學(xué)術(shù)資料第九章連接成型工藝基礎(chǔ)

第三篇金屬的連接成型連接成型：將簡單型材或零件連接成復(fù)雜零件和機器部件的加工工藝根據(jù)連接成型原理不同，分為①機械連接②冶金連接③物化連接機械連接：利用螺釘、螺栓和鉚釘連接成型接頭可以拆卸，主要用于裝配1課件物化連接：利用粘接劑，通過物理、化學(xué)作用將材料連接成型接頭不可拆卸。主要用于異種材料冶金連接：通過加熱或加壓（或既加熱又加壓），使分離表面的原子間距足夠小形成金屬鍵而獲得永久性接頭主要用于金屬材料的連接2課件第九章焊接理論基礎(chǔ)與焊接質(zhì)量焊接特點：1.節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)重量輕2.焊接接頭具有良好的力學(xué)性能3.可以實現(xiàn)不同材料間的連接成型4.可以生產(chǎn)要求密封性的連接成型缺點：有些材料焊接困難；焊接不當(dāng)，易產(chǎn)生缺陷；接頭組織、性能不均勻；易產(chǎn)生殘余變形3課件原理：通過加熱，加壓或加熱加壓，并且用或不用填充材料，使焊件達到原子結(jié)合的一種加工方法分類：按焊接過程的特點分為①熔化焊②壓力焊③釬焊4課件§9.1電弧焊的本質(zhì)電弧焊：用電弧作為熱源使焊件金屬局部熔化，形成熔池，隨著電弧的移動，熔池中的液態(tài)金屬冷卻結(jié)晶，形成焊縫，實現(xiàn)焊接。焊接的本質(zhì)：小范圍的金屬熔煉與鑄造5課件

6課件§9.2焊接工藝基礎(chǔ)熔焊：將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法是最基本的焊接方法，焊接生產(chǎn)中占主導(dǎo)有電弧焊；氣焊；電渣焊；電子束焊；激光焊其中電弧焊是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法7課件一、焊接電弧電弧是兩電極之間持久而強烈的氣體放電現(xiàn)象。其宏觀表現(xiàn)是發(fā)出強光，釋放大量的熱量電弧組成：陰極區(qū)：發(fā)射電子區(qū)陽極區(qū)：正離子區(qū)，并接受電子弧柱區(qū)：氣體電離區(qū)8課件電弧產(chǎn)生的過程：當(dāng)兩電極接觸時，因高溫，金屬很快熔化，并蒸發(fā)。當(dāng)兩極產(chǎn)生距離時，陰極表面金屬發(fā)射大量電子；陽極表面發(fā)生電離；在弧柱區(qū)電子與原子、分子間的碰撞產(chǎn)生大量熱量并導(dǎo)致電離。同時部分離子與電子間還會復(fù)合成原子或分子，并發(fā)光9課件電弧放電的特點是：電壓低，電流大，溫度高，能量密度大，可滿足焊接的要求正接：焊件接正極，焊條接負極反接：焊件接負極，焊條接正極10課件二、焊接冶金金過程電弧焊時，母母材和焊條受受到高溫作用用而熔化，形形成熔池。熔熔池可看作是是一個微型冶冶金爐，其內(nèi)內(nèi)要進行一系系列物理、化化學(xué)過程其冶金過程有有以下特點：：1.金屬熔熔池很小，且且四周是冷金金屬，熔池處于液態(tài)態(tài)的時間很短短11課件1）由于化學(xué)學(xué)反應(yīng)難于在在如此短的時時間內(nèi)達到平平衡狀態(tài)，所所以成分不均均勻2）氣體和雜雜質(zhì)來不及浮浮出，導(dǎo)致容容易產(chǎn)生氣孔孔和夾雜等缺缺陷3）焊縫金屬屬組織結(jié)晶后后易產(chǎn)生粗大大的柱狀晶12課件2.熔池金金屬溫度高于于一般冶煉溫溫度因此金屬元素素蒸發(fā)和燒損損強烈13課件三、焊接三要要素1.熱源要求能量集中中，溫度高，，以保證金屬屬快速熔化，減小高高溫對金屬性性能的影響2.熔池的的保護與凈化化保護：采用熔熔渣、惰性氣氣體、真空等等保護措施施，將熔池與與大氣隔離，，阻止焊縫金金屬氧化與雜雜質(zhì)進入焊縫縫14課件凈化：降低焊焊縫中氧、硫硫、磷等元素素的含量3.