材料成形技术基础课件

第五章 固态材料的连接过程 5.1 5.1 焊接成形过焊接成形过5.2 5.2 粘结成形过程粘结成形过程(自学自学)第五章 固态材料的连接过程 5.1 焊接成形过5.2 粘结1 5.1.1 5.1.1 焊接成型过程特性和理论基础焊接成型过程特性和理论基础焊接成型过程特性和理论基础焊接成型过程特性和理论基础 5.1.2 5.1.2 熔化焊焊接熔化焊焊接熔化焊焊接熔化焊焊接 5.1.3 5.1.3 压焊压焊压焊压焊 5.1.4 5.1.4 钎焊钎焊钎焊钎焊 5.1.5 5.1.5 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接5.15.1焊接成形过程焊接成形过程 5.1.1 焊接成型过程特性和理论基础5.1焊接成形过2（3 3）压力焊：利用压力将母材接头焊接，加热仅起到辅助）压力焊：利用压力将母材接头焊接，加热仅起到辅助用，有时不加热，有时加热到接头的高塑性状态，甚至使接头用，有时不加热，有时加热到接头的高塑性状态，甚至使接头的表面薄层熔化。的表面薄层熔化。5.1.1 5.1.1 焊接成型过程特性和理论基础焊接成型过程特性和理论基础1.1.焊接方法的分类及其特点焊接方法的分类及其特点（1 1）熔化焊：在液态下进行焊接时，母材接头被加热到）熔化焊：在液态下进行焊接时，母材接头被加热到熔化温度以上，他们在液态下相互熔合，冷却时便凝固在熔化温度以上，他们在液态下相互熔合，冷却时便凝固在一块。一块。（2 2）钎焊：母材不熔化，在接头之间加入熔点远低于母）钎焊：母材不熔化，在接头之间加入熔点远低于母材的合金，局部加热使这些合金熔化，借助于液态合金和材的合金，局部加热使这些合金熔化，借助于液态合金和固态接头的物理化学作用而达到焊接的目的。固态接头的物理化学作用而达到焊接的目的。（3）压力焊：利用压力将母材接头焊接，加热仅起到辅助5.1.3气焊气焊 ：气体混合物燃烧形成高温火焰，用火：气体混合物燃烧形成高温火焰，用火焰来熔化焊件接头及焊条。最常用的气体是氧焰来熔化焊件接头及焊条。最常用的气体是氧与乙炔的混合物，调整氧与乙炔的比值，可以与乙炔的混合物，调整氧与乙炔的比值，可以获得氧化性、中性及还原性火焰。这种热源的获得氧化性、中性及还原性火焰。这种热源的能量不集中，焊接热影响区较大。能量不集中，焊接热影响区较大。（1 1）熔化焊）熔化焊气焊 ：气体混合物燃烧形成高温火焰，用火焰来熔化焊件接头及4电弧焊电弧焊 ：这是应用最广泛的焊接方法。电这是应用最广泛的焊接方法。电弧焊的主要特征为：形成稳定的电弧，填充弧焊的主要特征为：形成稳定的电弧，填充材料的供应以及对熔化金属的保护和屏蔽。材料的供应以及对熔化金属的保护和屏蔽。通常，电弧可通过两种方法产生。第一种：通常，电弧可通过两种方法产生。第一种：电弧发生在一个可消耗的金属电焊条和金属电弧发生在一个可消耗的金属电焊条和金属材料之间，焊条在焊接过程中逐渐熔化，由材料之间，焊条在焊接过程中逐渐熔化，由此提供必须的填充材料而将结合部填满。第此提供必须的填充材料而将结合部填满。第二种：电弧发生在工件材料和一个非消耗性二种：电弧发生在工件材料和一个非消耗性的钨极之间，钨极的熔点应比电弧温度要高，的钨极之间，钨极的熔点应比电弧温度要高，所必须的填充材料则必须另行提供。所必须的填充材料则必须另行提供。电弧焊：这是应用最广泛的焊接方法。电弧焊的主要特征为：形5激光焊：激光焊：这也是一种特种焊接方法。它是这也是一种特种焊接方法。它是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。热量进行焊接的方法。电渣焊电渣焊 ：它是利用电流通过熔渣所产生的电阻热来熔它是利用电流通过熔渣所产生的电阻热来熔化金属。这种热源范围较电弧大，每一根焊丝可以单独成化金属。这种热源范围较电弧大，每一根焊丝可以单独成一个回路，增加焊丝数目，可以一次焊接很厚的焊件。一个回路，增加焊丝数目，可以一次焊接很厚的焊件。真空电子束焊接真空电子束焊接 ：这是一种特种焊接方法，用来焊接尖这是一种特种焊接方法，用来焊接尖端技术方面的高熔点及活泼金属的小零件。它的特点是将焊端技术方面的高熔点及活泼金属的小零件。它的特点是将焊件放在高真空容器内，容器内装有电子枪，利用高速电子束件放在高真空容器内，容器内装有电子枪，利用高速电子束打击焊件将焊件熔化而进行焊接。这种方法，能量集中，焊打击焊件将焊件熔化而进行焊接。