山大焊接物理冶金PPT学习教案

1、会计学1 山大焊接物理冶金山大焊接物理冶金 1 1、 焊接的基本概念焊接的基本概念 1 1 3 3学时学时 2 2、 焊接化学冶金焊接化学冶金 3 3 3 3学时（学时（Ch7Ch7、8 8、9 9） 3 3、 焊接热影响区组织与性能焊接热影响区组织与性能 2 23学时学时（Ch10Ch10） 4 4、焊接缺陷及控制、焊接缺陷及控制 3 3 3 3学时（学时（Ch11Ch11） 第1页/共39页 时间时间周次周次 课次课次内容内容参考书参考书 12/1112/1110101 1 焊接的基本概念焊接的基本概念 教材、焊接冶金学教材、焊接冶金学 ( (机械工业出版社 机械工业出版社) ) 15/1

2、115/1111111 1 气相对液态金属的作用（气相对液态金属的作用（Ch7Ch7） 19/1119/1111111 1 液态金属与熔渣的相互作用液态金属与熔渣的相互作用 （Ch8Ch8） 22/1122/1112121 1 液态金属的净化液态金属的净化 （Ch9Ch9） 26/1126/111212 2 2 焊接热影响区组织与性能（焊接热影响区组织与性能（Ch10Ch10） 19/1119/111313 3/123/121313 3 3 焊接缺陷及控制（焊接缺陷及控制（Ch11Ch11）6/126/121414 10/1210/121414 第2页/共39页 第3页/共39页 1 1、 焊

3、接的定义及特点焊接的定义及特点 2 2、 焊接技术的发展焊接技术的发展 3 3、 焊接的分类焊接的分类 4 4、 焊接应用焊接应用 5 5、 焊接专业及其研究领域焊接专业及其研究领域 第4页/共39页 1 1 焊接的定义及特点 Part I Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第5页/共39页 1 1 焊接的定义及特点 Part I Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第6页/共39页 金属焊接的条件：金属焊接的条件： 只有两块金属的距离只有两块金属的距离d达到（达到（35）10-10m 时，金属原子之间便形成了金属键，实现焊接。时，金属原子之间便形成了金属键，实现焊接。 焊接

4、的定义：焊接的定义： 被焊工件被焊工件(同材质或者不同材质同材质或者不同材质)通过通过加热或加热或 加压加压(或两者并用或两者并用), 采用或不用填充金属采用或不用填充金属, 使被使被 焊工件达到原子间结合而形成焊工件达到原子间结合而形成永久性永久性连接的工连接的工 艺过程。艺过程。 Part I Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第7页/共39页 实现的方法：实现的方法： a.加热加热 熔焊熔焊 b.加压加压 压焊压焊 使使d达到达到(35)10-8cm的条件：的条件： a. 两块金属件要接触；两块金属件要接触； b. 要有足够高的能量。要有足够高的能量。 Part IPart I

5、 焊接的基本概念焊接的基本概念 第8页/共39页 焊接的特点焊接的特点优点优点： 1）连接性能好，密封性好，承压能力高）连接性能好，密封性好，承压能力高 ； 2）省料，重量轻，成本低；）省料，重量轻，成本低； 3）加工装配工序简单，生产周期短）加工装配工序简单，生产周期短 ； 4）易于实现机械化和自动化。）易于实现机械化和自动化。 焊接的特点焊接的特点缺点：缺点： 1）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便 ； 2）焊接接头的组织和性能发生变化，往往是变坏；）焊接接头的组织和性能发生变化，往往是变坏； 3）要产生焊接残余应力和焊接变形；）要产生焊接残余应力和焊接

6、变形； 4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第9页/共39页 1 1 焊接的定义及特点 Part I Part I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第10页/共39页 熔化焊熔化焊液相焊液相焊 钎焊钎焊液固相焊液固相焊 压力焊压力焊固相焊固相焊 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 固相焊固相焊 第11页/共39页 熔化焊：是指焊接过程中，对于紧密贴在一熔化焊：是指焊接过程中，对于紧密贴在一 起的被焊工件，将焊接接头加热至熔化状态起的被焊工件，将焊接接头加热至

