工程材料與熱加工基礎(chǔ)課件

《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》

第十一章焊接機(jī)械工程系金工教研室引言1、何為焊接？焊接是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。1）.熔焊將待焊處母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法稱為熔焊。2）.壓焊焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或加熱），以完成焊接的方法稱為壓焊。3）.釬焊釬焊是硬釬焊和軟釬焊的總稱。采用比母材金屬熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材溶化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。2、焊接分類圖11-1焊接電弧示意圖2.焊接的冶金特點(diǎn)1）熔池中冶金反應(yīng)不充分，化學(xué)成分有較大的不均勻性，常常發(fā)生偏析、夾雜等缺陷。2）在高溫電弧作用下，氧、氫、氮等氣體分子吸收電弧熱量而分解成化學(xué)性質(zhì)十分活潑的原子或離子狀態(tài)，它們很容易溶解在液體金屬之中，造成氣孔、氧化、脆化和其它缺陷。3）在熔劑或藥皮中加入比鐵氧化能力強(qiáng)的硅鐵、錳鐵等物質(zhì)，除起到滲入合金作用、補(bǔ)充燒損元素外，亦可起到脫氧作用。4）焊縫中硫或磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.04%時，極易產(chǎn)生裂紋。因此，應(yīng)選用含硫、磷低的焊接原材料，并通過在焊劑或藥皮中加石灰石、氟石等脫硫脫磷，以保證焊縫質(zhì)量。圖11-2低碳鋼焊接熱影響區(qū)的組織變化(二)焊縫縫區(qū)的的金屬屬組織織與性性能1.焊焊縫金金屬區(qū)區(qū)焊焊縫金金屬區(qū)區(qū)指在在焊接接接頭頭橫截截面上上測量量的焊焊縫金金屬的區(qū)域域。熔熔焊時時，是是指由由焊縫縫表面面和熔熔合線線所包包圍的的區(qū)域域；電電阻焊焊時，，是指指焊后后形成成的熔熔核部部分。。焊接加加熱時時，焊焊縫金金屬區(qū)區(qū)的溫溫度在在液相相線以以上，，母材材金屬屬和填填充金屬熔熔化后后共同同形成成液態(tài)態(tài)熔池池。冷冷卻結(jié)結(jié)晶是是以熔熔池和和母材材交界界處半半熔化化狀態(tài)態(tài)的母母材金金屬晶晶粒為為結(jié)晶晶核心心，沿沿著垂垂直于于散熱熱面的的反方方向生生長，，成為為柱狀狀晶的的鑄態(tài)態(tài)組織織。2.熔熔合區(qū)區(qū)焊焊縫與與母材材交接接的過過渡區(qū)區(qū)，即即熔合合線處處微觀觀顯示示的母母材半熔化化區(qū)。。此區(qū)區(qū)是焊焊縫和和母材材金屬屬的交交界區(qū)區(qū)，溫溫度在在固相相線和和液相相線之之間，，焊接接過程程中母母材金金屬部部分熔熔化，，故亦亦稱半半熔化化區(qū)。。熔化化的金金屬凝凝固成成鑄態(tài)態(tài)組織織，未未熔化化的金金屬因因加熱熱溫度度過高高成過過熱粗粗晶，，其塑塑性和和韌性性明顯顯變差差，容容易產(chǎn)產(chǎn)生裂裂紋和和脆性性破壞壞。雖雖然此此區(qū)只只有0.1mm-0.4mm，但但它對對焊接接接頭頭的性性能影影響很很大，，是焊焊接接接頭的的危險險區(qū)域域之一。3.熱熱影影響區(qū)區(qū)是是焊接接或切切割過過程中中，材材料因因受熱熱的影影響（（但未未熔化）而而發(fā)生生金相相組織織和力力學(xué)性性能變變化的的區(qū)域域。按按其組組織特特征又又可分分為以以下四四個區(qū)區(qū)域：：（（1））過過熱區(qū)區(qū)指指焊接接熱影影響區(qū)區(qū)中，，具有有過熱熱組織織或晶晶粒顯顯著粗粗大的的區(qū)域域。此此區(qū)的的溫度度范圍圍為固固相線線至1100℃℃，因因加熱熱溫度度過高高，奧奧氏體體晶粒粒急劇劇長大大，使使其塑塑性明明顯下下降，，尤其其是沖沖擊韌韌度下下降20％％-30％％，對對于易易淬火火鋼，，此區(qū)區(qū)脆性性更大大，是是熱影影響區(qū)區(qū)中性性能最最差的的部位位。焊焊接剛剛度大大的結(jié)結(jié)構(gòu)件件，此此區(qū)容容易產(chǎn)產(chǎn)生裂裂紋。。（（2））細(xì)細(xì)晶區(qū)區(qū)此此區(qū)溫溫度范范圍為為Ac3以以上，，而尚尚未達(dá)達(dá)到過過熱溫溫度。。由于于焊后后為空空冷，，相當(dāng)當(dāng)于熱熱處理理后的的正火火組織織，亦亦稱正正火區(qū)區(qū)。