五、材料、工具和加工设备.ppt

焊接技术绪论 主讲人 谢仁杰 作者 陈云祥编出版社 机械工业出版社 主要教材 教材内容 焊接方法与设备 电弧焊 埋弧焊等焊接工艺介绍 金属材料焊接 金属焊接性 钢材及有色金属的焊接 焊接结构 焊接应力与变形 焊接接头失效及强化 焊接在现代工业中的地位在现代工业中 金属是不可缺少的重要材料 高速行驶的汽车 火车 载重万吨至几十万吨的轮船 耐腐耐压的化工设备以至宇宙飞行器等都离不开金属材料 在这些工业产品的制造过程中 需要把各种各样的加工好的零件按设计要求连接起来制成产品 焊接就是将这些零件连接起来的一种高效的加工方法 焊接技术的应用 桥梁建造飞机制造航空航天汽车制造舰船制造房屋建造石油石化 你所知道的焊接应用有哪些 学习目标 通过对绪论的学习 要使学生深入了解焊接在现代工业中的地位及其发展概况 掌握焊接方法的本质及特点 熟悉本教材的内容和学习方法 绪论 1 焊接定义2 焊接发展过程3 焊接方法的分类4 连接方法及范围5 焊接接头6 焊接应力与变形7 焊接工艺与艺术8 焊接发展趋势9 本书的内容和学习方法 1 1焊接的定义从微观上来说 可以给出焊接的定义如下 两种或两种以上材料 同种或异种 通过适当的物理或化学方法使其达到原子或分子之间的结合形成永久性连接的工艺过程 一般也可以通俗地给出焊接的定义 通过加热或者加压 或两者并用 使两工件产生原子间结合的加工工艺和连接方式 焊接时可以填充或不填充焊接材料 DefinitionofWelding 1 2焊接过程的物理本质从理论上来说 两块分离的材料的两个表面靠得足够紧密 两者之间的距离能够接近到一个原子的距离 亦即0 4到0 5个nm时 两块材料就能连接在一起 实际上 在常温下这种情况一般不会发生 因为即使这两个要结合的表面经过精密加工 从微观上来看 这个表面依然是凹凸不平的 而且由于材料表面存在氧化膜及水分 油等吸附层杂质 这种氧化膜和杂质极大地阻碍材料的连接 DefinitionofWelding 因此 焊接过程的物理本质就是采用施加外部能量的办法 去除阻碍原子键结合的一切表面氧化膜和吸附层杂质 促使分离材料的原子接近 形成原子键的结合 得到一个优质的焊接接头 常用的施加外部能量的方法主要有加热和加压两种 加热是把材料加热到熔化状态 或者把材料加热到塑性状态 加压使材料产生塑性流动 DefinitionofWelding HistoricalDevelopmentofWelding 2焊接发展过程2 1古代焊接方法1 发展过程 公元前3000多年出现了锻焊技术 公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器 公元前200年前 中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺 2 特点 热源都是炉火 温度低 能量不集中 HistoricalDevelopmentofWelding HistoricalDevelopmentofWelding 2 2近代焊接方法的发展过程 1801年 英国的戴维斯发现两碳极间产生电弧 1836年 大卫发现乙炔气 Acetylene 这两项发明被誉为现代焊接技术的基础 1885年 俄国的贝纳多斯发明碳极电弧焊钳 见图 这一发明是弧焊至少是碳弧焊的实际的开始 HistoricalDevelopmentofWelding 1887年 美国的ElihuThompson发明电阻焊并用于薄板的点焊和缝焊 1900年 英国的Strohmeyer发明了薄药皮焊条 ThinCoatedElectrode 虽然药皮只是一薄层粘土 Clay 或石灰 Lime 但产生的电弧更稳定 1930年 美国的罗宾诺发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊 1940年 钨极和熔化极气体保护焊相继问世 1951年 苏联巴顿电焊研究所制造电渣焊 1953年 发明了二氧化碳气体保护焊 HistoricalDevelopmentofWelding 1956年 美国的J B 琼斯发明超声波焊 苏联的 丘季科夫发明摩擦焊 1959年 美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊 60年代 出现了等离子 电子束和激光焊接的方法 1991年 英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊 成功的焊接了铝合金平板 1993年 奥地利Fronius公司生产了第一款全数字化的IGBT逆变焊机 1996年 以乌克兰巴顿焊接研所B K Lebegev院士为首的三十多人的研制小组 研究开发了人体组织的焊接技术 HistoricalDevelopmentofWelding HistoricalDevelopmentofWelding 2001年 人体组织焊接成功应用于临床 2002年 三峡水轮机的焊接完成 是已建造和目前正在建造的世界上最大的水轮机 3 焊接方法的分类焊接方法熔化焊电弧焊熔化极手工电弧焊气焊埋弧焊铝热焊熔化极氩弧焊电渣焊CO2气体保护焊电子束焊螺柱焊激光焊非熔化极钨极氩弧焊压焊电阻焊点焊等离子弧焊冷压焊缝焊原子氢焊扩散焊对焊爆炸焊凸焊超声波焊钎焊软钎焊锡焊硬钎焊铜焊银焊 Thejoiningmethodandarea 4 连接方法及范围4 1连接方法现代工业中的连接方法有 螺栓 键 销钉 可拆卸 铆接 焊接 粘接 不可拆卸 4 2连接范围 1 金属和金属 同种或异种 连接 2 非金属和非金属 同种或异种 连接 3 金属和非金属连接 Theweldingjoining 5 焊接接头 1 焊缝 