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1、主讲人：何 龙2012-4-13常用焊接方法及其特点绪 论v材料的连接方法材料的连接方法 v常用连接方法简介常用连接方法简介 v焊接焊接 o焊接的定义及本质焊接的定义及本质 o焊接的特点焊接的特点 o主要焊接方法简介主要焊接方法简介 o焊接发展概况焊接发展概况o焊接技术的应用焊接技术的应用 v材料的连接可分为两类：v可拆式连接：螺纹联接、摩擦联接v不可拆式连接：焊接、粘接、铆接材料的连接方法v 粘接的的特点：粘接的的特点：v 可用于多种不同形状的接头和各种不同材料（如各种金属、非金属以及金属与非金属）的连接。v 可实现大面积连接。接头的应力分布较均匀，耐疲劳性能好。v 接头的密封性能好，并具有
2、耐腐蚀和绝缘等性能。v 工艺简便，无焊接的高温，又无螺纹连接和铆接所需的多种机械紧固件（如螺钉、螺母、垫圈、销钉等），生产率高。v粘接的不足之处：粘接的不足之处：v 粘接接头的强度不及焊接接头高。v 接头的耐热性较低(一般在300以下)。v 使用中胶粘层易发生老化，接头强度性能不稳定，影响结构使用寿命粘结粘结-用胶粘剂把两个零件连接在一起，并使接合处有足够强度的连 接工艺。v1)特点特点v 一般不需对接头加热，可保持材料原有的组织和性能，无热应力和变形等问题。v 可以对同种材料或导种材料进行连接。v2)铆接的缺点铆接的缺点v 铆接通常要加垫板，铆钉等附件，增加结构自重和钻孔、加工等工序；v 接
3、头处截面增加，易形成较大的应力集中；v 较难实现接头的密封性连接。铆接铆接-采用铆钉将两个零件连接成一个整体的连接工艺。v 特点特点v 具有可拆御性；v 连接强度根据需要可在较大范围内调整。v 螺纹连接是各种机械、仪器、仪表中应用最广泛的可拆卸连接方法。螺纹连接螺纹连接-利用螺纹压紧力将分离的零件连接成一个整体的方法摩擦连接摩擦连接通过配合表面的机械摩擦力将两个分离的零件连接成一个整体的方法v 特点特点v 具有可拆卸性；v 连接强度可在一定范围内设定；v 便于在机器工作时实现离、合功能；v 过载时，摩擦副可能产生滑动，可避免设备被破坏；摩擦连接的不足之处摩擦连接的不足之处 连接强度不如焊接和铆
4、接高；摩擦副的摩擦力不足时，可能产生滑动而影响连接的可靠性；对摩擦副接触面的配合精度和加工要求较高。焊接的定义 焊接：将两者或两者以上(同种或异种）材料，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使同质或异质材料达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程。由此可见，焊接与其它连接方式不同，不仅在宏观上形成了永久性的接头，而且在微观上建立了组织上的内在联系。v金属焊接的本质金属焊接的本质v 原子之间距离（晶格）非常小形成了牢固的结合力固态金属保持固定的形状施加足够的外力破坏原子间结合变形或分离成两块v 金属焊接的困难金属焊接的困难v 表面粗糙度和表面存在的氧化膜及其它污染物，阻碍不同构件表面
5、金属原子之间接近到晶格距离并形成结合力。v 焊接过程的本质焊接过程的本质v 通过适当的物理化学过程克服上述困难，使两个分离的固态物体表面的原子接近到晶格距离（即），产生原子（或分子）间结合而连接成一体的加工方法。焊接的特点焊接的特点 v优点：v焊接结构产品的质量轻，生产成本低。v整体性好，具有良好的气密性、水密性 v投资少、见效快 v适用于几何尺寸大而材料较分散的制品 v简化金属结构的加工工艺，缩短加工周期 不足：结构无可拆性。焊接时局部加热，焊接接头的组织和性能与母材相比发生变化，产生焊接残余应力和焊接变形。焊接缺陷的隐蔽性，易导致焊接结构的意外破坏。v公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。
6、v公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。v公元前200年前，中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。v1801年：英国H.Davy发现电弧。v1881年：法国人 De Meritens 发明了最早期的碳弧焊机。v1888年：俄罗斯人H.C发明金属极电弧焊。v18891890年：美国人C.L.Coffin首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接。v1890年：英国人Brown 第一次使用氧加燃气切割进行了抢劫银行的尝试。v1900年：英国人Strohmyer发明了薄皮涂料焊条。v1907年10月 瑞典人O.Kjellberg 完善了焊条 v1916年：安塞尔.先特.约发明了焊接区X射线无损探