此此區(qū)的的力學(xué)學(xué)性能能優(yōu)于于母材材金屬屬。（3）不不完全重結(jié)結(jié)晶區(qū)此此區(qū)溫度范范圍為Ac3至Ac1之間。。在此區(qū)間間珠光體已已轉(zhuǎn)變?yōu)閵W奧氏體，部部分鐵素體體深入奧氏氏體，尚未未溶入奧氏氏體的鐵素素體晶粒不不斷長大。?？绽鋾r，，奧氏體又又折出較細(xì)細(xì)的鐵素體體，到Ar1線時，，殘余奧氏氏體直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣参鑫鼋M織珠光光體，未深深入奧氏體體的鐵素體體卻將粗大大晶粒保持持下來，亦亦稱部分相相變區(qū)。該該區(qū)金相組組織很不均均勻，力學(xué)學(xué)性能較差差。（4）再結(jié)結(jié)晶區(qū)此此區(qū)溫度范范圍在Ac1至500℃-450℃之之間。焊前前經(jīng)過冷變變形加工的的焊件，由由于母材中中有晶格畸畸變及碎晶晶組織，當(dāng)當(dāng)加熱到該該溫度時，，就會產(chǎn)生生回復(fù)及再再結(jié)晶而細(xì)細(xì)化，其力力學(xué)性能提提高。焊前前未經(jīng)冷加加工變形的的焊件不存存在再結(jié)晶晶區(qū)。s圖11－3平板焊焊接過程中中的應(yīng)力與與變形形成成原理示意意圖(二)焊接接裂紋與焊焊接變形的的形式焊接時，在在任何情況況下焊接應(yīng)應(yīng)力總是存存在的。當(dāng)當(dāng)焊接應(yīng)力力超過該材料相應(yīng)應(yīng)溫度的屈屈服應(yīng)力時時，焊件將將產(chǎn)生變形形；超過材材料的斷裂裂應(yīng)力時，，焊件將會會產(chǎn)生裂紋紋甚至斷裂裂。焊接裂裂紋包括縱縱向裂紋、、橫向裂紋紋、內(nèi)部裂裂紋、根部部裂紋等；；焊接變形形的基本形形式有角變變形、彎曲曲變形、波波浪變形、、收縮變形形、扭曲變變形、錯邊邊變形等，，見圖11-4。圖11-4焊接變變形形式(a)圖11-4焊接變變形形式(b)圖11-4焊接變變形形式(c)圖11-4焊接變變形形式(d)(三)預(yù)防防和減小焊焊接應(yīng)力及及焊接變形形的措施1.合理理設(shè)計焊接接結(jié)構(gòu)盡盡量減少焊焊縫及焊縫縫的長度和和截面積，，并盡量使結(jié)構(gòu)中中的所有焊焊縫對稱，，避免交叉叉焊縫等，，詳見焊接接結(jié)構(gòu)工藝藝性一節(jié)。。2.焊前前預(yù)熱焊焊前對焊件件預(yù)熱，可可減少焊件件各部分的的溫差，對對減小焊接應(yīng)力與與變形較為為有效。重重要焊件可可整體預(yù)熱熱，還有局局部預(yù)熱即即焊前選擇擇焊件的合合理部位局局部加熱使使其伸長，，焊后冷卻卻時，加熱熱區(qū)與焊縫縫同時收縮縮。3.反變變形法根根據(jù)實(shí)驗(yàn)或或計算，確確定工件焊焊后產(chǎn)生變變形的方向向和大小，焊前將將工件預(yù)先先斜置或彎彎曲成等值值反向角度度，以期達(dá)達(dá)到焊后與與所要求的的工件角度度正好吻合合。4.剛性性固定法采采用工裝裝夾具或定定位焊固定定，此法可可顯著減小小但不能完全消除除焊后殘余余變形。5.選擇擇合理的焊焊接順序應(yīng)應(yīng)盡量使使焊縫的縱縱向和橫向向都能自由由收縮，避免交交叉焊縫處處應(yīng)力過大大產(chǎn)生裂紋紋；采用對對稱焊接順順序以減小小變形；長長焊縫可采采用分段退退焊法或跳跳焊法。6.錘擊擊焊縫法用用圓頭小小錘對焊后后紅熱的焊焊縫金屬進(jìn)進(jìn)行均勻適適度錘擊，以延伸伸變形，補(bǔ)補(bǔ)償其收縮縮，同時釋釋放出部分分能量，減減小焊接應(yīng)應(yīng)力和變形形。7.強(qiáng)迫迫冷卻法將將焊縫區(qū)區(qū)的熱量迅迅速散掉，，使焊接時時金屬受熱熱面積減小，此法法又稱散熱熱法。8.焊后后熱處理采采取去應(yīng)應(yīng)力退火的的方法將焊焊件整體或或局部加熱熱到600℃-650℃，保保溫一定時時間后（不不小于1h）緩慢冷冷卻，這樣樣可消除焊接余應(yīng)應(yīng)力80％％-90％％。(四)接變變形的矯正正1.機(jī)械械矯正法即即用機(jī)械械的方法將將變形矯正正過來，生生產(chǎn)中常用用的設(shè)備有輥床、、壓力機(jī)、、矯直機(jī)等等；薄板焊焊接最常見見的變形為為波浪變形形，其矯正正較難，一一般用錘擊擊法進(jìn)行矯矯正2.火焰焰矯正法采采用局部部加熱焊件件的某些部部位，使其其受熱時膨膨脹，受周圍冷金金屬制約引引起長度方方向被壓縮縮，冷卻時時收縮而矯矯正變形。。2.焊條條的分類(1)焊條條按熔渣的的化學(xué)性質(zhì)質(zhì)分為兩大大類1）酸性焊焊條溶渣渣呈酸性，，藥皮中含含大量SiO2、TiO2、、MnO等等氧化物。