这种方法，能量集中，焊接热输入小，可以获得高品质的焊件。接热输入小，可以获得高品质的焊件。激光焊：这也是一种特种焊接方法。它是以聚焦的激光束作为能6摩擦焊：摩擦焊：利用摩擦热使接触面加热到高塑性状利用摩擦热使接触面加热到高塑性状态，然后施加压力的焊接，由于摩擦时能够去除焊接面态，然后施加压力的焊接，由于摩擦时能够去除焊接面上的氧化物，并且热量集中在焊接表面，因而特别适用上的氧化物，并且热量集中在焊接表面，因而特别适用于导热性好及易氧化的有色金属的焊接。于导热性好及易氧化的有色金属的焊接。（2）压力焊 电阻焊：这是利用电阻加热的方法，最常用的有点焊、缝焊及电阻对焊三种。前两者是将焊件加热到局部熔化状态并同时加压；电阻对焊是将焊件局部加热到高塑性状态或表面熔化状态，然后施加压力。电阻焊的特点是机械化及自动化程度高，故生产率高，但需强大的电流。摩擦焊：利用摩擦热使接触面加热到高塑性状（2）压力焊 电7超声波焊接超声波焊接 借助于超声波的借助于超声波的高高频振荡作用，对搭接的焊接接头频振荡作用，对搭接的焊接接头进行局部加热和表面清理，同时进行局部加热和表面清理，同时施加压力的压焊方法。施加压力的压焊方法。冷压焊冷压焊 这种方法的特点是不加热，只靠强这种方法的特点是不加热，只靠强大的压力来焊接，适用于熔点较低的母材，例如大的压力来焊接，适用于熔点较低的母材，例如铅导线、铝导线、铜导线的焊接。铅导线、铝导线、铜导线的焊接。目前目前,超声波焊机的功率较小，超声波焊机的功率较小，只只适用于点焊有色金属及其合金的适用于点焊有色金属及其合金的薄板。薄板。超声波焊接 借助于超声波的高 冷压焊 这种方法的特点是8扩散焊：扩散焊：焊接时焊件紧密贴合，形成搭接接接焊接时焊件紧密贴合，形成搭接接接头，在真空或保护气氛中，在一定温度和压力下保头，在真空或保护气氛中，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散而完成持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散而完成焊接的焊接方法。扩散焊主要用于焊接熔化焊、钎焊接的焊接方法。扩散焊主要用于焊接熔化焊、钎焊难以满足技术要求的小型、精密、复杂的焊件。焊难以满足技术要求的小型、精密、复杂的焊件。扩散焊：焊接时焊件紧密贴合，形成搭接接接9与熔化焊和压焊完全不同的焊接过程，是不与熔化焊和压焊完全不同的焊接过程，是不同金属间的合金化过程。根据钎料温度的高同金属间的合金化过程。根据钎料温度的高低可以分为软钎焊和硬钎焊。低可以分为软钎焊和硬钎焊。（3）钎焊：）钎焊：与熔化焊和压焊完全不同的焊接过程，是不（3）钎焊：10引弧 形成熔池形成焊缝药皮与熔融金属冶金反应，并生成熔渣药皮燃烧生成CO2气体（1）电弧焊的冶金过程）电弧焊的冶金过程2.电弧焊的冶金过程及特点电弧焊的冶金过程及特点引弧 形成熔池形成焊缝药皮与熔融金属冶金反应，并生成熔11熔池金属温度高于一般冶金温度 使金属元素强烈蒸发、烧损。2000k熔池金属冷却快，处于液态的时间短化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。10s（2）电弧焊的冶金特点）电弧焊的冶金特点熔池金属温度高于一般冶金温度2000k熔池金属冷却快，处于液12空气对焊缝的影响严重 O O2 2：C+O COO2OMn+O MnOFe+O FeOSi+O SiO2氧化的结果合金元素被烧损；焊缝产生夹渣的缺陷；形成CO气孔。空气对焊缝的影响严重 O2：C+O COO13N N2 2 ：NN2Fe+N Fe4N使接头的塑性、韧性下降。H H2 2 ：HH2氢气孔 氢脆N2：NN2Fe+N Fe4N使接14（3）电弧焊冶金过程采取的技术措施）电弧焊冶金过程采取的技术措施减少有害气体进入熔池；渗入合金元素；进行脱氧、脱硫和脱磷。以焊条电弧焊为例，焊条可起到上述的作用。（3）电弧焊冶金过程采取的技术措施减少有害气体进入熔池；15（1 1）焊接热循环焊接热循环焊接接头焊缝区焊接热影响区（2 2）焊接接头金属组织与性能焊接接头金属组织与性能 的变化的变化3.焊接接头的金属组织和性能焊接接头的金属组织和性能（1）焊接热循环焊接接头焊缝区焊接热影响区（2）焊接16b.b.焊接热影响区焊接热影响区焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。