焊接基本概念与方法PPT课件

.第1、3章材料连接成型，本章的基本目的是了解焊接成型的基本原理、焊接的主要成型方法和金属材料的焊接性。必须确定常用焊接方法的工艺要求和应用范围。掌握各种金属材料的焊接性能。了解电极的型号、等级、焊接缺陷和检验方法。重点：各种焊接方法和工艺，2，焊接基本概念和方法，焊接基本概念熔化焊接工艺方法压力焊接工艺方法钎焊工艺方法，3，焊接基本概念，1，金属连接方法，4，2，焊缝的定义是通过两个分离的物体(同种材料或异种材料)产生原子(分子)之间的结合的物理或化学方法结合的。5，3，焊接分类是焊接过程中最重要的特征，两种材料结合时的物理状态为：1、熔化焊接(液态)2、压力焊接(固态)3、钎焊(固相和液态)为电弧热、电阻热、化学反应热、机械能、间接热，6，4，焊接特性轻结构，脂肪材料，良好的密封特性。制造业中，材料焊接技术广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化学、航空航天、核能、电力、电子技术和建筑部门。7、利用熔化焊接工艺方法、部分加热，将工件的焊接部加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊接的焊接方法。根据使用的热源，熔化焊缝包括：(1)气焊(2)弧焊(3)激光焊接(4)激光切割(5)电子束焊接(6) electroslag焊缝(7)等离子弧焊，8，弧焊(8)，9，2，弧的实体是一种气体放电。煤气在一般情况下没有导电性。要使气体传导电，可以使两个电极之间的气体电离，并在两个电极之间添加一定的电压，使带此电荷的离子在电场作用下起定向作用，从而使两个电极之间的气体中的大电流连续通过，形成电弧。电弧传导电，产生大量热量，释放出强电弧。1，电弧的结构2，电弧下的电极熔化和焊接成型工艺，10，电弧的结构，钢电极的电弧弧柱面积温度在5000K以上。阴极区和阳极区的温度约为2400K和2600K。几何长度只有10厘米10厘米 10厘米。我们看到的弧形实际上是弧形的弧形柱区域。阴极区和阳极区产生的热几乎占电弧热的80%。电弧柱区产生的热量只有大约20%。11，3，弧焊类型可以分为1，手动弧焊三种，具体取决于弧焊的保护方法。使用焊条和工件之间的电弧热熔化和焊接工件和焊条的工艺方法。(1)手动弧焊工艺，12，(2)手动弧焊的主要特征，1)焊接各种空间位置的焊缝的灵活操作。2)焊接质量取决于焊工的技术水平、施工条件等，波动幅度大。3)焊接辅助时间长，生产效率低。13，2，埋弧自动焊接电弧在焊剂、线和工件焊接中熔化，形成熔池，熔液冷却时形成焊接。液态渣形成焊接渣，焊接后鞋套起到保护焊接表面的作用。(1)埋弧自动焊接工艺，14，埋弧自动焊接图1-焊接车辆2-轮3-线盘4-焊盘5-焊头6-焊剂7-渣壳8-焊接9-焊接电缆10-焊接电源11-控制盒，15，埋弧自动焊接工艺垂直剖面图1-线2-弧3-焊接零件4-焊接池5-焊接6-渣壳7-液体渣8-焊剂，16，埋弧焊工艺，(1)焊前I形坡口板厚度14mmY坡口33541422mm双y形坡口33542250mm(或u形坡口)最常用的y形坡口和x，17，1-必须使用垫板(如下所示)进行单面焊接时防止刻录、焊缝另一侧成型。18、弧焊和弧焊中弧焊不稳定，因此为了确保焊接质量，在焊接前，在焊接两端连接弧焊板和弧焊板，以防止弧时出现的气孔、夹杂物、收缩、收缩等缺陷进入工件焊接焊接后消除弧板和弧板，解除弧板和弧板1-弧板2-弧板，19，(2)平板对接焊缝，双面焊缝(图a)中最常用的，20，(3)环熔接，熔接线材起始弧点与环中心线相距1个距离，以防止熔池金属流动。21，(4)多导线埋弧焊，两条或更多导线同时焊接，提高效率。22、埋弧自动焊的主要优点(与手动焊相比)，1)高生产率：可用电流大于手动弧焊。2)焊接质量好：电弧被液态渣包围，防止空气浸出，焊接质量好。3)电弧的热损失小，能量集中。4)金属和电气节能：导线连续供应，金属材料节约，辅助时间节约；埋弧焊熔深大，节省电源。(5)改善了工作条件：没有好转，供给和运输实现了机械化，减少了工人的劳动强度，改善了劳动条件。