第四章第5678节

1、4.4 4.4 压压 焊焊主要内容：主要内容：u 电阻点焊电阻点焊u 电阻缝焊电阻缝焊u 电阻对焊电阻对焊u 闪光对焊闪光对焊u 摩擦焊摩擦焊 4.4 4.4 压压 焊焊 指在加热或不加热状态下对焊件指在加热或不加热状态下对焊件加压加压，使其产生，使其产生塑塑性变形性变形，并通过再结晶和扩散等作用，使两个分离表，并通过再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的面的原子原子达到形成达到形成金属键而连接金属键而连接的焊接方法。的焊接方法。u常用方法常用方法电阻焊电阻焊摩擦焊摩擦焊点点 焊焊凸凸 焊焊缝缝 焊焊对对 焊焊 利用利用电流电流通过焊件接触面及邻近区域产生的通过焊件接触面及邻近区域产生的电阻热电

2、阻热，把，把焊件焊件加热到塑性或局部熔化状态加热到塑性或局部熔化状态，再在，再在电极压力电极压力作用下形作用下形成接头的一种焊接方法。主要有成接头的一种焊接方法。主要有点焊、凸焊、缝焊、对焊点焊、凸焊、缝焊、对焊。点焊和对焊焊接区等效电路图点焊和对焊焊接区等效电路图R-焊接区总电阻焊接区总电阻 Rc-焊件间接触电阻；焊件间接触电阻；Rew-电极与焊件间接触电阻；电极与焊件间接触电阻； Rw-焊接内部电阻焊接内部电阻 4.4.1 4.4.1 电阻焊电阻焊 1. 点点 焊焊 将将焊件焊件装配成装配成搭接接头搭接接头，并被，并被压紧在两电极之间压紧在两电极之间，利用，利用电阻热电阻热熔化母材金属熔化

3、母材金属，冷却后形成，冷却后形成焊点焊点的电阻焊连接方法。的电阻焊连接方法。 电阻点焊原理图电阻点焊原理图1 1阻焊变压器；阻焊变压器；2 2电极；电极；3 3焊件；焊件；4 4熔核熔核u接头形成过程接头形成过程 焊件焊件3压紧在电极压紧在电极2之间，施之间，施加电极压力后，阻焊变压器加电极压力后，阻焊变压器1向焊向焊接区通过焊接电流加热，在焊件接区通过焊接电流加热，在焊件接触处形成熔核接触处形成熔核4；停止加热，熔；停止加热，熔核结晶，获得牢固的金属键合。核结晶，获得牢固的金属键合。同时，液态熔核周围的高温固态同时，液态熔核周围的高温固态金属，在电极压力作用下产生塑金属，在电极压力作用下产生

4、塑性变形和强烈再结晶的塑性环。性变形和强烈再结晶的塑性环。该塑性环先于熔核形成且伴随熔该塑性环先于熔核形成且伴随熔核一起长大，将熔核与大气隔离，核一起长大，将熔核与大气隔离，保护液态金属，并防止飞溅。保护液态金属，并防止飞溅。 点焊点焊u 影响点焊质量的因素影响点焊质量的因素工艺参数：焊接电流、电极压力和通电时间等；工艺参数：焊接电流、电极压力和通电时间等；焊件导电、导热和高温塑性等；焊件导电、导热和高温塑性等； 焊件表面状态。焊前必须仔细清理氧化膜及油污；焊件表面状态。焊前必须仔细清理氧化膜及油污；焊点间距。由于部分电流可能流经已焊好的焊点，使焊点间距。由于部分电流可能流经已焊好的焊点，使焊

5、接处电流减小，这种现象称为焊接处电流减小，这种现象称为分流分流。为减少分流的。为减少分流的影响，焊点间距不应太小。影响，焊点间距不应太小。 (a)电流过小电流过小 (b)电流合适电流合适 (c)电流过大电流过大焊接电流对点焊质量的影响焊接电流对点焊质量的影响u 应用应用：适于制造可采用搭接接头、适于制造可采用搭接接头、不要求不要求气密性气密性、厚度一般小于、厚度一般小于3mm的冲压、的冲压、轧制的薄板构件。轧制的薄板构件。 u点焊接头的设计点焊接头的设计 电阻点焊接头形式电阻点焊接头形式接头形式接头形式：搭接接头和折边接头。：搭接接头和折边接头。 接头设计时，应考虑电极的可接头设计时，应考虑电

