材料成型工艺基础 教学课件 ppt 作者 刘建华 1-5 第4章.doc

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。 　　(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 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）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