填充金金屬一方面可保證證填滿焊縫，，另一方面可可向焊縫過渡渡有益的合金金元素，以彌彌補金屬的燒燒損，并調(diào)整焊縫金金屬的化學(xué)成成分，滿足性性能要求.15課件§9.2焊焊接接頭組織織與性能焊接接頭包括括焊縫、熔合合區(qū)、熱影響響區(qū)熱影響區(qū)：焊焊縫附近組織織、性能發(fā)生生變化的區(qū)域域熔合區(qū)：焊縫縫與熱影響區(qū)區(qū)之間的過渡渡區(qū)16課件一、焊接工件件上的溫度分分布焊縫周圍被加加熱、冷卻，，每一點被加加熱的溫度不不同，達到高高溫的時間也也不同，冷卻卻速度也不同同17課件二、焊接接頭頭的組織與性性能低碳鋼焊接接接頭18課件1.焊縫熔池凝固成焊焊縫●焊縫金屬屬的結(jié)晶是從從熔池底壁開開始向中心長長大，冷卻速速度較快，晶晶粒呈垂直于于熔池壁的柱柱狀晶●焊縫成分不不均勻，焊縫縫中心區(qū)容易易偏析硫、磷磷等雜質(zhì)，導(dǎo)導(dǎo)致力學(xué)性能能變差19課件2.熔合區(qū)區(qū)焊縫于母材交交接的過度區(qū)區(qū)其加熱溫度介介于液—固兩兩相線之間加熱時，金屬屬處于半熔化化狀態(tài)，其成成分不均勻，，組織粗大，，塑性、韌性性很差是焊接接頭中中性能最差的的區(qū)域20課件3.熱影響響區(qū)焊接過程中，，被焊材料受受熱（但未熔熔化）后，金金相組織和力力學(xué)性能發(fā)生生變化的區(qū)域域。熱影響區(qū)分分為：①過過熱區(qū)②②正火區(qū)③部分相變變區(qū)④④再結(jié)晶區(qū)區(qū)21課件1）過熱區(qū)區(qū)具有過熱組組織或晶粒粒顯著粗大大的區(qū)域固相線～1100℃℃性能：塑性性、韌性很很低，尤其其是沖擊韌韌性較低，，是熱影響響區(qū)中性能能最差的區(qū)區(qū)域2）正火區(qū)區(qū)相當(dāng)于受到到正火處理理的那部分分區(qū)域1100℃℃～AC3冷卻后獲得得正火組織織，力學(xué)性性能好22課件3）部分相相變區(qū)發(fā)生部分相相變AC3～AC1之間間，僅部分分組織發(fā)生生相變冷卻后晶粒粒大小不均均勻力學(xué)性能比比母材差4）再結(jié)晶晶區(qū)AC1～450℃之之間，發(fā)生生再結(jié)晶，，硬度降低低經(jīng)過冷塑性性變形的母母材才有再再結(jié)晶區(qū)23課件熱影響區(qū)的的大小和組組織性能變變化的程度度取決于焊焊接方法、、焊接規(guī)范范、接頭形形式等因素素。熱源集中，，焊接速度度快時，熱熱影響區(qū)小小熱影響區(qū)往往往是焊接接件開始破破壞的地方方24課件三、影響焊焊接接頭組組織和性能能的因素1.焊接接材料2.焊焊接接方方法法3.焊焊接接工工藝藝4.焊焊后后熱熱處處理理25課件件9.3焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力和和焊焊接接變變形形焊接接過過程程中中由由于于熱熱源源對對焊焊接接件件局局部部不不均均勻勻加加熱熱，，使使焊焊接接件件產(chǎn)產(chǎn)生生應(yīng)應(yīng)力力和和變變形形一、、焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力于于變變形形產(chǎn)產(chǎn)生生的的原原因因受不不均均勻勻加加熱熱和和冷冷卻卻1.縱向焊焊接應(yīng)力自由伸縮的假假想小板條，，焊接中自由由伸縮但實際情況是是，假想條相相結(jié)合，相互互牽制26課件加熱：只加熱熱中間一條，，是模擬的焊焊縫因超過塑性溫溫度，伸長兩兩被壓縮冷卻：中間條條壓縮，被兩兩邊牽制，產(chǎn)產(chǎn)生拉應(yīng)力；兩邊條條被中間條壓壓縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力27課件2.