焊接概念及焊接原理.ppt

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1、焊接概论第一部分：焊接原理§1.1什么是焊接一、焊接的定义：焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到原子结合的一种加工方法。其主要的加工材料是金属。二、焊接的实质：原子之间的作用力与距离的关系l-斥力，2-引力，3-合力焊接过程的实质就是采用物理化学方法克服被连接物体(金属)表面的凹凸不平、表面氧化物及其他表面杂质，使被连接物体(金属)能接近到原子晶格距离并形成结合力。在工程上已获得广泛应用的焊接方法很多，尽管实现焊接的方法和手段不同，但它们所达到的效果是相同的，即实现原子间的冶金结合。三、焊接方法的分类焊接方法种类繁多，新的方法

2、仍在不断涌现，对焊接方法进行分类的方法也有所不同。有的根据焊接方法的热源和保护方法来分类，有的根据工艺特征来分类，由此出现了一元坐标法、二元坐标法、族系法等分类方法。其中，最常见的是族系法，按照焊接工艺特征来进行分类。按照这种分类方法，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，在每一大类方法中又分成若干小类，如下图所示。焊接方法的分类四、焊接生产的特点1、可减轻结构重量，节省金属材料；2、可以制造双金属结构；3、能化大为小，以小拼大；4、结构强度高，产品质量好；5、焊接时噪音小，工人劳动强度低，伸长率高，易于实现机械化和自动化。缺点：由于焊接过程是一个不均

3、匀的加热和冷却过程，焊接后会产生焊接应力与变形。§1.2焊接原理熔化焊时焊接接头的形成一般都要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变等过程，最后形成焊接接头。这一过程可从焊接热过程、焊接化学冶金过程、焊接时的金属凝固和相变过程三个方面加以学习。§1.2.1焊接热过程一、焊接热过程的特点1、焊接热过程：在焊接过程中，被焊金属由于热的输入和传播，而经历加热、熔化（或达到热塑性状态），称之为焊接热过程。2、焊接热过程的特点局部性热源的运动性瞬时性传热过程的复合性3、焊接热过程的作用热量大小和分布状态决定了熔池的形状和尺寸决定了焊接熔池进行冶金反应的程度影响

4、熔池金属凝固、相变过程不均匀的加热和冷却，造成不均匀的应力状态冶金、应力和被焊金属组织的共同影响，可能产生各种焊接裂纹和其他缺陷影响热影响区金属的组织的转变和性能的变化决定母材和焊材的熔化速度，因而影响焊接生产率二、焊接热源及焊接方法电弧热：利用气体介质中的电弧放电过程所产生的热能作为热源（手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、TIG/MIG、MAG等）化学热：利用可燃气体（液化气、乙炔）或铝、镁热剂与氧或氧化物发生强烈反应时所产生的热能作为热源（气焊、热剂焊）电阻热：利用电流通过导体及其界面时所产生的电阻热作为焊接热源（电阻焊和电渣焊、高频感应热）摩擦热：由机械高

5、速摩擦所产生的热能作为热源（摩擦焊、搅拌摩擦焊）电子束：在真空中利用高压下高速运动的电子猛烈轰击金数局部表面，使动能转换为热能（电子束焊）激光束：利用受激辐射而增强的光，经聚焦产生能量高度集中的激光束作为焊接热源（激光焊接与切割）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用该能量可作为焊接热源。各种焊接热源的特点热源最小加热面积cm2最大功率密度W.cm-2温度乙炔火焰10-22×1033200℃金属极电弧10-31046000K钨极氩弧焊（TIG）10-31.5×1048000K埋弧焊10-32×1046400K电渣

6、焊10-21042000℃熔化极氩弧焊(MIG)10-4104~105CO2气体保护焊10-4104~105等离子焰10-51.5×10518000K~24000K电子束10-7107~109激光束10-8107~109三、典型的焊接温度场1、焊接温度场的准稳定状态（2）在加热开始时，温度升高的范围会逐步扩大，而达到一定极限后，不再变化，只是随热源移动。这种状态称为准稳态。（3）功率不变的焊接热源，在厚大焊件、薄板或细棒上作匀速直线运动时，温度场是准稳态温度场。（1）正常焊接条件下，焊接热源是以一定速度沿焊缝移动的。a)坐标示意图b)xoy面上沿x轴的不同

7、温度分布2、厚大件上点状移动热源的温度场c)xoy面上的等温线厚大件上点状移动热源的温度场d)yoz面上沿y轴的不同温度分布e)yoz面上的等温线厚大件上点状移动热源的温度场X-Y方向温度场分布X-Y方向温度场分布/全图三维温度场分布实测结果四、影响焊接温度场的主要因素1、热源的种类和焊接工艺参数(b)(a)(c)(d)a)v=0.5m/minb)v=1m/minc)v=1.5m/mind)=2m/min2、被焊金属的热物理性能参数不同材料板上线热源周围的温度场3、焊件的形态焊件的几何尺寸、板厚和所处的状态（预热和环境温度）。4、热源的分类瞬实集中热源：点

8、焊连续作用的热源：固定不动、正常移动和高速移动。五、焊接热循环及其