焊工工藝學(xué)第十一章其他焊接、切割方法與技術(shù)

1、 11-1釬焊釬焊 11-2電渣焊電渣焊 11-3碳弧氣刨碳弧氣刨 11-4摩擦焊與螺柱焊摩擦焊與螺柱焊 11-5高能束焊及焊接機(jī)器人高能束焊及焊接機(jī)器人 11-1釬焊釬焊一、釬焊原理一、釬焊原理釬焊過程示意圖) 在接頭處安置釬料，并對焊件和釬料進(jìn)行加熱) 釬料熔化并開始流入釬縫間隙) 釬料填滿整個釬縫間隙，凝固后形成釬焊接頭二、釬焊的分類及特點二、釬焊的分類及特點1. 釬焊的分類釬焊的分類按釬料熔點不同，可分為軟釬焊和硬釬焊。按照熱源種類和加熱方式不同，可分為火焰釬焊、爐中釬焊、感應(yīng)釬焊、電阻釬焊、電弧釬焊、激光釬焊、氣相釬焊、烙鐵釬焊等。 最簡單、最常用的是火焰釬焊和烙鐵釬焊?；鹧驸F焊火焰

2、釬焊2. 釬焊的特點釬焊的特點釬焊與熔焊方法比較，具有如下特點：（1）釬焊時，釬料熔化，焊件不熔化，焊件金屬的組織和性能變化較少， 釬焊后焊件的應(yīng)力與變形較少。（2）某些釬焊，可以一次焊幾條、幾十條釬縫甚至更多，所以生產(chǎn)率高。（3）釬焊不僅可以焊接同種金屬，也適宜焊接異種金屬，甚至可以焊接金屬與非金屬。（4）釬焊接頭的強(qiáng)度和耐熱能力較基本金屬低，裝配要求比熔焊高，以搭接接頭為主，使結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加。三、釬料與釬劑三、釬料與釬劑1.釬料釬料（1）釬料的分類根據(jù)釬料的熔點不同可以分為兩大類：熔點低于450的稱為軟釬料，這類釬料熔點低，強(qiáng)度也低； 熔點高于450的稱為硬釬料，具有較高的強(qiáng)度， 可以連接承

3、受重載荷的零件，應(yīng)用較廣。（2）釬料的型號1）釬料型號由兩部分組成， 釬料型號兩部分間用隔線“ ” 分開。2）型號中第一部分用一個大寫英文字母表示釬料的類型：“” 表示軟釬料， “”表示硬釬料。3）釬料型號中的第二部分由主要合金組分的化學(xué)元素符號組成。（3）釬料的牌號焊接材料產(chǎn)品樣本中，釬料的牌號有兩種表示法：一是前冶金部的編號方法，另一種是原機(jī)械電子工業(yè)部的編號方法。2. 釬劑釬劑四、釬焊工藝四、釬焊工藝1. 釬焊接頭形式釬焊接頭形式接頭形式) 搭接) ) 對接接頭局部搭接) 形接頭局部搭接) 管件的套接接頭) 管件與管座套管接頭2. 焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備焊接前應(yīng)使用機(jī)械方法或化學(xué)方法，除去焊件

4、表面的氧化膜，為防止液態(tài)釬料隨意流動，常在焊件非焊接表面涂阻流劑。3. 裝配間隙裝配間隙4. 釬焊參數(shù)釬焊參數(shù)釬焊參數(shù)主要是釬焊溫度和保溫時間。5. 釬焊后清洗釬焊后清洗釬劑殘渣大多數(shù)對釬焊接頭起腐蝕作用，同時，也妨礙對釬縫的檢查。所以， 釬焊后常需清除干凈。 11-2電渣焊電渣焊一、電渣焊的原理及特點一、電渣焊的原理及特點1. 電渣焊的原理電渣焊的原理電渣焊的基本原理焊件金屬熔池渣池導(dǎo)電嘴 焊絲冷卻滑塊焊縫金屬熔滴 引出板引弧板2. 電渣焊的特點電渣焊的特點（1）生產(chǎn)率高（2）經(jīng)濟(jì)效果好（3）宜在垂直位置焊接（4）焊縫缺欠少（5）焊接接頭晶粒粗大二、電渣焊的類型二、電渣焊的類型1. 絲極電渣

5、焊絲極電渣焊絲極電渣焊示意圖導(dǎo)軌焊機(jī)機(jī)頭控制臺冷卻滑塊焊件導(dǎo)電嘴渣池熔池2. 板極電渣焊板極電渣焊板極電渣焊示意圖板極工件渣池金屬熔池焊縫水冷成形塊3. 熔嘴電渣焊熔嘴電渣焊熔嘴電渣焊示意圖1電源2引出板3焊絲4熔嘴鋼管 5熔嘴夾持架6絕緣塊7工件8熔嘴銅塊 9水冷成形滑塊10渣池11金屬熔池 12焊縫13引弧板三、電渣焊焊接材料三、電渣焊焊接材料1. 電渣焊焊劑電渣焊焊劑目前常用的電渣焊焊劑有HJ360、HJ170。2. 電渣焊的電極材料電渣焊的電極材料電渣焊的電極有焊絲、熔嘴、板極等。 生產(chǎn)中多采用低合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲或材料作為電極。四、電渣焊的焊接參數(shù)四、電渣焊的焊接參數(shù)電渣焊的焊接參數(shù)繁多

