第7章 连接成形技术

工程材料与机械制造基础第7章连接成形技术本章目录CONTENTS01焊接理论基础•焊接工艺的核心分类体系解析•焊接接头的微观组织形态探究•焊接应力与变形的成因及控制02常用焊接方法•基础手工电弧焊的操作与技巧•高效埋弧焊与传统气焊工艺•气体保护焊的工业应用场景7.1焊接理论基础：焊接分类熔焊FusionWelding▍核心原理将工件接头加热至熔化状态，不加压力，依靠液态金属的融合完成焊接。▍工艺特点应用范围最广，适用于各种金属材料的连接，尤其适合长焊缝和复杂结构。▍典型应用手工电弧焊、气焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊(MIG/MAG)。压焊PressureWelding▍核心原理对工件施加压力，使结合面紧密接触并产生塑性变形，破坏氧化膜实现原子间结合。▍工艺特点通常不需要填充材料，焊接变形小，接头强度高，适合自动化、高效率生产。▍典型应用电阻点焊、缝焊、摩擦焊、超声波焊接、锻焊。钎焊Brazing&Soldering▍核心原理采用比母材熔点低的钎料，加热熔化后，利用毛细作用润湿母材表面并填充间隙。▍工艺特点焊接温度低，母材不熔化，性能不受影响；可连接异种材料，接头平整光滑。▍典型应用锡铅软钎焊、铜锌硬钎焊、真空钎焊、火焰钎焊。7.1焊接理论基础：焊接接头组织焊缝区WeldZone由熔化的母材和填充金属凝固而成，呈现铸态组织特征，晶粒通常较为粗大。熔合区FusionZone焊缝与母材的过渡区域，组织成分与性能极不均匀，是焊接接头中力学性能的薄弱环节。热影响区Heat-AffectedZone母材受焊接热循环作用发生相变的区域。其中过热区因晶粒急剧长大，韧性显著下降，是接头中最危险的区域。7.1焊接理论基础：焊接应力与变形▌产生原因根本原因是焊接过程中不均匀的加热与冷却。焊缝区受热膨胀受冷金属限制产生压应力；冷却收缩受限制则产生拉应力。▌焊接变形的基本形式主要包括：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。▌控制焊接变形的措施🛠设计措施合理规划焊缝位置，优化焊缝尺寸与坡口形式。⚙工艺措施采用反变形法、刚性固定；合理安排焊接顺序；焊后进行矫正。7.2常用焊接方法：手工电弧焊基本原理(Principle)利用焊条与工件间的电弧热熔化金属，焊条药皮分解产生的气体和熔渣共同保护焊缝，防止氧化。核心优势(Advantages)设备结构简单、成本低；操作灵活，可适应各种焊接位置；对焊接环境要求低，是目前应用最广的焊接方法。主要局限(Disadvantages)生产效率较低；焊工劳动强度大；焊缝质量受人为因素影响大，高度依赖焊工的技术水平与经验。适用场景(Applications)广泛用于钢结构、压力容器等，尤其适用于单件、小批量及复杂结构件的焊接。7.2常用焊接方法：埋弧焊工业级埋弧焊自动焊接设备作业现场核心原理电弧在厚厚的焊剂层下燃烧进行焊接，实现自动化作业，全程无可见弧光辐射。主要优点焊缝保护效果极佳，化学成分稳定；可使用大电流，熔深大且焊接速度快，效率高。技术局限受限于设备结构，仅能在平焊位置进行焊接；设备系统相对复杂，初期投入成本较高。典型应用广泛应用于长直焊缝和大直径环焊缝的焊接，如压力容器制造、船舶建造等重工业领域。7.2常用焊接方法：气体保护焊核心原理(GMAW)工作机制利用外加气体（CO2、氩气等）作为电弧介质，在电弧周围形成气体保护层，隔离空气对熔池的侵害，从而获得高质量焊缝。核心特点明弧操作，无焊渣，可全位置焊接，便于实现自动化。技术优势焊缝质量优成型美观，无夹渣气孔，接头力学性能稳定。生产效率高连续送丝无间断，无需敲渣，效率是手工焊2-3倍。材料适用性广覆盖碳钢、不锈钢及铝、镁、铜等有色金属。主流工艺分类CO2气体保护焊成本低，穿透力强，适合焊接碳钢和低合金