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主讲人：何龙2012-4-13——常用焊接方法及其特点绪论材料的连接方法常用连接方法简介焊接焊接的定义及本质焊接的特点主要焊接方法简介焊接发展概况焊接技术的应用材料的连接可分为两类：可拆式连接：螺纹联接、摩擦联接不可拆式连接：焊接、粘接、铆接材料的连接方法粘接的的特点：①可用于多种不同形状的接头和各种不同材料（如各种金属、非金属以及金属与非金属）的连接。②可实现大面积连接。接头的应力分布较均匀，耐疲劳性能好。③接头的密封性能好，并具有耐腐蚀和绝缘等性能。④工艺简便，无焊接的高温，又无螺纹连接和铆接所需的多种机械紧固件（如螺钉、螺母、垫圈、销钉等），生产率高。粘接的不足之处：①粘接接头的强度不及焊接接头高。②接头的耐热性较低(一般在300℃以下)。③使用中胶粘层易发生老化，接头强度性能不稳定，影响结构使用寿命粘结-用胶粘剂把两个零件连接在一起，并使接合处有足够强度的连接工艺。1)特点①一般不需对接头加热，可保持材料原有的组织和性能，无热应力和变形等问题。②可以对同种材料或导种材料进行连接。2)铆接的缺点①铆接通常要加垫板，铆钉等附件，增加结构自重和钻孔、加工等工序；②接头处截面增加，易形成较大的应力集中；③较难实现接头的密封性连接。铆接-采用铆钉将两个零件连接成一个整体的连接工艺。特点①具有可拆御性；②连接强度根据需要可在较大范围内调整。螺纹连接是各种机械、仪器、仪表中应用最广泛的可拆卸连接方法。螺纹连接-利用螺纹压紧力将分离的零件连接成一个整体的方法摩擦连接——通过配合表面的机械摩擦力将两个分离的零件连接成一个整体的方法特点①具有可拆卸性；②连接强度可在一定范围内设定；③便于在机器工作时实现离、合功能；④过载时，摩擦副可能产生滑动，可避免设备被破坏；摩擦连接的不足之处①连接强度不如焊接和铆接高；②摩擦副的摩擦力不足时，可能产生滑动而影响连接的可靠性；③对摩擦副接触面的配合精度和加工要求较高。焊接的定义焊接：将两者或两者以上(同种或异种）材料，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使同质或异质材料达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程。由此可见，焊接与其它连接方式不同，不仅在宏观上形成了永久性的接头，而且在微观上建立了组织上的内在联系。金属焊接的本质原子之间距离（晶格）非常小→形成了牢固的结合力→固态金属保持固定的形状→施加足够的外力→破坏原子间结合→变形或分离成两块金属焊接的困难表面粗糙度和表面存在的氧化膜及其它污染物，阻碍不同构件表面金属原子之间接近到晶格距离并形成结合力。焊接过程的本质通过适当的物理化学过程克服上述困难，使两个分离的固态物体表面的原子接近到晶格距离（即0.3-0.5nm），产生原子（或分子）间结合而连接成一体的加工方法。焊接的特点优点：焊接结构产品的质量轻，生产成本低。整体性好，具有良好的气密性、水密性投资少、见效快适用于几何尺寸大而材料较分散的制品简化金属结构的加工工艺，缩短加工周期不足：①结构无可拆性。②焊接时局部加热，焊接接头的组织和性能与母材相比发生变化，产生焊接残余应力和焊接变形。③焊接缺陷的隐蔽性，易导致焊接结构的意外破坏。公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。公元前200年前，中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。1801年：英国H.Davy发现电弧。1881年：法国人DeMeritens发明了最早期的碳弧焊机。1888年：俄罗斯人H.г.Cлавянов发明金属极电弧焊。1889—1890年：美国人C.L.Coffin首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接。1890年：英国人Brown第一次使用氧加燃气切割进行了抢劫银行的尝试。1900年：英国人Strohmyer发明了薄皮涂料焊条。1907年10月瑞典人O.Kjellberg完善了焊条1916年：安塞尔.先特.约发明了焊接区X射线无损探伤法。大约1920年药芯焊丝被用于耐磨堆焊1930年：前苏联罗比诺夫发明埋弧焊。焊接发展概况1941年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克等重武器的制造采用了大量的焊接技术。