a.a.焊缝区焊缝区熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。b.焊接热影响区焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和17 熔合区是焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）加热温度：T液T固强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。熔合区是焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）加热温18 过热区在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm）加热温度：T固1100 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。过热区在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（119正火区相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm）部分相变区发生部分相变的区域。加热温度：AC3AC1力学性能较母材稍差。力学性能最差的区域：熔合区和过热区加热温度：1100 AC3正火区相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm）部分20 小电流、快速焊接；采用先进的焊接方法（能量密度较高）；焊前预热、焊后热处理（正火）（3 3）减小和消除焊接热影响区的方法）减小和消除焊接热影响区的方法 小电流、快速焊接；采用先进的焊接方法（能量密度较高）214.焊接应力与变形焊接应力与变形（1）焊接应力与变形产生的焊接应力与变形产生的 根本原因是：根本原因是：焊件在焊接过程中受到局部不均匀加热。4.焊接应力与变形（1）焊接应力与变形产生的 焊22（a)收缩变形(b)角变形(c)弯曲变形(d)扭曲变形(e)波浪形变形（2）焊接变形的基本形式（a)收缩变形(b)角变形(c)弯曲变形(d)扭曲变形(23材料成形技术基础课件24123456（3 3）防止和减少焊接变形措施）防止和减少焊接变形措施1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。2）合理选择焊接顺序。1 12 23 34 41 12 23 34 4123456（3）防止和减少焊接变形措施1）设计时，焊缝不要253）反变形法。4）采用焊前刚性固定法。5）采用合理的焊接规范（小电流、快速焊接）。3）反变形法。4）采用焊前刚性固定法。5）采用合理的焊接规范267）分段退焊的应用图5.12分段退焊法在长焊缝中的应用7）分段退焊的应用图5.12分段退焊法在长焊缝中的应用27（4）焊接变形的校正措施1）机械校正法：采用，手工锤击、校正机、辊床等方式，使焊件产生与焊接变形反向的塑性变形而得到校正。2）火焰加热矫正法：利用氧乙炔焰在焊件是等部位加热，使工件冷却收缩时产生与焊件反方向的变形而得到校正。主要用于低碳钢，和部分低合金钢。（4）焊接变形的校正措施1）机械校正法：采用，手工锤击、校正28（5）减少与消除焊接应力的措施1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。2）合理选择焊接顺序。（）3）锤击或碾压焊缝4）采用小能量、多层焊5）焊前预热（150 350）6）焊后热处理（去应力退火）可消除应力80%80%左右合理合理易产生裂纹易产生裂纹（）（）（）（5）减少与消除焊接应力的措施1）设计时，焊缝不要密集交叉，29（1）焊接接头的缺陷）焊接接头的缺陷 常见的焊接缺陷有焊缝外形尺寸不符合要求、常见的焊接缺陷有焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、气孔、夹渣、未焊透和裂缝等咬边、焊瘤、气孔、夹渣、未焊透和裂缝等缺陷。其中以未焊透和裂缝的危害性最大。缺陷。其中以未焊透和裂缝的危害性最大。5.焊接缺陷及防止措施（1）焊接接头的缺陷 5.