工程材料及成形技术 第7章 焊接与胶接.ppt

1、7.1.1 焊接的特点,7.1 焊接的特点、分类及应用,（1）减轻了结构重量，节省金属材料与工时 （2）能化大为小，拼小成大，降低生产成本 （3）可制造双金属结构 （4）焊接形成的焊缝具有良好的密封性 （5）焊接接头组织性能不均匀,第7章 焊接与胶接,7.1.2 焊接的分类,1、熔化焊：将需要焊接的部位加热至熔化状态、冷却后连成一体（不加压力）的焊接方法,2、压焊：焊接时必须对焊件施加压力,3、钎焊：利用熔点低于焊件的熔化态中间材料作为填充金属，使被焊接件实现连接的焊接方法,7.2 焊条电弧焊,电弧焊：利用电弧作为焊接热源的熔化焊方法,焊条电弧焊（简称手弧焊）：用手工操纵焊条 进行焊接的电弧焊

2、方法,优点：设备简单，操作灵活，对空间不同位置、 不同接头形式的工件都能进行焊接, 焊条电弧焊的原理：,母材：被焊接材料的统称,熔池：通电后，焊条与工件之间产生的焊接电弧将焊条端部和焊件局部加热到熔化状态，焊条端部熔化后的熔滴和熔化的母材金属融合在一起形成熔池,焊缝：随着电弧（焊条）向前移动，熔池液态金属逐步冷却结晶，形成焊缝,7.2.1 焊接设备及焊接电弧,1.交流弧焊电源（弧焊变压器） 2. 直流弧焊电源（弧焊整流器）,（一）焊接设备,主要设备：电焊机，也称作弧焊电源,（二）焊接电弧,焊接电弧：实际上就是在电极与焊件间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象,1.焊接电弧的形成原理,带电粒子

3、分别向两极运动的途中和到达电极表面时不断发生碰撞和复合，就产生强烈的光和热，形成光亮炫目的焊接电弧,2.焊接电弧的组成,组成：阴极区、弧柱区和阳极区三部分组成,（1）阴极区：是向外发射电子的部分，发射电子需消耗一定的能量，因此阴极区产生的能量不高（T=2400K，热量36%）,（2）阳极区：是接受电子的部分，由于阳极受电子轰击和吸入电子，获得很大能量，因此阳极区的温度和放出的热量比阴极高些（T=2600K，热量43%）,（3）弧柱区：可熔化各种金属，满足不同工件的焊接要求（T=60008000K，热量21%）,3.焊接电弧的极性及应用,（1）正接法：工件接正极，焊条接负极,应用：多用于焊接较厚

4、的工件,特点：电弧中的热量大部分集中在工件上，焊接件获得的热量多，温度高，熔池深，易焊透,（2）反接法：工件接负极，焊条接正极,特点：焊件获得的热量少，温度低，熔池浅，不易焊透,应用：用于焊接较薄钢制工件和非铁金属件等, 直流电焊接时：, 交流电进行焊接时：,由于电弧极性瞬时交替变化。因 此，焊条与工件的热量和温度分布是 相等的，不存在正接、反接的问题,7.1.2 焊条,1.焊条的组成及作用,组成：由焊芯和药皮两部分组成, 焊芯：具有一定直径和长度的金属丝, 焊芯的作用： （1）传导电流，产生电弧 （2）焊芯本身在焊接过程中熔化，作为填充金属与熔化的母材一起形成焊缝, 我国目前常用焊芯牌号：H

5、08、H08A, 药皮：由各种矿物质、有机物、铁合金等辗成粉状，用水玻璃粘结而成的, 主要作用：,（1）机械保护作用，防止有害气体侵入焊缝已熔化金属,（2）冶金处理作用，使焊缝获得合乎要求的力学性能,（3）改善焊接工艺，药皮中有易电离物质，可使电弧稳定，飞溅少，容易操作,2. 焊条的种类和型号,3. 焊条的选用,7.3.1 气体保护电弧焊（气保焊）, 气体保护焊：用CO2或惰性气体（如氩气、氦气）作为保护气体，直接从喷嘴中流出，在电弧周围形成保护层，使熔池金属与空气机械的隔离，防止有害气体的影响，从而获得高质量焊缝的一种方法, 分类：,熔化极、非熔化极,7.3 其他焊接方法,1. 二氧化碳气体

