焊接專業(yè)講課

金屬連接成形——焊接共8學(xué)時(shí)，4次課材料加工工藝2要點(diǎn)1.材料連接2.基本概念3.焊接發(fā)展方向4.電弧及其特性5.幾種焊法簡(jiǎn)介目的：將同種或異種材料結(jié)合在一起形成具有某些特定功能的機(jī)構(gòu)或構(gòu)件。31.1材料連接機(jī)械連接螺紋連接鉚接14膠接目的：將同種或異種材料結(jié)合在一起形成具有某些特定功能的機(jī)構(gòu)或構(gòu)件。1.1材料連接15目的：將同種或異種材料結(jié)合在一起形成具有某些特定功能的機(jī)構(gòu)或構(gòu)件。1.1材料連接1焊接認(rèn)識(shí)材料成型專業(yè)中一分支，學(xué)科結(jié)構(gòu)之一任務(wù)、最終目標(biāo)裝配，穩(wěn)固連接焊接領(lǐng)域焊接方法與設(shè)備材料的焊接焊接結(jié)構(gòu)61.2焊接金屬連接17金屬連接11.2焊接---焊接設(shè)備8金屬連接1.2焊接---焊接結(jié)構(gòu)19要點(diǎn)1.材料連接2.基本概念3.焊接發(fā)展方向4.電弧及其特性5.幾種焊法簡(jiǎn)介焊接：金屬材料實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合而形成一體的加工方法?！袊?guó)焊接學(xué)會(huì)10一是熔化；一是擴(kuò)散，在一定溫度下，原子由高濃度向低濃

度方向的運(yùn)動(dòng)。如何促進(jìn)原子間結(jié)合？2基本概念22焊接：金屬材料實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合而形成一體的加工方法?！袊?guó)焊接學(xué)會(huì)11加工方法？焊接方式族系法熔化焊壓力焊釬焊2基本概念熔化焊：

金屬材料局部發(fā)生熔化后冷卻結(jié)晶而互成一體方法。1.1手工電弧焊基本認(rèn)識(shí)12基本概念2.1熔化焊——手工電弧焊手工焊條焊2熔化焊：

金屬材料局部發(fā)生熔化后冷卻結(jié)晶而互成一體方法。1.2手工電弧焊基本認(rèn)識(shí)13基本概念2.1熔化焊——手工電弧焊手工氬弧焊手工氬弧填絲焊2立焊14基本概念2.1手工電弧焊靈活性平焊橫焊2.1熔化焊——手工電弧焊215基本概念2.2手工電弧焊靈活性仰焊2.1熔化焊——手工電弧焊2操作方便，使用靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。焊接質(zhì)量取決于焊工水平。由于手工操作，生產(chǎn)效率低，焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度也比較大。16基本概念3.手工電弧焊設(shè)備焊接過(guò)程的必要條件：焊接設(shè)備；焊接材料；安全防護(hù)；※2.1熔化焊——手工電弧焊2設(shè)備簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便?；靖拍?.1熔化焊——手工電弧焊24.手工電弧焊特點(diǎn)1）操作方便，使用靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。2）焊接質(zhì)量取決于焊工水平。3）手工操作，生產(chǎn)效率低，焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度也比較大。4）設(shè)備簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便。18氣焊槍頭基本概念2.1熔化焊——?dú)夂感⌒蜌夂冈O(shè)備1.氣焊裝置219基本概念2.氣焊原理圖2.1熔化焊——?dú)夂笟夂柑攸c(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，火焰易于控制，不需要電源。適用無(wú)電源的野外作業(yè)。小于3mm以下的低碳鋼薄板。220激光焊接機(jī)激光束特點(diǎn)：?jiǎn)紊裕环较蛐?；亮度高。基本概?.1熔化焊——特種熔化焊21.激光焊接設(shè)備激光焊槍頭與焊件21基本概念2.1熔化焊——特種熔化焊22.激光焊接原理3.可以對(duì)非金屬，如玻璃，有機(jī)玻璃，陶瓷等進(jìn)行焊接。激光焊接特點(diǎn)：焊接速度高；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；焊縫細(xì)小。22基本概念2.1熔化焊——特種熔化焊21.電子束焊接設(shè)備電子束焊接設(shè)備電子束焊工件23在真空與大氣中狀態(tài)比較2.電子束焊接原理基本概念2.1熔化焊——特種熔化焊2電子束焊特點(diǎn)：功率密度高（109W/cm2），焦點(diǎn)直徑0.1mm；穿透能力強(qiáng)，適用于精密加工。壓力焊：采用摩擦、擴(kuò)散和加壓的方法，使兩種材料達(dá)到原子間結(jié)合，成為一體的加工方法。電阻點(diǎn)焊24基本概念22.2壓力焊——電阻點(diǎn)焊點(diǎn)焊原理25電阻點(diǎn)焊特點(diǎn)：大電流，時(shí)間短，加壓力；無(wú)需保護(hù)氣體；操作簡(jiǎn)單?；靖拍?2.2壓力焊——電阻點(diǎn)焊26摩擦焊的兩種類(lèi)型：基本概念22.2壓力焊——摩擦焊感應(yīng)摩擦焊攪拌摩擦焊27釬焊：

