机械制造工艺基础课件PPT 压焊和可焊性和焊接结构设计.ppt

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1、压焊、可焊性、焊接结构设计李海艳华中科技大学船海学院3.3.2压焊工艺1电阻焊2摩擦焊3超声波焊4扩散焊5爆炸焊压力焊的物理本质：通过加热等手段使金属达到塑性状态，加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的原子接近到晶格距离（0.3-0.5nm)，形成金属键，从而获得不可拆卸接头的一类焊接方法。压力焊的两要素：（1）热源：使金属达到塑性状态，提高原子的扩散能力。电阻热、高频热、摩擦热。（2）力：使金属产生塑性变形和再结晶。静压力、冲击力和爆炸力。绪论电阻焊是利用电阻热为热源，并在压力下通过塑变和再结

2、晶而实现焊接的。1、热源：当电流从两电极流过焊件时，因焊件电阻而产生电阻热：Q=I2Rt,R=Rc+2Rew+2Rw。①接触电阻Rc+2Rew：因接触面上存在的微观凸凹不平、氧化物等不良导体膜，使电流线弯曲变长，实际导电面积减小所致。一、电阻焊的原理及过程②影响接触电阻的因素：工件表面状态。表面愈粗糙、氧化愈严重、接触电阻愈大。电极压力。压力愈高、接触电阻愈小。如再将压力降低，接触电阻将不能回到加压前的数值。焊前预热。焊前预热将会使接触电阻大大下降。③焊件电阻。2、力：用来调整电阻大小，改善加热。产生塑性变形或在压

3、力下结晶。同时细化晶粒，焊合缺陷等。3、电阻焊过程：预压、通电加热、在压力下冷却结晶或塑性变形和再结晶。为使焊缝生成在两板的贴合面附近，接触面上必须要有一定的接触电阻。二、电阻点焊：点焊过程：电阻点焊是用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。通电后，因两工件间接触电阻的存在，使贴合面处温度迅速上升到熔点以上。断电后，熔核立即开始冷却结晶，由于有维持压力或顶锻压力的作用，从而消除了缩孔和缩松等缺陷，产生塑变和再结晶，细化晶粒，获得组织致密的焊点。1、点焊时的分流：I=I1+I2I1=K/L工件愈厚、导电

4、性愈好、点距愈小、分流愈严重。I1I2IL2、点焊时的熔核偏移：在焊接不同厚度或不同材料时，因薄板或导热性好的材料，吸热少，而散热快，导致熔核偏向厚板或导热差的材料的现象。熔核偏移易使焊点减小，导致接头性能下降。可采用特殊电极和工艺垫。3、点焊工艺参数：大电流，短时间称为强规范。主要用于薄板和导热性好的金属的焊接，也可用于不同厚度或不同材料及多层薄板的点焊。小电流，长时间称为弱规范。主要用于厚板和易淬火钢的点焊。点焊应用1、2缝焊是连续的点焊过程，它是用连续转动的盘状电极代替了柱状电极，焊后获得相互重叠的连续焊缝

5、。缝焊分流严重，通常采用强规范焊接，焊接电流比点焊大1.5-2倍。缝焊主要用于低压容器，如汽车、摩托车的油箱、气体静化器等的焊接。三、电阻缝焊：对焊是利用电阻热将工件断面对接焊接的一种电阻焊方法。（1）电阻对焊：先将工件夹紧并加压，然后通电使接触面温度达到塑性温度(950-1000℃)在压力下塑变和再结晶形成固态焊接接头。四、对焊：（2）闪光对焊：先通电，后接触，形成闪光。闪光一方面排除了氧化物和杂质，另一方面使对口处的温度迅速升高。闪光对焊主要用于钢轨、锚链、管子、车轮等的焊接，也可用于异种金属的焊接。因接头中无

6、过热区和铸态组织，所以性能高。摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊1）接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的1%左右。适于焊接异种钢和异种金属，如碳素结构钢-高速钢、铜-不锈钢、铝-铜、铝-钢等。2）焊件尺寸精度高，可以实现直接装配焊接。焊接生产率高，是闪光焊的4～5倍。与闪光对焊比较，节省电能80%～90%左右摩擦焊优点摩擦焊主要应用于汽车、拖拉机工业中的焊接结构、产品以及圆柄刀具。摩擦焊应用将两工件压紧在一起并置于真空或保

7、护气氛中加热，使两焊件表面微观凸凹不平处产生塑性变形达到紧密接触，经过较长时间的保温和原子扩散而形成固态冶金连接的压焊方法称为扩散焊。扩散焊分固态扩散焊和瞬时液相扩散焊两类。扩散焊焊接过程中没有液相生成，始终保持固态接触的扩散焊方法称为固态扩散焊。固态扩散焊在压力和温度的共作用下，使工件表面的凸起部分产生塑性变形，使接触面积从1%增大到75%，为原子间的扩散作好准备的过程称为变形-接触阶段。因界面产生较大的晶格畸变、位错和空位，使界面处原子处于高度激活状态，而很快扩散形成金属键，并经过回复和再结晶产生晶界的推移，形

8、成固态冶金结合的过程称为扩散-界面推移阶段。经过长时间保温扩散，消除孔洞，界面晶粒长大，原始界面消失的过程称为界面和孔洞消失阶段扩散焊中的变形接触液相生成：在一定温度下，利用中间夹层材料与两焊件接触处形成低熔点共晶液相，填充接头间隙。等温凝固：液相中使熔点降低的元素大量扩散至焊件母材中，而焊件母材中某些元素向液相中溶解，使液相的熔点逐渐升高而凝固形成接头。均