材料成型之焊接成形课件

材料成形技术基础材料成形技术基础1第三章金属焊接成形工艺一、焊接：通过加热或加压或者两者并用，并且用或不用填充材料，使金属材料达到原子结合的一种成形方法。二、分类

熔焊：

气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊电子束焊、激光焊等压力焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等钎焊：软钎焊、硬钎焊三、特点1.焊接结构重量轻，节省金属材料。第三章金属焊接成形工艺一、焊接：通过加热或加压或23.接头具有良好的力学性能和密封性4.维修不便（焊接结构不可拆卸）机器制造、造船工业、建筑工程、电力设备生产、航空及航天工业等应用十分广泛。5.焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷四、应用：2.可化大为小、以小拼大第一节

金属焊接成形理论基础一、熔焊冶金过程(一)、焊接电弧1.电弧及形成条件3.接头具有良好的力学性能和密封性4.维修不便（焊接结构不可3两极间的气体处于电离状态(3)引弧过程：

一种强烈而持久的气体放电现象(1)电弧：(2)形成条件两电极间具有一定的电压焊条工件焊接电弧+-d接触电阻:R短路电流:I电阻热：Q=I2RtE=V/dd

焊接电弧的稳定燃烧—就是带电粒子产生、运动、复合、燃烧的动态平衡过程。热电离碰撞电离两极间的气体处于电离状态(3)引弧过程：一种强烈而持久的气42.电弧特点：电压低(20～30V)，电流大(几十～几千A)温度高(5000K以上)，3.电弧组成

阴极区：发射电子，温度约2400K

热量36%温度高于阴极区，约2600K，热量43%

温度达6000～8000K热量21%阳极区：弧柱区：4.弧焊电源：交流、直流、脉冲、逆变能量密度大、移动性好2.电弧特点：电压低(20～30V)，电流大(几十～几千A)55.两极接法(直流焊机)工件—正极；焊条—负极工件—负极；焊条—正极直流正接：适合焊接厚大工件、酸性焊条直流反接：适合焊接薄小工件、碱性低氢焊条、易氧化的有色金属(二)焊接冶金过程

1.特点①冶金温度高，相界大，反应速度快2000k—使金属元素强烈蒸发、烧损。液态金属会发生强烈氧化、氮化反应—夹渣氢原子易溶入液态金属中—形成氢脆。5.两极接法(直流焊机)工件—正极；焊条—负极工件—负极；6各种化学反应难以达到平衡状态，化学成分不够均匀，易产生气孔和夹杂等缺陷。②熔池小(约2～3cm3)，冷却快(液态时间10s左右)。2.工艺措施对熔化金属进行机械保护气体保护熔渣保护气-渣联合保护清理坡口及两侧的锈、水、油污烘干焊条，去除水分(1)减少有害元素进入熔池各种化学反应难以达到平衡状态，②熔池小(约2～3cm3)，冷7(2)对熔池进行冶金处理焊接材料中加入一定量的脱氧剂—锰铁和硅铁加入一定量的合金元素补偿烧损(三)焊接接头的组织与性能接头组成：焊接热影响区1.焊缝金属由母材和焊条（丝）熔化形成的熔池冷却结晶而成的组织：铸态柱状晶组织性能：力学性能不低于母材。焊缝金属、熔合区、1—焊缝区（熔化区）2—熔合区（半熔化区）3—热影响区4—母材(2)对熔池进行冶金处理焊接材料中加入一定量的脱氧剂—锰铁和82.熔合区：加热温度：组织：强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断发源地焊缝与热影响区的过渡区。部分铸态组织

+部分过热组织T液～T固，宽度0.1～1mm。性能：3.焊接热影响区：

焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。2.熔合区：加热温度：组织：强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局9(1)过热区T固～1100℃，宽度约1～3mm粗大过热组织(奥氏体晶粒严重长大)加热温度：组织：性能：塑性和韧度明显下降。是裂纹的发源地。

(2)正火区：加热温度：1100℃～Ac3，宽度约1.2～4.0mm。组织：均匀而细小的F+P性能：力学性能优于母材。(3)部分相变区(也称部分正火区)加热温度：Ac3～Ac1之间组织：细小的(F+P)+原始组织性能：晶粒大小不均匀，力学性能较差(较母材稍差)。(4)再结晶区加热温度:Ac1～450℃之间塑性有所增加。小结：力学性能最差的区域:熔合区和过热区(1)过热区T固～1100℃，粗大过热组织(奥氏加热温度：10(四)改善焊接接头组织和性能的主要措施：

1.选用低C、P、S的钢材作为焊接结构材料2.热影响区冷却速度恰当3.采用多层焊后层对前层有回火作用4.焊后热处理退火或正火处理可以细化晶粒，改善焊接接头的力学性能二、焊接应力与变形1.原因：在焊接过程中对焊件进行的不均匀加热和冷却。2.机理3.焊接应力分布规律：同铸造热应力(一)焊接应力产生的原因(四)改善焊接接头组织和性能的主要措施：1.选用低C、P、114.变形方向：同铸造应力变形方向1)收缩变形2)角变形3)弯曲变形4)扭曲变形5)波浪形变形焊缝的纵向（沿焊缝长度方向）和横向（沿焊缝宽度方向）收缩引起

焊缝横截面形状上下不对称，焊缝横向收缩不均引起

T形梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲

薄板焊接时，焊接应力使薄板局部失稳而引起5.焊接变形的基本形式

6.焊接应力和变形危害：①造成焊件的尺寸、形状变化；②矫正变形会使性能降低，成本增加；③焊接应力会降低承载能力；④引起焊接裂纹；⑤应力衰减会产生变形。4.变形方向：同铸造应力变形方向1)收缩变形2)角变形3)弯12(二)减小和预防焊接应力和变形的工艺措施1.尽可能减少不必要的焊缝3.合理地选择焊缝的尺寸和形式

4.焊前预热

2.合理安排焊缝位置焊缝数量多，焊件所受的热量相应多，变形大合理焊缝对称分布，收缩变形可相互抵消，焊件整体不会产生挠曲变形不合理预热温度：400℃以下

(二)减小和预防焊接应力和变形的工艺措施1.尽可能减少不必要135.选择合理的焊接顺序

(1)尽量使焊缝自由收缩⑵采用分散对称焊工艺ⅡⅠⅢ②（Ⅰ—Ⅲ）①（Ⅰ—Ⅱ）（Ⅱ—Ⅲ）—ⅢⅡⅠⅢ1212341—4—3—212341—2—3—4对称焊可使对称于截面中性轴的两侧焊缝的收缩能够互相抵消或减弱，以减小焊接变形。长焊缝尽可能采用分段退焊或跳焊工艺6.采用小电流，快速焊分散焊加热时间短、温度低且分布均匀，可减小焊接应力和变形分段退焊使温度分布均匀，能减小焊接变形7.加热减应区8.散热法

对厚大焊件采用多层多道焊9.锤击或碾压焊缝5.选择合理的焊接顺序(1)尽量使焊缝自由收缩⑵采用分散对1410.焊后拉伸或振动工件11.焊后去应力退火12.预先反变形13.刚性固定法(三)矫正焊接变形的措施