2）堿性焊焊條熔渣渣呈堿性，，藥皮的主主要成分為為CaCo3和CaF2。。(2)焊條條按用途可可分為十一一大類碳碳鋼焊條、、低合金鋼鋼焊條、鉬鉬和鉻鉬耐耐熱熱鋼鋼焊焊條條、、低低溫溫鋼鋼焊焊條條、、不不銹銹鋼鋼焊焊條條、、堆堆焊焊焊焊條條、、鑄鑄鐵鐵焊焊條條、、鎳鎳及及鎳鎳合合金金焊焊條條、、銅銅及及銅銅合合金金焊焊條條、、鋁鋁及及鋁鋁合合金金焊焊條條、、特特殊殊用用途途焊焊條條。。(3)焊焊條條型型號號由國國家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)分分別別規(guī)規(guī)定定各各類類焊焊條條的的型型號號編編制制方方法法。。如如標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定定碳碳鋼焊焊條條型型號號為為"E××××××××"，，其其中中，，字字母母"E"表表示示焊焊條條；；前前二二位位數(shù)數(shù)字字表表示示熔熔敷敷金金屬屬抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度的的最最小小值值；；第第三三位位數(shù)數(shù)字字表表示示焊焊接接位位置置，，"0"及及"1"表表示示焊焊條條適適用用于于全全位位置置（（平平焊焊、、立立焊焊、、橫橫焊焊、、仰仰焊焊））焊焊接接，，"2"為平平焊焊及及平平角角焊焊，，"4"表表示示焊焊條條適適用用于于向向下下立立焊焊；；第第三三位位和和第第四四位位數(shù)數(shù)字字組組合合時時表表示示焊焊接接電電流流種種類類及及藥藥皮皮類類型型。。在在第第四四位位數(shù)數(shù)字字后后附附加加"R"表表示示耐耐吸吸潮潮焊焊條條；；附附加加"M"表表示示耐耐吸吸潮潮和和力力學(xué)學(xué)性性能能有有特特殊殊規(guī)規(guī)定定的的焊焊條條；；附附加加"-1"表表示示沖沖擊擊性性能能有有特特殊殊規(guī)規(guī)定定的的焊焊條條。。3.焊焊條條的的選選用用（1））按按強(qiáng)強(qiáng)度度等等級級和和化化學(xué)學(xué)成成分分選選用用1））焊焊接接一一般般結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，如如低低碳碳鋼鋼、、低低合合金金鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件時時，，一一般般選選與與焊焊件件強(qiáng)強(qiáng)度等等級級相相同同的的焊焊條條，，而而不不考考慮慮化化學(xué)學(xué)成成分分相相同同或或相相近近。。2））焊焊接接異異種種結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼時時，，按按強(qiáng)強(qiáng)度度等等級級低低的的鋼鋼種種選選用用焊焊條條。。3））焊焊接接特特殊殊性性能能鋼鋼種種，，如如不不銹銹鋼鋼、、耐耐熱熱鋼鋼時時，，應(yīng)應(yīng)選選用用與與焊焊件件化化學(xué)學(xué)成成分相相同同或或相相近近的的特特種種焊焊條條。。4））焊焊件件碳碳、、硫硫、、磷磷質(zhì)質(zhì)量量分分?jǐn)?shù)數(shù)較較大大時時，，應(yīng)應(yīng)選選用用堿堿性性焊焊條條。。5））焊焊接接鑄鑄造造碳碳鋼鋼或或合合金金鋼鋼時時，，因因?yàn)闉樘继己秃秃虾辖鸾鹪厮氐牡馁|(zhì)質(zhì)量量分分?jǐn)?shù)數(shù)較較高高，，而且且多多數(shù)數(shù)鑄鑄件件厚厚度度、、剛剛度度較較大大，，形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜，，故故一一般般選選用用堿堿性性焊焊條條。。（2））按按焊焊件件的的工工況況條條件件選選用用焊焊條條1））焊焊接接承承受受動動載載、、交交變變載載荷荷及及沖沖擊擊載載荷荷的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件時時，，應(yīng)應(yīng)選選用用堿堿性性焊焊條。。2））焊焊接接承承受受靜靜載載的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件時時，，應(yīng)應(yīng)選選用用酸酸性性焊焊條條。。3））焊焊接接表表面面帶帶有有油油、、銹銹、、污污等等難難以以清清理理的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件時時，，應(yīng)應(yīng)選選用用酸酸性性焊焊條。。4））焊焊接接在在特特殊殊條條件件，，如如在在腐腐蝕蝕介介質(zhì)質(zhì)、、高高溫溫等等條條件件下下工工作作的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件時，，應(yīng)應(yīng)選選用用特特殊殊用用途途焊焊條條。。