采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料，加熱至熔化。利用液態(tài)材料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。電路板錫釬焊感應(yīng)釬焊基本概念22.3釬焊28焊接方法選擇幾個(gè)原則：充分了解各種焊接方法特點(diǎn)；待焊材料自身特性，如成分、組織、性能、外形結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等；盡可能選擇焊接效率高，成本低，節(jié)能環(huán)保的。小結(jié)如何使用什么是焊接？焊接方法分為哪幾類(lèi)？舉例說(shuō)明。29要點(diǎn)1.材料連接2.基本概念3.焊接發(fā)展方向4.電弧及其特性5.鎢極氬弧焊焊接發(fā)展方向：焊接設(shè)備朝著自動(dòng)化、智能化；探索新型節(jié)能、高效熱源；研發(fā)焊接性能高的材料，提高接頭綜合機(jī)械性能。3033焊接發(fā)展方向31要點(diǎn)1.材料連接2.基本概念3.焊接發(fā)展方向4.電弧及其特性5.幾種焊法簡(jiǎn)介32意義：電弧焊是目前工業(yè)生產(chǎn)中最為常見(jiàn)，最為普遍的一種焊接方法。其應(yīng)用比例遠(yuǎn)高于其它類(lèi)型的焊接方法。簡(jiǎn)史：1885年，俄羅斯人別那爾道斯(Бенардо)發(fā)明碳弧焊之后出現(xiàn)的。20世紀(jì)30年代出現(xiàn)厚藥皮優(yōu)質(zhì)焊條后，焊接質(zhì)量明顯提高，電弧焊才逐漸取代鉚接成為一種連接金屬的主要手段。4電弧及其特性433目的：了解電弧焊接方法的特性。問(wèn)題：

什么是電弧，電弧的形成條件？電弧具有哪些特性，特點(diǎn)？4.1電弧電弧及其特性由電源供給的，在兩極間產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象叫電弧。電弧屬于氣體放電的一種形式。434氣體中性電流產(chǎn)生氣體電離電離：中性分子或原子在一定條件下分離成帶電粒子的過(guò)程。定向運(yùn)動(dòng)4.2電弧特點(diǎn)電弧電弧及其特性電弧的形成原理435電弧特點(diǎn)：（1）電弧中帶電粒子的產(chǎn)生方式氣體電離電子發(fā)射加熱、加電場(chǎng)、加光4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性4電弧及其特性36提供正離子，接收電子電弧陰極陽(yáng)極陰極壓降區(qū)陽(yáng)極壓降區(qū)弧柱區(qū)5000-50000KUaUKUCUA4.2電弧特點(diǎn)（2）電弧區(qū)域組成提供電子，接收正離子437正、負(fù)離子流離子流充足是否電弧穩(wěn)定燃燒陰、陽(yáng)極斑點(diǎn)電極兩端形成電流密度極高的點(diǎn)，稱之為陰、陽(yáng)極斑點(diǎn)。（2）電弧區(qū)域組成電弧陰極陽(yáng)極4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性4（2）電弧區(qū)域組成斑點(diǎn)作用，陰極：清理表面氧化膜，從而有利于焊接過(guò)程的進(jìn)行。

