機械制造基礎(chǔ)-第三篇-焊接成形-第一講-焊接的基本原理課件

§3焊接成形一、焊接的實質(zhì)：利用加熱或加壓等手段，使用或不使用填充材料，借助金屬原子的結(jié)合與擴散作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來二、焊接的用途：主要用于制造結(jié)構(gòu)件和零部件。三、分類：按照焊接過程的特點，焊接可分為熔焊、壓焊、釬焊三大類：1§3焊接成形一、焊接的實

1、熔焊：對兩工件結(jié)合處局部加熱到熔化狀態(tài)，形成共同的熔池；一般另加填充金屬，冷卻后牢固地連成一整體（不加壓力）

21、熔焊：對兩工件結(jié)合處局部加熱到熔化狀態(tài)，形成共

2、壓力焊：對兩工件加壓（或同時加熱），產(chǎn)生一定的塑性變形，使原子形成新的結(jié)晶，將兩工件緊密牢固地連成一整體（通常加溫加壓）3、釬焊：對工件和釬料（填充金屬）作適當加熱，工件金屬不熔化，熔點低的釬料被熔化后填充到工件之間，將兩工件連成一整體32、壓力焊：對兩工件加壓（或同時加熱），產(chǎn)生一定的塑§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接電弧1、接觸引弧2、電弧的組成

4§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接電弧43、正接與反接53、正接與反接5§3–1–2焊接過程一、焊接冶金過程的特點：1、高于一般冶煉溫度，有燒損或形成有害雜質(zhì)2、熔池體積小，四周為冷金屬，液態(tài)時間短①焊接冶金反應(yīng)不平衡，成分不均勻②氣體和雜質(zhì)不易浮出，易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷③機械性能，尤其是塑性和韌性，遠比母材低6§3–1–2焊接過程一、焊接冶金過程的特點：6二、常見焊接缺陷7二、常見焊接缺陷7

三、保證焊縫質(zhì)量的措施：1、造成有效的保護，使液態(tài)金屬與空氣隔開（如：氣體保護焊、埋弧焊）2、向熔池中添加合金元素，保證焊縫化學成分3、進行脫氧、脫硫、脫磷等(一般在焊條藥皮中加入硅、錳脫硫和磷)，4、焊前應(yīng)清除焊接件表面的鐵銹、油污并烘干焊條的潮氣8三、保證焊縫質(zhì)量的措施：8§3–1–3焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布

焊縫附近區(qū)各點溫度曲線9§3–1–3焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化二、焊接接頭的組織和性能：（一）焊縫：10二、焊接接頭的組織和性能：10（二）焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)金屬因焊接作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。下圖為低碳鋼的熱影響區(qū)1.熔合區(qū)：焊縫與基體金屬的交界處(固液共存區(qū))2.過熱區(qū)：在Ac3(GS)以上100~200oC至固相線溫度3.正火區(qū)：在Ac3至Ac3以上100~200oC區(qū)間4.部分相變區(qū)：在Ac1~Ac3之間11（二）焊接熱影響區(qū)111212

（三）影響焊縫性能的因素1、焊劑與焊絲2、焊接方法3、焊接參數(shù)4、接頭的形式5、焊后熱處理13（三）影響焊縫性能的因素13§3–1–4焊接應(yīng)力與變形一.焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生:如圖示，加熱和冷卻時的應(yīng)力與變形14§3–1–4焊接應(yīng)力與變形一.焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生:14二、焊接殘余應(yīng)力的分布1、焊縫因受熱冷卻收縮時，受到周圍冷金屬的拘束而受拉應(yīng)力，而母材及邊緣受壓應(yīng)力；2、焊件變形愈大，殘余內(nèi)應(yīng)力愈小，否則愈大。