6、极的可达性、边距、点距、搭接量、装达性、边距、点距、搭接量、装配间隙等因素。配间隙等因素。 广泛用于广泛用于汽车、金属车厢复合板、家具汽车、金属车厢复合板、家具等低碳钢产品的焊接。等低碳钢产品的焊接。 在航空航天工业中，多用于连接飞机、喷气发动机、导弹、火箭在航空航天工业中，多用于连接飞机、喷气发动机、导弹、火箭等，由等，由合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金等材料制成的部件。等材料制成的部件。 2. 凸凸 焊焊 凸焊是点焊的一种变形，是在工件的贴合面上预先加工出一凸焊是点焊的一种变形，是在工件的贴合面上预先加工出一个或多个突起点，使其与另一工件表面相接触并通电加热，然

7、后个或多个突起点，使其与另一工件表面相接触并通电加热，然后压塌，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。压塌，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。 u应用应用： 主要用于焊接低碳钢和低合主要用于焊接低碳钢和低合金钢冲压件的连接。板件凸焊金钢冲压件的连接。板件凸焊最适宜的厚度为最适宜的厚度为0.50.54.0mm4.0mm，小于小于0.25mm0.25mm时宜采用点焊。时宜采用点焊。 图示：图示：线材交叉凸焊、管子凸焊。线材交叉凸焊、管子凸焊。 u凸点的作用凸点的作用：将电流和压力局限在工件的特定位置上，其形：将电流和压力局限在工件的特定位置上，其形状多采用圆球形和圆锥形两种。状多采用圆球形和圆锥形两种

8、。 圆球形圆球形 圆锥形圆锥形线材线材管子管子3. 缝缝 焊焊( seam welding ) 也是点焊的一种演变，是用也是点焊的一种演变，是用一对滚轮电极一对滚轮电极代替点焊的圆柱形电极，代替点焊的圆柱形电极，将焊件被装配成将焊件被装配成搭接或对接接头搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间，并置于两滚轮电极之间，滚轮电极滚轮电极加压并转动加压并转动，连续或断续，连续或断续送送电，形成一个个电，形成一个个熔核相互搭叠熔核相互搭叠的的密封焊密封焊缝缝的电阻焊连接方法。的电阻焊连接方法。缝焊示意图缝焊示意图主要用于要求密封性或普通非密封主要用于要求密封性或普通非密封性的板金件连接接头性的板金件连接接头

9、 u特点及应用特点及应用：缝焊缝焊4. 对对 焊焊( butt resistance welding ) 对焊是利用对焊是利用电阻热电阻热将两焊件沿整个将两焊件沿整个端面同时焊接起来端面同时焊接起来的的电阻焊方法。生产率高，易于实现自动化，应用广泛。电阻焊方法。生产率高，易于实现自动化，应用广泛。 分类：电阻对焊和闪光对焊两大类。分类：电阻对焊和闪光对焊两大类。 对焊应用实例对焊应用实例a) 钢轨钢轨 b) 管道管道 c) 汽车轮辋汽车轮辋 d) 链环链环 e) 万向轴壳万向轴壳f )汽车排气阀（异种金属）汽车排气阀（异种金属） g) 钻头钻头u电阻对焊电阻对焊原理原理： （示意图）（示意图）

10、 将两工件将两工件端面始终压紧端面始终压紧，利用电阻，利用电阻热热加热至塑性状态加热至塑性状态，然后迅速施加，然后迅速施加顶锻顶锻压力压力( 或不加顶锻压力，只保持焊接压或不加顶锻压力，只保持焊接压力力 )完成焊接过程。完成焊接过程。 电阻对焊电阻对焊 u闪光对焊闪光对焊（示意图）（示意图）原理原理：把两工件夹在通电的夹具内，保持把两工件夹在通电的夹具内，保持工件端面工件端面轻微接触轻微接触，达到击穿电压后，达到击穿电压后发发生闪光或电弧生闪光或电弧，并与产生的，并与产生的电阻热电阻热一起一起使对接端部加热到使对接端部加热到熔点熔点。当对接两端达。当对接两端达到适当的温度时，采用足够大的到适当