1.机械矫正法

适用于塑性较好、厚度不大的焊件。2.火焰加热矫正法用于低碳钢和低淬硬倾向的低合金钢矫正工艺：以点状、线状和三角形加热变形伸长部分加热温度为600℃～800℃动画

会产生较大焊接应力。只用于塑性较好的低碳钢结构10.焊后拉伸或振动工件11.焊后去应力退火12.预先反变形15三、焊接质量检验(一)常见焊接缺陷表3-2

影响美观，减小有效承载面积，造成应力集中危害：常见缺陷：咬边、焊瘤、未焊透、气孔、裂纹、夹渣(二)焊接质量检验过程1.焊前检验2.生产过程中的检验3.成品检验主要是外观检验三、焊接质量检验(一)常见焊接缺陷表3-2影响美观，减小有16

(三)焊接质量检验方法破坏性非破坏性用于科研和新产品试造外观检验

肉眼或用低倍数放大镜检查磁粉检验

用于检验磁性焊件材料

着色检验

检验磁性、非磁性材料

超声波探伤射线探伤致密性检验水压试验用于高压容器、管道气压试验用于低压容器、管道

煤油试验用于不受压的焊逢(三)焊接质量检验方法破坏性非破坏性用于科研和新产品试造17四、金属的焊接性1.焊接性:

在一定的焊接工艺条件(焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式)下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能。焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性。(一)焊接性的概念工艺焊接性使用性能2.影响焊接性的因素(1)焊接方法(2)焊接材料(3)焊件化学成分(4)工艺参数四、金属的焊接性1.焊接性:在一定的焊接工艺条件(焊接方法18(二)钢的焊接性评定方法1.碳当量法

C—

影响最显著—基本元素—折合成碳的相当含量对焊接性的影响其它元素CE<0.4%CE=0.4%~0.6%CE>0.6%焊接性能良好焊接性能较差

焊前预热，焊后缓冷焊接性能很差焊前必须预热，焊后要适当热处理一般不用于生产焊接结构。

(二)钢的焊接性评定方法1.碳当量法C—影响最显著—192.冷裂纹敏感系数法Pc考虑了合金元素的含量、板厚及氢含量预热温度T=1440Pc-392℃式中h—板厚，mm；H—焊缝金属扩散氢含量(ml/100g)Pc越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。2.冷裂纹敏感系数法Pc考虑了合金元素的含量、板厚及氢含量20第二节金属焊接成形工艺方法一、熔焊1.工艺过程(一)手工电弧焊也称为焊条电弧焊引弧形成熔池形成焊缝2.特点与应用(1)设备简单，应用灵活方便(2)焊条系列完整，可焊接大多数常用金属。(3)劳动条件差，强度大(4)焊接厚度一般在3～20mm生产率较低，质量不稳定(5)不适合焊接一些活泼金属、难熔金属及低熔点金属动画

第二节金属焊接成形工艺方法一、熔焊1.工艺过程(一)手工21(二)埋弧焊电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。焊接电源控制箱焊接小车焊接热源：电弧热1.埋弧自动焊设备及焊接过程溶池保护：焊剂(气、渣)2.埋弧自动焊工艺⑴坡口间隙均匀一致，高低平整。⑵单面焊：﹤14mm双面焊：﹤28mm不开坡口，一次焊成动画

(二)埋弧焊电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。焊接电源控制箱22⑶坡口形式：V、X形⑷单面焊时，应采用反面衬垫。

⑸要有引弧板和熄弧板防止烧穿、保证焊缝反面成形防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂等缺陷进入工件焊缝之中电弧引燃位置向旋转反方向偏离焊件中心线一定距离e=20～40mm(6)大型环焊缝：⑶坡口形式：V、X形⑷单面焊时，应采用反面衬垫。233.特点与手工电弧焊相比(1)生产率高(手弧焊的5～20倍）(2)焊接质量好且稳定(3)劳动条件好4.应用适于钢、Ni基合金、Cu合金等。不能焊Al、Ti等活泼金属及合金（焊剂为MnO、SiO2）适用于批量生产钢板厚度6～60mm的水平长直焊缝和直径250mm以上的环形焊缝（焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）（无弧光、飞溅，劳动强度低）

3.特点与手工电弧焊相比(1)生产率高(手弧焊的5～20倍）24(三)气体保护焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊1.CO2气体保护焊(1)工艺过程焊接热源：电弧热保护介质：CO2(2)特点①成本低(为手工电弧焊和埋弧焊的40％～50％)CO2作为保护气体，焊丝作电极②焊接时操作性能好明弧焊，适于全位置焊接(三)气体保护焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电25③焊接质量较好接头的抗裂性好；焊件变形小

④生产率高(比手工电弧焊提高1～4倍)⑤氧化严重⑥飞溅严重，焊缝成形差；烟雾大，弧光强；容易产生CO气孔。(3)工艺措施①焊丝中含有Si、Mn元素(脱氧和渗合金)低碳钢用H08MnSiA焊丝，低合金钢用H08Mn2SiA焊丝②采用直流反接直流：保证电弧稳定燃烧(CO2气流对电弧冷却作用较强)反接：减小飞溅(工件温度低)③焊接质量较好接头的抗裂性好；焊件变形小④生产率高(比手工26

(4)应用适合焊接钢板厚度1～30mm低碳钢和低合金结构钢不宜焊接非铁金属和合金钢2.氩弧焊使用高纯度氩气作为保护气体的气体保护焊不熔化极氩弧焊焊接热源：电弧热保护介质：Ar种类熔化极氩弧焊(4)应用适合焊接钢板厚度1～30mm低碳钢和低合金结构钢27②工艺要点a.钢、钛合金和铜合金—直流正接减少W烧损，有利于焊件的熔化b.铝、镁合金—交流电源“阴极破碎”作用c.适用于0.5～6mm的薄板为减少钨极烧损，电流不宜过大(1)不熔化极氩弧焊(W极氩弧焊)①原理：钨棒作电极，焊丝作填充金属(2)熔化极氩弧焊①原理：焊丝作电极并兼作充填金属动画

动画

②工艺要点a.钢、钛合金和铜合金—直流正接减少W烧损，有28②工艺要点a.均采用直流反接(无电极烧损问题)提高了电弧稳定性；对易氧化合金有“阴极破碎”作用b.焊接电流范围增大可焊接中厚板，板厚为8～25mm(3)脉冲氩弧焊

电流为脉冲形式①原理：利用高脉冲电流熔焊件形成焊点，低脉冲电流时焊点凝固，并维持电弧稳定燃烧。a.可降低热输入，避免薄板烧穿，实现单面焊双面成形，并能进行全位置焊接。②工艺要点b.适于焊接0.1～5mm的管材和薄板。②工艺要点a.均采用直流反接(无电极烧损问题)提高了电弧稳定29(4)氩弧焊的特点和应用：

②电弧燃烧稳定，飞溅小。①焊缝金属纯净(Ar保护)，焊缝成形美观，焊接质量优良。③焊接热影响区和变形小④操作性能好(明弧、全位置焊)⑤焊接成本较高(氩气价格高)⑥焊前清理要求严格(氩气无冶金作用)应用：适用于易氧化的有色金属及合金钢材料，如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。(4)氩弧焊的特点和应用：②电弧燃烧稳定，飞溅小。①焊缝金303.药芯焊丝气体保护焊(1)原理：同普通熔化极气体保护焊采用纯CO2或CO2+Ar混合气体作为保护气。采用内部装有焊剂的药芯焊丝，实现气—渣联合保护(2)特点和应用①飞溅少，电弧稳定，焊缝成形美观②生产率比手工电弧焊高3～5倍③可以焊接多种材料④抗气孔能力较强⑤药芯焊丝制造较困难，且易变潮，使用前应在250℃～300℃下烘烤3.药芯焊丝气体保护焊(1)原理：同普通熔化极气体保护焊采用31⑥采用直流反接、半自动焊，可进行全位置焊接。用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢和铸铁等。1.工艺过程

