《焊接成形工藝 》課件

焊接成形工藝焊接是一種常見的金屬加工工藝,通過熔化和凝固金屬來將零件永久連接。掌握焊接技術對于制造業(yè)至關重要,可以實現(xiàn)復雜結構的高效生產(chǎn)。本課件將詳細介紹焊接成形工藝的基本原理和常見應用場景。課程簡介專業(yè)知識課程深入介紹焊接成形的概念、特點和分類,幫助學習者全面掌握焊接成形的基礎知識。實踐應用課程重點關注焊接變形的預防和控制措施,以及焊接工藝參數(shù)對焊接成形的影響,提高學習者的實踐操作能力。案例分析通過典型焊接成形案例的分析,幫助學習者深入理解各種焊接成形工藝的原理和應用。焊接成形的定義焊接成形是指利用焊接的方式將金屬板材或管材進行變形,從而制造出各種形狀的金屬構件或制品的工藝過程。這種成形方式通過局部的熔焊,利用熱應力和殘余應力來改變金屬的形狀,最終得到預定的幾何尺寸和外形。焊接成形的特點高效率焊接成形工藝可以在較短的時間內(nèi)完成成形任務,提高了生產(chǎn)效率。寬泛應用適用于各種金屬材料,可成形復雜形狀的零件。精度可控通過合理的工藝參數(shù)控制,可實現(xiàn)較高的尺寸精度。經(jīng)濟節(jié)約相比傳統(tǒng)的機械成形工藝,焊接成形具有較低的設備和工具投入。焊接成形的分類電弧焊接成形采用電弧焊機進行的焊縫成形工藝,包括手工電弧焊、自動化電弧焊等。廣泛應用于機械制造等領域。機器人焊接成形利用焊接機器人進行自動化焊接,提高生產(chǎn)效率和焊縫質(zhì)量。適用于大批量規(guī)?；a(chǎn)。激光焊接成形采用高能量密度的激光進行焊接,能夠?qū)崿F(xiàn)精細和復雜的焊接成形,廣泛用于航空航天等領域。拼焊成形多樣性拼焊成形可應用于制造各類復雜形狀的金屬構件,如壓力容器、橋梁和船舶等。精度控制通過合理的拼焊順序和參數(shù)設置,可有效控制焊接變形,確保最終產(chǎn)品尺寸精度。結構優(yōu)化拼焊工藝可根據(jù)結構需求對焊縫位置和尺寸進行優(yōu)化設計,提高產(chǎn)品強度和剛性。卷焊成形連續(xù)性卷焊成形可以連續(xù)進行,實現(xiàn)高效生產(chǎn)。多樣性可制造出各種復雜的圓柱形、圓錐形等構件。自動化卷焊成形工藝可實現(xiàn)高度自動化,提高生產(chǎn)效率。一致性連續(xù)性工藝可確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和一致性。特殊成形工藝爆炸成形利用高速爆炸波對金屬板料進行成形,可生產(chǎn)出復雜的零件外形。電磁成形利用高強度電磁場的沖擊力對金屬板料進行快速成形,適用于制造薄壁零件。液壓成形利用液壓力對金屬板料進行靜態(tài)成形,可制造出復雜的三維外形。冷作成形在常溫下利用塑性加工手段對金屬進行成形,無需加熱,可提高生產(chǎn)效率。焊接變形的產(chǎn)生原因熱量集中焊接過程中局部集中的大量熱量會導致熱脹冷縮,從而產(chǎn)生變形。不均勻加熱焊接過程中的不均勻加熱會導致局部溫度差異,進而引起變形。金屬相變焊接過程中金屬的相變會引起體積變化,從而導致變形。外部約束焊接件周圍的外部約束會限制焊接區(qū)域的收縮變形,產(chǎn)生其他方向的變形。焊接變形的類型橫向縮小這種變形是由于焊件兩側收縮,導致寬度減小的現(xiàn)象。通常出現(xiàn)在薄板焊接中?？v向收縮這種變形是由于焊縫冷卻收縮,導致焊件長度減小的現(xiàn)象。常見于大型焊件。