第9章金 属 焊 接.ppt

汽车材料与金属加工,第9章金属焊接,了解焊接的优缺点及应用范围；熟悉几种典型焊接工艺（电弧焊、气焊和钎焊）的特点和过程。,教学目的和要求,焊接的概念、特点、种类、应用，可焊性的基本概念；电弧焊，电弧的产生，焊接规范的选择，电焊条，手工电弧焊设备和工艺；气焊的设备和工艺，气焊在汽车修理中的应用；焊接的应力与变形；常用金属材料的焊接；现代焊接技术与发展趋势。,教学内容摘要,焊接技术应用和几种典型焊接工艺特点及焊接过程。,教学重点、难点,教学方法和使用教具,讲授、现场教学、课件。,4学时。,教学时数,焊接是利用加热或加压，借助于金属原子的结合与扩散，使分离的两部分金属牢固地、永久地结合起来的工艺过程。,9.1焊接基础概述,常用的焊接方法可分为三大类：（1）熔焊利用局部加热的方法，将被焊金属接合处加热到熔化状态，加填充金属或不加填充金属，冷却结晶后形成牢固的接头。由于加热的热源不同，熔焊可分为气焊、手弧焊、埋弧焊等。（2）压焊利用加压力的方法，或者同时还加热，使被焊金属接合处紧密接触，并产生变形，让接触面上的原子组成新的结晶而将被焊金属连接起来。根据加热情况的不同，可分为电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊及高频焊。（3）钎焊被焊金属虽加热但不熔化，熔点低的填充金属（钎料）被加热到熔化状态并填充在两工件之间，由于钎料与工件表面原子间的相互扩散，钎料凝固之后即将两工件连接起来，根据钎料的熔点不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊。,9.1.1焊接结构工艺性,在选择焊接件的材料时，要注意以下几个问题：（1）尽量选择低碳钢和碳当量小于0.4%的低合金结构钢。（2）应优先选用强度等级低的低合金结构钢，这类钢的焊接性与低碳钢基本相同，钢材价格也不贵，而强度却能显著提高。（3）强度等级较高的低合金结构钢，焊接性能虽然差些，但只要采取合适的焊接材料与工艺，也能获得满意的焊接接头。设计强度要求高的重要结构可以选用。（4）镇静钢比沸腾钢脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。（5）异种金属的焊接，必须特别注意它们的焊接性及其差异，对不能用熔焊方法获得满意接头的异种金属应尽量不选用。,选择焊接方法时应遵循以下原则：（1）焊接接头使用性能及质量要符合要求，如点焊、缝焊都适于薄板结构焊接，缝焊才能焊出有密封要求的焊缝；又如氩弧焊和气焊都能焊接铝合金，但氩弧焊的接头质量高。（2）提高生产率，降低成本，若板材为中等厚度时，选择手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊均可。如果是平焊长直焊缝或大直径环焊缝，且批量生产，应选用埋弧焊；如果是不同空间位置的短曲焊缝，单件或小批量生产，采用手工电弧焊为好。（3）可行性，要考虑现场是否具有相应的焊接设备，野外施工是否有电源等。,焊接接头的工艺设计,1.焊缝布置a焊缝应尽量处于平焊位置,b焊缝要布置在便于施焊的位置,c焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要的焊缝截面尺寸.,d焊缝布置应避免密集或交叉,e焊缝布置应尽量对称,h焊缝布置应避开机械加工表面,g焊缝布置应尽量避开最大应力位置或应力集中位置,9.1.2焊接接头组织和性能,(1)焊接接头形式及选择:焊接接头形式:对接搭接角接T形接,焊接接头形式选择依据根据工作条件所确定的接头形式、坡口形式和尺寸、焊缝尺寸等。设计要求：保证接头满足使用要求焊接的难易与变形程度：焊接易于实现，变形能够控制焊接成本：经济性施工条件：技术人员设备等条件,熔焊：对接、搭接、角接、T接、端接压焊：对焊对接、点焊和缝焊搭接钎焊：搭接,(2)坡口形式设计目的：使接头根部焊透、使焊缝成型美观、使焊缝金属达到所需的化学成分。常用加工方法：气割、切削加工（车或刨）、碳弧气刨等。坡口基本形式：I、V、X、U,选择依据：板材厚度坡口加工方法焊接工艺性考虑焊接方法、焊接位置、接头类型、变形大小、熔透要求、经济性等,焊接材料的选择,优先选择可焊性好的低碳、低合金钢.否则就要采取相应的工艺措施,9.2手工电弧焊,手工焊接适合于产品试制、电子产品的小批量生产、电子产品的调试与维修以及某些不适合自动焊接的场合。