15二、焊接殘余應(yīng)力的分布15三、焊接殘余應(yīng)力引起變形的基本形式

1.收縮變形：焊縫縱、橫向收縮，尺寸縮小2.角變形：V形坡口對焊時，焊縫截面形狀上下不對稱，焊后橫向收縮不均勻引起3.彎曲變形：丁字梁焊接時，焊縫布置不對稱，焊縫縱向收縮后，引起工件向焊縫一側(cè)彎曲4.扭曲變形：焊縫在橫截面上布置不對稱或工藝不合理而產(chǎn)生

5.波浪形變形：焊薄板時，在厚度方向喪失穩(wěn)定性所至16三、焊接殘余應(yīng)力引起變形的基本形式16四、減少焊接應(yīng)力的措施1、避免焊縫密集交叉和焊縫過大、過長2、選擇合理的焊接次序，使焊縫能夠自由收縮3、預(yù)熱法：將工件預(yù)熱到350~400oC，然后再焊接4、采用小能量焊接方法，分層焊5、錘擊焊縫：當焊縫還處在較高溫度時，錘擊焊縫使金屬伸長，能減小焊接殘余應(yīng)力6、焊后去應(yīng)力退火處理：將工件加熱到500~650oC，保溫一定時間后緩冷。退火后可以消除80%左右的焊接殘余應(yīng)力17四、減少焊接應(yīng)力的措施17五、預(yù)防焊接變形的措施1、預(yù)防焊接應(yīng)力的產(chǎn)生2、反變形法：先確定變形方向，將工件放在相反方向的位置上焊接

3、焊縫對稱分布：18五、預(yù)防焊接變形的措施184、剛性夾持法：焊前兩端夾緊工件(焊或用胎模夾具)，不許變形注：對淬硬性較大的鋼結(jié)構(gòu)件及鑄鐵件不能使用

194、剛性夾持法：焊前兩端夾緊工件(焊或用胎模夾具)，不5、從焊接工藝上采取措施：①兩側(cè)對稱焊，使兩側(cè)收縮相互抵消

②工字梁與矩形梁—交叉對角焊205、從焊接工藝上采取措施：20

③長焊縫—分段退焊21③長焊縫—分段退焊21

④多層多道焊22④多層多道焊22六、焊接變形的矯正方法1、機械矯正法：利用外力(如機械、手錘)矯正

23六、焊接變形的矯正方法232、火焰矯正法：利用氧—乙炔火焰在適當部位加熱，冷卻時產(chǎn)生相反方向的塑性變形來抵消原變形。242、火焰矯正法：利用氧—乙炔火焰在適當部位加熱，冷§3焊接成形一、焊接的實質(zhì)：利用加熱或加壓等手段，使用或不使用填充材料，借助金屬原子的結(jié)合與擴散作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來二、焊接的用途：主要用于制造結(jié)構(gòu)件和零部件。三、分類：按照焊接過程的特點，焊接可分為熔焊、壓焊、釬焊三大類：25§3焊接成形一、焊接的實

1、熔焊：對兩工件結(jié)合處局部加熱到熔化狀態(tài)，形成共同的熔池；一般另加填充金屬，冷卻后牢固地連成一整體（不加壓力）

261、熔焊：對兩工件結(jié)合處局部加熱到熔化狀態(tài)，形成共

2、壓力焊：對兩工件加壓（或同時加熱），產(chǎn)生一定的塑性變形，使原子形成新的結(jié)晶，將兩工件緊密牢固地連成一整體（通常加溫加壓）3、釬焊：對工件和釬料（填充金屬）作適當加熱，工件金屬不熔化，熔點低的釬料被熔化后填充到工件之間，將兩工件連成一整體272、壓力焊：對兩工件加壓（或同時加熱），產(chǎn)生一定的塑§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接電弧1、接觸引弧2、電弧的組成

28§3–1焊接的基本原理§3–1–1焊接電弧43、正接與反接293、正接與反接5§3–1–2焊接過程一、焊接冶金過程的特點：1、高于一般冶煉溫度，有燒損或形成有害雜質(zhì)2、熔池體積小，四周為冷金屬，液態(tài)時間短①焊接冶金反應(yīng)不平衡，成分不均勻②氣體和雜質(zhì)不易浮出，易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷③機械性能，尤其是塑性和韌性，遠比母材低30§3–1–2焊接過程一、焊接冶金過程的特點：6二、常見焊接缺陷31二、常見焊接缺陷7

