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焊接成形工艺一、概述•焊接的概念：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，使焊件达到原子间结合的一种工艺方法。•特点及应用：焊接生产的特点是节省材料，生产率高，适应性广，连接质量优良，同时易于实现机械化和自动化，并且可以化大为小，以小拼大，以简拼繁，生产要求密封性的构件，特别适合于制造大型或结构复杂的构件，目前已广泛应用于各行各业，如航空航天、海洋工程、石油化工、电力、冶金、建筑、微电子等领域。焊接分类：•熔焊：气焊、电弧焊、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊•压焊：电阻焊、摩擦焊、爆炸焊、超声波焊、扩散焊•钎焊二、手工电弧焊1、手弧焊机•手弧焊机按其供给的焊接电流种类不同分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。•交流弧焊机又称为弧焊变压器，弧焊变压器是一种具有下降外特性的降压变压器，有分体式弧焊机、同体式弧焊机、动铁漏磁式弧焊机、动圈式弧焊机和抽头式弧焊机等类型。•直流弧焊机分为直流弧焊发电机和弧焊整流器。2、电焊条•焊条的组成与作用•焊芯作用：•一是作为电极传导电流，产生电弧；•二是熔化后作为填充金属，与熔化的母•材一起组成焊缝金属。•药皮作用：保护焊接熔池、稳定电弧燃烧和合金化作用，使焊缝金属达到各项性能要求。3、焊接接头形式和坡口形式n焊接接头类型•焊接坡口的型式4、焊接空间位置•平焊立焊横焊仰焊5、焊接工艺参数1）焊条直径2）焊接电流I＝kd①考虑焊条直径②考虑焊接位置③考虑焊接层次3）电弧电压4）焊接速度5）焊缝层次6）预热温度7）后热与焊后热处理6、基本操作技术1）引弧2）堆平焊波3）对接平焊的操作技术①坡口准备②焊前清理③装配固定④焊接⑤焊后清理⑥质量检验三、埋弧自动焊1、焊接过程2、埋弧自动焊机3、埋弧自动焊的特点和应用1）生产率高2）焊缝质量好3）成本低4）劳动条件好5）适应性差6）对焊前准备要求严7）焊接设备较复杂，设备费一次投资较大四、气体保护焊1、氩弧焊2、二氧化碳气体保护焊五、气焊和气割1、气焊设备1）氧气瓶2）乙炔瓶3）减压器4）回火保险器5）焊炬2、气焊火焰•中性焰氧化焰碳化焰•中性焰：如图所示，氧气和乙炔的体积混合比为1.1~1.2时燃烧所形成的火焰称为中性焰，又称为正常焰。它由焰心、内焰和外焰三部分构成。中性焰在距离焰心前面1~4mm处温度最高，可达3150℃。中性焰适用于焊接低碳钢、中碳钢、普通低合金钢、不锈钢、紫铜、铝及铝合金等金属材料。•碳化焰：如图所示，碳化焰是指氧和乙炔的体积混合比小于1.1时燃烧所形成的火焰。由于氧气较少，燃烧不完全，过量的乙炔分解为碳和氢，其中碳会渗到熔池中造成焊缝增碳。碳化焰比中性焰的火焰长，也由焰心、内焰和外焰构成，其明显特征是内焰呈乳白色。碳化焰最高温度为2700~3000℃。碳化焰适用于焊接高碳钢、铸铁和硬质合金等材料。•氧化焰：如图所示，氧和乙炔的体积混合比大于1.2时燃烧所形成的火焰称为氧化焰。氧化焰比中性焰短，分为焰心和外焰两部分。由于火焰中有过量的氧，故对熔池金属有强烈的氧化作用，一般气焊时不宜采用。只有在气焊黄铜、镀锌铁板时才采用轻微氧化焰，以利用其氧化性，在熔池表面形成一层氧化物薄膜，减少低沸点的锌的蒸发。•氧化焰的最高温度为3100~3300℃。3、气焊基本操作技术1）基本操作①焊炬握法②点火、调节火焰与灭火③左焊法与右焊法2）平焊、立焊、横焊、仰焊操作4、氧气切割1）气割条件•金属的燃点应低于其熔点。•金属氧化物的熔点应低于金属的熔点。2）气割工艺•气割割炬•气割工艺参数•气割割嘴到工件的距离•L＝k+2•预热时间气割时氧气的压力气割速度•割嘴与被割件的倾角六、电阻焊和钎焊1、电阻焊•是利用电流直接流过工件及工件间接触面所产生的电阻热，使工件局部加热到高塑性或熔化状态，同时加压而完成的焊接过程。•电阻焊的特点：与其他焊接方法相比，电阻焊生产率高，表面质量好，变形小，焊缝不需填充金属，操作简便，劳动环境干净，易于实现自动化，适于大批量生产。但电阻焊耗电量大，焊件的接头形式与断面形状及尺寸受到较大限制，不宜焊接较厚的工件。•电阻焊的方法1）点焊•点焊的工艺过程：•焊接循环•预压阶段；焊接阶段；维持阶段；休止阶段。2）缝焊（滚焊）3）对焊①电阻对焊②闪光对焊七、摩擦焊简介•摩擦焊是将焊件连接表面相互压紧并使之按一定轨迹相对运动，利用连接表面上生成的摩擦热作为热源将焊件端面加热到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。•旋转式摩擦焊过程。一个焊件以选定的转速n旋转，另一个焊件向旋转焊件靠拢到接触，并施加轴向挤压力Fw，开始摩擦加热。待接头处被加热到焊接所需温度时，立即使焊件停转，同时对接头施加更大的轴向顶锻压力Fd。接头在Fd作用下产生一定的塑性变形而形成接头，卸压后完成焊接。•摩擦焊的特点及应用：1）接头处不易产生夹渣、气孔及其他缺陷,接头表面与易氧化,接头组织致密,焊接质量好且稳定。2）焊前接头不需特殊清理，焊接时不需焊接材料，焊接时间短，生产成本低。3）能焊接异种金属材料,如碳钢、低合金钢与不锈钢、高速钢、镍基合金焊接,铜和不锈钢的焊接等.•摩擦焊主要用于旋转焊件的压焊，非圆截面的焊接比较困难。摩擦焊机一次性投资较大。由于受焊机主轴电动机功率和压力的限制，摩擦焊焊件的最大截面不超过0.02m2。摩擦焊在电站、锅炉、电力电气、汽车、拖拉机、金属切削刀具、石油钻探等工业部门已得到广泛应用。2、钎焊1）钎焊原理及特点2）钎焊的分类软钎焊硬钎焊3）钎焊材料①钎料②钎焊焊剂4）钎焊工艺①焊前清理②清洁度检验③接头安装钎焊间隙套接长度七、焊接变形和焊接缺陷1、焊接变形2、焊接缺陷1）咬边2）气孔3）未焊透4）未熔合5）烧穿6）焊瘤七、先进焊接方法与技术简介1、激光焊技术2、扩散焊3、超声波焊接技术１）焊接机的工作原理２）超声波焊接应用4、焊接机器人