《焊接技术与应用》课件.pptVIP

焊接技术与应用：现代工业的核心技术焊接技术作为现代工业的核心技术，在各个行业中扮演着不可替代的角色。本课程将全面介绍焊接技术的基本原理、工艺方法、设备应用以及未来发展趋势，帮助学习者掌握这一关键技术的理论基础和实际应用能力。

课程导论焊接技术的重要性焊接作为材料连接的关键技术，是现代工业制造的基石。通过焊接，可以将分离的零部件牢固地连接成整体，实现结构的完整性和力学性能的连续性。工业革命中焊接的关键角色焊接技术的发展与工业革命紧密相连，从早期的铁匠锻焊到现代化的自动焊接系统，焊接技术的进步加速了工业制造的变革，推动了大型结构的建造和复杂机械的生产。现代制造业中的战略意义

焊接的定义与基本概念焊接的科学原理焊接是利用热能或机械能，使连接材料局部熔化或塑性变形，从而实现永久性连接的工艺过程。焊接本质上是材料科学、热力学和力学的综合应用，涉及复杂的物理化学变化。金属结合的物理机制金属焊接的根本机制是原子间的相互靠近和结合。通过加热或压力，使金属原子之间的距离减小到足够近，形成新的金属键，实现原子级别的永久连接。焊接在工程中的基本分类

焊接的历史发展早期焊接技术溯源焊接的历史可追溯到青铜时代和铁器时代，古代工匠通过锻打加热的金属实现简单连接。公元前3000年，古埃及和美索不达米亚地区已经掌握了原始的锻焊技术。工业革命时期的技术突破19世纪初，随着电力技术的发展，电弧焊接技术被发明。1881年，尼古拉·贝纳多斯发明了碳棒电弧焊，标志着现代焊接时代的开始。随后，气焊和金属电极电弧焊相继问世。20世纪焊接技术的革命性进展

焊接的基本物理原理热力学基础焊接过程中能量的转换与传递金属结构与结合机理原子间作用力与晶体结构变化热传导与热影响区热能在焊件中的扩散与材料性能变化材料变形与应力分析热应力、残余应力与结构稳定性焊接过程涉及复杂的物理现象，特别是材料在高温下的行为。金属在熔化点附近经历相变，伴随着晶格重构和原子迁移。理解这些基本物理原理对于控制焊接质量和预测焊接性能至关重要。

焊接的基本化学原理金属间的化学反应焊接过程中，高温环境促使焊缝金属与周围环境发生一系列的化学反应。这些反应包括金属与氧气、氮气以及其他大气成分的作用，直接影响焊接质量。氧化与还原过程氧化是焊接中最常见的化学反应，会形成金属氧化物影响焊接强度。焊条涂层中通常添加还原剂，通过还原反应消除氧化物，提高焊缝质量。保护气体的作用机制氩气、氦气等惰性气体通过隔离大气中的活性气体，防止焊缝金属氧化。而二氧化碳等活性气体则通过分解形成保护层，同时提供更深的熔深。

焊接电弧的物理特性电弧形成的基本条件焊接电弧是在两个电极间的气体介质中形成的持续放电现象。形成电弧需要足够的电压突破气体绝缘性，并需要稳定的电流维持。电极材料的热电子发射特性直接影响电弧的稳定性。电弧的温度与能量分布焊接电弧中心温度可达6000-20000℃，足以熔化任何已知金属。电弧能量分布呈高斯分布，中心能量密度最高，向外逐渐降低，这一特性决定了焊缝的熔深和宽度特征。电弧稳定性影响因素电弧稳定性受电源特性、电极材料、保护气体成分以及外部磁场等多种因素影响。稳定的电弧是获得高质量焊缝的关键，现代焊接设备通过各种控制技术确保电弧稳定。

电弧焊接的基本原理电极与工件的相互作用电弧焊接过程中，电极与工件间的电弧形成闭合回路。电极可作为阴极或阳极，产生强烈的电场和热场。在电极和工件表面，电子和离子的发射与碰撞持续进行，维持电弧的稳定。热能转换机制电能通过电弧转换为热能，这一过程的效率约为60-90%。热量主要通过三种方式传递：电子热传导、电离气体的热传导以及辐射传热。不同焊接工艺中，这三种传热方式的比例各不相同。金属熔化与凝固过程在电弧热作用下，母材和填充金属熔化形成熔池。随着电弧移动，熔池后部开始冷却凝固，形成焊缝。凝固过程中的结晶行为决定了焊缝的组织结构和最终性能。

常见焊接方法概述手工电弧焊使用涂药焊条作为电极和填充材料，适用范围广泛，特别适合现场施工和修理工作。操作简便，但对操作者技能要求较高，生产效率相对较低。氩弧焊又称钨极惰性气体保护焊(TIG)，使用不熔化钨极和惰性气体保护，焊接质量高，焊缝美观，适用于有色金属和不锈钢等高质量要求的焊接。二氧化碳保护焊使用熔化电极和二氧化碳气体保护，焊接速度快，成本低，适合中厚板的焊接，在制造业广泛应用。但焊缝飞溅较多，外观不如氩弧焊美观。等离子弧焊利用高度收缩的等离子弧进行焊接，能量密度高，穿透能力强，适用于精密焊接和特殊材料的连接，在航空航天等高端制造领域应用广泛。

手工电弧焊技术1焊接设备与工具手工电弧焊设备主要包括焊接电源、电焊钳、焊接电缆和接地夹。焊接电源分为交流电源和直流电源，现代逆变电源体积小、效率高且功能丰富。辅助工具包括焊接面罩、钢丝刷、焊渣锤等。2电焊条选择电焊条由