《材料的连接成形》PPT课件

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1、3材料的连接成形ConnectionFormingofMaterials3.1焊接成形3.2其他连接成形（粘接、机械连接）3.1焊接成形焊接（welding）是利用加热或加压(或者加热和加压)，使分离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子间的结合。钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化之后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。压力焊：是将两构件的连接部分加热到塑性状态或表面局部熔化状态，同时施加压力使焊件连接起来的一类焊接方法。熔化焊：它是利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，

2、形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体。主要焊接方法焊接方法的特点：焊接方法的应用：具有气密性好生产率高节省材料简化复杂或大型零件制造工艺广泛用于船舶、桥梁、压力容器、导线连接加工及修复工程。3.1.1焊接成形工艺基础焊接电弧焊接电弧是由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。焊接电弧组成图当使用直流电焊接时，焊接电弧由阳极区、弧柱和阴极区三部分组成，如图。热量主要集中在阳极区，它放出的热量占电弧总热量的43％，阴极区占有36％，其余21％是由电弧中带电微粒相互摩擦而产生的。使用直流弧焊

3、电源时，当焊件厚度较大，要求较大热量，迅速熔化时，宜将焊件接电源正极，焊条接负极，这种接法称为正接法，当要求熔深较小，焊接薄钢板及有色金属时，宜采用反接法，即将焊条接正极、焊件接负极。当使用交流弧焊电源焊接时，由于极性是交替变化的，因此，两个极区的温度和热量分布基本相等。焊接的冶金过程特点:进行电弧焊时，母材和焊条受到电弧高温作用而熔化形成熔池。金属熔池可看作一个微型冶金炉，其内要进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等一系列物理化学过程。由于大多数熔焊是在大气空间进行，金属熔池中的液态金属与周围的熔渣及空气接触，产生复杂、激烈的化学反应

4、，这就是焊接冶金过程。焊缝的形成，实质是一次金属再熔炼的过程，它与炼钢和铸造冶金过程比较，有以下特点：(1)金属熔池体积很小(约2～3cm2)，被冷金属包围，故熔池处于液态的时间很短(10s左右)，各种冶金反应进行得不充分(例如冶金反应产生的气体来不及析出)。(2)熔池温度高，使金属元素强烈的烧损和蒸发。同时，熔池周围又被冷的金属包围，常使焊件产生应力和变形，甚至开裂。为了保证焊缝质量，要从以下两方面采取措施：(1)减少有害元素进入熔池。(2)清除已进入熔池中的有害元素，增添合金元素。焊接接头的组织和性能焊件上温度的变化和分布熔化焊是局部加

5、热过程，焊缝及其附近的母材都经历一个加热和冷却的过程。在焊接加热和冷却过程中，焊接接头上不同位置的点所经历的最高加热温度不同，加热速度和冷却速度也不相同。都相当于受到一次不同规范的热处理。1)焊缝是由熔池内的液态金属凝固而成的。它属于铸态组织，晶粒呈垂直于熔池底壁的柱状晶，硫、磷等形成的低熔点杂质容易在焊缝中心形成偏析，使焊缝塑性降低，易产生热裂纹。焊接接头金属组织与性能的变化2)熔合区焊缝和基本金属的交界区，焊接过程中金属部分熔化，所以也称为半熔化区。组织中包含未熔化但受热而长大的粗晶粒和部分铸造组织。使其强度下降，塑性和冲击韧性很差，往

6、往成为裂纹的发源地。它在很大程度上决定着焊接接头的性能。3)焊接热影响区(1)过热区过热区紧靠着熔合区，该区加热温度达固相线至1100℃，宽度约1～3mm。因受高温影响，晶粒急剧长大，甚至产生过热组织，因而其塑性和冲击韧性降低，特别是对于容易淬火硬化的钢材，其危害性更大。(2)正火区该区金属被加热到1100℃～Ac3温度，宽度约1.2～4.0mm。因金属发生重结晶，冷却后使金属晶粒细化，得到正火组织，所以机械性能良好。(3)部分相变区处于Ac1～Ac3之间的温度范围的金属是部分相变区，珠光体和部分铁素体发生重结晶转变使晶粒细化，部分铁素体来

7、不及转变，冷却后晶粒大小不同，因此机械性能稍差。(4)再结晶区一般情况，焊接时焊件被加热到Ac1以下的部分，热塑性成型的钢材，其组织不发生变化。对于经过冷塑性变形的钢材，则在450℃～Ac1的部分，还将产生再结晶过程，使钢软化。消除热影响区的方法：焊后进行热处理。焊接应力与变形产生原因在焊接过程中，对焊件进行了局部不均匀的加热，是焊接变形和残余应力产生的原因。上图为模拟实际焊缝的模型，设有连成一体的三根钢板条(图a)，对其中一条加热时，其它两条保持温度不变。加热中间板条来模拟焊缝，两边不加热板条模拟两边的母材金属。先将板条2加热到钢的塑性温

8、度以上，板条1、3保持温度不变(图b)。这时板条2处于塑性状态，可任意变形而不产生抗力。板条2因热膨胀应伸长的量ΔlT将全部被板条1、3塑性压缩，三根板条都将保持l0长度不变。然