7、熔化状态 ，在温度场、重力等的作用下，在不加压力，在温度场、重力等的作用下，在不加压力 条件下，两个工件熔融的液态金属混合，待条件下，两个工件熔融的液态金属混合，待 温度降低后将两被焊工件牢固地凝结在一起温度降低后将两被焊工件牢固地凝结在一起 ，完成焊接的方法。，完成焊接的方法。 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第12页/共39页 电弧焊电弧焊 埋弧焊埋弧焊 Submerged arc welding, Submerged arc welding, 熔化极熔化极 螺柱焊螺柱焊 Stud weldingStud welding 焊条电弧焊焊条电弧焊 Shielded me

8、tal arc weldingShielded metal arc welding 惰性气体保护电弧焊惰性气体保护电弧焊 Argon arc welding (or MIG)Argon arc welding (or MIG) COCO2 2电弧焊 电弧焊 COCO2 2 arc welding( or MAG) arc welding( or MAG) 非熔化极非熔化极 钨极氩弧焊钨极氩弧焊 Argon tungsten arc weldingArgon tungsten arc welding 等离子弧焊等离子弧焊 Plasma arc weldingPlasma arc welding

9、原子氢焊原子氢焊 Atomic hydrogen weldingAtomic hydrogen welding 气焊气焊 氧氢焊氧氢焊 Oxy-hydrogen weldingOxy-hydrogen welding 空气乙炔焊空气乙炔焊 Air-acetylene weldingAir-acetylene welding 氧乙炔焊氧乙炔焊 Oxy-acetylene weldingOxy-acetylene welding 电子束焊电子束焊 Electron beam weldingElectron beam welding 激光焊激光焊 Laser beam weldingLaser be

10、am welding 电渣焊电渣焊 Electroslag weldingElectroslag welding 铝热焊铝热焊 Thermit weldingThermit welding 复合热源焊复合热源焊 Hybrid weldingHybrid welding 熔化焊熔化焊 GMAW or MIG/MAGGMAW or MIG/MAG GTAW or TIGGTAW or TIG 高能束焊接高能束焊接 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第13页/共39页 钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为 钎料），经加热熔化后，利用液态钎

11、料润湿钎料），经加热熔化后，利用液态钎料润湿 母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实 现连接的焊接方法。现连接的焊接方法。 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第14页/共39页 钎焊钎焊 火焰钎焊火焰钎焊 Torch brazing( soldering)Torch brazing( soldering) 盐浴钎焊盐浴钎焊 Saltbath dip brazingSaltbath dip brazing 激光钎焊激光钎焊 Laser brazingLaser brazing 炉中钎焊炉中钎焊 Furnace brazingFurnac

12、e brazing 感应钎焊感应钎焊 Induction brazingInduction brazing 电子束钎焊电子束钎焊 Electron beam brazingElectron beam brazing 电弧钎焊电弧钎焊 Arc brazingArc brazing Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第15页/共39页 压力焊：典型的固相焊接方法，利用压力使待压力焊：典型的固相焊接方法，利用压力使待 焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待 焊接部位的温度升高，通过调节温度、压力和焊接部位的温度升高，通过调节温度、压力和

13、 时间，使待焊表面充分进行扩散而实现原子间时间，使待焊表面充分进行扩散而实现原子间 结合，形成焊接接头的方法。结合，形成焊接接头的方法。 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第16页/共39页 焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加 热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定 的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的 焊接接头，如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊 等就是这种类型的压力焊方法。二是不进行加 热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力 ，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间 相互接近而获得牢固的压挤接头，这种压力焊 的方法有冷压焊、爆炸焊等 压力焊压力焊 冷压焊冷压

14、焊 Cold pressure welding, Cold pressure welding, 爆炸焊爆炸焊 Explosive weldingExplosive welding 超声波焊超声波焊 Ultrasonic weldingUltrasonic welding 电阻对焊电阻对焊 Upset butt weldingUpset butt welding 电阻点、缝焊电阻点、缝焊 Resistance spot, seam weldingResistance spot, seam welding 锻接锻接 Forge-welding, Blacksmith weldingForge-we

15、lding, Blacksmith welding 摩擦焊摩擦焊 Friction weldingFriction welding 扩散焊扩散焊 Diffusion weldingDiffusion welding 搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊 Friction stir weldingFriction stir welding 高频电阻焊高频电阻焊 High frequency resistance weldingHigh frequency resistance welding Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第17页/共39页 工艺工艺热源热源压力压力母材母材填充材料填充

