機(jī)械制造基礎(chǔ)--第8章__金屬的焊接成型ppt課件

1、第8章金屬的焊接成型 8.1焊接工藝根底 8.2熔化焊 8.3 其它焊接方法 8.4常用金屬資料的焊接 8.5焊接件構(gòu)造工藝設(shè)計(jì) 焊接方法的種類(lèi)很多，各有其特點(diǎn)及運(yùn)用范圍。但按焊接過(guò)程本質(zhì)的不同，可分為熔化焊、壓力焊、釬焊三大類(lèi)。 熔化焊：它是利用部分加熱的方法，把工件的焊接處加熱到熔化形狀，構(gòu)成熔池，然后冷卻結(jié)晶，構(gòu)成焊縫，將兩部分金屬銜接成為一個(gè)整體。這類(lèi)僅靠加熱工件到熔化形狀實(shí)現(xiàn)焊接的工藝方法，叫熔化焊，簡(jiǎn)稱(chēng)熔焊。 壓力焊：是將兩構(gòu)件的銜接部分加熱到塑性形狀或外表部分熔化形狀，同時(shí)施加壓力使焊件銜接起來(lái)的一類(lèi)焊接方法，叫壓力焊，簡(jiǎn)稱(chēng)壓焊。 釬焊：利用熔點(diǎn)比母材低的填充金屬熔化之后，填充接

2、頭間隙并與固態(tài)的母材相互分散實(shí)現(xiàn)銜接的一種焊接方法。 焊接與其它加工方法相比，具有以下特點(diǎn)： 順應(yīng)性廣 可以消費(fèi)要求密封性的構(gòu)件 可節(jié)約金屬 8.1焊接工藝根底 8.1.1 電孤焊的冶金過(guò)程特點(diǎn) 8.1.2 焊接接頭的組織和性能 8.1.3 焊接變形與應(yīng)力8.1.1 電孤焊的冶金過(guò)程特點(diǎn) 1.焊接電弧 焊接電弧組成圖 2.焊接的冶金過(guò)程特點(diǎn)8.1.2 焊接接頭的組織和性能 1.焊件上溫度的變化和分布 2.焊接接頭金屬組織與性能的變化 3. 改善焊接熱影響區(qū)性能的方法 1.焊件上溫度的變化和分布焊接區(qū)各點(diǎn)溫度變化情況 2.焊接接頭金屬組織與性能的變化低碳鋼焊接接頭組織與性能的變化表示圖 1焊縫

3、2焊接熱影響區(qū) 熔合區(qū) 過(guò)熱區(qū) 正火區(qū) 部分相變區(qū) 再結(jié)晶區(qū) 3. 改善焊接熱影響區(qū)性能的方法 8.1.3 焊接變形與應(yīng)力 1.焊接變形和剩余應(yīng)力產(chǎn)生緣由 2. 焊接變形的根本方式 3.預(yù)防及消除焊接應(yīng)力 4. 防止及矯正焊接變形 5.矯正焊接變形的方法1.焊接變形和剩余應(yīng)力產(chǎn)生緣由 模擬焊縫 表示圖 2. 焊接變形的根本方式焊接變形的根本方式 收縮變形 角變形 彎曲變形 波浪變形 扭曲變形 3.預(yù)防及消除焊接應(yīng)力 1減少焊接應(yīng)力的措施 焊接構(gòu)造設(shè)計(jì)要防止焊縫密集交叉，焊縫截面和長(zhǎng)度也要盡能夠小，以減少焊接部分加熱從而減少焊接剩余應(yīng)力。 預(yù)熱可以減小工件溫差，也能減小剩余應(yīng)力。 采取合理焊接順

4、序，使焊縫能較自在地收縮， 以減小應(yīng)力。 采用小線能量焊接時(shí)，剩余應(yīng)力也較小。 每焊完一道焊縫，立刻均勻錘擊焊縫使金屬伸 長(zhǎng)，也能減小焊接剩余應(yīng)力。 2消除焊接應(yīng)力的方法 消除應(yīng)力最常用、最有效的方法是消除應(yīng)力退火。 拼焊時(shí)的焊接順序 4. 防止及矯正焊接變形 (1)防止焊接變形的措施 設(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí)，要思索防止焊接變形。 焊前組裝時(shí)，采用反變形法。 剛性固定法。 焊接工藝上，采用能量集中的焊接方法，采用小線能量，采用合理的焊接順序，采用多層多道焊等，都能減少焊接變形。 平板對(duì)焊時(shí)的反變形法 焊工字梁時(shí)的反變形法 剛性固定法 合理的焊接順序 分段退焊法 5.矯正焊接變形的方法 矯正焊接變形的方法有