（3））按按焊焊件件形形狀狀、、剛剛度度及及焊焊接接位位置置選選用用焊焊條條1））厚厚度度、、剛剛度度大大、、形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件，，應(yīng)應(yīng)選選用用堿堿性性焊焊條條。。2））厚厚度度、、剛剛度度不不大大，，形形狀狀一一般般，，尤尤其其是是均均可可采采用用平平焊焊結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件，，應(yīng)應(yīng)選選用適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡乃崴嵝孕院负笚l條。。3））除除平平焊焊外外，，立立焊焊、、橫橫焊焊、、仰仰焊焊等等焊焊接接位位置置的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件應(yīng)應(yīng)選選用用全全位位置置焊條條。。（二二））二二氧氧化化碳碳?xì)鈿怏w體保保護(hù)護(hù)焊焊1.定定義義：：利利用用CO2作作為為保保護(hù)護(hù)氣氣體體的的氣氣體體保保護(hù)護(hù)焊焊，，簡簡稱稱CO2焊焊。。2.特特點(diǎn)點(diǎn)：1）電電流密密度大大，生生產(chǎn)效效率高高；2）焊焊接熱熱影響響區(qū)小小，焊焊件不不易變變形；；3）焊焊縫氫氫的質(zhì)質(zhì)量分分?jǐn)?shù)低低，接接頭抗抗裂性性好；；4）焊焊接成成本低低。3.應(yīng)應(yīng)用用：適適合合于各各種位位置的的焊接接，目目前，，CO2焊焊已在在全國國廣泛泛普及及，大大有在在短時時間內(nèi)內(nèi)取代代焊條條電弧弧焊的的發(fā)展展勢頭頭。三、電電渣渣焊1.定定義義：電電渣焊焊是利利用電電流通通過液液體熔熔渣所所產(chǎn)生生的電電阻熱熱進(jìn)行行焊接接的方方法。。2.特特點(diǎn)點(diǎn)：1）厚厚大截截面可可一次次焊成成，生生產(chǎn)效效率高高；2）焊焊縫金金屬比比較純純凈；；3）接接頭組組織粗粗大，，焊后后需進(jìn)進(jìn)行正正火處處理。。3.應(yīng)應(yīng)用用：適適用于于板厚厚40mm以上上結(jié)構(gòu)構(gòu)的焊焊接。。一般般用于于直縫縫焊接接，目前，電渣渣焊已已在我我國水水輪機(jī)機(jī)、水水壓機(jī)機(jī)、軋軋鋼機(jī)機(jī)、重重型機(jī)機(jī)械等等大型型設(shè)備備制造造中得得到廣廣泛使使用。。四、等等離離子弧弧焊1.定定義義：借借助水水冷噴噴嘴對對電弧弧的拘拘束作作用，，獲得得較高高能量量密度度的等等離子子弧進(jìn)進(jìn)行焊焊接的的方法法稱為為等離離子弧弧焊。。2.特特點(diǎn)：1）焊件件不易氧氧化；2）便于于操作，，容易實(shí)實(shí)現(xiàn)全位位置自動動化；3）焊接接熱影響響區(qū)小，，焊件不不易變形形；4）焊縫縫致密，，成形美美觀；5）電弧弧挺直度度和方向向性好，，可焊接接薄壁結(jié)結(jié)構(gòu)；6）弧柱柱溫度高高，焊接接速度快快，生產(chǎn)產(chǎn)率高。。3.應(yīng)用：等離子子弧焊接接已日益益廣泛應(yīng)應(yīng)用于生生產(chǎn)中，，特別是是國防工業(yè)業(yè)和尖端技技術(shù)所用用銅合金金、合金金鋼、鎢鎢、鉬、、鈷、鈦鈦等金屬屬的焊接接。如鈦鈦合金的的導(dǎo)彈殼殼體、波波紋管及及膜盒、、微型繼繼電器、、電容器器的外殼殼封接及及飛機(jī)上上一些薄薄壁容器器等均可可用等離離子弧焊焊。圖11-5等等離子弧弧焊五、電電子束焊焊定義：利利用加速速和聚焦焦電子束束轟擊置置于真空空或非真真空中焊焊件所生生的熱能能進(jìn)行焊焊接的方方法稱為為電子束束焊。2.特特點(diǎn)：1）焊縫縫金屬純純度高；；2）焊縫縫表面質(zhì)質(zhì)量好，，內(nèi)部熔熔合性好好；3）焊接接熱影響響區(qū)小，，焊件不不易變形形；4）控制制靈活，，精度高高，適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)。。3.應(yīng)應(yīng)用：電電子束焊焊應(yīng)用廣廣泛，從從微型電電子線路路組件、、真空膜膜盒、鉬鉬箔蜂窩窩結(jié)構(gòu)、、原子燃燃料器件件到大型型的導(dǎo)彈彈外殼都都可以采采用電子子束焊接接。此外外，熔點(diǎn)點(diǎn)、導(dǎo)熱熱性、溶溶解度相相差很大大的異種種金屬，，在真空空中使用用的器件件和內(nèi)部部要求真真空的密密封器件件等，用用真空電電子束焊焊接也能能得到良良好接頭頭。