6、保护焊（简称CO2焊）, CO2焊: 用连续送进的焊丝作电极和填充金属，CO2作保护气体的熔化极电弧焊方法,2.氩弧焊,氩弧焊：是以氩气作保护气体的电弧焊,（ a）熔化极氩弧焊：是采用直径为0.82.4mm的焊丝，用氩气来保护电极和熔池的一种焊接方法, 焊丝既是电极又是填充金属,（b）非熔化极氩弧焊：是以钨极作为电极，用氩气作为保护气体的气体保护焊, 在焊接过程中，钨极不熔化，所以称为非熔化极氩弧焊。填充金属是靠熔化送进电弧区的焊丝,7.3.2 电渣焊, 电渣焊：是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法, 原理：将焊件垂直放置，并使两焊件保持一定间隙，为防止液态金属流失，在焊件间隙的

7、两侧加装冷却铜滑块使焊接处形成一个空腔,随着焊丝的不断熔化，熔池液面与渣池表面不断升高，而下面的液态金属逐渐冷却，凝固成焊缝, 应用：大断面对接接头及丁字接头的焊接,7.3.3 电阻焊,1.点焊,将两块经过清理的焊件叠放在点焊机的两极之间，焊件装配成搭接接头, 电阻焊：是利用电流通过焊件接头的接触面及临近区域时产生的电阻热，将被焊金属材料加热到局部熔化或高温塑性状态，在外加压力作用下，形成牢固接头的焊接方法, 应用：厚度在4mm以下，无密封要求的薄板结构和钢筋构件,2.缝焊, 将焊件装配成搭接 或对接接头，置于两滚 轮电极之间, 缝焊可以认为是连续的点焊过程,应用：厚度在3mm以下，要求密封的

8、管道和容器等,3.对焊, 对焊：将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法, 分类：,（1）电阻对焊 （2）闪光对焊,7.3.4 钎焊, 钎焊：是利用熔点比焊件低的金属作钎料，将钎料与焊件共同加热到钎料熔化温度（焊件不熔化），使熔融钎料浸润焊件接头，填充接头间隙，并依靠两者的相互扩散而形成钎焊接头的焊接方法, 钎焊的特点：钎料熔化而焊接接头并不熔化,焊接结构的工艺性：所设计的焊接结构在满足使用性能要求的前提下焊接成型的可行性和经济性,7.4 焊接结构的工艺性,7.4.1 焊接材料的选择,（1）碳钢C0.5%，低合金钢C0.4%，焊接性比较

9、差,（2）焊接结构应尽可能选用同一种材料的焊接零件，两种焊接性能相差悬殊的材料，是很难进行焊接的,7.4.2 焊缝布置,1. 焊缝应尽量均匀、对称、避免密集交叉,焊缝对称可使焊接应力相互抵消，减少了焊接变形的产生,可防止焊件局部热量过于集中而引起较大的焊接应力,2.焊缝位置应便于焊接操作,熔焊时，焊条、焊枪、焊丝必须有一定的操作空间,埋弧焊时，焊件结构的焊缝周围应有堆放焊剂的位置,3.焊缝位置应避开应力集中,环形角焊缝，应力集中较严重,环形对接焊缝，减少了应力集,4.焊缝位置应远离机加工位置和工作时受力最大的部位, 为了防止已加工面受热而影响其形状和尺寸精度，焊缝位置必须远离机械加工表面, 大

10、跨度梁，由于承受外力最大的截面在梁的中间，所以焊缝不宜布置在梁的中间,5.焊缝应尽量布置在焊件的薄壁处,将焊缝布置在薄壁处，可以减少焊接工作量和焊接缺陷,将厚壁部分加工成一定斜度，使其厚度过渡到与薄壁处一样再进行焊接,6.焊接元件应尽量选用型材, 尽量减少焊缝数量和长度，可减少焊接加热、焊接应力和变形，减少焊接材料消耗，提高生产率,7.5 胶 接,胶接：是指利用胶粘剂起连接作用的一种连接方法,7.5.1 胶接的特点： （1）优点：胶接工艺简单，接头光滑、应力分布均匀，连接件不变形，接头的密封性、绝缘性和耐蚀性好的。不受被胶接件材料类型的限制，可用于多种不同形状的接头和各种不同材料的连接。 （2）缺点：胶接强度尚不能达到焊接的强度，胶接接头在长期工作过程中胶层容易老化，胶粘剂耐热性较低，胶接质量难于控制。,7.5.2 胶接原理 （1）机械作用 （2）扩散作用 （3）吸附作用 （4）化学作用,7.5.3 胶接工艺,1. 常见接头形式,2胶接部位的表面处理 3胶粘剂准备 4涂胶 5合拢（粘合、叠合或胶合） 6