2.分类

根据电极形式(四)电渣焊利用电流通过液态熔渣产生的电阻热进行焊接的一种熔焊方法。焊接热源：电阻热保护介质：液态熔渣(1)丝极电渣焊

焊丝作电极动画

单丝可焊厚度40～60mm横向摆动后可焊60～150mm三丝摆动可焊450mm。⑥采用直流反接、半自动焊，可进行全位置焊接。用于焊接碳钢、低32用于厚度40～450mm的长焊缝、大型焊件的环焊缝

(2)板极电渣焊适用于焊接大断面短焊缝。成本低，生产率高；但电源功率大，焊缝长度≯1.5m3.特点及应用(1)大厚度工件可一次焊成(2)生产率高，成本低(3)焊接质量好(气体和熔渣能充分浮出

)(4)焊缝力学性能较差，焊件需正火热处理(5)不能平焊，不适于厚度＜30mm工件，焊缝不宜过长应用：厚度40～450mm的碳钢、合金钢、不锈钢等材料用金属板作为熔化电极用于厚度40～450mm的长焊缝、大型焊件的环焊缝(2)板33(五)高能焊如等离子弧、电子束、激光束等利用高能量密度的束流作为焊接热源的熔焊方法的总称1.等离子弧焊接与切割一种压缩的、能量更为集中的电弧(1)等离子弧①特点：热量集中，温度高(24000K)，电弧挺度高、冲击力大(流达数倍音速)②等离子弧的产生

三种压缩效应a.机械压缩效应b.热压缩效应c.电磁压缩效应弧柱中气体完全电离，获得等离子弧(五)高能焊如等离子弧、电子束、激光束等利用高能量密度的束流34(2)等离子弧焊

电极：钨极工作气体：氩气①工艺方法穿孔型等离子弧焊微束等离子弧焊a.穿孔型等离子弧焊工艺特点：电流100～300A；无需开坡口，不要留间隙；单面焊双面一次成形；板厚上限为：碳钢7mm，不锈钢10mm。动画

利用电弧压缩效应，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法(2)等离子弧焊电极：钨极工作气体：氩气①工艺方法穿孔型等35电流0.1～30A，焊接厚度为0.025～2.5mm。b.微束等离子弧工艺特点：焊接过程基本与钨极氩弧焊相似等离子弧能量密度大，弧柱温度高，一次熔深大，热影响区小b.可焊超薄焊件最小厚度可达0.025mm电流0.1A时，电弧仍能稳定燃烧，并保持良好的挺直度和方向性，c.设备复杂，气体消耗量大，只适用于室内焊接③应用适用于难熔、易氧化、热敏感性强的材料，如Mo、W、Cr、Ti及其合金、不锈钢等②特点a.生产率高，焊缝质量好，应力变形小电流0.1～30A，焊接厚度为0.025～2.5mm。b.微36(3)等离子弧切割利用等离子弧的高温高速弧流使切口的金属局部熔化以致蒸发，并借助高速气流或水流将熔化的材料吹离基体形成切口的切割方法。特点：工件切口狭窄，边缘光滑平整，变形小等。切割速度快，生产率高，用途：主要用于不锈钢、非铁合金、铸铁等难以用氧乙炔火焰切割的金属材料以及非金属材料的切割。切割厚度可达200mm(3)等离子弧切割利用等离子弧的高温高速弧流使切口的金372.电子束焊利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法(1)电子束焊过程(2)种类①高真空电子束焊工作室与电子枪同在一室，真空度为10-2～10-1Pa适用于难熔、活性、高纯金属及小零件的精密焊接。例：锆、钼、钛、钽、镍、铂、铍动画

2.电子束焊利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中(138②低真空电子束焊工作室与电子枪被分为两个真空室，工作室真空度为10-1～15Pa。适用于较大型的结构件和对氧、氮不太敏感的难熔金属③非真空电子束焊不设真空工作室适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、难熔金属及铜、铝合金等的焊接。(3)特点及应用能量密度为普通电弧的5000～10000倍，热量集中，热影响区小(0.05～0.75mm)，焊缝窄而深(1︰20)，可对精加工后的零件进行焊接。①焊接变形小，可进行装配焊接②低真空电子束焊工作室与电子枪被分为两个真空室，适用于较大型39②焊接质量高真空中焊接，金属不会被氧化、氮化，接头强度高

④焊接设备复杂，成本高，且焊件尺寸受真空室限制⑤激发X射线，焊接辅助时间长，生产率低可焊板厚0.1～300mm；可焊形状复杂件；能焊一般金属材料，也可焊难熔金属(如钛、钼等)、活性金属(除锡、锌等低沸点元素较多的合金外)、复合材料及异种金属构件。应用：适合焊接一些难熔、活性或高纯度金属以及热敏感性强的金属。③焊接适应性强(工艺参数调节范围宽)主要用于焊接原子能、航空航天部门中特殊的材料和结构②焊接质量高真空中焊接，金属不会被氧化、氮化，接头强度高

④403.激光焊利用聚集的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量将焊件熔化，进行焊接的方法(1)激光焊过程

激光单色性好、方向性好，能量密度大。激光器产生激光束，通过聚焦系统聚焦在焊件上，光能转化为热能，使金属熔化形成焊接接头。激光焊有点焊和缝焊两种(2)激光焊的特点及应用①焊接操作灵活

动画

3.激光焊利用聚集的激光束作为能源轰击焊件所产(1)激光焊过41③激光不受电磁场的影响，不产生X射线，无需真空保护(焊接极快，被焊材料不易氧化)，可以用于大型结构的焊接。④可直接焊接绝缘导体；也能焊接物理性能差别较大的异种材料(如金—硅、锗—金、钼—钛等)。广泛用于电子、仪表工业的微型器件焊接

②能量密度大，热影响区、变形小。特别适于光敏材料⑤设备复杂，价格昂贵，能量转化率低(5%～20%)，输出功率较小，焊件厚度受到一定限制，并且对激光束吸收率低的材料和低沸点材料不宜采用。③激光不受电磁场的影响，不产生X射线，④可直接焊接绝缘导体；42(六)堆焊为增大或恢复焊件尺寸或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接特点：①可修复已失去精度或表面破损的零件省材料、省费用、省工时，延长零件的使用寿命。②可提高零件表面耐磨、耐热、耐蚀等性能，发挥材料的综合性能工作潜力。应用：已遍及各种机械产品的制造和维修部门。在冶金机械、重型机械、汽车、动力机械、石油化工设备等领域均有广泛的应用。③焊接工艺及其参数要求较高(异种金属焊接)(六)堆焊为增大或恢复焊件尺寸或使焊件表面特点：①可修复已失43利用电阻热将连接处加热到塑性状态或局部熔化状态，再施加压力形成接头的焊接方法。二、压焊(一)电阻焊