圖11-6電電子束焊焊六、激激光焊1.原原理：利利用激光光器受激激產(chǎn)生的的激光束束，通過過聚焦系系統(tǒng)聚焦焦到十分分微小的的焦點(diǎn)，，當(dāng)調(diào)焦焦到焊件件接頭處處時，光光能轉(zhuǎn)換換為熱能能，從而而使金屬屬熔化形形成接頭頭。2.特特點(diǎn)：1）焊接接熱影響響區(qū)極小小，焊件件難于變變形；2）焊件件不易被被氧化，，可在空空氣中焊焊接；3）焊接接設(shè)備與與焊件間間無接觸觸，可焊焊接難于于接近的的接頭。。3.應(yīng)應(yīng)用：激激光焊比比較容易易實(shí)現(xiàn)異異種金屬屬和異種種材料的的焊接，，目前已已廣泛用用于電子子工業(yè)和和儀表工工業(yè)中微微型件的的焊接。。圖11-7激激光焊圖11-8對對焊(二)電電阻點(diǎn)焊焊電阻點(diǎn)焊焊是焊件件裝配成成搭接接接頭，并并壓緊在在兩電極極之間，，利用電電阻熱熔熔化母材材金屬，，形成焊焊點(diǎn)的電電阻焊方方法，見見圖11-9。。電阻阻點(diǎn)焊主主要適用用于各種種薄板、、板料沖沖壓結(jié)構(gòu)構(gòu)及鋼筋筋構(gòu)件，，廣泛應(yīng)應(yīng)用于飛飛機(jī)、汽汽車、拖拖拉機(jī)、、農(nóng)機(jī)、、輕工、、電子器器件、儀儀表和日日常生活活用品的的生產(chǎn)中中。圖11-9點(diǎn)點(diǎn)焊(三)膠膠接點(diǎn)焊焊膠接點(diǎn)焊焊是以膠膠接加強(qiáng)強(qiáng)電阻點(diǎn)點(diǎn)焊強(qiáng)度度的連接接方法。。它是近近年來發(fā)發(fā)展起來來的新工工藝。與與電阻點(diǎn)點(diǎn)焊相比比，膠接接點(diǎn)焊接接頭的搭搭接抗剪剪強(qiáng)度可可提高3倍，疲疲勞強(qiáng)度度可提高高9倍。。(四)縫縫焊工件裝配配成搭接接接頭、、對接接接頭、T形接頭頭、角接接接頭等等接頭形形式（如如圖3-11所所示），，并置于于兩滾輪輪電極之之間，滾滾輪加壓壓工件并并轉(zhuǎn)動，，連續(xù)或或斷續(xù)送送電，形形成一條條連續(xù)焊焊縫的電電阻焊方方法稱為為縫焊，，見圖3-10。縫縫焊主要要應(yīng)用于于焊縫較較規(guī)則，，有密封封要求的的3mm以下薄薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)，如消消聲器、、油箱、、小型容容器等。。圖11-11常常用焊焊接接頭頭形式（（a）圖11-11常常用焊焊接接頭頭形式(b)圖11-11常常用焊焊接接頭頭形式(c)圖11-11常常用焊焊接接頭頭形式(d)摩擦焊是是利用焊焊件表面面相互摩摩擦所產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱，使端端面達(dá)到到熱塑性性狀態(tài)，，然后迅迅速頂鍛鍛，完成成焊接的的一種壓壓焊方法法。摩擦焊的的特點(diǎn)：：焊接表表面不易易氧化，，接頭質(zhì)質(zhì)量穩(wěn)定定，不易易產(chǎn)生夾夾渣、氣氣孔等缺缺陷，廢廢品率低低，無需需焊條、、焊劑及及填充金金屬，操操作簡單單、成本本低、生生產(chǎn)率高高，易于于實(shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)械化，，自動化化。同種種金屬及及異種金金屬均可可施焊。。摩擦焊焊適用于于圓形截截面的棒棒材或管管材，亦亦可將管管材焊在在平板上上。實(shí)心心焊件截截面直徑徑為2mm-100mm，空空心焊件件最大外外徑可達(dá)達(dá)幾百毫毫米。二、摩擦擦焊釬焊是硬硬釬焊和和軟釬焊焊的總稱稱。采用用比母材材熔點(diǎn)低低的金屬屬材料作作釬料，，將焊件件和釬料料加熱到到高于釬釬料熔點(diǎn)點(diǎn)、低于于母材熔熔化溫度度，利用用液態(tài)釬釬料料潤潤濕母材材，填充充接頭間間隙并與與母材相相互擴(kuò)散散實(shí)現(xiàn)連連接焊件件的方法法。常用用釬焊設(shè)設(shè)備見圖圖11-12、、11-112。三、釬焊焊圖11-12網(wǎng)網(wǎng)帶式式釬焊爐爐圖11-13保保護(hù)氣氣氛銅釬釬焊爐根據(jù)釬料料的熔點(diǎn)點(diǎn)不同，，釬焊分分為以下下兩類。。硬釬焊使使用硬硬釬料（（熔點(diǎn)高高于450℃））進(jìn)行的的釬焊稱稱為硬釬釬焊。常用的釬釬料有銅銅基、銀銀基、鋁鋁基、鎳鎳基等合合金。釬釬劑常用用硼砂、、硼酸、、氯化物物、氟化化物等。。加熱方方法有火火焰加熱熱、鹽浴浴加熱、、爐內(nèi)加加熱、電電阻加熱熱、高頻頻感應(yīng)加加熱等。。