6、，但對于焊縫成形影響比較大的主要是焊接電流、焊接電壓、裝配間隙、渣池深度。五、電渣焊設(shè)備五、電渣焊設(shè)備HS 1000型電渣焊機(jī)導(dǎo)軌自動焊機(jī)頭焊絲盤BP1 3 1000 型焊接變壓器控制箱 11-3碳弧氣刨碳弧氣刨一、碳弧氣刨原理及特點一、碳弧氣刨原理及特點碳弧氣刨的原理電極刨鉗壓縮空氣流刨件碳弧氣刨的特點是：（1）與風(fēng)鏟比較，碳弧氣刨可以提高生產(chǎn)率10 倍，在仰位或豎位時更具有優(yōu)越性。（2）與風(fēng)鏟比較，碳弧氣刨噪聲較小，并減輕了勞動強(qiáng)度， 易實現(xiàn)機(jī)械化。（3）在對封底焊進(jìn)行碳弧氣刨挑焊根時，易發(fā)現(xiàn)細(xì)小缺欠，并可以克服風(fēng)鏟由于位置狹窄而無法使用的缺點。（4）碳弧氣刨也有一些缺點，如產(chǎn)生煙霧，噪聲

7、較大，粉塵污染，弧光輻射等。二、碳弧氣刨設(shè)備二、碳弧氣刨設(shè)備碳弧氣刨設(shè)備示意圖電源氣刨槍碳棒電纜氣管空氣壓縮機(jī)工件三、碳弧氣刨工藝參數(shù)三、碳弧氣刨工藝參數(shù)1. 電源極性電源極性碳弧氣刨一般都采用直流反極性（鑄鐵和銅及銅合金采用正極性），這樣刨削過程穩(wěn)定，刨槽光滑。2. 電流與碳棒直徑電流與碳棒直徑碳棒直徑根據(jù)被刨削金屬的厚度來選擇。3. 刨削速度刨削速度刨削速度增大，刨削深度減小，一般刨削速度為0.51.2m/min較為合適。4. 壓縮空氣壓力壓縮空氣壓力壓縮空氣的壓力高，能迅速地吹走液體金屬，使碳弧氣刨順利進(jìn)行，一般壓縮空氣壓力為0.4 0.6MPa。5. 電弧長度電弧長度碳弧氣刨電弧的長度

8、一般以12mm為宜。6. 碳棒與工件的傾角碳棒與工件的傾角7. 碳棒伸出長度碳棒伸出長度碳棒從導(dǎo)電嘴到電弧端的長度為伸出長度。 碳棒伸出長度越長，就會使壓縮空氣吹到熔池的風(fēng)力不足，不能順利地將熔化金屬吹走，同時，伸出長度越長，碳棒的電阻增加，燒損也快，但伸出長度太短會引起操作不方便。一般碳棒伸出長度以80 100mm為宜。 11-4摩擦焊與螺柱焊摩擦焊與螺柱焊一、摩擦焊一、摩擦焊1. 摩擦焊的原理摩擦焊的原理摩擦焊原理示意圖) 形成相對運動) 施加壓力，兩界面接觸) 進(jìn)行焊接) 焊接結(jié)束2. 摩擦焊的分類摩擦焊的分類（1）連續(xù)驅(qū)動摩擦焊（2）慣性摩擦焊（3）攪拌摩擦焊3. 摩擦焊的特點摩擦焊的

9、特點（1）摩擦焊的優(yōu)點1）接頭質(zhì)量高 2）適合異種材質(zhì)的連接3）生產(chǎn)效率高 4）尺寸精度高5）設(shè)備易于機(jī)械化、自動化，操作簡單6）環(huán)境清潔 7）生產(chǎn)費用低（2）摩擦焊的缺點與局限性1）對非圓形截面焊接較為困難，所需設(shè)備復(fù)雜，對盤狀薄零件和薄壁管件，由于不易夾固，施焊也很困難。2）焊機(jī)的一次性投資較大，大批量生產(chǎn)時才能降低生產(chǎn)成本。4. 攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊的原理二、螺柱焊二、螺柱焊1. 螺柱焊的特點螺柱焊的特點（1）焊接時間短，不需要填充金屬，生產(chǎn)率高，熱輸入小，焊縫金屬和熱影響區(qū)窄，焊接變形極小。（2）只需單面焊，熔深淺，焊接過程不會對焊件背面造成損害。（3）對焊件表面清理要求不高