5、機(jī)械矯正法和火焰矯正法兩種。 8.2熔化焊 8.2.1 手工電弧焊過(guò)程及工藝(設(shè)備焊條及參數(shù)) 8.2.2其它熔化焊方法8.2.1 手工電弧焊過(guò)程及工藝(設(shè)備焊條及參數(shù)) 1. 手工電弧焊設(shè)備 (1)交流電焊機(jī) (2)直流電焊機(jī) 發(fā)電機(jī)式直流電焊機(jī) 整流式直流電焊機(jī) 逆變式直流弧焊機(jī) 火焰加熱矯正丁字梁焊接變形 焊機(jī)內(nèi)部接線圖 BX3-300型交流電弧焊機(jī) 2.手工電弧焊焊條 (1) 焊條的組成及作用 焊芯 藥皮 2焊條的分類(lèi)和編號(hào) 3焊條的選用原那么 焊接低碳鋼或低合金鋼時(shí)，普通應(yīng)使焊縫金屬與母材等強(qiáng)度；焊接耐熱鋼、不銹鋼時(shí)，應(yīng)使焊縫金屬的化學(xué)成分與焊件的化學(xué)成分相近；焊接外形復(fù)雜和剛度大的

6、構(gòu)造及焊接接受沖擊載荷、交變載荷的構(gòu)造時(shí)，應(yīng)選用抗裂性能好的堿性焊條；焊接難以在焊前清理的焊件時(shí)，應(yīng)選用抗氣孔性能好的酸性焊條。運(yùn)用酸性焊條比堿性焊條經(jīng)濟(jì)，在滿(mǎn)足運(yùn)用性能要求的前提下應(yīng)優(yōu)先選用酸性焊條。幾種常用焊絲的牌號(hào)和成分(GB/T14957-1994) 鋼焊條藥皮類(lèi)型和電源種類(lèi)編號(hào) 3.手工電弧焊工藝 進(jìn)展手工電弧焊時(shí)需求思索以下幾個(gè)方面的主要工藝問(wèn)題： (1)接頭方式及預(yù)備任務(wù) 接頭方式 接頭的預(yù)備任務(wù) 2 焊接規(guī)范的選擇 焊條直徑的選擇 焊接電流的選擇各種接頭方式 對(duì)接接頭的各種坡口方式 8.2.2其它熔化焊方法 1.埋弧自動(dòng)焊 1埋弧自動(dòng)焊設(shè)備 2焊接資料 3埋弧自動(dòng)焊工藝 4埋弧

7、自動(dòng)焊的特點(diǎn)和運(yùn)用 消費(fèi)率高、本錢(qián)低。 焊接質(zhì)量好。 勞動(dòng)條件好。 埋弧焊自動(dòng)焊過(guò)程表示圖 埋弧自動(dòng)焊安裝表示圖 熔煉焊劑牌號(hào) 對(duì)接接頭焊接工藝舉例 焊劑墊 環(huán)縫自動(dòng)焊表示圖 2.氣體維護(hù)電弧焊 ( 1)氬弧焊 氬弧焊主要特點(diǎn)如下： 維護(hù)效果好，焊縫金屬純真，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良，焊縫成形美觀，適于焊接各類(lèi)合金鋼、易氧化的有色金屬及稀有金屬。 電弧在氬氣流的緊縮下熄滅，熱量集中，所以焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊后變形也較小。 電弧穩(wěn)定，特別是小電流時(shí)也很穩(wěn)定。因此，容易控制熔池溫度及單面焊雙面成形。為了更容易保證工件反面均勻焊透和焊縫成形，如今普遍采用脈沖電流來(lái)焊接，這種焊接方法叫脈沖氬弧焊。 明弧可見(jiàn)

8、，便于察看和操作，可全位置焊，焊后無(wú)渣，便于機(jī)械化和自動(dòng)化。1.焊絲或電極 2.導(dǎo)電嘴 3.噴嘴 4.進(jìn)氣管 5.氬氣流 6.電弧 7.工件 8.填充焊絲 9.送絲輥輪鎢極氬弧焊焊接接頭方式 脈沖氬弧焊電流 二氧化碳?xì)怏w維護(hù)焊主要特點(diǎn)是： 本錢(qián)低 質(zhì)量好 消費(fèi)率高 順應(yīng)性強(qiáng) 二氧化碳?xì)怏w維護(hù)焊安裝表示圖 3.電渣焊 電渣焊過(guò)程可分為三個(gè)階段： 建立渣池 正常焊接過(guò)程 焊縫的收尾 電渣焊 8.3 其它焊接方法 8.3.1 電阻焊 8.3.2 釬焊 8.3.3 焊接新工藝技術(shù)簡(jiǎn)介8.3.1 電阻焊 1. 對(duì)焊 2.點(diǎn)焊 3.多點(diǎn)凸焊 4.縫焊1. 對(duì)焊電阻焊的根本方式 對(duì)焊 點(diǎn)焊的焊接過(guò)程 多點(diǎn)凸