2 热影响区 HAZ Theweldingstressandtransfiguration 6 焊接应力与变形 Theweldingtechnicsandart 7 焊接工艺与艺术艺术创造与工艺方法永远是密不可分的 作为一种工业技术 焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要 焊接艺术作品的表面效果是其它金属加工工艺无法或者很难实现的 因而说焊接艺术具有独特的艺术性 选用不同的金属材料 使用不同的焊接工艺 焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致 Theweldingtechnicsandart 1 金属焊接雕塑在焊接雕塑作品中 焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在 而是以一种精彩的 不可或缺的表现语言着力地加以体现的 一件焊接雕塑 粗的焊缝裸露在雕塑表面 各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言 在很多情况下 由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格 金属的锈蚀 瑕疵也大多根据作品的需要特意保留 因此 在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的 原始的美 Theweldingtechnicsandart Theweldingtechnicsandart 2 金属焊接壁饰如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话 画面中的点 线 面 黑 白 灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现 各种型号 各种材质的金属丝 应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现 不同金属的颜色不同 不锈钢的亮银色 铝材的亚银色 碳钢的乌亮色 钛钢 青铜 紫铜 黄铜 而且就钢材来说 不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化 即焊接热影响区不同 另外 切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一 既可以与焊接结合使用 也可以单独使用 这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度 以上所述的这些方法综合起来 变化的丰富可想而知 Theweldingtechnicsandart Theweldingtechnicsandart 3 金属焊接挂件 Theweldingtechnicsandart 实用金属焊接艺术实用焊接艺术从艺术性的角度来看具有焊接艺术的表现语言和审美特性 从实用性的角度来看 由于经常使用 所以作品的强度是一个必须考虑的因素 焊接是最牢固的金属连接方式 因而 焊接技术的使用完全达到了对作品耐用性的要求 Theweldingtechnicsandart Theweldingtechnicsandart 工业焊接需要的是一道道规矩 整齐 没有缺陷的焊缝 而在金属焊接艺术的创作中 艺术家可以将手中的焊枪作为画笔和刻刀 在金属上随心所欲地雕刻和堆砌 这不同于以往金属艺术创作中仅仅将焊接作为技术手段来应用 完全从另外一层意义上诠释了 焊接 这种艺术与技术的结合无疑是恰当而完美的 相信随着金属艺术家对焊接工艺的不断探索和对金属焊接艺术语言的不断挖掘 金属焊接艺术的创作将会愈加繁荣 Theweldingdevelopmentcurrent 8 焊接发展趋势 从材料上扩大可焊材料的范围 如超细晶粒钢 非金属 金属 非金属组合 从结构上超大 如大型船舶 高层建筑 超微 如芯片 细微 级 零件 从设备上高效率 低能耗 数字化 自动化 智能化 柔性化 从技术工艺上高效率 低能耗 环保 Theweldingdevelopmentcurrent 8 焊接发展趋势 要研制新的焊接方法 焊接设备和焊接材料 以进一步提高焊接质量和安全可靠性 如改进现有电弧 等离子弧 电子束 激光等焊接能源 运用电子技术和控制技术 改善电弧的工艺性能 研制可靠轻巧的电弧跟踪方法 要提高焊接机械化和自动化水平 如焊机实现程序控制 数字控制 研制从准备工序 焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机 在自动焊接生产线上 推广 扩大数控的焊接机械手和焊接机器人 可以提高焊接生产水平 改善焊接卫生安全条件 1 主要内容 1 各类基本焊接方法的过程本质 特点 接头形成条件以及合理的使用范围 2 各类基本焊接方法中影响焊接质量的工艺参数及其合理选择和控制 3 常用典型焊接设备的构成 工作原理及操作使用方法 9 本书的内容和学习方法 1 教材内容与学习要求 1 了解电弧的物理本质和电弧的工艺特性 了解焊丝和母材的熔化特性 掌握熔滴过渡的主要形式和焊缝成形的基本规律 2 掌握各种常用电弧焊方法的特点 过程实质和应用范围 熟悉其影响质量的因素和保证质量的措施 3 能正确确选择焊接方法和焊接参数 正确分析常见缺陷产生的工艺原因 并能提出解决的方法 4 了解常用电弧焊设备的特点 电气原理和应用范围 具有正确选择和合理使用电弧焊设备的能力 5 深入了解电阻焊 电渣焊和钎焊的特点 过程实质及其应用范围 6 了解焊接新方法 新设备的发展情况 具有进一步自学和应用这些新方法 新设备的能