3-0焊接成形原理分解.ppt

第3章 连接成形 第3章 连接成形 连接成形在现代工业中正显示出越来越重要的地位和作用，连接成形技术的应用已遍及诸如机械制造、冶金、能源、交通、轻工、电子、通讯、造船、航空航天等工业部门及国民经济的其他各个领域。 常见的连接成形工艺主要有：机械连接、焊接和粘接三大类。机械连接包括螺纹连接、销钉连接、键连接和铆接，除铆接外，其余均为可拆卸连接。焊接和粘接都是通过物理化学过程而形成的不可拆卸连接。 机械连接—可拆连接 英国伦敦碗体育场 导入案例 焊接—不可拆连接 中国北京 “鸟巢”体育场 优点 （1）具有化大为小，以小拼大的优势，特别适于制造重型、复杂的机械零部件，简化铸造、锻造及切削加工工艺。 （2）焊接接头不仅具有良好的力学性能，还有良好的密封性。 （3）可实现不同材料的连接成形，便于实现机械化和自动化。 缺点 （1）焊接结构不可拆卸，给维修带来不便； （2）焊接结构中存在焊接应力和变形； （3）焊接接头的组织性能往往不均匀，并会产生裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷，从而引起应力集中，降低承载能力。 焊接的特点 3-0 焊接成形基本原理 3-1 焊接方法及其应用 3-2 常用金属材料的焊接 3-3 焊接结构与工艺设计 3-4 粘结技术与应用 本章主要内容 一定的物理化学过程 两个分离的固态物体 产生原子（分子）间结合力 焊接 引论 焊接成形基本原理 用或不用填充材料 1、焊接的定义 2、焊接的分类 熔焊 压焊 钎焊 手工电弧焊 熔化极气体保护焊 激光焊 …… 电阻点焊 摩擦焊 …… 焊接 硬钎焊 软钎焊 本节主要介绍熔焊原理 一、焊缝的形成过程 熔焊的本质是小熔池熔炼与冷凝，是一个金属熔 化与结晶的冶金过程。 1、焊接冶金过程的特点 （1）熔池存在时间短，温度高，相界面大，化学反应激烈。 （2）熔池体积小，冷却速度快，冶金反应不完全，化学成分 不均匀，气泡、夹杂物不易上浮。 保证焊缝质量的措施 （1）在焊接过程中对熔化金属进行有效的保护，使之与空气隔离。例如，对于电弧焊，保护的方式有气体保护、熔渣保护和气渣联合保护等三种；对于激光焊和电子束焊等，还可采用真空保护。 （2）对焊接熔池进行脱氧，脱硫、脱磷处理，清除进入熔池中的有害杂质。通常是通过在焊条药皮或焊剂中加入铁合金（如硅铁、锰铁）等对熔化金属进行上述处理。 （3）对焊缝金属渗合金，以补偿合金元素的烧损。通过在焊丝或焊剂中加入一定量的合金元素，焊接时过渡到熔池中，从而保证焊缝金属的化学成分符合要求。 热影响区 （HAZ） 焊缝 HAZ 母材 熔合区 坡口 焊接接头的组成 焊接接头＝焊缝+HAZ +熔合区 二、焊接接头组织与性能 焊缝组织特点： （1）联生结晶形成方向强的柱状晶焊缝组织。 （2）组织不够致密，易出现气孔 1. 焊缝的组织与性能 焊接接头组织与性能 1.焊缝的组织与性能 焊缝性能：一般不低于母材 原因： （1）焊缝金属纯度高，良好的保护； （2）焊缝金属的合金化； 2.焊接热影响区（HAZ）的组织与性能 HAZ组织特点： （1）离焊缝距离不同，组织与性能不同； （2）靠近熔合区的过热区，会形成粗大脆性组织；对于易淬火钢还会形成淬硬组织：粗大、硬脆的马氏体（或马氏体+上贝氏体）组织； （3）不同的热输入量，过热区宽度，晶粒大小不同。 焊缝 HAZ粗晶区 HAZ细晶区 母材区 对于低碳钢等不易淬火钢，焊接热影响区一般可分为 过热区、正火区、部分相变区等区域； 对于易淬火钢其热影响区一般分为淬火区和部分淬火区。 1)过热区 生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。2)正火区 金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良好。3)部分相变区 部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不均匀。 不易淬火钢的焊接热影响区 焊接接头组织与性能 3. 熔合区组织与性能 ： 熔合区：粗大的淬硬组织 + 化学不均匀性 + 物理性质(导热系数和膨胀系数)的不均匀性 + 力学(屈服强度和弹性模量)的不均匀性，这些都会在熔合区引起较大的残余应力。 影响：脆硬倾向大，熔合区存在较大的残余应力，和HAZ过热区一起成为多数焊接冷裂纹的起裂源，是焊接接头的薄弱地带。 焊接接头组织与性能 三、 焊接应力与变形 （一）焊接应力与变形形成原因 焊接应