三、保證焊縫質(zhì)量的措施：1、造成有效的保護，使液態(tài)金屬與空氣隔開（如：氣體保護焊、埋弧焊）2、向熔池中添加合金元素，保證焊縫化學成分3、進行脫氧、脫硫、脫磷等(一般在焊條藥皮中加入硅、錳脫硫和磷)，4、焊前應(yīng)清除焊接件表面的鐵銹、油污并烘干焊條的潮氣32三、保證焊縫質(zhì)量的措施：8§3–1–3焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布

焊縫附近區(qū)各點溫度曲線33§3–1–3焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化二、焊接接頭的組織和性能：（一）焊縫：34二、焊接接頭的組織和性能：10（二）焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)金屬因焊接作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。下圖為低碳鋼的熱影響區(qū)1.熔合區(qū)：焊縫與基體金屬的交界處(固液共存區(qū))2.過熱區(qū)：在Ac3(GS)以上100~200oC至固相線溫度3.正火區(qū)：在Ac3至Ac3以上100~200oC區(qū)間4.部分相變區(qū)：在Ac1~Ac3之間35（二）焊接熱影響區(qū)113612

（三）影響焊縫性能的因素1、焊劑與焊絲2、焊接方法3、焊接參數(shù)4、接頭的形式5、焊后熱處理37（三）影響焊縫性能的因素13§3–1–4焊接應(yīng)力與變形一.焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生:如圖示，加熱和冷卻時的應(yīng)力與變形38§3–1–4焊接應(yīng)力與變形一.焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生:14二、焊接殘余應(yīng)力的分布1、焊縫因受熱冷卻收縮時，受到周圍冷金屬的拘束而受拉應(yīng)力，而母材及邊緣受壓應(yīng)力；2、焊件變形愈大，殘余內(nèi)應(yīng)力愈小，否則愈大。

39二、焊接殘余應(yīng)力的分布15三、焊接殘余應(yīng)力引起變形的基本形式

1.收縮變形：焊縫縱、橫向收縮，尺寸縮小2.角變形：V形坡口對焊時，焊縫截面形狀上下不對稱，焊后橫向收縮不均勻引起3.彎曲變形：丁字梁焊接時，焊縫布置不對稱，焊縫縱向收縮后，引起工件向焊縫一側(cè)彎曲4.扭曲變形：焊縫在橫截面上布置不對稱或工藝不合理而產(chǎn)生

5.波浪形變形：焊薄板時，在厚度方向喪失穩(wěn)定性所至40三、焊接殘余應(yīng)力引起變形的基本形式16四、減少焊接應(yīng)力的措施1、避免焊縫密集交叉和焊縫過大、過長2、選擇合理的焊接次序，使焊縫能夠自由收縮3、預(yù)熱法：將工件預(yù)熱到350~400oC，然后再焊接4、采用小能量焊接方法，分層焊5、錘擊焊縫：當焊縫還處在較高溫度時，錘擊焊縫使金屬伸長，能減小焊接殘余應(yīng)力6、焊后去應(yīng)力退火處理：將工件加熱到500~650oC，保溫一定時間后緩冷。退火后可以消除80%左右的焊接殘余應(yīng)力41四、減少焊接應(yīng)力的措施17五、預(yù)防焊接變形的措施1、預(yù)防焊接應(yīng)力的產(chǎn)生2、反變形法：先確定變形方向，將工件放在相反方向的位置上焊接

3、焊縫對稱分布：42五、預(yù)防焊接變形的措施184、剛性夾持法：焊前兩端夾緊工件(焊或用胎模夾具)，不許變形注：對淬硬性較大的鋼結(jié)構(gòu)件及鑄鐵件不能使用

434、剛性夾持法：焊前兩端夾緊工件(焊或用胎模夾具)，不5、從焊接工藝上采取措施：①兩