源工业（压缩机转子、叶轮片组、化工和金属制造（高压容器外壳）化工和金属制造（高压容器外壳）第五代战机生产焊接图片第五代战机生产装焊图片二 激光焊接的特点及应用激光激光焊接从上世接从上
36、世纪60年代激光器年代激光器诞生不久就开始了研究，生不久就开始了研究，从开始的薄小零件或器件的从开始的薄小零件或器件的焊接到目前大功率激光接到目前大功率激光焊接在接在工工业生生产中的大量的中的大量的应用，用，经历了近了近40年的年的发展。展。由于激光由于激光焊接具有能量密度高、接具有能量密度高、变形小、形小、热影响区窄、影响区窄、焊接速度高、易接速度高、易实现自自动控制、无后控制、无后续加工的加工的优点，近年来点，近年来正成正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽用在汽车、航空航天、国防工、航空航天、国防工业、造船、海洋工程、核、造船、
37、海洋工程、核电设备等等领域，所涉及的材料涵盖了几乎所有的金属材料。域，所涉及的材料涵盖了几乎所有的金属材料。虽然与然与传统的的焊接方法相比，激光接方法相比，激光焊接尚存在接尚存在设备昂昂贵，一次性投一次性投资大，技大，技术要求高的要求高的问题，使得激光，使得激光焊接在我国接在我国的工的工业应用用还相当有限，但激光相当有限，但激光焊接生接生产效率高和易效率高和易实现自自动控制的特点使其非常适于大控制的特点使其非常适于大规模生模生产线和柔性制造。和柔性制造。产生原理产生原理三要素：激励源，介三要素：激励源，介质，谐振腔。介振腔。介质受受到激到激发至高能量状至高能量状态，由于受激吸收，由于受激吸收跃
38、迁迁光在两端光在两端镜间来回反射，将光波放大，并来回反射，将光波放大，并获得足得足够能量而开始能量而开始发射出激光。射出激光。激光的四性：激光的四性：单色性、相干性、方向性、色性、相干性、方向性、高亮度高亮度因而高度集中的激光可以提供因而高度集中的激光可以提供焊接、切割接、切割及及热处理等功能理等功能激光焊接特性激光焊接特性激光激光焊接属于熔融接属于熔融焊接，以激光束接，以激光束为能源，冲能源，冲击在在焊件接件接头上。上。激光束可由平面光学元件（如激光束可由平面光学元件（如镜子）子）导引，随后引，随后再以反射聚焦元件或再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在片将光束投射在焊缝上。上。激光激光焊接属非
39、接触式接属非接触式焊接，作接，作业过程不需加程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有使用。使用。焊接过程激光焊接的特点（1 1）可将入）可将入热量降到最低的需要量，量降到最低的需要量，热影响区金相影响区金相变化范化范围小，且小，且因因热传导所所导致的致的变形亦最低。形亦最低。（2 2）32mm32mm板厚板厚单道道焊接的接的焊接工接工艺参数参数业经检定合格，可降低厚板定合格，可降低厚板焊接所需的接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。甚至可省掉填料金属的使用。（3 3）不需使用）不需使用电极，没有极，没有电极极污染或受染或受损的的顾虑。且因
40、不属于接触。且因不属于接触式式焊接制程，机具的耗接制程，机具的耗损及及变形接可降至最低。形接可降至最低。（4 4）激光束易于聚焦、）激光束易于聚焦、对准及受光学准及受光学仪器所器所导引，可放置在离工件引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍的机具或障碍间再再导引，其他引，其他焊接法接法则因受到上述的空因受到上述的空间限制而无法限制而无法发挥。（5 5）工件可放置在封）工件可放置在封闭的空的空间（经抽真空或内部气体抽真空或内部气体环境在控制下）。境在控制下）。（6 6）激光束可聚焦在很小的区域，可）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且接小型且间隔相近的部
41、件。隔相近的部件。激光焊接的特点（7 7）可）可焊材材质种种类范范围大，亦可相互接合各种异大，亦可相互接合各种异质材料。材料。（8 8）易于以自）易于以自动化化进行高速行高速焊接，亦可以数位或接，亦可以数位或电脑控控制。制。（9 9）焊接薄材或接薄材或细径径线材材时，不会像，不会像电弧弧焊接般易有回接般易有回熔的困熔的困扰。（1010）不受磁）不受磁场所影响（所影响（电弧弧焊接及接及电子束子束焊接接则容易），容易），能精确的能精确的对准准焊件。件。（1111）可）可焊接不同物性（如不同接不同物性（如不同电阻）的两种金属阻）的两种金属 （1212）不需真空，亦不需做）不需真空，亦不需做X X射射
42、线防防护。（1313）若以穿孔式）若以穿孔式焊接，接，焊道深一道深一宽比可达比可达10:1 10:1（1414）可以切）可以切换装置将激光束装置将激光束传送至多个工作站。送至多个工作站。激光焊接的主要缺点（1）焊件位置需非常精确，件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范必在激光束的聚焦范围内。内。（2）焊件需使用件需使用夹治具治具时，必，必须确保确保焊件的最件的最终位置需与激光束将位置需与激光束将冲冲击的的焊点点对准。准。（3）最大可）最大可焊厚度受到限制渗透厚度厚度受到限制渗透厚度远超超过19mm的工件，生的工件，生产线上不适合使用激光上不适合使用激光焊接。接。（4）高反射性及高）高反射性及高
43、导热性材料如性材料如铝、铜及其合金等，及其合金等，焊接性会受激接性会受激光所改光所改变。（5）当）当进行中能量至高能量的激光束行中能量至高能量的激光束焊接接时，需使用等离子控制器，需使用等离子控制器将熔池周将熔池周围的离子化气体的离子化气体驱除，以确保除，以确保焊道的再出道的再出现。（6）能量）能量转换效率太低，通常低于效率太低，通常低于10%。（7）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。（8）设备昂昂贵。激光焊接的应用仪表工业仪表工业食品包装业食品包装业机械制造机械制造课后复习总结什么事电阻焊？常用电阻焊有哪几种？什么事电阻焊？常用电阻焊有哪几种？钎焊的优缺点？举例简单说明应用？钎焊的优缺点？举例简单说明应用？简述电子束焊的特点及应用？简述电子束焊的特点及应用？简述激光焊接的特点？简述激光焊接的特点？