金屬焊接培訓(xùn)課件

第一節(jié)焊接概述第二節(jié)熔化焊第三節(jié)壓力焊第四節(jié)釬焊第五節(jié)焊接缺陷及其檢驗第五章金屬的焊接

焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。焊接過程的實質(zhì)是用加熱或加壓等手段，借助于金屬原子的結(jié)合與擴散作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來。

焊接在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要地作用，在制造大型結(jié)構(gòu)或復(fù)雜地機器部件時，更顯優(yōu)越，因為它可以用化大為小，化復(fù)雜為簡單地方法準(zhǔn)備坯料，然后用逐次裝配焊接地方法拼小成大，這是其他工藝方法難以做到的。第一節(jié)焊接概述常見的焊接方法

焊接方法的分類

金屬的可焊性

金屬的可焊性屬于工藝性能，是指被焊金屬材料在一定條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

金屬的可焊性主要與下列因素有關(guān):1、材料本身的成分組織；

2、焊接方法；

3、焊接工藝條件；

熔化焊是焊接最基本的焊接方法。根據(jù)焊接能源種類、能源傳遞介質(zhì)和方式的不同，熔化焊可分為電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊和等離子焊等。第二節(jié)熔化焊

熔化焊的基本原理

熔化焊的基本原理是指將填充材料（如焊絲）和工件的連接區(qū)基體材料共同加熱至熔化狀態(tài)，在連接處形成熔池，熔池中的液態(tài)金屬冷卻凝固后形成牢固的焊接接頭，使分離工件連接成為一個整體。

熔焊焊縫的形成

在高溫?zé)嵩吹淖饔孟拢畛浣饘伲ㄈ绾笚l）和基體金屬發(fā)生局部熔化。熔池前部（2-1-2區(qū)）熔化金屬被電弧吹力吹到熔池后部（2-3-2區(qū)），迅速冷卻結(jié)晶。隨著熱源不斷移動，從而形成連續(xù)的致密層狀組織焊縫。

焊縫形成過程示意圖

焊接接頭的組織和性能焊縫區(qū)：結(jié)晶從熔池壁向中心推進，形成柱狀的鑄態(tài)組織。與基體金屬性能接近，但熔池中心易出現(xiàn)雜質(zhì)、疏松等。熔合區(qū)：未熔化的過熱組織和部分熔化的結(jié)晶鑄態(tài)組織。很大程度上決定焊件接頭的性能。過熱區(qū)：高溫影響，晶粒粗大。塑性和韌性下降，顯著影響焊件接頭性能。正火區(qū)：最高加熱溫度比Ac3稍高，晶粒重結(jié)晶細(xì)化，獲得正火組織。機械性能改善。部分相變區(qū)：最高加熱溫度比Ac1～Ac3稍高，珠光體和部分鐵素體重結(jié)晶細(xì)化。晶粒大小不均，機械性能稍差。

一般，低碳鋼焊件的熱影響區(qū)較窄，危害性較小，焊后可直接使用；對于碳素鋼和低合金鋼焊件，焊后可進行正火處理，細(xì)化晶粒，改善機械性能；對于無法進行熱處理的焊件，則需正確選擇焊接方法和工藝條件，來減小熱影響區(qū)的范圍。

焊接時，焊件各部分冷熱不均，受熱部位產(chǎn)生拉應(yīng)力，未受熱部位則產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力達到一定程度，焊件出現(xiàn)變形。

焊接應(yīng)力和變形

對焊焊縫的應(yīng)力分布

邊緣焊的變形

手工電弧焊是利用焊條與工件之間產(chǎn)生的電弧熱將工件和焊條熔化的一種焊接方法。

手工電弧焊

焊接電弧

焊接電弧是在電極和工件間的氣體介質(zhì)中常時間放電的現(xiàn)象。電弧引燃時，弧柱中充滿了高溫電離氣體，發(fā)出大量的光和熱。

鋼焊條焊接鋼材時的焊接電弧

手工電弧焊的焊接過程

手工電弧焊焊接過程示意圖焊縫附近基體金屬焊條藥皮焊芯熔渣熔化焊縫CO2↑保護熔池電弧電弧

電焊條焊條組成：電焊條由焊芯和藥皮組成。焊芯的作用：導(dǎo)電與充填焊縫。藥皮的作用：提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，防止空氣對熔化金屬的有害作用，保證焊縫金屬的脫氧和加入合金元素。

手工電弧焊的優(yōu)缺點優(yōu)點：設(shè)備簡單，易于維護，使用靈活；適于多種鋼材和有色金屬等，是應(yīng)用最廣泛的焊接方法。缺點：焊縫短而不連續(xù)，焊縫寬度不均，焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定。