橫向焊焊接應(yīng)力及變變形往往比較復(fù)雜雜，分幾種情情況討論1）由縱向變變形引起的橫橫向應(yīng)力及變變形鋼板單邊施焊焊時，焊后焊焊接邊縮短，，向焊接邊發(fā)發(fā)生側(cè)彎將焊縫看成為為，將兩個板板連接在一起起焊縫中部出現(xiàn)現(xiàn)橫向拉應(yīng)力力，兩側(cè)出現(xiàn)現(xiàn)壓應(yīng)力28課件29課件2）由焊縫冷冷卻先后不同同形成的橫向向應(yīng)力焊縫中，有三三個焊接點●焊接第一個個點A：A點點冷卻后鋼板板的間隙變化化不大，因為為鋼板可以自自由伸縮●焊接B點：：受熱膨脹時時，上端間隙隙被撐大，B點附近的金金屬沒有受到到明顯的壓縮縮變形，冷卻卻后間隙沒有有明顯的縮小小30課件31課件●焊接點C加熱：C點不不能自由伸縮縮，受到A、、B的阻礙，，因此C點受受壓，B點受受拉，A點受受壓冷卻：C點被被壓縮，產(chǎn)生生塑性變形，，焊點C處的的間隙變小，，但受到A、、B處的阻礙礙C點受拉，B受壓，A點點受拉焊縫冷卻先后后不同，對橫橫向應(yīng)力有影影響32課件33課件二、減小和防防止焊接應(yīng)力力的措施1.采取合合理的焊接順順序使焊縫的收縮縮自由，不受受大的約束1）先焊收縮縮量較大的焊焊縫，使其一一開始能夠比比較自由收縮縮變形2）先焊工作作時受力大的的焊縫，使其其承受壓應(yīng)力力臂厚不均時，，先焊臂薄處處3）拼焊時，，先焊錯開的的短焊縫，后后焊直通的長長焊縫34課件2.焊前預(yù)預(yù)熱或加熱減減應(yīng)區(qū)35課件3.采用小小線能量、快快速焊4.錘擊或輾輾壓焊縫5.焊后熱熱處理6.焊后拉拉伸或振動工工件36課件三、預(yù)防與矯矯正焊接變形形的措施1.預(yù)防措措施1）合理選擇擇焊縫的尺寸寸和形式在保證承載力力的前提下盡量減小焊縫縫尺寸減小焊縫尺寸寸的設(shè)計37課件2）盡可能減減少不必要的的焊縫3）合理‘安安排焊縫位置置38課件4）采用能量量集中的熱源源、對稱焊、、分段焊和多多層多道焊39課件5）預(yù)先反變變形40課件6）焊前剛性性固定41課件7）散熱法通過強迫冷卻卻減小焊縫及及其附近的受受熱量42課件2.矯正焊焊接變形方法法設(shè)法造成新的的變形，抵消消殘余變形1）機械矯正正法利用機械力的的作用2）火焰加熱熱矯正法不均勻加熱的的方式引起結(jié)結(jié)構(gòu)變形，矯矯正原有的變變形43課件§9.4焊焊接質(zhì)量檢驗驗缺陷的存在降降低承載力，，且導(dǎo)致應(yīng)力力集中，陳勝勝裂紋一、焊接接頭頭缺陷有外觀缺陷和和內(nèi)部缺陷外觀缺陷：焊焊瘤、咬邊、、未焊透內(nèi)部缺陷：裂裂紋、氣孔、、夾雜44課件二、焊接質(zhì)量量檢驗1.檢驗過過程1）焊前檢驗驗2）生產(chǎn)過程程中的檢驗3）成品檢驗驗45課件2.檢驗方方法1）外觀檢檢驗以肉眼或低倍倍放大鏡2）磁粉檢檢查3）滲透探傷傷（著色探傷傷）4）超聲波波探傷5）射線探探傷6）密封性檢檢驗7）耐壓檢驗驗8）焊焊接接接頭力力學(xué)性性能檢檢驗46課件47課件48課件49課件50課件51課件電弧焊焊：利利用電電弧作作為熱熱源，，使分分離的的金屬局局部熔熔化，，隨著著電弧弧的移移動，，熔池中中的液液態(tài)金金屬冷冷卻結(jié)結(jié)晶，，形成成焊縫，，實現(xiàn)現(xiàn)焊接接件的的連接接電弧焊焊的本本質(zhì)是是，小小范圍圍內(nèi)的的金屬屬熔煉煉與鑄造焊接過過程包包含有有：熱熱過程程；冶冶金過過程；；結(jié)晶晶過程程52課件三、電電焊條條1.焊焊條條組成成由焊芯芯和藥藥皮組組成焊芯：：即是是電極極，又又是填填充金金屬藥皮皮：：涂涂在在焊焊芯芯表表面面上上的的涂涂料料層層作用用：：①①提提高高電電弧弧的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性②產(chǎn)產(chǎn)生生保保護護熔熔渣渣的的氣氣體體③保保證證焊焊縫縫金金屬屬的的脫脫氧氧、、硫硫、、磷磷④向向焊焊縫縫滲滲加加必必要要的的合合金金元元素素53課件件2.焊焊條條種種類類按用用途途劃劃分分為為十十大大類類3.