翹曲變形這種變形是由于焊縫兩側收縮不均勻,導致焊件翹曲變形的現(xiàn)象。常見于薄板焊接。焊接變形的預防措施預熱與控制冷卻速度通過預熱焊件和緩慢冷卻,可以減少溫度變化造成的熱應力,從而降低變形。合理排列焊縫順序采用對稱焊序、循環(huán)焊序等方法,可以平衡內(nèi)部應力,有效降低變形。使用適當夾具合理設計夾具,限制焊件在焊接過程中的變形,有助于控制最終變形。采取熱處理適當?shù)臒崽幚砜梢韵蚪档秃附託堄鄳?從而減少變形。焊接應力的產(chǎn)生熱應力的產(chǎn)生焊接過程中,焊縫及其附近區(qū)域產(chǎn)生高溫,導致該區(qū)域金屬發(fā)生熱脹冷縮,從而產(chǎn)生熱應力。這些熱應力會導致焊件出現(xiàn)局部變形或殘余應力。應力分布規(guī)律焊縫及其附近區(qū)域的應力分布是非均勻的,應力值在焊縫處最大,逐漸向外遞減。這種應力分布特點會影響焊件的變形和強度。金屬組織變化焊接過程中,金屬在高溫下發(fā)生相變,使其組織和性能發(fā)生變化,從而導致局部應力分布不均勻,產(chǎn)生應力集中。焊接應力的測量方法1應變測量通過貼設應變片,可以直接測量焊接件上的應變,并計算出相應的應力值。2X射線衍射利用X射線衍射分析焊接件表面晶體結構的變化,可以反映出焊接應力的分布情況。3光學應力分析利用光彈性原理,可以測量焊接件表面的應力分布狀態(tài),并可視化展示。焊接應力的控制措施1預熱預應力控制通過合理的預熱,可以減小焊接過程中的溫度梯度,從而有效降低焊接應力。2合理設計焊接順序合理確定焊接順序,可以平衡焊接區(qū)域的收縮變形,減小應力集中。3采用焊接夾具使用專門設計的焊接夾具,可以有效限制工件的變形,削減焊接應力。4進行焊后熱處理合理的焊后熱處理可以緩解焊件內(nèi)部的殘余應力,提高焊接質(zhì)量。焊接工藝參數(shù)對成形的影響焊接電流焊接電流的大小直接影響熔池的形狀尺寸及熔敷金屬的數(shù)量,從而影響焊縫幾何尺寸和變形程度。焊接電壓焊接電壓決定了熔池的流動性,影響焊縫熔深和熔寬,進而影響變形情況。焊接速度焊接速度決定了單位時間內(nèi)熔融金屬的數(shù)量,影響熱輸入量,從而影響變形。焊接姿態(tài)不同焊接姿態(tài)下,重力的作用不同,影響熔池的流動性和凝固過程,進而影響變形。焊接電源對成形的影響輸出功率焊接電源的輸出功率直接影響焊接熔池的大小及形狀，從而影響焊接變形。功率過高可能導致燒穿，功率過低則焊縫凝固不充分。電弧穩(wěn)定性電源穩(wěn)定性好的焊機可以提供穩(wěn)定的電弧，減少因電弧波動而引起的局部過度熔融或不足熔融。焊接電壓合適的焊接電壓有助于保持焊縫形狀的一致性，避免出現(xiàn)過高或過低的熔凝形變。焊接電流合理的焊接電流可以確保熔池溫度及形狀，從而減少局部過度熔融或不足熔融造成的變形。焊材對成形的影響焊材成分不同成分的焊材可影響焊縫的流動性和凝固特性,進而影響焊接變形。焊材包覆焊材的包覆種類和性能也影響焊縫流動和冷卻速度,進而影響變形。焊材尺寸焊材尺寸不同會改變焊縫幾何形狀,從而影響焊件的變形趨勢。焊材熱輸入焊材的熱輸入量大小會直接影響焊縫的冷卻速率和殘余應力分布。夾具設計對成形的影響定位精度精密的夾具設計可以確保工件保持正確的位置和角度,從而最大限度地減少焊接變形。散熱效果適當?shù)膴A具設計可以有效地導熱和分散焊接產(chǎn)生的熱量,抑制熱變形。應力釋放合理的夾具設計能為工件提供足夠的約束,在焊后及時釋放應力,避免焊接變形。