陽(yáng)極：熔化焊絲、焊條，如熔化極氬弧焊，穩(wěn)定焊接過(guò)程。384.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性439（3）最小電壓原理電弧具有保持最小能量消耗的特性。

電極與待焊材料間距離一定，且電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，弧柱直徑（D）或溫度（T）應(yīng)使弧柱電場(chǎng)強(qiáng)度（E）具有最小值。此時(shí)電弧消耗能量最小。電弧TIG焊槍板材D4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性440（4）電弧的

靜

特性曲線

電弧穩(wěn)定燃燒的條件下，電極與待焊材料間電壓與電流關(guān)系。電流4.2電弧特點(diǎn)TIG焊槍電弧及其特性441（5）電弧的動(dòng)

特性曲線

在一定弧長(zhǎng)條件下，電流變化很快時(shí)，電弧電壓與電流瞬時(shí)關(guān)系。對(duì)電弧的動(dòng)、靜特性曲線的了解，意在實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧的有效地控制。4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性442問(wèn)題：電弧是用哪個(gè)區(qū)在給工件加熱？弧柱區(qū)正離子數(shù)量只占～0.1%；電子是傳送電流的主要部分；電能轉(zhuǎn)化的熱能大部分損失，只有很少的一部分傳遞給工件或者焊絲。（6）電弧的產(chǎn)熱機(jī)理4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性443（6）電弧的產(chǎn)熱機(jī)理4.2電弧特點(diǎn)電弧陰極陽(yáng)極電弧及其特性TIG焊槍444陰極區(qū)產(chǎn)熱機(jī)理：Pk=I*(Uk-Uw-Ut)陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)熱機(jī)理：Pa=I*(UA+Uw+Ut)工件、焊絲熱量主要來(lái)源：（6）電弧的產(chǎn)熱機(jī)理4.2電弧特點(diǎn)電弧陰極陽(yáng)極電弧及其特性4電弧的熱效率與能量密度

對(duì)于鎢極氬弧焊——TIG，加熱工件和焊絲的有效功率為：Q=η*IUa，η為電弧熱效率系數(shù)，（0～1）45焊接方法η有效系數(shù)藥皮焊條手工焊0.65～0.85埋弧自動(dòng)焊0.8～0.9CO2氣體保護(hù)焊0.75～0.9鎢極氬弧焊0.65～0.7熔化極氬弧焊0.7～0.84.2電弧特點(diǎn)（6）電弧的產(chǎn)熱機(jī)理電弧及其特性446焊接方法能量密度電弧102～104

W/cm2氣焊1～10W/cm2激光焊104~105

W/cm2電子束106～107W/cm2能量密度：當(dāng)采用某熱源加熱工件時(shí)，單位有效面積上的熱功率稱為能量密度。4.2電弧特點(diǎn)（6）電弧的產(chǎn)熱機(jī)理電弧及其特性447（7）

電弧作用力TIG焊槍電流4.2電弧特點(diǎn)電磁收縮力：帶電粒子流定向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。等離子流力：加入保護(hù)氣氛的結(jié)果。電弧及其特性448（7）

電弧作用力電極斑點(diǎn)力：正、負(fù)粒子的撞擊力電磁收縮力金屬蒸氣反作用力此外，電弧還會(huì)受到熔滴爆破力等。4.2電弧特點(diǎn)電弧陰極陽(yáng)極電弧及其特性449氣體介質(zhì)：導(dǎo)熱性強(qiáng)的氣體原子組成的氣體，引起電弧收縮，增加電弧力。電極極性：對(duì)于鎢極氬弧焊而言，直流正接，電弧收縮程度要大于直流反接的。4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性（8）

電弧作用力影響因素4504.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性直流電弧兩種形式：直流正接，直流反接（8）

電弧作用力影響因素4512001000電弧壓力/PaTIG焊鎢極直徑4mm正接反接距電弧中心距離4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性（8）

電弧作用力影響因素452焊接電流、電壓

弧長(zhǎng)的增加，意味著電壓增大，不利于電弧力的增加。4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性（8）