9、焊原理 8.3.2 釬焊 1.軟釬焊 2.硬釬焊常用的釬焊接頭方式 8.3.3 焊接新工藝技術(shù)簡(jiǎn)介 1.等離子弧焊接與切割 2. 真空電子束焊接 3.激光焊接與切割 4. 計(jì)算機(jī)在焊接上的運(yùn)用 5.焊接機(jī)器人和智能化1.等離子弧焊接與切割等離子弧焊表示圖 2. 真空電子束焊接 電子束焊接的特點(diǎn)是：電子束能量密度很高，焊縫深而窄，焊件熱影響區(qū)、焊接變形極??；焊接質(zhì)量高，焊接速度快。 3.激光焊接與切割 1激光焊接 2激光切割 激光蒸發(fā)切割 激光熔化吹氣切割 激光反響氣體切割 4. 計(jì)算機(jī)在焊接上的運(yùn)用 利用計(jì)算機(jī)對(duì)焊接消費(fèi)過(guò)程的參數(shù)進(jìn)展采集，存儲(chǔ)并打印成報(bào)表；對(duì)焊接瞬態(tài)過(guò)程的參數(shù)進(jìn)展檢測(cè)與數(shù)據(jù)處

10、置，以便于研討焊接瞬態(tài)過(guò)程；對(duì)焊機(jī)輸出的焊接參數(shù)進(jìn)展控制等是目前計(jì)算機(jī)在焊接中運(yùn)用的最主要方向。 5.焊接機(jī)器人和智能化 焊接機(jī)器人是焊接柔性自動(dòng)化的新方式。焊接機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性； 提高消費(fèi)率，可24小時(shí)延續(xù)消費(fèi)；可在有害環(huán)境下長(zhǎng)期任務(wù)，改善了工人勞動(dòng)條件，降低對(duì)工人操作技術(shù)要求，可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動(dòng)化；為焊接柔性消費(fèi)線提供技術(shù)根底。8.4常用金屬資料的焊接 8.4.1 金屬的焊接性能 8.4.2 常用金屬資料的焊接特點(diǎn)8.4.1 金屬的焊接性能 1. 金屬焊接性能的概念 2.估算鋼材可焊性的方法1. 金屬焊接性能的概念 金屬資料的焊接性能又稱(chēng)可焊性，是指

11、被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接資料、工藝參數(shù)及構(gòu)外型式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括兩個(gè)方面：一是工藝可焊性，主要是指焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)各種裂痕的能夠性；二是運(yùn)用可焊性，主要是指焊接接頭在運(yùn)用中的可靠性，包括焊接接頭的機(jī)械性能及其他特殊性能(如耐熱、耐蝕性能等)。 2.估算鋼材可焊性的方法 碳鋼及低合金構(gòu)造鋼的碳當(dāng)量閱歷公式為：8.4.2 常用金屬資料的焊接特點(diǎn) 1. 碳素鋼和低合金構(gòu)造鋼的焊接 2.鑄鐵的補(bǔ)焊 3.常用有色金屬及其合金的焊接1. 碳素鋼和低合金構(gòu)造鋼的焊接 (1)碳素鋼的焊接 低碳鋼的焊接 中碳鋼的焊接 高碳鋼的補(bǔ)焊 2低合金構(gòu)造鋼的焊接2

12、.鑄鐵的補(bǔ)焊 鑄鐵的焊接性差，其焊接過(guò)程會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)問(wèn)題： 焊接接頭易產(chǎn)生白口及淬硬組織 開(kāi)裂傾向大 焊縫中易產(chǎn)生氣孔和夾渣 3.常用有色金屬及其合金的焊接(1)銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接性比低碳鋼差，在焊接時(shí)常出現(xiàn)以下情況：銅及其合金的導(dǎo)熱性好，熱容量大。母材和填充金屬不能很好地熔合，易產(chǎn)生焊不透景象。銅及其合金的線膨脹系數(shù)大，凝固時(shí)收縮率大，因此其焊接變形較大。假設(shè)焊件的剛度大，限制焊件的變形，那么焊接應(yīng)力就大，易產(chǎn)生裂紋。液態(tài)銅溶氫才干強(qiáng)，凝固時(shí)其溶解度急劇下降，氫來(lái)不及逸出液面，易生成氣孔。銅在高溫時(shí)極易氧化，生成氧化亞銅(Cu2O)，它與銅易構(gòu)成低熔點(diǎn)的共晶體，分布在晶界上，