硬釬焊焊接頭強(qiáng)強(qiáng)度較高高，可達(dá)達(dá)490MPa，適適用于受受力較大大及工作作溫度較較高的焊焊件，如如自行車車車架，，切削刀刀具等。。軟釬焊使使用軟軟釬料（（熔點(diǎn)低低于450℃））進(jìn)行的的釬焊稱稱為軟釬釬焊。常常用的釬釬料為錫錫、鉛釬釬料。焊焊劑為松松香、松松香酒精精溶液、、氯化鋅鋅溶液等等。多用用烙鐵加加熱，接接頭強(qiáng)度度較低，，在40Mpa-140Mpa之間間，用于于受力不不大或工工作溫度度較低的的工件，，如電子子器件、、儀器、、儀表等等。釬焊的特特點(diǎn)是：：加熱溫溫度低，，焊件本本身不熔熔化，故故接頭組組織與性性能變化化小，焊焊件的應(yīng)應(yīng)力和變變形也小小，易保保證焊件件尺寸，，接頭光光滑平整整，外形形美觀，，同種、、異種金金屬均可可焊接，，設(shè)備簡簡單、易易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自動化化。但接接頭強(qiáng)度度低，耐耐熱溫度度不高，，焊前對對焊件清清理要求求較嚴(yán)，，不適于于大型構(gòu)構(gòu)件一、堆焊焊為增大或或恢復(fù)焊焊件尺寸寸，或使使焊件表表面獲得得具有特特殊性能能的熔敷金屬而而進(jìn)行的的焊接稱稱為堆焊焊。堆焊的目目的是提提高零件件表面的的耐磨、、耐熱、、耐蝕等等性能或或修復(fù)已已磨損的的零件使使其恢復(fù)復(fù)原尺寸寸。堆焊焊時必須須根據(jù)其其目的不不同選用用合適的的堆焊焊焊條，國國家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB984-85對對各種不不同堆焊焊焊條的的型號、、堆焊層層金屬化化學(xué)成分分、堆焊焊后硬度度等指標(biāo)標(biāo)都作出出了詳細(xì)細(xì)規(guī)定。。需要時時可進(jìn)行行查閱。。金屬極焊焊條電弧弧焊堆焊焊是最簡簡單的堆堆焊方法法，堆焊焊時采用用小電流流、短電電弧。為為了防止止焊件變變形和減減小焊接接應(yīng)力，，堆焊時時應(yīng)盡量量縮小熱熱影響區(qū)區(qū)。為了了使熱量量分散，，焊道間間可采用用間跳堆堆焊，縱縱向?qū)ΨQ稱堆焊或或螺旋形形堆焊，，見圖11-14，若若需多層層堆焊時時，層與與層之間間的堆焊焊方向可可互成90度。。第五節(jié)堆堆焊焊與熱噴噴涂圖11-14堆堆焊焊焊道形式式二、熱噴噴涂熱噴涂是是將熔融融狀態(tài)的的噴涂材材料，通通過高速速氣流使使其霧化化噴射在在零件表表面上，，形成噴噴涂層的的一種金金屬表面面加工方方法。噴噴涂材料料可以是是線材，，也可以以是粉末末材料。。噴槍熱熱源可以以是氣體體火焰，，也可以以是電弧弧或等離離子弧等等。金屬噴涂涂時，由由于熔融融金屬被被霧化后后高速噴噴射到金金屬表面面，所以以噴涂層層含有金金屬氧化化物粒子子，比軋軋制材料料更硬、、更脆、、且具有有多孔性性。除各各種金屬屬線材的的噴涂外外，還可可以噴涂涂制成粉粉末材料料的陶瓷瓷、玻璃璃、塑料料等非金金屬材料料，以滿滿足各種種零件表表面性質(zhì)質(zhì)的使用用要求。。金屬材料的的焊接性是是指材料在在限定的施施工條件下下，焊接成成按規(guī)定設(shè)設(shè)計要求的的構(gòu)件，并并滿足預(yù)定定服役要求求的能力。。焊接性受受材料、焊焊接方法、、構(gòu)件類型型及使用要要求四個因因素的影響響。焊接性性的好壞主主要從兩個個方面來衡衡量。一是是焊接工藝藝性的優(yōu)劣劣，如焊接接接頭產(chǎn)生生的缺陷，，尤其是出出現(xiàn)各種裂裂紋傾向的的大小；二二是焊接接接頭在使用用過程中的的可靠性，，如焊接接接頭的力學(xué)學(xué)性能、耐耐蝕、耐熱熱、導(dǎo)電、、導(dǎo)磁等方方面性能的的持久性。。一般情況況下，合金金的含碳量量越高，其其焊接性就就會越差。。一、金屬材材料的焊接接性二、碳素鋼鋼的焊接低碳鋼的焊焊接低碳鋼塑性性好，一般般沒有淬硬硬傾向，對對焊接熱過過程不敏感感，具有良良好的焊接接性。焊接接時一般不不需要采取取特殊的工工藝措施即即可獲得優(yōu)優(yōu)質(zhì)接頭。。但對于厚厚度大于50mm的的構(gòu)件，需需用多層焊焊，焊后應(yīng)應(yīng)進(jìn)行消除除應(yīng)力退火火；在低溫溫條件下焊焊接剛度大大的構(gòu)件時時，由于溫溫差大而變變形又受到到限制，會會導(dǎo)致較大大的焊接應(yīng)應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行焊前預(yù)預(yù)熱，重要要構(gòu)件常進(jìn)進(jìn)行焊后去去應(yīng)力退火火或正火。。低碳鋼可以以用各種方方法進(jìn)行焊焊接，常用用的是焊條條電弧焊、、埋弧焊、、電阻焊、、電渣焊和和氣體保護(hù)護(hù)焊。