《焊接成形工藝 》課件

焊接成形工藝焊接是一種常見的金屬加工工藝,通過(guò)熔化和凝固金屬來(lái)將零件永久連接。掌握焊接技術(shù)對(duì)于制造業(yè)至關(guān)重要,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高效生產(chǎn)。本課件將詳細(xì)介紹焊接成形工藝的基本原理和常見應(yīng)用場(chǎng)景。課程簡(jiǎn)介專業(yè)知識(shí)課程深入介紹焊接成形的概念、特點(diǎn)和分類,幫助學(xué)習(xí)者全面掌握焊接成形的基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)踐應(yīng)用課程重點(diǎn)關(guān)注焊接變形的預(yù)防和控制措施,以及焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接成形的影響,提高學(xué)習(xí)者的實(shí)踐操作能力。案例分析通過(guò)典型焊接成形案例的分析,幫助學(xué)習(xí)者深入理解各種焊接成形工藝的原理和應(yīng)用。焊接成形的定義焊接成形是指利用焊接的方式將金屬板材或管材進(jìn)行變形,從而制造出各種形狀的金屬構(gòu)件或制品的工藝過(guò)程。這種成形方式通過(guò)局部的熔焊,利用熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力來(lái)改變金屬的形狀,最終得到預(yù)定的幾何尺寸和外形。焊接成形的特點(diǎn)高效率焊接成形工藝可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成成形任務(wù),提高了生產(chǎn)效率。寬泛應(yīng)用適用于各種金屬材料,可成形復(fù)雜形狀的零件。精度可控通過(guò)合理的工藝參數(shù)控制,可實(shí)現(xiàn)較高的尺寸精度。經(jīng)濟(jì)節(jié)約相比傳統(tǒng)的機(jī)械成形工藝,焊接成形具有較低的設(shè)備和工具投入。焊接成形的分類電弧焊接成形采用電弧焊機(jī)進(jìn)行的焊縫成形工藝,包括手工電弧焊、自動(dòng)化電弧焊等。廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造等領(lǐng)域。機(jī)器人焊接成形利用焊接機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化焊接,提高生產(chǎn)效率和焊縫質(zhì)量。適用于大批量規(guī)?；a(chǎn)。激光焊接成形采用高能量密度的激光進(jìn)行焊接,能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)和復(fù)雜的焊接成形,廣泛用于航空航天等領(lǐng)域。拼焊成形多樣性拼焊成形可應(yīng)用于制造各類復(fù)雜形狀的金屬構(gòu)件,如壓力容器、橋梁和船舶等。精度控制通過(guò)合理的拼焊順序和參數(shù)設(shè)置,可有效控制焊接變形,確保最終產(chǎn)品尺寸精度。結(jié)構(gòu)優(yōu)化拼焊工藝可根據(jù)結(jié)構(gòu)需求對(duì)焊縫位置和尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提高產(chǎn)品強(qiáng)度和剛性。卷焊成形連續(xù)性卷焊成形可以連續(xù)進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。多樣性可制造出各種復(fù)雜的圓柱形、圓錐形等構(gòu)件。自動(dòng)化卷焊成形工藝可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化,提高生產(chǎn)效率。一致性連續(xù)性工藝可確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和一致性。特殊成形工藝爆炸成形利用高速爆炸波對(duì)金屬板料進(jìn)行成形,可生產(chǎn)出復(fù)雜的零件外形。電磁成形利用高強(qiáng)度電磁場(chǎng)的沖擊力對(duì)金屬板料進(jìn)行快速成形,適用于制造薄壁零件。液壓成形利用液壓力對(duì)金屬板料進(jìn)行靜態(tài)成形,可制造出復(fù)雜的三維外形。冷作成形在常溫下利用塑性加工手段對(duì)金屬進(jìn)行成形,無(wú)需加熱,可提高生產(chǎn)效率。焊接變形的產(chǎn)生原因熱量集中焊接過(guò)程中局部集中的大量熱量會(huì)導(dǎo)致熱脹冷縮,從而產(chǎn)生變形。不均勻加熱焊接過(guò)程中的不均勻加熱會(huì)導(dǎo)致局部溫度差異,進(jìn)而引起變形。金屬相變焊接過(guò)程中金屬的相變會(huì)引起體積變化,從而導(dǎo)致變形。外部約束焊接件周圍的外部約束會(huì)限制焊接區(qū)域的收縮變形,產(chǎn)生其他方向的變形。焊接變形的類型橫向縮小這種變形是由于焊件兩側(cè)收縮,導(dǎo)致寬度減小的現(xiàn)象。