焊接工艺教材.ppt

1、焊装工艺培训教材,第一部分 焊接简介,古代焊接技术： 焊接技术是随着金属的应用而出现的，古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。由于温度限制，焊接产品多为装饰品和冷兵器。 中国商朝制造的铁刃铜钺，就是铁与铜的铸焊件。 春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。,焊接史话,近代焊接发展： 19世纪初，英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源； 20世纪初，碳极电弧焊和气焊得到应用，同时还出现了薄药皮焊条电弧焊，使手工电弧焊进入实用阶段，电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。 在此期间，美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成

2、为焊接机械化、自动化的开端。 40年代，为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。,1941年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克及各种重武器的制造采用了大量的焊接技术。 1953年，苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护电弧焊的应用和发展。 1957年美国的盖奇发明等离子弧焊；40年代德国和法国发明的电子束焊；60年代等离子、电子束和激光焊接方法的出现，标志着高能量密度熔焊的新发展，大大改善了材料的焊接性，使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。 现在焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接

3、，因而广泛地应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、机车车辆、石油化工、航天航空、原子能、电力、电子技术、建筑及家用电器等部门。,小知识：焊接之最 1912年 福特汽车公司为了生产著名的T型汽车，在自己工厂的实验室里完成了现代焊接工艺 1927年：由Lindberg单独驾驶全焊合金钢管结构飞机成功地飞过了大西洋。 1931年：由焊接工艺制造全钢结构组成的帝国大厦建成。 1940年：第一艘全焊接船Exchequer号在美国的Ingalls 船坞建成下水。 1965年：焊接而成的Appllo 10号宇宙飞船登月成功。,焊接的定义 焊接是通过加热或者加压，或者两者并用；用或不用填充材料；使两分离的

4、金属表面达到原子间的结合，形成永久性连接的一种工艺方法。 焊接的本质 金属等固体所以能保持固定的形状是因为其内部原子之间距（晶格）十分小，原子之间形成牢固的结合力。除非施加足够的外力破坏这些原子间结合力，否则，一块固体金属是不会变形或分离成两块的。要使两个分离的金属构件连接在一起，从物理本质上来看就是要使这两个构件的连接表面上的原子彼此接近到金属晶格距离。,第二部分 焊接原理及分类,焊接的分类 随着现代工业生产的需求和科学技术的蓬勃发展，焊接技术不断进步。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源

5、将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。 为了提高熔焊质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池。,压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。 压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。如扩散焊、高频焊、冷压焊等

6、都没有熔化过程，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头,钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。 生产中选择焊接方法时，不但要了解各种焊接方法的特点和适用范围，而且要考虑产品的要求，然后还要根据所焊产品的结构、材料以及生产技术等条件作出初步选择。,第三部分 汽车制造用焊接方法,第一篇 电阻焊,一、概述 1、电阻焊定义 电阻焊是将被

7、焊工件压紧于电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。,2、电阻焊基本原理 焊接热的产生及影响产热的因素，点焊时产生的热量根据焦耳定律由下式决定：总热量：Q=I2Rt 式中：Q产生的热量（J） I 焊接电流（A） R 电极间电阻（） t 焊接时间（s） 电阻焊的热源是电流通过焊接区产生的电阻热。,研究表明，接触电阻Rc+2Rew所产生的热量约占总热量的10%左右；而而焊件内部电阻2Rw所产生的热量约占总热量的90%左右。最高温度总是处于焊接区中心，即熔核形成于焊接中心。,点焊时，工件只在有限的接触面上，即所谓“点”上

8、被焊接起来，并形成扁球形的熔核。点焊又可分为单点焊和多点焊。多点焊时，使用两对以上的电极，在同一工序内形成多个熔核。 点焊是一种高速、经济的连接方法。它适用于制造可以采用搭接、街头不要求气密、厚度小于3mm的冲压、扎制的薄板构件。这种方法广泛用于汽车驾驶室、金属车厢复板、家具等低碳钢产品的焊接。 点焊有时也用于连接厚度达6mm的、或更厚的金属板，但与熔焊的对接接头相比较，点焊的承载能力低，搭接接头增加了构件的重量和成本，且需要昂贵的特殊焊机，因而是不经济的。,1、点焊特点及应用范围,二、分类 电阻焊方法主要有4种，即点焊、凸焊、缝焊、对焊，目前我们公司使用有点焊和凸焊。,凸焊是点焊的一种变形。

9、在一个工件上有预制的凸点。凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。 凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。凸焊的种类很多，除板件凸焊外，还有螺帽，螺钉类零件的凸焊、线材交叉凸焊、管子凸焊和板材T型凸焊等。 板件凸焊最适应的厚度为0.54mm，焊接更薄的板件时，凸点设计要求严格，需要随动性极好的焊机，因此厚度小于0.25mm的板件更宜于采用点焊。,2、凸焊特点及应用范围,缝焊：缝焊与点焊相似，所不同的是用旋转的盘状电极代替柱状电极。叠合的工件在圆盘间受压通电，并随圆盘的转动而送进，形成连续焊缝。 缝焊适宜于焊接厚度在3 mm以下的薄板搭接，主要应用于生产密封性容器和管道等。 电阻对焊：焊接

10、过程是先施加顶锻压力(1015 MPa)，使工件接头紧密接触，通电加热至塑性状态，然后施加顶锻压力(3050 MPa)，同时断电，使焊件接触处在压力下产生塑性变形而焊合。电阻对焊操作简便，但对焊件端面加工和清理要求较高。一般只用于焊接直径小于20 mm、截面简单和受力不大的工件。,闪光对焊： 焊接过程是先通电，再使两焊件轻微接触，由于焊件表面不平，使接触点通过的电流密度很大，金属迅速熔化、气化、爆破，飞溅出火花，造成闪光现象。继续移动焊件，产生新的接触点，闪光现象不断发生，待两焊件端面全部熔化时，迅速加压，随即断电并继续加压，使焊件焊合。 常用于焊接受力较大的重要工件。闪光对焊不仅能焊接同种金