一般般結(jié)構(gòu)常使使用酸性焊焊條，如E4303，E4320，E4301，E4310等；；對于承受受重載或低低溫下工作作的重要構(gòu)構(gòu)件，以及及厚度大、、剛度大的的構(gòu)件可采采用低氫型型焊條，如如E5015，E5016、、E4316等。埋埋弧焊一般般采用H08A或H08MnA焊絲，，配以HJ431焊焊劑進(jìn)行焊焊接。補(bǔ)焊而很少少用于構(gòu)件件的焊接。。中、高碳鋼鋼的焊接中、高碳鋼鋼屬于淬火火鋼，隨著著碳的質(zhì)量量分?jǐn)?shù)的增增加，其淬淬硬傾向漸漸趨嚴(yán)重，，焊接性明明顯變差。。通常焊接接中碳鋼的的鑄件或鍛鍛件，焊接接時一般從從兩方面著著手：一是是選用適當(dāng)當(dāng)?shù)暮笚l，，如抗裂性性好的低氫氫型焊條或或奧氏體不不銹鋼焊條條等；二是是采用一定定的焊接工工藝措施，，如焊前預(yù)預(yù)熱工件，，采用細(xì)焊焊條、小電電流、開坡坡口、多層層焊，防止止母材金屬屬過多地深深入焊縫，，以防止產(chǎn)產(chǎn)生熱裂紋紋，并采用用焊后緩冷冷以防止產(chǎn)產(chǎn)生冷裂紋紋等。高碳鋼工件件則只用于于補(bǔ)焊而很很少用于三三、低合金金鋼的焊接接低合金鋼焊焊接經(jīng)常出出現(xiàn)的問題題（1）熱熱裂紋熱熱裂紋指焊焊接過程中中，焊縫和和熱影響區(qū)區(qū)金屬冷卻卻到固相線線附近的高高溫區(qū)產(chǎn)生生的焊接裂裂紋。其原原因在于低低合金鋼的的焊接過程程中銅、硼硼、氮等元元素成為形形成裂紋的的敏感元素素。（2）冷冷裂紋焊焊接接頭冷冷卻到較低低溫度下（（對于鋼來來說在Ms溫度以下下）時產(chǎn)生生的焊接裂裂紋稱為冷冷裂紋。冷冷裂紋常發(fā)發(fā)生在高強(qiáng)強(qiáng)度鋼的厚厚板結(jié)構(gòu)中中。其原因因是接頭的的剛度大，，造成的局局部應(yīng)力大大，或在冷冷卻過程中中氫析出后后聚集造成成局部應(yīng)力力超過了鋼鋼的強(qiáng)度極極限。（3）白白點(diǎn)在焊焊縫金屬拉拉斷面上，，出現(xiàn)的如如魚目狀的的一種白色色圓形斑點(diǎn)點(diǎn)稱為白點(diǎn)點(diǎn)。其產(chǎn)生生原因是焊焊接過程中中吸收了過過量的氫，，故又稱氫氫白點(diǎn)。低合金鋼焊焊接主要根根據(jù)不同鋼鋼號的屈服服點(diǎn)等級選選擇焊接材材料，應(yīng)遵遵守等強(qiáng)度度（某些鋼鋼號應(yīng)考慮慮成分相同同或相近））原則。對對于厚度大大、剛度大大的構(gòu)件或或在低溫下下焊接時應(yīng)應(yīng)考慮使用用低氫型焊焊條，焊前前進(jìn)行預(yù)熱熱等，嚴(yán)格格按照焊接接工藝規(guī)范范施焊。三、低低合金金鋼的的焊接接五、鑄鑄鐵的的補(bǔ)焊焊為修補(bǔ)補(bǔ)工作作（鑄鑄件、、鍛件件、機(jī)機(jī)械加加工件件或焊焊接結(jié)結(jié)構(gòu)件件）的的缺陷陷而進(jìn)進(jìn)行的的焊接接稱為為補(bǔ)焊焊。1.避避免免白口口和裂裂紋的的措施施白白口組組織出出現(xiàn)的的主要要因素素是碳碳含量量高。。如果果能使使焊縫縫金屬屬緩慢慢冷卻卻、調(diào)調(diào)整熱熱循環(huán)環(huán)，使使碳元元素可可以自自由地地游離離出來來，就就可以以降低低白口口組織織的形形成；；若能能進(jìn)一一步調(diào)調(diào)節(jié)焊焊縫金金屬的的化學(xué)學(xué)成分分則會會達(dá)到到更好好的效效果。。硅、、鋁等等是促促進(jìn)石石墨化化元素素，其其含量量的提提高可可促進(jìn)進(jìn)碳以以石墨墨形態(tài)態(tài)析出出；而而硫、、鉻等等則是是反石石墨化化元素素。在在焊接接材料料中應(yīng)應(yīng)增大大促進(jìn)進(jìn)石墨墨化元元素的的含量量，降降低反反石墨墨化元元素的的含量量，以以防止止或降降低白白口的的形成成傾向向。同同時，，在焊焊接過過程中中應(yīng)采采取種種種措措施，，減小小焊接接應(yīng)力力，防防止裂裂紋的的產(chǎn)生生2.鑄鑄鐵鐵的補(bǔ)補(bǔ)焊方方法及及補(bǔ)焊焊材料料（1））鑄鐵鐵的補(bǔ)補(bǔ)焊方方法補(bǔ)補(bǔ)焊焊方法法有熱熱焊法法，即即焊前前將工工件全全部或或局部部預(yù)熱熱到500℃-700℃℃，焊焊后在在爐中中緩慢慢冷卻卻；半半熱焊焊法，，即焊焊前將將工件件預(yù)熱熱到400℃以以下進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)補(bǔ)焊的的方法法。（2））鑄鐵鐵補(bǔ)焊焊材料料一一般采采用鑄鑄鐵焊焊條。。常用用的鑄鑄鐵焊焊條有有兩類類：一一類為為焊縫縫金屬屬是鑄鑄鐵組組織的的焊條條，如如EZC，，EZCQ；另另一類類是焊焊縫組組織為為非鑄鑄鐵組組織的的焊條條，如如EZV等。。