23，埋弧焊应用，适用于中厚板的直、长缝或大环形焊接。压力容器环和直缝焊接，锅炉冷却壁的长直焊等。24、压力容器环焊、压力容器头和气缸组焊接、埋弧焊压力容器纵向焊接、埋弧焊压力容器施工现场示意图。25，3，用气体保护焊弧介质保护外部气体和弧和焊接区域的弧焊。氩气和二氧化碳气体保护焊氩弧焊是惰性气体，不与金属发生化学反应。不溶于液体金属。Tig焊接可以获得高质量的焊接，是焊接不锈钢的主要方法，也广泛用于焊接铝合金、钛合金、锆合金等材料；用于航空航天、核工业和其他部门。26，TIG焊接熔化TIG焊接脉冲TIG焊接工艺及主要优点和缺点，27，1) TIG焊接，高熔点的钍钨条或铈钨条作为电极，钨熔点达到3410 ，因此焊接时钨条基本不熔化，必须用电极导电来填充金属。焊接过程中，氩气通过喷嘴进入电弧区域，将电极、焊接件、电线末端从空气中切断。手动焊接和自动焊接主要是电弧移动和送电线的方式不同，前者是手动完成的，后者是机械自动完成的。28，TIG熔接图(自动熔接)1-熔池2-线材3-线材辊4-线材圆盘5-钨6-导电喷嘴7-火炬8-喷嘴9-保护气体10-弧，29，TIG焊接的优点，(1)适用于纯氩弧焊、焊接金属纯，特别是非铁合金、不锈钢、钛合金和钛合金等材料的焊接。(2)焊接工艺稳定，能精确控制所有焊接参数，易于机械化和自动化。(3)焊缝成形良好，特别适用于3mm以下薄板焊缝、全位置焊缝和无垫板单面焊缝双面成形。30，工艺参数：钨直径、焊接电流、电源类型和极性、喷嘴直径和氩流、钢丝直径等。应用：易氧化的非铁合金、不锈钢、高温合金、钛和钛合金、耐火活性金属(钼、铌、锆)等材料薄壁结构的焊接，以及钢结构的基座焊接。，31，2)氩弧焊，将线用作电极，将线辊输送到填充金属，将线输入导电喷嘴，焊接零件之间的电弧产生和熔化，产生极小的水滴，以喷雾形式进入熔池，与熔模一起焊接。半自动焊接和自动焊接方法，32，熔化极氩弧焊图(自动焊接)1-焊接极弧2-保护气体3-火炬4-导电喷嘴5-导线6-导线辊7-导线盘8-喷嘴9-焊接池，33，熔化氩弧焊均可通过直流反接头提高电弧稳定性，在没有电极燃烧问题的情况下，焊接电流范围大大增加，可以焊接板。例如，在焊接铝镁合金时，焊接电流为450A左右时，开口槽一次可以穿透20mm，在相同厚度的TIG焊接时可以焊接6-7层。34，熔化氩弧焊的焊接工艺参数：钢丝直径、焊接电流和电弧电压、送丝速度、保护气体的流量等。熔化氩弧焊主要用于高合金钢、化学活性金属和合金焊接。铝和铝合金、铜和铜合金、钛、锆及其合金等。35，脉冲氩弧焊，电流波形调制为脉冲形式，高脉冲焊接，低脉冲用于电弧和凝固，控制焊缝的大小和焊接质量。36，二氧化碳气体保护焊，以CO2为保护介质的气体保护焊方法。(1)二氧化碳气体保护焊的特殊性*氧化性气体氧化焊接金属，需要脱酸措施。Si、Mn父线材或合金钢线材H08MnSiA、H10MnSiMo等。*由于CO2气体的特殊物理特性，熔体中反应产生的CO气体在电弧的高温下急剧膨胀，可能会因点爆炸而引起金属反弹。因此，需要直流焊机，需要大多数直流反冲。(2)汽车传动轴焊接，37，CO2气体保护半自动焊接图1-焊接电源和控制箱2-CO2气缸3-加热器4-电线馈线5-焊枪6-焊接零件，38，(3)二氧化碳气体保护焊的特性，生产率比手动弧焊高1 5倍。工作过程中连续焊接不需要改变电极，也不需要敲渣。低成本CO2气体是许多工业部门的副产品，成本低。39，焊接时CO2流量通常为5 15l/min，保护气体流量过大或过小会使保护效果恶化。二氧化碳气体保护焊主要是用于焊接低碳钢和低合金钢的重要焊接方法。广泛应用于汽车工业和其他工业部门。40，4，电子束焊接在阴极被灯丝加热到2600K时会产生大量电子，这些电子在阴极和阳极(焊接部件)之间的高电压下通过电子透镜聚焦电子束，以极高的速度(可达160000km/s)发射到焊接部表面，电子的动能变为热。能量密度比普通电弧大5000倍，能快速熔化或气化钎焊金属。根据熔接件的熔胶程度，逐步移动熔接件，以取得所需的熔接接合。(单击以查看动画)，41，真空电子束焊接的特征(1)在真空中焊接，金属不氮化氧化。