焊接缺陷及防止措施30（a)焊瘤焊瘤（b)夹渣夹渣（c)咬边咬边（d)裂纹裂纹（e)气孔气孔（f)未焊透未焊透熔化焊焊接接头的缺陷熔化焊焊接接头的缺陷（a)焊瘤（b)夹渣（c)咬边（d)裂纹（e)气孔（f)未焊31（2）焊接缺陷的防止对于咬边、焊瘤、未焊透等缺陷，必须争取选择焊接参数。焊接热裂纹取决于焊缝内的拉应力、焊缝冶金因素。焊缝冶金因素中，钢中严格控制含碳量、含硫量，并可以通过冶金反应控制硫含量。焊缝冷裂纹取决于焊缝中所含的扩散氢含量、组织、残余应力。防止焊缝的气孔必须清除工件上的污物，保持焊条（丝）、保护气的纯度、焊剂的干燥。并配合适当焊接技术。防止焊缝的夹渣，应保证合适坡口参数的基础上，加强焊前清理，和运用合适的焊接技术。（2）焊接缺陷的防止对于咬边、焊瘤、未焊透等缺陷，必须争取32（1）焊缝的布置）焊缝的布置 应便于焊接操作，有利于减小焊接应力和变应便于焊接操作，有利于减小焊接应力和变 形，提高结构强度。应遵守下列原则。形，提高结构强度。应遵守下列原则。6.焊接构件接构件结构构设计（1）焊缝的布置 6.焊接构件结构设计33焊缝应避免密集交叉焊缝应避免密集交叉焊缝应避免密集交叉34焊缝应尽量对称分布焊缝应尽量对称分布35焊缝应避免开应力集中处和最大应力处焊缝应避免开应力集中处和最大应力处36焊缝应远离机械加工表面焊缝应远离机械加工表面焊缝应远离机械加工表面37 焊缝的布置应便于焊接操作焊缝的布置应便于焊接操作 焊缝的布置应便于焊接操作381 1）接头形式的设计）接头形式的设计对接接头搭接接头角接接头T字接接头 （2）焊接接头及坡口形式的选择）焊接接头及坡口形式的选择 接头设计应根据结构形状及强度要求、工件厚度、可接头设计应根据结构形状及强度要求、工件厚度、可焊性、焊后变形大小，焊条消耗，坡口加工难易程度等各焊性、焊后变形大小，焊条消耗，坡口加工难易程度等各方面因素综合考虑决定。方面因素综合考虑决定。1）接头形式的设计对接接头搭接接头角接接头T字接接头39搭接接头 接头强度好。但受力复杂，应力集中严重，易产生焊接缺陷。对接接头 接头受力简单、均匀，应力集中较小，强度较高，优先选用角接接头T型接头 广泛用于空间类焊件，完全焊透的单面坡口和双面坡口的T型接头具有较高的强度。只起连接作用，不能传递载荷，（应力分布复杂，承载能力低）。某些焊接方法适合于一定的接头形式，如埋弧自动焊多采用对接接头，为了存放焊剂宜进行平。电阻点焊和缝焊多采用搭接接头。搭接接头 接头强度好。但受力复杂，应力集中严重，易产生焊接402 2）坡口的设计）坡口的设计2）坡口的设计41引弧 形成熔池形成焊缝1.焊条电弧焊（1 1）焊接过程）焊接过程（2 2）电弧的极性电弧的极性直流电源正接：工件正极（阳极）；焊条负极（阴极）。直流电源反接：工件负极（阴极）；焊条正极（阳极）。用于薄板金属的焊接用于薄板金属的焊接5.12 5.12 熔化焊熔化焊引弧 形成熔池形成焊缝1.焊条电弧焊（1）焊接过程（42（4）焊条（3 3）电弧的构造及热量分布）电弧的构造及热量分布阴极区：阳极区：弧柱区：2400k 36%2600k 42%50008000k 21%焊条的组成电焊条由金属焊芯和药皮两部分组成电焊条由金属焊芯和药皮两部分组成焊条芯焊条芯药皮药皮药皮的作用有机械保护作用、冶金的作用、稳定电弧的作用焊芯的作用有填充焊焊芯的作用有填充焊缝、作为电极导电缝、作为电极导电（4）焊条（3）电弧的构造及热量分布阴极区：阳极区：弧柱区：43结构钢焊条J；钼和铬耐热钢焊条R；低温钢焊条W；不锈钢焊条A；堆焊焊条D；铸铁焊条Z；镍及镍合金焊条Ni；铜及铜合金焊条T；铝及铝合金焊条L；特殊用途焊条TSJ 4 2 2药皮种类（钙钛型）抗拉强度结构钢焊条J 5 0 7药皮种类（低氢型）抗拉强度结构钢焊条焊条的分类结构钢焊条J；钼和铬耐热钢焊条R；44焊条药皮中熔渣酸性和碱性氧化物的比例不同，可分为酸性和碱性氧化物有优良的焊接性能，力学性能不高。酸性焊条：碱性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主（TiO2、SiO2、Fe2O3）在熔渣中以碱性氧化物为主（K2O、Na2O、CaO、MnO）去氧和硫磷能力强、但焊接技术差。