焊條選選用有以下原則①根據(jù)被焊的的金屬材料類類別選擇相應(yīng)應(yīng)的焊條種類類②結(jié)構(gòu)鋼焊條條的力學(xué)性能能應(yīng)滿足焊縫縫與焊接件等等強度要求54課件對特殊鋼，保保證接頭的特特殊性能，應(yīng)應(yīng)具有相同或或相近的成分分③焊接結(jié)構(gòu)件件在較差的條條件下工作時時，應(yīng)選用堿堿性焊條④對幾何形狀狀復(fù)雜、厚度度大、焊接時時易產(chǎn)生較大大應(yīng)力和裂紋紋的焊接件，，應(yīng)選用抗裂裂性好的堿性性焊條⑤焊條工藝性性能要滿足施施焊操作要求求55課件9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。13:06:2313:06:2313:0612/8/20221:06:23PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2213:06:2313:06Dec-2208-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。13:06:2313:06:2313:06Thursday,December8,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2213:06:2313:06:23December8,202214、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國國見青青山。。。08十十二二月20221:06:23下下午13:06:2312月月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二月221:06下午午12月-2213:06December8,202216、行動出成成果，工作作出財富。。。2022/12/813:06:2313:06:2308December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。1:06:23下下午1:06下下午13:06:2312月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。13:06:2313:06:2313:0612/8/20221:06:23PM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點點小小努努力的積累。。。12月-2213:06:2313:06Dec-2208-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。13:06:2313:06:2313:06Thursday,December8,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2213:06:2313:06:23December8,202214、意志志堅強強的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥塊一一樣任任意揉揉捏。。08十十二二月20221:06:23下下午13:06:2312月月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月221:06下下午午12月月-2213:06December8,202216、少年十五五二十時，，步行奪得得胡馬騎。。。2022/12/813:06:2413:06:2408December202217、空山新雨雨后，天氣氣晚來秋。。。1:06:24下下午1:06下下午13:06:2412月-229、楊柳柳散和和風(fēng)，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Thursday,December8,202210、閱讀讀一切切好書書如同同和過過去最最杰出出的人人談話話。13:06:2413:06:2413:0612/8/20221:06:24PM11、越是是沒有有本