手工焊接的要点是：保证正确的焊接姿势熟练掌握焊接的基本操作步骤掌握手工焊接的基本要领,手工焊接的工艺要求：,1保持烙铁头的清洁2采用正确的加热方式3.焊料、焊剂的用量要适中4.烙铁撤离方法的选择5.焊点的凝固过程6.焊点的清洗,1.焊接电弧焊接电弧是电极与工件之间气体介质中长时间的放电现象。温度：用钢焊条焊钢材时阳极区2600K阴极区2400K电弧中心60008000K使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件工件温度可稍高一些。反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。,2.焊接过程3.电焊条1）焊芯起导电和填充焊缝作用，直径最小为1.6，最大为8。常用3.25。2）焊条药皮主要作用：提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；对溶池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。3）焊条的种类、型号和牌号焊条有七大类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜焊条、铝焊条。,焊条选用原则选用焊条通常是根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。(1)低碳钢、普通低合金钢构件焊缝与母材等强度。(2)同一强度等级酸碱性焊条的选用碱性焊条：要求塑性好、冲击韧性高、抗裂性好、低温性好。酸性焊条：受力不复杂，母材质量较好，尽量选用较便宜的酸性焊条。(3)低碳钢与低合金钢焊接，按接头中强度较低者选焊条。(4)铸钢易裂一般应选碱性，且采用适当工艺，如预热。(5)特殊性能要求钢，选相应焊条，以保证焊缝主要化学成分、性能与母材相同。,9.3其他焊接方法介绍,9.3.1埋弧自动焊焊丝不断地被送丝机构送入电弧区，并保持选定的弧长。焊接时焊机移动或工件移动，焊剂从漏斗中不断流出洒在被焊部位，电弧在焊剂下燃烧，熔化后形成熔渣覆盖在焊缝表面。,埋弧自动焊特点生产率高电流大可使生产率提高；更换焊丝的时间较节约。焊接质量高而稳定电弧区保护严密，熔池保持液态时间较长，冶金过程进行较完善焊接参数能自动控制。节省金属材料因熔池较大，2025mm以下的工件可不开坡口进行焊接。改善了劳动条件看不见弧光，烟雾很少，可改善了劳动条件看不见弧光，烟雾很少，可进行自动焊接。设备费用较贵，工艺装备较复杂。只适于焊接长的直线焊缝，较大直径环形和纵向焊缝。厚板为主，薄板焊接受到限制。,9.3.2气体保护焊,1.氩弧焊氩弧焊以氩气作保护气体的电弧焊，焊接质量较高。按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种,1）不熔化极氩弧焊：铈钨棒作电极，只适于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄件时，常用卷边直接焊接。焊接较厚工件时，需添加填充金属。焊接钢材时，多用直流正接以减少钨极的烧损。焊接铝、镁及其合金时则希望用直流反接或交流电源。2）熔化极氩弧焊：以连续送进的焊丝作为电极进行焊接。此时可用较大电流焊接厚度25mm以下工件。,氩弧焊示意图,二氧化碳气体保护焊以CO2作为保护气体的电弧焊。焊丝作电极，焊丝的送进靠送丝机构实现。特点1.成本低。2.生产率高焊丝的送进是机械化或自动化；电流密度大，电弧热量集中，故焊接速度较快；焊后无渣壳，节约了清理时间。3.操作性能好明弧焊接，易于观察。适于各种位置的焊接。4.质量较好焊接热影响区较小，变形和产生裂纹的倾向小。5.飞溅较严重，焊缝不够光滑，易有气孔。主要用于30mm以下低碳钢、部分低合金钢焊件，尤其适宜薄板。,1.点焊焊接时电极压紧工件，接通电流，电阻热使局部金属熔化形成熔核，断电后继续保持压力或加大压力，使熔核凝固形成焊点。分流现象：一个点焊好后，焊另一个点，有一部分电流流经已焊好的点处，称为分流现象。焊接质量的主要因素：有焊接电流、通电时间、电极压力及工件表面清理情况等。工件越厚，焊件导电性越好分流现象越严重影响焊接质量。所以点焊有焊点间最小距离限制。,9.3.3电阻焊,电焊接头形式,2.缝焊缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极。盘状电极压紧焊件并滚动，同时也带动焊件向