工藝優(yōu)化夾具設計可以優(yōu)化焊接工藝參數(shù),降低焊接熱輸入,從而減少變形發(fā)生。焊接順序?qū)Τ尚蔚挠绊懞侠淼暮附禹樞蚝附禹樞虻倪x擇應綜合考慮工件的結構、變形特點和焊接工藝參數(shù),遵循從中間到兩端、從內(nèi)到外的原則。應力均衡合理的焊接順序可以使焊接應力在工件上均衡分布,減少局部應力集中,有效控制焊接變形。精確的工藝控制合理的焊接順序還需要嚴格的工藝參數(shù)控制,包括焊接電流、焊接速度、預熱溫度等,以確保變形最小化。焊縫形狀對成形的影響焊縫形狀的多樣性焊縫形狀可以是平直、凸形、凹形等,每種形狀都會對焊接變形產(chǎn)生不同的影響。焊縫形狀與變形的關系平直焊縫容易產(chǎn)生縱向收縮變形,凸形焊縫易導致側向彎曲變形,凹形焊縫則可以減少變形。焊縫斷面形狀的影響焊縫斷面形狀包括U型、V型等,形狀的選擇也會影響焊接變形的程度和方式。焊接過程控制參數(shù)調(diào)整實時監(jiān)控焊機參數(shù)并根據(jù)焊接情況及時調(diào)整電流、電壓、焊速等參數(shù)。焊接路徑根據(jù)工件形狀和焊縫位置選擇合理的焊接順序和路徑，避免變形。焊接夾具合理設計并使用焊接夾具,確保工件固定穩(wěn)定,減小變形。焊接冷卻控制焊縫冷卻速度,調(diào)整焊縫預熱溫度,降低殘余應力。焊接后處理1應力消除通過熱處理降低殘余應力2表面修整去除焊縫上的焊渣和毛刺3防腐防護涂覆防腐涂料保護焊接件焊接后處理是確保焊接質(zhì)量的重要步驟。通過應力消除、表面修整和防腐防護等措施,可以有效降低焊接殘余應力、美化焊接外觀和提高焊接件的使用壽命。這些處理技術需要根據(jù)焊接件的用途和使用環(huán)境進行選擇和實施。焊接質(zhì)量檢查1外觀檢查檢查焊縫形狀、尺寸、表面質(zhì)量是否符合標準要求。2理化檢測對焊縫材料進行硬度、化學成分等指標的檢測。3無損檢測采用探傷、X射線等方法對焊縫內(nèi)部缺陷進行檢查。4力學性能測試通過拉伸、彎曲等試驗評估焊縫的力學強度。焊接質(zhì)量問題及解決措施焊接缺陷問題焊接過程中可能出現(xiàn)的常見問題包括孔洞、裂縫、氣孔、未熔合等,這些都會影響焊接質(zhì)量和產(chǎn)品使用安全。焊接后變形問題由于焊接產(chǎn)生的熱應力,焊接件很容易出現(xiàn)撓曲、收縮等變形,需要采取相應的預防措施。焊接殘余應力問題焊接過程中會產(chǎn)生局部的殘余應力,這可能導致焊接件開裂或變形,需要采取應力釋放措施。焊接工藝參數(shù)問題如焊接電流、焊接速度、預熱溫度等參數(shù)的選擇不當也會影響焊接質(zhì)量,需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。焊接成形案例分析我們來分析一個典型的焊接成形案例。該案例涉及制造一個復雜的金屬外殼,要求高度精確的尺寸和光潔度。在焊接過程中,仔細控制了焊接參數(shù)、夾具設計和焊接順序,有效地管理了變形和殘余應力,最終產(chǎn)品達到了客戶的嚴格要求。通過對該案例的深入分析,我們總結出了一些關鍵的焊接成形控制措施,為后續(xù)的復雜制造提供了有價值的經(jīng)驗。總結與展望總結通過本課程的學習，我們深入了解了焊接成形工藝的定義、特點和分類。掌握了拼焊成形、卷焊成形等主要成形工藝，以及焊接變形、焊接應力的產(chǎn)生原因及預防措施。展望隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，焊接成形工藝將