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《材料成形工艺基础》授课教案 任课教师: 李振纲 问题：金属连接方法有哪几类? 金属连接方法 1.借助于螺栓或铆钉的机械连接法 2.焊接法 3.粘接法 一、概述 1.何为焊接？ 利用局部加热或（和）加压等手段，使分离的金属通过原子的结合和扩散而形成永久性连接的工艺方法。 2.焊接的本质 焊接的本质：通过适当的物理化学过程使两个构件表面的原子接近到金属晶格距离。 金属焊接障碍：表面粗糙度、表面的氧化膜及其他污染物。 1）熔合区： 加热温度：液固相线之间，约1490-1530℃。 组织：粗大的液态结晶组织和过热组织。 性能：热影响区中力学性能很差的部位。 4）部分相变区 加热温度：Ac1-Ac3之间。 组织：部分组织转变成细小的F+P组织，部分为粗大的F,组织不均匀。 性能：力学性能较差。 （3）按药皮熔化后熔渣的化学性质不同分为： a)酸性焊条 　 熔渣呈酸性，药皮中含有SiO2、TiO2、MnO等氧化物。 缺点：氧化性强，合金元素烧损较大；脱硫能力差，氢含量较高，焊缝金属的力学性能比碱性焊条差。 优点：具有良好的工艺性（稳弧性好，易脱渣，飞溅小等），可采用直流或交流。用于一般结构件的焊接。 b)碱性焊条 　 熔渣呈碱性，药皮含有较多的CaCO3和CaF2 。 优点：焊缝金属力学性能好，抗裂性好； 缺点：焊接工艺性较差，只能采用直流焊接，用于焊接重要的结构件。 MZE-1250 交、直流两用埋弧焊机 国产LHK-400型等离子弧焊机实照 ①明弧操作，易实现机械化和自动化； ②适用于焊接厚度为6mm以下的薄板； ③焊接钢件时，多采用直流正接，以减少钨极烧损； ④焊接铝、镁及其合金时，应采用交流电源或直流反接，以便获得“阴极破碎”作用； ⑤需加填充金属。 钨极氩弧焊特点 （2）熔化极氩弧焊：指用连续送进的金属焊丝作电极并兼作填充金属的惰性气体保护焊。 特点 ①焊接电流大，生产率 高，适宜焊接厚度在25 mm以下的中厚板； ②常采取直流反接； 氩弧焊焊机 氩弧焊焊丝 （3）氩弧焊的特点及应用 机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝 成形美观。 电弧稳定，可实现单面焊双面成型。 可全位置自动焊接。 氩气贵，成本高。 氩弧焊主要用于易氧化的非铁金属、稀有金属和合金钢的焊接。如铝、钛、钼、高强度合金钢和不锈钢等。 2.二氧化碳气体保护焊 以CO2为保护气体，用焊丝为电极引燃电 弧，实现半自动焊或自动焊。 ? CO2气体 CO2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效 果好。但CO2在高温下易分解为CO和O，导致合 金元素的氧化，熔池金属的飞溅和CO气孔。焊接 用CO2纯度要大于99.8%。 ? CO2焊时的飞溅 CO2+Fe = FeO+CO↑ FeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应： FeO+C = Fe+CO 生成的CO在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅。 ?防止飞溅的措施 CO2焊常用H08Mn2SiA焊丝来进行脱氧，合金化。 采用短路过渡和细颗粒过渡。 为使电弧稳定，飞溅少，CO2焊采用直流反接。 采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。 采用药芯焊丝。 ?应用 CO2焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接。 3.焊接应力的防止及消除 ①尽量减少焊缝数量和尺寸，并避免焊缝密集和交叉； ②采用合理的焊接顺序，尽量使焊缝自由收缩； ③多层焊，减小应力。 ④锤击焊缝； ⑤焊前预热可减小焊件温差。 ⑥去应力退火：加热温度为500～650℃，可进行整体或局部去应力退火。 图10.12 合理的焊接顺序 焊接应力小 焊接应力大 图10.13 多层焊示意图 去应力退火示意图 4.焊接变形的基本形式 基本形式 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪变形 图10.15焊接变形示意图 1）在结构设计上： 2）在工艺上： ①反变形法 ； ②加余量法 ； 尽量减少焊缝的数量和尺寸； 合理选用焊缝的截面形状； 合理地安排焊缝位置； 结构设计上 图10.16 反变形法示例 a) 预置反变形 ； b）塑性预弯反变形； c）强制预弯反变形； 1—螺旋夹头 。 5.焊接变形的防止和消除 图10.16反变形示意图 ③刚性固定法； ④合理选用焊接方法和焊接规范； ⑤选用合理的装配焊接顺序； 图10.17 刚性固定法防止角度变形示例 a）用夹具夹紧凸缘； b）用压铁压紧薄板； 1—固定夹 2—压铁 3—焊件 4—