焊条药皮中熔渣酸性和碱性氧化物的比例不同，可分为酸性和碱性氧45根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能（5）焊条的选用原则根据母材的化学成分和力学性能根据母材的化学成分和力学性能 根据焊件的工作条件与结构特点根据焊件的工作条件与结构特点根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能（5）焊条的选用原则46焊接电源控制箱焊接小车焊接热源：电弧热熔池保护：焊剂（气、渣）（1 1）埋弧自动焊设备及焊接过程埋弧自动焊设备及焊接过程2.埋弧自动焊焊接电源控制箱焊接小车焊接热源：电弧热熔池保护：焊剂（气、渣47（2 2）埋弧自动焊工艺埋弧自动焊工艺焊前准备焊前准备板厚在2025mm以下的工件可不开坡口；但在实际生产中，板厚在1422mm应开Y型坡口，半厚在2250mm，可开双Y型坡口或U型坡口。环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a a；（a a=2040mm）。直径小于250mm一般不采用埋弧焊。（2）埋弧自动焊工艺焊前准备板厚在2025mm以下的工482)2)采取防漏措施采取防漏措施双面焊；手工电弧焊封底；焊剂垫；采用锁底坡口；水冷铜垫板。3)3)要有引弧板和引出板要有引弧板和引出板2)采取防漏措施双面焊；手工电弧焊封底；焊剂垫；采用49(3)(3)埋弧自动焊工艺特点埋弧自动焊工艺特点1）生产率高（手弧焊的510倍）2）焊接质量高且稳定。3）节约金属材料、生产成本低。4）劳动条件好。5）只能在水平位置焊接。应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的环形焊缝焊接，不能焊接易氧化的有色金属。如压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体、其重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。(3)埋弧自动焊工艺特点1）生产率高（手弧焊的510倍）50利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。焊接热源：电弧热保护介质：ArAr不与金属发生化学反应不产生夹渣缺陷不溶解于液体金属中不产生气孔缺陷比重大于空气（25%）1 1）熔化极氩弧焊）熔化极氩弧焊2525mm以下的工件2 2）非熔化极氩弧焊）非熔化极氩弧焊适于6 6mm以下工件的焊接3.气体保护焊气体保护焊（1）氩弧焊氩弧焊利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。焊接热源：电弧热保护介质513 3）氩弧焊的特点及应用）氩弧焊的特点及应用 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观，焊接质量优良。电弧燃烧稳定，飞溅小。焊接热影响区和变形小。可进行全位置焊接。氩气昂贵，设备造价高。应用：应用：适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。适用所有金属材料的焊接。3）氩弧焊的特点及应用 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝52以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。焊接热源：电弧热保护介质：COCO2 2CO2 与金属发生化学反应产生夹渣缺陷 溶解于液体金属中产生 CO 气孔缺陷 比重大于空气（25%）氧化严重；气孔倾向大（CO）；飞溅严重。1)1)存在问题存在问题(2)CO2气体保护焊以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。焊接热源：电弧热保护53 生产率高（是手弧焊的13倍）。成本低（是手弧焊的40%）。焊接热影响区和变形小。可进行全位置焊接。飞溅严重，焊缝成形差。应用：适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等。2 2）COCO2 2气体保护焊的特点及应用气体保护焊的特点及应用 生产率高（是手弧焊的13倍）。成本低（是手弧焊的454利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法。焊接热源：电阻热保护介质：液态熔渣(1).(1).焊接过程焊接过程4.电渣焊利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同时加热熔焊接热源：电阻551 1）大厚度工件可一次焊成。）