10、，焊后也無須清理。（4）與螺紋擰入的螺柱相比，所需母材厚度小，因而節(jié)省材料，還可減少連接部件所需的機(jī)械加工工序，成本低。（5）螺柱焊可焊接小螺柱、薄母材和異種金屬，也可以把螺柱焊到有金屬涂層的母材上，且有利于保證焊接質(zhì)量。（6）易于全位置焊接。（7）螺柱的形狀和尺寸受焊槍夾持和電源容量限制， 螺柱的底端尺寸受母材厚度的限制。（8）易在焊縫和熱影響區(qū)形成淬硬組織，接頭延性較差。2 . 螺柱焊的分類螺柱焊的分類螺柱焊根據(jù)所用電源和接頭形成過程的不同通?？煞譃殡娀÷葜福ㄒ卜Q標(biāo)準(zhǔn)螺柱焊）、電容儲能螺柱焊和短周期螺柱焊三種基本形式。3. 電弧螺柱焊電弧螺柱焊（1）電弧螺柱焊的過程電弧螺柱焊的焊接過程（

11、2）電弧螺柱焊的設(shè)備電弧螺柱焊設(shè)備) 焊接電源) 焊槍（3）電弧螺柱焊的焊接參數(shù)輸入足夠的能量是保證獲得優(yōu)質(zhì)電弧螺柱焊接接頭的基本條件，而這個能量又與螺柱的橫截面積大小、焊接電流、電弧電壓及燃弧時間有關(guān)。 11-5高能束焊及焊接機(jī)器人高能束焊及焊接機(jī)器人一、真空電子束焊一、真空電子束焊1. 真空電子束焊的原理真空電子束焊的原理電子束焊焊縫成形的原理) 接頭局部熔化、蒸發(fā)) 金屬蒸氣排開液體金屬，電子束“鉆入” 母材，形成“匙孔”) 電子束穿透工件，“匙孔” 由液態(tài)金屬包圍) 焊縫凝固成形2. 真空電子束焊的特點及應(yīng)用真空電子束焊的特點及應(yīng)用（1）電子束功率密度很高，約為電弧焊的5000 100

12、00倍。（2）電子束穿透能力強(qiáng)，焊縫深寬比大，深寬比可達(dá)50:1。（3）真空環(huán)境下焊接，不僅可防止熔化金屬受到氫、氧、氮氣體的污染，而且有利于焊縫金屬的除氣和凈化。（4）真空電子束焊能焊接用其他焊接工藝難于或根本不能焊接的形狀復(fù)雜的焊件。二、激光焊接與切割二、激光焊接與切割激光焊接與切割1 . 激光焊接激光焊接（1）激光焊接的原理激光焊就是利用激光器產(chǎn)生的單色性、方向性非常高的激光束，經(jīng)過光學(xué)聚焦后，把其聚焦到直徑10 m 的焦點上，能量密度達(dá)到106W/cm2 以上，通過光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩刍饘龠M(jìn)行焊接。（2）激光焊接的特點及應(yīng)用1）能準(zhǔn)確聚焦為很小的光束（直徑10 m），焊縫極為窄小，

13、 變形極小，熱影響區(qū)極窄。2）功率密度高，加熱集中， 可獲得寬深比大的焊縫。3）焊接過程非?？?， 焊件不易氧化。4）激光焊的不足之處在于，設(shè)備的一次性投資大，設(shè)備較復(fù)雜，對高反射率的金屬直接進(jìn)行焊接較困難。5）由于激光焊接具有上述特點，所以它常被應(yīng)用于儀器、微型電子工業(yè)中的超小型元件及航天技術(shù)中的特殊材料的焊接。2. 激光切割激光切割（1）激光切割的原理激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實現(xiàn)將工件切割開。激光切割屬于熱切割方法之一。（2）激光切割的特點1）激光切割質(zhì)量好2）切割材料的種類多

14、3）切割效率高4）非接觸式加工5）激光切割噪聲低，污染小6）激光切割的不足之處在于設(shè)備費用高， 一次性投資大（3）激光切割工藝及其應(yīng)用1）激光汽化切割2）激光熔化切割3）激光氧氣切割4）激光劃片與控制斷裂（4）激光切割設(shè)備激光切割時割炬與工件間的相對移動有如下三種情況：1）割炬不動， 工件通過工作臺作運動，主要用于尺寸比較小的工件。2）工件不動，割炬移動。3）割炬和工作臺同時移動。三、焊接機(jī)器人三、焊接機(jī)器人1 . 焊接機(jī)器人概況焊接機(jī)器人概況焊接機(jī)器人2. 焊接機(jī)器人的特點焊接機(jī)器人的特點（1）焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和提高易于實現(xiàn)，保證其均一性。（2）提高生產(chǎn)率， 在一天內(nèi)可24h 連續(xù)生產(chǎn)。（3）改善焊工勞動條件，可在有害環(huán)境下長期工作