通常出現(xiàn)在薄板焊接中?？v向收縮這種變形是由于焊縫冷卻收縮,導(dǎo)致焊件長(zhǎng)度減小的現(xiàn)象。常見于大型焊件。翹曲變形這種變形是由于焊縫兩側(cè)收縮不均勻,導(dǎo)致焊件翹曲變形的現(xiàn)象。常見于薄板焊接。焊接變形的預(yù)防措施預(yù)熱與控制冷卻速度通過(guò)預(yù)熱焊件和緩慢冷卻,可以減少溫度變化造成的熱應(yīng)力,從而降低變形。合理排列焊縫順序采用對(duì)稱焊序、循環(huán)焊序等方法,可以平衡內(nèi)部應(yīng)力,有效降低變形。使用適當(dāng)夾具合理設(shè)計(jì)夾具,限制焊件在焊接過(guò)程中的變形,有助于控制最終變形。采取熱處理適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢韵蚪档秃附託堄鄳?yīng)力,從而減少變形。焊接應(yīng)力的產(chǎn)生熱應(yīng)力的產(chǎn)生焊接過(guò)程中,焊縫及其附近區(qū)域產(chǎn)生高溫,導(dǎo)致該區(qū)域金屬發(fā)生熱脹冷縮,從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。這些熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致焊件出現(xiàn)局部變形或殘余應(yīng)力。應(yīng)力分布規(guī)律焊縫及其附近區(qū)域的應(yīng)力分布是非均勻的,應(yīng)力值在焊縫處最大,逐漸向外遞減。這種應(yīng)力分布特點(diǎn)會(huì)影響焊件的變形和強(qiáng)度。金屬組織變化焊接過(guò)程中,金屬在高溫下發(fā)生相變,使其組織和性能發(fā)生變化,從而導(dǎo)致局部應(yīng)力分布不均勻,產(chǎn)生應(yīng)力集中。焊接應(yīng)力的測(cè)量方法1應(yīng)變測(cè)量通過(guò)貼設(shè)應(yīng)變片,可以直接測(cè)量焊接件上的應(yīng)變,并計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力值。2X射線衍射利用X射線衍射分析焊接件表面晶體結(jié)構(gòu)的變化,可以反映出焊接應(yīng)力的分布情況。3光學(xué)應(yīng)力分析利用光彈性原理,可以測(cè)量焊接件表面的應(yīng)力分布狀態(tài),并可視化展示。焊接應(yīng)力的控制措施1預(yù)熱預(yù)應(yīng)力控制通過(guò)合理的預(yù)熱,可以減小焊接過(guò)程中的溫度梯度,從而有效降低焊接應(yīng)力。2合理設(shè)計(jì)焊接順序合理確定焊接順序,可以平衡焊接區(qū)域的收縮變形,減小應(yīng)力集中。3采用焊接夾具使用專門設(shè)計(jì)的焊接夾具,可以有效限制工件的變形,削減焊接應(yīng)力。4進(jìn)行焊后熱處理合理的焊后熱處理可以緩解焊件內(nèi)部的殘余應(yīng)力,提高焊接質(zhì)量。焊接工藝參數(shù)對(duì)成形的影響焊接電流焊接電流的大小直接影響熔池的形狀尺寸及熔敷金屬的數(shù)量,從而影響焊縫幾何尺寸和變形程度。焊接電壓焊接電壓決定了熔池的流動(dòng)性,影響焊縫熔深和熔寬,進(jìn)而影響變形情況。焊接速度焊接速度決定了單位時(shí)間內(nèi)熔融金屬的數(shù)量,影響熱輸入量,從而影響變形。焊接姿態(tài)不同焊接姿態(tài)下,重力的作用不同,影響熔池的流動(dòng)性和凝固過(guò)程,進(jìn)而影響變形。焊接電源對(duì)成形的影響輸出功率焊接電源的輸出功率直接影響焊接熔池的大小及形狀，從而影響焊接變形。功率過(guò)高可能導(dǎo)致燒穿，功率過(guò)低則焊縫凝固不充分。電弧穩(wěn)定性電源穩(wěn)定性好的焊機(jī)可以提供穩(wěn)定的電弧，減少因電弧波動(dòng)而引起的局部過(guò)度熔融或不足熔融。焊接電壓合適的焊接電壓有助于保持焊縫形狀的一致性，避免出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低的熔凝形變。焊接電流合理的焊接電流可以確保熔池溫度及形狀，從而減少局部過(guò)度熔融或不足熔融造成的變形。焊材對(duì)成形的影響焊材成分不同成分的焊材可影響焊縫的流動(dòng)性和凝固特性,進(jìn)而影響焊接變形。焊材包覆焊材的包覆種類和性能也影響焊縫流動(dòng)和冷卻速度,進(jìn)而影響變形。焊材尺寸焊材尺寸不同會(huì)改變焊縫幾何形狀,從而影響焊件的變形趨勢(shì)。焊材熱輸入焊材的熱輸入量大小會(huì)直接影響焊縫的冷卻速率和殘余應(yīng)力分布。夾具設(shè)計(jì)對(duì)成形的影響定位精度精密的夾具設(shè)計(jì)可以確保工件保持正確的位置和角度,從而最大限度地減少焊接變形。散熱效果適當(dāng)?shù)膴A具設(shè)計(jì)可以有效地導(dǎo)熱和分散焊接產(chǎn)生的熱量,抑制熱變形。應(yīng)力釋放合理的夾具設(shè)計(jì)能為工件提供足夠的約束,在焊后及時(shí)釋放應(yīng)力,避免焊接變形。