通过加压、或同时加热加压，使焊件产生塑性变形，并经再结晶和扩散作用，使两部分金属达到原子间的结合，实现连接的焊接方法。电阻焊的特点：(1)电压低，电流大，生产率高(2)无需填充金属，焊接变形小(加热迅速且温度较低)(3)劳动条件好，操作简单，易于实现自动化生产(4)设备复杂，投资大，只适用于成批大量生产(5)接头质量不稳定，限制了在受力较大的构件上的应用利用电阻热将连接处加热到塑性状态或局部二、压焊(一)电阻焊44电阻焊分为点焊、缝焊和对焊三种1.点焊(1)点焊过程：预压通电断电维持休止焊接第二点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点(2)分流现象：分流使焊接区电流减小，影响焊点质量。危害：控制焊点距离太近—分流现象严重太远—强度不够措施：(3)接头形式：搭接动画

电阻焊分为点焊、缝焊和对焊三种1.点焊(1)点焊过程：预压通45如汽车驾驶室、车厢、电器、仪表、飞机制造(4)应用：4mm以下的低碳钢、合金钢、铜合金、铝镁合金等薄板。2.缝焊(1)缝焊过程：与点焊相似，盘状电极代替柱状电极(2)特点：分流现象严重(焊点互相重叠约50％以上),焊接电流大，约为点焊的1.5～2倍左右。厚度0.1～2mm有气密性要求的低碳钢、不锈钢、耐热钢、铝合金等，如油箱、净化器和管道等。(3)应用：动画

如汽车驾驶室、车厢、电器、仪表、飞机制造(4)应用：4mm以46用于接头强度和质量要求不太高、断面简单，直径小于20mm的碳钢、不锈钢、铜和铝等棒料、管材。3.对焊即对接电阻焊(1)电阻对焊①电阻对焊过程b.端面加工、清理要求高，质量不易保证。③应用预先加压通电断电同时施加顶锻力②特点a.操作简单，接头外观光滑、毛刺小。如钢筋、门窗等。用于接头强度和质量要求不太高、3.对焊即对接电阻焊(147(2)闪光对焊①闪光对焊过程②特点a.接头质量高b.焊前对端面清理要求不高c.焊件烧损较多，焊后毛刺需清理d.适应性强③应用可用于同种金或异种金属焊接；可焊直径小于0.01mm的金属丝，也可焊截面2000mm2的金属棒或金属型材。用于重要杆状件的焊接。工件直径—0.01mm~200mm。如刀具、管子、钢筋、钢轨、车圈等。动画

(2)闪光对焊①闪光对焊过程②特点a.接头质量高b.焊前对端48利用焊件接触端面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速施加顶锻力实现焊接的一种固相压焊方法。(二)摩擦焊1.焊接过程动画

利用焊件接触端面相互摩擦所产生的热，(二)摩擦焊1.焊接过程49(2)焊接生产率高(比闪光对焊高5～6倍)(1)接头的质量好而且稳定(废品率低于电阻对和闪光对焊)(3)适用范围广(适于焊接异种金属

)温度低于焊件金属的熔点，热影响区小；顶锻力作用下完成塑性变形和再结晶，组织致密；焊件端面氧化膜和油污被摩擦清除，不易产生气孔和夹渣2.特点及应用(4)成本低

焊件无需特殊清理，比闪光对焊节电80～90％(5)生产条件好

操作简单，易实现机械化和自动化，无火花、弧光及有害气体。(2)焊接生产率高(比闪光对焊高5～6倍)(1)接头的质量好50(6)非圆截面、盘状工件及薄壁管件焊接较困难(7)可焊接的最大截面为20000mm2(受焊机电机功率的限制)(8)一次性投资费用大，适于大批量生产适用于黑色金属、有色金属；也适用于特种材料、异种材料焊接。摩擦系数小的铸铁、黄铜不易采用摩擦焊。应用：(三)超声波焊利用超声波的高频振荡使焊件局部接触处加热和变形，然后施加一定压力实现焊接的一种压焊方法。(6)非圆截面、盘状工件及薄壁管件焊接较困难(7)可焊接的最511.超声波焊过程2.特点及应用(1)接头力学性能高于电阻焊，焊接变形小接头无铸态组织或脆性金属化合物，强度比电阻焊高15％～20％；焊件温度低，焊接应力与变形很小。

(2)焊件表面清理要求不严，耗电较少(仅为电阻焊的5％)(3)可焊接厚度差异很大和多层箔片结构(4)适焊材料广泛在美、日等发达国家的微电机制造中，超声波焊已几乎取代了电阻焊和钎焊，用来焊接铜、铝线圈和导线。1.超声波焊过程2.特点及应用(1)接头力学性能高于电阻焊，52(四)扩散焊在真空或保护气氛中，在一定温度和压力下保持较长时间，使焊件接触面之间的原子相互扩散而形成接头的焊接方法。1.扩散焊过程2.特点及应用(1)焊接应力变形小，接头强度高(2)可实现各类同种材料和异种材料间的焊接(3)能焊接结构复杂以及厚薄相差大的工件(4)焊件表面加工及清理要求高，生产率低，成本高，设备投资大。(四)扩散焊在真空或保护气氛中，在一定温度和压1.扩散焊过程53应用：用于熔焊、钎焊难以满足质量要求的精密、复杂的小型焊件。(五)爆炸焊利用炸药爆炸时产生的冲击波使焊件迅速撞击，短时间内实现焊接的一种压焊方法。1.爆炸焊过程2.特点及应用适于焊接双金属构件，可节省大量的贵重金属。高速、高能成形如钢—铜、钢—铝、钛—钢、锆—铌等复合板和复合管等。应用：用于熔焊、钎焊难以满足质量要求的精密、(五)爆炸焊利用54采用比母材熔点低的金属作钎料，将焊件和钎料加热，只使钎料熔化而焊件不熔化，利用液态钎料填充间隙、浸润母材并与母材相互扩散实现连接的方法。三、钎焊(一)钎焊过程钎料的浸润、铺展和连接三阶段(二)钎焊分类1.钎料：形成钎焊接头的填充金属钎料要求：a.合适的熔点、良好的润湿性和填缝能力，能与母材相互扩散；b.一定的力学性能和物理化学性能。采用比母材熔点低的金属作钎料，将焊件和钎料加热，三、钎552.钎焊分类(1)按熔点钎料熔点高于450℃钎焊接头强度高200～490MPa。特点:多用于受力较大的钢和铜合金工件及工具的钎焊。如硬质合金刀具、钻探钻头、自行车车架常用钎料：黄铜和银基钎料硬钎焊钎料熔点低于450℃的钎焊。特点：用于电子产品、电机电器和汽车配件。接头强度低，60～140MPa。常用钎料：软钎焊锡铅钎料2.钎焊分类(1)按熔点钎料熔点高于450℃钎焊接头强度高256(2)按加热方法分：火焰钎焊、感应钎焊、浸沾钎焊、炉中钎焊以及烙铁钎焊、电阻钎焊、扩散钎焊、红外线钎焊、反应钎焊、电子束钎焊、激光钎焊等。3.钎剂作用保护钎料和母材接触面不被氧化增加钎料润湿性和毛细流动性要求钎剂残渣对母材和接头的腐蚀性应较小软钎焊——松香或氯化锌溶液。种类硬钎焊——硼砂、硼酸和碱性氟化物的混合物①清理作用②降低表面张力③保护作用去除表面氧化皮和油污杂质熔点应低于钎料(2)按加热方法分：火焰钎焊、感应钎焊、浸沾钎焊、炉中钎焊以57(三)接头形式套管嵌接接头间隙0.05～0.2mm。板料搭接便于控制接头间隙，使钎料在接头中均匀分布。特点：增加焊件之间的结合面，弥补钎料强度的不足；(四)特点及应用(1)应力变形小；接头光滑平整，工件尺寸精确(2)可焊接性能差异很大的异种金属,对工件厚度无限制(3)生产率高(4)设备简单，生产投资费用少。(5)接头强度较低，耐热能力差(三)接头形式套管嵌接接头间隙0.05～0.2mm。板料搭接58(6)焊前清理要求严格，而且钎料价格较高钎焊不适于一般钢结构和重载动载机件的焊接，主要用来焊接精密仪表、电气零部件、异种金属构件以及某些复杂薄板结构，如夹层构件和汽车水箱散热器等，各类导线与硬质合金刀具。(6)焊前清理要求严格，而且钎料价格较高钎焊不适于一般钢结构59第三节金属焊接成形工艺及焊件结构设计工艺设计内容：选择结构材料、焊接材料和焊接方法，设计焊接接头、制定工艺和焊接技术条件。一、焊接材料(一)焊条1.组成及作用电焊条焊条芯药皮焊缝填充材料—填充焊缝电极传导电流—导电机械保护的作用冶金的作用稳定电弧的作用第三节金属焊接成形工艺及焊件结构设计工艺设计内容：选择结602.种类及型号(1)种类根据熔渣化学性质分酸性焊条碱性焊条以酸性氧化物为主(TiO2、SiO2、Fe2O3）

