《焊接工藝及設(shè)備》PPT課件.ppt

焊接工藝及設(shè)備 主講：姜華 E-mail： URL：/jidianxueyuan/kcjs/gcjx/Welding/index.htm,緒 論,一、焊接及其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 1、焊接工藝的概念 焊接工藝：是根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)性質(zhì)、圖樣和技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)有條件，運(yùn)用現(xiàn)代焊接技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定出的產(chǎn)品加工方法和程序，是焊接過(guò)程中的一整套技術(shù)規(guī)定。 包括：焊前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接方法、焊接順序、焊接工藝參數(shù)的選擇以及焊后處理等。,圖01 焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的一般工藝過(guò)程,焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的一般工藝過(guò)程,2、焊接及其本質(zhì) 焊接：通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到結(jié)合的一種方法。 被結(jié)合的兩個(gè)物體可以是各種同類或不同類的金屬、非金屬(石墨、陶瓷、塑料等)，也可以是一種金屬與一種非金屬。目前工業(yè)中應(yīng)用最普遍的是金屬之間的結(jié)合。,焊接過(guò)程的本質(zhì)：通過(guò)適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過(guò)程克服兩個(gè)困難，使兩個(gè)分離焊件表面的原子接近到晶格距離而形成結(jié)合力。 兩個(gè)困難：一般情況下材料表面是不平整的；金屬表面難免存在著氧化膜和其他污物。 這些物理化學(xué)過(guò)程，歸結(jié)起來(lái)不外乎是用各種能量加熱和用各種方法加壓兩類。,3、焊接在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 在工業(yè)生產(chǎn)中采用的連接方法主要有可拆連接、不可拆連接兩大類。 可拆連接：螺釘、鍵、銷釘?shù)龋鼈兺ǔ２挥糜谥圃旖饘俳Y(jié)構(gòu)，而是用于零件的裝配和定位工作中。,不可拆連接：鉚接、焊接和粘接等，它們通常用于金屬結(jié)構(gòu)或零件的制造中。 鉚接：應(yīng)用較早，但它工序復(fù)雜、結(jié)構(gòu)笨重、材料消耗也較大，因此，現(xiàn)代工業(yè)中已逐步被焊接所取代。 粘接：雖然工藝簡(jiǎn)單，在粘接過(guò)程中對(duì)被粘材料的組織和性能不產(chǎn)生任何不良影響，但是其接頭強(qiáng)度一般較低。 焊接：易于保證焊接結(jié)構(gòu)等強(qiáng)度的要求，相對(duì)來(lái)說(shuō)工藝比較簡(jiǎn)單，加工成本也比較低廉。,目前，幾乎所有部門（如機(jī)械制造、石油化工、交通能源、冶金、電子、航空航天等）都離不開焊接技術(shù)。,隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)焊接技術(shù)提出了多種多樣的要求： (1)從焊接產(chǎn)品的使用方面，提出了動(dòng)載、強(qiáng)韌、高壓、高溫、低溫和耐蝕等要求； (2)從焊接產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式上，提出了焊接厚壁零件到精密零件的要求； (3)從焊接材料的選擇上，提出了焊接各種黑色金屬和有色金屬的要求。,（1）在造船和海洋開發(fā)中：要求解決大面積拼板以及大型立體框架結(jié)構(gòu)的自動(dòng)焊及各種低合金高強(qiáng)度鋼的焊接； （2）在石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展中：要求解決耐高溫、低溫以及耐各種腐蝕性介質(zhì)的壓力容器焊接； （3）在航空工業(yè)及空間開發(fā)中：要求解決大量鋁、鈦等輕合金結(jié)構(gòu)的焊接； （4）在重型機(jī)械工業(yè)中：要求解決大截面構(gòu)件的焊接； （5）在電子及精密儀表工業(yè)中：要求解決微型精密零件的焊接。,一方面由于工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)焊接技術(shù)提出了高要求； 另一方面由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又為焊接技術(shù)的進(jìn)步開拓了新的途徑。,二、焊接方法分類及發(fā)展 1、焊接方法的分類及特點(diǎn) 在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的焊接方法根據(jù)它們的焊接過(guò)程特點(diǎn)可將其分為三大類： （1）熔焊 （2）壓焊 （3）釬焊,焊接方法的分類,(1) 熔焊：將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法。 關(guān)鍵：有一個(gè)能量集中、溫度足夠高的局部熱源。,按所使用熱源的不同，熔焊可分為： 電弧焊：以氣體導(dǎo)電時(shí)產(chǎn)生的電弧熱為熱源，以電極是否熔化為特征分為熔化極電弧焊和非熔化極電弧焊兩大類； 氣焊：以乙炔或其他可燃?xì)怏w在氧中燃燒的火焰為熱源； 鋁熱焊：以鋁熱劑的放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱為熱源； 電渣焊：以熔渣導(dǎo)電時(shí)產(chǎn)生的電阻熱為熱源； 電子束焊：以高速運(yùn)動(dòng)的電子流撞擊焊件表面所產(chǎn)生的熱為熱源； 激光焊：以激光束照射到焊件表面而產(chǎn)生的熱為熱源。,保護(hù)的目的：在熔焊時(shí)，為了避免焊接區(qū)的高溫金屬與空氣相互作用而使性能惡化，在焊接區(qū)要實(shí)施保護(hù)。 