11、属，也能焊接铝钢、铝铜等异种金属，可以焊接0.01 mm的金属丝，也可以焊接直径500 mm的管子及截面为20000 mm2的板材。,3、点（凸）焊的基本循环及作用,预压,焊接,维持,休止,在电极压力的作用下清除一部分接触表面的油污和氧化膜，形成物理接触点。为以后焊接电流的顺利通过及表面原子的结合作好准备。,基本循环,作用,其作用是在热和机械（力）的作用下形成塑性环、熔核，并随着通电加热的进行而长大，直到获得需要的熔核尺寸。,其作用是是液态金属（熔核）在压力作用下更好的冷却结晶。,一个完整的点焊形成过程包括预压程序，焊接程序，维持程序，休止程序。在预压阶段没有电流通过，只对母材金属施加压力。在

12、焊接程序和维持程序中，压力处于一定的数值下，通过电流，产生热量熔化母材金属，从而形成熔核。在休止程序中，停止通电，压力也在逐渐减小。,点焊的焊接过程：,焊接过程演示：,4、点焊的主要焊接参数,4.1焊接电流,4.3焊接压力,4.2焊接时间,4.4电极端面尺寸,电阻焊时的每一个焊接循环中，自电流接通到停止的持续时间，称焊接通电时间。时间长短对点焊质量影响也很大，时间过长，热量输入过多也会产生喷溅，降低焊点强度。,4.1焊接电流,4.2焊接时间,焊接时流经焊接回路的电流称焊接电流。对点焊质量影响最大，电流过大产生喷溅，焊点强度下降。,焊接电流和焊接时间是通过控制箱进行控制的，可以利用编程器进行设定

13、。,4.3焊接压力,4.4电极端面尺寸,通过电极施加在焊件上的压力。当压力过小，易产生喷溅；压力过大时，使焊接区接触面积增大，电流密度减小，熔核尺寸下降，严重时会出现未焊透的缺陷。一般认为，在增大电极压力的同时，适当加大焊接电流或焊接时间以维持焊接加热程度不变。焊接压力是通过压缩空气产生的，所以点焊时的气压值决定了焊接压力，一般要求的气压为：0.40.6Mpa,电极头是指点焊时与焊件表面相接触的电极端头部分。电极头端面尺寸增大时，由于接触面积增大，电流密度减小，散热效果增强，均使焊接区加热程度减弱，因而熔核尺寸减小，使焊点承载能力降低。电极头端面尺寸的增大D15%D。端面直径一般要求在68mm

14、，超过8mm就需要及时进行修磨。,（1）焊接电流和焊接时间的适当配合 硬规范大焊接电流、短的焊接时间 软规范小焊接电流，适当延长焊接时间参数 两种规范在调节I、T使之组成不同的硬、软规范时，必须相应改变电极压力Fw。硬规范电极压力大，软规范反之。,5、焊接参数间相互关系及选择：,焊接电流I和电极压力Fw的适当配合。 这种配合的特征： A 焊接过程中不产生喷溅； B 规范选择在喷溅临界曲线附近（无飞溅区内）可获得最佳焊接质量。,软规范和硬规范的区别与联系： 软规范是长时间、小电流和小压力，硬规范是短时间、大电流和大压力；焊接形成熔核的过程最终是一种达到产热和散热相平衡熔核不再扩大的过程。所以综合

15、的来讲，软规范焊接质量较稳定，电压的波动（我们知道点焊电流是一种脉冲电流）对其影响不大，但是由于焊接时间较长，热损失较多；而硬规范由于焊接时间较短，故生产效率高，热损失少。焊装车间的管式焊钳一般均使用软规范，气压表的压力稍微要低一点，因为管式焊钳的钢性不好，否则压力过大，电极极易错位。,（3）低碳钢板点焊工艺参数的选择:,选择点焊工艺参数时可以采用计算方法或查表的方法，无论采用哪种方法，所选择出来的工艺参数都不可能是十分精确和合适的。即只能给出一个大概范围，还需经实测和调试来获得最佳规范。,点焊工艺参数对焊点质量的影响分析： 预压时间：过大增加工作时间 过小飞溅、过烧、烧穿、损坏电极 电极压力

16、：过大虚焊、弱焊 过小 飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快 焊接电流：过大飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快 过小 虚焊、弱焊 焊接时间：过大飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快、接头 性能下降 过小 虚焊、弱焊 电极直径：过大虚焊、弱焊 过小 飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快 修磨次数：过快电极寿命降低 过慢 电极直径不符合要求,产生虚焊、弱焊,6、点焊工艺参数对焊点质量的影响分析：,虚焊、开焊、毛刺、飞溅、焊点扭曲、半点、焊点点距不均匀等,虚焊,7、点焊的主要缺陷,飞溅、毛刺,半点,焊点扭曲,焊点击穿,电阻焊设备的组成,电阻焊设备由焊钳、焊接变压器、控制箱三大部分组成。 其中焊钳是根据焊接设备的形状，尺寸而决定，种类繁多。它主要由气缸，电极，及启动开关装置组成。 焊接变压器是电阻焊机供电装置的核心，其工作原理与一般电力变压器相似，但结构及使用条件不同。 控制箱是整个电阻焊机的关键控制部分，整个电阻焊机的功能范围，焊接质量，设备的可靠性基本上由控制箱决定。,8、点焊的主要设备,工频50/60HZ 中频1000HZ,自动多点焊机 机器人,9、电