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模块十焊接成形教学目的要求：1.熟悉焊接的特点、分类及其应用。2.了解焊接电流，电焊机和构造，电焊条，手弧焊工艺。3.了解电阻焊、磨擦焊、钎焊、电渣焊等。4.了解金属材料的焊件性。教学重点、难点：焊接的特点、分类及其应用；手弧焊工艺；金属材料的焊件性。焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。焊接的主要特点是：（1）节省材料，减轻质量；（2）简化复杂零件和大型零件的制造；（3）适应性好；可实现特殊结构的生产；（4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连接成型；（5）降低劳动强度，改善劳动条件。焊接方法的应用：（1）制造金属结构件；（2）制造机器零件和工具；（3）修复。焊接方法压力焊摩擦焊超声波焊爆炸焊扩散焊高频焊钎焊及封粘软钎焊硬钎焊封接粘接熔焊电弧焊电渣焊等离子弧焊电子束焊激光焊手弧焊气体保护焊埋弧焊电阻焊项目一手工电弧焊活动一手工电弧焊的焊接过程利用焊条与焊件之间产生的电弧，将焊件接头和焊条熔化而进行焊接的工艺方法活动二电弧焊冶金特点电弧焊的冶金过程有以下特点：1.焊接电弧和熔池金属的温度高于一般的冶炼温度。因此使金属元素强烈蒸发，并使电弧区的气体分解成原子状态，增大了气体的活泼性，导致金属烧损或形成有害杂质。2.熔池体积小、冷却快，冶炼过程难以充分进行。活动三焊接电弧电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。电弧的三个区阴极区、阳极区和弧柱区焊接电弧的温度ºC和热量分布温度ºC热量分布阳极区：260043％弧柱区：6000～800021％阴极区：240036％由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）活动四焊条电焊条的组成及作用组成：焊芯和药皮作用：焊芯填充金属药皮稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。药皮必须含有造气剂和造渣剂。药皮中还应含有稳弧剂和合金化剂，以及脱氧剂、脱硫剂和去氢剂等。焊条的种类和编号种类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。编号：以结构钢焊条为例：Ｊ422其中：Ｊ——结构钢焊条４２——焊缝金属抗拉强度大于等于４２０ＭＰ２——药皮类型（钛钙型）和电源种类（交直流）Ｊ5077——低氢，直流电焊条的选用原则等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属与母材等强度，因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定。低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条。活动五电弧焊设备手工电弧焊设备包括电焊机、连接电缆、电焊钳、尖头锤及钢丝刷和面罩、手套等安全防护用具。其中电焊机是主要的设备，它为焊接电弧提供电源。常用的电焊机分为直流和交流两大类。活动六手工电弧焊工艺1.焊前准备包括焊接接头形式的选择、开坡口、清理焊件表面氧化皮和油垢及焊件装备固定等。常用焊接接头的形式有：对接接头、角接接头、T字接头、和搭接接头。2.焊缝的空间位置平焊、立焊、横焊、仰焊四种。3.焊接规范焊接规范主要是选择焊条直径、焊接电流、焊接速度和电弧长度等。平焊时焊条直径与焊件厚度的关系各种直径焊条推荐电流值焊件厚度/mm234～56～12＞12焊条直径/mm23.23.2～44～54～6焊条直径/mm1.62.02.53.24.05.05.8焊接电流/A25～4040～7050～8090～130160～210200～270260～300项目二其它焊接方法活动一埋弧焊电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧焊的特点及应用埋弧自动焊是用焊剂进行渣保护，焊丝为一电极在焊剂层下引燃电弧燃烧。因电弧在焊剂包围下燃烧，所以热效率高；焊丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电；焊接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产率高；金属利用率，焊接质量好，劳动条件好。埋弧焊适于平直长焊缝和环焊缝的焊接。埋弧自动焊活动二气体保护焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。1.氩弧焊钨极氩弧焊以钨钍合金和钨铈合金为阴极，利用钨合金熔点高，发射电子能力强，阴极产热少，钨极寿命长的特点，形成不熔化极氩弧焊。熔化极氩弧焊以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极（负极），焊丝熔滴通常呈很细颗粒的“喷射过渡”进入熔池，所用电流比较大，生产率高。•板厚8mm以上的铝容器。为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常采用直流反接，这对于焊铝工件正好有“阴极破碎”作用。