湖大材料工程基础课件第六章-材料的连接工艺.pptx

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺1通过连接构成的工业产品包括天上飞的飞机、火箭、各式各样的航天器，地上跑的各种车辆，大到50万~60万吨级的油轮，小至几克重的计算机芯片。连接技术与工艺涉及到现代文明社会的每一个角落，广泛应用于机械制造、能源、交通、通讯、航空航天冶金、造船、医疗及食品机械等国民经济的各个领域。

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺2?1、永久性——焊接、粘接2、非永久性——机械连接（铆接、螺栓连接）

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺3§6.1金属的焊接

一、概述定义：通过加热或加压或二者并用，加填充金属或不加填充金属使分离的金属工件达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程。实质：通过适当的物理化学过程，使两部分分离金属表面的原子达到原子间结合距离，在金属键的作用下，形成原子结合，从而达到永久性的冶金连接的目的。

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺4优点：简化生产工艺：大型结构（大?小）、复杂部件（复杂?简单）能生产复合材料零件：碳钢刀杆＋硬质合金刀片、低碳钢基层＋不锈钢复层?焊接容器可修复部分丧失功能的机件：磨损件受损部位堆焊耐磨材料焊接构件质优、生产周期短：与铆接相比，性能优良、气密性好、重量轻、节约材料、构件厚度不受限制（铆接＜50mm）；2×105t油轮需3个月（铆接1年多）

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺5发展历史：1、一千多年前，我国古书中就曾记载，“凡钎铁之法……小钎用铜末、大钎则竭力挥锤而融合”，说明当时我国已掌握了用铜钎焊和锻焊连接铁类金属的技术。2、近代焊接技术是从1882年出现碳弧焊开始的。3、20世纪40年代初优质电焊条的出现。4、近半个世纪来焊接技术得到了极为迅速的发展。如埋弧焊、电阻焊（20世纪40年代后期），电渣焊、各种气体保护焊、超声波焊（50年代），等离子焊、电子束焊、激光焊等（60年代）。5、20世纪70年代以后，焊接过程自动化、焊接机器人的应用得到了快速地发展。

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺6发展方向?1、焊接过程的自动化，焊接机器人的应用；2、高效、节能的焊接技术，如逆变技术和药芯焊丝的推广；3、环保技术推广：无铅钎料研制、低尘焊条、焊丝自动无损检测技术的使用、焊丝镀铜工艺改进等；4、复杂使用环境中焊接结构件的制造：大型、超大型构件、高压及辐射条件下使用的压力容器等；5、精密焊接及焊接成形技术；6、焊接控制系统的智能化（模糊控制、神经网络控制及焊接专家系统），生产系统柔性化（智能机器人）及综合集成；7、不断向材料加工其它领域拓展，如材料切刻、表面改性：堆焊、喷涂等。

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺7金属材料的焊接性通常是指金属是否能适应焊接加工而形成具有一定使用性能的焊接接头的特性。金属在经受焊接加工时对产生缺陷的敏感性—结合性能，“好焊不好焊”焊成的接头在一定的服役条件下可靠运行的能力—使用性能，“好用不好用”金属材料的工艺焊接性/可焊性指金属材料在一定的工艺条件（工艺方法、工艺材料、工艺参数及焊接结构）下形成具有一定使用性能的焊接接头的能力。

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺8影响金属的可焊性的主要因素:1、母材和焊接材料2、焊接工艺焊接方法（功率密度、加热最高温度和功率大小等、保护方式）和工艺措施（焊前预热和焊后热处理，焊接材料的烘干和清洗，焊接顺序，坡口形状、尺寸和装配间隙等）3、焊接接头的结构拘束度较小、能较自由伸缩；避免存在缺口、截面突变、堆高过大和焊缝交叉，控制母材厚度或焊缝体积不要过大等4、服役条件冲击载荷或低温（脆性断裂）；交变载荷或腐蚀介质（疲劳破坏或应力腐蚀破坏）。

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺9分类常见的焊接方法

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺10二、熔化焊基本原理：将填充材料（如焊丝）和工件的连接区基体材料共同加热至熔化状态，在连接处形成熔池，熔池中的液态金属冷却凝固后形成牢固的焊接接头，使分离工件连接成为一个整体。熔化焊是最基本的焊接方法，属于液相焊接。

2024/6/27材料工程基础——材料的连接工艺11焊缝的形成在高温热源的作用下，填充金属（如焊条）和基体金属发生局部熔化。熔池前部（2-1-2区）熔化金属被电弧吹力吹到熔池后部（2-3-2区），迅速冷却结晶。随着热源不断移动，从而形成连续的致密层状组织焊缝。

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