16、材料 熔化焊熔化焊外加外加无无熔化熔化有或无有或无 钎焊钎焊外加外加 有（压力低使工有（压力低使工 件紧密接触）件紧密接触） 不熔化不熔化有有 压力焊压力焊 外加或内外加或内 部部 有有不熔化不熔化无无 熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第18页/共39页 2 焊接的分类 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较熔化焊、钎焊、压力焊特点的比较 第19页/共39页 上的珠宝首饰等（中国）上的珠宝首饰等（中国） u公元公元7979年被火山爆发埋没的庞贝年被火山爆发埋没的

17、庞贝 城中有用锡铅钎料钎焊的家用铅城中有用锡铅钎料钎焊的家用铅 制水管（古罗马）制水管（古罗马） Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第20页/共39页 钵的锡钎焊 （ 5000年以前美索布达米亚时代，大英博物馆收藏） Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第21页/共39页 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第22页/共39页 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第23页/共39页 Part IPart I 焊

18、接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第24页/共39页 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第25页/共39页 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第26页/共39页 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第27页/共39页 耗。耗。尽可能提高焊接热效率，节约尽可能提高焊接热效率，节约 能源消耗有着重要技术经济意义。能源消耗有着重要技术经济意义。 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 3 焊接技术的历史与发展 第28页/共3

19、9页 焊接工焊接工 艺艺 及设备及设备 4 焊接技术的应用 零件修零件修 复复 材料切材料切 割割 材料连材料连 接接 再制造工程再制造工程 表面改表面改 性性 焊接技术的应用领域：焊接技术的应用领域： Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第29页/共39页 焊接在机械制造中是一种十分重要的加工工艺。据工焊接在机械制造中是一种十分重要的加工工艺。据工 业发达国家统计，每年用于制造焊接结构的钢材占钢总产业发达国家统计，每年用于制造焊接结构的钢材占钢总产 量的量的7070左右。左右。 焊接不仅能解决各种钢材的连接，而且还能解决有色焊接不仅能解决各种钢材的连接，而且还能解决有色

20、金属和钛、锆等特种金属材料的连接。焊接既能连接异种金属和钛、锆等特种金属材料的连接。焊接既能连接异种 金属，又能连接厚薄相差悬殊的金属。因而已广泛地应用金属，又能连接厚薄相差悬殊的金属。因而已广泛地应用 于机械、汽车、船舶、石油化工、电力、建筑、核能、海于机械、汽车、船舶、石油化工、电力、建筑、核能、海 洋工程、航空航天、电子等工业领域。洋工程、航空航天、电子等工业领域。 随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊 接技术进步很快接技术进步很快, , 到现在焊接方法已发展到数十种之多。到现在焊接方法已发展到数十种之多。 Part IPart I

21、 焊接的基本概念焊接的基本概念 第30页/共39页 目前许多新的焊接工艺正逐步用于焊接生产，极大地提目前许多新的焊接工艺正逐步用于焊接生产，极大地提 高了焊接生产率和焊接质量。高了焊接生产率和焊接质量。 与工业发达国家相比，我国的焊接机械化和自动化水平与工业发达国家相比，我国的焊接机械化和自动化水平 还较低，按熔化焊来计算，目前日本为还较低，按熔化焊来计算，目前日本为67%67%，德国为，德国为80%80%， 美国为美国为56%56%，原苏联为，原苏联为40%40%，而我国还不到，而我国还不到20%20%，其主要原，其主要原 因是我国焊接生产主要还靠手工电弧焊，自动化水平高的因是我国焊接生产主

22、要还靠手工电弧焊，自动化水平高的 气体保护焊和埋弧自动焊应用少。从焊接生产工艺装备水气体保护焊和埋弧自动焊应用少。从焊接生产工艺装备水 平来看，我国近年来，生产了成套的焊接工艺装备和焊接平来看，我国近年来，生产了成套的焊接工艺装备和焊接 生产线，也有的厂家从国外引进了自动化水平较高的焊接生产线，也有的厂家从国外引进了自动化水平较高的焊接 辅助装置，焊接质量和生产效率有了很大提高。辅助装置，焊接质量和生产效率有了很大提高。 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第31页/共39页 计算机控制系统在焊接生产工艺的应用，在国外已经比计算机控制系统在焊接生产工艺的应用，在国外已经比