11、的温度时，采用足够大的顶锻力顶锻力，迅速使迅速使塑性金属塑性金属连同未被闪光喷出的连同未被闪光喷出的氧氧化物和杂质化物和杂质一起从接头中一起从接头中被挤出被挤出，并使，并使工件实现连接。工件实现连接。 主要主要用于用于各种材料重要工件的焊接各种材料重要工件的焊接如钢轨、锚链、管子等如钢轨、锚链、管子等。因接头中夹杂因接头中夹杂少，无过热区和铸态组织，力学性能好。少，无过热区和铸态组织，力学性能好。 闪光对焊时，两工件对接面的几何形闪光对焊时，两工件对接面的几何形状和尺寸应基本一致状和尺寸应基本一致 。（教材图）。（教材图） 4.4.2 4.4.2 摩擦焊摩擦焊 是在压力作用下，利用是在压力作用

12、下，利用焊件相对摩擦焊件相对摩擦运动产生的运动产生的热量热量，使待焊工件，使待焊工件摩擦界面及其附近的温度升高，从而使摩擦界面及其附近的温度升高，从而使材料的变形抗力降低，塑性提高材料的变形抗力降低，塑性提高，并随着顶锻力的作用并随着顶锻力的作用界面氧化膜破碎界面氧化膜破碎，材料发生塑性流变，通过界面的，材料发生塑性流变，通过界面的原子扩散和再结晶原子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。而实现焊接的固态焊接方法。 u特点及应用特点及应用 焊接质量好。接头中杂质少，组织致密，不易产生气孔、夹渣焊接质量好。接头中杂质少，组织致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，接头强度、塑性、韧性都很高，质量稳定，废

13、品率低。等缺陷，接头强度、塑性、韧性都很高，质量稳定，废品率低。生产效率高。摩擦焊完成一个焊缝的总循环时间一般在生产效率高。摩擦焊完成一个焊缝的总循环时间一般在30秒以秒以内，每小时可生产几百甚至上千件。内，每小时可生产几百甚至上千件。适于异种金属焊接，应用广泛。适于异种金属焊接，应用广泛。缺点缺点：焊件形状、尺寸受到限制，目前仅限于焊接圆截面的棒：焊件形状、尺寸受到限制，目前仅限于焊接圆截面的棒料和管孔或将棒、管焊到平板上。料和管孔或将棒、管焊到平板上。 摩擦焊机价格贵，只适于批量生产摩擦焊机价格贵，只适于批量生产 。 摩擦焊摩擦焊 是利用是利用熔点熔点比焊件比焊件低的钎料低的钎料作填充金属

14、，适当加热后，作填充金属，适当加热后，钎料熔化钎料熔化而将处于而将处于固态的焊件固态的焊件连接起来的焊接方法。连接起来的焊接方法。1 1硬钎焊硬钎焊 钎料钎料熔点为熔点为450以下以下，接头强度较低（，接头强度较低（200MPa)，属于这类的钎料有属于这类的钎料有铜基、银基和镍基铜基、银基和镍基等。等。2 2软钎焊软钎焊 4.5 4.5 钎钎 焊焊 3. 钎剂的作用钎剂的作用 (1) 清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质，清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质，改善钎料流入间隙的性能（即润湿性）改善钎料流入间隙的性能（即润湿性）; (2) 保护钎料及焊件不被氧化。保护钎料及焊件不被氧化。软钎焊软钎焊

15、常用的钎剂：松香、氯化锌溶液。常用的钎剂：松香、氯化锌溶液。 硬钎焊硬钎焊的钎剂种类较多，主要由的钎剂种类较多，主要由硼砂、硼硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等组成酸、氟化物、氯化物等组成，应根据钎料种，应根据钎料种类选择使用。类选择使用。12钎接材料钎接材料：钎料和：钎料和钎剂钎剂接头形式接头形式：板料搭接、套件镶接等，图示。：板料搭接、套件镶接等，图示。4. 钎焊接头及加热方式钎焊接头及加热方式加热方式加热方式：火焰加热、电阻加热、感应加热、炉内加热、火焰加热、电阻加热、感应加热、炉内加热、盐浴加热和烙铁加热。盐浴加热和烙铁加热。 装配间隙要适当，装配间隙要适当，间隙过大过小都会使接间隙过大过小

16、都会使接头强度降低。适宜的接头强度降低。适宜的接头间隙一般为头间隙一般为 0.020.4 mm 。 焊接前应清除焊件焊接前应清除焊件表面的污物和氧化膜。表面的污物和氧化膜。 5. 5. 钎焊特点及应用钎焊特点及应用 1）钎料熔化，母材不熔化；）钎料熔化，母材不熔化； 2）工件加热温度较低，接头组织、性能变化小，）工件加热温度较低，接头组织、性能变化小，焊件变形小，接头光滑平整，焊件尺寸精确；焊件变形小，接头光滑平整，焊件尺寸精确； 3）可焊接异种金属，焊件厚度不受限制；）可焊接异种金属，焊件厚度不受限制； 4）生产率高，可整体加热，一次焊成整个结构的）生产率高，可整体加热，一次焊成整个结构的全