電弧作用力影響因素453電弧周?chē)拇艌?chǎng)強(qiáng)度是對(duì)稱的，則焊接電弧具有剛直性與指向性，

即電弧挺度好。當(dāng)電弧周?chē)艌?chǎng)分布不均時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧偏向一側(cè)的現(xiàn)象，

即稱為磁偏吹。（8）

電弧作用力影響因素4.2電弧特點(diǎn)電弧及其特性454（8）

電弧作用力影響因素4.2電弧特點(diǎn)4電弧及其特性解決磁偏吹方法：條件允許時(shí)，使用交流電源；對(duì)于大尺寸工件，采用兩邊接地方式；焊接前消除工件剩磁；避免電弧周?chē)霈F(xiàn)磁性物質(zhì)。磁偏吹的兩種表現(xiàn)及解決方法什么是電弧、電離，電弧分幾個(gè)區(qū)域？什么是電極斑點(diǎn)，產(chǎn)生原因？描述電弧兩條曲線是什么，如何描述？電弧用哪個(gè)區(qū)來(lái)熔化材料？電弧會(huì)受到幾種力的作用？電弧挺度，磁偏吹概念？55小結(jié)561.金屬連接2.基本概念3.焊接發(fā)展方向4.電弧及其特性5.幾種焊法簡(jiǎn)介要點(diǎn)575鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊（TungsternInertGas--TIG或GTAW）

5采用難溶的金屬鎢（W）或其合金作為電極，與金屬材料之間形成電弧，將板材熔化實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合的一種焊接方法。在焊接過(guò)程中鎢極不發(fā)生或只發(fā)生極少量的熔化。585.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1)TIG焊接設(shè)備組成5595.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1)TIG焊接設(shè)備組成之一，保護(hù)氣氬氣特征：無(wú)色無(wú)味，單原子氣體，不分解，不與金屬反應(yīng)，不溶于液態(tài)金屬，密度比空氣大氬氣Ar純度在99.9～99.99%內(nèi)：普氬：99.9%；高純氬：99.99%5605.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1)TIG焊接設(shè)備組成之一，保護(hù)氣流速調(diào)節(jié)5615.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1)TIG焊接設(shè)備組成之二，TIG焊槍結(jié)構(gòu)鎢極材料：W，熔點(diǎn)～3600℃；高溫時(shí)易于發(fā)射電子；種類(lèi)：釷鎢極，鈰鎢極，兩者區(qū)別？？5625.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1)TIG焊接設(shè)備組成之二，TIG焊槍結(jié)構(gòu)鎢極可接入電流類(lèi)型：直流交流II脈沖5635.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1)TIG焊接設(shè)備組成之二，TIG焊槍結(jié)構(gòu)電流類(lèi)型對(duì)鎢極尖端形貌的影響：尖端適用于直流、直流脈沖平端適用于交流5645.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1)TIG焊接設(shè)備組成之三，焊機(jī)焊機(jī)操控面板5655.1基本認(rèn)識(shí)鎢極氬弧焊(1.1)TIG焊接之工藝規(guī)范焊接電流、電弧長(zhǎng)度、焊接速度、鎢極直徑確定上述工藝參數(shù)后，還要進(jìn)行試焊，對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正566

熔池：在熱源作用下，焊件上形成的具有一定形狀的液態(tài)金屬。5.2板材的TIG焊鎢極氬弧焊(2)TIG焊接過(guò)程演示視頻1：TIG焊接過(guò)程視頻2：熔池作用567前部后部L2長(zhǎng)度與熱輸入Q成正比與焊接速度無(wú)關(guān)；焊速越大L1越小，與熱輸入Q關(guān)系不大。(3)熔池內(nèi)熔體運(yùn)動(dòng)5.2板材的TIG焊鎢極氬弧焊568(4)焊縫表面質(zhì)量5.2板材的TIG焊鎢極氬弧焊不同焊接條件下的焊縫形貌5695.2板材的TIG焊鎢極氬弧焊(5)焊接結(jié)構(gòu)與坡口接頭形式5705.2小結(jié)小結(jié)5鎢極氬弧焊設(shè)備構(gòu)成有幾大部分？保護(hù)氣體是什么，分幾種類(lèi)型？鎢極有幾種類(lèi)型？鎢極可以通過(guò)幾種類(lèi)型電流？焊接參