大厚度工件可一次焊成。单丝4060mm；单丝摆动60150；三丝摆动450mm；板极电渣焊2 2）生产率高，成本低。）生产率高，成本低。3 3）焊接质量好。）焊接质量好。不易产生夹渣、气孔等缺陷。不易产生夹渣、气孔等缺陷。4 4）热影响区大。）热影响区大。焊后热处理。焊后热处理。适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料；适用于厚大工件。厚度大于40mm的大型结构件。(2)焊接特点及接特点及应用用 1）大厚度工件可一次焊成。单丝4060mm；单丝摆动656电子束焊电子束焊 电子束焊是利用加速和聚焦的电子束，轰击置于真空或电子束焊是利用加速和聚焦的电子束，轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。电子束轰击焊件时非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。电子束轰击焊件时99以上的电子动能会转变为热能，因此，焊件被电子束轰击的以上的电子动能会转变为热能，因此，焊件被电子束轰击的部位可加热至很高温度。电子束焊根据焊件所处环境的真空不同，部位可加热至很高温度。电子束焊根据焊件所处环境的真空不同，可分为高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。可分为高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。5.电子束焊电子束焊接的特点：电子束焊接的特点：由于电子束焊能量密度大，加热迅速，焊缝深宽比可达到由于电子束焊能量密度大，加热迅速，焊缝深宽比可达到60601在真空下焊接焊缝的纯净度高，力学性能好。在真空下焊接焊缝的纯净度高，力学性能好。电子束参数可调范围大，可焊接薄板和厚板，控制灵活，易于自电子束参数可调范围大，可焊接薄板和厚板，控制灵活，易于自动化。动化。但焊接设备复杂，尤其是真空设备庞大，投资高，且焊接装配要但焊接设备复杂，尤其是真空设备庞大，投资高，且焊接装配要求高。求高。目前广泛用于各种难焊金属如（钼、钽、钨）及活泼金属如钛、锆等。电子束焊 电子束焊是利用加速和聚焦的电子束，轰击置于真空或576.激光焊激光束焊接是以聚集的激光束作为热源的特种熔化焊接方法。激光束焊接是以聚集的激光束作为热源的特种熔化焊接方法。焊接用激光器有固态和气态两种，常用的有焊接用激光器有固态和气态两种，常用的有CO2激光器和激光器和YAG激激光器。其中光器。其中CO2激光焊焊机功率密度较大，且形成连续焊缝，可焊激光焊焊机功率密度较大，且形成连续焊缝，可焊接厚板，而接厚板，而YAG激光焊机以脉冲的方式工作，功率密度较小，仅用激光焊机以脉冲的方式工作，功率密度较小，仅用来焊接薄片和丝的点焊。来焊接薄片和丝的点焊。激光焊接的特点：激光焊接的特点：由于激光焊能量密度大，加热迅速，焊缝组织细小，热影响区小，由于激光焊能量密度大，加热迅速，焊缝组织细小，热影响区小，焊接变形小，焊件尺寸精度高。焊接变形小，焊件尺寸精度高。激光束通过光学系统反射和聚集，激光束通过光学系统反射和聚集，焊接可达性好。焊接可达性好。激光焊可用于绝缘材料、异种金属、金属与非金属的焊接激光焊可用于绝缘材料、异种金属、金属与非金属的焊接。目前广泛用于电子工业和精密仪表工业中，主要适合于焊接微型、精密、密集和热敏感的焊件，以及汽车工业、造船业中。6.激光焊激光束焊接是以聚集的激光束作为热源的特种熔化焊接方58 气体混合物燃烧形成高温火焰，用火焰来熔化焊件接头及气体混合物燃烧形成高温火焰，用火焰来熔化焊件接头及焊条。最常用的气体是氧与乙炔的混合物，调整氧与乙焊条。最常用的气体是氧与乙炔的混合物，调整氧与乙炔的比值，可以获得氧化性、中性及还原性火焰。炔的比值，可以获得氧化性、中性及还原性火焰。7.气焊这种方法所用的设备较为简单，可以焊接低碳钢、中碳钢、这种方法所用的设备较为简单，可以焊接低碳钢、中碳钢、合金钢、纯铜和铝合金、镁合金，以及高碳钢、硬质合金、合金钢、纯铜和铝合金、镁合金，以及高碳钢、硬质合金、铸铁的焊补等。但它的加热区宽，但焊接后焊件的变形大，铸铁的焊补等。但它的加热区宽，但焊接后焊件的变形大，并且校正费用较高，因而逐渐为电弧焊代替。