焊工工艺学(课本共73页5.5万字).docVIP

绪 论 一、焊接的实质 焊接是通过加热或加压（或两者并用），并且用或不用填充材料，使焊件形成原子间结合的一种连接方法。被结合的两个工件可以是同类或异类的金属，也可以是非金属。在生产实践中，用得最多的是各类金属。 金属所以能保持固定的形状是因为其内部原子间距（晶格常数）非常小，原子之间形成了牢固的结合力。要把两个分离的工件连接在一起，从物理本质上来看，就是要使两个金属连接表面上的原子拉近到金属键结合的距离，即0.3～0.5nm或3～5?（1?=10-10m，1nm=10-9m）。然而，在一般情况下材料表面总是不平整的，且材料表面总难免存在着氧化膜和其它污物，阻碍着两分离工件表面的原子接近。因此，焊接过程的实质是要通过适当的物理化学过程克服困难，使两个分离工件表面的原子接近到金属晶格距离而形成结合力。这些物理化学过程必须外加能量来实现，其能量便是加热和加压。 在工业生产中采用的连接方法主要有可拆连接和不可拆连接两大类。螺钉、键、销钉等连接方式属于可拆连接；铆接、粘接、焊接属于不可拆连接。与铆接相比（图0-1），焊接具有节省金属材料、接头密封性好、设计和施工较容易、 生产率较高以及劳动条件较好等 图0-1 铆接和焊接 优点。在许多工业部门中应用的金属结构, 如 a）铆接 b）焊接 建筑结构、船体、机车车辆、 管道及压力容 器等，几乎全部采用了焊接结构。在机械制造工业中，过去不少用整体铸造或锻造生产大型毛坯，也采用了焊接结构。 二、焊接方法的分类 目前，在工业生产中应用的焊接方法已达近百种，根据它们的焊接过程特点可将其分为熔焊、压焊和钎焊三大类，每大类又可按不同的方法细分为若干小类，如图0-2所示。 （一）熔焊 熔焊是将焊件连接处局部加热到熔化状态，然后冷却凝固成一体，不加压力完成焊接。其中最常用有电弧焊、气焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等。熔焊的焊接接头如图0-3所示。被焊接的材料统称母材（或称为基本金属）。焊接过程中局部受热熔化的金属形成熔池，熔池金属冷却凝固后形成焊缝。近缝区的母材受加热影响而引起金属内部组织和力学性能发生变化的区域，称为焊接热影响区。在焊接接头的截面上，焊缝和热影响区的分界线称为熔合线。焊缝、熔合线和焊接热影响区构成焊接接头。焊缝各部分的名称如图0-4所示。 图0-3 熔焊焊接接头 图0-4 焊缝各部分的名称 图0-2 焊接方法的分类 （二）压焊 压焊是一种不管加热与否，必须在压力下完成焊接的方法。常见的有电阻焊、摩擦焊、高频焊、冷压焊等。 （三）钎焊 钎焊是采用熔点比母材熔点低的填充材料（钎料）受热熔化并借助毛细作用填满母材间的间隙，冷凝后形成牢固的接头的一种焊接方法，其基本特点是在整个焊接过程，母材并不熔化。常见的有烙铁钎焊、火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊等。 三、焊接技术的应用及新发展 （一）焊接技术的应用 在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是一种十分重要的加工工艺。据工业发达国家统计，每年仅需要进行焊接加工之后使用的钢材占钢总产量的45%左右，我国也占据近40%，可见，焊接工艺已成为机械加工中必不可少的手段之一。 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。此外，对某些非金属材料，如塑料、陶瓷、复合材料等实施连接。因而，焊接技术已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、机车车辆、石油化工、航空航天、原子能、电力、电子技术、建筑、轻工等行业中。 （二）焊接技术的新发展 随着我国工业和科学技术的发展，焊接工艺也在不断进步。为满足国家经济发展的需要，焊接技术需从如下方面更进一步的提高： 1．提高焊接生产率 提高焊接生产率的途径有三： （1）提高薄板件的焊接速度 如焊条电弧焊时使用纤维素焊条进行向下立焊；熔化极气体保护焊中采用电流成型控制或多丝焊等。 （2）提高焊接熔敷率 在焊条电弧焊中采用铁粉焊条、重力焊条和躺焊条焊接工艺；埋 弧焊中采用多丝焊、热丝焊等。 （3）减小坡口断面及熔敷金属量 采用窄间隙焊接工艺；电子束焊、等离子弧焊和激光焊时可采用不开坡口对接焊等。 2．重视准备车间的技术改造，提高准备车间的机械化、自动化水平 准备车间包括材料运输；材料表面去油、喷砂、涂保护漆；钢板划线、切割、开坡口；部件组装和点固等工序。这不仅可提高生产率，且可保证焊接产品的质量。 3．焊接过程自动化、智能化 它是提高焊接质量稳定性，解决恶劣劳动条件的重要方向。示例见图0-5。 弧焊机器人 弧焊机器人焊车架 点焊机器