17、部焊缝，易于实现机械化自动化。全部焊缝，易于实现机械化自动化。 5）钎焊设备简单，生产投资费用少。）钎焊设备简单，生产投资费用少。 应用应用：主要用于焊接精密、微型、复杂、多焊缝、异：主要用于焊接精密、微型、复杂、多焊缝、异种材料的焊件。种材料的焊件。不适于钢结构件、重载动载零不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。件的焊接。 4.6 4.6 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接1.低碳钢低碳钢：WC0.25%， CE0.4，焊接性优良焊接性优良。采用。采用 任何一种焊接方法都可以。刚性大的结构应预热。任何一种焊接方法都可以。刚性大的结构应预热。2.中碳钢中碳钢：WC0.250.6%，焊接性中等焊

18、接性中等，焊缝易产，焊缝易产生热裂纹，热影响区易产生淬火组织甚至冷裂。生热裂纹，热影响区易产生淬火组织甚至冷裂。常采用焊条电弧焊和气焊，须预热。常采用焊条电弧焊和气焊，须预热。3.高碳钢高碳钢： WC0.6%，焊接性差焊接性差，一般只是对其进行补，一般只是对其进行补焊，应预热。焊，应预热。4.低合金结构钢低合金结构钢：强度级别低的焊接性好，强度级别较高强度级别低的焊接性好，强度级别较高的焊接性较差。常用焊条电弧焊和埋弧焊。的焊接性较差。常用焊条电弧焊和埋弧焊。5.5.铸铁铸铁：焊接性差焊接性差。不宜作焊接结构材料，只进行修复性。不宜作焊接结构材料，只进行修复性补焊。采用预热到补焊。采用预热到4

19、000C以上热焊或冷焊，防止白以上热焊或冷焊，防止白口产生。焊接方法可采用焊条电弧焊和气焊。口产生。焊接方法可采用焊条电弧焊和气焊。7.7.铜及铜合金铜及铜合金：焊接性比低碳钢差得多。可用氩弧焊、：焊接性比低碳钢差得多。可用氩弧焊、气焊、碳弧焊、钎焊等焊接方法。气焊、碳弧焊、钎焊等焊接方法。6.6.奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢：焊接性良好焊接性良好。可采用焊条电弧焊、埋。可采用焊条电弧焊、埋弧自动焊和氩弧焊。弧自动焊和氩弧焊。8.8.铝及铝合金铝及铝合金 焊接特点如下：焊接特点如下： 1）极易氧化，应清除氧化物，采用氩气保护；）极易氧化，应清除氧化物，采用氩气保护； 2）容易产生热裂纹，易形成气孔

20、）容易产生热裂纹，易形成气孔； 常采用常采用氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊、点焊氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊、点焊。4.7 4.7 焊接结构设计焊接结构设计 4.7 4.7 焊接结构设计焊接结构设计 设计的主要内容设计的主要内容：u 合理选择焊接结构材料合理选择焊接结构材料u 焊接材料和焊接方法的选择焊接材料和焊接方法的选择u 合理布置焊缝合理布置焊缝u 正确设计焊接接头正确设计焊接接头选择原则选择原则：尽量选用焊接性能好的材料尽量选用焊接性能好的材料 1）WC0.25%的低碳钢，或的低碳钢，或CE0.4%的低合金钢。的低合金钢。淬硬倾向很小，塑性好，焊接工艺简单。淬硬倾向很小，塑性好，焊接工艺

21、简单。 2）尽量选用镇静钢。含气量低，特别是含）尽量选用镇静钢。含气量低，特别是含H2、O2量量低，可防止气孔和裂纹等缺陷。低，可防止气孔和裂纹等缺陷。3）异种金属焊接时，焊缝应与强度低的金属材料等）异种金属焊接时，焊缝应与强度低的金属材料等强度，而工艺应按高强度金属设计。强度，而工艺应按高强度金属设计。4）优先选用型材。尽量采）优先选用型材。尽量采用工字钢、槽钢、角钢用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材，以简化和钢管等型材，以简化工艺过程。工艺过程。不合理不合理 合理合理u 焊接结构材料的选择焊接结构材料的选择u焊接方法的选择焊接方法的选择1.单件、小批量生产钢结构件单件、小批量生产钢结构件 1