保護(hù)的方法：造渣、通保護(hù)氣、抽真空。,(2) 壓焊 焊接過(guò)程中，必須對(duì)焊件施加壓力(加熱或不加熱)，以完成焊接的方法。 為了降低加壓時(shí)材料的變形抗力，增加材料的塑性，壓焊時(shí)在加壓的同時(shí)常伴隨加熱措施。,按所施加焊接能量的不同，壓焊可分為： 電阻焊(包括點(diǎn)焊、縫焊、凸焊、對(duì)焊) 摩擦焊 超聲波焊 擴(kuò)散焊 冷壓焊 爆炸焊 鍛焊,(3) 釬焊 采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的焊接方法。 釬焊時(shí)，通常要清除焊件表面污物，增加釬料的潤(rùn)濕性，這就需要采用釬劑。,按熱源的不同可分為： 火焰釬焊：以乙炔在氧中燃燒的火焰為熱源； 感應(yīng)釬焊：以高頻感應(yīng)電流流過(guò)焊件產(chǎn)生的電阻熱為熱源； 電阻釬焊：以電阻輻射熱為熱源； 鹽浴釬焊：以高溫鹽熔液為熱源。 按釬料的熔點(diǎn)不同分為： 硬釬焊：釬料熔點(diǎn)在450以上 軟釬焊：釬料熔點(diǎn)在450以下 釬焊時(shí)通常要進(jìn)行保護(hù)：抽真空、通保護(hù)氣體、使用釬劑。,2、焊接方法的發(fā)展 目前工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的焊接方法是19世紀(jì)末20世紀(jì)初現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。 冶金學(xué)、金屬學(xué)以及電工學(xué)的發(fā)展，奠定了焊接工藝及設(shè)備的理論基礎(chǔ)； 冶金工業(yè)、電力工業(yè)和電子工業(yè)的進(jìn)步，則為焊接技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供了有利的物質(zhì)和技術(shù)條件。,1885年發(fā)現(xiàn)了氣體放電的電弧并發(fā)明了電弧焊； 1886年發(fā)明了電阻焊，此后逐漸完善為電阻點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊方法，它幾乎與電弧焊同時(shí)推向工業(yè)應(yīng)用，逐步取代鉚接，成為工業(yè)中廣泛應(yīng)用的兩種主要焊接方法； 1930年發(fā)明了涂藥焊條電弧焊方法，并在此基礎(chǔ)上發(fā)明了埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊以及二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等自動(dòng)或半自動(dòng)的焊接方法。 到目前為止，又相繼發(fā)明了電子束焊、激光焊等20余種基本方法和上百種派生方法，并且仍處于不斷發(fā)展之中。,焊接方法的發(fā)明年代及發(fā)明國(guó)家,3、焊接技術(shù)的問(wèn)題和前景 目前存在的主要問(wèn)題： (1) 生產(chǎn)自動(dòng)化程度低下，手工電弧焊方法在生產(chǎn)中仍然占據(jù)著相當(dāng)大的份額； (2) 焊接質(zhì)量的可靠性還不十分令人滿意，焊接生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量只能靠焊后無(wú)損檢測(cè)、甚至破壞性的定時(shí)或定量抽查來(lái)加以檢驗(yàn)。,目前的研究工作重心是： (1) 深入焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)特征研究； (2) 研究焊接質(zhì)量參數(shù)更直接的檢測(cè)方法 ； (3) 研究新的實(shí)時(shí)控制方法，以期實(shí)現(xiàn)更精確而有效的焊接過(guò)程； (4) 繼續(xù)改進(jìn)機(jī)器人焊機(jī)的控制功能； (5) 研究焊接CIMS系統(tǒng)； (6) 針對(duì)各種具體的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)條件，設(shè)計(jì)研究專門的自動(dòng)化焊接系統(tǒng)； (7) 針對(duì)不斷涌現(xiàn)的新材料、新結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)研究確定它們的焊接方法。,三、焊接的優(yōu)缺點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn) (1) 構(gòu)造合理，應(yīng)力集中系數(shù)小，接頭連接效率高，對(duì)接接頭可達(dá)100，而鉚接很難達(dá)到70。 (2) 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕自重 由于焊接的強(qiáng)度較高，在同樣承載條件下，可更輕、更薄，對(duì)交通運(yùn)輸工具來(lái)說(shuō)還可因此而節(jié)約能量。 (3) 密封性好 焊接結(jié)構(gòu)對(duì)水、油、氣的密封性都很好，是理想的密封結(jié)構(gòu)，適合于制造各類容器。 (4) 板厚限制小 鉚接在板厚大于50mm時(shí)將會(huì)十分困難，而焊接結(jié)構(gòu)高壓容器的單層壁厚可達(dá)300mm以上。,(5) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活 鉚接結(jié)構(gòu)的連接部分設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，而焊接結(jié)構(gòu)可將結(jié)構(gòu)元件比較簡(jiǎn)單地對(duì)接、角接、T形連接或搭接成任意結(jié)構(gòu)，較靈活，不像鑄、鍛工藝對(duì)工件形狀有很多限制。 (6) 制造周期短，成本低，經(jīng)濟(jì)效益好 焊接結(jié)構(gòu)的制造工藝比鉚接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，可省去鉆孔和劃埋頭孔等工作。采用現(xiàn)代分部件制造工藝，很容易實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和批量生產(chǎn)。 (7) 可焊接不同