材料成型工艺基础 教学课件 ppt 作者 刘建华 1-5 第4章

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1、第4章　焊接成型技术第4章　焊接成型技术4.1　焊接原理及方法4.2　焊接接头的组织与性能4.3　常用金属材料的焊接4.4　焊接应力与变形4.5　焊接结构工艺设计 第4章　焊接成型技术　　焊接是现代制造技术中重要的金属连接方法。焊接过程是指通过加热或加压等手段，使分离的金属材料达到原子间的结合，获得所需要的金属结构的一种加工方法。　　与铆接、胶接、螺栓连接等方法(见图4－1)相比，焊接具有如下特点：　　(1)节省金属材料，结构重量轻。　　(2)可用于制造重型、复杂的机器零部件，简化铸造、锻造及切削加工工艺，获得最佳技术经济效果。　

2、　(3)焊接接头具有良好的力学性能和密封性。　　(4)能够制造双金属结构，使材料的性能得到充分利用。　　(5)焊接结构不可拆卸，维修不便；存在焊接应力和变形，且组织性能不均匀，会产生焊接缺陷。 第4章　焊接成型技术图4－1　连接方法(a)铆接；(b)焊接；(c)胶接；(d)螺拴连接 第4章　焊接成型技术　　焊接方法种类很多，并在汽车、造船、锅炉、压力容器、桥梁、建筑、飞机制造、电子等工业部门中广泛应用。据估计，世界上钢产量的50%～60%钢材，要经过焊接才能最终投入使用。　　按照焊接过程的不同物理特点和所采用能源的性质，可将焊接方

3、法分为熔焊、压焊、钎焊三大类。常用的焊接方法如图4－2所示。 第4章　焊接成型技术图4－2　焊接方法分类 第4章　焊接成型技术　　熔焊是将焊接接头处加热到熔化状态，并加入(或不加入)填充金属，经冷却结晶后形成牢固的接头，而将两部分被焊金属焊接成为一个整体。该方法适用于各种常用金属材料的焊接，是现代工业生产中主要的焊接方法。　　压焊是在焊接过程中对工件加压(加热或不加热)，并在压力作用下使金属接触部位产生塑性变形或局部熔化，通过原子扩散，使两部分被焊金属连接成一个整体。该方法只适用于塑性较高的金属材料的焊接。　　钎焊是把熔点比母材金

4、属低的填充金属(简称钎料)熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散从而实现连接的焊接方法。该方法适用于各种异类金属的焊接。 第4章　焊接成型技术4.1　焊接原理及方法4.1.1　焊接基本原理　　大多数焊接方法都需要借助加热、加压，或同时实施加热和加压，以实现原子结合。　　从冶金的角度来看，可将焊接区分为三大类：液相焊接、固相焊接、固－液相焊接。利用热源加热待焊部位，使之发生熔化，利用液相的相溶而实现原子间的结合，即属液相焊接。熔焊属于最典型的液相焊接。除了被连接的母材(同质或异质)，还可填加同质或非同质的填充材料，共同构成统一的

5、液相物质。常用的填充材料是焊条或焊丝。 第4章　焊接成型技术　　固相焊接属于典型的压力焊方法。因为固相焊接时，必须利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待焊表面的温度升高(但一般低于母材金属熔点)，通过调节温度、压力和时间，以充分进行扩散而实现原子间的结合。在预定的温度(利用电阻加热、摩擦加热、超声振荡等)紧密接触时，金属内的原子获得能量、增大活动能力，可跨越待焊界面进行扩散，从而形成固相接合。 第4章　焊接成型技术　　固－液相焊接就是待焊表面并不直接接触，而是通过两者毛细间隙中的中间液相相联系。于是，在待焊的同质或异

6、质固态母材与中间液相之间存在两个固－液界面，通过固液相间充分进行扩散，可实现很好的原子结合。钎焊即属此类方法，形成中间液相的填充材料称为钎料。 第4章　焊接成型技术　　1.焊接热源　　焊接热源应是热量高度集中，可快速实现焊接过程，并可保证得到致密而强韧的焊缝和最小的焊接热影响区。每种热源都有其本身的特点，并在生产上有不同程度的应用。满足焊接条件的热源有以下几种。　　(1)电弧热：利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源，是目前焊接热源中应用最为广泛的一种，如手工电弧焊、埋弧自动焊等。　　(2)化学热：利用可燃气体（氧、乙炔等

7、）或铝、镁热剂燃烧时所产生的热量作为焊接热源，如气焊。这种热源在一些电力供应困难和边远地区仍起重要的作用。 第4章　焊接成型技术　　（3)电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源，如电阻焊和电渣焊。采用这种热源所实现的焊接方法，都具有高度的机械化和自动化，有很高的生产率，但耗电量大。　　（4)高频热源：对于有磁性的被焊金属，利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实质上也属电阻热。由于这种加热方式热量高度集中，故可以实现很高的焊接速度，如高频焊管等。 第4章　焊接成型技术　　（5)摩擦热：由机械摩擦而产生的

8、热能作为焊接热源，如摩擦焊。　　（6)电子束：在真空中，利用高压高速运动的电子猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为焊接热源，如电子束焊。　　（7)激光束：通过受激辐射而使放射增强的单色光子流，即激光，它经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为