22、）板厚在）板厚在310 mm, 强度较低，且焊缝较短，应选用手弧焊。强度较低，且焊缝较短，应选用手弧焊。 2）板厚在）板厚在10 mm以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用埋弧焊。以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用埋弧焊。 3）板厚小于）板厚小于3 mm，焊缝较短，应选用，焊缝较短，应选用CO2焊。焊。2.大批量生产钢结构件大批量生产钢结构件 1）板厚）板厚10 mm，为长直焊缝或环焊缝，应选用埋弧焊或电渣焊。，为长直焊缝或环焊缝，应选用埋弧焊或电渣焊。3.生产不锈钢、铝合金和铜合金的结构件生产不锈钢、铝合金和铜合金的结构件 板厚板厚 3mm，应选用脉冲钨极和钨极氩弧焊。，应选用脉冲钨极和钨极

23、氩弧焊。 板厚板厚=310 mm，为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩弧，为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩弧 或等离子弧自动焊。或等离子弧自动焊。u焊缝的布置焊缝的布置1.1.焊缝位置应尽量对称，焊缝位置应尽量对称，使各条焊缝产生的变使各条焊缝产生的变形相互抵消。形相互抵消。 2. 尽量避免焊缝的密集尽量避免焊缝的密集和交叉和交叉 。u焊缝的布置焊缝的布置3.3.焊缝转角处应平缓过渡，避免应力集中。焊缝转角处应平缓过渡，避免应力集中。 4.4.焊缝应避开拉应力最大的位置。焊缝应避开拉应力最大的位置。 u焊缝的布置焊缝的布置5.5.焊缝布置应考虑焊接及其它工序的方便和安全。焊缝布置应考虑焊接及其

24、它工序的方便和安全。 （1 1）焊缝应布置在便于焊接和检验的部位。）焊缝应布置在便于焊接和检验的部位。 （2 2）应考虑不同焊接方法的适应性。）应考虑不同焊接方法的适应性。 （a）适于手弧焊）适于手弧焊 （b）适于埋弧自动焊）适于埋弧自动焊（3 3）对点焊和缝焊，应考虑电极的安放。）对点焊和缝焊，应考虑电极的安放。 （4 4）焊缝设计应远离加工表面。）焊缝设计应远离加工表面。不合理不合理合理合理u焊接接头设计焊接接头设计基本型式：对接、搭接、角接、基本型式：对接、搭接、角接、T型接头。型接头。T形接头形接头 十字接头十字接头 角接接头角接接头 卷边接头卷边接头1. 接头型式尽量选用对接接头。接

25、头型式尽量选用对接接头。 角接接头、角接接头、T T型接头和搭接接头都容易产生焊接缺型接头和搭接接头都容易产生焊接缺陷，应力集中也比较严重；对接接头容易保证焊接质量，陷，应力集中也比较严重；对接接头容易保证焊接质量，应力集中较小，静载和疲劳强度都比较高，应力集中较小，静载和疲劳强度都比较高， （a）不好）不好 （b）环形槽结构）环形槽结构 （c）直边结构）直边结构 （d）最好）最好图图 4-58 压力容器封头的结构形式压力容器封头的结构形式2. 接头的坡口形式接头的坡口形式 在对接接头中，板厚小于在对接接头中，板厚小于6 mm6 mm时一般不开坡口；某时一般不开坡口；某些重要结构，板厚些重要结

26、构，板厚3 mm3 mm时就要开坡口。时就要开坡口。 根部的钝边是为了防止烧穿；根部间隙是为了保证焊透。根部的钝边是为了防止烧穿；根部间隙是为了保证焊透。 一般，在保证焊透且不产生焊接缺陷的前提下，坡一般，在保证焊透且不产生焊接缺陷的前提下，坡口横截面积应该尽量减小。口横截面积应该尽量减小。 3.3.接头表面应尽量平滑。接头表面应尽量平滑。 焊缝余高应尽量小些。焊缝余高应尽量小些。4.4.不等厚构件的对接接头设计不等厚构件的对接接头设计 应在厚板上做出斜边，应在厚板上做出斜边，使接头平滑过渡，以减小应使接头平滑过渡，以减小应力集中。力集中。 在受力大的结构中，为在受力大的结构中，为避免产生附加弯曲应力，还避免产生附加弯曲应力