特点：a.有良好的工艺性对油、水、锈不敏感，交直流电源均可用。b.氧化性强，合金元素烧损大，焊缝的塑性和韧度不高。c.焊缝中含氢量高，抗裂性差。应用：一般结构件①酸性焊条d.成本低2.种类及型号(1)种类根据熔渣化学性质分酸性焊条碱性焊条61②碱性焊条（又称低氢焊条）药皮中以碱性氧化物与莹石为主(K2O、Na2O、CaO、MnO)特点

脱氧、除氢、渗金属作用强，焊缝力学性能与

抗裂性好工艺性较差对油、水、锈较敏感，抗气孔性差成本高应用：重要的钢结构或合金钢结构。电弧稳定性差

一般采用直流反接焊条行业统一将焊条按用途分为十类国家标准将焊条按化学成分划分若干大类②碱性焊条（又称低氢焊条）药皮中以碱性氧化物与莹石为主(K262(2)焊条型号与牌号①型号国家标准代号碳钢焊条GB5117-1995E□□□□如“03”表示交直流电源均可用、钛钙型药皮“E”表示焊条前两位数字表示熔敷金属的最小抗拉强度（MPa）第三位数字表示焊条使用的焊接位置“0”、“1”均表示适用于全位置焊接，“2”表示适用于平焊和平角焊，“4”表示适用于向下立焊；第三、四位数字组合表示电流种类和焊条药皮类型如E4303、E5015、E5016等。(2)焊条型号与牌号①型号国家标准代号碳钢焊条GB51163②焊条牌号行业统一代号。表示方法：类别焊缝金属性能药皮类型、焊接电源

×××大写拼音字母或汉字

例：J422“J”表示结构钢焊条“42”表示熔敷金属的抗拉强度（Rm）不低于420MPa“2”表示氧化钛钙型药皮，交流、直流电源均可使用Z248“Z”表示铸铁焊条“2”表示熔敷金属主要化学成分的组成类型（铸铁）“4”是牌号编号“8”表示石墨型药皮，交流、直流电源均可使用②焊条牌号行业统一代号。表示方法：类别焊缝金属性能药皮类643.焊条的选用(1)焊条牌号选择①考虑母材的力学性能和化学成分

等强度原则：焊件抗拉强度与焊条强度等级相同用于低碳钢和低合金结构钢。同成分原则：焊件化学成分与焊条相近。用于耐热钢、不锈钢等材料②考虑结构的使用条件和特点

承受动载或冲击载荷，或结构复杂、大厚度的焊件，选择碱性焊条原则3.焊条的选用(1)焊条牌号选择①考虑母材的力学性能和化学成65母材中碳、硫、磷较高：选择碱性焊条(抗裂性较好)④考虑焊接设备(2)焊条直径焊接件愈厚，焊条直径应愈大③考虑焊条的工艺性焊前清理困难，且易产生气孔的焊件：选择酸性焊条(二)埋弧焊焊接材料1.焊剂非熔炼焊剂保护作用，冶金处理作用起保护作用目前大多使用熔炼焊剂种类母材中碳、硫、磷较高：选择碱性焊条(抗裂性较好)④考虑焊接设66熔炼焊剂牌号:“焊剂”或“HJ”和三个数字表示第一位数字表示焊剂中锰含量，第二位数字表示SiO2、CaF2的含量，第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号如“焊剂431”或“HJ431”2.焊丝直径1.6～6mm的实芯作用作为电极和填充金属；脱氧、去硫、渗合金等冶金处理。牌号：大写字母“H”(焊)和钢材牌号表示如H08。熔炼焊剂牌号:“焊剂”或“HJ”和三个数字表示第一位数字表67(1)低碳钢：C<0.25%CE<0.4%焊接性良好。(2)中碳钢：C<0.25～0.60%焊接性由良好较差CE<0.4%CE=0.4%～0.60%问题焊缝区易产生热裂纹热影响区易产生冷裂纹二、焊件结构材料的选择(一)常用金属材料的焊接性能及焊接特点1、碳素钢常用焊接方法：手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。(1)低碳钢：C<0.25%CE<0.4%焊接性良好。(68措施焊前预热（150~250℃)，焊后缓冷。选用低氢型焊条。焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。常用焊接方法：手工电弧焊

(3)高碳钢：C>0.60%焊接性差。问题:

同中碳钢措施:

同中碳钢预热温度更高（250~350℃）避免选用高碳钢作为焊接结构件。焊补措施焊前预热（150~250℃)，焊后缓冷。选用低氢型焊条69低强度普通低合金结构钢：高强度普通低合金结构钢：σs<390MPaCE<0.4%16Mn、09Mn2Siσs>420MPaCE<0.4%～0.5%焊接性良好。焊接性较差。15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV2.低合金结构钢焊前预热（150～250℃），焊后缓冷；焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。选用低氢型焊条；焊后及时进行消除应力热处理

去氢处理

采用手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、压焊等。

采用手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊低强度普通低合金结构钢：高强度普通低合金结构钢：σs<390703.奥氏体不锈钢1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等问题晶间腐蚀热裂纹常用焊接方法：手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。措施：严格控制焊缝金属的含碳质量采用含有Ti、Nb等元素的焊接材料和母材措施：选用碳质量分数很低的母材和焊接材料(塑性好)采用含适量Mo、Si等铁素体形成元素的焊接材料焊接工艺：⑴采用小电流、快速焊⑵减少加热范围⑶多层焊时，应等前面一层冷至60℃以下。⑷强制冷却。稳定化处理。3.奥氏体不锈钢1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0C71一般不用来制造焊接结构，多为补焊。4.铸铁焊接性很差(1)铸铁的焊接性问题①熔合区易产生白口组织和淬硬组织②焊缝区易产生裂纹(冷裂纹、热裂纹)③焊缝区易产生气孔(CO与CO2)④熔池金属容易流失(铸铁的流动性好不宜立焊)(2)铸铁补焊方法:

手工电弧焊和气焊，厚大件采用电渣焊(3)手工电弧焊补焊方法焊前将焊件整体或局部预热到600～700℃，补焊过程中温度不低于400℃，焊后缓冷①热焊法一般不用来制造焊接结构，多为补焊。4.铸铁焊接性很差(1)铸72补焊质量较好工艺复杂，生产率低，成本高，劳动条件差。形状复杂、焊后要求切削加工的重要铸件，如汽缸、机床导轨、主轴箱等。焊前不预热或预热温度较低(＜400℃)特点：应用：②冷焊法措施：用于补焊后不要求切削加工的铸件或高温预热易引起变形的铸件a.依靠焊条来调整焊缝化学成分和提高塑性b.采用小电流、分段焊(每段＜50mm)、短弧焊，焊后轻锤焊缝以松驰应力等工艺措施特点：a.生产率高、成本低、劳动条件好b.焊接处切削加工困难应用：补焊质量较好工艺复杂，生产率低，成本高，劳动条件差。形状复杂735.非铁金属(1)铜及铜合金焊接性较差(与低碳钢相比)①焊接性问题b.变形开裂倾向大c.易产生气孔和氢脆现象a.难熔合d.铜合金易氧化②焊接工艺措施a.选择能量密度大的焊接方法，并焊前预热(150～550℃)

b.选择适当的焊接顺序，并在焊后锤击焊缝

c.焊前彻底清除氧化物、水分、油污

d.使用熔剂(萤石)对熔池脱氢，降低熔池冷却速度5.非铁金属(1)铜及铜合金焊接性较差(与低碳钢相比)①焊接74e.在焊接材料中加入脱氧剂(磷进行脱氧)f.焊后进行退火处理③焊接方法手工电弧焊、气焊、氩弧焊。不宜采用电阻焊a.纯铜和青铜：氩弧焊b.黄铜：气焊(温度较低，锌蒸发较少)(2)铝及铝合金的焊接①焊接性问题a.易氧化

Al2O3阻碍金属的熔合，容易形成夹杂b.易形成气孔

液态铝可溶解大量氢c.易变形、开裂

线膨胀系数和收缩率大，导热性好d.操作困难

易产生变形，难以掌握加热温度e.在焊接材料中加入脱氧剂(磷进行脱氧)f.焊后进行退火处理75②焊接工艺措施a.焊前清理有利于熔合，防止气孔、夹渣b.厚度超过5～8mm的焊件，预热至100℃～300℃③焊接方法

常用的方法：氩弧焊、电阻焊、气焊减小焊接应力、裂纹；有利于氢的逸出防止其与空气、水分作用，腐蚀焊件c.焊后清理残留焊剂和焊渣(3)钛及钛合金的焊接①焊接性问题a.易氧化、脆化b.容易出现裂纹易吸氢、吸氧、吸氮；合金导热性差②焊接工艺措施a.焊前清理有利于熔合，防止气孔、夹渣b.厚度76②措施：严格清理焊件表面；焊接时应加强保护不能用氧—乙炔气焊、手工电弧焊和CO2气体保护焊③焊接方法钨极氩弧焊、等离子焊、真空电子束焊、点焊等6.异种金属的焊接(1)焊接性问题①互溶性②材料熔点、膨胀系数、热导率、电阻率等的差异使焊接困难③易形成脆性大的金属间化合物例如：FeAl、Fe2Al3、Fe2Al7、FeTi、Fe2Ti②措施：严格清理焊件表面；焊接时应加强保护不能用氧—乙炔气77④焊缝的成分、组织结构和力学性能与被焊金属存在差异

(2)工艺措施①防止或减少生成金属间化合物

②有效地保护被焊金属熔焊、压焊、钎焊(3)焊接方法(二)焊接选材的基本原则1.在满足使用性能的前提下，选用焊接性好的材料按低强度金属选择焊接材料，高强度金属制定焊接工艺3.采用焊接性不确定的新材料时，必须预先进行焊接性试验4.尽量选用型材2.强度和性能不同的钢材拼焊④焊缝的成分、组织结构和力学性能与被焊(2)工艺措施①防止或78三、焊接方法的选择1.低碳钢和低合金结构钢各种焊接方法均适用(1)板厚为中等厚度(10～20mm)手弧焊、埋弧焊和气体保护焊(2)生产批量较大长直焊缝或大直径环形焊缝—埋弧焊(4)薄板轻型结构无密封要求—点焊有密封要求—缝焊

(5)若工件为35mm以上厚板重要结构—电渣焊2.合金钢、不锈钢等重要工件—氩弧焊6mm以下的工件—不熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊—焊接25mm以下的工件(3)单件生产或焊缝短且处于不同空间位置—手弧焊三、焊接方法的选择1.低碳钢和低合金结构钢各种焊接方法均适用793.铝合金构件氩弧焊4.稀有或高熔点金属的特殊构件等离子弧焊接、真空电子束焊接或脉冲氩弧焊微束等离子弧焊接或脉冲激光点焊5.微型箔件四、焊接工艺参数的选择焊接工艺参数：为保证焊接质量而选定的物理量的总称手弧焊的工艺参数：焊条直径、焊接电流、焊接速度、电弧长度焊条直径主要取决于焊件的厚度焊接电流根据焊条直径选取焊接速度尽可能大电弧长度不能超过所选焊条直径3.铝合金构件氩弧焊4.稀有或高熔点金属的特殊构件等离子弧焊80④T形接头：广泛采用在空间类焊件上，具有较高的强度，如船体结构中约70％的焊缝采用了T形接头。五、焊件结构设计(一)焊接接头和坡口型式的设计1.焊接接头形式对接接头角接接头T形接头搭接接头2.坡口形式(1)坡口的作用：保证厚度较大的焊件能够焊透调整焊缝的性能（调节母材和填充金属的比例）④T形接头：广泛采用在空间类焊件上，具有较高的强度，如船体结81(2)坡口形式:不开坡口(I形坡口)V形坡口X形坡口U形坡口(2)坡口形式:不开坡口(I形坡口)V形坡口X形坡口U形坡口82(3)坡口型式选择根据根部较宽，容易焊透，焊条消耗量较小，坡口制备成本较高，用于重要的受动载的厚板结构件①手工电弧焊板厚＞6mm对接时，一般开设坡口；重要结构，板厚＞3mm应开设坡口②厚度相同的工件a.V、U型坡口可焊到性较好(一面焊)，焊后角变形大，焊条消耗量大b.X、双面U型坡口两面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小c.U型、双面U型坡口(3)坡口型式选择根据根部较宽，容易焊透，焊条消耗量较小，①83b.厚度差（t-t1）超过规定时③厚度不同的工件接头处易应力集中；产生焊不透a.厚度差（t-t1）不超过表3-7的规定时接头的基本形式和尺寸按厚度较大的板确定应在厚板上作出单面或双面斜度。较薄板的厚度t1/mm≥2～5≥5～9≥9～12≥12允许厚度差（t-t1）/mm1234b.厚度差（t-t1）超过规定时③厚度不同的工件接头处易应力84(二)焊缝布置1.焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量(1)平焊缝操作最方便、质量最易保证(2)应考虑各种所需要的施焊操作空间焊条运行需空间不够不便于电极安放气体的保护效果差接头处不易存放焊剂(3)应考虑对熔化金属的保护(二)焊缝布置1.焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量(1852.焊缝尽可能分散布置，避免密集交叉3.尽可能对称分布焊缝

焊缝集中分布使接头过热，力学性能降低，甚至出现裂纹焊缝间距＞(3～5)t

且不小于100mm焊缝对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵消4.焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位5.焊缝应尽量避开机械加工面

