机械工程及成型基础范例.ppt

《机械工程材料及成型基础》 机械工程系天狼队 焊接 引言 第一节 焊接的基本原理 第二节 焊条电弧焊 第三节 其它焊接方法 第四节 压焊与钎焊 第五节 堆焊与热喷涂 第六节 常用金属材料的焊接 第七节 焊接结构设计 引言 1、何为焊接？ 焊接是通过加热或加压， 或两者并用，并且用或不用填充材料， 使工件达到结合的一种方法。 第一节 焊接的基本原理 一、 焊接的实质 焊接的实质是使两个分离的物体通过加热或加压， 或两者并用，在用或不用填充材料的条件下 借助于原子间或分子间的联系与质点的扩散 作用形成一个整体的过程。 焊接电弧 由焊接电源供给、具有一定电压的两极 间或电极与母材间，在气体介质中产生 的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。 二、焊接热循环 焊接时，电弧沿焊件逐渐移动并对焊件进行局部加热。焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝。焊缝及其邻近区域的总称叫焊缝区。 在焊接过程中，焊缝区金属从常温被加热到最高温度，然后逐渐冷却到常温。由于焊件上各点的位置不同，被加热的最高温度亦不相同；而热量的传递需要一定的时间，故各点达到其最高温度的时间亦不相同。在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。 焊接应力 焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观，因此是设计和制造中必须考虑的问题。 焊接裂纹与焊接变形的形式  焊接时，在任何情况下焊接应力总是存在的。当焊接应力超过该材料相应温度的屈服应力时，焊件将产生变形；超过材料的断裂应力时，焊件将会产生裂纹甚至断裂。 预防和减小焊接应力及焊接变形的措施 1. 合理设计焊接结构 尽量减少焊缝及焊缝的长度和截面积，并尽量使结构中的所有焊缝对称， 避免交叉焊缝等， 2. 焊前预热 焊前对焊件预热，可减少焊件各部分的温差，对减小焊接应力与变形较为有效。 3. 反变形法 根据实验或计算，确定工件焊后产生变形的方向和大小，焊前将工件预先斜置或弯 曲成等值反向角度，以期达到焊后与所要求的工件角度正好吻合。 4. 刚性固定法 采用工装夹具或定位焊固定，此法可显著减小但不能完全消除焊后残余变形。 5. 锤击焊缝法 用圆头小锤对焊后红热的焊缝金属进行均匀适度锤击，以延伸变形，补偿其收缩 同时释放出部分能量，减小焊接应力和变形。 6. 强迫冷却法 将焊缝区的热量迅速散掉，使焊接时金属受热面积减小，此法又称散热法。 焊接变形的矫正 1. 机械矫正法 即用机械的方法将变形矫正过来，常用的设备有辊【gǔn】 床、压力机、矫直机等； 2. 火焰矫正法 采用局部加热焊件的某些部位，使其受热时膨胀，受周围冷金属制约引起长度方向被压缩，冷却时收缩而矫正变形。 第二节 焊条电弧焊 电弧焊是利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。焊条电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广的焊接方法。但焊条电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，劳动条件差，生产率低，对工人技术水平要求较高，焊接质量不够稳定。因此，主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和对铸铁的补焊等。适宜板厚为3mm-20mm。 一、 焊条电弧焊电源 1. 电源的要求 焊条电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全； 当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降； 还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大； 2. 电源种类 （1） 交流弧焊机 具有结构简单、噪声小、成本低等优点，但电弧稳定性较差。 （2） 直流弧焊机 二、 焊条 1、焊条的组成和作用 1.焊条由药皮和焊芯两部分组成。 焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又溶化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属；药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过程中造气，防止空气进入焊缝； 2. 焊条的分类 (1)焊条按熔渣的化学性质分为两大类 1）酸性焊条 溶渣呈酸性，药皮中含大量SiO2、TiO2、MnO等氧化 物。 2）碱性焊条 熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCo3和CaF2 。 (2)焊条按用途可分为十一大类 碳钢焊条、低合金钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条等。 第三节 其它焊接方法 一、