工藝優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)可以優(yōu)化焊接工藝參數(shù),降低焊接熱輸入,從而減少變形發(fā)生。焊接順序?qū)Τ尚蔚挠绊懞侠淼暮附禹樞蚝附禹樞虻倪x擇應(yīng)綜合考慮工件的結(jié)構(gòu)、變形特點(diǎn)和焊接工藝參數(shù),遵循從中間到兩端、從內(nèi)到外的原則。應(yīng)力均衡合理的焊接順序可以使焊接應(yīng)力在工件上均衡分布,減少局部應(yīng)力集中,有效控制焊接變形。精確的工藝控制合理的焊接順序還需要嚴(yán)格的工藝參數(shù)控制,包括焊接電流、焊接速度、預(yù)熱溫度等,以確保變形最小化。焊縫形狀對(duì)成形的影響焊縫形狀的多樣性焊縫形狀可以是平直、凸形、凹形等,每種形狀都會(huì)對(duì)焊接變形產(chǎn)生不同的影響。焊縫形狀與變形的關(guān)系平直焊縫容易產(chǎn)生縱向收縮變形,凸形焊縫易導(dǎo)致側(cè)向彎曲變形,凹形焊縫則可以減少變形。焊縫斷面形狀的影響焊縫斷面形狀包括U型、V型等,形狀的選擇也會(huì)影響焊接變形的程度和方式。焊接過(guò)程控制參數(shù)調(diào)整實(shí)時(shí)監(jiān)控焊機(jī)參數(shù)并根據(jù)焊接情況及時(shí)調(diào)整電流、電壓、焊速等參數(shù)。焊接路徑根據(jù)工件形狀和焊縫位置選擇合理的焊接順序和路徑，避免變形。焊接夾具合理設(shè)計(jì)并使用焊接夾具,確保工件固定穩(wěn)定,減小變形。焊接冷卻控制焊縫冷卻速度,調(diào)整焊縫預(yù)熱溫度,降低殘余應(yīng)力。焊接后處理1應(yīng)力消除通過(guò)熱處理降低殘余應(yīng)力2表面修整去除焊縫上的焊渣和毛刺3防腐防護(hù)涂覆防腐涂料保護(hù)焊接件焊接后處理是確保焊接質(zhì)量的重要步驟。通過(guò)應(yīng)力消除、表面修整和防腐防護(hù)等措施,可以有效降低焊接殘余應(yīng)力、美化焊接外觀和提高焊接件的使用壽命。這些處理技術(shù)需要根據(jù)焊接件的用途和使用環(huán)境進(jìn)行選擇和實(shí)施。焊接質(zhì)量檢查1外觀檢查檢查焊縫形狀、尺寸、表面質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。2理化檢測(cè)對(duì)焊縫材料進(jìn)行硬度、化學(xué)成分等指標(biāo)的檢測(cè)。3無(wú)損檢測(cè)采用探傷、X射線等方法對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢查。4力學(xué)性能測(cè)試通過(guò)拉伸、彎曲等試驗(yàn)評(píng)估焊縫的力學(xué)強(qiáng)度。焊接質(zhì)量問(wèn)題及解決措施焊接缺陷問(wèn)題焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)的常見問(wèn)題包括孔洞、裂縫、氣孔、未熔合等,這些都會(huì)影響焊接質(zhì)量和產(chǎn)品使用安全。焊接后變形問(wèn)題由于焊接產(chǎn)生的熱應(yīng)力,焊接件很容易出現(xiàn)撓曲、收縮等變形,需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施。焊接殘余應(yīng)力問(wèn)題焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生局部的殘余應(yīng)力,這可能導(dǎo)致焊接件開裂或變形,需要采取應(yīng)力釋放措施。焊接工藝參數(shù)問(wèn)題如焊接電流、焊接速度、預(yù)熱溫度等參數(shù)的選擇不當(dāng)也會(huì)影響焊接質(zhì)量,需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。焊接成形案例分析我們來(lái)分析一個(gè)典型的焊接成形案例。該案例涉及制造一個(gè)復(fù)雜的金屬外殼,要求高度精確的尺寸和光潔度。在焊接過(guò)程中,仔細(xì)控制了焊接參數(shù)、夾具設(shè)計(jì)和焊接順序,有效地管理了變形和殘余應(yīng)力,最終產(chǎn)品達(dá)到了客戶的嚴(yán)格要求。通過(guò)對(duì)該案例的深入分析,我們總結(jié)出了一些關(guān)鍵的焊接成形控制措施,為后續(xù)的復(fù)雜制造提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。總結(jié)與展望總結(jié)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，我們深入了解了焊接成形工藝的定義、特點(diǎn)和分類。掌握了拼焊成形、卷焊成形等主要成形工藝，以及焊接變形、焊接應(yīng)力的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施。展望隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，焊接成形工藝將