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第4章 材料的连接工艺 常用的连接方法 机械连接:主要指螺栓连接,铆钉连接,销和键连接等. 特点是连接件是标准件,有良好的互换性,选用方便,易于检修;但成本高,影响外观. 胶接:借助于胶粘剂使两个分离的表面依靠化学力和机械力作用把物体结合的连接方法. 可连接同种金属(或异种金属,或非金属)的各种接头;特别适用于异型,异质,复杂形状的连接;但接头力学性能低,耐热老化和气候老化性能差. 焊接:通过加热或加压(或两者并用),并且用(或不用)填充材料,使焊件达到原子间结合的连接方法。 2.焊接方法分类 常用焊接方法 4.1 金属焊接成形工艺基础 三、焊接接头金属组织与性能 1）焊缝区 铸态组织，强度不低于母材 2、焊接变形的基本形式 3、焊接应力与变形的防止 * * 概 述 一、金属焊接成形概念 用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。 9 熔化焊:是利用局部加热的手段，将工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝的焊接方法。熔化焊简称熔焊。 压力焊:是在焊接过程中对工件加压（加热或不加热）完成焊接的方法。压力焊简称压焊。 钎焊:是利用熔点比母材低的填充金属熔化以后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的焊接方法。 焊接广泛用于汽车、造船、飞机、锅炉、压力容器、建筑、电子等工业部门。全球钢产量的50％～60％要经过焊接才最终投入使用。 熔化焊 压力焊 钎 焊 气焊 电弧焊 电渣焊 电子束焊 激光焊 焊条电弧焊 气体保护焊 埋弧焊 氩弧焊 CO2气体保护焊 电阻焊 摩擦焊 扩散焊 高频焊 点焊 缝焊 对焊 烙铁钎焊 火焰钎焊 炉中钎焊 焊接的分类 一、焊接电弧 手工电弧焊焊接过程 ①引弧 ② 形成熔池 ③形成焊缝 1 . 焊接电弧的概念 是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流过的导电现象。 2.电弧的构造及热量分布 阴极区： 阳极区： 弧柱区： 2400k 36% 2600k 42% 5000~8000k 21% 3.电弧的极性 直流电源接正极：正接法 直流电源接负极：反接法 二、熔焊过程冶金特点 1. 熔池金属温度高于一般冶金温度 2. 熔池金属冷却快，处于液态的时间短 2000K 使金属元素强烈蒸发、烧损。 10s 化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。 3. 空气对焊缝的影响严重 O2 [O] Fe+ [O] FeO Mn+ [O] MnO Si+ [O] SiO2 C+[O] CO 1） O2 ： 氧化的结果 ①合金元素被烧损； ②焊缝产生夹渣的缺陷； ③形成CO气孔。 2）N2 ： Fe + [N] Fe4N 使接头的塑性、韧性下降。 3）H2 ： 氢气孔 氢脆 [N] N2 [H] H2 熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施 1. 减少有害气体进入熔池； 2. 渗入合金元素； 3. 清除已进入熔池的有害元素。 1. 焊接热循环 2. 焊接接头金属组织与性能的变化 焊接接头 焊缝区 热影响区 熔合区 2)熔合区 是焊缝和母材金属的交界区。 （0.1-1mm） 成分及组织极不均匀：粗晶＋铸态组织 加热温度： T液~T固 强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。 3） 焊接热影响区 焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。 部分相变区 过热区 正火区 再结晶区 过热区 加热温度： T固~1100 ℃ 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。 具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm） 正火区 加热温度： 1100 ℃~AC3 正火组织（1.2-4mm） 力学性能优于母材。 部分相变区 晶粒大小不一，发生了部分相变。 加热温度： AC3~AC1 力学性能较母材稍差。 力学性能最差的区域： 熔合区和过热区 减小和消除焊接热影响区的方法： ① 小电流、快速焊接； ② 采用先进的焊接方法； ③ 焊前预热、焊后热处理（正火） 四、焊接应力与变形 1. 焊接应力与变形产生的原因 焊接应力与变形产生的根本原因是： 焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。 L0 Ⅰ Ⅱ 焊接应力状态： 焊缝区域—拉应力 两侧冷金属—压应力 焊接变形： 焊件整体缩短 L 1. 焊接应力的防止及消除措施 1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 1 . 焊接应力的防止及消除措施 1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 2）合理选择焊接顺序。 Ⅱ Ⅰ Ⅲ ②（Ⅰ