金属电极没有污染，可以保证焊接金属的纯度。表面柔软干净，没有坑或其他表面缺陷。焊缝内部融合良好，没有气孔夹。(2)热源能量密度、深熔、快焊、深窄焊、单道焊缝厚度，宽高比为20: 1。焊接热影响区域较小，缺省情况下不生成焊接变形。防止耐火金属焊接时容易发生的裂纹和泄漏。42，(3)焊接时一般不填充金属。因此，接合必须平坦(无间隙)加工并紧密组合。任何厚度的工件都不会打开。(4)电子束参数在大范围内调节、控制灵活性、高精度、适应性强。(5)真空电子束焊接的缺点是设备复杂，成本高。维护技术要求高，焊接尺寸受真空室限制，焊接精加工装配质量要求严格，应用受到一定限制。，43，5，electroslag焊接两个工件位于垂直位置，工件焊接端两侧有冷却铜滑块，防止液体渣和金属泄漏，冷水从内部通过，使熔池冷却凝固为焊接。固态通量熔化形成的渣池电阻大，电流流动时产生大量的电阻热，使渣池温度保持在1700 1 2000 。线材和工件被渣池加热，形成熔池。在焊接过程中，导线继续转移，熔化，熔池和熔渣池逐渐上升(冷却滑块也同时上升)，下面的金属逐渐凝固为焊接，焊接一次。(单击以查看动画)，44，electroslag焊接特征：(1)厚工件可以一次性焊接。以铸锻焊接复合结构代替大型铸锻整体结构，改变了重型机械制造工艺。(2)生产率高。焊接材料消耗小。具有厚度的工件不需要开口，只要将焊接面之间的间隙保持在25 - 35mm，就可以一次焊接。45，(3)焊接金属比较纯。渣池在熔池中保护得好，熔池存在时间更长，熔池中的气体和杂质逸出的时间更充裕。另外，焊接自下而上结晶有助于排出低熔点杂质和气体。(4)热影响区大厚工件采用电渣焊焊接，焊接速度较慢，焊接区域在高温下停留时间较长。热影响区比其他焊接方法大，颗粒大，容易产生过热组织，机械特性明显下降，是焊接后需要静火处理的更重要的部件。46，6，等离子弧焊接和切割，等离子弧实质上是导电截面压缩得很小，能量转换很强，电离度很大，热量很集中的压缩弧。这个电弧以三种压缩方式工作。一种是阳极之间的电弧通过喷嘴微通道的机械压缩，称为机械压缩效果。二是水冷喷嘴冷却电弧柱外，使带电粒子流向电弧柱中心的收缩称为热压缩效应。第三，由无数平行导体产生的自磁场，进一步压缩电弧柱，称为自压缩效应。47，电弧压缩为能量高度集中的高温等离子弧。温度为24000-50000K，能量密度为l05-106W/cm2。电弧柱内的气体形成完全电离的导电气体，即等离子体，使其电离。等离子弧火焰流速是声速的几倍，显示出强烈的冲击。等离子弧技术可应用于切割。利用等离子弧的高温是切割熔化，电弧火焰的机械冲击迫使熔化的金属排除，形成切割。等离子切割尤其适用于切割高合金钢、铸铁、铜、铝、镍、钛及其合金和耐火金属。48，(单击以查看动画)，49，压力焊接工艺方法，焊接过程中向焊接部施加一定压力(加热或不加热)以完成焊接的方法。压力焊接的主要方法如下：电阻焊扩散焊接爆炸焊接(1)爆炸焊接原理(2)爆炸焊接生产工艺，50，电阻焊使用电流通过焊接部时发生的电阻热加热焊接件在压力下焊接。电阻焊接头的外观分为点焊、缝焊和对接焊缝等。第一，点焊：使用上下电极对焊接零件施加压力，对电加热，在压力下形成焊接。1、焊点形成过程2、点焊是应用最广泛的焊接工艺之一。点焊汽车驾驶室。51，2，缝纫焊接，辊子对接焊接加压，电焊。缝焊最适合生产焊接要求密封片。例如：1，汽车油箱焊接2，自行车钢圈生产和缝焊工艺，52，3，对接焊缝，连接焊机两端的电阻焊。闪光对焊和电阻对焊1，闪光对焊包括电-暴闪光-移动工件-连续爆裂生成，闪光-高速压力截止电流-焊接形成两个电极。*闪光对焊工艺*自行车钢圈的焊接*铁锚链，53，2，电阻对焊，在两个电极之间加压，电，上锻焊接部件焊接。*高功率晶体管外壳，54，焊接工艺，熔化点低于工件材料的填充金属熔化后填充接头间隙，与工件材料相互扩散连接的焊接方法。硬焊定义、55，钎焊的主要方法为(，(1)钎焊的熔点高于450 的钎焊，接头强度高于200MPa。这些焊料包括铜基、银基、镍基等。一般焊接常用黄铜钎料。车刀焊接铣刀焊接自行车三脚架盐液钎焊，56，(2)钎焊，钎料熔点低于450的钎焊。接头强度低，