7、伤法。v大约1920年 药芯焊丝被用于耐磨堆焊v1930年：前苏联罗比诺夫发明埋弧焊。焊接发展概况焊接发展概况v1941年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克等重武器的制造采用了大量的焊接技术。v1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。v1957年：法国施吉尔发明电子束焊。v1957年：前苏联卡扎克夫发明扩散焊。v1990年左右：逆变技术得到了长足的发展，其结果使得焊接设备的重量和尺寸大大的下降。v1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功的焊接了铝合金平板。v1996年：以乌克兰巴顿焊接研所院士为首的三十多人的研制小组，研究开发了人体组织的焊接技术。v2001年：人体组织焊接成功应用于
8、临床。v熔化焊v 将焊件接头加热至熔化状态，然后冷却结晶成一体的方法。熔化焊最容易实现原子结合，是金属焊接的最主要方法。v 固相焊接（压焊）v 利用摩擦、扩散和加压等物理作用，克服表面不平度，除去氧化膜及其它污染物，使两个连接表面的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现连接。v 钎焊v 采用熔点低于焊件(母材)的钎料与焊件一起加热，使钎料熔化(焊件不熔化)后，依靠钎料的流动充填接头预留空隙中，并与固态的母材相互扩散、溶解，冷却后实现焊接的方法。焊接的分类焊接的分类焊焊接接方方法法的的符符号号及及数数字字表表示示（ISO4063）一、手工电弧焊1 1、焊接电弧、焊接电弧电弧的温度电弧的温度
9、阴极区阴极区 2100，弧柱弧柱 57007700，阳极区阳极区 2300 气体电离气体电离电极发射电子电极发射电子电弧区热量电弧区热量阳极占阳极占43%,阴极区占阴极区占36%,弧弧 柱区占柱区占21%。正接法正接法:工件接正工件接正极极,焊条接负极焊条接负极2、焊接过程、焊接过程手工电弧焊(3)当电弧向前移动时当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的熔池不断产生熔池冷却凝固而新的熔池不断产生,形成连续形成连续的焊缝。的焊缝。(1)电弧在焊条与被焊件之间电弧在焊条与被焊件之间 燃烧燃烧,电弧热使工件和焊条同时熔化成熔电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池池;(2)电弧使焊条的药皮熔化或燃烧电弧使焊条的
10、药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池对熔化金属和熔池起保护作用；起保护作用；手工电弧焊3、手工电弧焊的特点、手工电弧焊的特点手工电弧焊手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？优点：焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好；焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好；可焊金属广泛；可焊金属广泛；待焊接头装配要求较低；待焊接头装配要求较低；可焊工件厚度范围：钢板厚度可焊工件厚度范围：钢板厚度1.5mm；一般在；一般在3 40mm 之间；之间；可焊金属范围：能焊的金属有碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、可焊金属范围：能焊的金属
11、有碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及其合金。铜、铝及其合金。缺点：劳动条件差，熔敷速度慢，生产效率低，劳动强度大，质量不劳动条件差，熔敷速度慢，生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。易保证。直流电焊机：直流电焊机：交流电焊机：交流电焊机：引弧容易，电弧稳定，焊接质量好引弧容易，电弧稳定，焊接质量好结构简单，使用可靠，维修方便结构简单，使用可靠，维修方便二、埋弧自动焊1.埋弧自动焊的焊接过程埋弧自动焊的焊接过程自动焊自动焊焊接动作由机械装置自动完成。焊接动作由机械装置自动完成。埋弧焊埋弧焊电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。焊车焊丝焊丝焊剂焊剂埋弧自动焊埋弧
12、自动焊自动焊小车自动焊小车埋弧焊生产埋弧焊生产2.埋弧自动焊的特点与应用埋弧自动焊的特点与应用v生产效率高生产效率高 （比手弧焊提高（比手弧焊提高5 51010倍）倍）v焊接质量好焊接质量好 （焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）v成本低成本低 （省工、省时、省料）（省工、省时、省料）v劳动条件好劳动条件好 （无弧光（无弧光,、飞溅、飞溅,劳动强度低）劳动强度低）v适应性差适应性差 （平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）v焊接设备复杂，需采用辅助装置，焊前准备工作严格焊接设备复杂，需采用辅助装置，焊前准备工作严格v不便观察，需要焊缝自动跟踪装
