材料連接技術(shù)3

1、材料連接技術(shù)Materials Welding and Joining Techniques 趙興科課程編號：3027062-1二、電阻焊 以電阻熱為能源的一類焊接方法，包括兩種：以工件金屬電阻熱為能源的電阻焊；以熔渣電阻熱為能源的電渣焊。1.電阻焊 以工件金屬電阻熱為能源的電阻焊是指焊件組合通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法 。電阻焊采用內(nèi)部熱源、熱量集中、熱影響區(qū)小、產(chǎn)品變形小、表面加工質(zhì)量好、易操作、無需外加焊材等特點，使電阻焊成為焊接質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、易于實現(xiàn)自動化大規(guī)模生產(chǎn)。1.電阻焊 以工件金屬電阻熱為能源的電阻焊是指焊件組合通過電極

2、施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法 。按接頭形式分為電阻對焊a、電阻點焊b和電阻縫焊c1）裝配與壓緊；2）通電；3）加壓；4）卸壓，形成焊點。點焊工藝參數(shù)：焊接電流、焊接時間、焊接壓力和電極頭端面尺寸。點焊屬搭接電阻焊，其接頭形式如圖3-26所示，主要用于4mm以下的薄板沖壓殼體結(jié)構(gòu)及鋼筋結(jié)構(gòu)的焊接。電阻點焊是薄板連接中應(yīng)用最廣的方法，遍及車輛制造、航空、航天、家用電器以及電子工業(yè)等。對焊先加預(yù)壓，使兩焊件的端面緊密接觸；再通電加熱，接觸處升溫至塑性狀態(tài)；然后斷電同時施加頂鍛力，使接觸處產(chǎn)生一定的塑性變形而焊合。根據(jù)焊接過程的不同，對焊可分為電阻對焊和閃光對

3、焊。根據(jù)焊接過程的不同，對焊可分為電阻對焊和閃光對焊。電阻對焊一般僅用于斷面簡單、截面積小于250mm2和強(qiáng)度要求不高的桿件對接，材料以碳鋼、純鋁為主。閃光對焊過程中，工件端面氧化物與雜質(zhì)會被閃光火花帶出或隨液體金屬擠出，接頭中夾雜少，質(zhì)量高，常用于焊接重要件。閃光對焊可焊接的材料較多，不僅能焊接同種金屬，還能焊接異種金屬（如鋁-銅、銅-鋼、鋁-鋼等）。但閃光對焊時焊件燒損較多，且焊后有毛刺需要清理。閃光對焊焊接單位面積焊件所需的焊機(jī)功率較電阻對焊小，有利于焊接大截面的焊件，從直徑0.01mm的金屬絲到直徑500mm的管材、截面20000mm2的型材均可焊接。閃光對焊用于桿狀件對接，如刀具、管

4、子、鋼筋、鋼軌、車圈等。凸焊在待連接部位預(yù)先做成突出點，裝配后形成點接觸效果。縫焊采用盤（滾輪）狀電極，斷續(xù)通電，在工件上形成一連串相互搭接的焊點。 按滾盤轉(zhuǎn)動與饋電方式分，縫焊可分為連續(xù)縫焊、斷續(xù)縫焊和步進(jìn)縫焊。連續(xù)縫焊時，滾盤連續(xù)轉(zhuǎn)動，電流不斷通過工件。這種方法易使工件表面過熱，電極磨損嚴(yán)重，因而很少使用。但在高速縫焊時（4-15m/min）50Hz交流電的每半周將形成一個焊點，交流電過零時相當(dāng)于休止時間，這又近似于斷續(xù)縫焊，應(yīng)用于薄壁容器，如缸、桶等的制造。高頻直縫電阻焊鋼管（High-frequency Electrical Resistance Welded Steel Pipe,

5、簡稱ERW ）是熱軋卷板經(jīng)過成型機(jī)成型后，利用高頻電流的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使管坯邊緣加熱熔化，在擠壓輥的作用下進(jìn)行壓力焊接來實現(xiàn)生產(chǎn)。世界范圍內(nèi)已有近20個國家在生主ERW石油專用管、輸送管、結(jié)構(gòu)管，目前，在 世界焊接鋼管的產(chǎn)量中，ERW焊管產(chǎn)量約占焊管總產(chǎn)量的80左右。2.電渣焊 以熔渣的電阻熱為能源的焊接方法。焊接過程是在立焊位置、在由兩工件端面與兩側(cè)水冷銅滑塊形成的裝配間隙內(nèi)進(jìn)行。焊接時利用電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱將工件端部熔化。根據(jù)焊接時所用的電極形狀，電渣焊分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊。電渣焊的優(yōu)點是：可焊的工件厚度大（從30mm到大于1000mm），生產(chǎn)率高。主要用于在

6、斷面對接接頭及丁字接頭的焊接?？捎糜诟鞣N鋼結(jié)構(gòu)的焊接，也可用于鑄件的組焊。 電渣焊接頭熱影響區(qū)寬、顯微組織粗大、韌性較差。焊后一般須進(jìn)行熱處理。三、化學(xué)熱焊 利用化學(xué)反應(yīng)放出的熱量進(jìn)行焊接的一類方法。目前常用的有：氧-乙炔焰氣焊；鋁熱劑焊。自蔓延涂層1.氧乙炔氣焊 氧-乙炔（1:1）燃燒火焰溫度為3250，可以作為熱源進(jìn)行鋼鐵的熔化焊接。氣焊的主要設(shè)備是焊炬，兩種氣體進(jìn)入焊炬充分混合后從焊嘴高速噴出，點燃成為具有一定挺度的火焰體。調(diào)整氣體的比例可以獲得不同特性的火焰，以滿足焊接材料的要求。2.鋁熱劑焊 Al+FeOAl2O3+Fe+Q鋁與氧化鐵經(jīng)激發(fā)后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出大量的熱，將用此熱熔化反