埋弧自動焊是利用專門的機械設(shè)備自動完成手工電弧焊中的引燃電弧、送進焊條以及移動電弧等焊接動作，并使電弧在較厚焊劑下燃燒的熔化焊。

埋弧自動焊

焊接過程

如圖所示，埋弧焊的焊接過程可概括為：自動送絲；引??；焊劑自動下料；焊機勻速運動；電弧在焊劑下燃燒。

埋弧自動焊接過程（焊縫剖面圖）

焊絲與焊劑焊接材料焊劑焊絲熔煉焊劑陶瓷焊劑相當(dāng)于焊芯相當(dāng)于藥皮

熔煉焊劑：在熔煉爐中制備，成分均勻，適于大量生產(chǎn)；

陶瓷焊劑：利用粉末冶金工藝制備，顆粒強度低。1、焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定；

2、熔深大，節(jié)省焊接材料；

3、無弧光，無金屬飛濺，焊接煙霧少；

4、自動化操作，生產(chǎn)效率高。

5、設(shè)備昂貴，工藝復(fù)雜，適于長的直線焊縫和圓筒形工件的縱、環(huán)焊縫的批量生產(chǎn)。

埋弧自動焊的特點

氣體保護焊是利用保護性氣體防止外界有害氣體對熔池進行侵害的特殊焊接方法。它適于一些化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬焊縫的焊接作業(yè)。

氣體保護焊

氬弧焊

氬弧焊示意圖

CO2氣體保護焊

CO2氣體保護焊示意圖

真空電子束焊

一些先進的熔化焊技術(shù)（適于稀有和難熔金屬的焊接和普通材料的高精度焊接）

陰極被燈絲加熱到2600K，并發(fā)射大量的電子。這些電子在高壓電場的作用下，經(jīng)電磁透鏡聚焦成電子束，高速轟擊工件表面（160000km/s）。電子動能瞬間變成熱能（能量密度是普通電弧的1000倍）。

等離子弧焊

激光焊激光：利用原子受到激發(fā)而輻射的原理，使物質(zhì)受激發(fā)而產(chǎn)生波長單一、方向一致和能量很高的光束?；驹恚豪眉す馄魇芗ぎa(chǎn)生激光束，通過聚焦系統(tǒng)將其聚集成半徑微小的光斑，當(dāng)調(diào)焦到被焊工件的接縫時，光能轉(zhuǎn)換為熱能，從而使金屬熔化形成焊接接頭。

壓力焊（俗稱固態(tài)焊）是在壓力（或同時加熱）作用下，在被焊的分離金屬結(jié)合面產(chǎn)生塑性變形而使金屬連接成為整體的焊接工藝。第三節(jié)壓力焊

電阻焊

電阻焊是利用電流通過被焊工件以及接觸部分產(chǎn)生電阻熱，使接觸部位達到塑性或局部熔化狀態(tài)，加壓焊合而使工件焊接在一起的焊接方法。

焊接分類電阻焊對焊滾焊點焊根據(jù)焊接接頭形式的差異

點焊和滾焊加壓斷電保壓通電去壓工藝步驟：

點焊形成過程示意圖

滾焊形成過程示意圖

對焊是利用電阻熱將兩個工件的整個端面焊接起來的一種焊接方法。

對焊

對焊示意圖

摩擦焊是利用工件之間的相互摩擦產(chǎn)生的熱量同時加壓使工件連接到一起的焊接方法。

摩擦焊

摩擦焊示意圖

爆炸焊是利用爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊波能量，使界面在大的接觸壓力下焊接在一起。

爆炸焊

爆炸焊示意圖

爆炸焊界面示意圖

釬焊是利用熔點比被焊接金屬熔點低的金屬作釬料，將釬料與工件一起加熱到釬料熔化狀態(tài)，借助毛細(xì)管作用將其吸入到固態(tài)間歇內(nèi)，使釬料與固態(tài)工件表面發(fā)生原子的相互擴散、溶解和化合而連成整體的焊接方法。第四節(jié)釬焊

釬焊接頭的形成過程

釬焊接頭的形成包括兩個過程：⑴釬料熔化和流入、填充接頭間歇形成釬料充滿焊縫的過程；⑵液態(tài)釬料與釬焊金屬相互作用。

釬料填充焊縫過程示意圖液態(tài)釬料和固態(tài)金屬之間的相互作用

軟釬焊是指使用的釬料熔點低于450℃的釬焊，通常用烙鐵加熱。軟釬焊的接頭強度不高（＜70MPa）。含少量銻的錫鐵合金釬料應(yīng)用最廣泛。軟釬焊所用的釬劑主要有：松香、ZnCl2溶液、ZnCl2釬劑膏等（釬劑主要用來清除氧化物，保護釬焊區(qū)，增加潤濕性）。軟釬料主要應(yīng)用于焊接受力不大的常溫工作的儀表、導(dǎo)電元件等。

軟釬焊

軟釬焊和硬釬焊

硬釬焊

硬釬焊是指使用的釬