13、易引起熱裂紋。銅合金中的許多合金元素鋅、錫、鉛、鋁及錳等比銅更易氧化和蒸發(fā)，從而降低焊縫的力學(xué)性能，并易產(chǎn)生熱裂、氣孔和夾渣等，缺陷。 為保證銅及其合金的焊接質(zhì)量，常采取如下措施： 嚴(yán)厲控制母材和填充金屬中的有害成分，對(duì)重要的銅構(gòu)造，必需選用脫氧銅做母材。去除焊件、焊絲等外表上的油、銹和水分，以減少氫的來(lái)源。焊前預(yù)熱以彌補(bǔ)熱傳導(dǎo)損失，并改善應(yīng)力分布情況；焊后進(jìn)展再結(jié)晶退火，以細(xì)化晶粒和破壞晶界上的低熔點(diǎn)共晶體。 (2)鋁及鋁合金的焊接 鋁及其合金焊接時(shí)有如下特點(diǎn)： 易氧化 在焊接過(guò)程中，鋁及其合金極易生成熔點(diǎn)高(約2050)、密度大(3.85gcm3)的氧化鋁，妨礙了金屬之間的良好結(jié)合，并易呵

14、斥夾渣，處理方法是：焊前去除工件坡口和焊絲外表的氧化物，焊接過(guò)程中采用氬氣維護(hù)；在氣焊時(shí)，采用熔劑，并在焊接過(guò)程中不斷用焊絲挑破熔池外表的氧化膜。 易構(gòu)成氣孔 液態(tài)鋁的溶氫才干強(qiáng)，凝固時(shí)其溶氫才干將大大下降，易構(gòu)成氫氣孔。 易產(chǎn)生熱裂紋 鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為鋼的兩倍，凝固時(shí)的體積收縮率約6.5%左右，因此，焊接某些鋁合金時(shí)，往往由于過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力而在脆性溫度區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生熱裂紋。 鋁在高溫時(shí)強(qiáng)度和塑性很低 焊接時(shí)常由于不能支持熔池金屬而引起焊縫塌陷或燒穿，因此，常需求采用墊板。 8.5焊接件構(gòu)造工藝設(shè)計(jì) 8.5.1 焊接件資料的選擇 8.5.2 焊接方法的選擇 8.5.3 焊縫布置 8.5.4

15、 接頭型式 8.5.5 焊接件構(gòu)造工藝設(shè)計(jì)例如8.5.1 焊接件資料的選擇 焊接構(gòu)造件的選材除應(yīng)滿(mǎn)足載荷、環(huán)境等任務(wù)條件外，還應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： 工藝性能要求 體積與分量要求 經(jīng)濟(jì)性 優(yōu)先選用型材和管材 8.5.2 焊接方法的選擇各種焊接方法特點(diǎn)比較 8.5.3 焊縫布置 1.便于操作 2.避開(kāi)應(yīng)力最大或應(yīng)力集中部位 3.防止密集與匯交 4.避開(kāi)加工部位手工電弧焊操作空間 點(diǎn)焊或縫焊的焊縫設(shè)置 避開(kāi)最大應(yīng)力部位 避開(kāi)應(yīng)力集中的部位 防止焊縫密集 防止焊縫交匯 手弧焊接頭方式和坡口方式 不同厚度板的對(duì)接 8.5.5 焊接件構(gòu)造工藝設(shè)計(jì)例如 1.確定焊縫位置 2.設(shè)計(jì)焊接接頭 3.選擇焊接方法和焊接資料 4.瓶體裝配圖 5.主要工藝措施 6.主要工藝過(guò)程1.確定焊縫位置瓶體焊縫布置方案 2.設(shè)計(jì)焊接接頭氣瓶主環(huán)縫的接頭方式 3.選擇焊接方法和焊接資料 瓶體的焊接采用消費(fèi)率高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定的埋弧自動(dòng)焊。焊接資料可用焊絲H08A、H08MnA或H10Mn2A，配合HJ431。 瓶嘴的焊接因焊縫直徑小，用手弧焊焊接。構(gòu)件資料選用20鋼時(shí)，焊條可用E4303(J422)；構(gòu)