7、應(yīng)的產(chǎn)物鐵熔化成鐵水澆注到待連接部位，冷卻凝固后形成焊接接頭。用于鋼軌的連接和修補(bǔ)。自蔓延高溫合成陶瓷內(nèi)襯復(fù)合銅管是基于以下鋁熱反應(yīng)原理實現(xiàn)的：將氧化銅和鋁粉按一定比例均勻混合裝人銅管后，固定在離心機(jī)上、待離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到一定值后將反應(yīng)物點燃，便發(fā)生上式燃燒反應(yīng)。反應(yīng)放出巨大的熱量，燃燒溫度達(dá)2 844K，高于生成物銅的熔點，使生成物瞬時熔化。自蔓延涂層四、固相焊 固相焊是在固相下完成連接過程的一類焊接方法。焊接過程中通常需要壓力，又可稱為壓焊。常見的固相焊方法有：擴(kuò)散焊；摩擦焊；超聲波焊；爆炸焊；攪拌摩擦焊。1.擴(kuò)散焊 緊密接觸的待連接面在一定的溫度（0.60.8Tm）下通過發(fā)生相互擴(kuò)散作用形

8、成焊接接頭。工件接觸界面遷移界面形成界面消失接頭的微觀組織和性能與母材接近，不存在熱影響區(qū)，不會出現(xiàn)熔化焊的各種缺陷，接頭質(zhì)量穩(wěn)定，易于控制；一次可以同時焊接多個接頭，可以作為部件的最后組裝連接方法；適用于連接塑性差或熔點高的同種材料、異種材料，尤其是金屬與陶瓷的連接。待連接表面較高的加工要求；焊接時間長，設(shè)備投入大，焊件結(jié)構(gòu)與尺寸受限制。2.摩擦焊 利用待連接部位相對摩擦產(chǎn)生的熱以及外加壓力實現(xiàn)焊接。特別適合于回旋（圓、環(huán)）截面的對接，焊接效率高，接頭質(zhì)量好；無火花、弧光及有害氣體，操作簡便，易于實現(xiàn)機(jī)械化，自動化，適合大批量生產(chǎn)；可以焊接異種鋼和異種金屬。焊件的結(jié)構(gòu)和尺寸受限制，單件或小批

9、量加工成本高。3.超聲波焊 利用10kHz以上的超聲波機(jī)械振動能實現(xiàn)工件的固相連接。適宜于焊接塑料，也可用于同種或異種金屬的微型連接，是微電子器件和電器制造中的重要連接方法。節(jié)能，耗電量僅為電阻焊的5%，焊件變形小。工件表面預(yù)處理要求低，允許有少量氧化膜、油污、漆、聚合物膜等。僅適用于絲、箔、片等小尺寸件；一般只適宜于搭接接頭。4.爆炸焊 利用炸藥爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊力是待連接的表面發(fā)生碰撞，進(jìn)而形成連接。常用于異種金屬的復(fù)合，如板復(fù)合、管復(fù)合。還可用于管板脹接、管子插塞等。爆炸焊接頭型式5.攪拌摩擦焊 用一個高硬度材質(zhì)的表面帶有紋路的攪拌頭（類似鉆頭）高速旋轉(zhuǎn)，摩擦熱量使工件達(dá)到高塑性狀態(tài)，攪

10、拌頭沿結(jié)合面移走，攪拌頭后側(cè)的工件實現(xiàn)焊接。適合應(yīng)用于熔化焊接性差的有色金屬，特別是熔點較低的鋁、鎂、銅及其合金。僅限于簡單結(jié)構(gòu)的薄件。四、釬焊 利用具有較低熔點的金屬（釬料）在某溫度下熔化成液態(tài)填充到待連接界面的間隙，并隨后釬料冷卻凝固形成固相接頭。釬焊的種類很多，有多種分類方法：按釬焊溫度（釬料的熔點）：硬釬焊、軟釬焊；按熱源（釬焊方法）：烙鐵釬焊、火焰釬焊、爐釬焊、鹽浴釬焊、電阻釬焊、激光釬焊等；按釬料成分：錫焊、銅焊等。嚴(yán)格地講，釬焊不屬于焊接。實現(xiàn)連接的溫度范圍大；焊件的應(yīng)力和變形小；一次可以完成多個零件，易于實現(xiàn)機(jī)械化；可以連接異種金屬，以及金屬與非金屬。接頭的強(qiáng)度低，耐熱性差，耐蝕性差；表面準(zhǔn)備要求較高；多采用搭接接頭；釬焊的接頭型式增大接觸面積以提高接頭強(qiáng)度。五、膠接 利用非金屬膠粘劑填充于待連接界面，依靠化學(xué)力、機(jī)械嵌合力形成連接的一類方法。表面處理；涂膠；合攏；固