1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。1957年：法国施吉尔发明电子束焊。1957年：前苏联卡扎克夫发明扩散焊。1990年左右：逆变技术得到了长足的发展，其结果使得焊接设备的重量和尺寸大大的下降。1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功的焊接了铝合金平板。1996年：以乌克兰巴顿焊接研所B.K.Lebegev院士为首的三十多人的研制小组，研究开发了人体组织的焊接技术。2001年：人体组织焊接成功应用于临床。熔化焊将焊件接头加热至熔化状态，然后冷却结晶成一体的方法。熔化焊最容易实现原子结合，是金属焊接的最主要方法。固相焊接（压焊）利用摩擦、扩散和加压等物理作用，克服表面不平度，除去氧化膜及其它污染物，使两个连接表面的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现连接。钎焊采用熔点低于焊件(母材)的钎料与焊件一起加热，使钎料熔化(焊件不熔化)后，依靠钎料的流动充填接头预留空隙中，并与固态的母材相互扩散、溶解，冷却后实现焊接的方法。焊接的分类方法数字标记（ISO4063）德文缩写（DIN1910）英文缩写气焊3G氧乙炔气焊311G金属电弧焊11焊条电弧焊111ESMAW药芯焊丝金属电弧焊（自保护）114MF埋弧焊12UPSAW气体保护焊SG金属极气体保护焊13MSGGMAW金属极活性气体保护焊135MAGMAG药芯焊丝活性气体保护焊136FCAW金属极惰性气体保护焊131MIGMIG钨极气体保护焊14WSGGTAW钨极惰性气体保护焊141WIGTIG等离子弧焊15WPPAW激光焊52LALBW电子束焊51EBEBW压力焊4电阻焊2RRW电阻点焊21RP缝焊22RR凸焊23RB闪光对焊24RA摩擦焊42FRFW电弧螺柱焊781B电渣焊72RESESW焊接方法的符号及数字表示（ISO4063）一、手工电弧焊1、焊接电弧电弧的温度阴极区2100℃，弧柱5700~7700℃，阳极区2300℃气体电离电极发射电子电弧区热量阳极占43%,阴极区占36%,弧柱区占21%。正接法:工件接正极,焊条接负极2、焊接过程手工电弧焊(3)当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的熔池不断产生,形成连续的焊缝。(1)电弧在焊条与被焊件之间燃烧,电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池;(2)电弧使焊条的药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池起保护作用；手工电弧焊3、手工电弧焊的特点手工电弧焊手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？优点：焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好；可焊金属广泛；待焊接头装配要求较低；可焊工件厚度范围：钢板厚度≥1.5mm；一般在3∼40mm之间；可焊金属范围：能焊的金属有碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及其合金。缺点：劳动条件差，熔敷速度慢，生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。直流电焊机：交流电焊机：引弧容易，电弧稳定，焊接质量好结构简单，使用可靠，维修方便二、埋弧自动焊1.埋弧自动焊的焊接过程自动焊——焊接动作由机械装置自动完成。埋弧焊——电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。焊车焊丝焊剂埋弧自动焊自动焊小车埋弧焊生产2.埋弧自动焊的特点与应用生产效率高（比手弧焊提高5～10倍）焊接质量好（焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）成本低（省工、省时、省料）劳动条件好（无弧光,、飞溅,劳动强度低）适应性差（平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）焊接设备复杂，需采用辅助装置，焊前准备工作严格不便观察，需要焊缝自动跟踪装置，对装配精度要求高，每层焊道焊接后必须清除焊渣；应用：成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。