6.焊缝转角处应平缓过渡大跨距梁，中间外加应力最大，焊接应力与外加应力叠加易造成应力过大而开裂增加一条焊缝，改善了焊缝的受力情况，结构承载能力上升

焊接残余应力影响加工精度焊缝的机械加工性能不好焊缝会影响工件力学性能转角易产生应力集中，尖角处应力集中更为严重2.焊缝尽可能分散布置，避免密集交叉3.尽可能对称分布焊缝86(三)焊接结构图的绘制用以表明焊缝横截面的形状1.焊缝的图示法表示2.焊缝的符号表示(1)基本符号(2)辅助符号(3)补充符号用以补充说明焊缝的某些特征，如是否带有垫板等采用近似于焊缝横截面形状的图形表示用以表明焊缝表面形状特征(三)焊接结构图的绘制用以表明焊缝横截面的形状1.焊缝的图示87六、典型焊件的工艺设计Q345C钢板焊接组合成形(一)组合工字梁梁有两块翼板、一块腹板、12块筋板组成

上翼板2000mm+1500mm×23块下翼板2500mm+1500mm+520mm×24块腹板2500mm+1250mm×23块筋板789mm×l46mm(厚6mm)8块六、典型焊件的工艺设计Q345C钢板焊接组合成形(一)组合工881)焊缝布置

2)焊条的选择

选用抗裂性较好、伸长率较高的低氢型焊条E5015(J507)焊条直径为φ3.2mm或φ4mm焊接电流为100～130A或160～210A1)焊缝布置2)焊条的选择选用抗裂性较好、伸长率较高的低893)焊接接头及坡口材料厚度大于6mm，需开坡口。4)焊件的热处理焊缝由对接、T形、角接三种焊接接头组成Q345C低合金高强度结构钢焊件较大，形状较复杂，刚性较大，焊接内应力较大。所以，焊前需采取100℃～200℃预热wCE=0.50％，焊接性能较好，焊后不需进行热处理3)焊接接头及坡口材料厚度大于6mm，需开坡口。4)焊件的热90(二)液化石油气钢瓶

组成：瓶体、瓶嘴材料：20钢（或16Mn）壁厚：3mm生产类型：大量生产设计要点：瓶体要耐压，必须绝对安全。材料的焊接性不存在问题。关键技术是结构的成形和焊接(二)液化石油气钢瓶组成：瓶体、瓶嘴材料：20钢（或16911.确定焊缝位置上、下封头拉伸变形小，易成形；焊缝多，工作量大，轴向焊缝处于拉应力最高位置瓶体半部可一次拉伸成形合理2.焊接接头设计瓶体与瓶嘴的焊缝：角焊缝（不开坡口）瓶体主环缝：衬环对接或缩口对接（V型坡口）1.确定焊缝位置上、下封头拉伸变形小，易成形；瓶体半部923.焊接方法和焊接材料的选择瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定）

焊接材料采用H08A、H08MnA,配合HJ431瓶嘴焊缝：手工电弧焊

焊条采用E4303(20钢)，E5015(16Mn)4.主要工艺过程落料拉深再结晶退火冲孔除锈装焊衬环、瓶嘴装配上、下封头焊主环缝正火水压试验气密试验3.焊接方法和焊接材料的选择瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、935.瓶体焊接结构工艺图焊接结构工艺图内容：构成件的形状及其相互关系；各构成件的装配尺寸及板厚、型材规格；焊缝的符号和尺寸；焊接工艺的要求。5.瓶体焊接结构工艺图焊接结构工艺图内容：94合理合理不合理不合理不合理例一不合理不合理合理合理合理不合理不合理不合理例一不合理不合理合理95例二汽车刹车用压缩空气贮存罐。低碳钢壁厚2mm，端盖3mm，4管接头为标准件。工作压力0.6MPa(1)在图中标出焊缝。(2)选择各焊缝焊接方法、结头型式。(3)确定焊接次序。ABC

A缝CO2气体保护焊对接

B缝CO2气体保护焊对接

C缝CO2气体保护焊角接(3)A-B-C例二汽车刹车用压缩空气贮存罐。低碳钢壁厚2mm，端盖3mm，96例五下列制品应选用何种焊接方法？（1）16Mn自行车车架连接。硬钎焊

焊。（2）16Mn自行车钢圈对接。闪光对焊

焊。（3）钢轨接长（对接）。闪光对焊

焊。（4）家用液化石油气罐环缝。埋弧焊

焊。（5）电子线路板。软钎焊

焊。（6）机床床身（低碳钢，单件生产）。

焊条电弧焊

焊。例五下列制品应选用何种焊接方法？（1）16Mn自行车车架97例六⑴Q235，厚20mm，批量生产。采用

埋弧

焊。⑵20钢，厚2mm，批量生产。采用CO2气体保护

焊。⑶16Mn钢，厚6mm，单件生产。采用埋弧焊

焊。⑷紫铜板，厚3mm，单件生产。采用氩弧焊

焊。⑸铝合金板，厚4mm，单件生产。采用氩弧焊

焊(6)镍铬不锈钢钢板，厚10mm，小批量生产。采用埋弧焊（氩弧焊）

例六⑴Q235，厚20mm，批量生产。采用埋弧焊。98结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。WhenYouDoYourBest,FailureIsGreat,SoDon'TGiveUp,StickToTheEnd结束语99谢谢大家荣幸这一路，与你同行It'SAnHonorToWalkWithYouAllTheWay演讲人：XXXXXX时间：XX年XX月XX日

谢谢大家演讲人：XXXXXX100材料成形技术基础材料成形技术基础101第三章金属焊接成形工艺一、焊接：通过加热或加压或者两者并用，并且用或不用填充材料，使金属材料达到原子结合的一种成形方法。二、分类

熔焊：

气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊电子束焊、激光焊等压力焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等钎焊：软钎焊、硬钎焊三、特点1.焊接结构重量轻，节省金属材料。第三章金属焊接成形工艺一、焊接：通过加热或加压或1023.接头具有良好的力学性能和密封性4.维修不便（焊接结构不可拆卸）机器制造、造船工业、建筑工程、电力设备生产、航空及航天工业等应用十分广泛。5.焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷四、应用：2.可化大为小、以小拼大第一节

金属焊接成形理论基础一、熔焊冶金过程(一)、焊接电弧1.电弧及形成条件3.接头具有良好的力学性能和密封性4.维修不便（焊接结构不可103两极间的气体处于电离状态(3)引弧过程：

一种强烈而持久的气体放电现象(1)电弧：(2)形成条件两电极间具有一定的电压焊条工件焊接电弧+-d接触电阻:R短路电流:I电阻热：Q=I2RtE=V/dd

焊接电弧的稳定燃烧—就是带电粒子产生、运动、复合、燃烧的动态平衡过程。热电离碰撞电离两极间的气体处于电离状态(3)引弧过程：一种强烈而持久的气1042.电弧特点：电压低(20～30V)，电流大(几十～几千A)温度高(5000K以上)，3.电弧组成

阴极区：发射电子，温度约2400K

热量36%温度高于阴极区，约2600K，热量43%

温度达6000～8000K热量21%阳极区：弧柱区：4.弧焊电源：交流、直流、脉冲、逆变能量密度大、移动性好2.电弧特点：电压低(20～30V)，电流大(几十～几千A)1055.两极接法(直流焊机)工件—正极；焊条—负极工件—负极；焊条—正极直流正接：适合焊接厚大工件、酸性焊条直流反接：适合焊接薄小工件、碱性低氢焊条、易氧化的有色金属(二)焊接冶金过程