23、较普遍，除用于焊接工艺参数的控制之外，还可用于整条较普遍，除用于焊接工艺参数的控制之外，还可用于整条 生产线、焊机的群控。它还可以根据材料厚度自动选择并生产线、焊机的群控。它还可以根据材料厚度自动选择并 预置焊接工艺参数，对焊接过程实现自适应控制、最佳控预置焊接工艺参数，对焊接过程实现自适应控制、最佳控 制以及智能控制等。制以及智能控制等。 从焊接装备上讲，具有智能的焊接机器人，特别是具有从焊接装备上讲，具有智能的焊接机器人，特别是具有 自动路径规划，自动校正轨迹，自动控制熔深的机器人以自动路径规划，自动校正轨迹，自动控制熔深的机器人以 及特殊用途的焊接专用装备是近期重点发展方向。及特殊用途的

24、焊接专用装备是近期重点发展方向。 从焊接工艺上讲，优质、高效、低成本以及绿色、节能从焊接工艺上讲，优质、高效、低成本以及绿色、节能 的焊接工艺，如复合热源焊接，是未来发展的重要方向。的焊接工艺，如复合热源焊接，是未来发展的重要方向。 Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第32页/共39页 1952年，哈尔滨工业大学从年，哈尔滨工业大学从50年入学的研究生中挑选了年入学的研究生中挑选了6名研名研 究生进入第一届焊接师资研究班学习，成为第一届焊接师资究生进入第一届焊接师资研究班学习，成为第一届焊接师资 研究班学员。研究班学员。 1953年年9月哈尔滨工业大学又举办了第二届焊接师

25、资研究班月哈尔滨工业大学又举办了第二届焊接师资研究班; 1958年年9月至月至1959年年2月哈工大又聘请了捷克布拉格工业大学月哈工大又聘请了捷克布拉格工业大学 教授教授F 法尔杜斯通讯院士来哈尔滨开办焊接结构讲学班，全法尔杜斯通讯院士来哈尔滨开办焊接结构讲学班，全 国各校国各校30多位教师来哈尔滨进修。多位教师来哈尔滨进修。 50年代，国外专家培养的研究生和本科生都陆续到高等院校年代，国外专家培养的研究生和本科生都陆续到高等院校 和科研院所，进行焊接教学和科研工作。大多数人都在我国和科研院所，进行焊接教学和科研工作。大多数人都在我国 的焊接教育和研究岗位上辛勤耕耘了四、五十年成为我国焊的焊接

26、教育和研究岗位上辛勤耕耘了四、五十年成为我国焊 接界著名的学者和教授，为我国焊接事业的发展做出了重大接界著名的学者和教授，为我国焊接事业的发展做出了重大 贡献。贡献。 5 焊接专业的基本介绍 焊接专业的发展：焊接专业的发展： Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第33页/共39页 1952年年: 哈工大于成立焊接教研室，同年从哈工大于成立焊接教研室，同年从1950年入学的本年入学的本 科生中抽调两个班入焊接专业学习，开始焊接专业本科生的培科生中抽调两个班入焊接专业学习，开始焊接专业本科生的培 养工作养工作, 第一批焊接专业本科生于第一批焊接专业本科生于1956年毕业。年毕业

27、。 天津大学创建焊接教研室，培养焊接专业大专生天津大学创建焊接教研室，培养焊接专业大专生, 1955年培养焊接专业本科生。年培养焊接专业本科生。 1955年年: 清华大学成立焊接教研室，招收焊接专业本科生。清华大学成立焊接教研室，招收焊接专业本科生。 上海交通大学、西安交通大学成立焊接教研室，同上海交通大学、西安交通大学成立焊接教研室，同 年招收焊接专业本科生。年招收焊接专业本科生。 1956年年: 西北工业大学成立焊接教研室，招收焊接专业本科生西北工业大学成立焊接教研室，招收焊接专业本科生 。 1958年年: 山东工业大学成立焊接教研室，培养焊接专业本科生山东工业大学成立焊接教研室，培养焊接专业本科生 。 1959年年: 大连铁道学院成立焊接教研室，招收焊接专业本科生大连铁道学院成立焊接教研室，招收焊接专业本科生 。 5 焊接专业的基本介绍 焊接专业的发展：焊接专业的发展： Part IPart I 焊接的基本概念焊接的基本概念 第34页/共39页 19601960年年: : 吉林工业大学成立焊接教研室，招收焊接专吉林工业大学成立焊接教研室，招收焊接专 业本科生。业本科生。 至七十年代后期恢复高考时，我国设立焊接专业的高至七十年代后期恢复高考时，我国设立焊接专业的高 等学校有等学校有1717所。所。 19881988年，我国设有焊接专业的学校有年，我国设有焊接专