特点：压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵缝环缝压力容器焊接生产三、气体保护焊1、氩弧焊及其特点保护气体氩气CO2氩弧焊CO2气体保护焊钨极金属极钨极氩弧焊焊接电流不能过大，只能焊4mm以下的薄板；焊接钢材板：直流正接法；焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。气体保护焊钨极熔点高，发射电子能力强直流正接：钨极烧损小。直流反接：钨极烧损大，电弧不稳，但有“阴极破碎”作用（焊铝时有利）。应用熔化极氩弧焊气体保护焊1、以连续送进的金属丝做电极并填充焊缝；2、焊接电流较大,生产效率高，适用焊接较厚的焊件；（板厚为8~25mm）3、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有“阴极破碎”作用;4、可采用自动焊或半自动焊。氩弧焊特点气体保护焊1)保护效果好，电弧稳定，焊接质量好；2)电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小；3)可全方位焊接，便于观察、易于自动控制；4)氩气成本高，一般情况下不采用。应用：常用于焊接易氧化的有色金属、合金钢和不锈钢。2、CO2气体保护焊CO2气体保护焊的焊接过程CO2电弧CO+O使金属氧化，合金元素烧损，不能焊接有色金属和合金钢。应用：用于低碳钢、低合金钢薄板的焊接。必须采用含脱氧剂的焊丝H08Mn2SiA，直流反接。气体保护焊CO2气体保护焊的特点成本低（为埋弧焊和手弧焊的40%～50%）效率高（电流密度大，熔深大，焊接速度快）焊接质量好（有气流冷却，热影响区小，变形小）采用气体保护，能全位置焊接焊缝成形差，飞溅大设备使用维修不方便气体保护焊气体保护焊四、气焊氧乙炔火焰气焊（G;311）气焊时，焊接熔池是由火焰加热所形成，火焰是由可燃气体与氧气的化学反应产生的，火焰的热量使材料熔化。通常用手将焊丝送入熔化区，把焊接坡口填满。火焰气体覆盖着熔池，并保护熔池免受空气的影响。应用范围：主要用于非合金、低合金钢板和管材的焊接（也可用于铸铁的焊接）；板厚：（约从0.8mm）至6mm；用于除理想下以外所有焊接位置的管道工程、车体结构、安装和维修等焊接。五、电渣焊生产率高（板厚40mm的焊接一次焊成）焊缝缺陷少,焊接质量好（不易产生气孔、夹渣和裂纹）成本低（省电和省熔剂）焊件需正火热处理(热影响区较大,组织粗大)1.电渣焊工艺过程2.电渣焊的特点六、电阻焊电阻焊分为：点焊、缝焊、对焊。是利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。闪光对焊电阻对焊缝焊点焊电阻焊特点焊接电压低，电流大，生产率高；不需要填充金属，焊接变形小；劳动条件好，操作简单，易于实现自动化生产；焊接设备复杂，投资大；适用于大批量生产；对焊件厚度和接头形式有一定限制。将待焊接的金属件搭接放置在两个电极之间。通过电极施加一定的力将板材压在一起以后，在给定的时间内（瞬间），电流从一个电极通过板材流到另一个电极。在电阻最大的部分，即板材与板材的接触部位，由于电阻产生的热量熔化了接触部分的材料。断电后，在电极压力的作用下，熔池凝固。1、电阻点焊电阻焊点焊过程：加压通电断电去除压力形成熔核凝固防止分流：两焊点间应有一定距离。点焊接头形式：分流现象点焊适用于工件厚度0.5～3.0㎜范围内的钢板或铝板焊接。尤其适用于成批生产中。点焊的应用电阻焊手提点焊点焊过程2、缝焊电阻焊缝焊：与点焊相同，只是采用滚轮做电极，边焊边滚。特点：焊点互相重叠，分流现象严重。焊件厚度≤3mm。应用：有密封要求的薄壁结构，3、对焊电阻对焊端面加工要求高，质量不易保证。闪光对焊对端面加工要求低，质量较高，用于重要零件的焊接。杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨、钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相同或相近）应用：电阻焊对焊生产电阻焊应用：杆状零件的对接，如刀具、管子、钢轨、钢筋、异种金属。（端面形状尺寸要相同或相近）七、钎焊是利用低熔点的钎料作填充金属，加热熔化后渗入固态焊件间的间隙内，将焊件连接起来的焊接方法。接头形式1、焊接过程将工件和钎料适当加热（烙铁、火焰、炉子、电阻、高频加热）；钎料熔化，借助毛细管的作用被吸入和充满间隙；被焊金属和钎料在间隙内相互扩散；