目前主要用并且校正费用较高，因而逐渐为电弧焊代替。目前主要用于野外维修工作。于野外维修工作。气体混合物燃烧形成高温火焰，用火焰来熔化焊件接头及焊条591.电阻焊电阻焊（1 1）点焊点焊工艺参数电极压力焊接电流通电时间适中适中 对搭接焊件经电极加压，利用电流通过焊接接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，实现焊接。焊点距离太近分流现象严重太远强度不够应用：4mm以下的薄板搭接。5.13 5.13 压力焊压力焊1.电阻焊（1）点焊工艺参数电极压力焊接电流通电时间适中 60应用：应用：3mm3mm以下的薄板搭接。以下的薄板搭接。如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。（3 3）对焊对焊主要用于棒料的对接。1 1）电阻对焊）电阻对焊应用：用于断面简单，直径（或边长）小于20mm或强度要求不太高的工件。2 2）闪光对焊）闪光对焊应用：用于重要工件的焊接。可焊相同金属，也可焊异种金属（铝钢、铝铜等）。工件直径0.01mm200mm。（2 2）缝焊）缝焊应用：3mm以下的薄板搭接。如：密封的容器（油箱、水箱等）、61（1 1）摩擦焊焊接过程摩擦焊焊接过程（2 2）摩擦焊接头型式摩擦焊接头型式（3 3）特点及应用特点及应用 质量稳定；不需填充金属及焊剂；生产率高，易实现自动化。应用：适用于黑色金属、有色金属；很适用于异种金属材料焊接。2.2.摩擦焊摩擦焊（1）摩擦焊焊接过程（2）摩擦焊接头型式（3）特点及62是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。1.钎焊的种类（1 1）软钎焊）软钎焊（2 2）硬钎焊）硬钎焊钎料的熔点在450 以下。接头强度低，一般为60190MPa，工作温度低于100 钎料的熔点在450 以上。接头强度高，在200MPa以上，工作温度较高。5.14 钎焊是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互63 连接 填充钎料的种类 软钎料：硬钎料：锡铝合金（焊锡）铝基、铜基、银基、镍基合金等。(2)(2)溶剂溶剂溶剂的作用 清理作用 降低表面张力 保护作用去除表面氧化皮改善液态钎料对焊件的湿润性，增强毛细管作用。2 2、钎料和溶剂、钎料和溶剂(1)(1)钎料钎料钎料的作用 连接 填充钎料的种类 软钎料：硬钎料：锡铝合金（64(2)可焊同种、异种金属和厚薄悬殊的工件。(3)生产率高。易于实现自动化。(4)设备简单，生产投资费用少。应用：主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝异种金属 的焊接。目前：软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；硬钎焊 用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接。3.钎焊的特点及应用(1)加热温度低，接头组织、性能变化小；焊接变形小，工件尺寸精确。(2)可焊同种、异种金属和厚薄悬殊的工件。(3)生产率高651.1.金属材料的焊接性金属材料的焊接性指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性 工艺焊接性：使用焊接性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能（1 1）影响焊接性的因素影响焊接性的因素1）焊接方法4）工艺参数2）焊接材料3）焊件化学成分5.15常用金属材料的焊接1.金属材料的焊接性指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料66（2 2）焊接性的评定方法焊接性的评定方法碳当量估算法碳当量估算法C C 影响最显著 基本元素 折合成碳的相当含量对焊接性的影响其它元素CE=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15CE0.6%具有良好的焊接性焊接性较差焊接性差冷裂纹敏感系数法冷裂纹敏感系数法该法考虑了焊件板厚，焊缝含氢量因素的影响，该法考虑了焊件板厚，焊缝含氢量因素的影响，冷裂纹敏感系数越大，越容易产生冷裂纹，焊接性越差。冷裂纹敏感系数越大，越容易产生冷裂纹，焊接性越差。