(一)銅及及銅合合金的的焊接接1.銅銅及銅銅合金金的焊焊接特特點(diǎn)1）導(dǎo)導(dǎo)熱性性強(qiáng)（（純銅銅的熱熱導(dǎo)率率約為為低碳碳鋼的的8倍倍），，因此此要求求強(qiáng)熱熱源，，否則則容易易產(chǎn)生生焊不不透等等缺陷陷。對對于厚厚而大大工件件焊前前需預(yù)預(yù)熱。。2）膨膨脹系系數(shù)大大，液液固轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變時時的收收縮也也大。。因此此焊接接時易易產(chǎn)生生較大大的焊焊接應(yīng)應(yīng)力，，變形形和裂裂紋傾傾向大大。3））液液態(tài)態(tài)時時易易氧氧化化生生成成Cu2O，，結(jié)結(jié)晶晶時時和和銅銅形形成成低低熔熔點(diǎn)點(diǎn)的的共共晶晶體體，，也也是是產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋的的原原因因之之一一。。4））液液態(tài)態(tài)時時吸吸氣氣性性強(qiáng)強(qiáng)，，特特別別容容易易吸吸收收氫氫，，若若凝凝固固時時析析出出不不充充分分容容易易生生成成氣氣孔孔。。5））銅銅的的電電阻阻極極小小，，故故不不適適于于采采用用電電阻阻焊焊。。六、、有有色色金金屬屬的的焊焊接接2.銅銅及及銅銅合合金金的的焊焊接接工工藝藝（1））氣氣焊焊氣氣焊焊時時一一般般依依工工件件厚厚度度不不同同，，開開I形形、、V形形、、X形形坡坡口口。。（2））焊焊條條電電弧弧焊焊焊焊條條電電弧弧焊焊應(yīng)應(yīng)先先開開坡坡口口并并清清理理污污物物。。一一般般采采用用低低氫氫型型焊焊條條。。（3））手手工工氬氬弧弧焊焊氬氬弧弧焊焊是是銅銅及及銅銅合合金金焊焊接接的的首首選選方方案案。?？煽捎杏行У氐乇１Ｗo(hù)護(hù)熔熔池池不不被被氧氧化化和和熔熔入入氣氣體體，，得得到到優(yōu)優(yōu)良良的的焊焊接接接接頭頭，，工工件件變變形形小小，，若若板板厚厚小小于于3mm，，可可開開I形形坡坡口口；；板板厚厚在在3mm-10mm時時開開V形形坡坡口口；；板板厚厚大大于于10mm時時開開x形形坡坡口口。。焊焊前前應(yīng)應(yīng)清清理理除除去去焊焊件件坡坡口口邊邊緣緣焊焊絲絲表表面面的的氧氧化化膜膜。。焊焊接接時時要要合合理理地地選選擇擇焊焊接接工工藝藝規(guī)規(guī)范范，，焊焊接接速速度度要要高高；；焊焊接接電電流流選選擇擇與與板板厚厚、、工工件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、預(yù)預(yù)熱熱溫溫度度等等因因素素有有關(guān)關(guān)。。焊焊后后要要進(jìn)進(jìn)行行熱熱處處理理。。在滿滿足足結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)使使用用要要求求的的條條件件下下，，盡盡量量選選擇擇焊焊接接性性能能較較好好的的材材料料。。一一般般碳碳的的質(zhì)質(zhì)量量分分?jǐn)?shù)數(shù)小小于于0.25％％的的碳碳素素鋼鋼和和碳碳的的質(zhì)質(zhì)量量分分?jǐn)?shù)數(shù)小小于于0.20％％的的低低合合金金都都具具有有良良好好的的焊焊接接性性，，應(yīng)應(yīng)盡盡量量采采用用；；碳碳的的質(zhì)質(zhì)量量分分?jǐn)?shù)數(shù)大大于于0.50％％的的碳碳素素鋼鋼和和碳碳的的質(zhì)質(zhì)量量分分?jǐn)?shù)數(shù)大大于于0.40％％的的合合金金鋼鋼焊焊接接性性不不好好，，應(yīng)應(yīng)盡盡量量避避免免采采用用。。同同一一構(gòu)構(gòu)件件焊焊接接時時應(yīng)應(yīng)盡盡量量選選用用同同種種金金屬屬材材料料。。一、焊焊接結(jié)結(jié)構(gòu)材材料的的選擇擇(一)焊接接結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)盡盡量選選用型型材或或沖壓壓件設(shè)計焊焊接結(jié)結(jié)構(gòu)時時應(yīng)盡盡量采采用工工字鋼鋼、槽槽鋼、、角鋼鋼和鋼鋼管等等成形形材料料以減減少焊焊縫、、簡化化工藝藝。(二)合理理布置置焊縫縫1）焊焊縫縫布置置應(yīng)盡盡量分分散，，且不不宜過過長。。焊縫縫之間間的距距離應(yīng)應(yīng)大于于板厚厚的3倍，，且不不小于于100mm，，見圖圖11－15。。圖11－15焊縫布布置應(yīng)應(yīng)盡量量分散散二、焊焊接結(jié)結(jié)構(gòu)