13、置，对装配精度要求不便观察，需要焊缝自动跟踪装置，对装配精度要求高，每层焊道焊接后必须清除焊渣；高，每层焊道焊接后必须清除焊渣；应用：成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。器、船舶等。特点：压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵纵缝缝环缝环缝压力容器焊接压力容器焊接生产生产三、气体保护焊1、氩弧焊及其特点氩弧焊及其特点保护气体保护气体氩气氩气CO2氩弧焊氩弧焊CO2气体保护焊气体保护焊钨极钨极金属极金属极 钨极氩弧焊钨极氩弧焊v焊接电流不能过大，只能焊焊接电流不能过大，只能焊4mm以下的以下的薄板薄板；
14、v焊接钢材板：直流正接法；焊接钢材板：直流正接法；v焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。气体保护焊气体保护焊钨极熔点高，钨极熔点高，发射电子能力强发射电子能力强直流正接直流正接：钨极烧损小。钨极烧损小。直流反接直流反接：钨极烧损大，钨极烧损大，电弧不稳，但有电弧不稳，但有“阴极破碎阴极破碎”作用（焊铝时有利）。作用（焊铝时有利）。应用 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊气体保护焊气体保护焊1、以连续送进的金属丝做、以连续送进的金属丝做 电极并填充焊缝；电极并填充焊缝；2、焊接电流较大、焊接电流较大,生产效率高，生产效率高，适用焊接较厚的焊件；适用焊接较厚的焊件；（板厚
15、为（板厚为825mm）3、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有“阴极阴极 破碎破碎”作用作用;4、可采用自动焊或半自动焊。可采用自动焊或半自动焊。氩弧焊特点氩弧焊特点气体保护焊气体保护焊 1)保护效果好，电弧稳定，焊接质量好；保护效果好，电弧稳定，焊接质量好；2)电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小；电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小；3)可全方位焊接，便于观察、易于自动控制；可全方位焊接，便于观察、易于自动控制；4)氩气成本高，一般情况下不采用。氩气成本高，一般情况下不采用。应用：常用于焊接易氧化的有色金属、常用于焊接易氧化的有色金属、合金钢和不锈钢。合金钢和
16、不锈钢。2、CO2气体保护焊气体保护焊 CO2气体保护焊的焊接过程气体保护焊的焊接过程CO2 电弧CO+O 使金属氧化，合金使金属氧化，合金元素烧损，不能焊接有元素烧损，不能焊接有色金属和合金钢。色金属和合金钢。应用：用于用于低碳钢、低合金钢薄板低碳钢、低合金钢薄板的焊接。必须采用含脱氧剂的焊丝的焊接。必须采用含脱氧剂的焊丝H08Mn2SiAH08Mn2SiA，直流反接。，直流反接。气体保护焊气体保护焊 CO2气体保护焊的特点气体保护焊的特点v成本低成本低 （为埋弧焊和手弧焊的为埋弧焊和手弧焊的40%40%50%50%）v效率高效率高 （电流密度大，熔深大，焊接速度快）电流密度大，熔深大，焊接
17、速度快）v焊接质量好焊接质量好 （有气流冷却，热影响区小，（有气流冷却，热影响区小，变形小）变形小）v采用气体保护，能全位置焊接采用气体保护，能全位置焊接v焊缝成形差，飞溅大焊缝成形差，飞溅大v设备使用维修不方便设备使用维修不方便气体保护焊气体保护焊气体保护焊气体保护焊四、气焊 氧乙炔火焰气焊（G;311）气焊时，焊接熔池是由火焰加热所形成，火焰是由可燃气体与氧气的化学反应产生的，火焰的热量使材料熔化。通常用手将焊丝送入熔化区，把焊接坡口填满。火焰气体覆盖着熔池，并保护熔池免受空气的影响。应用范围：主要用于非合金、低合金钢板和管材的 焊接（也可用于铸铁的焊接）；板厚：（约从0.8mm）至6mm
18、；用于除理想下以外所有焊接位置的管道 工程、车体结构、安装和维修等焊接。五、电渣焊v 生产率高生产率高 （板厚（板厚 40mm的焊接一次焊成）的焊接一次焊成）v焊缝缺陷少焊缝缺陷少,焊接质量好焊接质量好 （不易产生气孔、夹渣和裂纹不易产生气孔、夹渣和裂纹）v成本低成本低 （省电和省熔剂）（省电和省熔剂）v焊件需正火热处理焊件需正火热处理 (热影响区较大热影响区较大,组织粗大组织粗大)1.电渣焊工艺过程电渣焊工艺过程2.电渣焊的特点电渣焊的特点六、电阻焊电阻焊分为：电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。是利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，是利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑
19、性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。在压力下形成接头的焊接方法。闪光对焊闪光对焊电阻对焊电阻对焊缝焊缝焊点焊点焊电阻焊特点v焊接电压低，电流大，生产率高；焊接电压低，电流大，生产率高；v不需要填充金属，焊接变形小；不需要填充金属，焊接变形小；v劳动条件好，操作简单，易于实现自动劳动条件好，操作简单，易于实现自动化生产；化生产；v焊接设备复杂，投资大；焊接设备复杂，投资大；v适用于大批量生产；适用于大批量生产；v对焊件厚度和接头形式有一定限制。对焊件厚度和接头形式有一定限制。v将待焊接的金属件搭接放置在两个电极之间。通过电极施加一定的力将板材压在一起以后，在给定的时间内（瞬间），电流从一个
20、电极通过板材流到另一个电极。在电阻最大的部分，即板材与板材的接触部位，由于电阻产生的热量熔化了接触部分的材料。断电后，在电极压力的作用下，熔池凝固。1、电阻点焊电阻焊点焊过程点焊过程：加压加压通电通电断电断电去除压力去除压力形成熔核形成熔核凝固凝固防止分流：两焊点间应两焊点间应有一定距离。有一定距离。点焊接头形式：点焊接头形式：分流现象分流现象 点焊适用于工件厚度点焊适用于工件厚度0.53.0 范围内的钢板或范围内的钢板或铝板焊接。尤其适用于成批生产中。铝板焊接。尤其适用于成批生产中。点焊的应用电阻焊手提点焊手提点焊点焊过程点焊过程2、缝焊电阻焊缝焊缝焊：与点焊相同，只是采用与点焊相同，只是采
21、用 滚轮做电极，边焊边滚。滚轮做电极，边焊边滚。特点特点：焊点互相重叠，分流现焊点互相重叠，分流现 象严重。焊件厚度象严重。焊件厚度3mm。应用应用：有密封要求的薄壁结构，有密封要求的薄壁结构，3、对焊电阻对焊电阻对焊 端面加工要求高，质量端面加工要求高，质量不易保证。不易保证。闪光对焊闪光对焊 对端面加工要求对端面加工要求低，质量较高，用于低，质量较高，用于重要零件的焊接。重要零件的焊接。杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨、钢筋、异种金属。杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨、钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相同或相近）（端面形状尺寸要相同或相近）应用：应用：电阻焊对焊生产对焊生产电阻焊应用：
22、应用：杆状零件的对接，杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨、如刀具、管子、钢轨、钢筋、异种金属。（端钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相同或相面形状尺寸要相同或相近）近）七、钎焊 是利用是利用低熔点的钎料作填充金属低熔点的钎料作填充金属，加加热熔化后渗入固态焊件间的间隙内，将焊件热熔化后渗入固态焊件间的间隙内，将焊件连接起来的焊接方法。连接起来的焊接方法。接接头头形形式式1、焊接过程v将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、炉子、电阻、高频加热）；v钎料熔化，借助毛细管的作用被吸入和充满间隙；v被焊金属和钎料在间隙内相互扩散；v凝固后，形成钎焊接头。钎焊2、钎焊分类 种类种类特点特点软钎焊（锡、铅钎料）
23、（锡、铅钎料）硬钎焊（铜基、银基钎料）（铜基、银基钎料）钎料熔点钎料熔点 450 450性能特点性能特点接头强度接头强度 100MPa工作温度较低工作温度较低接头强度接头强度 200MPa工作温度较高工作温度较高应用应用 用于受力不大的用于受力不大的仪表、导电元件的焊仪表、导电元件的焊接。接。用于受力较大的用于受力较大的构件、刀具、工具的构件、刀具、工具的焊接。焊接。钎焊3、钎焊特点v加热温度低，变形也小。接头光滑平整，工件加热温度低，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确；尺寸精确；v钎焊接头强度低；钎焊接头强度低；v可焊接性能差异很大的异种金属可焊接性能差异很大的异种金属,对工件厚对工件厚 度无限制；度无限制；v可整体加热，同时钎焊由多条焊缝组成的复杂可整体加热，同时钎焊由多条焊缝组成的复杂形状构件，生产率高；形状构件，生产率高；v钎焊设备简单，生产投资费用少。钎焊设备简单，生产投资费用少。钎焊埋弧焊焊剂的成分和性能 谢谢 谢！谢！