二氧化碳气体保护焊以CO2为保护气体，用焊丝为电极引燃电弧，实现半自动焊或自动焊。CO2气体保护焊的特点：1.电流密度大、熔深大、焊速快、焊后无需清渣。2.产生变形和裂纹的倾向小。3.焊缝氢的质量分数低，接头抗裂性好。活动三电渣焊利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝和母材来进行焊接的一种熔化焊方法。分为丝极、板极、熔嘴和熔管电渣焊。特点：1.焊接厚件时，厚大截面可一次焊成，生产率高；同时可节省开坡口工作，节省焊接材料和焊接工时，成本低。2.焊缝金属比较纯净。3.电渣焊接头组织粗大，焊后需要进行正火处理。电渣焊示意图活动四等离子弧焊利用机械压缩效应和电磁收缩效应使电流线将电弧压缩为细小的等离子体。等离子弧温度高，能量密度大，因而可一次性熔化较厚的材料。等离子弧可用于焊接和切割。项目三压焊与钎焊活动一电阻焊1.对焊（1）电阻对焊先将工件夹紧并加压，然后通电使接触面温度达到塑性温度(950～1000℃)。在压力下塑变和再结晶形成固态焊接接头（图12-77a）。电阻对焊要求对接处焊前严格清理，所焊截面积较小，一般用于钢筋的对接焊。（2）闪光对焊先通电，后接触，因个别点接触，个别点通过的电流密度很高，可使其瞬间熔化或汽化，形成液态过梁。由于过梁上存在电磁收缩力和电磁引力及斥力而使过梁爆破飞出，形成闪光。闪光一方面排除了氧化物和杂质，另一方面使对口处的温度迅速升高。闪光对焊主要用于钢轨、锚链、管子等的焊接，也可用于异种金属的焊接。因接头中无过热区和铸态组织，所以性能高。2．电阻点焊电阻点焊是用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。3.胶接点焊与电阻点焊相比，胶接点焊接头的搭接抗弯强度可提高3倍，疲劳强度可提高9倍，成本亦不太高。4.电阻缝焊缝焊是连续的点焊过程，它是用连续转动的盘状电极代替了柱状电极，焊后获得相互重叠的连续焊缝。缝焊分流严重，通常采用强规范焊接，焊接电流比点焊大1.5～2倍。缝焊主要用于低压容器，如汽车、摩托车的油箱、气体静化器等的焊接。活动二摩擦焊摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的1%左右。适于焊接异种钢和异种金属，如碳素结构钢-高速钢、铜-不锈钢、铝-铜、铝-钢等。摩擦焊具有以下优点：活动三钎焊钎焊:是利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化而将处于固态的焊件连接起来的一种焊接方法。1．硬钎焊钎料熔点在450℃以上，接头强度较高，都在200MPa以上，属于这类的钎料有铜基、银基和镍基等。2．软钎焊钎料熔点为450℃以下，接头强度较低，一般不超过70MPa，所以只用于钎焊受力不大、工作温度较低的工件。常用的钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。项目四常用金属材料的焊接活动一焊接接头的组织和性能焊缝区——在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔合区——熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。热影响区---受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域（过热区、正火区、部分相变区）。焊缝区各点温度变化示意图低碳钢焊接接头的组织变化活动二金属材料的可焊性可焊性的概念金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。估算钢材可焊性的方法碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：()()()()()()()()6515wMnwCrwMowVwNiwCuwCEwC活动三钢的焊接1.碳素钢的焊接低碳钢含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。中碳钢含碳量在0.25%～0.6%之间，随含碳量的增加，淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差。在实际生产当中，主要是焊接各种中碳钢的铸钢件与锻件。2.合金钢的焊接低合金钢焊接时，热影响区可能产生淬硬组织，淬硬程度与钢材的化学成分和强度级别有关。钢中含碳及合金元素越多，钢材强度级别越高，焊后热影响区的淬硬倾向也越大。强度级别大于450MPa级的低合金钢，淬硬倾向增加，热影响区容易产生马氏体组织，形成淬火区，硬度明显增加，塑性、韧性则下降。项目五金属的热切割利用热能使金属分离的一种方法。活动一气割利用气体火焰的热能工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧气流，使其燃烧并放出热量实现切割的方法。活动二等离子弧切割是利用等离子弧的热能实现切割的方法。教学建议：本章首先介绍焊接的特点、分类及应用；重点介绍焊条电弧焊的原理设备、特点与应用；对比介绍其它焊接方法的特点及音乐。教学中应把握不同焊接方法的特点及应用，加强实践教学，增加感性认识，加深理解。作业：