1.特点①冶金温度高，相界大，反应速度快2000k—使金属元素强烈蒸发、烧损。液态金属会发生强烈氧化、氮化反应—夹渣氢原子易溶入液态金属中—形成氢脆。5.两极接法(直流焊机)工件—正极；焊条—负极工件—负极；106各种化学反应难以达到平衡状态，化学成分不够均匀，易产生气孔和夹杂等缺陷。②熔池小(约2～3cm3)，冷却快(液态时间10s左右)。2.工艺措施对熔化金属进行机械保护气体保护熔渣保护气-渣联合保护清理坡口及两侧的锈、水、油污烘干焊条，去除水分(1)减少有害元素进入熔池各种化学反应难以达到平衡状态，②熔池小(约2～3cm3)，冷107(2)对熔池进行冶金处理焊接材料中加入一定量的脱氧剂—锰铁和硅铁加入一定量的合金元素补偿烧损(三)焊接接头的组织与性能接头组成：焊接热影响区1.焊缝金属由母材和焊条（丝）熔化形成的熔池冷却结晶而成的组织：铸态柱状晶组织性能：力学性能不低于母材。焊缝金属、熔合区、1—焊缝区（熔化区）2—熔合区（半熔化区）3—热影响区4—母材(2)对熔池进行冶金处理焊接材料中加入一定量的脱氧剂—锰铁和1082.熔合区：加热温度：组织：强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断发源地焊缝与热影响区的过渡区。部分铸态组织

+部分过热组织T液～T固，宽度0.1～1mm。性能：3.焊接热影响区：

焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。2.熔合区：加热温度：组织：强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局109(1)过热区T固～1100℃，宽度约1～3mm粗大过热组织(奥氏体晶粒严重长大)加热温度：组织：性能：塑性和韧度明显下降。是裂纹的发源地。

(2)正火区：加热温度：1100℃～Ac3，宽度约1.2～4.0mm。组织：均匀而细小的F+P性能：力学性能优于母材。(3)部分相变区(也称部分正火区)加热温度：Ac3～Ac1之间组织：细小的(F+P)+原始组织性能：晶粒大小不均匀，力学性能较差(较母材稍差)。(4)再结晶区加热温度:Ac1～450℃之间塑性有所增加。小结：力学性能最差的区域:熔合区和过热区(1)过热区T固～1100℃，粗大过热组织(奥氏加热温度：110(四)改善焊接接头组织和性能的主要措施：

1.选用低C、P、S的钢材作为焊接结构材料2.热影响区冷却速度恰当3.采用多层焊后层对前层有回火作用4.焊后热处理退火或正火处理可以细化晶粒，改善焊接接头的力学性能二、焊接应力与变形1.原因：在焊接过程中对焊件进行的不均匀加热和冷却。2.机理3.焊接应力分布规律：同铸造热应力(一)焊接应力产生的原因(四)改善焊接接头组织和性能的主要措施：1.选用低C、P、1114.变形方向：同铸造应力变形方向1)收缩变形2)角变形3)弯曲变形4)扭曲变形5)波浪形变形焊缝的纵向（沿焊缝长度方向）和横向（沿焊缝宽度方向）收缩引起

焊缝横截面形状上下不对称，焊缝横向收缩不均引起

T形梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲

薄板焊接时，焊接应力使薄板局部失稳而引起5.焊接变形的基本形式

6.焊接应力和变形危害：①造成焊件的尺寸、形状变化；②矫正变形会使性能降低，成本增加；③焊接应力会降低承载能力；④引起焊接裂纹；⑤应力衰减会产生变形。4.变形方向：同铸造应力变形方向1)收缩变形2)角变形3)弯112(二)减小和预防焊接应力和变形的工艺措施1.尽可能减少不必要的焊缝3.合理地选择焊缝的尺寸和形式

4.焊前预热

2.合理安排焊缝位置焊缝数量多，焊件所受的热量相应多，变形大合理焊缝对称分布，收缩变形可相互抵消，焊件整体不会产生挠曲变形不合理预热温度：400℃以下

(二)减小和预防焊接应力和变形的工艺措施1.尽可能减少不必要1135.选择合理的焊接顺序

(1)尽量使焊缝自由收缩⑵采用分散对称焊工艺ⅡⅠⅢ②（Ⅰ—Ⅲ）①（Ⅰ—Ⅱ）（Ⅱ—Ⅲ）—ⅢⅡⅠⅢ1212341—4—3—212341—2—3—4对称焊可使对称于截面中性轴的两侧焊缝的收缩能够互相抵消或减弱，以减小焊接变形。长焊缝尽可能采用分段退焊或跳焊工艺6.采用小电流，快速焊分散焊加热时间短、温度低且分布均匀，可减小焊接应力和变形分段退焊使温度分布均匀，能减小焊接变形7.加热减应区8.散热法

对厚大焊件采用多层多道焊9.锤击或碾压焊缝5.选择合理的焊接顺序(1)尽量使焊缝自由收缩⑵采用分散对11410.焊后拉伸或振动工件11.焊后去应力退火12.预先反变形13.刚性固定法(三)矫正焊接变形的措施

1.机械矫正法

适用于塑性较好、厚度不大的焊件。2.火焰加热矫正法用于低碳钢和低淬硬倾向的低合金钢矫正工艺：以点状、线状和三角形加热变形伸长部分加热温度为600℃～800℃动画

会产生较大焊接应力。只用于塑性较好的低碳钢结构10.焊后拉伸或振动工件11.焊后去应力退火12.预先反变形115三、焊接质量检验(一)常见焊接缺陷表3-2

影响美观，减小有效承载面积，造成应力集中危害：常见缺陷：咬边、焊瘤、未焊透、气孔、裂纹、夹渣(二)焊接质量检验过程1.焊前检验2.生产过程中的检验3.成品检验主要是外观检验三、焊接质量检验(一)常见焊接缺陷表3-2影响美观，减小有116

(三)焊接质量检验方法破坏性非破坏性用于科研和新产品试造外观检验

肉眼或用低倍数放大镜检查磁粉检验

用于检验磁性焊件材料

着色检验

检验磁性、非磁性材料

超声波探伤射线探伤致密性检验水压试验用于高压容器、管道气压试验用于低压容器、管道

煤油试验用于不受压的焊逢(三)焊接质量检验方法破坏性非破坏性用于科研和新产品试造117四、金属的焊接性1.焊接性:

在一定的焊接工艺条件(焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式)下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能。焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性。(一)焊接性的概念工艺焊接性使用性能2.影响焊接性的因素(1)焊接方法(2)焊接材料(3)焊件化学成分(4)工艺参数四、金属的焊接性1.焊接性:在一定的焊接工艺条件(焊接方法118(二)钢的焊接性评定方法1.碳当量法

C—

影响最显著—基本元素—折合成碳的相当含量对焊接性的影响其它元素CE<0.4%CE=0.4%~0.6%CE>0.6%焊接性能良好焊接性能较差

焊前预热，焊后缓冷焊接性能很差焊前必须预热，焊后要适当热处理一般不用于生产焊接结构。

(二)钢的焊接性评定方法1.碳当量法C—影响最显著—1192.冷裂纹敏感系数法Pc考虑了合金元素的含量、板厚及