（2）焊接性的评定方法碳当量估算法C 影响最显著 672.2.低碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢：C0.25%CE 0.60%2.低碳钢的焊接低碳钢：C0.25%CE 0.60%焊接性差。焊接性差。CE 0.60%问题问题焊缝区易产生热裂纹热影响区易产生冷裂纹措施措施焊前预热（250350 ），焊后缓冷。选用低氢型焊条。焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。避免选用高碳钢作为焊接结构件。焊补焊补4.普通低合金钢的焊接高碳钢：C0.60%焊接性差。CE695.5.奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢的焊接问题问题焊接接头的晶界腐蚀焊接接头的热裂纹不锈钢的焊接过程中温度在450-800长时间停留时，晶界出将析出含铬的碳化物，致使晶粒边界贫铬，当晶界附近的铬含量低于临界值12%时，会发生明显的晶界腐蚀，使焊接接头耐腐蚀性严重下降。奥氏体的焊接可采用焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、埋弧焊等。5.奥氏体不锈钢的焊接问题焊接接头的晶界腐蚀焊接接头的热裂70措施措施合理选择母材。选择超低碳焊条。采取合理的焊接规范和焊接过程。焊后进行热处理。措施合理选择母材。选择超低碳焊条。采取合理的焊接规范和焊接过71措施措施减少杂质来源，避免焊缝中杂质的偏析和聚集。加入一定的铁素体形成元素，使焊缝成为奥氏体+铁素体双相组织，防止柱状晶的形成。采取合理的焊接规范和焊接过程。措施减少杂质来源，避免焊缝中杂质的偏析和聚集。加入一定的铁素726.铸铁的焊补（1 1）铸铁焊补的特点（困难）铸铁焊补的特点（困难）1.熔合区易产生白口组织和淬硬组织；2.焊缝区易产生裂纹；3.焊缝区易产生气孔；4.熔池金属易流失；（2 2）铸铁焊补的方法）铸铁焊补的方法1.1.热焊法热焊法焊前将焊件整体或局部预热至600700并施焊，焊后缓冷。用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件。如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等6.铸铁的焊补（1）铸铁焊补的特点（困难）1.熔合区易产生732.冷冷焊法法焊前不预热或低温预热（400）的焊补方法。焊条焊条钢芯铸铁焊条：石墨化铸铁焊条：焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性铜基铸铁焊条：镍基铸铁焊条：高钒铸铁焊条：适用于非加工表面的焊补适用于非加工表面的焊补适用于较大灰口铸铁件的焊补适用于较大灰口铸铁件的焊补主要用于一般铸铁件的焊补主要用于一般铸铁件的焊补抗裂性好，可进行机械加工。抗裂性好，可进行机械加工。具有良好的抗裂性与加工性主要用于重要件加工表面的焊补主要用于重要件加工表面的焊补主要用于一般铸铁件的焊补主要用于一般铸铁件的焊补可进行机械加工、塑性和抗裂较好。可进行机械加工、塑性和抗裂较好。2.冷焊法焊前不预热或低温预热（400）的焊补方法。747.铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接1.铝及铝合金的焊接特点铝及铝合金的焊接特点1）易氧化；2）易产生气孔；3）易变形开裂；4）接头易软化；2.2.铝及铝合金的焊接方法铝及铝合金的焊接方法氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。7.铝及铝合金的焊接1.铝及铝合金的焊接特点1）易氧化；2751.1.铜及铜合金的焊接特点铜及铜合金的焊接特点2 2）易氧化；）易氧化；3 3）易产生气孔；）易产生气孔；1 1）难熔合；难熔合；4 4）易变形开裂；）易变形开裂；2.2.铜及铜合金的焊接方法铜及铜合金的焊接方法氩弧焊氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。气焊、钎焊、碳弧焊。8.铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接1.铜及铜合金的焊接特点2）易氧化；3）易产生气孔；1）76